CN101415070B

CN101415070B - 同步信号撷取器

Info

Publication number: CN101415070B
Application number: CN2007101802616A
Authority: CN
Inventors: 蔡瑞原; 陈思平; 周裕彬
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2027-10-16
Also published as: CN101415070A

Abstract

本发明提供一种同步信号撷取器，包含一晶体管、一电阻、一箝位器、一模拟复用器以及一比较器。在混合水平同步信号模式下，刚开机时，电路因尚未有同步信号HS，因此本发明先用已知电路撷取出混合同步信号，以便其它电路据此产生同步信号以及箝位信号。之后，利用模式选择信号将模拟复用器切换至强制箝位模式，此时因为箝位器的输出电压为使用者所设定，不是由工艺所设定，故直流电压值较容易控制，不易随着工艺、温度变化等飘移。

Description

同步信号撷取器

技术领域

本发明涉及显示(display)系统，尤其是涉及一种同步信号撷取器，以解决同步在绿(synchronization on green，SOG)与同步在亮度(synchronization on luma，SOY)电路中，直流电压(DC voltage)因为工艺或温度变化所产生的飘移(drift)现象。

背景技术

传统显示系统的模拟前端装置包含一同步在绿电路，其用来依据一同步在绿信号以撷取出一混合同步信号，该混合同步信号包含一水平同步信号(horizontal synchronization)HS与垂直同步(verticalsynchronization)VS。

图1为一传统同步在绿电路的架构示意图。图2A为SOG信号的示意图。图2B为经过直流电平重建的SOG信号、混合同步信号HS+VS与箝位信号CP的示意图。

参考图1，同步在绿电路100由一N沟道金属氧化物半导体晶体管(NMOS)110、一电阻120以及一比较器(comparator)130所组成。同步在绿电路100的节点A在接收SOG信号之前通常会设置一个电容140，用以去除SOG信号的直流电压部分。设置同步在绿电路100的目的是要撷取出SOG信号中的同步信号，也就是将图2A中的凹槽部分取出，最简单的方式就是利用一比较器。同步在绿电路100要利用比较器130作SOG信号电平与参考电压VB2的比较时，由于SOG信号的电压与电流的范围有正有负(如图2A中的-300mV到750mV)，因此必须先拉抬SOG信号的直流电平，也就是SOG信号的整体电压必须都大于或等于0。以图2B为例，原始SOG信号的电压范围介于-300mV-750mV，经过直流电平重建的SOG信号的电压范围则介于0-1.05V，此时若将比较器130的比较电压VB2设定在0-300mV之间，就能轻易的将混合同步信号HS+VS取出。其中，晶体管110的栅极电压连接至一固定电压VB1(假设为0.5V)，使得晶体管110在SOG信号中的凹槽部分抵达时得以导通(turn on)，所以此时节点A的电平提高，导致同步信号HS+VS的电平上升；而在非凹槽部分抵达时则得以关闭(turn off)，此时节点A的电平由于电阻120的放电效应而降低，导致同步信号HS+VS的电平下降。故节点A的直流电压电平由晶体管110、电容140与电阻120在充电和放电平衡之后所决定，因此电路100的箝位模式一般被称为自动箝位模式。

一般而言，集成电路(integrated circuit，IC)内部通常可分为数字电路及模拟电路，数字电路正常不具飘移现象，然而模拟电路则具有飘移现象，例如IC与IC间存在有工艺漂移，故电压会随着温度变化而变化，频率也会随温度变化而变化。在显示系统控制器(包含上述液晶显示控制器与视频译码器)的应用上，使用者会希望系统在刚开机的时候(温度较低)和使用过一段时间之后(温度较高)，系统的特性要能维持一样，例如显示的颜色要一致、模拟至数字转换器的最佳取样点也要一致，这意味着箝位器、模拟至数字转换器、同步处理暨时钟产生器、SOG或一般的SOY电路及其它相关电路不可以有飘移现象。虽然，上述同步在绿电路100的架构非常简单所需的面积与成本均低，但是其电路中最重要的节点A上的直流电压电平不易控制，容易随着工艺或温度变化产生飘移现象，使得经过重建的SOG信号的直流电平上下移动，造成撷取出的混合同步信号HS+VS往前往后飘。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的主要目的为提供一种同步信号撷取器，以解决显示系统中因为工艺或温度变化所产生热飘移的现象。

