信号接收装置的制作方法

1.本发明涉及一种信号接收装置，尤其涉及一种可调整输出信号占空比(duty cycle)的信号接收装置。


背景技术：

2.在现有技术中，信号接收器中的前级放大器常通过差动放大器来实现。其中，差动放大器基于一共用电流进行运作，而输出信号的电压值可以依据流经差动晶体管的电流大小来决定。
3.在现有技术中，基于共用电流的大小是固定的，在当差动晶体管的导通电压因为制程飘移或环境因素而生变异时，差动晶体管的转导值会对应产生变化。这样的变化可能使得差动放大器所产生的输出信号的占空比无法维持在正确的范围，使所接收的信号发生失真的现象。


技术实现要素：

4.本发明是针对一种信号接收装置，可动态调整输出信号的占空比。
5.根据本发明的实施例，信号接收装置包括第一放大器、占空比调整器以及共模反馈电路。第一放大器接收输入信号、参考电压以及偏压电压。第一放大器依据偏压电压以产生第一共用电流，并基于第一共用电流，依据比较输入信号以及参考电压以产生互补的第一输出信号以及第二输出信号。占空比调整器接收第一输出信号以及第二输出信号，依据第一输出信号或第二输出信号对选中电容执行充放电动作以产生检测电压，并依据检测电压以产生共用参考电压。共模反馈电路接收共用参考电压，依据比较共用参考电压以及参考电压来产生偏压电压。
6.根据上述，本发明实施例提供占空比调整器以侦测放大器的输出信号的占空比的变化，并依据输出信号的占空比的变化来调整放大器用来产生共用电流的偏压电压。如此一来，放大器的输出信号因转导值变化所产生的失真可以获得补偿，维持输出信号的正确性。
附图说明
7.包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
8.图1出示本发明一实施例的信号接收装置的示意图；
9.图2出示本发明实施例的占空比调整器的实施方式的示意图；
10.图3出示本发明实施例的占空比调整器的另一实施方式的电路图；
11.图4出示本发明另一实施例的信号接收装置的示意图；
12.图5出示的本发明实施例的共模反馈电路的实施方式的电路图。
13.附图标号说明
14.100、400：信号接收装置；
15.110、410、440、op51、op52：放大器；
16.120、200、420：占空比调整器；
17.130、430、500：共模反馈电路；
18.210：检测电路；
19.220：共用参考电压产生电路；
20.311：差动对；
21.312：电流源；
22.321：译码器；
23.323：分压器；
24.a、b：比较结果；
25.cod：调整码；
26.rl1、rl2：负载；
27.ca、cb：电容；
28.op1、op2：运算放大器；
29.op3、op4：比较器；
30.re1、re2、ra、rb、rc、r1、r2：电阻；
31.m1～m3、m51：晶体管；
32.vdd、vss、vref_res：参考电源端；
33.i1、i2、it：电流；
34.va、vb：检测电压；
35.vin：输入信号；
36.vref：参考电压；
37.vbias：偏压电压；
38.vout1、vout1_n：输出信号；
39.vout2：后级输出信号；
40.vcom_ref：共用参考电压。
具体实施方式
41.现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
42.图1出示本发明一实施例的信号接收装置的示意图。信号接收装置100包括放大器110、占空比调整器120以及共模反馈电路130。放大器110接收输入信号vin、参考电压vref以及一偏压电压vbias。放大器110依据偏压电压vbias以产生共用电流，并基于共用电流，依据比较输入信号vin以及参考电压vref以产生互补的输出信号vout1以及输出信号vout1_n。其中，放大器110可以为差动放大电路。放大器110依据偏压电压vbias以产生的共用电流，可以决定输出信号vout1以及vout1_n电压共模位准。
43.占空比调整器120耦接至放大器110。占空比调整器120接收互补的输出信号vout1以及vout1_n。占空比调整器120依据输出信号vout1或输出信号vout1_n来对一选中电容执
行充放电动作，以产生检测电压。占空比调整器120并依据检测电压以产生共用参考电压vcom_ref。
44.在本实施例中，占空比调整器120通过使输出信号vout1以及输出信号vout1_n的其中之一来对选中电容执行充放电动作，以检测输出信号vout1以及输出信号vout1_n的占空比，并依据所产生的检测电压来获得共用参考电压vcom_ref。
45.共用参考电压vcom_ref被提供至共模反馈电路130。共模反馈电路130另接收参考电压vref，并依据比较共用参考电压vcom_ref以及参考电压vref来调整偏压电压vbias的电压值。
