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1、(10)申请公布号 CN 103036578 A (43)申请公布日 2013.04.10 CN 103036578 A *CN103036578A* (21)申请号 201210568741.0 (22)申请日 2012.12.25 H04B 1/04(2006.01) (71)申请人 上海贝岭股份有限公司 地址 200233 上海市徐汇区宜山路 810 号 (72)发明人 刘岩海 陈良生 张建玲 张辉 李丹 吴大军 (74)专利代理机构 北京金信立方知识产权代理 有限公司 11225 代理人 刘锋 刘世杰 (54) 发明名称 用于高速数字通信的发射端电路 (57) 摘要 本发明公开了一种用。
2、于高速数字通信的发射 端电路， 包括 ： 电压缓冲单元， 该电压缓冲单元包 括一个电压跟随器， 并且包括一个输入端子、 一个 第一输出端子和一个第二输出端子， 该输入端子 将数据信号输入该电压缓冲单元， 该第一输出端 子输出作为该数据信号跟随信号的输出信号， 并 且该第二输出端子输出分量信号 ； 负反馈单元， 该负反馈单元用于对该电压缓冲单元进行电压负 反馈 ； 以及前馈单元， 该前馈单元用于在高频条 件下， 将该分量信号前馈至该第一输出端子。本 发明的用于高速数字通信的发射端电路， 可实现 高速数据传输， 驱动能力强， 适合负载较大的发射 端， 并可驱动集电极开路门或漏极开路门获得大 电流输。
3、出， 并且结构简单， 易于制造。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/2 页 2 1. 一种用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 包括 ： 电压缓冲单元， 该电压缓冲单元包括一个电压跟随器， 并且包括一个输入端子、 一个第 一输出端子和一个第二输出端子， 该输入端子将数据信号输入该电压缓冲单元， 该第一输 出端子输出作为该数据信号跟随信号的输出信号， 并且该第二输出端子输出分量信号 ； 负反馈单元， 该负反馈单元用于对该电压缓冲单元进行。
4、电压负反馈 ； 以及 前馈单元， 该前馈单元用于在高频条件下， 将该分量信号前馈至该第一输出端子。 2. 根据权利要求 1 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述电压缓 冲单元包括用于偏置该电压跟随器的偏置单元。 3. 根据权利要求 2 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述偏置单 元为电流源电路。 4. 根据权利要求 1 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述电压跟 随器为射级跟随器。 5. 根据权利要求 4 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述电压跟 随器包括一个跟随三极管， 其中， 该跟随三级管的基极与该输入端子相。
5、连接， 该跟随三极管 的发射极与该第一输出端子相连接， 并且该跟随三极管的集电极和该第二输出端子相连 接。 6. 根据权利要求 5 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述负反馈 单元包括一个负反馈三极管， 其中， 该负反馈三极管的基极与所述跟随三极管的发射极相 连接， 该负反馈三极管的集电极与所述跟随三极管的基极相连接， 并且该负反馈三极管的 发射基接地连接。 7. 根据权利要求 6 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述前馈单 元包括第一偏置电阻、 第二偏置电阻、 反相器以及电容器， 其中， 该第一偏置电阻与所述跟随三极管的集电极相连接， 用于提供第一偏置。
6、电压 ； 该第二偏置电阻与所述跟随三极管的发射极相连接， 用于提供第二偏置电压 ； 该反相器的输入端与所述跟随三极管的集电极相连接， 用于对分量信号进行反相 ； 该电容器的两端分别与该反相器的输出端和所述第一输出端子相连接， 用于将高频信 号输送至所述第一输出端子。 8. 根据权利要求 1 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述电压跟 随器为源极跟随器。 9. 根据权利要求 1 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述第一输 出端子进一步连接有一个集电极开路门。 10. 根据权利要求 1 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述第一输 出端子进。
