[发明专利]一种兼容直流/交流耦合的高速串行接口接收机前端电路

说明书

一种兼容直流/交流耦合的高速串行接口接收机前端电路，通过开关管切换传输模式，在直流耦合模式下，匹配电阻直接上拉至电源电压，共模电平恢复模块处于关断状态，输入的差分信号包括直流信号和交流信号两部分，直接送入到CML缓冲级；在交流耦合模式下，匹配电阻不再上拉至电源电压，而共模电平恢复模块正常工作，由电路内部的电流和电阻产生的压降来提供共模电平，与输入的差分交流信号相叠加后送入到CML缓冲级。本发明在直流耦合模式下关断了共模电平恢复模块，节省功耗；在交流耦合模式下，避免了传统结构中额外的输入端口或者数模转换器带来的面积和功耗损失，而增加的共模电平恢复模块只有μW级的功耗，并和后面的CML缓冲级具有很好的一致性。

技术领域

本发明属于集成电路设计和数据传输技术领域，特别涉及一种兼容直流/交流耦合的高速串行接口接收机前端电路。

背景技术

以SerDes(Serializer/Deserializer的简称，串行器/解串器)技术为主的高速串行接口，因其具有带宽利用率高、抗干扰能力强、传输距离远、外部接口少以及传输成本低等优势，逐渐成为了数据接口的主流实现方式，并被广泛应用于通信网络、计算机和嵌入式系统以及多种消费类电子产品当中。

一个完整的高速串行接口电路由发射机和接收机两部分组成，发射机中的驱动器通常采用电流模式，即传输的是电流模逻辑(Current Mode Logic，CML)电平的差分信号，具有高带宽、低噪声等优点。在发射机和接收机之间传输CML信号主要有两种方式：直流耦合和交流耦合。直流耦合是指将发射机和接收机通过传输信道直接相连，收发机的静态工作点是相互影响的，即发射机和接收机具有相同的电压容忍度。交流耦合是指发射机和接收机通过隔直电容耦合，滤掉了直流分量，只传输交流信号，收发机的静态工作点是相互独立的，可以较灵活的调整接收机的工作点电压和电流，实现高效率匹配，但需要接收机内部提供额外的共模电平。在高速串行接口实际应用中，两种模式都有一定的应用需求，更常见的是采用交流耦合的方式，因为更容易实现不同接口的电平转换，并可以去除共模噪声，降低外界噪声对接收机的影响。

为了满足多种标准协议的要求，高速串行接口收发机需要兼容直流耦合和交流耦合两种传输方式。传统的解决方法如图1所示，发射机、接收机内部都集成50Ω的匹配电阻，当电路配置成直流耦合模式时，共模电平由发送机决定，接收机前端电路中的匹配电阻直接上拉至电源电压VDD；当电路配置成交流耦合模式时，为保证数据的正确传输，接收机前端电路内部需要提供一个合适的共模电平。如果该共模电平由外部直接输入，则需要增加一个芯片输入端口；另一种更常见的做法是通过集成一个数模转换器(DAC)电路，来提供共模电平，但这一额外的数模转换器会带来面积和功耗的双重损失。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种兼容直流/交流耦合的高速串行接口接收机前端电路，同时其结构简单，功耗较低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种兼容直流/交流耦合的高速串行接口接收机前端电路，主要包括匹配电阻模块、共模电平恢复模块以及CML缓冲级，通过开关管切换传输模式，在直流耦合模式下，匹配电阻直接上拉至电源电压VDD，共模电平恢复模块处于关断状态，输入的差分信号包括直流信号和交流信号两部分，直接送入到CML缓冲级；在交流耦合模式下，匹配电阻不再上拉至电源电压，而共模电平恢复模块正常工作，由电路内部的电流和电阻产生的压降来提供共模电平，与输入的差分交流信号相叠加后送入到CML缓冲级。

所述匹配电阻模块包括两个串联在所述差分输入信号之间的50Ω电阻，所述共模电平恢复模块包括两组并联在所述差分输入信号之间的差分对管，两组差分对管的输出端分别连接有大电阻R1和R2，差分对管控制使得流过R1和R2的电流一直保持相等，通过工作状态相反的开关管M0和M1控制传输模式。