专利名称：高速串行链路系统的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种高速串行链路(high speed serial link)才支术。
背景技术：
高速串行链路(high speed serial link)4支术，如SATA (serial advanced technology attachment) 、 PCIe (peripheral component interconnect express)、通用串行总线(USB)等，通常采用一对差 动信号传递信息。上述技术所使用的缆线(cable)通常包括至少 两条传输线以传递上述差动信号对。
然而，高速的差动信号传输对缆线有相当严格的要求。传 递该对差动信号的两条传输线必须具有完全相同的条件(如长 度、传输能力等)，方能确保接收端接收到正确数据。
传输线的精密度要求将导致产品成本增加。
发明内容
本发明提供一种高速串行链路技术，其中包括使用该技术 的系统以及其中的电子装置与缆线。
关于本发明高速串行链路系统，其中包括一中继装置以及 一放大器。
该中继装置接收一第一装置的一高速发射单元所提供的一 第一差动信号对，且根据该第一差动信号对提供信号给该放大 器。该放大器将中继装置所提供的信号放大且转换为一第二差 动信号对供一第二装置的一高速接收单元接收。
本发明所提供的电子装置的实施例包括 一 第 一输入端、一第二输入端、 一单端输入差动输出》文大器、 一高速接收单元 以及一控制单元。第一输入端接收一第一差动信号对的一正相 信号。第二输入端接收该第一差动信号对的一负相信号。单端 输入差动输出放大器耦接该第一输入端，用以将该第一差动信 号对的上述正相信号转换为一第二差动信号对。高速接收单元 接收该第二差动信号对。控制单元耦接该高速4妾收单元，用以 处理该高速接收单元所接收的上述第二差动信号对。
本发明所提供的高速串行链路缆线的实施例包括 一中继 装置以及一放大器。该中继装置接收一第一差动信号对，且根 据该第一差动信号对提供信号至该放大器。该放大器放大、且 转换该中继装置所提供的信号为 一 第二差动信号对输出。
本发明所述的高速串行链路系统，降低了传输线的精密度 要求，从而在保证接收端接收数据的准确度的同时，降低了产
品成本o
图l为本发明的一种实施方式；
图2图解本发明高速串行链路的另 一种实施方式；
图3A、图3B图解本发明高速串行链路的实施方式；
图4图解图3中传输线302的一种实施方式；
图5A、图5B图解本发明高速串行链路的实施方式。
具体实施例方式
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂， 下文特举出4交佳实施例，并配合所附图式，详细i兌明如下。
图l为本发明的一种实施方式。图l中显示一第一装置102、 一第二装置104以及两者之间的连结——高速串行链路(highspeed serial link)106。图l中仅显示单一方向的传输-由第一
装置102传输至第二装置104。另一方向的传输，即，由第二装 置104传输至第一装置102，可采用相同技术，在此不赘述。
第一装置102具有一高速发射单元TX以及一控制单元108。 在控制单元108控制下，高速发射单元TX发送一第一差动信号 对(包括一正相信号Sl +以及一负相信号Sr)由高速串行链路106 传输。
高速串行链路106包括一中继装置112以及一放大器114。中 继装置112接收第一差动信号对(包括信号Sl+及Sr),且提供信 号给该放大器114。放大器114放大该中继装置112所提供的信号 且将其转换为一第二差动信号对。该第二差动信号对包括一正
相信号S2+以及一 负相信号S2-。
第二装置104具有一高速接收单元RX以及一控制单元110。 在控制单元110控制下，高速接收单元RX接收第二差动信号对 (包括信号S2+以及S2-)。控制单元110负责处理高速4妄收单元RX 接收的数据。
图2图解本发明高速串行链路的另 一种实施方式。相较于图 1，图2还提供一第一传输线Hnei以及一第二传^T线line2,用以
分别传送第一差动信号对的正相信号si+及负相信号sr至中继
装置112。在此实施例中，中继装置112电性连接第一传输线linei 至放大器114。此外，中继装置112还包括一终端电路202，用以 耦接第二传输线line2至接地端。终端电路202可为一50欧姆的电阻。
