CN111865339B - 传送器、接收器及混合式收发器 - Google Patents

传送器、接收器及混合式收发器 Download PDF

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Abstract

本发明披露了传送器、接收器及混合式收发器。混合式收发器包含混合式传送接收电路及共模电压控制电路。混合式传送接收电路包含数字模拟转换电路、耦接该数字模拟转换电路的线驱动电路、耦接该线驱动电路的滤波和/或放大电路，以及耦接该滤波和/或放大电路的模拟数字转换电路。共模电压控制电路电连接该混合式传送接收电路的节点，用来检测该节点的共模电压，并调整该节点的该共模电压。

Description

传送器、接收器及混合式收发器
技术领域
本发明涉及电子装置的接收器、传送器及混合式收发器，尤其涉及接收器、传送器及混合式收发器的共模电压控制。
背景技术
具有联机能力的电子装置包含传送器及接收器，亦或是包含整合传送器及接收器的混合式收发器(hybrid transceiver)。传送器在传送差动信号时容易对电路上的共模电压产生扰动，而接收器在接收差动信号时亦容易受输入信号的干扰而使得电路上的共模电压受到扰动。换言之，电子装置的传送器、接收器及混合式收发器上的共模电压的扰动可能来自内部电路或是输入信号。共模电压的扰动可能导致信号与噪声谐波比(signal-to-noise-and-distortion ratio,SNDR)下降、电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)或是电压余量(voltage headroom)不足。不足的电压余量可能导致电路的线性度下降。
因此有必要解决上述问题以提高传送器、接收器及混合式收发器的效能及准确性。
发明内容
鉴于先前技术的不足，本发明的一目的在于提供一种传送器、接收器及混合式收发器，以提升传送器、接收器及混合式收发器的效能及准确性。
本发明披露一种混合式收发器，包含混合式传送接收电路及共模电压控制电路。混合式传送接收电路包含数字模拟转换电路、耦接该数字模拟转换电路的线驱动电路、耦接该线驱动电路的滤波和/或放大电路，以及耦接该滤波和/或放大电路的模拟数字转换电路。共模电压控制电路电连接该混合式传送接收电路的节点，用来检测该节点的共模电压，并调整该节点的该共模电压。
本发明还披露一种传送器，包含传送电路及共模电压控制电路。传送电路包含数字模拟转换电路、耦接该数字模拟转换电路的线驱动电路，以及耦接该线驱动电路的线路终端。共模电压控制电路电连接该传送电路的节点，用来检测该节点的共模电压，并调整该节点的该共模电压。
本发明还披露一种接收器，包含接收电路及共模电压控制电路。接收电路包含线路终端、耦接该线路终端的滤波和/或放大电路，以及耦接该滤波和/或放大电路的模拟数字转换电路。共模电压控制电路电连接该接收电路的节点，用来检测该节点的共模电压，并调整该节点的该共模电压。
本发明的传送器、接收器及混合式收发器包含共模电压控制电路，该共模电压控制电路可以稳定传送器、接收器及混合式收发器的某一电路节点的共模电压。相较于传统技术，本发明的传送器、接收器及混合式收发器的共模电压较不易受到扰动而呈现相对稳定，所以传送器、接收器及混合式收发器的效能可以获得提升。
有关本发明的特征、实际操作与效果，配合图式作实施例详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的混合式收发器的一实施例的功能方框图；
图2为本发明的共模电压控制电路的一实施例的功能方框图；
图3A及图3B为本发明的共模电压检测电路的范例实施例的电路图；
图4为本发明的下拉电路的一实施例的电路图；以及
图5为本发明的上拉电路的一实施例的电路图。
具体实施方式
以下说明内容的技术用语是参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释是以本说明书的说明或定义为准。
本发明的披露内容包含传送器、接收器及混合式收发器。由于本发明的传送器、接收器及混合式收发器所包含的部分组件单独而言可能为已知组件，因此在不影响该装置发明的充分披露及可实施性的前提下，以下说明对于已知组件的细节将予以省略。
图1为本发明的混合式收发器的一实施例的功能方框图。混合式收发器100包含混合式传送接收电路及共模电压控制电路140。混合式传送接收电路包含传送电路110及接收电路120。传送电路110及共模电压控制电路140构成混合式收发器100的传送器部分。接收电路120及共模电压控制电路140构成混合式收发器100的接收器部分。传送电路110及接收电路120共享引脚131及引脚132。混合式收发器100通过引脚131及引脚132与外部电路耦接(亦即引脚131及引脚132为混合式收发器100的输出端/输入端)，例如当混合式收发器100应用于以太网络时，引脚131及引脚132通过变压器与RJ45接头耦接。传送电路110通过引脚131及引脚132输出信号(亦即引脚131及引脚132为传送电路110的输出端)，而接收电路120通过引脚131及引脚132接收信号(亦即引脚131及引脚132为接收电路120的输入端)。