7、一步连接有一个漏极开路门。 11. 一种用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 包括 ： 电压缓冲单元， 该电压缓冲单元包括组成为差动形式的第一电压跟随器和第二电压跟 随器， 并且包括一个第一差动输入端子、 一个第二差动输入端子、 一个第一差动输出端子、 一个第二差动输出端子、 一个第一差动分量输出端子以及一个第二差动分量输出端子， 该 第一差动输入端子将第一差动数据信号输入该第一电压跟随器， 该第二差动输入端子将第 二差动数据信号输入该第二电压跟随器， 该第一差动输出端子输出作为该第一差动数据信 权 利 要 求 书 CN 103036578 A 2 2/2 页 3 号跟随信号的第一差动。
8、输出信号， 该第二差动输出端子输出作为该第二差动数据信号跟随 信号的第二差动输出信号， 该第一差动分量输出端子输出第一差动分量信号， 该第二差动 分量输出端子输出第二差动分量信号 ； 负反馈单元， 该负反馈单元包括第一负反馈子单元以及第二负反馈子单元， 其中， 该第 一负反馈子单元用于对该第一电压跟随器进行电压负反馈， 该第二负反馈子单元用于对该 第二电压跟随器进行电压负反馈 ； 以及 前馈单元， 该前馈单元包括第一前馈子单元以及第二前馈子单元， 其中， 该第一前馈子 单元用于将该第一差动分量信号前馈至该第二差动输出端子， 该第二前馈子单元用于将该 第二差动分量信号前馈至该第一差动输出端子。 。
9、12. 根据权利要求 11 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述电压 缓冲单元还包括用于为所述第一电压跟随器和第二电压跟随器提供偏置的电流源电路。 13. 根据权利要求 11 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述第一 电压跟随器和所述第二电压跟随器为射极跟随器。 14. 根据权利要求 13 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述第一 负反馈子单元包括一个第一负反馈三极管， 所述第二负反馈子单元包括一个第二负反馈三 极管。 15. 根据权利要求 14 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述第一 前馈子单元包括一个第一电容。
10、器， 所述第二前馈子单元包括一个第二电容器。 16. 根据权利要求 11 所述的用于高速数字通信的发射端电路， 其特征在于， 所述第一 电压跟随器和所述第二电压跟随器为源极跟随器。 权 利 要 求 书 CN 103036578 A 3 1/5 页 4 用于高速数字通信的发射端电路 技术领域 0001 本发明涉及数字通信电路， 更具体地， 是一种用于高速数字通信的发射端电路。 背景技术 0002 随着高速数字通信应用的日益广泛， 对相关集成电路提出了更高要求， 例如高速、 低功耗及低成本方面的考量。 作为高速数字通信集成电路的一部分， 对发射端电路而言， 要 在高速和驱动能力之间权衡， 在需要大。
11、电流输出的应用中， 尤其如此。 0003 同时， 为易于半导体工艺制造， 设计结构简单的高速驱动电路始终是业内的努力 方向。 0004 因此， 需要设计一种可适合高速数据传输， 驱动能力较强， 并且结构简单的发射端 电路。 发明内容 0005 本发明的目的， 在于提供一种适用于高速数据传输并且驱动能力强的用于高速数 字通信的发射端电路。 0006 为达到上述目的， 本发明提供了一种用于高速数字通信的发射端电路， 包括 ： 0007 电压缓冲单元， 该电压缓冲单元包括一个电压跟随器， 并且包括一个输入端子、 一个第一输出端子和一个第二输出端子， 该输入端子将数据信号输入该电压缓冲单元， 该 第一。
12、输出端子输出作为该数据信号跟随信号的输出信号， 并且该第二输出端子输出分量信 号 ； 0008 负反馈单元， 该负反馈单元用于对该电压缓冲单元进行电压负反馈 ； 以及 0009 前馈单元， 该前馈单元用于在高频条件下， 将该分量信号前馈至该第一输出端子。 0010 优选地， 所述电压缓冲单元包括用于偏置该电压跟随器的偏置单元。 0011 优选地， 所述偏置单元为电流源电路。 0012 优选地， 所述电压跟随器为射级跟随器。 0013 优选地， 所述电压跟随器包括一个跟随三极管， 其中， 该跟随三级管的基极与该输 入端子相连接， 该跟随三极管的发射极与该第一输出端子相连接， 并且该跟随三极管的集。