图2的实施方式以一单端输入差动输出放大器204实现该力文 大器114,其增益率(gain)为可调整，用以确保第二差动信号对 (包括信号S2+以及S2-)的强度。
图2的中继装置112与放大器114可组成一信号处理装置，安
10装于第二装置104上。此外，该信号处理装置(包括中继装置112 与放大器114)亦可与第二装置104结合成一电子产品。
图2所示的第 一传输线line!、第二传输线line2以及中继装置 112、放大器114亦可结合在一高速串行《连^各缆线内，以完成该 缆线产品中的一路传输。
图3A图解本发明高速串行链路的另一种实施方式，其中以 一传输线302A与 一 差动输入单端输出》文大器304A组成中继装 置112。差动输入单端输出放大器304A耦接高速发射单元TX,
以接收第一差动信号对(包括信号si+以及sr)，并根据该第一差
动信号对产生单端信号，且该单端信号由传输线302A传送至》丈 大器114。图3A中放大器114由一单端输入差动输出放大器306A 实现，其增益率为可调整，用以确保第二差动信号对(包括信号 S2+以及S2-)的强度。
图3A的差动输入单端输出放大器304A 、传输线302A与单 端输入差动输出放大器306A可结合在一高速串行链路缆线内， 以完成该缆线产品中的一路传输。
在另一种实施方式中，图3A的单端输入差动输出放大器 306A可作为一信号处理装置，安装于第二装置104上。此外， 该信号处理装置(包括该单端输入差动输出放大器306A)亦可与 第二装置104结合成一电子产品。至于图3A的差动输入单端输 出放大器304A与传输线302A则可结合在 一 高速串行链路缆线 内，负责将第一装置102提供的第一差动信号对(包括信号ST 以及Sr)传送至单端输入差动输出放大器306A所组成的信号处 理装置。
在另一种实施方式中，图3A的差动I命入单端输出放大器 304A可组成一第一信号处理装置，安装于第一装置102上;图 3A的单端输入差动输出放大器306A可组成一第二信号处理装置，安装于第二装置104上；且图3A的传输线302A可组成在一 高速串行链路缆线中，以连结上述第一信号处理装置及第二信 号处理装置(分别由放大器304A、 306A组成)。此外，上述第一 信号处理装置(包括差动输入单端输出放大器304A)亦可与第一 装置102结合成一电子产品。上述第二信号处理装置(包括单端 输入差动输出放大器306A)亦可与第二装置104结合成一 电子
产品o
图4图解图3A的传输线302A的 一种实施方式，其中以市面 上常见的高速串行链路缆线中传递 一 对差动信号的 一 对传输线 linei、 line2进行实施，例如于 一 实施例中可采用现有USB2.0规 格的缆线。如图4所示，使用者可将该对传输线line^ line2的输 入端短路，且将该对传输线linep line2的输出端短路，即可作 为图3A的传输线302A使用。
图3B图解本发明高速串行链路的另 一种实施方式，其中以 一传输线302B与 一 第 一 差动输入差动输出放大器304B组成中 继装置112。第一差动输入差动输出放大器304B耦接高速发射
单元TX，以接收第一差动信号对(包括信号si+以及sr)，并根
据该第一差动信号对产生一中继差动信号对，且该中继差动信 号对由传输线302B传送至放大器114。图3B中放大器114由一第 二差动输入差动输出放大器306B实现，其增益率为可调整，用 以确保第二差动信号对(包括信号S 2+以及S 2 -)的强度。
图3B的第 一 差动输入差动输出放大器304B 、传输线302B 与第二差动输入差动输出放大器306B可结合在一高速串行链 路缆线内，以完成该缆线产品中的一路传输。
在另一种实施方式中，图3B的第二差动输入差动输出放大 器306B可作为一信号处理装置，安装于第二装置104上。此外， 该信号处理装置(包括该第二差动输入差动输出放大器306B)亦可与第二装置104结合成一电子产品。至于图3B的第一差动输 入差动输出放大器304B与传输线302B则可结合在一高速串4亍 链路缆线内，负责将第一装置102提供的第一差动信号对(包括 信号S1 +以及S1，传送至第二差动输入差动输出放大器306B所 组成的信号处理装置。
