專利名稱：負反饋電路及用其實現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及負反饋電路及利用其實現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法及裝置，尤其涉及采用片外精確電阻作為參考的負反饋電路及利用其實現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法及裝置。
背景技術：
在對信號進行長距離傳輸時，通常會使用傳輸線(transmissionline)，并且為了避免信號反射，在信號的發(fā)送側或者接收側往往需要進行阻抗匹配，即，讓發(fā)送側或接收側的等效阻抗與傳輸線阻抗ZTL相同，而這種阻抗匹配以接收端最為常見，做法通常是連接一個端接電阻Rt。
圖1示出了一個接收側阻抗匹配的電路示意圖，其中ZTL102為傳輸線阻抗。信號由傳輸線經(jīng)過端接電阻Rt104進行阻抗匹配后，進入芯片106的內(nèi)部電路進行處理。在很多實際的應用(如E1/T1)中，傳輸線的兩側都接有變壓器108(transformer)，用于改變信號幅度和進行阻抗變換，但對于電路原理和基本特性并沒有本質影響，圖1中示出了接收側的變壓器108。由于信號反射對阻抗匹配程度較為敏感，所以實際應用中Rt104基本都是采用精度較高的片外分立器件。
這種方案的缺點是，如果要讓電路可以兼容不同阻抗的傳輸線，則需要在多個端接電阻中利用開關進行選擇，在實際產(chǎn)品中多個電阻意味著成本的增加，而開關則可能會帶來可靠性和可操作性方面的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠克服現(xiàn)有技術中存在的至少一種缺陷的一種負反饋電路及其實現(xiàn)方法和采用該負反饋電路的片內(nèi)傳輸線阻抗匹配裝置。
本發(fā)明提供了一種負反饋電路，該電路包括參考電阻，具有第一端和第二端，其第二端接地。
第一可變電阻器，具有第一端、第二端和第三調節(jié)端，其第二端接地。
第二可變電阻器，作為端接電阻，與第一可變電阻器完全相同，具有第一端、第二端和第三調節(jié)端。
電壓跟隨器，具有第一端、第二端和第三端，其第一端與參考電阻的第一端連接，連接節(jié)點為A，和參考電阻一起產(chǎn)生參考電流Iref，A點電壓為VA。電壓跟隨器的第三端輸入?yún)⒖茧妷骸?br> 比例電流鏡，具有輸入端和輸出端，其輸入電流和輸出電流的比例為a∶b，其輸入端與電壓跟隨器的第一端連接，其輸出端連接到第一可變電阻器的第一端，連接節(jié)點為B，產(chǎn)生的電流為 B點電壓為VB。
比較判斷器，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，第一輸入端和第二輸入端分別輸入A點的電壓VA和B點的電壓VB，將比較判斷器得出的調節(jié)信號從其第一輸出端反饋到第一可變電阻器的第三調節(jié)端，同時輸入到第二可變電阻器的第三調節(jié)端，同步調節(jié)第一可變電阻器和第二可變電阻器的阻值，使其值等于所需要的端接電阻值。
在比較判斷器和第二可變電阻器之間可以增加一保持器，其中，該保持器具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，當A點的電壓VA和B點的電壓VB持續(xù)相等時，比較判斷器輸出一保持信號到保持器，然后保持器使第二可變電阻器的阻值保持不變。
本發(fā)明還提供了利用上述的負反饋電路進行片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法，該方法包括步驟100，比較判斷器比較參考電阻兩端電壓和第一可變電阻器兩端的電壓大小，并獲得調節(jié)信號。
步驟200，負反饋電路將調節(jié)信號反饋到第一可變電阻器對其進行調節(jié)，并且同步調節(jié)第二可變電阻器的值，從而實現(xiàn)阻抗匹配。
當VB＝VA時，R1＝Rref×a/b，其中，參考電阻的阻值為Rref，所述第一可變電阻器的阻值為R1，選取適當?shù)腞ref、a和b，使計算得出的第一可變電阻器的阻值與所需端接電阻相等。其中，參考電阻采用片外精確電阻，阻值很大。
其中，在步驟100中，比較判斷器執(zhí)行以下步驟步驟102，電壓比較器比較節(jié)點A和節(jié)點B的電壓，將其比較結果作為可逆計數(shù)器的增/減計數(shù)控制信號；當電壓VB大于VA時，則輸出高電平，表示第一可變電阻器比所需端接電阻大；當電壓VB小于VA時，則輸出低電平，表示第一可變電阻器比所需端接電阻小。
