一種適用于高速接口電路的新型均衡電路

　　１　引言

　　傳輸線與印制ＰＣＢ背板損耗已成為限制高速信號傳輸速度的主要因素．在信號傳輸過程中，趨膚效應和介電損耗對信號高頻分量的影響尤其嚴重．同時，信號的高頻衰減會引起強烈的碼間干擾（ＩＳＩ），對后級時鐘數據的恢復增加了難度，導致更高的誤碼率．為了改善信號傳輸效果，降低整個信號傳輸系統的誤碼率，通常要對信號高頻成分進行補償，其中最典型的方法有預加重和均衡器技術．本文提出一種新型均衡濾波電路結構，在傳統源級負反饋均衡器的基礎上運用有源電感和對稱負載技術，優化電路均衡效果。

　　２　均衡技術

　　從頻域角度看，電纜或者傳輸線有低通特性，信號經過傳輸線時，高頻分量幅度衰減，衰減和損耗的程度與頻率成正比．這樣信號就有可能丟失，出現嚴重的碼間干擾，使得系統誤碼率增大．因此，為了降低整個系統的誤碼率，需要采用均衡技術對信號進行高頻補償．對采用均衡技術的位置不同，可以分為前級均衡與后級均衡．前級均衡技術代表有預加重技術，人為地加重（提升）發射機輸入調制信號的高頻分量；后級均衡是在輸入端對信號進行濾波，對高低頻信號有選擇的以不同增益放大，以抵消在傳輸線上衰減的部分，其各自幅頻特性如圖１所示．預加重技術通常通過輸出信號相位移動后疊加產生效果，從圖１（ａ）中可以看出，接收端信號實際是整體衰減的；在接收端設置均衡器是對衰減后的信號進行放大，使后級接收到的信號趨近于未衰減，圖１（ｂ）所示．本文接收器電路中采用的均衡器為后級均衡。

　　３　傳統源極負反饋均衡器

　　傳統均衡器結構如圖２（ａ）所示，其中Ｍ５，Ｍ６為ＭＯＳ電容，Ｍ７管工作在深線性區與ＲＭ并聯，作為一個可調電阻，當控制電壓不同時，可調節該管阻抗，以調節不同的均衡度．半邊等效電路（圖２（ｂ））分析，該電路傳輸函數為：

　　從公式可以看出，該傳輸函數中含有兩個極點一個零點，其中主級點和零點分別為位于－　（２＋２ｇｍＲＭ）／２Ｃ１ＲＭ和－２／Ｃ１ＲＭ　．零點在極點之前，通過調節ＲＭ阻值與ＭＯＳ電容大小，可調節該零點與其他極點相對位置，通過零點的作用對高頻信號進行補償，使電路幅頻特性曲線在平帶后跟隨一段增益放大區域．對于這種結構來說，電阻ＲＭ為低頻通路，而電容Ｃ１為高頻通路，采用這一結構無需增加高低頻通路求和電路，實現簡單且不會帶來高低頻通路不匹配的影響．然而，傳統均衡器由于只使用一個補償零點產生均衡效果，均衡效果有限．同時，使用電阻負載在工藝實現中會帶來更大誤差，這對電路性能及均衡效果有很多不利因素。

４　改進型源極負反饋均衡器

　　為了改進傳統源極負反饋均衡器效果不理想的情況，一般采用片上電感的方式，通過增加零點個數提高均衡效果和系統帶寬．但片上電感成本較高，同時占用較大的芯片面積，不便于集成．為了同時獲得更好的噪聲抑制特性和更高的帶寬，本電路同時運用了對稱負載和有源電感結構，得到基于源極負反饋的新型均衡器結構，如圖３（ａ）所示。