在另一种实施方式中，图3B的第一差动输入差动输出》文大 器304B可组成一第一信号处理装置，安装于第一装置102上； 图3B的第二差动输入差动输出放大器306B可组成一第二信号 处理装置，安装于第二装置104上；且图3B的传输线302B可组 成在一高速串行链路缆线中，以连结上述第一信号处理装置与 第二信号处理装置(分别由放大器304B、 306B组成)。此外，上 述第一信号处理装置(包括第一差动输入差动输出放大器3048) 亦可与第一装置102结合成一电子产品。上述第二信号处理装置 (包括第二差动输入差动输出放大器306B)亦可与第二装置104 结合成一电子产品。
图5A图解本发明高速串行链路的另一种实施方式，其中以 一差动输入单端输出放大器502A组成中继装置112，并且以一 单端输入差动输出放大器504A实现该放大器114。与图l相较， 图5A还提供一第一传输线linq、 一第二传输线line2、 一第三传 输线line3以及一第四传输线line4。第 一传输线linei与第二传输 线line2分别将高速发射单元TX所提供的第一差动信号对(包括 信号S1 +以及S1-)传送至差动输入单端输出放大器502A。第三传 输线line3与第四传输线line4分别将单端输入差动输出放大器 504A所产生的第二差动信号对(包括信号S2+以及S2-)传送至第 二装置104由其中高速接收单元RX接收。此外，单端输入差动 输出放大器504A的增益率为可调整，用以确保第二差动信号对 (包括信号S2+以及S2-)的强度。差动输入单端输出放大器502A以及单端输入差动输出》文 大器504A可组成一信号处理装置504,量产为产品。第一传输 线line!与第二传输线line2可结合在一第 一 高速串行链路缆线 内。第三传输线line3与第四传输线line4亦可结合在一第二高速 串行链路缆线内。
在另一种实施方式中，图5A所示的第一传输线line"第二 传输线line2、第三传输线line3、第四传输线Iine4、差动输入单 端输出放大器502A以及单端输入差动输出放大器504A可结合 在一高速串行链路缆线内，以完成该缆线产品中的一路传输。
图5B图解本发明高速串行链路的另一种实施方式，与图5B 相较，其中以一第一差动输入差动输出放大器502B组成中继装 置112，并且以一第二差动输入差动输出》文大器504B实现该》文 大器114。第一传输线linei与第二传输线line2分别将高速发射单
元TX所提供的第 一差动信号对(包括信号si +以及sr)传送至第
一差动输入差动输出》丈大器502B。第 一差动输入差动输出》文大 器502B将该第一差动信号对转换为一中继差动信号对，并将该 中继差动信号对输入该第二差动输入差动输出放大器504B。第 二差动输入差动输出放大器5 0 4B将该中继差动信号对转换为 第二差动信号对(包括信号S2+以及S2-)。第三传输线line3与第四 传输线line4分别将第二差动输入差动输出放大器504B所产生 的第二差动信号对(包括信号S2+以及S2-)传送至第二装置104, 并由其中高速接收单元RX接收。此外，第二差动输入差动输出 放大器504B的增益率为可调整，用以确保第二差动信号对(包括 信号S2+以及S2，的强度。
图5B所示的第一差动输入差动输出放大器502B以及第二 差动输入差动输出放大器504B可组成一信号处理装置504，量 产为产品。第 一传输线line!与第二传输线line2可结合在 一 第一高速串行链路缆线内。第三传输线line3与第四传输线line4亦可 结合在一第二高速串行链路缆线内。
在另一种实施方式中，图5B所示的第一传输线line"第二 传输线line2、第三传输线line3、第四传输线line4、第一差动输 入差动输出放大器502B以及第二差动输入差动输出》文大器 504B可结合在一高速串行链路缆线内，以完成该缆线产品中的 一路传输。
上述各实施例所提及的传输线还可以以其他方式实现。例 如高速串行链路领域中常用的缆线(cable)、导线(wire)或印刷 电路板上的导线(PCB traces)。
以USB3.0规格的缆线为例，在USB3.0的规格中建议差分 对内延迟差(Intra-pair Skew)每米(m)小于15xlO"2秒(15ps), 差分对内延迟差是指同一对线的单端信号延迟的差异或相减。 若以二分之一光速(0.5x3xl()Sm/s)当作在USB缆线(1米)中差分 信号传播的速度，则USB缆线长度变异量需控制在为2.25毫米 (15psx0.5x3xl08m/s=2.25mm)"内。当USB缆线越长时，此长 度变异量也越大。相对地，符合上述规格的USB缆线制造价格 也就越高。当应用了本发明，无论是说明书的哪一实施例，皆 可利用其中的中继装置及放大器来降低差动信号对传输过程中 USB缆线的长度变异量，从而降低对USB缆线的要求，减少上 述USB缆线的制造成本。