传送电路110包含数字模拟转换电路(digital-to-analog converter,DAC)112、线驱动电路(line driver)114及线路终端(terminator)116。数字模拟转换电路112从前级电路(例如数字信号处理器(digital signal processor,DSP)，图未示)接收信号Vin及信号Vip，并且将信号Vin及信号Vip转换为模拟信号。线驱动电路114用来提升输出信号的驱动能力。线路终端116的作用为阻抗匹配。线驱动电路114可以进一步包含回音消除器(echocanceler)。然而当线驱动电路114用于传送器而非混合式收发器时，线驱动电路114不包含回音消除器。数字模拟转换电路112、线驱动电路114及线路终端116的内部电路为本技术领域具有通常知识者所熟知，故不再赘述。在一些实施例中，线路终端116被整合进线驱动电路114中，换言之，线驱动电路114的输出与引脚131及引脚132电连接。
接收电路120包含滤波和/或放大电路122、模拟数字转换电路(analog-to-digital converter,ADC)124、线路终端116及线路终端126。接收电路120通过引脚131及引脚132接收输入信号。滤波和/或放大电路122滤波和/或放大输入信号，而模拟数字转换电路124将滤波后和/或放大后的输入信号转成为数字信号并输出(例如输出至数字信号处理器)。在一些实施例中，滤波和/或放大电路122可以是具有滤波功能的放大器(例如可编程增益放大器(programmable gain amplifier,PGA))、滤波器(例如低通滤波器(low-passfilter,LPF))或是串接的滤波器及放大器(例如输入信号在进入模拟数字转换电路124之前先经过滤波器再经过放大器)。线路终端126在回音消除路径上提供阻抗匹配。滤波和/或放大电路122、模拟数字转换电路124及线路终端126的内部电路为本技术领域具有通常知识者所熟知，故不再赘述。
共模电压控制电路140用来检测传送电路110和/或接收电路120中的节点的共模电压，并调整该节点的共模电压。更明确地说，传送电路110及接收电路120包含多个差动信号的节点Nxp及节点Nxn(在图1的例子中，1≦x≦4)，共模电压控制电路140电连接任一节点并且根据该节点的差动信号的共模电压调整该共模电压。换言之，共模电压控制电路140为闭回路控制电路。如图所示，共模电压控制电路140以电压Vbias_PU及电压Vbias_PD作为偏压，并且以输出信号Voutp及输出信号Voutn作为本身的回授信号，而输出信号Voutp及输出信号Voutn即是节点Nxp及节点Nxn上的差动信号。换言之，共模电压控制电路140可以电连接
(1)模拟数字转换电路124的输入端(对应节点(N1p,N1n))；
(2)滤波和/或放大电路122的输出端(对应节点(N1p,N1n))；
(3)滤波和/或放大电路122的输入端(对应节点(N2p,N2n))；
(4)线驱动电路114的输出端(对应节点(N2p,N2n))；
(5)线路终端116的输入端(对应节点(N2p,N2n))；
(6)数字模拟转换电路112的输出端(对应节点(N3p,N3n))；
(7)线驱动电路114的输入端(对应节点(N3p,N3n))；
(8)线路终端116的输出端(对应节点(N4p,N4n))；或
(9)引脚131及引脚132(对应节点(N4p,N4n))。
实际操作上，共模电压控制电路140也可能电连接上述节点以外的节点。在一些实施例中，混合式收发器100可以包含多个共模电压控制电路140，以同时稳定电路上的多个节点的共模电压。
