專利名稱：信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置。本發(fā)明尤其涉及這樣的信號(hào)接收電路和信號(hào)處理電路，其中信號(hào)的特征是脈沖形式的具有選擇的高重復(fù)頻率的電壓變量，重復(fù)頻率例如為每秒兆位(Mb/s)到每秒千兆位(Gb/s)的范圍，大于1Mb/s，最好大于100Mb/s。
電壓變化可視為一數(shù)字式信息信號(hào)，它由一發(fā)送電路以一內(nèi)部信號(hào)結(jié)構(gòu)控制。這個(gè)數(shù)字信號(hào)可由于信號(hào)傳輸導(dǎo)體等一些因素而失真，接收電路應(yīng)能檢測(cè)和接收已失真的數(shù)字信號(hào)。
這種裝置用于將已接收的(失真的)信號(hào)改成具有內(nèi)部信號(hào)結(jié)構(gòu)的發(fā)送信號(hào)。所接收的信號(hào)具有某些錯(cuò)誤的電壓電平和/或不適應(yīng)一定的共模(CM)區(qū)域，本發(fā)明使接收信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理裝置變成更適于滿足信號(hào)交換要求的內(nèi)部信號(hào)結(jié)構(gòu)。
這種信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置連接到一個(gè)適于以電壓脈沖形式傳輸載有信息的信號(hào)的導(dǎo)體上。這個(gè)導(dǎo)體與一信號(hào)接收電路中的晶體管連接，利用電壓脈沖的變化和脈沖電壓值產(chǎn)生一電流。這個(gè)脈沖電流流過該晶體管，并且這個(gè)電流由于電壓脈沖變化和電壓電平而產(chǎn)生。在信號(hào)處理電路中，該電流是載有信息的形式，比接收的信號(hào)更適合于內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。
這種信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置適用于判斷電壓脈沖中含有的信息內(nèi)容，這里的脈沖頻率最高為200兆位/秒。
現(xiàn)有技術(shù)的描述這種信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置已經(jīng)用于檢測(cè)出現(xiàn)在一信號(hào)導(dǎo)體(單端信號(hào)系統(tǒng))上的脈沖式電壓變量，或檢測(cè)出現(xiàn)在兩個(gè)導(dǎo)體(差分信號(hào)系統(tǒng))上或其之間的脈沖式電壓變量。
為簡化起見，下面的描述只涉及差分信號(hào)系統(tǒng)，不過應(yīng)說明，本發(fā)明提供的信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置適用于兩種信號(hào)系統(tǒng)。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將采取所需的測(cè)量，以保持一個(gè)導(dǎo)體的電壓為常數(shù)，這正是單端信號(hào)系統(tǒng)所要求的。這在下面還要說明。
目前人們已采用多種技術(shù)制造這種信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置，使其能滿足多種工作條件。
已經(jīng)采用CMOS技術(shù)和雙極型技術(shù)制造上述類型的信號(hào)接收裝置和信號(hào)處理裝置。以下主要說明CMOS技術(shù)，至于采用雙極型技術(shù)獲得的差異是很小的，而且對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。此外，將CMOS技術(shù)和/或雙極型技術(shù)改成其它公知的技術(shù)所需的變化，對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員也是顯而易見的。
關(guān)于這種裝置的制造，除其它因素外，有以下重要的標(biāo)準(zhǔn)判據(jù)A.關(guān)于信號(hào)接收電路和信號(hào)處理電路的CM區(qū)的間距和電壓值。(在差分發(fā)送系統(tǒng)中，CM區(qū)是指電壓范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)，所接收的電壓脈沖必須由信號(hào)接收電路檢測(cè)。)B.導(dǎo)體上各電壓變化的重復(fù)頻率的極限值，即電壓變化的最高頻率，該值由信號(hào)接收電路檢測(cè)和識(shí)別出來，之后由信號(hào)處理電路進(jìn)行處理。