46.依据上述，通过调整偏压电压vbias的电压值，可调整放大器110中的共用电流。如此一来，在放大器110中的差动晶体管的导通电压产生变异时，可通过调整流通差动晶体管的电流大小，来自动调整差动晶体管的转导值，进以维持输出信号vout1以及输出信号vout1_n的占空比。
47.以下请参照图2，图2出示本发明实施例的占空比调整器的实施方式的示意图。占空比调整器200包括检测电路210以及共用参考电压产生电路220。检测电路210接收输出信号vout1以及输出信号vout1_n。检测电路210中可设置一选中电容，并基于输出信号vout1或输出信号vout1_n来对选中电容执行充放电动作，以产生检测电压va。检测电路210提供检测电压va至共用参考电压产生电路220。共用参考电压产生电路220则提供多个阀值电压，并使检测电压va与多个阀值电压进行比较，以产生多个比较结果。共用参考电压产生电路220并依据所获得的比较结果来调整共用参考电压vcom_ref的电压值。
48.细节上来说明，请参照图3出示的本发明实施例的占空比调整器的另一实施方式的电路图。占空比调整器300包括检测电路310以及共用参考电压产生电路320。在本实施方式中，检测电路310包括差动对311、电流源312、负载rl1、rl2、电容ca、cb、运算放大器op1、op2以及电阻re1、re2。差动对311由晶体管m1以及m2所构成。负载rl1以及rl2分别耦接至晶体管m1以及m2的第一端，负载rl1以及rl2并共同耦接至参考电源端vdd。晶体管m1以及m2的第一端分别形成差动对311的二负载端。晶体管m1以及m2的控制端则分别形成差动对311的二输入端，并分别接收输出信号vout1以及vout1_n。
49.另外，晶体管m1以及m2的第二端相互连接并形成差动对311的共同端。电流源312由晶体管m3所建构。晶体管m3耦接在差动对311的共同端与参考电源端vss间，晶体管m3的控制端则耦接至运算放大器op2。
50.电流源312提供电流it以作为差动对310的共同电流。而晶体管m1、m2依据所接收的输出信号vout1以及vout1_n分别产生电流i1以及i2，其中电流i1、i2的和等于电流it。
51.在另一方面，电容ca串接在晶体管m1的第一端与参考电源端vss间，电容cb则串接在晶体管m2的第一端与参考电源端vss间。电容ca以及cb可分别依据晶体管m1、m2的第一端上的电压值行充放电动作，并据以分别产生检测电压va以及vb。
52.在本实施方式中，电容ca耦接至共用参考电压产生电路320，因此电容ca可作为选中电容。在本发明其他实施方式中，也可以使电容cb耦接至共用参考电压产生电路320，并使电容cb以作为选中电容，并没有一定的限制。
53.在动作细节上，由于输出信号vout1为在第一电压与第二电压间(例如第一电压大于第二电压)反复转态的信号，因此当输出信号vout1等于相对大的第一电压时，流通负载
rl1的电流i1上升，并使检测电压va下降。当输出信号vout1等于相对小的第二电压时，流通负载rl1的电流i1下降，并使检测电压va上升。因此，输出信号vout1的占空比可与检测电压va的电压值成反比。也因此，依据检测电压va的电压值的变化，可以获知输出信号vout1的占空比的变化。
54.附带一提的，本实施方式中，运算放大器op1、op2用以产生电流源312所接收的偏压电压。运算放大器op1接收参考电压vref，运算放大器op1的输出端耦接至运算放大器op2的正输入端。运算放大器op2的负输入端耦接至电阻re1以及re2所形成的电阻串。电阻re1以及re2耦接在参考电源端vref_res以及vss间。
55.共用参考电压产生电路320包括译码器321、阀值电压产生器322、分压器323、比较器op3与比较器op4。译码器321为一模拟数字转换器。阀值电压产生器322由多个电阻ra、rb以及rc所形成。电阻ra、rb以及rc依序串联耦接在参考电源端vref_res以及参考电源端vss间。阀值电压产生器322通过电阻ra、rb以及rc以对参考电源端vref_res所提供的参考电源进行分压，以产生多个阀值电压。在本实施方式中，阀值电压产生器322中具有三个电阻ra、rb以及rc，并可产生两个阀值电压。
56.比较器op3以及op4可由运算放大器所建构。比较器op3的正输入端接收检测电压va，比较器op3的负输入端则耦接至电阻ra与rb的连接端点，并接收第一阀值电压。比较器op4的负输入端接收检测电压va，比较器op4的正输入端则耦接至电阻rb与rc的连接端点，并接收第二阀值电压，其中第一阀值电压大于第二阀值电压。
