CN102035571A - 信号传收电路以及噪声抑制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种信号传收电路以及噪声抑制电路。该信号传收电路，包含：一接收器，用以接收一输入信号；一传送器，用以传送一输出信号；以及一阻抗电路，用以消除该输出信号对该输入信号引起的噪声。此阻抗电路包含：一电压转换电路，根据该输出信号产生一电压转换信号；以及一分压电路，用以分压该电压转换信号以及该输出信号，使得该输出信号在该接收器所产生的电压，会被该电压转换信号在接收器所产生的电压所抵消。

Description

信号传收电路以及噪声抑制电路
技术领域
本发明涉及一信号传收电路，特别涉及利用一阻抗电路来消除近端传送器所引起的噪声的信号传收电路，以及可用在该信号传收电路中的噪声抑制电路。
背景技术
图1示出了已知技术中的信号传收电路。如图1所示，传送器101会通过缆线(cable)103来输出一输出信号OS给其它传收电路的接收器105，而接收器107也会通过缆线103来接收输入信号IS。然而，现今的信号传收电路中，通常会如图1所示，让同一组传送器101和接收器107共享线路，对接收器107而言，传送器101可视为一近端传送器。然而，这样的结构会让输出信号OS对输入信号IS造成噪声，因此会影响到接收器107接收输入信号IS的质量。
有一些已知技术被发展出来改善这个问题。举例来说，专利号US6744831的美国专利即披露了此类技术，如其图3所示，其利用元件88来抵消掉输出信号对输入信号所造成的噪声。然而，这些已知技术通常需要额外的电路以及精密控制来消除噪声，因此会需要较大的电路面积，也会增加制造成本以及设计上的复杂度。
发明内容
因此，本发明的目的为提供一种信号传收电路，其可以使用简易电路来消除掉近端传送器所造成的噪声。此外，本发明还披露了该信号传收电路所使用的噪声抑制电路。
本发明的一实施例披露了一种信号传收电路，包含：一接收器，用以接收一输入信号；一传送器，用以传送一输出信号；以及一阻抗电路，用以消除该输出信号对该输入信号引起的噪声。该阻抗电路包含：一电压转换电路，根据该输出信号产生一电压转换信号；以及一分压电路，用以分压该电压转换信号以及该输出信号，使得该输出信号在该接收器所产生的电压，会被该电压转换信号在接收器所产生的电压所抵消。
本发明的另一实施例披露了一种噪声抑制电路，自一信号输出源输出一输出信号，并从一信号输入源接收一输入信号至一接收器，该噪声抑制电路包含：一电压转换电路，根据该输出信号产生一电压转换信号；以及一分压电路，用以分压该电压转换信号以及该输出信号，使得该输出信号在该接收器所产生的电压，会被该电压转换信号在该接收器所产生的电压所抵消。
本发明的又一实施例披露了一种信号传收电路，耦接一信号输入源，该信号输入源包含一第一输入端及一第二输入端，该信号传收电路包含：一接收器，用以接收一输入信号；一传送器，包含一第一传送端及一第二传送端，并通过该第一传送端以及该第二传送端传送一差动输出信号；以及一阻抗电路，用以消除该差动输出信号对该输入信号引起的噪声。该阻抗电路包含：一第一阻抗元件，其一端耦接该第二传送端，另一端耦接该第一输入端；一第二阻抗元件，其一端耦接该第一传送端，另一端耦接该第二输入端；一第一分压电路，耦接于该第一传送端与该第一接收端之间；以及一第二分压电路，耦接于该第二传送端与该第二接收端之间。
通过上述的实施例，可用一阻抗电路来消除掉近端传送器对接收器引起的噪声，因此不需要复杂的电路和精密的电路控制，可缩小电路面积，降低制造和设计上的成本。
附图说明
图1示出了已知技术中的信号传收电路。
图2示出了根据本发明的一实施例的信号传收电路。
图3示出了图2所示的信号传收电路实施例的详细结构。
【主要元件符号说明】
103、215缆线         200信号传收电路
101、201传送器       105、107、203接收器
205阻抗电路          207第一传送端
209第二传送端        211第一接收端