C.為了檢測(cè)信號(hào)，需要電壓變量和幅度變量，其中在低速率，小的幅度是可接受的，但在更高速率，需要更大的幅度。
眾所周知，將在導(dǎo)體上出現(xiàn)的信息信號(hào)連接至PMOS晶體管的柵極端子，則CM區(qū)的電壓范圍從大約電源電壓(Vcc)的一半以上減至零電位。
采用PMOS晶體管和后連接電流鏡像電路，或后連接的柵-陰放大電路等，使CM區(qū)的電壓進(jìn)一步下降到零電位以下(大約-0.7伏)。
人們知道，PMOS晶體管的重復(fù)頻率(高達(dá)200兆位/秒)比NMOS晶體管的重復(fù)頻率極限值低。
采用NMOS晶體管代替PMOS晶體管，將使CM區(qū)的電位從電源電壓降到低于該電壓的一半。在實(shí)際應(yīng)用中這是不可取的，因?yàn)檫@個(gè)CM區(qū)必須至少位于由PMOS晶體管和后連接電流鏡像電路或一柵-陰放大電路連接構(gòu)成的區(qū)域之內(nèi)。
在制造這種信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置時(shí)，一般在信號(hào)處理電路中組合使用兩個(gè)晶體管，使流過第一晶體管的電流的鏡像與流過第二晶體管的電流相同，并且允許第二晶體管的漏源電壓相對(duì)于流過第一晶體管的變化的電流產(chǎn)生較大的變化。
還已經(jīng)知道，借助于柵-陰放大電路連接，流過第二晶體管的電流可以不受漏源電壓的影響(一高阻抗電流發(fā)生器)。還知道其它電流鏡像連接，如具有三個(gè)晶體管的被稱為“威爾森(Wilsow)電流鏡像電路”的連接。
參考出版物“CMOS模擬電路設(shè)計(jì)”(由P.E.Allen編寫，出版號(hào)ISBN0-03-006587-9)，可以進(jìn)一步更詳細(xì)地理解現(xiàn)有技術(shù)。
CMOS技術(shù)使用PMOS和NMOS晶體管，在下面的描述中，無論選擇哪種晶體管，將在有關(guān)的符號(hào)前分別用“N”或“P”代表NMOS或PMOS晶體管。
在下面的說明書和權(quán)利要求書中所稱的“電流鏡像電路”泛指任一種電流鏡像電路，而不管采用的是兩個(gè)、三個(gè)或更多的晶體管。威爾森電流鏡像電路和柵-陰放大電路是一種連接為電流發(fā)生器時(shí)能發(fā)揮更有效作用的電流鏡像電路。
雖然以下描述使用了術(shù)語“NMOS晶體管”，但是這一術(shù)語可認(rèn)為包括其它技術(shù)的雙極型NPN晶體管和等效的晶體管。雙極型PNP晶體管等也包括在術(shù)語“PMOS晶體管”中。
還知道，所選擇的流過信號(hào)接收晶體管的電流值在一定范圍內(nèi)與接收、檢測(cè)和處理更高速率的信號(hào)的能力直接成正比。
電流值的上限定在晶體管由于其中的電流密度而脫離放大模式的地方。
本發(fā)明可認(rèn)為是對(duì)瑞典專利申請(qǐng)第9400593-1號(hào)中更詳細(xì)地描述的信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置的進(jìn)一步的改進(jìn)，該申請(qǐng)是1994年2月21日遞交的，在此作為對(duì)比文件。
本發(fā)明技術(shù)問題的公開考慮到上述現(xiàn)有技術(shù)，并且結(jié)合本技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，一個(gè)技術(shù)問題是要能夠提供一種信號(hào)接收裝置，其中信號(hào)接收電路的晶體管是通過一個(gè)特定的電流產(chǎn)生電路供電的，在該電流產(chǎn)生電路中，為了能夠改變最大速率，通過晶體管的電流值是可調(diào)節(jié)的，因此信號(hào)接收電路具有在較高的傳輸速率下接收、檢測(cè)和處理的能力。
還必須考慮的一個(gè)技術(shù)問題是能夠創(chuàng)造這樣的條件，在這樣的條件下所選擇的電流值是分幾個(gè)等級(jí)可選擇的，因此可以與幾個(gè)可得到的最大傳輸速率中的一個(gè)一起，選擇幾個(gè)固定的電流值中的一個(gè)。
還有一個(gè)技術(shù)問題是，當(dāng)電流值是可分級(jí)調(diào)節(jié)時(shí)，將通過驅(qū)動(dòng)屬于電流產(chǎn)生電路的一個(gè)或幾個(gè)部件形成這些等級(jí)中的每一個(gè)，每個(gè)部件產(chǎn)生一部分電流。
能夠指出這種結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)是個(gè)技術(shù)問題，為了產(chǎn)生數(shù)字和/或模擬信號(hào)，借助于控制電路能夠驅(qū)動(dòng)部分電流產(chǎn)生裝置和不驅(qū)動(dòng)該裝置。
