TWI220350B - Equalizer with automatic correction and self-test - Google Patents

Description

1220350 五、發明說明（1) 5 - 1發明領域： 本發明係有關於等化器，特別是有關於具有自動校正 及自我測試的等化器。 5 - 2發明背景： 一般知運’在數據通訊系統（data c〇mmunicat i〇n system)的領域中，當發射裝置在一傳輸媒介，例如一傳 輸線或是纜線中傳送類比或數位訊號至一接收裝置的過程 中，由於訊號在傳輸線中傳送時的衰減及相位延，、告 被接收的訊號失真（d i s t 〇 r t e d )。 以 以1 OOBaseT乙太網路接收裝置（其遵 ANSI/IEEE Std· 8 0 2.3u)舉例來說，它必太網路—標準 1 2 5百萬b 1 t s的速率接收一三種層次類比訊號^以以每移 level analog Slgnal， MLT_3)。然而，〜（three- 收裝置而言，比特（blt)誤差與訊號在傳衿$乙太網路接 成的訊號失真有關，而這樣的訊號失真則^中傳輸所造 而異。一訊號可以經由不同長度的傳輪線傳輪線的長度 網路標準ANSI/IEEE St d· 8 0 2. 3u的一乙太《送給遵循乙太 ，為了補償在傳輸線中傳送所造成的訊號失同路接收裝置 乙太網路接收裝置接收之前，會先透過一真’訊號在被 、化器電路的修

第4頁 1220350 五、發明說明（2) 正後，才傳給乙太網路接收裝置接收；所謂的等化器電路 ，可以針對在傳輸線中傳送時所造成的振幅損失及相位延 遲進行修正。 一般的等化器電路包括一補償濾波器，補償濾波器可 藉由被接收控制訊號所控制的增益及相位移位來恢復訊號 在傳輸中所損失的振幅及相位延遲；而此控制訊號通常是 從等化器回授來提供。 一般的控制電路包括一非線性元件，例如二極體，其φ 可接收來自補償濾波器輸出端的回授。此些二極體通常連 接至一無源頻率選擇性網路（p a s s i v e f r e q u e n c y s e 1 e c t i v e n e t w o r k );此無源頻率選擇性網路的作用可使 得補償濾波器的響應隨著二極體的動態電阻（d y n a m i c r e s i s t a n c e)呈正比的方式變化，如此可以得到對一缦線 的振幅損失及相位延遲的精確補償。而纜線的RC時間常數 的廣大範圍及劇烈變化的二極體電阻可以防止製造商將這 樣的控制電路與一等化器整合在單片模（monolithic die) 另一種利用等化器回授的控制電路是使用一系列可加 權（we i gh t e d )及加總（s ummed )的高通（h i gh - pa s s )基線函 數（basis function)。藉由調整加權數值，這些補償電路 可以被調整到足以很精確控制等化器，針對不同纜線長度

1220350 五、發明說明（3) 所造成的失真進行補償。針對特別的纜線長度，利用電阻 比率結合至等化器的輸出設計了三種固定的加權項目；而 這種結構是假設由變動電阻所控制的RC時間常數的變異與 源於纜線長度在RC時間延遲上的移位大致相等，只要在整 個過程中電阻的比率大致相等，則這樣的假設是可以被允 許應用的。雖然這樣的技術可以滿足若干長度的纜線上的 傳輸，但這樣的加權項目很難對所有長度的纜線上的補償 作精確的控制。 參照第一圖，一般傳統的等化器i 0 0包括自動增益控 制（automatic gain control， AGC)電路 130、類比-數位（ A/D)轉換器140、數位式適應性等化器（digital adaptive equalizer)170(也就是等化器核心，equalizer core)、 時域回復電路.（timing rec〇 very) 150及自動增益控制迴路 (automatic gain control 1〇〇P)160。一接收訊號 Vs藉由 自動增益控制電路1 30調整強度，然後由類比—數位轉^器 1 4 0將其轉換為數位接收訊號。數位式適應性等化器1 了 〇調 整數位接收訊號的相位成一等化接收訊號Ve。利用自動增 血L制黾路1 3 0與類比-數位轉換器1 4 〇配合自動增益控制 迴路160及時域回復電路1 5〇調整不同接收訊號的強度'而 數位式適應性等化器i 7 〇則是針對不同的頻率作衰減補償 。像這樣傳統的等化器是在不同的時間調整接收訊號的增 益及相位。 1220350 五、發明說明（4) 然而，現存的等化器通常需要一類比/數位轉換器（ A DC)及一數位的等化器。此外，當接收一訊號時，其增益 及相位的調整是在兩個不同階段中進行的。 5 - 3發明目的及概述： 鑒於上述之發明背景中，傳統的等化器所產生的諸多 缺點，本發明主要提供具有連續回饋等化器的一種估計傳 輸線長度電路。利用連續回饋控制電路提供等化器進行連 續的自動校正。 本發明的另一目的在於提供一種具有自我測試及自動 校正的起始化電路（initialization circuit)。具有圖 案產生器的自我測試步驟可以降低校正困難度的問題。 根據以上所述之目的，本發明提供一種具有連續回授 控制等化器的估計傳輸線長度電路，其至少包括：一直流 電偏壓電路及一尖峰偵測電路用以根據一纜線長度產生一 直流電電壓。尖峰偵測電路於估計長度階段用於第一訊號 及於閉鎖迴路控制階段用於第二訊號。一等化器核心電路 用以接收第一訊號及產生第二訊號。一偵測傳輸線長度電 路連接至尖峰偵測電路，用以根據纜線長度為相位移位及 振幅損失產生若干第一參數；一内部圖案校正電路多路傳