图2为本发明的共模电压控制电路140的一实施例的功能方框图。共模电压控制电路140包含上拉电路212、下拉电路214、上拉电路222、下拉电路224以及共模电压检测电路230。上拉电路212及上拉电路222由电压Vbias_PU偏压，而下拉电路214及下拉电路224由电压Vbias_PD偏压。共模电压检测电路230检测输出信号Voutp及输出信号Voutn的共模电压Vcm(亦即根据输出信号Voutp及输出信号Voutn产生共模电压Vcm)。上拉电路212(222)供应(source)电流I1p(I1n)至节点Nxp(Nxn)，而下拉电路214(224)从节点Nxp(Nxn)抽取(sink)电流I2p(I2n)。更详细地说，上拉电路212、下拉电路214、上拉电路222及下拉电路224根据共模电压Vcm分别调整电流I1p、电流I2p、电流I1n及电流I2n的大小：当共模电压Vcm升高时，上拉电路212(222)减少电流I1p(I1n)(亦即减少上拉强度)且下拉电路214(224)增加电流I2p(I2n)(亦即增加下拉强度)，以使输出信号Voutp及输出信号Voutn的电压下降(亦即使共模电压Vcm下降)；当共模电压Vcm降低时，上拉电路212(222)增加电流I1p(I1n)(亦即增加上拉强度)且下拉电路214(224)减少电流I2p(I2n)(亦即减少下拉强度)，以使输出信号Voutp及输出信号Voutn的电压上升(亦即使共模电压Vcm上升)。也就是说，共模电压控制电路140检测受控节点(即节点Nxp与节点Nxn)的共模电压Vcm并且由此调整流进及流出该受控节点的电流来稳定该受控节点的共模电压Vcm。当共模电压Vcm在默认的范围附近时，I1p实质上等于I2p，且I1n实质上等于I2n。
图3A及图3B为本发明的共模电压检测电路230的其中两种范例实施例的电路图。共模电压检测电路310包含电阻R1及电阻R2，电阻R1及电阻R2的电阻值可以设计为相等。共模电压检测电路320包含电阻R1、电阻R2、电容C1及电容C2，电阻R1及电阻R2的电阻值可以设计为相等且电容C1及电容C2的电容值可以设计为相等。
图4为本发明的下拉电路的一实施例的电路图。下拉电路400为一跨导(transconductance)电路，包含晶体管410、晶体管420、晶体管430、晶体管440、电流源450、电流源460、电容C1及电容C2。下拉电路400等效于下拉电路214及下拉电路224的组合。电流源450及电流源460分别用来偏压晶体管410及晶体管420，换言之，电流源450及460的功能等效于电压Vbias_PD。电容C1及电容C2可用来检测输出信号Voutp及输出信号Voutn的共模电压Vcm，也就是说，节点N上的电压变化反应共模电压Vcm的变化。换言之，当以下拉电路400实际操作图2的下拉电路214及下拉电路224时，共模电压检测电路230已被整合进下拉电路400中。晶体管430及晶体管440根据共模电压Vcm的变化调整电流I2p及电流I2n，达到调整共模电压Vcm的目的。图5为本发明的上拉电路的一实施例的电路图，其电路架构与下拉电路400相似，本技术领域具有通常知识者可由图4的说明了解图5的电路的细节，因此不再赘述。
更多的共模电压控制电路的实际操作可参考中国台湾专利申请号106123253。
上述的共模电压控制电路140具有稳定传送器、接收器及混合式收发器的电路中的某一节点的共模电压的效果，可减轻传送器、接收器及混合式收发器的共模扰动，进而提升电路效能。共模电压控制电路140只需参考受控节点的共模电压(例如，根据受控节点的差动电压得到共模电压)，而不需参考电路中其他节点的电压，即可动态及主动调整该受控节点的共模电压，达到稳定该受控节点的共模电压的效果。本发明所提出的传送器、接收器及混合式收发器因为对电路中的至少一个节点的共模电压进行检测及调整，因此具有稳定的操作及优异的性能等优点。
由于本技术领域具有通常知识者可通过本案的装置发明的披露内容来了解本案的方法发明的实施细节与变化，因此，为避免赘述，在不影响该方法发明的披露要求及可实施性的前提下，重复的说明在此予以省略。请注意，前述图示中，组件的形状、尺寸以及比例等仅为示意，是供本技术领域具有通常知识者了解本发明之用，非用以限制本发明。
虽然本发明的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本发明，本技术领域具有通常知识者可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范畴，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的权利要求所界定者为准。
【符号说明】
100 混合式收发器
110 传送电路
112 数字模拟转换电路
114 线驱动电路
116、126 线路终端
120 接收电路
122 滤波和/或放大电路
124 模拟数字转换电路
131、132 引脚
140 共模电压控制电路
N1p、N1n、N2p、N2n、N3p、N3n、N4p、N4n、N 节点
Vbias_PU、Vbias_PD 电压
Voutp、Voutn 输出信号
Vcm 共模电压
212、222 上拉电路
214、224、400 下拉电路
230、310、320 共模电压检测电路
I1p、I1n、I2p、I2n 电流
R1、R2 电阻
C1、C2 电容
410、420、430、440 晶体管
450、460 电流源。