213第二接收端        216第一输入端
217、219电阻         218第二输入端
221电流源            223、225开关
227、229电容         231，233等效电阻
301第一电阻        303第二电阻
305第三电阻        307第四电阻
309第五电阻        311第六电阻
具体实施方式
在说明书及后续的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包含”是为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
图2示出了根据本发明的一实施例的信号传收电路200。如图2所示，信号传收电路200包含了一传送器201、一接收器203以及一阻抗电路205。接收器203用以接收一输入信号IS。传送器201用以传送一输出信号OS。阻抗电路205耦接至缆线215的第一输入端216和第二输入端218，其可以是电阻或是其它具有阻抗特性的有源或无源元件，用以消除输出信号OS对输入信号IS引起的噪声。在此实施例中，信号传收电路200使用一差动信号，因此传送器201具有一第一传送端207以及一第二传送端209，且接收器203具有一第一接收端211以及一第二接收端213。但不表示本发明的概念仅限制于使用差动信号的信号传收电路上。
此外，在图2所示的实施例中，缆线是为高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，简称HDMI)缆线。传送器201和电压源Vcc之间存在着电阻217、219(此例中其值为10欧姆)，缆线215和阻抗电路205之间存在着电容227和229。此外，传送器201具有两开关223、225和电流源221。须注意的是，这些细部结构仅用以举例，并非用以限定本发明。举例来说，传送器201可以具有各种不同的形式，而缆线215也可以为其它种类的缆线。
图3示出了图2所示的信号传收电路实施例的详细结构。在此实施例中，阻抗电路205是由电阻所构成。如图3所示，阻抗电路205包含一第一电阻301、一第二电阻303、一第三电阻305、一第四电阻307、一第五电阻309以及一第六电阻311。第一电阻301的第一端耦接第二传送端209，且第二端耦接缆线215。第二电阻303的第一端耦接第一传送端207。第三电阻305的第一端耦接第二电阻303的第二端，且第二端耦接缆线215。第四电阻307的第一端耦接第一传送端207，且第二端耦接缆线215。第五电阻309的第一端耦接第二传送端209。第六电阻311的第一端耦接第五电阻309的第二端，且第六电阻311的第二端耦接缆线215。其中第二电阻303的第二端还耦接第二接收端213，第五电阻309的第二端还耦接第一接收端213。
在一实施例中，第二电阻303和第五电阻309的电阻值相同，皆为9K欧姆，第三电阻305和第六电阻311的电阻值相同，皆为5K欧姆。也就是说，第二电阻303/第五电阻309和第三电阻305/第六电阻311的电阻值比为9∶5。此外，第一电阻301和第四电阻307的电阻值相同，皆为40欧姆，而缆线215的等效电阻231和233皆为50欧姆。也就是说，第一电阻301/第四电阻307和等效电阻231/233的电阻值比为4∶5。其中，等效电阻231是由传送路径Tx-(301，303，305)看入的缆线等效电阻。而等效电阻233是由传送路径Tx+(307，309，311)看入的缆线等效电阻。须注意的是，在图3所示的实施例中，对阻抗电路205而言，传送器201可视为一信号输出源，将输出信号OS输出至阻抗电路205。此外，缆线215可视为一信号输入源，将输入信号IS输出至阻抗电路205。须注意的是，第二电阻303/第五电阻309和第三电阻305/第六电阻311的电阻值比以及第一电阻301/第四电阻307和等效电阻231/233的电阻值比可以是其它比例。而且，所有的电阻亦可以由其它可形成阻抗的有源元件(如金属氧化物半导体晶体管等)来代替。