1220350 五、發明說明（5) 輸（multiplexed)至第一訊號，用以為一閉鎖迴路之校正 產生若干第二參數；及一回饋控制電路連接至等化器核心 電路，用以根據第一參數及第二參數對等化器核心電路進 行連續微調程序（fine tuning)。 5 - 4發明詳細說明： 本發明的一些實施例會詳細描述如下。然而，除了詳 細描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且φ 本發明的範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。 本發明主要的目的在於提供一種具有連續自動校正及 自我測試的等化器，其至少包括：一直流電偏壓電路及一 尖峰偵測電路用以根據一纜線長度產生一直流電電壓。尖 峰偵測電路於估計長度階段用於第一訊號及於閉鎖迴路控 制階段用於第二訊號。一等化器核心電路用以接收第一訊 號及產生第二訊號。一偵測傳輸線長度電路連接至尖峰偵 測電路，用以根據纜線長度為相位移位及振幅損失產生若 干第一參數；一内部圖案校正電路多路傳輸（multiplexeοφ )至第一訊號，用以為一閉鎖迴路之校正產生若干第二參 數；一回饋控制電路連接至等化器核心電路，用以根據第 一參數及第二參數對等化器核心電路進行連續微調程序（ fine tuning)。一計時產生器電路連接至回饋控制電路，

I220350 五、發明說明（6) 用以負責數據回復（data recovery)及開鎖迴路的校正。 本發明實施例將參照附加的圖示加以說明，第二圖所 示為一資料通訊系統的方塊示意圖，用以說明本發明估計 一連接纜線長度的電路架構。直流電與基線控制器（DC and baseline control) 60接收一源於傳輸線（圖上未示） 的差分訊號Vc與VN後，輸出一訊號vs。在直流電與基線控 制器6 0中可包括一直流電偏壓電路，以確保差分訊號“與 VN接受一偏壓達到一共同模式（c〇mm〇I1 m〇de)直流電電壓 階段（voltage level )。一直流電壓準位Vs接著在長度測魯 量階段時被傳送到一尖峰偵測區塊6 2，而在閉鎖控制（ c 1 〇 s e 1 ο ο p c ο n t r ο 1)階段時被傳送到等化器核心7 0。在 本發明中，等化器核心7 0的輸出可傳送至尖峰偵測區塊β 2 ，其可以產生較佳微調參數用以補償傳輸線的RC常數。 此外，直流電壓準位V s用以在閉鎖迴路校正時賦予一 内部圖案與自我測試電路6 6—偏壓。再者，用以接收尖峰 測試區塊輸出的一估計纜線長度區塊6 8亦用以產生若干參 數給一回饋控制電路6 4。另一方面，計時產生器區塊7 2中 一伏特控制振盪器（voltage control oscillator， VC0) _ 之控制電壓連接至回饋控制電路6 4，其用以作為開鎖迴路 (open loop)的校正。回饋控制電路64，其與内部圖案與 自我測試電路6 6、估計纜線長度區塊6 8及計時產生器區塊 (PLL) 72中VC0之控制電壓配合，可以產生若干適合的參

1220350 五、發明說明（7) 數，用以調整等化器核心7 0的特性。藉由這些電路區塊的 配合，可估計傳輸線長度的等化器足以自動校正及自我測 試，如此可被視為一連續回饋的等化器。當然，一數據解 碼電路7 4與等化核心7 0及尖峰偵測區塊6 2的輸出相連接， 然後輸出一 M L T 3格式訊號V e。 其次，本發明提供一連續回饋等化器電路9 0以進行自 動校正及自我測試。第三圖所示為連續回饋等化器電路9 0 的自動校正與自我測試的流程示意圖。首先，直流電與基 線控制器6 0的輸出訊號經過起始化（步驟2 0)以得到若干| 預設值。估計纜線長度電路接收起始化後之訊號，用以產 生若干調整參數（步驟2 1)。等化器核心根據估計纜線長 度電路所產生的調整參數調整其本身的特性參數（步驟2 2 )。另一方面，計時產生器電路的P L L增益電路可以針對開 鎖迴路進行校正（步驟23)，而在PLL增益電路中的伏特控 制振盪器所產生的一電壓則可以用來調整等化器的增益（ 步驟2 4)。此外，以内部圖案與自我測試電路負責閉鎖迴 路的校正（步驟2 5)，使等化器核心電路與回饋控制電路 得以進行自動校正與自我測試（步驟2 6)。當等化器於正 常操作情形下（步驟2 7)電路的極限由閉鎖迴路調整負責_ (步驟2 8)，如果等化器的增益太小時，可自動增量增益 ，其他情形則增益維持不變。本發明運用所產生的一連串 參數微調回饋控制，然後再傳送至等化器核心。

