一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路，采用从信号链路中采样参考信号，相同波形的待测信号和参考信号以时分复用的方式经过同一套摆幅转电流的电路，后经过电荷泵进行做差，输出最终的比较结果。相比于现有技术，本发明专利技术的信号丢失检测电路可以在保持高精度同时兼顾宽动态范围，且检测精度在待测信号码型和芯片电路工艺参数变化时不受影响。不受影响。不受影响。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路


[0001]本技术属于微电子
，具体涉及一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路。

技术介绍

[0002]随着用户对网络下载速率要求的提高，5G通信对承载网提出了更高的要求，如大容量、长距离、高带宽、低时延、大连接等。从5G承载网网络架构（前传、中传、回传）可以看出，RRU到DU之间需要大量的光模块来承载5G前传业务，宏基站和小基站的规模部署将带动光模块的大量需求，光模块中的核心电芯片包括将光电二极管输出的高频电流转换为差分电压的跨阻放大器（TIA）芯片和继续处理TIA输出信号的收发机芯片，处理信号的典型比特率是25Gbps。其中限幅放大器芯片位于跨阻放大器芯片之后，处理已经放大过的差分交流电压，该交流电压摆幅的动态范围达0
‑
300mVpp。为了能够在无信号时上报系统，限幅放大器内置了一个信号丢失检测电路，其典型要求的检测范围是5mVpp
‑
200mVpp，现有的检测电路，无法满足小信号检测精度的同时兼顾大信号的动态检测范围，且检测值会随着信号波形码型的变化而改变。