步驟104，如果增/減計數(shù)控制信號為高電平，則計數(shù)器進行遞增計數(shù)，如果增/減計數(shù)控制信號為低電平，則計數(shù)器進行遞減計數(shù)，將計數(shù)結果作為調節(jié)信號。
在步驟200中，將比較判斷器輸出的調節(jié)信號反饋到第一可變電阻器的第三調節(jié)端，并通過保持器輸入第二可變電阻器的第三調節(jié)端，同步調節(jié)第一可變電阻器和第二可變電阻器，使其等于所需的端接電阻，當VB和VA持續(xù)相等時，比較判斷器輸出一保持信號，該保持器使第二可變電阻器的阻值保持不變。
以上多個步驟中的每個步驟都根據(jù)一個時鐘脈沖輸入信號進行，時鐘脈沖信號是連續(xù)脈沖信號。在一個時鐘周期內(nèi)完成多個步驟。
本發(fā)明還提供了一種具有負反饋結構的片內(nèi)傳輸線阻抗匹配裝置，包括如上所述的負反饋電路。
本發(fā)明實現(xiàn)的可變電阻器可以單獨作為端接電阻，也可以與外部精確電阻并聯(lián)后一起作為端接電阻，與傳統(tǒng)的方案相比成本更低，并且使用更加方便靈活。本發(fā)明的也可以用在其它需要片內(nèi)精確電阻的應用場合。


本發(fā)明參考附圖以舉例方式進行描述而不是以限制性方式加以描述，其中同樣的參考標號指示同樣的部件，其中圖1是一個接收側阻抗匹配的電路示意圖；
圖2a是根據(jù)本發(fā)明的在接收側直接使用本發(fā)明的負反饋電路實現(xiàn)阻抗匹配的示意圖；圖2b是根據(jù)本發(fā)明的在接收側使用參考電阻和本發(fā)明的負反饋電路實現(xiàn)阻抗匹配的示意圖；圖3a是根據(jù)本發(fā)明的負反饋電路的結構示意圖；圖3b是根據(jù)本發(fā)明的負反饋電路的電路原理圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一可變電阻器和第二可變電阻器的電路原理圖；圖5是圖4中的可變電阻器結構中的開關與電阻的連接結構的電路原理圖；圖6a是根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定狀態(tài)對應的控制信號為連續(xù)的“1010”碼形的示意圖；圖6b是根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定狀態(tài)對應的控制信號為連續(xù)的“1100”碼形的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的碼流序列檢測器的電路原理圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的可逆計數(shù)器的電路原理圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的具有保持功能的保持器的電路原理圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明的利用負反饋電路實現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明的具體實施例進行說明，應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
圖2a和圖2b分別是根據(jù)本發(fā)明的在接收側沒有參考電阻和有參考電阻的阻抗匹配示意圖。圖2a中示出了使用本發(fā)明的負反饋電路實現(xiàn)傳輸線阻抗匹配。圖2b中示出了使用本發(fā)明的負反饋電路與外部端接電阻共同實現(xiàn)傳輸線匹配。ZTL202是傳輸線阻抗，傳輸線兩側接有變壓器204，用于改變信號幅度和進行阻抗變換。如圖中所示，可變電阻器Rt208為本發(fā)明的實時芯片206內(nèi)與傳輸線阻抗匹配的電阻。Rp210為本發(fā)明的實時芯片206內(nèi)與傳輸線阻抗匹配的電阻，Rs212為與本發(fā)明的負反饋電路并聯(lián)的一片外電阻。通過增加并聯(lián)的負反饋電路實現(xiàn)的匹配電阻，使負載端輸入阻抗與傳輸線的特征阻抗匹配，達到消除負載端反射的目的。
圖3a是根據(jù)本發(fā)明的負反饋電路的示意圖。該電路包括參考電阻302，具有第一端和第二端，其第二端接地。
第一可變電阻器304，具有第一端、第二端和第三調節(jié)端，其第二端接地。
第二可變電阻器306，與第一可變電阻器304完全相同，具有第一端、第二端和第三調節(jié)端。