为达到上述目的，本发明同步信号撷取器包含一晶体管、一电阻、一箝位器、一模拟复用器以及一比较器，其接收一个内含同步信号的影像模拟信号，并产生一混合同步信号。晶体管的一端连接至一固定电压，另一端定义为第一输入节点，并接收该内含同步信号的影像模拟信号。电阻的一端连接至第一输入节点，另一端接地。箝位器则用以重建该影像模拟信号的直流电压电平，其输出端定义为第二输入节点。模拟复用器分别接收两个输入节点的电压，并根据一模式选择信号，选择两个输入节点其中之一的电压通过模拟复用器的输出端输出。比较器比较模拟复用器的输出端电压与一比较电压的大小，以产生混合同步信号。其中，在开机时，模拟复用器选择第一输入节点的电压输出。

在本发明的一实施例中，箝位器利用一开关连接一重建电压来实施，开关的导通或关闭由箝位信号所控制。

本发明的另一个目的为提供一种模拟前端装置。模拟前端装置用以接收一个内含同步信号的影像模拟信号、两个不含同步信号的影像模拟信号，并产生三个数字信号。模拟前端装置包含一能隙电压参考电路、一同步处理暨时钟产生器、三个相同的转换电路、一个同步信号撷取器。能隙电压参考电路用来产生一参考电压，同步信号撷取撷取器则用以接收内含同步信号的影像模拟信号，以产生混合同步信号。同步处理暨时钟产生器接收混合同步信号之后，产生一周期性的时钟信号与一箝位信号。每一个转换电路包含一箝位器、一输入缓冲区、模拟至数字转换器。箝位器接收影像模拟信号，并重建该影像模拟信号的直流电平，以产生一重建后的信号。输入缓冲区则根据参考电压将该重建后信号缓冲之后输出。模拟至数字转换器根据时钟信号，将输入缓冲区的输出信号转换成一数字信号。

本发明的又一个目的为提供一种同步信号产生电路。该同步信号产生电路，包含：一第一箝位电路，用以提供一第一直流电压电平；一第二箝位电路，用以提供一第二直流电压电平；一切换电路，耦接该第一箝位电路及该第二箝位电路，用以依据一控制信号来输出该第一直流电压电平或该第二直流电压电平；以及一比较器，耦接该切换电路并接收该第一直流电压电平或该第二直流电压电平，该比较器比较一模拟信号及一参考信号，以产生一同步信号，其中该第一箝位电路包含：一晶体管，耦接于第一固定电压及该切换电路之间；以及一电阻，耦接于该晶体管及一参考电平之间，其中该第二箝位电路包含：一开关，耦接于第二固定电压及该切换电路之间，该开关依据一箝位信号来决定是否输出该固定电压至该切换电路。

在混合水平同步信号模式下，电路因尚未有同步信号HS，因此本发明在刚开机的时候(温度较低)，先用已知同步在绿(或同步在亮度)电路撷取出混合同步信号HS+VS(自动箝位模式)，以便其它电路据此产生同步信号HS以及箝位信号。之后，利用模式选择信号将自动箝位模式禁能，并将模拟复用器切换至强制箝位模式，此时因为箝位器的输出电压为使用者所设定，不是由工艺所设定，故直流电压值较容易控制，不易随着工艺、温度变化等飘移。

附图说明

图1为一传统同步在绿电路的架构示意图。

图2A为SOG信号的示意图。

图2B为经过直流电平重建的SOG信号、混合同步信号与箝位信号的示意图。

图3为本发明同步信号撷取器的架构示意图。

图4为本发明的一实施例的架构示意图。

图5是本发明模拟前端装置的方块图。

图6为本发明同步信号产生电路的架构示意图。

附图符号说明

100同步在绿电路

110N沟道金属氧化物半导体晶体管 120电阻

130比较器 140电容器

300、400同步信号撷取器

310晶体管

330模拟复用器

410开关

500模拟前端装置

320、501、511、521、610箝位器

502、512、522输入缓冲区

503、513、523模拟至数字转换器

530能隙电压参考电路

540同步处理暨时钟产生器

560、570、580转换电路

600同步信号产生电路

630切换电路

具体实施方式

图3为本发明同步信号撷取器的架构示意图。本发明同步信号撷取器300接收一个内含同步信号的影像模拟信号(SOG或SOY信号)，并产生一混合同步信号HS+VS。同步信号撷取器300包含一晶体管310、一电阻120、一箝位器320、一模拟复用器330以及一比较器130。晶体管310的一端连接至一固定电压VB1，另一端定义为输入节点A，并接收该内含同步信号的影像模拟信号。电阻120的一端连接至节点A，另一端接地。箝位器320则用以重建该影像模拟信号的直流电压电平，其输出端定义为节点B。模拟复用器330接收节点A与节点B的电压，并根据一模式选择信号MD，选择两个节点A、B其中之一的电压输出。比较器130比较模拟复用器330的输出端电压与一比较电压VB2的大小，以产生混合同步信号HS+VS。其中，在开机时，模拟复用器330选择节点A的电压输出。