技术实现思路

[0003]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本技术提出了一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路。
[0004]为了实现上述技术目的，本技术的技术方案为：
[0005]一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路，应用于高速NRZ外部链路，包括摆幅可调电路、开关切换放大器、第一摆幅转电流电路、第二摆幅转电流电路、第三摆幅转电流电路、开关切换电荷泵和误差放大器；
[0006]高速NRZ外部链路的第一级放大器输出的两路信号接入开关切换放大器的输入端；高速NRZ外部链路的第二级放大器输出的两路信号接入摆幅可调电路的输入端，摆幅可调电路的输出端接入开关切换放大器的输入端，开关切换放大器的输出端接入第三摆幅转电流电路；第三摆幅转电流电路的输出端接入开关切换电荷泵的输入端，摆幅可调电路的输出端还接入第一摆幅转电流电路，第一摆幅转电流电路的输出端接入开关切换电荷泵的输入端，外部链路的第一级放大器输出的信号还接入第二摆幅转电流电路的输入端，第二摆幅转电流电路的输出端接入开关切换电荷泵的输入端；开关切换电荷泵的输出端接入误差放大器的输入端，误差放大器的输出端作为高速NRZ信号丢失检测电路的输出端；第一放大器和第二放大器的输出端分别作为高速NRZ信号丢失检测电路的输入端；
[0007]其中，摆幅可调电路将接受外部链路的第二级放大器输出的信号进行限幅处理，输出幅度可调节且波形跟随链路信号的方波信号；开关切换放大器在时钟信号的控制下分时接收摆幅可调电路的输出信号或者外部链路的信号，并经过放大后输出；摆幅转电流电路将接收的电压方波信号的幅度线性转化为电流差值；电荷泵将接收的电流差值对电容进
行充放电转化为电压差，误差放大器将接收的电容上的电压差放大至满摆幅。
[0008]优选地，所述外部链路包括交流耦合电路、全差分放大器和多级限幅放大器，交流耦合电路后与全差分放大器和多级限幅放大器依次连接，其中交流耦合电路接收外部NRZ码型的差分输入信号，全差分放大器作为第一级放大器，多级限幅放大器作为第二级放大器，全差分放大器和多级限幅放大器的输出端还分别接入信号丢失电路，信号丢失电路将接收的NRZ码型信号与满摆幅NRZ码型的差分输入信号进行丢失检测。
[0009]优选地，所述摆幅可调电路包括：三极管Q1、Q2和Q3；电阻R1和R2；电流源Itail，输入参考信号vrefp和vrefn接到三极管Q1和Q2的基极，Q1的集电极接电阻R1后接地，Q2的集电极接电阻R2后接地，Q1和Q2的发射极相连后接三极管Q3的集电极，Q3的基极接外部偏置电压，Q3的发射极接可变电流源I1后接地；放大器Q1和放大器Q2的集电极作为输出端；正常工作时，vrefp和vrefn都是幅度大于200mVpp的大信号，三极管Q1和Q2瞬态工作处于开关状态，输出信号vop_ref和von_ref处于满摆幅状态，其摆幅由可变电流源I1决定，调节I1的电流值，就可设定vop_ref和von_ref的差分摆幅。
[0010]优选地，所述开关切换放大器包括：三极管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10和Q11；电阻R3和R4；开关TG1和TG2；NMOS管M1和M2；摆幅可调电路输出的参考信号vop_ref接到三极管Q6的基极；摆幅可调电路输出的参考信号von_ref接到三极管Q7的基极，Q6和Q7的发射极相连后接三极管Q4的集电极，Q4的基极接开关TG1，Q4的发射极接NMOS管M1的漏极，M1的源极接地栅极接外部偏置电压Vbn。待检测信号v1p接三极管Q8的基极，v1n接三极管Q9的基极，Q8和Q9的发射极相连后接三极管Q5的集电极，Q5的基极接开关TG2，Q5的发射极接NMOS管M2的漏极，M2的源极接地栅极接外部偏置电压Vbn。三极管Q6和Q8的集电极相连后接Q10的发射极，三极管Q7和Q9的集电极相连后接Q11的发射极，三极管Q10和Q11的基极相连接外部偏置电压Vbc，Q10的集电极接电阻R3后输出Von，Q11的集电极接电阻R4后输出Vop；利用时钟的高电平CLK和低电平CLKN来切换TG1和TG2的开关状态，当CLK高电平时，开启TG1关闭TG2从而给参考信号放大器提供尾电流；当CLK低电平时，开启TG2关闭TG1从而给待检测信号放大器提供尾电流；输出信号vop和von在CLK的作用下，时分复用的切换信号来源。
[0011]优选地，所述摆幅转电流电路包括三极管Q12、Q13、Q14、Q15、Q16和Q17；电阻R3、R4、R5和R6；NMOS管M3、M4、M5和M6；输入信号vip分别接到三极管Q12和Q15的基极，输入信号vin分别接到三极管Q13和Q16的基极，vip和vin之间通过电阻R3和R4的中间接到三极管Q14的基极，通过电阻R5和R6的中间接到三极管Q17的基极；Q12和Q13和Q14的发射极相连接NMOS管M3的漏极，Q15和Q16的发射极经过电阻R5和R6的中间与Q17的发射极连接然后与NMOS管M4的漏极相连。三极管Q12，Q13，Q15，Q16的集电极相连后输出I1；三极管Q14，Q17的集电极相连后输出I2。NMOS管M3和M4的栅极相连接外部控制电压EN_v2i，NMOS管M5和M6的栅极相连后接外部偏置电压Vbn；经过此模块电路，将差分400mVpp范围内10Gbps~30Gbps范围内的高速NRZ电压信号的摆幅转换成I1和I2的低频电流差值。
[0012]优选地，所述开关切换的电荷泵包括NMOS管M7、M8、M9、M10、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19、M20和M21；电容C1和C2，电阻R9和R10；电流I1经过PMOS管M7和M8的镜像与PMOS管M11和M12的源极相连，电流I2经过PMOS管M9和M10的镜像与PMOS管M13和M14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路，应用于高速NRZ外部链路，其特征在于，包括摆幅可调电路、开关切换放大器、第一摆幅转电流电路、第二摆幅转电流电路、第三摆幅转电流电路、开关切换电荷泵和误差放大器；高速NRZ外部链路的第一级放大器输出的两路信号接入开关切换放大器的输入端；高速NRZ外部链路的第二级放大器输出的两路信号接入摆幅可调电路的输入端，摆幅可调电路的输出端接入开关切换放大器的输入端，开关切换放大器的输出端接入第三摆幅转电流电路；第三摆幅转电流电路的输出端接入开关切换电荷泵的输入端，摆幅可调电路的输出端还接入第一摆幅转电流电路，第一摆幅转电流电路的输出端接入开关切换电荷泵的输入端，外部链路的第一级放大器输出的信号还接入第二摆幅转电流电路的输入端，第二摆幅转电流电路的输出端接入开关切换电荷泵的输入端；开关切换电荷泵的输出端接入误差放大器的输入端，误差放大器的输出端作为高速NRZ信号丢失检测电路的输出端；第一放大器和第二放大器的输出端分别作为高速NRZ信号丢失检测电路的输入端；其中，摆幅可调电路将接受外部链路的第二级放大器输出的信号进行限幅处理，输出幅度可调节且波形跟随链路信号的方波信号；开关切换放大器在时钟信号的控制下分时接收摆幅可调电路的输出信号或者外部链路的信号，并经过放大后输出；摆幅转电流电路将接收的电压方波信号的幅度线性转化为电流差值；电荷泵将接收的电流差值对电容进行充放电转化为电压差，误差放大器将接收的电容上的电压差放大至满摆幅。2.根据权利要求1所述一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路，其特征在于，所述外部链路包括交流耦合电路、全差分放大器和多级限幅放大器，交流耦合电路后与全差分放大器和多级限幅放大器依次连接，其中交流耦合电路接收外部NRZ码型的差分输入信号，全差分放大器作为第一级放大器，多级限幅放大器作为第二级放大器，全差分放大器和多级限幅放大器的输出端还分别接入信号丢失电路，信号丢失电路将接收的NRZ码型信号与满摆幅NRZ码型的差分输入信号进行丢失检测。3.根据权利要求1所述一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路，其特征在于，所述摆幅可调电路包括：三极管Q1、Q2和Q3；电阻R1和R2；电流源Itail，输入参考信号vrefp和vrefn接到三极管Q1和Q2的基极，Q1的集电极接电阻R1后接地，Q2的集电极接电阻R2后接地，Q1和Q2的发射极相连后接三极管Q3的集电极，Q3的基极接外部偏置电压，Q3的发射极接可变电流源I1后接地；放大器Q1和放大器Q2的集电极作为输出端；正常工作时，vrefp和vrefn都是幅度大于200mVpp的大信号，三极管Q1和Q2瞬态工作处于开关状态，输出信号vop_ref和von_ref处于满摆幅状态，其摆幅由可变电流源I1决定，调节I1的电流值，就可设定vop_ref和von_ref的差分摆幅。4.根据权利要求1所述一种高精度宽动态范围的高速NRZ信号丢失检测电路，其特征在于，所述开关切换放大器包括：三极管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10和Q11；电阻R3和R4；开关TG1和TG2；NMOS管M1和M2；摆幅可调电路输出的参考信号vop_ref接到三极管Q6的基极；摆幅可调电路输出的参考信号von_ref接到三极管Q7的基极，Q6和Q7的发射极相连后接三极管Q4的集电极，Q4的基极接开关TG1，Q4的发射极接NMOS管M1的漏极，M1的源极接地栅极接外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：施家鹏，张浩，邓青，
申请(专利权)人：南京美辰微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：