57.比较器op3以及op4使检测电压va与第一阀值电压与第二阀值电压进行比较，并分别产生比较结果a以及b。其中，当检测电压va大于第一阀值电压，且大于第二阀值电压时，比较器op3以及op4可分别产生为逻辑高电平的比较结果a以及为逻辑低电平的比较结果b；当检测电压va小于第一阀值电压，但大于第二阀值电压时，比较器op3以及op4可分别产生为逻辑低电平的比较结果a以及为逻辑低电平的比较结果b；当检测电压va小于第一阀值电压，且小于第二阀值电压时，比较器op3以及op4可分别产生为逻辑低电平的比较结果a以及为逻辑高电平的比较结果b。
58.译码器321接收比较结果a以及b，并针对比较结果a以及b进行译码，以产生调整码cod。分压器323则包括电阻r1以及r2。电阻r1以及r2串联耦接在参考电源端vref_res以及vss间。电阻r1以及r2针对参考电源端vref_res提供的参考电源进行分压，以产生共用参考电压vcom_ref。其中，在本实施方式中，电阻r2为一可变电阻。电阻r2的电阻值可以依据调整码cod来决定。而通过调高电阻r2的电阻值，可以提升共用参考电压vcom_ref的电压值，相对的，通过调低电阻r2的电阻值，可以降低共用参考电压vcom_ref的电压值。
59.关于本实施方式中，共用参考电压vcom_ref的调整动作，与检测电压va及比较结果a、b间的关系，可参见下示的表1：
60.表1：
61.占空比检测电压va比较结果a比较结果bvcom_ref50％1vll维持30％1.2vhl降低70％0.8vlh提升
62.在表1中，l表示逻辑低电平，h表示逻辑高电平。在当检测电压va为1v时，比较结果
a、b皆为逻辑低电平(l)，此时输出信号vout1的占空比为50％，不需调整共用参考电压vcom_ref的电压值；在当检测电压va为1.2v时，比较结果a、b分别为逻辑高电平(h)以及逻辑低电平(l)，此时输出信号vout1的占空比为30％，可调低共用参考电压vcom_ref的电压值，以提升输出信号vout1的占空比；在当检测电压va为0.8v时，比较结果a、b分别为逻辑低电平(l)以及逻辑高电平(h)，此时输出信号vout1的占空比为70％，可提升共用参考电压vcom_ref的电压值，以降低输出信号vout1的占空比。
63.附带一提的，在本实施方式中，也可设定电阻r1为可变电阻，并使电阻r1接收调整码cod以调整所提供的电阻值，进以产生共用参考电压vcom_ref。在这样的机制下，在需要提升共用参考电压vcom_ref的电压值的条件下，译码器321所产生的调整码cod需使电阻r1的电阻值降低，相对的，在需要降低共用参考电压vcom_ref的电压值的条件下，译码器321所产生的调整码cod需使电阻r1的电阻值提升。
64.以下请参照图4，图4出示本发明另一实施例的信号接收装置的示意图。信号接收装置400包括放大器410、440、共模反馈电路430以及占空比调整器420。放大器410可作为前级放大器。放大器410接收输入信号vin、参考电压vref以及偏压电压vbias。放大器410依据偏压电压vbias以产生共用电流，并基于共用电流，依据比较输入信号vin以及参考电压vref以产生互补的输出信号vout1以及vout1_n。放大器440耦接至放大器410的输出端，接收输出信号vout1以及vout1_n，并接收偏压电压vbias。放大器440依据偏压电压vbias产生共用电流，并基于共用电流，依据输出信号vout1以及vout1_n来产生后级输出信号vout2。
65.共模反馈电路430耦接至放大器410以及440，依据参考电压vref以及共用参考电压vcom_ref来产生偏压电压vbias。在本实施例中，共模反馈电路430可应用本领域技术人员所熟知的任意共模反馈电路(common mode feedback circuit,cmfb circuit)来实施，没有特定的限制。
66.占空比调整器420则耦接至放大器410以及共模反馈电路430。占空比调整器420的实施细节则可参见前述实施例的实施方式(例如图3的占空比调整器300)，在此述不多赘述。
67.关于共模反馈电路的实施细节，可参照图5出示的本发明实施例的共模反馈电路的实施方式的电路图。在图5中，共模反馈电路500包括放大器op51、op52以及晶体管m51。放大器op51的两输入端同步接收参考电压vref，放大器op51的输出端耦接至放大器op52的正输入端。晶体管m51作为放大器op51的电流源，并耦接在放大器op51与参考电源端vss间。放大器op52的负输入端接收共用参考电压vcom_ref，并用以产生偏压电压vbias。此外，偏压电压vbias还提供至晶体管m51的栅极端。
68.值得一提的，本发明实施例中，放大器op51的电路架构可以与图1、图4实施例中的放大器110、410相同。
69.根据上述，本发明实施例检测放大器的输出信号的占空比，并通过共模反馈电路调整共用参考电压的电压值，可补偿放大器的差动晶体管导通电压产生的变异，维持输出信号的占空比在有效的范围中。
70.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。