以下将详细描述图3所示的实施例如何消除掉输出信号OS对输入信号IS所引起的噪声。请注意在以下实施例中仅考虑交流信号，而没有考虑到直流成分。
令Vtxp＝Vtx     (恒等式1)
则Vtxn＝-Vtx    (恒等式2)
Vtxp和Vtxn分别为第一传送端207和第二传送端209上的电压。
因为第二电阻303、第三电阻305、第五电阻309以及第六电阻311(5K欧姆和9K欧姆)的电阻值远大于第一电阻301、第四电阻以及缆线等效电阻231、233(40欧姆和50欧姆)。因此可以忽略第二电阻303、第三电阻305、第五电阻309以及第六电阻311上的电流。
Vcp＝-Vtx*R231/(R231+R301)＝-Vtx*50/(40+50)(恒等式3)
Vcn＝Vtx*R233/(R233+R307)＝Vtx*50/(40+50)(恒等式4)
Vcp和Vcn分别为第一电阻301第二端和第四电阻307第二端上的电压。
再由各电阻的关系计算出电压。
Vrxp＝Vtxn*R311/(R311+R309)+Vcn*R309/(R311+R309)
＝Vtxn*5K/(5K+9K)+Vcn*9K/(5K+9K)(恒等式5)
Vrxn＝Vtxp*R305/(R305+R303)+Vcp*R303/(R305+R303)
＝Vtxp*5K/(5K+9K)+Vcp*9K/(5K+9K)(恒等式6)
Vrxp和Vrxn分别为第一接收端211和第二接收端213上的电压。
再将恒等式(1)(3)式代入(6)，恒等式(2)(4)式代入(5)。
Vrxp＝-Vtx*5K/(5K+9K)+Vtx*50/(40+50)*9K/(5K+9K)＝0
Vrxn＝Vtx*5K/(5K+9K)-Vtx*50/(40+50)*9K/(5K+9K)＝0
如此Vtx可完全被消除，得到Vrxp＝Vrxn＝0。
由上述可知，输出信号在接收端所引起的噪声可完全被消除。
根据前述的恒等式可知、第一电阻301和第四电阻307可视为一电压转换电路(会降低电压，故可视为电压转换电路)，是搭配缆线等效电阻231、233而在第一电阻301的第一端和第四电阻307的第一端上产生和第二传送端209的电压Vtxn和第一传送端207的电压Vtxp相关的电压Vcp和Vcn(恒等式3，4)。须注意的是，此处所指的电压转换电路不限定于单一阻抗元件，只要是能跟缆线等效电阻231、233产生分压作用的电路，都应在本发明的范围之内。
然后，第二电阻303、第三电阻305、第五电阻309以及第六电阻311是分别搭配以对电压Vtxn和Vcn，以及电压Vtxp和Vcp产生分压(前述恒等式5，6)，以使电压Vtxn和Vcn的分压互相抵消，以及电压Vtxp和Vcp的分压互相抵消。因此，可将第二电阻303、第三电阻305、第五电阻309以及第六电阻311共同视为一分压电路，或者将第二电阻303、第三电阻305视为一分压电路，而第五电阻309以及第六电阻311视为另一分压电路。用以分压该电压转换信号以及输出信号，使得输出信号在该接收器所产生的电压，会被电压转换信号在接收器所产生的电压所抵消。
以下的内容表示了接收器所接收到的信号关系。
Vcp＝Vsig     (恒等式1)
Vcn＝-Vsig    (恒等式2)
其中Vsig跟-Vsig表示输入信号In在差动信号传输在线的正负电压。
因为第二电阻303、第三电阻305、第五电阻309以及第六电阻311的电阻值远大于第一电阻301、第四电阻以及缆线等效电阻231、233。因此可以忽略第二电阻303、第三电阻305、第五电阻309以及第六电阻311上的电流。
Vtxp＝-Vsig*R217/(R307+R217)＝-Vsig*10/(40+10)(恒等式3)
Vtxn＝Vsig*R219/(R301+R219)＝Vsig*10/(40+10)(恒等式4)
再由各电阻的关系计算出电压。
Vrxp＝Vtxn*5K/(5K+9K)+Vcn*9K/(5K+9K)(恒等式5)