本发明的特色是在传统同步在绿(SOG)电路或同步在亮度(SOY)电路中加入一个箝位器320来重建SOG或SOY信号的直流电压电平(以下称之为强制箝位模式)，并利用模式选择信号MD控制模拟复用器330来做已知技术中所提的自动箝位与强制箝位两种模式的切换。一开始在混合水平同步信号模式下，电路尚未有同步信号HS，因此本发明在刚开机的时候(温度较低、电路较稳定)，先用已知电路(晶体管310与电阻120)重建SOG或SOY信号的直流电压电平，并利用比较器130将混合同步信号HS+VS撷取出来(自动箝位模式)，以便同步处理器据此产生同步信号HS、VS以及箝位信号CP。待使用过一段时间之后(温度较高，有热飘移的时候)，即可利用模式选择信号MD将模拟复用器330切换至强制箝位模式，利用箝位器320稳定的输出电压重建SOG或SOY信号的直流电压电平。因为箝位器320的特色在于其输出电压为使用者所设定，不是由工艺所设定，故SOG或SOY信号的直流电压值较容易控制，不易随着工艺、温度变化等飘移。本实施例中，只要满足一预设条件(例如经过一段时间或温度改变达到一默认值)，即可产生该模式选择信号MD，以控制该模拟复用器330，由于模式选择信号MD的产生是本领域技术人员所已知，在此不予赘述。

图4为本发明的一实施例的架构示意图。

参考图2B与图4，同步信号撷取器400包含一N沟道金属氧化物半导体晶体管110、一电阻120、一箝位器320、一模拟复用器330以及一比较器130。其中，箝位器320利用一开关410连接一重建电压VB3来实施，开关410的导通或关闭是由图2B中的箝位信号CP(即图4中的信号CP)所控制。同时，由于同步信号撷取器400的电压与电流必须都大于或等于0，因此要利用比较器130作比较时，比较电压VB2与重建电压VB3的关系必须为：

(-300mV+VB3)＜VB2＜VB3，其中VB3≥300mV。

图3中的晶体管310有三种实施样态：第一种实施样态如图4中是以N沟道金属氧化物半导体晶体管110来实施，其漏极连接至电压源VDD，栅极连接至该固定电压VB1，源极定义为该输入节点A。第二种实施样态是以NPN双载子接面晶体管(bipolar junction transistor)来实施(图中未显示)，其集极(collector)连接至电压源VDD，基极(base)连接至该固定电压VB1，射极(emitter)定义为输入节点A。第三种实施样态是以PN二极管(diode)来实施(图中未显示)，其P端连接至固定电压VB1，N端定义为节点A。晶体管310的三种实施样态必须搭配其相对应的固定电压VB1来实施，使得晶体管在SOG信号中的凹槽部分抵达时得以导通(turn on)，而在非凹槽部分抵达时则得以关闭(turn off)，故节点A的直流电压电平由晶体管110、电容140与电阻120的充电和放电所决定。图4中的电阻120、模拟复用器330以及比较器130的结构与运作方式已于上述提及，不再赘言。