電壓跟隨器308，具有第一端、第二端和第三端，其第一端與參考電阻302的第一端連接，連接節(jié)點為A，和參考電阻302一起產(chǎn)生參考電流Iref，A點電壓為VA。電壓跟隨器的第三端輸入?yún)⒖茧妷骸?br> 比例電流鏡310，具有一輸入端和一輸出端，其輸入電流和輸出電流的比例為a∶b，其輸入端與電壓跟隨器308的第二端連接，比例電流鏡的輸出端連接到第一可變電阻器304的第一端，連接節(jié)點為B，產(chǎn)生的電流為 B點電壓為VB。
比較判斷器312，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，第一輸入端和第二輸入端分別輸入A點和B點電壓VA和VB，將比較判斷器312得出一調節(jié)信號，并將該調節(jié)信號從其第一輸出端反饋到第一可變電阻器304的第三調節(jié)端，調節(jié)第一可變電阻器304的阻值，同時將調節(jié)信號輸入到第二可變電阻器306的第三調節(jié)端，同步調節(jié)所述第一可變電阻器304和所述第二可變電阻器306的阻值，使其值等于所需要的端接電阻值。
所述比較判斷器還可以通過一保持器314將調節(jié)信號輸入到第二可變電阻器306的第三調節(jié)端，該保持器314具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，當所述A點的電壓VA和所述B點電壓VB持續(xù)相等時，所述比較判斷器312得出一保持信號，并將其輸出到所述保持器314，然后所述保持器314使所述第二可變電阻器306的阻值保持不變。
圖3b是根據(jù)本發(fā)明的負反饋電路的電路原理圖。圖3b中的放大器322和第一晶體管324構成圖3a中的電壓跟隨器308，其中，第一晶體管324是NMOS晶體管，具有源極、漏極和柵極。放大器322的輸出端與第一晶體管324的柵極連接。放大器322的正輸入端作為電壓跟隨器的第三端，輸入?yún)⒖茧妷篤ref。放大器322的負輸入端與第一晶體管324的源極連接，且連接端作為電壓跟隨器308的第二端。第一晶體管324的漏極作為電壓跟隨器308的第一端。
其中，第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管可以是選自包括結場效應晶體管、MOS晶體管、晶體三極管的組，用不同的晶體管可能在連接結構上可能變化，但可以達到同樣的功能。
圖3b中的第二晶體管326和第三晶體管328構成圖3a中的比例電流鏡310，其中，第二晶體管326和第三晶體管328是PMOS晶體管，具有源極、漏極和柵極。第二晶體管326的源極與第三晶體管328的源極連接，同時與電源連接。第二晶體管326的柵極與第三晶體管328的柵極連接。第二晶體管326的漏極與其柵極連接，并作為比例電流鏡310的輸入端。第三晶體管328的漏極作為比例電流鏡310的輸出端。
圖3b中的電壓比較器330、觸發(fā)器332、碼流序列檢測器334和可逆計數(shù)器336構成圖3a中的比較判斷器312，其中，電壓比較器330用于比較節(jié)點A的電壓VA和節(jié)點B的電壓VB，其負輸入端作為比較判斷器312的第一輸入端，其正輸入端作為比較判斷器312的第二輸入端。電壓比較器的失調電壓與參考電壓Vref之比小于所需匹配電阻誤差精度。電壓比較器330的輸出端將比較結果作為控制信號經(jīng)過一觸發(fā)器332輸入到碼流序列檢測器334和可逆計數(shù)器336?？赡嬗嫈?shù)器336的輸出端作為比較判斷器312的第一輸出端。碼流序列檢測器334的輸出端作為比較判斷器312的第二輸出端。碼流序列檢測器334和可逆計數(shù)器336的時鐘輸入信號是輸入觸發(fā)器的時鐘信號的反相時鐘信號。使用的時鐘信號是連續(xù)脈沖信號。保持器314是一寄存器。觸發(fā)器是D觸發(fā)器，也可以選用其它能夠實現(xiàn)相同功能的觸發(fā)器，可以達到同樣的效果。每個時鐘周期內(nèi)具有負反饋結構的裝置完成一次比較、計數(shù)和阻值調整。
因為，當節(jié)點B的電壓VB等于節(jié)點A的電壓VA時，R1＝Rref×a/b，其中，第一可變電阻器的阻值為R1，參考電阻的阻值為Rref，可以根據(jù)以上公式選擇合適的Rref、a、b值，使第一可變電阻器304的值等于需要的端接電阻值。
電壓比較器330的輸出電平經(jīng)過觸發(fā)器332輸入到可逆計數(shù)器336，作為其增/減計數(shù)控制信號。當電壓VB高于VA時，電壓比較器330輸出高電平，表示第一可變電阻器304的阻值比所需阻值高，使可逆計數(shù)器336進行遞增計數(shù)，將其計數(shù)結果作為調節(jié)信號，反饋到第一可變電阻器304的第三調節(jié)端，并經(jīng)過保持器314輸入到第二可變電阻器306的第三調節(jié)端，使第一可變電阻器304和第二可變電阻器306的阻值減小。當電壓VB低于VA時，電壓比較器330輸出低電平，表示第一可變電阻器304和第二可變電阻器306的阻值比所需阻值低，使可逆計數(shù)器336進行遞減計數(shù)，將其計數(shù)結果作為調節(jié)信號，反饋到第一可變電阻器304的第三調節(jié)端，并經(jīng)過保持器輸入到第二可變電阻器306的第三調節(jié)端，使第一可變電阻器304和第二可變電阻器306的阻值增大。