Vrxn＝Vtxp*5K/(5K+9K)+Vcp*9K/(5K+9K)(恒等式6)
再将恒等式(1)(3)式代入(6)，恒等式(2)(4)式代入(5)。
Vrxp＝Vsig*10/(40+10)*5K/(5K+9K)-Vsig*9K/(5K+9K)＝-Vsig*4/7
Vrxn＝-Vsig*10/(40+10)*5K/(5K+9K)+Vsig*9K/(5K+9K)＝Vsig*4/7
可得知接收器203接收到的信号大小为输入信号In的一定比例，且并不会受到传送器201输出信号的干扰。
藉由上式的实施例，可用一阻抗电路来消除掉近端传送器对接收器引起的噪声，因此不需要复杂的电路和精密的电路控制，可缩小电路面积，降低制造和设计上的成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种信号传收电路，包含：
一接收器，用以接收一输入信号；
一传送器，用以传送一输出信号；以及
一阻抗电路，用以消除所述输出信号对所述输入信号引起的噪声，包含：
一电压转换电路，根据所述输出信号产生一电压转换信号；以及
一分压电路，用以分压所述电压转换信号以及所述输出信号，使得所述输出信号在所述接收器所产生的电压，会被所述电压转换信号在接收器所产生的电压所抵消。
2.根据权利要求1所述的信号传收电路，其中，所述信号传收电路耦接至一缆线，且所述电压转换电路为一阻抗元件，并与所述缆线的等效电阻搭配来形成所述电压转换信号。
3.根据权利要求1所述的信号传收电路，其中，所述接收器自一缆线接收所述输入信号，且所述传送器传送所述输出信号至所述缆线，所述输入信号以及所述输出信号为差动信号，所述接收器包含一第一接收端以及一第二接收端，所述传送器包含一第一传送端以及一第二传送端，所述阻抗电路包含：
一第一阻抗元件，所述第一阻抗元件的一第一端耦接所述第二传送端，且所述第一阻抗元件的一第二端耦接所述缆线；
一第二阻抗元件，所述第二阻抗元件的一第一端耦接所述第一传送端；
一第三阻抗元件，所述第三阻抗元件的一第一端耦接所述第二阻抗元件的一第二端，且所述第三阻抗元件的一第二端耦接所述缆线；
一第四阻抗元件，所述第四阻抗元件的一第一端耦接所述第一传送端，且所述第四阻抗元件的一第二端耦接所述缆线；
一第五阻抗元件，所述第五阻抗元件的一第一端耦接所述第二传送端；以及
一第六阻抗元件，所述第六阻抗元件的一第一端耦接所述第五阻抗元件的一第二端，且所述第六阻抗元件的一第二端耦接所述缆线；
其中所述第二阻抗元件的所述第二端耦接所述第二接收端，所述第五阻抗元件的所述第二端耦接所述第一接收端；
其中所述电压转换电路包含了所述第一阻抗元件和所述第四阻抗元件，而所述分压电路包含了所述第二阻抗元件、所述第三阻抗元件、所述第五阻抗元件以及所述第六阻抗元件。
4.根据权利要求3所述的信号传收电路，其中，所述第三阻抗元件的阻值与所述第六阻抗元件的阻值实质上相同，所述第二阻抗元件的阻值与所述第五阻抗元件的阻值实质上相同，所述第一阻抗元件的阻值与所述第四阻抗元件的阻值实质上相同，所述第三阻抗元件与所述第二阻抗元件的阻值比实质上为一第一预定比例，所述第一阻抗元件与所述缆线形成的等效阻抗元件的阻值比实质上为一第二预定比例，其中所述预定比例使得所述输出信号在所述接收器所产生的电压，会被所述电压转换信号在接收器所产生的电压所抵消。
5.根据权利要求4所述的信号传收电路，其中，所述第一预定比例为5∶9，且所述第二预定比例为4∶5。
6.根据权利要求4所述的信号传收电路，其中，所述第一阻抗元件与所述第四阻抗元件实质上为40欧姆，所述第二阻抗元件与所述第五阻抗元件实质上为9K欧姆，所述第三阻抗元件与所述第六阻抗元件实质上为5K欧姆。
7.根据权利要求3所述的信号传收电路，其中，所述第一阻抗及所述第四阻抗的电阻值，跟所述第二、第三、第五、第六阻抗元件的电阻值之比，使得流经所述第二、第三、第五、第六阻抗元件的电流可被忽略。
8.一种噪声抑制电路，自一信号输出源输出一输出信号，并从一信号输入源接收一输入信号至一接收器，所述噪声抑制电路包含：
一电压转换电路，根据所述输出信号产生一电压转换信号；以及