13、 电极和该第二输出端子相连接。 0014 优选地， 所述负反馈单元包括一个负反馈三极管， 其中， 该负反馈三极管的基极与 所述跟随三极管的发射极相连接， 该负反馈三极管的集电极与所述跟随三极管的基极相连 接， 并且该负反馈三极管的发射基接地连接。 0015 优选地， 所述前馈单元包括第一偏置电阻、 第二偏置电阻、 反相器以及电容器， 其 中， 0016 该第一偏置电阻与所述跟随三极管的集电极相连接， 用于提供第一偏置电压 ； 0017 该第二偏置电阻与所述跟随三极管的发射极相连接， 用于提供第二偏置电压 ； 0018 该反相器的输入端与所述跟随三极管的集电极相连接， 用于对分量信号进行反 说 。
14、明 书 CN 103036578 A 4 2/5 页 5 相 ； 0019 该电容器的两端分别与该反相器的输出端和所述第一输出端子相连接， 用于将高 频信号输送至所述第一输出端子。 0020 优选地， 所述电压跟随器为源极跟随器。 0021 优选地， 所述第一输出端子进一步连接有一个集电极开路门。 0022 优选地， 所述第一输出端子进一步连接有一个漏极开路门。 0023 本发明还提供了上述电路的差动形式的一种用于高速数字通信的发射端电路， 包 括 ： 0024 电压缓冲单元， 该电压缓冲单元包括组成为差动形式的第一电压跟随器和第二电 压跟随器， 并且包括一个第一差动输入端子、 一个第二差动输。
15、入端子、 一个第一差动输出端 子、 一个第二差动输出端子、 一个第一差动分量输出端子以及一个第二差动分量输出端子， 该第一差动输入端子将第一差动数据信号输入该第一电压跟随器， 该第二差动输入端子将 第二差动数据信号输入该第二电压跟随器， 该第一差动输出端子输出作为该第一差动数据 信号跟随信号的第一差动输出信号， 该第二差动输出端子输出作为该第二差动数据信号跟 随信号的第二差动输出信号， 该第一差动分量输出端子输出第一差动分量信号， 该第二差 动分量输出端子输出第二差动分量信号 ； 0025 负反馈单元， 该负反馈单元包括第一负反馈子单元以及第二负反馈子单元， 其中， 该第一负反馈子单元用于对该。
16、第一电压跟随器进行电压负反馈， 该第二负反馈子单元用于 对该第二电压跟随器进行电压负反馈 ； 以及 0026 前馈单元， 该前馈单元包括第一前馈子单元以及第二前馈子单元， 其中， 该第一前 馈子单元用于将该第一差动分量信号前馈至该第二差动输出端子， 该第二前馈子单元用于 将该第二差动分量信号前馈至该第一差动输出端子。 0027 优选地， 所述电压缓冲单元还包括用于为所述第一电压跟随器和第二电压跟随器 提供偏置的电流源电路。 0028 优选地， 所述第一电压跟随器和所述第二电压跟随器为射极跟随器。 0029 优选地， 所述第一负反馈子单元包括一个第一负反馈三极管， 所述第二负反馈子 单元包括一个。
17、第二负反馈三极管。 0030 优选地， 所述第一前馈子单元包括一个第一电容器， 所述第二前馈子单元包括一 个第二电容器。 0031 优选地， 所述第一电压跟随器和所述第二电压跟随器为源极跟随器。 0032 本发明的用于高速数字通信的发射端电路， 可实现高速数据传输， 驱动能力强， 适 合负载较大的发射端， 并可驱动集电极开路门或漏极开路门获得大电流输出， 并且结构简 单， 易于制造。 附图说明 0033 图 1 为本发明的用于高速数字通信的发射端电路在一个实施方式中的结构框图 ； 0034 图 2 为图 1 中本发明的用于高速数字通信的发射端电路的一个具体的电路示意 图 ； 0035 图 3 。
18、为图 2 中改进的电路示意图 ； 说 明 书 CN 103036578 A 5 3/5 页 6 0036 图 4 为本发明的用于高速数字通信的发射端电路在另一个实施方式中的结构框 图 ； 0037 图 5 为图 4 中本发明的用于高速数字通信的发射端电路的一个具体的电路示意 图。 具体实施方式 0038 如图 1 所示， 是本发明的用于高速数字通信的发射端电路的一个实施方式的结构 框图， 如图所示， 信号经预增益级电路 10 放大后， 输出数字信号 in 进入该实施方式中的发 射端电路 100。发射端电路 100 最终产生输出信号 out。 0039 如图所示， 在该实施方式中， 发射端电路 。
19、100 包括电压缓冲单元 110、 负反馈单元 120 和前馈单元 130。具体地， 电压缓冲单元 110 包括一个电压跟随器 112， 并且包括一个 输入端子 101、 一个第一输出端子 102 和一个第二输出端子 103， 输入端子 101 将数据信号 in 输入电压缓冲单元 110， 第一输出端子 102 输出作为该数据信号 in 跟随信号的输出信 号 out， 并且第二输出端子 103 输出分量信号， 以下还将具体描述， 该分量信号将作为一个 补偿信号前馈给输出信号 out。负反馈单元 120 用于对该电压缓冲单元 110 进行电压负反 馈， 因此它采用电压负反馈方式与电压缓冲单元 1。
