差分传输线阻抗匹配及偏置补偿装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种差分传输线阻抗匹配及偏置补偿装置及方法，其中第一传输线连接第一信号发送端和第一信号接收端、第二传输线连接第二信号发送端和第二信号接收端，并具有跨接在所述两条传输线上的偏置补偿电路以及跨接在所述两条传输线上且靠近信号发送端的阻抗匹配电路，偏置补偿电路包括连接到输入电压和所述第一传输线之间的第一电阻、连接到所述第一传输线和第二传输线之间的第二电阻、以及连接到第二传输线和地线之间的第三电阻；阻抗匹配电路包括串联在一起的匹配电阻和匹配电容，其中匹配电阻连接第一传输线，匹配电容连接第二传输线。利用本发明专利技术，可以较低的系统功耗保证差分传输线的信号传输质量和准确性以及数据传输的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通讯传输技术，尤其涉及一种用于传输通讯信号的差分传输 线的阻抗匹配及偏置补偿装置和方法。
技术介绍
差分传输线用于远距离传输数据。差分传输线的传输物理层线路通常釆用双绞线传输或者平衡式传输线，其传输信号需要的信号线组包括数据信 号正端(SIG+ )和数据信号负端(SIG -)，正端和负端之间相互抵消传 输串扰。图1为差分传输线的基本传输示意图。参见图1，信号发送器件101以 差分形式将数据信号从传输线102、 103传送到信号接收器件201上，在传 输过程中由于传输线102、 103与发送器件101、接收器件201端接处阻抗 不匹配，造成传输信号在传输线上不断反射，从而引起信号恶化，影响传输 质量以及传输信号的准确性；同时，由于接收器件201接受的压差在发送器 件101不传输数据时会出现不稳定状态，既可能是O，也可能是l。从而还 会引起系统逻辑混乱的问题。为了切实保证信号传输质量和准确性以及保持数据传输的稳定状态，通 常需要在电路两端进行电路阻抗匹配设计以及静态偏置电压的偏置补偿设 计。主要包括以下两种现有技术。现有技术一在公开号为CN101001081A的中国专利申请公布说明书中 提出了一种电路阻抗匹配的设计方案。图2为现有技术一的电路示意图，如 图2所示。其公开了一种差分对端接电路，包括第一端接电阻、第二端进而 电阻和电容，所述第一端接电阻、电容和第二端接电阻依次串联于差分传输线之间。但是，现有技术一仅仅解决了差分传输线两端阻抗匹配的问题，并 没有解决电路静态模式下偏置电压的问题。现有技术二在公开号为CN1528075A的中国专利申请公布说明书中提 出了一种用于差分传输线偏置补偿的装置和方法。图3为现有技术二的电路 示意图。如图3所示。该方法在差分传输线中设置了两个偏置电路，其中第 一偏置电路用于进行静态偏置电压的偏置补偿从而保证数据传输的稳定性； 第二偏置电路用于进行阻抗匹配从而保证信号传输质量和准确性。但是，所 述现有技术二中，所述匹配电阻Ra、 Rc都是为了对传输线上的阻抗进行匹 配，电阻一般选择在60ohm左右，电阻过小，同时由于匹配电阻直接连接 电源或者接地，从而使信号发送端、信号接收端的偏置电流太大，进而造成 系统功耗过大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种差分传输线阻抗匹 配及偏置补偿装置，以较低的系统功耗保证差分传输线的信号传输质量和准 确性以及数据传输的稳定性。本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种差分传输线阻抗匹配及偏置 补偿方法，以较低的系统功耗保证差分传输线的信号传输质量和准确性以及 数据传输的稳定性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的主要技术方案为一种差分传输线阻抗匹配及偏置补偿装置，所述差分传输线中的第 一传 输线连接第一信号发送端和第一信号接收端、第二传输线连接第二信号发送 端和第二信号接收端，该装置具有跨接在所述两条传输线上的偏置补偿电路、以及跨接在所述两条传输线上且靠近信号发送端的阻抗匹配电路，所述 偏置补偿电路包括连接到输入电压(Vcc)和所述第一传输线之间的第一电 阻(Ra)、连接到所述第一传输线和第二传输线之间的第二电阻(Rb)、 以及连接到第二传输线和地线之间的第三电阻(Rc);所述阻抗匹配电路包括串联在一起的匹配电阻(Rl )和匹配电容(C),其中匹配电阻(Rl )连 接第一传输线，匹配电容(C)连接第二传输线。优选的，所述匹配电阻(Rl )的阻抗与所述传输线阻抗在取值上接近。 优选的，所述匹配电容(c)为由一个以上电容并联组成的多极电容并联结构。优选的，所述并联的一个以上电容中，包括一个电容值较大的主电容， 其余都为电容值较小的次电容。优选的，所述匹配电容(c)的总电容值为所述传输线阻抗与所述匹配 电阻(Rl )阻抗的差值乘以2x兀x f后，再取倒数；其中7i为圆周率，f为 所述传输线的信号传输速率。优选的，所述并联的一个以上电容的叠加阻抗在宽频段中具有稳定的阻 抗值。优选的，所述第二电阻(Rb)的阻抗与所迷第一电阻(Ra)、第二电 阻(Rb)、第三电阻(Rc)的阻抗之和的比值等于所述第一、第二信号接 收端的偏置电压与输入电压(Vcc)的比值。优选的，所述偏置补偿电路跨接在所述两条传输线上且靠近信号发送端 处，或者跨接在所述两条传输线上且靠近信号接收端处。