高速接收器电路和方法技术

本发明专利技术提供了GPA实施例。在一些实施例中，提供了具有负电容单元的GPA级。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及高频接收器，并且具体而言，涉及用于高频应用的增益峰化放大器和均衡。附图说明在附图的图中通过示例的方式而非限制的方式示出了本专利技术的实施例，在附图中，相似的附图标记指代相似的要素。图1显示了具有三个级联级的常规复合增益峰化放大器(GPA)。图2显示了用于图1的复合GPA的常规gm-RL GPA级。图3是根据一些实施例的显示单个GPA增益级的示图。图4显示了根据一些实施例的由三个级联GPA级形成的复合GPA放大器。图5显示了根据一些实施例的具有自适应均衡和诸如图4的放大器之类的复合放大器的接收器。图6是根据一些实施例的更详细地显示图3的GPA级的电路。图7是根据一些实施例的显示用于复合放大器中的GPA的偏移控制拓扑结构的示图。图8A-8C是根据一些实施例的显示用于控制偏移控制拓扑结构的电压偏移检测概念的示图。图9显示了根据一些实施例的GPA偏移检测的真值表。图10A和10B示出了根据一些实施例的用于使用复合GPA来使频率响应成形的第一模式和第二模式。图11显示了根据一些实施例的用于LC-LC双谐振电路的电路布局实施方式。图12显示了根据一些实施例的用于级联的SDG-Gm和LC-Tia块的AC等效电路。图13显示了根据一些实施例的用于负电容单元和输入导纳的AC等效电路。图14显示了根据一些实施例的用于级联的SDG-Gm和LC-Tia块的AC等效电路，并且SDG-Gm和LC-Tia块包括负电容单元。图15是根据一些实施例的显示具有复合GPA和利用装箱的边沿均衡的接收器的示图。图16A是根据一些实施例的显示具有理想均衡的过零分布图的示图。图16B是根据一些实施例显示的具有过度均衡的过零分布图的示图。图16C是根据一些实施例显示的具有不足均衡的过零分布图的示图。图17是根据一些实施例的显示UI装箱标准的图表。图18显示了根据一些其它实施例的显示UI装箱标准的图表。具体实施方式串行I/O接口正在以不断增大的速度被驱动。例如，芯片至芯片通道可以以28Gb/s或更高的速率进行操作。由于严重的传输线路损耗和相当大的信号反射，这种通道对于串行I/O设计变得更有挑战性。其对于设计并实施诸如通常用于高频串行I/O接收器中的增益峰化放大器(GPA)等的接收器放大器尤其有挑战性。(GPA有时也被称为CTLE，连续时间线性均衡放大器)。图1显示了具有三个级联级的常规复合增益峰化放大器(GPA)，并且图2显示了常规GPA级电路实施方式。如图2所示，可以利用Gm-RL拓扑结构来设计这种现有GPA解决方案。不幸的是，这种电路具有许多限制。可获得的GPA增益-带宽乘积，其作为放大器的最大速度能力的指示，主要由输出RC时间常数，即RL*Cout来确定，其中，Cout是输出负载和总寄生。跨导(Gm或gm)与项IR*W/L(W和L分别对应于所用晶体管的宽度和长度)的平方根成比例。因此，需要偏置电流IR和器件尺寸W/L中的相当大的增量来做出实质的gm变化。此外，RL还受到输出DC共模电平的条件的限制，以确保差动对放大器的足够的饱和裕量(输出DC＝Vcc-RL*IR)。两个级联的相同增益级给出了36％的带宽减小，而三个级联的相同增益级给出了48％的带宽减小。对于高频应用，通过利用RL与额外电感器的串联组合替换RL来修改设计(如图2所示)。然而，大多数前述缺点仍适用于该衍生的gm-RL拓扑结构。因此，可能期望新的方案。图3显示了根据一些实施例的GPA级。该GPA电路包括如图所示地耦合的源极退化跨导级(SDG-Gm)、负电容单元(Negative-Cap)和具有LC谐振电路的跨阻抗级(LC-Tia)。每级中的负电容单元用来消除SDG-Gm部分的输出处的内部节点上的电容，这允许提升放大器级的增益。例如，这与图2的现有技术GPA级相反，现有技术GPA级使用输出电压RL负载。具有内部设置的负电容单元的GPA级反而使用例如NMOS器件的受控器件作为具有高输出阻抗的电流源。为了获得大的(如果不是最大的)增益峰化性能，可以由级联在一起的这些级中的两个或更多级来形成复合GPA。例如，图4显示了Cherry-Hooper放大器拓扑结构中的级联在一起这些级中的三个级，该放大器拓扑结构具有用于控制增益参数的控制信号(Vcnt)，以改进整个放大器的总体增益-带宽响应。因此，图4的复合(Cherry-Hooper型)放大器与由现有技术GPA级中的简单地级联在一起的三个级形成的放大器不同。