專利名稱：用于高速數字通信的發射端電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及數字通信電路，更具體地，是一種用于高速數字通信的發射端電路。
背景技術：
隨著高速數字通信應用的日益廣泛，對相關集成電路提出了更高要求，例如高速、低功耗及低成本方面的考量。作為高速數字通信集成電路的一部分，對發射端電路而言，要在高速和驅動能力之間權衡，在需要大電流輸出的應用中，尤其如此。同時，為易于半導體工藝制造，設計結構簡單的高速驅動電路始終是業內的努力方向。因此，需要設計一種可適合高速數據傳輸，驅動能力較強，并且結構簡單的發射端電路。

實用新型內容本實用新型的目的，在于提供一種適用于高速數據傳輸并且驅動能力強的用于高速數字通信的發射端電路。為達到上述目的，本實用新型提供了一種用于高速數字通信的發射端電路，包括:電壓緩沖單元，該電壓緩沖單元包括一個電壓跟隨器，并且包括一個輸入端子、一個第一輸出端子和一個第二輸出端子，該輸入端子將數據信號輸入該電壓緩沖單兀，該第一輸出端子輸出作為該數據信號跟隨信號的輸出信號，并且該第二輸出端子輸出分量信號;負反饋單元，該負反饋單元用于對該電壓緩沖單元進行電壓負反饋；以及前饋單元，該前饋單元用于在高頻條件下，將該分量信號前饋至該第一輸出端子。優選地，所述電壓緩沖單元包括用于偏置該電壓跟隨器的偏置單元。優選地，所述偏置單元為電流源電路。優選地，所述電壓跟隨器為射級跟隨器。優選地，所述電壓跟隨器包括一個跟隨三極管，其中，該跟隨三級管的基極與該輸入端子相連接，該跟隨三極管的發射極與該第一輸出端子相連接，并且該跟隨三極管的集電極和該第二輸出端子相連接。優選地，所述負反饋單元包括一個負反饋三極管，其中，該負反饋三極管的基極與所述跟隨三極管的發射極相連接，該負反饋三極管的集電極與所述跟隨三極管的基極相連接，并且該負反饋三極管的發射基接地連接。優選地，所述前饋單元包括第一偏置電阻、第二偏置電阻、反相器以及電容器，其中，該第一偏置電阻與所述跟隨三極管的集電極相連接，用于提供第一偏置電壓；[0017]該第二偏置電阻與所述跟隨三極管的發射極相連接，用于提供第二偏置電壓；該反相器的輸入端與所述跟隨三極管的集電極相連接，用于對分量信號進行反相；該電容器的兩端分別與該反相器的輸出端和所述第一輸出端子相連接，用于將高頻信號輸送至所述第一輸出端子。優選地，所述電壓跟隨器為源極跟隨器。優選地，所述第一輸出端子進一步連接有一個集電極開路門。優選地，所述第一輸出端子進一步連接有一個漏極開路門。本實用新型還提供了上述電路的差動形式的一種用于高速數字通信的發射端電路，包括:電壓緩沖單元，該電壓緩沖單元包括組成為差動形式的第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器，并且包括一個第一差動輸入端子、一個第二差動輸入端子、一個第一差動輸出端子、一個第二差動輸出端子、一個第一差動分量輸出端子以及一個第二差動分量輸出端子，該第一差動輸入端子將第一差動數據信號輸入該第一電壓跟隨器，該第二差動輸入端子將第二差動數據信號輸入該第二電壓跟隨器，該第一差動輸出端子輸出作為該第一差動數據信號跟隨信號的第一差動輸出信號，該第二差動輸出端子輸出作為該第二差動數據信號跟隨信號的第二差動輸出信號，該第一差動分量輸出端子輸出第一差動分量信號，該第二差動分量輸出端子輸出第二差動分量信號；負反饋單元，該負反饋單元包括第一負反饋子單元以及第二負反饋子單元，其中，該第一負反饋子單元用于對該第一電壓跟隨器進行電壓負反饋，該第二負反饋子單元用于對該第二電壓跟隨器進行電壓負反饋；以及前饋單元，該前饋單元包括第一前饋子單元以及第二前饋子單元，其中，該第一前饋子單元用于將該第一差動分量信號前饋至該第二差動輸出端子，該第二前饋子單元用于將該第二差動分量信號前饋至該第一差動輸出端子。優選地，所述電壓緩沖單元還包括用于為所述第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器提供偏置的電流源電路。