一种差分传输线的阻抗匹配及偏置补偿方法，所迷差分传输线包括两条 传输线，该方法在所述两条传输线上设置偏置补偿电路和阻抗匹配电路；所 述偏置补偿电路的设置方法具体包括确定输入电压、以及与两条传输线相 连的信号接收端之间的偏置电压；将所述偏置电压与输入电压的比值作为第 二电阻阻抗与第一电阻、第二电阻、第三电阻阻抗之和的比值；按照所述第 二电阻阻抗与第一电阻、第二电阻、第三电阻阻抗之和的比值关系选择第一 电阻、第二电阻、第三电阻的阻抗；在输入电压端和第一传输线之间设置第 一电阻、在第一传输线和第二传输线之间设置第二电阻、以及在第二传输线 和地线之间设置第三电阻；所述阻抗匹配电路的设置方法包括确定差分传 输线的阻抗、差分传输线的信号传输速率、匹配电阻的阻抗；将所述差分传输线的阻抗与匹配电阻的阻抗之差乘以2 x兀再乘以所述信号传输速率，得 到的积再取倒数得到匹配电容的值，将匹配电阻和匹配电容进行串联作为阻 抗匹配电路设置在所述第 一传输线和第二传输线之间且靠近信号发送端处。优选的，在得到匹配电容的值后、设置阻抗匹配电路之前进一步包括根据多极电容并联的取值方式对匹配电容值进行分解，得到一个以上电容值；将具有所述分解后电容值的一个以上电容并联组成匹配电容。优选的，对匹配电容值进行分解时，对各个分解电容进行频率和阻抗的 相关性分析，使分解后的一个以上电容的叠加阻抗在宽频段中具有稳定的阻 抗值。本专利技术中，由于在差分传输线上跨接了阻抗匹配电路，因此可以保证差 分传输线的信号传输质量和准确性，由于在差分传输线上跨接了偏置补偿电 路，因此可以保证差分传输线的数据传输稳定性；同时，由于所述阻抗匹配 电路为匹配电路和匹配电容串联而成，因此不会产生过大的偏置电流，从而 减少电路功耗损失。进一步的，所述匹配电容为一个以上电容的并联结构，可以进一步避免 单个匹配电容在不同频段内的阻抗随着频率的变化而变化的问题，使匹配电 容在较宽的频段范围内具有稳定的阻抗，保证在宽频段内的避免过大偏置电 流，保证在宽频段内具有较小的电路功耗。附图说明图1为差分传输线的基本传输示意图； 图2为现有技术一的电路示意图； 图3为现有技术二的电路示意图4为本专利技术所述差分传输线阻抗匹配及偏置补偿装置的电路示意图； 图5为电容阻抗与频率的关系示意图6为本专利技术所述采用多级电容并联结构的差分传输线阻抗匹配及偏置补偿装置的电路示意图7为所述差分传输线阻抗匹配及偏置补偿方法的流程图8为实施485总线的阻抗匹配及偏置补偿装置的电路示意图。具体实施例方式下面通过具体实施例和附图对本专利技术做进一步详细说明。图4为本专利技术所述差分传输线阻抗匹配及偏置补偿装置的电路示意图。 参见图4，差分传输线电路包括具有两个信号发送端的信号发送器件101和 具有两个信号接收端的信号接收器件201，还包括两条传输线，第一传输线 102连接第一信号发送端和第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差分传输线阻抗匹配及偏置补偿装置，所述差分传输线中的第一传输线连接第一信号发送端和第一信号接收端、第二传输线连接第二信号发送端和第二信号接收端，该装置具有跨接在所述两条传输线上的偏置补偿电路、以及跨接在所述两条传输线上且靠近信号发送端的阻抗匹配电路，其特征在于：所述偏置补偿电路包括连接到输入电压（Ｖｃｃ）和所述第一传输线之间的第一电阻（Ｒａ）、连接到所述第一传输线和第二传输线之间的第二电阻（Ｒｂ）、以及连接到第二传输线和地线之间的第三电阻（Ｒｃ）；所述阻抗匹配电路包括串联在一起的匹配电阻（Ｒ１）和匹配电容（Ｃ），其中匹配电阻（Ｒ１）连接第一传输线，匹配电容（Ｃ）连接第二传输线。

【技术特征摘要】
1、一种差分传输线阻抗匹配及偏置补偿装置，所述差分传输线中的第一传输线连接第一信号发送端和第一信号接收端、第二传输线连接第二信号发送端和第二信号接收端，该装置具有跨接在所述两条传输线上的偏置补偿电路、以及跨接在所述两条传输线上且靠近信号发送端的阻抗匹配电路，其特征在于所述偏置补偿电路包括连接到输入电压(Vcc)和所述第一传输线之间的第一电阻(Ra)、连接到所述第一传输线和第二传输线之间的第二电阻(Rb)、以及连接到第二传输线和地线之间的第三电阻(Rc)；所述阻抗匹配电路包括串联在一起的匹配电阻(R1)和匹配电容(C)，其中匹配电阻(R1)连接第一传输线，匹配电容(C)连接第二传输线。2、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述匹配电阻(Rl)的 阻抗与所述传输线阻抗在取值上接近。3、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述匹配电容(C)为由 一个以上电容并联组成的多极电容并联结构。4、 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述并联的一个以上电 容中，包括一个电容值较大的主电容，其余都为电容值较小的次电容。5、 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述匹配电容(C)的总 电容值为所述传输线阻抗与所述匹配电阻(R1 )阻抗的差值乘以2 x兀x f后，再取倒数；其中兀为圓周率，f为所述传输线的信号传输速率。6、 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述并联的一个以上电 容的叠加阻抗在宽频段中具有稳定的阻抗值。7、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二电阻(Rb)的 阻抗与所述第一电阻(Ra)、第二电阻(Rb)、第三电阻(Rc)的阻抗之 和的比值等于所述第一、第二信号接收端的偏置电压与输入电压(Vcc)的 比值。8、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐高峰，贺席兵，李刚健，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]