還存在一個(gè)技術(shù)問題就是能夠指示相關(guān)的部分電流產(chǎn)生裝置借助于受控晶體管驅(qū)動(dòng)和不驅(qū)動(dòng)，該受控晶體管的柵極端的電壓值由兩個(gè)串聯(lián)的晶體管的狀態(tài)決定，兩個(gè)串聯(lián)的晶體管中的一個(gè)是PMOS晶體管，另一個(gè)是NMOS晶體管，它們的柵極端相互連在一起，并受控制電路的輸出信號(hào)影響。
還應(yīng)考慮的一個(gè)技術(shù)問題是能夠指示電流產(chǎn)生電路除此之外能夠通過對(duì)電流值的模擬調(diào)節(jié)。
再一個(gè)技術(shù)問題是能夠?qū)崿F(xiàn)所需的技術(shù)連接措施，以便電流產(chǎn)生電路能夠通過出現(xiàn)在一個(gè)導(dǎo)體上的電壓脈沖連接和切斷。
解決方案采用本發(fā)明可解決一個(gè)或多個(gè)這些技術(shù)問題，以及在所述瑞典專利申請(qǐng)中敘述的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明基于一種具有上述特征和具有以下權(quán)利要求1的前序部分的特征的信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置。
根據(jù)本發(fā)明，屬于一個(gè)信號(hào)接收電路的一個(gè)或幾個(gè)晶體管中的每一個(gè)與至少另一個(gè)晶體管配合，相互形成電流鏡像電路。信號(hào)接收電路接收、檢測(cè)和處理信號(hào)的能力通過電流產(chǎn)生電路控制，因此電流值增加使得最大速率也增加，反之亦然。
在一個(gè)實(shí)施例中，電流值是分級(jí)調(diào)節(jié)的，這是通過驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路的一個(gè)或幾個(gè)部件實(shí)現(xiàn)的，其中每個(gè)部件產(chǎn)生一部分電流。
通過由數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)的控制電路，驅(qū)動(dòng)部分電流產(chǎn)生電路，以及使不驅(qū)動(dòng)該電路。
通過受控晶體管驅(qū)動(dòng)部分電流產(chǎn)生電路和不驅(qū)動(dòng)該電路。該控制晶體管的柵極端的電壓值由兩個(gè)串聯(lián)的晶體管的狀態(tài)決定，兩個(gè)串聯(lián)的晶體管中的一個(gè)是PMOS晶體管，另一個(gè)是NMOS晶體管，它們的柵極端相互連在一起，并受控制電路的輸出信號(hào)影響。
根據(jù)本發(fā)明，可以以模擬方式調(diào)節(jié)電流，以便從信號(hào)的連續(xù)速率等級(jí)中選擇一個(gè)最大速率，對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和處理。通過一個(gè)出現(xiàn)在導(dǎo)體上的邏輯信號(hào)，如電壓脈沖，可以將電流產(chǎn)生電路連接或不連接。
優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置的主要優(yōu)點(diǎn)在于借助于適合的電流值可以控制信號(hào)接收電路接收、檢測(cè)和處理信號(hào)的能力。調(diào)節(jié)電流，于是增大的電流值可以提供增大的最大傳輸率，以高隔離能力實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收和信號(hào)處理，反之亦然。
本發(fā)明的信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置的基本特征體現(xiàn)在權(quán)利要求1的特征項(xiàng)目中。
附圖的簡要說明下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施，附圖中

圖1表示本發(fā)明的裝置的總框圖；圖2表示信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置的接線圖；以及圖3表示電流產(chǎn)生電路的接線圖。
優(yōu)選實(shí)施例的描述根據(jù)本發(fā)明的裝置用圖1中的框圖表示，它表示信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置1和電流產(chǎn)生電路10。為了產(chǎn)生幾個(gè)可得到的固定電流值中的一個(gè)，可以通過控制電路100控制電流產(chǎn)生電路10。
電路10也能根據(jù)一個(gè)模擬電壓通過控制電路100產(chǎn)生電流值。
已經(jīng)由模擬方式選擇的電流值可以加到一個(gè)或幾個(gè)固定電流值上。