一分压电路，用以分压所述电压转换信号以及所述输出信号，使得所述输出信号在所述接收器所产生的电压，会被所述电压转换信号在所述接收器所产生的电压所抵消。
9.根据权利要求8所述的噪声抑制电路，其中，所述电压转换电路为一阻抗元件，并与所述信号输入源的等效电阻搭配来形成所述电压转换信号。
10.根据权利要求8所述的噪声抑制电路，包含：
一第一阻抗元件，所述第一阻抗元件的一第一端耦接所述信号输出源，且所述第一阻抗元件的一第二端耦接所述信号输入源；
一第二阻抗元件，所述第二阻抗元件的一第一端耦接所述信号输出源；
一第三阻抗元件，所述第三阻抗元件的一第一端耦接所述第二阻抗元件的一第二端，且所述第三阻抗元件的一第二端耦接所述信号输入源；
一第四阻抗元件，所述第四阻抗元件的一第一端耦接所述信号输出源，且所述第四阻抗元件的一第二端耦接所述信号输入源；
一第五阻抗元件，所述第五阻抗元件的一第一端耦接所述信号输出源；以及
一第六阻抗元件，所述第六阻抗元件的一第一端耦接所述第五阻抗元件的一第二端，且所述第六阻抗元件的一第二端耦接所述信号输入源；
其中所述电压转换电路包含了所述第一阻抗元件和所述第四阻抗元件，而所述分压电路包含了所述第二阻抗元件、所述第三阻抗元件、所述第五阻抗元件以及所述第六阻抗元件。
11.根据权利要求10所述的噪声抑制电路，其中，所述第三阻抗元件的阻值与所述第六阻抗元件的阻值实质上相同，所述第二阻抗元件的阻值与所述第五阻抗元件的阻值实质上相同，所述第一阻抗元件的阻值与所述第四阻抗元件的阻值实质上相同，所述第三阻抗元件与所述第二阻抗元件的阻值比实质上为一第一预定比例，所述第一阻抗元件与所述信号输入源形成的等效阻抗元件的阻值比实质上为一第二预定比例，其中所述第一预定比例以及所述第二预定比例使得所述输出信号在所述接收器所产生的电压，会被所述电压转换信号在所述接收器所产生的电压所抵消。
12.根据权利要求11所述的噪声抑制电路，其中，所述第一预定比例为5∶9，且所述第二预定比例为4∶5。
13.一种信号传收电路，耦接一信号输入源，所述信号输入源包含一第一输入端及一第二输入端，所述信号传收电路包含：
一接收器，用以接收一输入信号；
一传送器，包含一第一传送端及一第二传送端，并通过所述第一传送端以及所述第二传送端传送一差动输出信号；以及
一阻抗电路，用以消除所述差动输出信号对所述输入信号引起的噪声，所述阻抗电路包含：
一第一阻抗元件，其一端耦接所述第二传送端，另一端耦接所述第一输入端；
一第二阻抗元件，其一端耦接所述第一传送端，另一端耦接所述第二输入端；
一第一分压电路，耦接于所述第一传送端与第一接收端之间；以及
一第二分压电路，耦接于所述第二传送端与第二接收端之间。
14.根据权利要求13所述的信号传收电路，其中，所述第一分压电路包含：
一第三阻抗元件，所述第三阻抗元件的一第一端耦接所述第一传送端；以及
一第四阻抗元件，所述第四阻抗元件的一第一端耦接所述第三阻抗元件的一第二端，且所述第四阻抗元件的一第二端耦接所述第一输入端。
15.根据权利要求14所述的信号传收电路，其中，所述第二分压电路包含：
一第五阻抗元件，所述第五阻抗元件的一第一端耦接所述第二传送端；以及
一第六阻抗元件，所述第六阻抗元件的一第一端耦接所述第五阻抗元件的一第二端，且所述第六阻抗元件的一第二端耦接所述第二输入端。
16.根据权利要求15所述的信号传收电路，其中，所述第四阻抗元件的阻值与所述第六阻抗元件的阻值实质上相同，所述第三阻抗元件的阻值与所述第五阻抗元件的阻值实质上相同，所述第一阻抗元件的阻值与所述第二阻抗元件的阻值实质上相同，所述第四阻抗元件与所述第三阻抗元件的阻值比实质上为一第一预定比例，所述第一阻抗元件与所述信号输入源形成的等效阻抗元件的阻值比实质上为一第二预定比例，其中所述第一预定比例以及所述第二预定比例使得所述输出信号在所述信号输入源所产生的电压，会被所述电压转换信号在所述接收器所产生的电压所抵消。
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