20、10 相并联。前馈单元 130 用于在高频条 件下， 将该分量信号前馈至该第一输出端子 102。 0040 按照负反馈理论， 电压负反馈降低系统输出节点阻抗， 而电流负反馈增大输出节 点阻抗 ； 并联负反馈降低系统输入节点阻抗， 而串联负反馈增大系统输入节点阻抗。因此， 在该实施方式中， 由于加入了电压并联负反馈形式的负反馈单元 120， 使得负反馈回路两端 的阻抗同时降低。这意味着， 反馈回路两端节点的极点都被推向高频段， 这拓展了带宽， 同 时降低了系统的低频增益。并且， 前馈单元 130 的引入， 可以将由第二输出端子 103 的分量 信号前馈至输出端 （第一输出端子 102） ， 以使。
21、得输出端在高频条件下获得额外信号分量， 从 而延缓了高频下信号的衰减， 进一步拓展了带宽。 0041 另外， 如图 1 所示， 电压缓冲单元 110 还包括一个用于偏置电压跟随器 112 的偏置 单元 114。 0042 参见图 2， 是图 1 中实施方式的一种具体的电路实现。在该具体的电路中， 电压跟 随器 112 为一个由三极管组成的射级跟随器。并且优选地， 该偏置单元 114 为一个常规的 电流源电路。对于负反馈单元 120 的实现而言， 在该具体的电路中， 负反馈单元 120 包括一 个负反馈三极管。 0043 具体地， 继续结合图 2， 电压跟随器包括一个跟随三极管 Q， 其中， 该。
22、跟随三级管 Q 的基极与输入端子 101 相连接， 跟随三极管 Q 的发射极与第一输出端子 102 相连接， 跟随三 极管 Q 的集电极和第二输出端子 103 相连接。跟随三极管 Q 和电流源 CM1 共同完成电压缓 冲的功能。在该电压缓冲单元中， 输出端子 102， 也即 “out” 节点为低阻抗。 0044 在如图 2 所示的电路中， 负反馈单元 120 包括一个负反馈三极管 Qfb1， 其中， 负反 馈三极管 Qfb1 的基极与跟随三极管 Q 的发射极相连接， 负反馈三极管 Qfb1 的集电极与跟 随三极管Q的基极相连接， 并且负反馈三极管Qfb1的发射基接地连接。 Qfb1完成电压并联。
23、 负反馈功能， 在负反馈回路中，“in” 节点为低阻抗。 0045 进一步地， 该电路中， 前馈单元 130 包括第一偏置电阻 R1、 第二偏置电阻 R2、 反相 说 明 书 CN 103036578 A 6 4/5 页 7 器T1以及电容器C1。 具体地， 参照图2， 第一偏置电阻R1与跟随三极管Q的集电极相连接， 用于提供第一偏置电压 ； 第二偏置电阻 R2 与跟随三极管 Q 的发射极相连接， 用于提供第二 偏置电压 ； 反相器T1的输入端与跟随三极管Q的集电极相连接， 用于对分量信号进行反相 ； 电容器 C1 的两端分别与反相器 T1 的输出端和第一输出端子 102 相连接， 用于将高频。
24、信号 输送至第一输出端子102。 该电路的前馈单元130中， 反相器T1可仅仅为反相功能， 也可根 据前馈量的需要， 具有或高或低的增益， 经过反相后， 信号与输入信号同相， 前馈至输出端， 这在一定程度上抵消在数据信号在高频处的信号衰减。电容器 C1 使得前馈通路仅在高频 处起作用， C1 的参数可根据通信频率的不同而选取。另外， 对于 R2 而言， 在高频条件下， Q1 的输出阻抗增加， R2 还可起到部分抵消阻抗增加的影响。 0046 在图 2 所示的电路中， 电压跟随器 Q1 为由三极管组成的射极跟随器。容易理解， 电压跟随器也可以为源极跟随器。即电压跟随器可以为 MOS 管器件， 例。
25、如 NMOS 管。同样， 此时， 电压负反馈单元也相应地由 MOS 管器件组成。 0047 如图 3 所示， 第一输出端子进一步连接有一个集电极开路门 Qout。该电路中， 与 图 2 类似， 三极管 Q1 和电流源 CM1 组成电压缓冲单元， 三极管 Qfb1 形成电压并联负反馈单 元， 并且 R1、 R2、 T1 和 C1 组成前馈单元。采用集电极开路门， 可产生大电流驱动。 0048 同样地， 在该实施方式中， 当电路采用 MOS 器件时， 集电极开路门可由漏极开路门 代替。 0049 由于差分电路具有抗干扰能力强的特点， 在实际应用中， 多种高速通信物理层协 议也多采用差分信号传输。因。