碼流序列檢測器334以連續(xù)奇數(shù)次出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)控制信號碼流作為穩(wěn)定判斷標準。當碼流狀態(tài)穩(wěn)定后，碼流序列檢測器334將保持信號輸入到保持器314，使保持器314進入保持狀態(tài)，使第二可變電阻器306的阻值不再變化。
在本發(fā)明中，電壓比較器的輸入失調電壓也是一個誤差的重要來源，在實際設計中需要保證電壓比較器失調電壓和參考電壓之比小于所需的匹配電阻誤差精度。假設失調電壓位10mV，要求匹配電阻誤差精度不超過1％，那么參考電壓至少要取1V。如果把阻值不連續(xù)誤差一起考慮近來，則要求還會更加嚴格。實際上電壓跟隨器也存在輸入失調電壓，當從原理角度出發(fā)，真正的參考電壓應該是節(jié)點電壓VA，因此只需要保證參考電壓減去失調電壓仍可以滿足上述要求。在上面的舉例中，假設電壓跟隨器的失調電壓也為10mV，那么參考電壓只要高于1.01V就可以，非常容易滿足，因此這個因素的影響可以不考慮。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一可變電阻器和第二可變電阻器的電路原理圖。第一可變電阻器304和第二可變電阻器306分別由多個阻值相同的電阻并聯(lián)構成，多個電阻404的阻值為R，其中，該并聯(lián)結構中的每條支路都包含一開關402和一電阻404，按照二進制權重分組，并由相應開關進行控制?？刂莆粸?代表開關402閉合，則各開關控制位按照對應的電阻數(shù)目由高到低依次排列，得到二進制控制碼bN-1...b2b1b0，其數(shù)值代表并聯(lián)電阻數(shù)目，則第一可變電阻器304和第二可變電阻器306的可調電阻值為R/n(n＝0，1，2，...2N-1)，其中，阻值相同的電阻404和N的值可以根據(jù)所需滿足的阻抗匹配精度適當選擇。
為了減小整個電路的靜態(tài)工作電流，第一可變電阻器304和第二可變電阻器306還可以由多個阻值相同的電阻串聯(lián)構成，多個相同的電阻的阻值為R，若有k個相同的電阻串聯(lián)，相應的比例電流鏡310的輸入電流和輸出電流的比例應改為a∶(b/k)，以保證最終匹配電阻值不變。當需要改變匹配帶內(nèi)組值的時候，只需要在芯片內(nèi)部通過寄存器配置改變比例電流鏡的比例即可。
圖5是圖4中的可變電阻器結構中的開關402與電阻404的連接結構的電路原理圖?？勺冸娮杵鹘Y構中的開關通?？梢圆捎肗MOS晶體管實現(xiàn)。因為第一可變電阻器304和第二可變電阻器306的工作狀態(tài)不同，它們各自的NMOS晶體管開關502導通電阻受到工作狀態(tài)(包括源、漏兩端和襯底工作電壓)影響也不同，這也會造成阻抗匹配誤差，減小此誤差的辦法就是盡可能減小NMOS晶體管開關502導通電阻以及它與電阻R的比值。為了使第一和第二可變電阻器結構在差分電壓信號下工作時開關的導通電阻變化范圍盡可能小，NMOS晶體管開關與電阻的連接方式為NMOS晶體管開關502的源極和漏極分別與阻值為R/2的電阻504和506串聯(lián)。如果采用PMOS晶體管，二進制碼與阻值的對應關系就會改變，阻值對應的將會是二進制碼取反后的結果。
圖6a和圖6b是根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定狀態(tài)對應的控制信號分別為連續(xù)的“1010”、“1100”碼形的示意圖。由于第一可變電阻器304的調節(jié)是非連續(xù)的，因此節(jié)點A和B的電壓VA、VB難以達到完全相等，再考慮到電壓比較器330本身的性能限制，第一可變電阻器304最終不會停留在設計值上，而是在設計值附近做微小的上下波動，對應的節(jié)點B的電壓VB如圖7a和圖7b所示。圖中的死區(qū)602是由于電壓比較器330性能限制造成的，如果輸入信號落在這個區(qū)域，電壓比較器330不能及時做出判斷，輸出將保持前一時刻的狀態(tài)。當?shù)谝豢勺冸娮杵?04的取值對應的電壓VB沒有落在死區(qū)602中時，電路持續(xù)工作對應的節(jié)點電壓波形如圖7a所示，穩(wěn)定狀態(tài)對應的增/減計數(shù)控制信號(U/D控制信號)為連續(xù)的“1010”碼形。