優選地，所述第一電壓跟隨器和所述第二電壓跟隨器為射極跟隨器。優選地，所述第一負反饋子單元包括一個第一負反饋三極管，所述第二負反饋子單元包括一個第二負反饋三極管。優選地，所述第一前饋子單元包括一個第一電容器，所述第二前饋子單元包括一個第二電容器。優選地，所述第一電壓跟隨器和所述第二電壓跟隨器為源極跟隨器。本實用新型的用于高速數字通信的發射端電路，可實現高速數據傳輸，驅動能力強，適合負載較大的發射端，并可驅動集電極開路門或漏極開路門獲得大電流輸出，并且結構簡單，易于制造。

圖1為本實用新型的用于高速數字通信的發射端電路在一個實施方式中的結構框圖；[0034]圖2為圖1中本實用新型的用于高速數字通信的發射端電路的一個具體的電路示意圖；圖3為圖2中改進的電路示意圖；圖4為本實用新型的用于高速數字通信的發射端電路在另一個實施方式中的結構框圖；圖5為圖4中本實用新型的用于高速數字通信的發射端電路的一個具體的電路示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，是本實用新型的用于高速數字通信的發射端電路的一個實施方式的結構框圖，如圖所示，信號經預增益級電路10放大后，輸出數字信號in進入該實施方式中的發射端電路100。發射端電路100最終產生輸出信號out。如圖所示，在該實施方式中，發射端電路100包括電壓緩沖單元110、負反饋單元120和前饋單元130。具體地，電壓緩沖單元110包括一個電壓跟隨器112，并且包括一個輸入端子101、一個第一輸出端子102和一個第二輸出端子103,輸入端子101將數據信號in輸入電壓緩沖單兀110,第一輸出端子102輸出作為該數據信號in跟隨信號的輸出信號out，并且第二輸出端子103輸出分量信號，以下還將具體描述，該分量信號將作為一個補償信號前饋給輸出信號out。負反饋單元120用于對該電壓緩沖單元110進行電壓負反饋，因此它采用電壓負反饋方式與電壓緩沖單元110相并聯。前饋單元130用于在高頻條件下，將該分量信號前饋至該第一輸出端子102。按照負反饋理論，電壓負反饋降低系統輸出節點阻抗，而電流負反饋增大輸出節點阻抗；并聯負反饋降低系統輸入節點阻抗，而串聯負反饋增大系統輸入節點阻抗。因此，在該實施方式中，由于加入了電壓并聯負反饋形式的負反饋單元120，使得負反饋回路兩端的阻抗同時降低。這意味著，反饋回路兩端節點的極點都被推向高頻段，這拓展了帶寬，同時降低了系統的低頻增益。并且，前饋單元130的引入，可以將由第二輸出端子103的分量信號前饋至輸出端(第一輸出端子102)，以使得輸出端在高頻條件下獲得額外信號分量，從而延緩了高頻下信號的衰減，進一步拓展了帶寬。另外，如圖1所示，電壓緩沖單元110還包括一個用于偏置電壓跟隨器112的偏置單元114。參見圖2，是圖1中實施方式的一種具體的電路實現。在該具體的電路中，電壓跟隨器112為一個由三極管組成的射級跟隨器。并且優選地，該偏置單元114為一個常規的電流源電路。對于負反饋單元120的實現而言，在該具體的電路中，負反饋單元120包括一個負反饋三極管。具體地，繼續結合圖2，電壓跟隨器包括一個跟隨三極管Q，其中，該跟隨三級管Q的基極與輸入端子101相連接，跟隨三極管Q的發射極與第一輸出端子102相連接，跟隨三極管Q的集電極和第二輸出端子103相連接。跟隨三極管Q和電流源CMl共同完成電壓緩沖的功能。在該電壓緩沖單元中，輸出端子102，也即“out”節點為低阻抗。在如圖2所示的電路中，負反饋單元120包括一個負反饋三極管Qfbl，其中，負反饋三極管Qfbl的基極與跟隨三極管Q的發射極相連接，負反饋三極管Qfbl的集電極與跟隨三極管Q的基極相連接，并且負反饋三極管Qfbl的發射基接地連接。Qfbl完成電壓并聯負反饋功能，在負反饋回路中，“in”節點為低阻抗。進一步地，該電路中，前饋單元130包括第一偏置電阻R1、第二偏置電阻R2、反相器Tl以及電容器Cl。