參照上面引用的瑞典專利的說明，以便更深刻地理解根據(jù)圖1和2的信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置1。為了使本發(fā)明更清楚，上述瑞典專利的圖5和6中細(xì)節(jié)部分的參考號(hào)與本發(fā)明的圖2中的細(xì)節(jié)部分的參考號(hào)相同。
信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置1分別與適合于傳輸電壓脈沖形式的信息信號(hào)的一個(gè)或幾個(gè)導(dǎo)體L1、L2相連。導(dǎo)體11與屬于信號(hào)接收電路2的晶體管NT20相連。晶體管NT21提供導(dǎo)體L2。
導(dǎo)體L1、L2上的電壓脈沖的變化和脈沖的電壓值影響流經(jīng)晶體管NT20的脈沖形電流I1和流經(jīng)晶體管NT21的脈沖形電流I2。信號(hào)處理電路3使電流信號(hào)成為適合于導(dǎo)體L3上的攜帶信息的形式。
屬于信號(hào)接收電路2的晶體管NT21至少與另一個(gè)晶體管NT23b相互配合，形成一個(gè)電流鏡像電路。通過與導(dǎo)體10a相連的電流產(chǎn)生電路10，可以調(diào)節(jié)流經(jīng)每個(gè)晶體管的總電流IT。因此可以控制信號(hào)接收電路接收、檢測(cè)和處理信號(hào)的能力，于是電流值增大可以改善和提高靈敏度，改善接收的可靠性和提高處理速率，反之亦然。
總電流值IT可以按級(jí)調(diào)節(jié)，其中每個(gè)等級(jí)是由驅(qū)動(dòng)屬于圖3的電流產(chǎn)生電路10的一個(gè)或幾個(gè)部件11、12、13形成的。每個(gè)部件11、12、13產(chǎn)生一部分電流。
通過出現(xiàn)在導(dǎo)體16a、17b上的電壓脈沖，分別驅(qū)動(dòng)部分電流產(chǎn)生部件11、12、13，以及不驅(qū)動(dòng)它們。電壓脈沖由控制電路15、15a驅(qū)動(dòng)。
屬于控制電路15的導(dǎo)體16a與第一和第三部分電流產(chǎn)生部件11、13相連，而屬于控制電路15a的導(dǎo)體17a與第二和第三部分電流產(chǎn)生部件12、13相連。
響應(yīng)于導(dǎo)體16或17上的來自控制電路100的高電位信號(hào)，在引出導(dǎo)體16a或17a上產(chǎn)生低電位信號(hào)。
控制電路100選擇和驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)在導(dǎo)體16、17、21上的信號(hào)，以便選擇對(duì)應(yīng)于所需的最高位率的一個(gè)電流值或電流值的組合。
控制電路100還可以產(chǎn)生導(dǎo)體20上的模擬信號(hào)，以便驅(qū)動(dòng)部件11、12、13或14，或者不驅(qū)動(dòng)它們。
由于圖3中所示的部分電流產(chǎn)生部件11、12、13基本相同，所以下面只描述部件11。借助于控制NMOS晶體管11a，可以驅(qū)動(dòng)第一部分電流產(chǎn)生部件11以提供電流以及不驅(qū)動(dòng)它。受控晶體管的柵極端的電壓值由兩個(gè)串聯(lián)的晶體管的狀態(tài)確定，這兩個(gè)晶體管一個(gè)是PMOS晶體管，另一個(gè)是NMOS晶體管。串聯(lián)的晶體管的柵極端相互連接，并受控制電路100的輸出信號(hào)和通過導(dǎo)體16a上的控制電路連接的信號(hào)控制。
如果在導(dǎo)體16上是高邏輯電位，那么導(dǎo)體16a上出現(xiàn)低邏輯電位，只有在導(dǎo)體17上同時(shí)出現(xiàn)低邏輯值時(shí)，部件11才被驅(qū)動(dòng)。
如果低邏輯值出現(xiàn)在導(dǎo)體16上，高邏輯值出現(xiàn)在導(dǎo)體17上，第二部件17被驅(qū)動(dòng)。
在導(dǎo)體16和導(dǎo)體17上為高邏輯電位時(shí)，不僅兩個(gè)部件11和12.被驅(qū)動(dòng)，而且第三部件13也被驅(qū)動(dòng)。
先確定的流經(jīng)部件11的電流值由晶體管11b的值確定；流經(jīng)部件12的電流值由晶體管12b的值確定；等等。
在確定部件11、12、13的情況下，可以通過電路10選擇幾個(gè)可得到的固定電流值(0；I11；I12；和I11＋I(xiàn)12＋I(xiàn)13)中的一個(gè)。
可以對(duì)這些電流值中的每個(gè)增加另一個(gè)模擬電流值I14，I14正比于出現(xiàn)在導(dǎo)體21上的電壓值。這對(duì)將電流值提高到由部件11、12和/或13提供的固定值以上是有用的。