第10頁 1220350 五、發明說明（8) 本發明提供了許多的優點；首先，經由連續回授控制 電路，任何具有不連續點的訊號可以找到合適的曲線。其 次，本發明的等化系統因為沒有使用自動增益控制器，可 以應用到較長的纟覽線長度，例如長度長於1 2 0公尺。再者 ，此合適的曲線（連續曲線）可以由内部圖案校正作進一步 的調整。此外，所附加的自我測試可以減少校正的困難度 ，因為在量產的時候要得到校正轉換曲線是很困難的。在 本發明中，許多是頻率函數的增益曲線可藉由自我測試產 生，進而減少校正困難度。 以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限 定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之 精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請 專利範圍内。

1220350 圖式簡單說明 第一圖為傳統的等化器的方塊示意圖； 第二圖係根據本發明所揭露之等化器的方塊示意圖； 及 第三圖為本發明自動校正及自我測試的流程示意圖。 主要部分之代表符號： 60 直流電與基線控制器

6 2 尖峰偵測區塊 64 回饋控制電路 66 内部圖案與自我測試電路 68 估計纜線長度區塊 70 等化器核心 72 計時產生器區塊 7 4 數據解碼電路 90 連續回饋等化器電路 100 等化器 13 0 自動增益控制電路

14 0 類比數位轉換器 15 0 時域回復電路 160 自動增益控制迴路 170 數位適應性等化器

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Claims (1)

1220350 六、申請專利範圍 1 1. 一種具有連續回授控制等化器的估計傳輸線長度電路， 該估計傳輸線長度電路至少包括： 一直流電偏壓電路及一尖峰偵測電路用以根據一纜線 長度產生一直流電電壓，該尖峰偵測電路於一第一時間用 ^ 於一第一訊號及於一第二時間用於一第二訊號； ， 一等化器核心電路用以接收該第一訊號，及產生該第 二訊號； 一偵測傳輸線長度電路連接至該尖峰偵測電路，用以 根據該纜線長度為相位移位及振幅損失產生複數個第一參 數； 一内部圖案校正電路多路傳輸（multiplexed )至該第 一訊號，用以為一閉鎖迴路之校正產生複數個第二參數；彳_ 及 一回饋控制電路連接至該等化器核心電路，用以根據 該等第一參數及該等第二參數對該等化器核心電路進行連 續微調程序（f i n e t u n i n g )。 2. 如申請專利範圍第1項之估計傳輸線長度電路，其中上 述之回授控制電路至少包括： 一計時產生器電路連接至該回饋控制電路，用以負責 數據回復（data recovery)及開鎖迴路的校正；及 一數據解碼器連接至該尖峰偵測電路及該等化器核心錢| 電路。

第13頁 1220350 六、申請專利範圍 3.如申請專利範圍第1項之估計傳輸線長度電路，其中上 述之内部圖案校正電路更包括用以負責該等化器核心電路 的自我測試（s e 1 f t e s t)。 4 .如申請專利範圍第1項之估計傳輸線長度.電路，其中上 述之回饋控制電路更包括用以負責該等化器核心電路的自 動校正(aut o-ca 1 i brat i on) o 5 .如申請專利範圍第1項之估計傳輸線長度電路，其中上 述之第一時間為估計傳輸線長度階段。 φ 6. 如申請專利範圍第1項之估計傳輸線長度電路，其中上 述之第二時間為閉鎖迴路控制階段。 7. —種具有自動校正及自我測試的等化器，該等化器至少 包括： 一直流電偏壓電路及一尖峰偵測電路用以根據一纜線 長度產生一直流電電壓，該尖峰偵測電路於一第一時間用 於一第一訊號及於一第二時間用於一第二訊號； 一等化器核心電路用以接收該第一訊號，及產生該第φ 二訊號； 一偵測傳輸線長度電路連接至該尖峰偵測電路，用以 根據該纜線長度為相位移位及振幅損失產生複數個第一參 數；

第14頁 1220350 六、申請專利範圍 一内部圖案校正電路多路傳輸（multiplexed)至該第 一訊號，用以為一閉鎖迴路之校正產生複數個第二參數； 一回饋控制電路連接至該等化器核心電路，用以根據 該等第一參數及該等第二參數對該等化器核心電路進行連 續微調程序（fine tuning);及 一計時產生器電路連接至該回饋控制電路，用以負責 數據回復（d a t a r e c 〇 v e r y)及開鎖迴路的校正。 8 .如申請專利範圍第7項之等化器，其中上述之回饋控制 電路更包括用以負責該等化器核心電路的自動校正（a u t ο - φ calibration) ° 9.如申請專利範圍第7項之等化器，其中上述之内部圖案 校正電路更包括用以負責該等化器核心電路的自我測試（ self test) ° 1 0 .如申請專利範圍第7項之等化器，其中上述之第一時間 為估計傳輸線長度階段。 1 1 .如申請專利範圍第7項之等化器，其中上述之第二時間_ 為閉鎖迴路控制階段。

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