具體地，參照圖2，第一偏置電阻Rl與跟隨三極管Q的集電極相連接，用于提供第一偏置電壓；第二偏置電阻R2與跟隨三極管Q的發射極相連接，用于提供第二偏置電壓；反相器Tl的輸入端與跟隨三極管Q的集電極相連接，用于對分量信號進行反相；電容器Cl的兩端分別與反相器Tl的輸出端和第一輸出端子102相連接，用于將高頻信號輸送至第一輸出端子102。該電路的前饋單元130中，反相器Tl可僅僅為反相功能，也可根據前饋量的需要，具有或高或低的增益，經過反相后，信號與輸入信號同相，前饋至輸出端，這在一定程度上抵消在數據信號在高頻處的信號衰減。電容器Cl使得前饋通路僅在高頻處起作用，Cl的參數可根據通信頻率的不同而選取。另外，對于R2而言，在高頻條件下，Ql的輸出阻抗增加，R2還可起到部分抵消阻抗增加的影響。在圖2所示的電路中，電壓跟隨器Ql為由三極管組成的射極跟隨器。容易理解，電壓跟隨器也可以為源極跟隨器。即電壓跟隨器可以為MOS管器件，例如NMOS管。同樣，此時，電壓負反饋單元也相應地由MOS管器件組成。如圖3所示，第一輸出端子進一步連接有一個集電極開路門Qout。該電路中，與圖2類似，三極管Ql和電流源CMl組成電壓緩沖單元，三極管Qfbl形成電壓并聯負反饋單元，并且Rl、R2、Tl和Cl組成前饋單元。采用集電極開路門，可產生大電流驅動。同樣地，在該實施方式中，當電路采用MOS器件時，集電極開路門可由漏極開路門代替。由于差分電路具有抗干擾能力強的特點，在實際應用中，多種高速通信物理層協議也多采用差分信號傳輸。因此，圖1-3中的方案，也可采用差分形式構建。如圖4所示，是采用差分形式對圖1的方案進行改進的結構框圖。在該差分結構中，第一差動數據信號in+和第二差動數據信號in-作為兩個輸入信號分別輸入該差分形式的發射端電路200,發射端電路200輸出第一差動輸出信號out+和第二差動輸出信號out-。具體地，在該實施方式中，發射端電路200包括差分形式的電壓緩沖單元、負反饋單元和前饋單元。具體地，電壓緩沖單元210、220包括組成為差動形式的第一電壓跟隨器212和第二電壓跟隨器222,并且包括一個第一差動輸入端子201、一個第二差動輸入端子202、一個第一差動輸出端子203、一個第二差動輸出端子204、一個第一差動分量輸出端子205以及一個第二差動分量輸出端子206,第一差動輸入端子202將第一差動數據信號in+輸入第一電壓跟隨器212，第二差動輸入端子202將第二差動數據信號in-輸入第二電壓跟隨器222，第一差動輸出端子203輸出作為該第一差動數據信號in+跟隨信號的第一差動輸出信號out+，第二差動輸出端子輸204出作為該第二差動數據信號in-跟隨信號的第二差動輸出信號out-，第一差動分量輸出端子205輸出第一差動分量信號，第二差動分量輸出端子206輸出第二差動分量信號。負反饋單元包括第一負反饋子單元230以及第二負反饋子單元240，其中，第一負反饋子單元230用于對第一電壓跟隨器212進行電壓負反饋，第二負反饋子單元240用于對第二電壓跟隨器222進行電壓負反饋。[0053]前饋單元包括第一前饋子單元250以及第二前饋子單元260，其中，第一前饋子單元250用于將第一差動分量信號前饋至第二差動輸出端子204，第二前饋子單元260用于將第二差動分量信號前饋至第一差動輸出端子203。繼續結合圖4，電壓緩沖單元210、220還包括用于為第一電壓跟隨器212和第二電壓跟隨器222提供偏置的電流源電路214、224。如圖5所示，是圖4中方案的一種具體的電路實施形式。該電路實施形式為圖2中電路的差動形式。在該實施方式中，與圖2電路相同，第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器為射極跟隨器。具體地，第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器分別包括三極管Q1、Q2。