通過導(dǎo)體20上的由控制電路100產(chǎn)生的高或低邏輯值，可以使所有部件11、12、13連接或不連接。
電流“Iref”由晶體管連接T30切斷，并且導(dǎo)體32通過晶體管T31與導(dǎo)體33上的基準(zhǔn)電壓(零電位)相連。在導(dǎo)體20上是高電位或電壓的情況下，部件11、12、13、14被阻斷。
即使當(dāng)部件11、12、13不連接時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電路14中的晶體管14a(由柵—陰放大電路驅(qū)動(dòng))和允許晶體管21a根據(jù)導(dǎo)體21上的當(dāng)前電壓值調(diào)節(jié)電流值，信號(hào)接收電路的電流值可以利用導(dǎo)體21上的可調(diào)整電壓值以模擬方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。
通過采用一些并聯(lián)的晶體管來確定晶體管11b，電流值IT可選得比“Iref”大許多。
應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所示的實(shí)施例，可在以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.與適合于傳輸電壓脈沖形式的信息信號(hào)的至少一個(gè)導(dǎo)體相連的信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置，該裝置包括一個(gè)信號(hào)接收電路，該電路包括與該導(dǎo)體相連的一個(gè)晶體管，通過利用電壓脈沖的變化和脈沖的電壓值影響電流，其中流經(jīng)晶體管的電流是脈沖形式，并且該電流是由電壓脈沖的變化和電壓幅度產(chǎn)生的，該裝置還包括一個(gè)使電流成為適合于攜帶信息的信號(hào)處理電路，其特征在于晶體管至少與另一晶體管相連，形成一個(gè)電流鏡像電路，信號(hào)接收電路接收、檢測(cè)和處理信號(hào)的能力可以以這樣一種方式通過電流產(chǎn)生電路來控制，即電流值增加使得能夠在增大的速率下檢測(cè)電壓值，反之亦然。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于電流值是分級(jí)可調(diào)節(jié)的，該等級(jí)是通過驅(qū)動(dòng)屬于電流產(chǎn)生電路的一個(gè)或幾個(gè)部件來選擇的，其中每個(gè)部件產(chǎn)生一部分電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于通過由數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)的控制電路，驅(qū)動(dòng)這些部件，以及不驅(qū)動(dòng)這些部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于屬于電流產(chǎn)生電路的每個(gè)部件由受控晶體管驅(qū)動(dòng)和不驅(qū)動(dòng)，受控晶體管的柵極端的電壓值由兩個(gè)串聯(lián)的晶體管的狀態(tài)確定，這兩個(gè)晶體管一個(gè)是PMOS晶體管，另一個(gè)是NMOS晶體管，串聯(lián)的晶體管的柵極端相互連接，并受控制電路的輸出信號(hào)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于電流值至少是以模擬方式部分可調(diào)節(jié)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于根據(jù)出現(xiàn)在一個(gè)導(dǎo)體上的所選的邏輯電平，使電流產(chǎn)生電路連接和不連接。
全文摘要
一種信號(hào)接收和信號(hào)處理裝置，連接一或多個(gè)導(dǎo)體，用于以電壓脈沖的形式發(fā)送信息信號(hào)。上述導(dǎo)體與信號(hào)接收電路中的晶體管連接，利用電壓脈沖和脈沖電壓值的變化對(duì)電流產(chǎn)生作用，這個(gè)電流以脈沖形式流過上述晶體管。即該電流是由電壓脈沖變化和電壓電平所產(chǎn)生，并且通過信號(hào)處理電路得到適于攜帶信息的信號(hào)形式。上述晶體管與至少一個(gè)其它的晶體管共同構(gòu)成一電流鏡像電路。
文檔編號(hào)H04L25/03GK1144582SQ9519222
公開日1997年3月5日 申請(qǐng)日期1995年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月23日
發(fā)明者M·O·J·黑德堡 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司