图5是本发明模拟前端装置的方块图。本发明的模拟前端装置500采用本发明的同步信号撷取器300来实施，藉以达到较已知模拟前端装置更好的效果。该模拟前端装置500用以接收一个内含同步信号的影像模拟信号SOG/SOY、两个不含同步信号的影像模拟信号R、B/Pr、Pb，并产生三个数字信号D1、D2、D3。模拟前端装置500包含一能隙电压参考电路530、一同步处理暨时钟产生器540、三个相同的转换电路550、560、570一个同步信号撷取器300。能隙电压参考电路530用来产生一参考电压Vref，同步信号撷取器300则用以接收内含同步信号的影像模拟信号SOG/SOY，以产生混合同步信号HS+VS，其功能与结构已于图3说明，不再重复。同步处理暨时钟产生器540接收混合同步信号HS+VS之后，产生一周期性的时钟信号CLK与一箝位信号CP。三个转换电路550、560、570，每一个转换电路包含一箝位器501(511、521)、一输入缓冲区502(512、522)、模拟至数字转换器503(513、523)。以液晶显示控制器所用的模拟前端装置为例，三个转换电路550、570、560分别接收R、SOG(G+HS+VS)、B三个影像模拟信号之后，产生三个数字信号D1、D2、D3。以视频译码器所用的模拟前端装置为例，三个转换电路550、570、560分别接收Pr、SOY(Y+HS+VS)、Pb三个影像模拟信号之后，产生三个数字信号D1、D2、D3。箝位器501(511、521)接收一影像模拟信号，并重建该影像模拟信号的直流电平，以产生一重建后信号。输入缓冲区502(512、522)则根据参考电压Vref将该重建后信号缓冲之后输出。模拟至数字转换器503(513、523)，根据时钟信号CLK，将输入缓冲区502(512、522)的输出信号转换成一数字信号。

图6为本发明同步信号产生电路的架构示意图。本发明同步信号产生电路600接收一个内含同步信号的影像模拟信号(SOG或SOY信号)，并产生一同步信号HS+VS。同步信号撷取器产生电路600包含两个箝位器320、610、一切换电路630以及一比较器130。箝位器320用以提供一直流电压电平V1，箝位器610则用以提供一直流电压电平V2，切换电路630分别耦接至两个箝位器320、610，用以依据一模式选择信号MD来输出直流电压电平V1或直流电压电平V2。比较器130比较切换电路630的输出端电压及比较电压VB2，以产生一同步信号HS+VS。其中，箝位器610可利用一晶体管110与一电阻120来实施，晶体管110耦接于工作电压VDD、一固定电压VB1及切换电路630的间，而电阻120则耦接于晶体管110及接地电压之间。

就业界观察一般的显示系统控制器而言，具有同步在绿电路的液晶显示控制器、以及具有同步在亮度电路的视频译码器的热飘移状况最为明显。当同步在绿电路或同步在亮度电路发生热飘移时，其中的直流电平就会上下移动，使得水平同步信号HS改变、甚至造成最佳取样点的改变，进而导致画面的晃动或不稳定。因此将本发明应用在具有同步在绿电路的液晶显示控制器以及具有同步在亮度电路的视频译码器的改善效果也最为显著，可以解决或避免显示系统中因为工艺或温度变化所产生热飘移的现象。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，该行业者可进行各种变形或变更。

Claims

1.一种同步信号产生电路，包含：

一第一箝位电路，用以提供一第一直流电压电平；

一第二箝位电路，用以提供一第二直流电压电平；

一切换电路，耦接该第一箝位电路及该第二箝位电路，用以依据一控制信号来输出该第一直流电压电平或该第二直流电压电平；以及

一比较器，耦接该切换电路并接收该第一直流电压电平或该第二直流电压电平，该比较器比较一模拟信号及一参考信号，以产生一同步信号，

其中该第一箝位电路包含：

一晶体管，耦接于第一固定电压及该切换电路之间；以及

一电阻，耦接于该晶体管及一参考电平之间，

其中该第二箝位电路包含：

一开关，耦接于第二固定电压及该切换电路之间，该开关依据一箝位信号来决定是否输出该固定电压至该切换电路。

2.如权利要求1所述的同步信号产生电路，其中该第二直流电压电平实质上固定不变。

3.如权利要求2项所述的同步信号产生电路，其中该模拟信号的直流电平由该第一直流电压电平或该第二直流电压电平来决定。

4.如权利要求3所述的同步信号产生电路，其中，设该参考信号的直流电压电平为V1，设该第二直流电压电平为V2，则满足如下关系：

(-300mV+V2)＜V1＜V2，其中V2≥300mV。

5.如权利要求4所述的同步信号产生电路，其中该同步信号包含一水平同步信号及一垂直同步信号的至少其中之一。

6.如权利要求5所述的同步信号产生电路，其中该切换电路是一模拟复用器。

7.如权利要求5所述的同步信号产生电路，其中该同步信号产生电路包含于一模拟前端装置内。

8.如权利要求5所述的同步信号产生电路，其中该模拟信号是一影像模拟信号。