當?shù)谝豢勺冸娮杵鞯娜≈祵碾妷篤B落在死區(qū)602中時，電路持續(xù)工作對應的節(jié)點電壓波形如圖7b所示，穩(wěn)定狀態(tài)對應的U/D控制信號為連續(xù)的“1100”碼形?？梢砸源俗鳛殡娐愤_到最終穩(wěn)定狀態(tài)的判斷依據(jù)，通過一個碼流序列檢測器334對U/D控制信號進行檢測，當連續(xù)出現(xiàn)上述碼形時即認為狀態(tài)已經(jīng)穩(wěn)定。為了使作為端接電阻的第二可變電阻器306在狀態(tài)穩(wěn)定后不再變化，可逆計數(shù)器336的輸出與第二可變電阻器306之間增加了一個具有保持功能的保持器314，當碼流序列檢測器334判斷出電路狀態(tài)穩(wěn)定時即輸出一個保持信號(Hold)使保持器進入保持狀態(tài)，第二可變電阻器306阻值不再發(fā)生變化，只有當電路狀態(tài)退出穩(wěn)定狀態(tài)時，第二可變電阻器306才再次與第一可變電阻器304做狀態(tài)同步的變化。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的碼流序列檢測器的電路原理圖。碼流序列檢測器334包括觸發(fā)器(702、704、706、708、710、712、714、716、718)、與門720、或門722和反相器724，其中，將四個觸發(fā)器進行串聯(lián)，在一個時鐘周期內(nèi)分別將第一觸發(fā)器702的反相輸出、第二觸發(fā)器704的正相輸出、第三觸發(fā)器706的反相輸出和第四觸發(fā)器708的正相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的正相輸出、第二觸發(fā)器704的反相輸出、第三觸發(fā)器706的正相輸出和第四觸發(fā)器708的反相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的反相輸出、第二觸發(fā)器704的反相輸出、第三觸發(fā)器706的正相輸出和第四觸發(fā)器708的正相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的反相輸出、第二觸發(fā)器704的正相輸出、第三觸發(fā)器706的正相輸出和第四觸發(fā)器708的反相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的正相輸出、第二觸發(fā)器704的正相輸出、第三觸發(fā)器706的反相輸出和第四觸發(fā)器708的反相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的正相輸出、第二觸發(fā)器704的反相輸出、第三觸發(fā)器706的反相輸出和第四觸發(fā)器708的正相輸出相與。
將得到的六個結果進行或運算，將其結果輸入五個串聯(lián)的觸發(fā)器(710、712、714、716、718)，五個串聯(lián)的觸發(fā)器的時鐘信號是輸入四個串聯(lián)的觸發(fā)器的時鐘信號的反相時鐘信號，將五個串聯(lián)的觸發(fā)器的正相輸出相與，得到一保持信號(Hold)。
其中，碼流序列檢測器334以連續(xù)5次出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)U/D控制信號碼流作為穩(wěn)定判斷標準，對應圖7中兩種情況的碼形，因為拾取位置不同而出現(xiàn)了“1010”、“0101”和“1100”、“0110”、“0011”、“1001”共6種可能。當判斷狀態(tài)穩(wěn)定后，保持器314立刻進入保持狀態(tài)，為了盡可能減小誤差，判斷標準以奇數(shù)次碼形重復為宜，這樣在后一種情況中會保持在中間的取值。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的可逆計數(shù)器的電路原理圖?？赡嬗嫈?shù)器336由多個D觸發(fā)器、與門、或門和或非門構成，具有控制信號輸入端、時鐘輸入端、進/借位輸出端C/B和N位計數(shù)輸出端。其中，進/借位輸出端C/B實際上可以不要，因為可逆計數(shù)器336的輸出位數(shù)與第一可變電阻器304調節(jié)輸入端位數(shù)相等，所以計數(shù)過程中不會出現(xiàn)進位或借位的情況。還可以使用多種其它能夠實現(xiàn)相同功能的可逆計數(shù)器。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的具有保持功能的保持器的電路原理圖。該保持器為一寄存器，由N個D觸發(fā)器、2N個與門和N個或門構成。如圖所示，將保持信號和N位并行輸入進行與或運算，并且通過N個觸發(fā)器，得到N位并行輸出。還可以使用多種其它能夠實現(xiàn)相同功能的寄存器。