具体地，如图2所示的实施方式，当中继装置112与放大器 114组成一信号处理装置安装于第二装置104上或该信号处理装 置与第二装置104结合成一电子产品时，由于该信号处理装置能 够降低差动信号对在传输过程中所用缆线的长度变异量，因此， 所使用的linei及line2可为精度相对较低的传输线；同理，当中 继装置112、放大器114、传输线line!及line2结合在高速串行链路缆线中，或如图3至图5中上述中继装置、放大器及传输线的 组合或部分组合置于高速链路系统的输出端、传输线路中或接 收端，均可实现本发明的上述效果。以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发 明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神 和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明 的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。附图中符号的简单说明如下102:第一装置 104:第二装置106:高速串行链路 108、 110:控制单元112:中继装置 114:放大器202:终端电^各302A、 302B:传输线304A:差动输入单端输出放大器304B:差动输入差动输出i支大器306A:单端输入差动输出放大器306B:差动输入差动输出》文大器502A:差动输入单端输出放大器502B:差动專餘入差动输出》文大器504:信号处理装置504A:单端输入差动输出放大器504B:差动l叙入差动專俞出》文大器linei、 line2、 line3以及line4: 传输线RX:高速4妄收端si+与sr:第一差动信号对S2+与S2—:第二差动信号对 TX:高速发射端。
权利要求
1.一种高速串行链路系统，其特征在于，包括一中继装置，接收一第一装置的一高速发射单元所提供的一第一差动信号对，且根据该第一差动信号对提供信号给一放大器；以及该放大器，耦接该中继装置，用以放大且转换该中继装置所提供的信号为一第二差动信号对，该第二差动信号对用以供一第二装置的一高速接收单元接收。
2. 根据权利要求l所述的高速串行链路系统，其特征在于， 包括一信号处理装置，包括上述中继装置以及上述放大器，该 信号处理装置安装于该第二装置上，且通过一第一传输线以及 一第二传输线耦接至该高速发射单元，以分别接收上述第一差动信号对的一正相信号以及一反相信号供上述中继装置使用；其中该放大器为一单端输入差动输出放大器，且该中继装 置通过该第一传输线电性连接至该单端输入差动输出放大器， 且该中继装置还包括一终端电路用以通过该第二传输线耦4妻至 接地端。
3. 根据权利要求l所述的高速串行链路系统，其特征在于， 包括一高速串行链路缆线，包括一第一传输线、 一第二传输线、 上述中继装置以及上述放大器；其中上述第一传输线及上述第二传输线分别将该高速发射 单元所提供的该第一差动信号对的一正相信号以及一负相信号 传送至该中继装置；其中该放大器为一单端输入差动输出放大器，且该中继装 置通过该第一传输线电性连接至该单端输入差动输出放大器， 且该中继装置还包括一终端电路用以通过该第二传输线耦接至接地端。
4. 根据权利要求l所述的高速串行链路系统，其特征在于， 包括一高速串行链路缆线，包括上述中继装置以及上述放大器； 其中该放大器为一单端输入差动输出放大器；并且 该中继装置包括 一传输线；以及一差动输入单端输出放大器，耦接上述高速发射单元 以接收上述第一差动信号对，且产生一单端信号，该单端 信号由该传输线传送至该单端输入差动输出放大器。
5. 根据权利要求l所述的高速串行链路系统，其特征在于， 包括一信号处理装置，包括上述放大器，且安装于该第二装置 上，其中上述放大器为一单端输入差动输出放大器；以及 一高速串行链路缆线，包括上述中继装置； 其中，该中继装置包括 一传输线；以及一差动输入单端输出放大器，耦接上述高速发射单元 以接收上述第一差动信号对，且产生一单端信号，该单端 信号由该传输线传送至该信号处理装置的上述单端输入差 动输出放大器。