图5是具有速度增强的均衡技术的接收器的方框图，该接收器采用如本文中所公开的具有负电容单元并且具有偏移和共模控制的GPA级。在功能上，所公开的全速增益峰化放大器(GPA)级可以提供CTLE的第一级，以更好地控制数据眼图的开口，并且因此维持随后的数字均衡(例如，DFE和CDR块)中的适当操控。可以控制GPA以通过提升输入数据的高频强度、并且还通过在需要时抑制低频分量来补偿输入传输通道的总体低通频率响应特性并且减轻符号间干扰(ISI)效应。足够的带宽和增益峰化特性(即增益量和增益斜率相对于频率)可以用于获得良好的GPA设计。图6示出了用于图3的单个GPA增益级的可能的电路实施例。基本上，SDG-Gm和LC-Tia块被形成为具有Cherry-Hooper拓扑结构的RC退化放大器，以支持高频均衡。并联负电容单元用于使SDG-Gm部分与LC-Tia块之间的寄生电容最小化，并且其进一步提升了GPA增益级的AC性能。LC-LC块用作由Mp5/Mn3和Mp6/Mn4形成的反相器的反馈元件。它们对应于彼此串联的谐振电路(例如参见用于示例性IC芯片实施方式的图11)。在SDG-Gm块中，可变电容(VarC)和可变电阻(VarR)都用于控制接收器均衡。用于控制VarC的信号确定操作频带上的GPA AC增益斜率。通常期望产生与传输线路的逆传递函数匹配的AC响应。可变电阻器(VarR)设定低频增益并且提供最大峰值增益与低频增益的适当比例。可变电阻器网络(VarR)的两个电阻器串之间的探测端子vcm用于进行先前级联的增益级上的输出共模检测。如图所示，所描绘的负电容单元由具有分路电容器的交叉耦合的NMOS电路形成。负电容单元用来消除SDG-Gm与LC-Tia块之间的寄生电容。(同样参见用于单独的以及集成到SDG-Gm和LC-Tia块中的负电容单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片，包括：增益峰化放大器(GPA)级，其包括(i)源极退化跨导级(SDG‑Gm)，其具有作为GPA级输入的输入；(ii)跨阻抗放大器(Tia)，其具有作为GPA级输出的输出；以及(iii)负电容单元(NCU)，其用于将所述SDG‑Gm耦合到所述Tia。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.27 US 13/727,7371.一种芯片，包括：
增益峰化放大器(GPA)级，其包括
(i)源极退化跨导级(SDG-Gm)，其具有作为GPA级输入的输入；
(ii)跨阻抗放大器(Tia)，其具有作为GPA级输出的输出；以及
(iii)负电容单元(NCU)，其用于将所述SDG-Gm耦合到所述Tia。
2.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述Tia包括至少一个LC谐
振电路。
3.根据权利要求2所述的芯片，其中，所述至少一个LC谐振电路包
括双谐振(LC-LC)电路，所述双谐振电路耦合到所述SDG-Gm作为从所
述Tia到所述SDG-Gm的负反馈路径的部分。
4.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述负电容单元包括(i)交叉
耦合的晶体管，每个晶体管都具有输出，以及(ii)耦合在所述晶体管输出
之间的电容器。
5.根据权利要求4所述的芯片，其中，所述Tia包括第一反相器和第
二反相器，所述第一反相器和所述第二反相器均具有耦合在所述反相器的
输入与输出之间的双谐振电路(LC-LC)。
6.根据权利要求5所述的芯片，其中，所述NCU的所述交叉耦合的
晶体管具有耦合到所述Tia的反相器输入的输入。
7.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述GPA级是级联在一起以
形成复合GPA放大器的三个GPA级的其中之一。
8.根据权利要求7所述的芯片，其中，每级中的所述NCU用来消除

\t在所述SDG-Gm电路的输出处的内部节点上的电容。
9.根据权利要求8所述的芯片，其中，每级中的所述NCU都具有作
为相关联的SDG-Gm的负载而耦合的受控电流源。
10.根据权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·张，S·贾科尼，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US