此外，本發(fā)明所使用的放大器和電壓比較器可以采用多種能夠實現(xiàn)此功能的放大器和電壓比較器。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的利用負反饋電路實現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法，該方法包括步驟100，比較判斷器將參考電阻兩端電壓和第一可變電阻器兩端的電壓進行比較，并獲得調節(jié)信號。
步驟200，負反饋電路將調節(jié)信號反饋到第一可變電阻器對其進行調節(jié)，并且同步調節(jié)第二可變電阻器的值，從而實現(xiàn)阻抗匹配。
因為當VB＝VA時，R1＝Rref×a/b，其中，參考電阻的阻值為Rref，所述第一可變電阻器的阻值為R1，根據(jù)以上條件選取適當?shù)腞ref、a和b，使計算得出的第一可變電阻器的阻值與所需端接電阻相等。其中，參考電阻采用片外精確電阻，阻值很大。
其中，在步驟100中，比較判斷器執(zhí)行以下步驟步驟102，電壓比較器比較節(jié)點A和節(jié)點B的電壓，將其比較結果作為可逆計數(shù)器的增/減計數(shù)控制信號；當電壓VB大于VA時，則輸出高電平，表示第一可變電阻器比所需端接電阻大，當電壓VB小于VA時，則輸出低電平，表示第一可變電阻器比所需端接電阻小。
步驟104，如果增/減計數(shù)控制信號為高電平，則計數(shù)器進行遞增計數(shù)，如果增/減計數(shù)控制信號為低電平，則計數(shù)器進行遞減計數(shù)，將計數(shù)結果作為調節(jié)信號。
在步驟200中，將比較判斷器輸出的調節(jié)信號反饋到第一可變電阻器的第三調節(jié)端，并通過保持器輸入第二可變電阻器的第三調節(jié)端，同步調節(jié)第一可變電阻器和第二可變電阻器，使其等于所需的端接電阻，當VB和VA持續(xù)相等時，比較判斷器輸出一保持信號，保持器進入保持狀態(tài)，使第二可變電阻器保持不變。
以上多個步驟中的每個步驟都根據(jù)一個時鐘脈沖輸入信號進行。時鐘脈沖信號是連續(xù)脈沖信號。在一個時鐘周期內(nèi)完成多個步驟。
本發(fā)明還涉及一種采用該負反饋電路的片內(nèi)傳輸線阻抗匹配實現(xiàn)裝置，可以達到實時的片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種負反饋電路，包括參考電阻，具有第一端和第二端，其所述第二端接地；第一可變電阻器，具有第一端、第二端和第三調節(jié)端，其所述第二端接地；第二可變電阻器，作為端接電阻，與所述第一可變電阻器完全相同，具有第一端、第二端和第三調節(jié)端；電壓跟隨器，具有第一端、第二端和第三端，其第一端與所述參考電阻的第一端連接，連接節(jié)點為A，和參考電阻一起產(chǎn)生參考電流Iref，A點電壓為VA；所述電壓跟隨器的第三端輸入?yún)⒖茧妷?；比例電流鏡，具有一輸入端和一輸出端，其輸入電流和輸出電流的比例為a∶b，其輸入端與所述電壓跟隨器的第二端連接，所述比例電流鏡的輸出端連接到所述第一可變電阻器的第一端，連接節(jié)點為B，產(chǎn)生的電流為 B點電壓為VB；以及比較判斷器，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端和第二輸入端分別輸入所述A點的電壓VA和B點的電壓VB，所述比較判斷器得出一調節(jié)信號，并將該調節(jié)信號從其第一輸出端反饋到所述第一可變電阻器的第三調節(jié)端，同時將調節(jié)信號輸入到第二可變電阻器的第三調節(jié)端，同步調節(jié)所述第一可變電阻器和所述第二可變電阻器的阻值，使其值等于所需要的端接電阻值。
2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，在所述比較判斷器和所述第二可變電阻器之間增加一保持器，其中，所述保持器具有第一輸入端、第二輸入端和一輸出端，當所述A點的電壓VA和所述B點的電壓VB持續(xù)相等時，所述比較判斷器輸出一保持信號到所述保持器，然后所述保持器使所述第二可變電阻器的阻值保持不變。
3.根據(jù)權利要求2所述的電路，其特征在于，所述保持器是一寄存器。
4.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述參考電阻采用片外精確電阻。