其中，Ql的基極和第一差動輸入端子201相連接，Ql的發射極和第一差動輸出端子203相連接，Ql的集電極和第一差動分量輸出端子205相連接；Q2的基極和第二差動輸入端子202相連接，Q2的發射極和第二差動輸出端子204相連接，Q2的集電極和第二差動分量輸出端子206相連接。容易理解，在該差動形式的發射端電路中，第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器也可以為采用MOS管的源極跟隨器。在圖5所示的實施方式中，與圖2類似，第一負反饋子單元包括一個第一負反饋三極管Qfbl，第二負反饋子單元包括一個第二負反饋三極管Qfb2。具體地，在該電流中，第一負反饋三極管Qfbl的基極和三極管Ql的發射極相連接，Qfbl的集電極和三極管Ql的基極相連接，并且其發射極接地連接；第二負反饋三極管Qfb2的基極和三極管Q2的發射極相連接，Qfb2的集電極和三極管Q2的基極相連接，并且其發射極接地連接。在該實施方式中，第一前饋子單元包括一個第一電容器Cl，對應地第二前饋子單兀包括一個第二電容器C2,C1和C2分別用于將高頻信號分量傳輸給第二差動輸出端子204和第一差動輸出端子203。另外，在第一前饋子單元中，還包括用于電壓偏置的偏置電阻尺1、1 2，在第二前饋子單元中，包括偏置電阻1 3、1 4。本實用新型的上述各種實施方式的發射端電路，可實現高速數據傳輸，驅動能力強，適合負載較大的發射端， 并可驅動集電極開路門或漏極開路門獲得大電流輸出，并且結構簡單，易于制造。
權利要求1.一種用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，包括: 電壓緩沖單元，該電壓緩沖單元包括一個電壓跟隨器，并且包括一個輸入端子、一個第一輸出端子和一個第二輸出端子，該輸入端子將數據信號輸入該電壓緩沖單兀，該第一輸出端子輸出作為該數據信號跟隨信號的輸出信號，并且該第二輸出端子輸出分量信號； 負反饋單元，該負反饋單元用于對該電壓緩沖單元進行電壓負反饋；以及 前饋單元，該前饋單元用于在高頻條件下，將該分量信號前饋至該第一輸出端子。
2.根據權利要求1所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述電壓緩沖單元包括用于偏置該電壓跟隨器的偏置單元。
3.根據權利要求2所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述偏置單元為電流源電路。
4.根據權利要求1所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述電壓跟隨器為射級跟隨器。
5.根據權利要求4所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述電壓跟隨器包括一個跟隨三極管，其中，該跟隨三級管的基極與該輸入端子相連接，該跟隨三極管的發射極與該第一輸出端子相連接，并且該跟隨三極管的集電極和該第二輸出端子相連接。
6.根據權利要求5所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述負反饋單元包括一個負反饋三極管，其中，該負反饋三極管的基極與所述跟隨三極管的發射極相連接，該負反饋三極管的集電極與所述跟隨三極管的基極相連接，并且該負反饋三極管的發射基接地連接。
7.根據權利要求6所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述前饋單元包括第一偏置電阻、第二偏置電阻、反相器以及電容器，其中， 該第一偏置電阻與所述跟隨三極管的集電極相連接，用于提供第一偏置電壓； 該第二偏置電阻與所述跟隨三極管的發射極相連接，用于提供第二偏置電壓； 該反相器的輸入端與所述跟隨三極管的集電極相連接，用于對分量信號進行反相； 該電容器的兩端分別與該反相器的輸出端和所述第一輸出端子相連接，用于將高頻信號輸送至所述第一輸出端子。
8.根據權利要求1所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述電壓跟隨器為源極跟隨器。