6. 根据权利要求l所述的高速串行链路系统，其特征在于， 上述放大器为一单端输入差动输出放大器，且该中继装置包括一传输线；以及一差动输入单端输出放大器，耦接上述高速发射单元以接 收上述第一差动信号对，且产生一单端信号，该单端信号由该传输线传送至该单端输入差动输出放大器； 该高速串行链^各系统包括一第一信号处理装置，包括该差动输入单端输出放大器，且安装于该第一装置上；一高速串行链路缆线，包括上述传输线；以及 一第二信号处理装置，包括该单端输入差动输出放大器，且安装于该第二装置上。
7. 根据权利要求l所述的高速串行链路系统，其特征在于， 包括一高速串行链路缆线，包括上述中继装置以及上述放大器； 其中该中继装置包括 一传输线；以及一第一差动输入差动输出放大器，耦接上述高速发射 单元以接收上述第一差动信号对，且产生一中继差动信号 对，该中继差动信号对由该传输线传送至该放大器；且 该放大器为一第二差动输入差动输出放大器。
8. 根据权利要求l所述的高速串行链路系统，其特征在于， 包括一信号处理装置，包括上述放大器，且安装于该第二装置 上；以及一高速串行链路缆线，包括上述中继装置； 其中，该中继装置包括 一传输线；以及一第一差动输入差动输出放大器，耦接上述高速发射 单元以接收上述第一差动信号对，且产生一中继差动信号 对，该中继差动信号对由该传输线传送至该信号处理装置的上述放大器，其中上述放大器为一第二差动输入差动输 出放大器。
9. 根据权利要求l所述的高速串行链路系统，其特征在于， 该中继装置包括一传输线；以及一第一差动输入差动输出放大器，耦接上述高速发射单元 以接收上述第一差动信号对，且产生一中继差动信号对，该中 继差动信号对由该传输线传送至上述放大器，上述放大器为一 第二差动输入差动输出放大器；该高速串行链路系统包括一第一信号处理装置，包括该第一差动输入差动输出放大 器，且安装于该第一装置上；一高速串行链路缆线，包括上述传输线；以及 一第二信号处理装置，包括该第二差动输入差动输出放大器，且安装于该第二装置上。
10. 根据权利要求1所述的高速串行链路系统，其特征在于， 该中继装置还包括一差动输入单端输出放大器，接收上述第一差动信号对以 提供信号给上述放大器；该高速串行链路系统包括一信号处理装置，包括上述差动输入单端输出放大器以及 上述放大器；其中，上述放大器为一单端输入差动输出放大器；该信号处理装置经一第一传输线及一第二传输线连结该高速发射单元以接收上述第一差动信号对，且经一第三传输线及 一第四传输线传送该第二差动信号对至该高速接收单元。
11. 根据权利要求10所述的高速串行《连路系统，其特征在于，还包括一第一高速串行链路缆线，包括上述第一传输线及上述第 二传输线；以及一第二高速串行链路缆线，包括上述第三传输线及上述第 四传输线。
12. 根据权利要求10所述的高速串行链路系统，其特征在 于，包括一高速串行链路缆线，包括上述第一传输线、上述第二传 输线、上述第三传输线、上述第四传输线以及上述信号处理装置。
13. 根据权利要求l所述的高速串行链路系统，其特征在于， 该中继装置还包括一第一差动输入差动输出放大器，接收上述第一差动信号 对以提供信号给上述放大器，上述放大器为一第二差动输入差 动输出放大器；该高速串^f亍链^各系统包括一信号处理装置，包括上述第一差动输入差动输出放大器 及上述第二差动输入差动输出放大器；该信号处理装置经一第一传输线及一第二传输线连结该高 速发射单元以接收上述第一差动信号对，且经一第三传输线及 一第四传输线传送该第二差动信号对至该高速接收单元。
14. 根据权利要求13所述的高速串行链路系统，其特征在 于，还包括一第一高速串行链路缆线，包括上述第一传输线及上述第二传输线；以及一第二高速串行链路缆线，包括上述第三传输线及上述第四传tr线。
15.根据权利要求13所述的高速串行链路系统，其特征在 于，包括一高速串行链路缆线，包括上述第一传输线、上述第二传 输线、上述第三传输线、上述第四传输线以及上述信号处理装置。
全文摘要
本发明提供一种高速串行链路系统，包括一中继装置以及一放大器。该中继装置接收一第一装置的一高速发射单元所提供的一第一差动信号对，且根据该第一差动信号对提供信号给该放大器。该放大器将该中继装置提供的信号放大且转换为一第二差动信号对以供一第二装置的一高速接收单元接收。本发明所述的高速串行链路系统，降低了传输线的精密度要求，从而在保证接收端接收数据的准确度的同时，降低了产品成本。
文档编号H04L25/02GK101599927SQ20091015917
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者杨顺成 申请人:威盛电子股份有限公司