5.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述比較判斷器包括電壓比較器，用于比較所述A點的電壓VA和所述B點的電壓VB，其負輸入端作為所述比較判斷器的第一輸入端，其正輸入端作為所述比較判斷器的第二輸入端；將比較結果作為控制信號從所述電壓比較器的輸出端輸出，經(jīng)過一觸發(fā)器輸入到一碼流序列檢測器和一可逆計數(shù)器；所述可逆計數(shù)器，其輸出端作為所述比較判斷器的第一輸出端；所述碼流序列檢測器，其輸出端作為所述比較判斷器的第二輸出端；其中，所述碼流序列檢測器和所述可逆計數(shù)器的時鐘輸入信號是輸入所述觸發(fā)器的時鐘信號的反相時鐘信號。
6.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，每個時鐘周期內(nèi)所述負反饋電路完成一次比較、計數(shù)和阻值調整。
7.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一可變電阻器和第二可變電阻器由多個相同的電阻并聯(lián)構成，所述多個相同電阻的阻值為R，其中，該并聯(lián)結構中的每條支路都包含一開關和一電阻，按照二進制權重分組，并由相應開關進行控制。
8.根據(jù)權利要求7所述的電路，其特征在于，所述開關使用NMOS晶體管實現(xiàn)，其與所述電阻的連接方式為所述NMOS晶體管開關的第一端與第二端分別與一阻值為R/2的電阻串聯(lián)。
9.根據(jù)權利要求8所述的電路，其特征在于，所述控制位為1代表開關閉合，則各開關控制位按照對應的電阻數(shù)目由高到低依次排列，得到二進制控制碼bN-1...b2b1b0，其數(shù)值代表并聯(lián)電阻數(shù)目，則第一可變電阻器和第二可變電阻器的可調電阻值為R/n(n＝0，1，2，...2N-1)。
10.根據(jù)權利要求7所述的電路，其特征在于，所述開關使用PMOS晶體管實現(xiàn)，其與所述電阻的連接方式為所述PMOS晶體管開關的第一端與第二端分別與一阻值為R/2的電阻串聯(lián)。
11.根據(jù)權利要求10所述的電路，其特征在于，所述控制位為1代表開關閉合，則各開關控制位按照對應的電阻數(shù)目由高到低依次排列，得到二進制控制碼bN-1，..b2b1b0，其數(shù)值取反得到的值代表并聯(lián)電阻數(shù)目，則第一可變電阻器和第二可變電阻器的可調電阻值為R/n(n＝0，1，2，...2N-1)。
12.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一可變電阻器和第二可變電阻器由多個阻值相同的電阻串聯(lián)構成，所述多個電阻的阻值為R，若有k個相同的電阻串聯(lián)，相應的比例電流鏡的輸入電流和輸出電流的比例應改為a∶(b/k)，以保證最終匹配電阻值不變。
13.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述電壓比較器的失調電壓與參考電壓之比小于所需匹配電阻誤差精度。
14.根據(jù)權利要求5所述的電路，其特征在于，所述碼流序列檢測器包括觸發(fā)器、與門、或門和反相器，其中，將四個觸發(fā)器進行串聯(lián)，在一個時鐘周期內(nèi)分別將所述第一觸發(fā)器的反相輸出、第二觸發(fā)器的正相輸出、第三觸發(fā)器的反相輸出和第四觸發(fā)器的正相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的正相輸出、第二觸發(fā)器的反相輸出、第三觸發(fā)器的正相輸出和第四觸發(fā)器的反相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的反相輸出、第二觸發(fā)器的反相輸出、第三觸發(fā)器的正相輸出和第四觸發(fā)器的正相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的反相輸出、第二觸發(fā)器的正相輸出、第三觸發(fā)器的正相輸出和第四觸發(fā)器的反相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的正相輸出、第二觸發(fā)器的正相輸出、第三觸發(fā)器的反相輸出和第四觸發(fā)器的反相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的正相輸出、第二觸發(fā)器的反相輸出、第三觸發(fā)器的反相輸出和第四觸發(fā)器的正相輸出相與；將得到的六個結果進行或運算，將其結果輸入五個串聯(lián)的觸發(fā)器，其中，所述五個串聯(lián)的觸發(fā)器的時鐘信號是輸入所述四個串聯(lián)的觸發(fā)器的時鐘信號的反相時鐘信號；以及將所述五個串聯(lián)的觸發(fā)器的正相輸出相與，得到一保持信號。