9.根據權利要求1所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述第一輸出端子進一步連接有一個集電極開路門。
10.根據權利要求1所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述第一輸出端子進一步連接有一個漏極開路門。
11.一種用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，包括: 電壓緩沖單元， 該電壓緩沖單元包括組成為差動形式的第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器，并且包括一個第一差動輸入端子、一個第二差動輸入端子、一個第一差動輸出端子、一個第二差動輸出端子、一個第一差動分量輸出端子以及一個第二差動分量輸出端子，該第一差動輸入端子將第一差動數據信號輸入該第一電壓跟隨器，該第二差動輸入端子將第二差動數據信號輸入該第二電壓跟隨器，該第一差動輸出端子輸出作為該第一差動數據信號跟隨信號的第一差動輸出信號，該第二差動輸出端子輸出作為該第二差動數據信號跟隨信號的第二差動輸出信號，該第一差動分量輸出端子輸出第一差動分量信號，該第二差動分量輸出端子輸出第二差動分量信號； 負反饋單元，該負反饋單元包括第一負反饋子單元以及第二負反饋子單元，其中，該第一負反饋子單元用于對該第一電壓跟隨器進行電壓負反饋，該第二負反饋子單元用于對該第二電壓跟隨器進行電壓負反饋；以及 前饋單元，該前饋單元包括第一前饋子單元以及第二前饋子單元，其中，該第一前饋子單元用于將該第一差動分量信號前饋至該第二差動輸出端子，該第二前饋子單元用于將該第二差動分量信號前饋至該第一差動輸出端子。
12.根據權利要求11所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述電壓緩沖單元還包括用于為所述第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器提供偏置的電流源電路。
13.根據權利要求11所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述第一電壓跟隨器和所述第二電壓跟隨器為射極跟隨器。
14.根據權利要求13所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述第一負反饋子單元包括一個第一負反饋三極管，所述第二負反饋子單元包括一個第二負反饋三極管。
15.根據權利要求14所述的用于高速數字通信的發射端電路， 其特征在于，所述第一前饋子單元包括一個第一電容器，所述第二前饋子單元包括一個第二電容器。
16.根據權利要求11所述的用于高速數字通信的發射端電路，其特征在于，所述第一電壓跟隨器和所述第二電壓跟隨器為源極跟隨器。
專利摘要本實用新型公開了一種用于高速數字通信的發射端電路，包括電壓緩沖單元，該電壓緩沖單元包括一個電壓跟隨器，并且包括一個輸入端子、一個第一輸出端子和一個第二輸出端子，該輸入端子將數據信號輸入該電壓緩沖單元，該第一輸出端子輸出作為該數據信號跟隨信號的輸出信號，并且該第二輸出端子輸出分量信號；負反饋單元，該負反饋單元用于對該電壓緩沖單元進行電壓負反饋；以及前饋單元，該前饋單元用于在高頻條件下，將該分量信號前饋至該第一輸出端子。本實用新型的用于高速數字通信的發射端電路，可實現高速數據傳輸，驅動能力強，適合負載較大的發射端，并可驅動集電極開路門或漏極開路門獲得大電流輸出，并且結構簡單，易于制造。
文檔編號H04B1/04GK203014787SQ20122072521
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者劉巖海, 陳良生, 張建玲, 張輝, 李丹, 吳大軍 申請人:上海貝嶺股份有限公司