Claims (8)

1.一种混合式收发器，包含：
一混合式传送接收电路，包含：
一数字模拟转换电路；
一线驱动电路，耦接该数字模拟转换电路；
一滤波和/或放大电路，耦接该线驱动电路；以及
一模拟数字转换电路，耦接该滤波和/或放大电路；以及
一共模电压控制电路，电连接该混合式传送接收电路的一节点，用来检测该节点的一共模电压，并调整该节点的该共模电压，
其中，该共模电压控制电路包含：
一上拉电路，用来根据该共模电压提供一电流至该节点；
其中当该共模电压下降时，该上拉电路增加提供的该电流，且当该共模电压上升时，该上拉电路减少提供的该电流，
一下拉电路，用来根据该共模电压从该节点抽取一电流；
其中当该共模电压下降时，该下拉电路减少抽取的该电流，且当该共模电压上升时，该下拉电路增加抽取的该电流。
2.根据权利要求1所述的混合式收发器，其中，该节点是该线驱动电路的输出端。
3.根据权利要求1所述的混合式收发器，其中，该滤波和/或放大电路包含串接的一滤波器及一放大器，该节点是该滤波器的输入端。
4.根据权利要求1所述的混合式收发器，其中，该滤波和/或放大电路包含串接的一滤波器及一放大器，该节点是该滤波器的输出端及该放大器的输入端。
5.根据权利要求1所述的混合式收发器，其中，该节点是该模拟数字转换电路的输入端。
6.根据权利要求1所述的混合式收发器，其中，该节点是该数字模拟转换电路的输出端。
7.一种传送器，包含：
一传送电路，包含：
一数字模拟转换电路；
一线驱动电路，耦接该数字模拟转换电路；以及
一线路终端，耦接该线驱动电路；以及
一共模电压控制电路，电连接该传送电路的一节点，用来检测该节点的一共模电压，并调整该节点的该共模电压，
其中，该共模电压控制电路包含：
一上拉电路，用来根据该共模电压提供一电流至该节点；
其中当该共模电压下降时，该上拉电路增加提供的该电流，且当该共模电压上升时，该上拉电路减少提供的该电流，
一下拉电路，用来根据该共模电压从该节点抽取一电流；
其中当该共模电压下降时，该下拉电路减少抽取的该电流，且当该共模电压上升时，该下拉电路增加抽取的该电流。
8.一种接收器，包含：
一接收电路，包含：
一线路终端；
一滤波和/或放大电路，耦接该线路终端；以及
一模拟数字转换电路，耦接该滤波和/或放大电路；以及
一共模电压控制电路，电连接该接收电路的一节点，用来检测该节点的一共模电压，并调整该节点的该共模电压，
其中，该共模电压控制电路包含：
一上拉电路，用来根据该共模电压提供一电流至该节点；
其中当该共模电压下降时，该上拉电路增加提供的该电流，且当该共模电压上升时，该上拉电路减少提供的该电流，
一下拉电路，用来根据该共模电压从该节点抽取一电流；
其中当该共模电压下降时，该下拉电路减少抽取的该电流，且当该共模电压上升时，该下拉电路增加抽取的该电流。
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