15.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述碼流序列檢測器以連續(xù)奇數(shù)次出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)控制信號碼流作為穩(wěn)定判斷標準，當碼流狀態(tài)穩(wěn)定后，所述碼流序列檢測器將保持信號輸入到保持器，使保持器進入保持狀態(tài)，使所述第二可變電阻器的阻值不再變化。
16.一種利用如權利要求1至15中任一項所述的負反饋電路進行片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法，其特征在于包括步驟100，所述比較判斷器將參考電阻兩端的電壓和第一可變電阻器兩端的電壓進行比較，并獲得調節(jié)信號；以及步驟200，所述負反饋電路將調節(jié)信號反饋到所述第一可變電阻器對其進行調節(jié)，并且同步調節(jié)第二可變電阻器的值，使其等于所需要的端接電阻值。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，當VB＝VA時，R1＝Rref×a/b，其中，參考電阻的阻值為Rref，所述第一可變電阻器的阻值為R1，選取適當?shù)腞ref、a和b，使計算得出的第一可變電阻器的阻值與所需端接電阻值相等。
18.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，在所述步驟100中，所述比較判斷器執(zhí)行以下步驟步驟102，所述電壓比較器比較所述節(jié)點A和節(jié)點B的電壓，將其比較結果作為所述可逆計數(shù)器的增/減計數(shù)控制信號；當電壓VB大于VA時，則輸出高電平，表示所述第一可變電阻器的阻值比所需端接電阻的阻值大；當電壓VB小于VA時，則輸出低電平，表示所述第一可變電阻器的阻值比所需端接電阻的阻值??；步驟104，如果所述增/減計數(shù)控制信號為高電平，則所述計數(shù)器進行遞增計數(shù)，如果所述增/減計數(shù)控制信號為低電平，則所述計數(shù)器進行遞減計數(shù)，將計數(shù)結果作為調節(jié)信號。
19.根據(jù)權利要求16所述的方法，在所述步驟200中，將所述比較判斷器輸出的調節(jié)信號反饋到所述第一可變電阻器的第三調節(jié)端，并通過所述保持器輸入所述第二可變電阻器的所述第三調節(jié)端，同步調節(jié)所述第一可變電阻器和第二可變電阻器，使其值等于所需的端接電阻值；當VB和VA持續(xù)相等時，所述比較判斷器輸出一保持信號到所述保持器，所述保持器使所述第二可變電阻器保持不變。
20.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，所述多個步驟中的每個步驟都根據(jù)一個時鐘脈沖輸入信號進行，在一個時鐘周期內(nèi)完成所述多個步驟。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其特征在于，所述時鐘脈沖信號是連續(xù)脈沖信號。
22.一種片內(nèi)傳輸線阻抗匹配裝置，其特征在于，包括根據(jù)權利要求1至15中任一所述的負反饋電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種負反饋電路，包括電壓跟隨器，用于跟隨參考電壓；比例電流鏡，其輸入電流和輸出電流的比例為a∶b；比較判斷器，將參考電阻和第一可變電阻器兩端的電壓進行比較，得到調節(jié)信號并將其輸入第一可變電阻器的第三調節(jié)端，同時經(jīng)過一保持器輸入第二可變電阻器的第三調節(jié)端，對它們同步進行調節(jié)，使它們的阻值等于需要的端接電阻值。當參考電阻和第一可變電阻器兩端電壓持續(xù)相等時，比較判斷器輸出一保持信號，通過保持器輸入到第二可變電阻器的第三調節(jié)端，使其阻值保持不變。本發(fā)明在不改變外電路的情況下，能夠實現(xiàn)對不同阻抗傳輸線的阻抗匹配，與傳統(tǒng)方案相比成本更低，使用更方便靈活。
文檔編號H03H11/02GK1874148SQ200510035110
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權日2005年6月2日
發(fā)明者熊濤, 夏君 申請人:華為技術有限公司