26、此， 图 1-3 中的方案， 也可采用差分形式构建。 0050 如图 4 所示， 是采用差分形式对图 1 的方案进行改进的结构框图。在该差分结构 中， 第一差动数据信号 in+ 和第二差动数据信号 in- 作为两个输入信号分别输入该差分形 式的发射端电路 200， 发射端电路 200 输出第一差动输出信号 out+ 和第二差动输出信号 out-。具体地， 在该实施方式中， 发射端电路 200 包括差分形式的电压缓冲单元、 负反馈单 元和前馈单元。 0051 具体地， 电压缓冲单元 210、 220 包括组成为差动形式的第一电压跟随器 212 和第 二电压跟随器 222， 并且包括一个第一差动输。
27、入端子 201、 一个第二差动输入端子 202、 一个 第一差动输出端子 203、 一个第二差动输出端子 204、 一个第一差动分量输出端子 205 以及 一个第二差动分量输出端子 206， 第一差动输入端子 202 将第一差动数据信号 in+ 输入第 一电压跟随器 212， 第二差动输入端子 202 将第二差动数据信号 in- 输入第二电压跟随器 222， 第一差动输出端子203输出作为该第一差动数据信号in+跟随信号的第一差动输出信 号 out+， 第二差动输出端子输 204 出作为该第二差动数据信号 in- 跟随信号的第二差动输 出信号 out-， 第一差动分量输出端子 205 输出第一。
28、差动分量信号， 第二差动分量输出端子 206 输出第二差动分量信号。 0052 负反馈单元包括第一负反馈子单元 230 以及第二负反馈子单元 240， 其中， 第一负 反馈子单元 230 用于对第一电压跟随器 212 进行电压负反馈， 第二负反馈子单元 240 用于 对第二电压跟随器 222 进行电压负反馈。 0053 前馈单元包括第一前馈子单元 250 以及第二前馈子单元 260， 其中， 第一前馈子单 元250用于将第一差动分量信号前馈至第二差动输出端子204， 第二前馈子单元260用于将 第二差动分量信号前馈至第一差动输出端子 203。 说 明 书 CN 103036578 A 7 5/。
29、5 页 8 0054 继续结合图4， 电压缓冲单元210、 220还包括用于为第一电压跟随器212和第二电 压跟随器 222 提供偏置的电流源电路 214、 224。 0055 如图 5 所示， 是图 4 中方案的一种具体的电路实施形式。该电路实施形式为图 2 中电路的差动形式。在该实施方式中， 与图 2 电路相同， 第一电压跟随器和第二电压跟随器 为射极跟随器。具体地， 第一电压跟随器和第二电压跟随器分别包括三极管 Q1、 Q2。其中， Q1 的基极和第一差动输入端子 201 相连接， Q1 的发射极和第一差动输出端子 203 相连接， Q1 的集电极和第一差动分量输出端子 205 相连接 。
30、； Q2 的基极和第二差动输入端子 202 相 连接， Q2 的发射极和第二差动输出端子 204 相连接， Q2 的集电极和第二差动分量输出端子 206 相连接。 0056 容易理解， 在该差动形式的发射端电路中， 第一电压跟随器和第二电压跟随器也 可以为采用 MOS 管的源极跟随器。 0057 在图5所示的实施方式中， 与图2类似， 第一负反馈子单元包括一个第一负反馈三 极管 Qfb1， 第二负反馈子单元包括一个第二负反馈三极管 Qfb2。具体地， 在该电流中， 第一 负反馈三极管 Qfb1 的基极和三极管 Q1 的发射极相连接， Qfb1 的集电极和三极管 Q1 的基 极相连接， 并且其发。
31、射极接地连接 ； 第二负反馈三极管Qfb2的基极和三极管Q2的发射极相 连接， Qfb2 的集电极和三极管 Q2 的基极相连接， 并且其发射极接地连接。 0058 在该实施方式中， 第一前馈子单元包括一个第一电容器 C1， 对应地第二前馈子单 元包括一个第二电容器C2， C1和C2分别用于将高频信号分量传输给第二差动输出端子204 和第一差动输出端子 203。另外， 在第一前馈子单元中， 还包括用于电压偏置的偏置电阻 R1、 R2， 在第二前馈子单元中， 包括偏置电阻 R3、 R4。 0059 本发明的上述各种实施方式的发射端电路， 可实现高速数据传输， 驱动能力强， 适 合负载较大的发射端， 并可驱动集电极开路门或漏极开路门获得大电流输出， 并且结构简 单， 易于制造。 说 明 书 CN 103036578 A 8 1/3 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103036578 A 9 2/3 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103036578 A 10 3/3 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103036578 A 11 。