CN104426524A - 输出电路与检测连接端口接于负载的方法及影像输出电路 - Google Patents

输出电路与检测连接端口接于负载的方法及影像输出电路 Download PDF

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CN104426524A CN201310403474.6A CN201310403474A CN104426524A CN 104426524 A CN104426524 A CN 104426524A CN 201310403474 A CN201310403474 A CN 201310403474A CN 104426524 A CN104426524 A CN 104426524A
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Abstract

本发明提供一种输出电路与检测其连接端口是否连接于负载的方法及影像输出电路。一种输出电路包含：一电压输出级、一参考电流源以及一判断电路。该电压输出级用以输出电压至该输出电路的一输出端点，该输出端点耦接于一连接端口。该参考电流源耦接于该输出端点，用以选择性地提供一第一电流至该输出端点。该判断电路耦接于该输出端点，用以依据一第二电压信号与该第一电流于该输出端点产生的一第一电压信号是否相同，产生一判断信号，其中当该第二电压信号不同于该第一电压信号时，该判断信号指出该连接端口连接一负载。

Description

输出电路与检测连接端口接于负载的方法及影像输出电路
技术领域
本发明关于输出电路，尤指一种检测对应于输出电路的连接端口是否连接于负载的方法，以及相关输出电路、影像输出电路。
背景技术
一般来说，诸如机顶盒的类的多媒体播放装置，通过连接端口将影音信号输出至显示设备。为了因应显示设备支援的影像信号规格，多媒体播放装置上通常配置有相容于不同规格的连接端口，例如，复合视频信号规格(Compositevideo)、S视频信号规格(S-Video)、色差视频信号规格(Component Video)、数字视频介面规格(Digital Visual Interface，DVI)以及高清晰度多媒体介面规格（High Definition Multimedia Interface，HDMI）等。然而，仅管多媒体播放装置配置多种相容于不同规格的连接端口，但在实际使用时，往往有部分的连接端口未连接于任何显示设备，而相关于这些连接端口的信号处理电路或是输出电路并无法得知是否需要输出影像信号，因此仍维持正常运作，最后造成无谓的能量浪费。为了避免无谓的功率消耗，已知技术中存在数种检测视频传输线是否与连接端口相连的技术。通过这样的检测技术，多媒体播放装置可进一步将信号处理电路或是输出电路关闭或者切换至省电状态，减少功率消耗。
常见的检测方式便是于连接端口中设置机械制动机构。当传输线的连接端子插入连接端口时，机械制动机构中的弹簧片弹起，使得附带于弹簧片上的电路因而开路或短路，产生电流或电压信号。并且，此一信号将回馈至信号处理电路或输出电路，控制其运作状态。如此一来，信号处理电路或输出电路可在未接收受到机械制动机构产生的信号时关闭，并且在传输线插入连接端口时，受到机械制动机构产生的信号时启动。然而，这种方式造成硬件成本的提升，也就是机械制动机构与其附带电路的硬件成本。并且，在这种架构中，信号处理电路或输出电路需要提供额外的信号接脚来接收机械制动机构产生的信号。如此一来增加了信号处理电路或输出电路的电路布局的复杂度。并且，机械制动机构可能因传输线的反复插拔而磨损、甚至是被破坏。
有鉴于此，所属技术领域的其他人士提出了另外的方法来检测传输线的插入，例如美国专利申请案(公开号：2005/0036758)便揭露了一种在输出电路内部进行检测的方式。这种方式的好处是输出电路不需要额外的信号接脚，也不需要机械制动机构，因而可降低硬件成本，并解决机械制动机构可能磨损或故障的问题。然而，该申请案中的检测架构仅适用于以电流形式输出的输出电路，但并不适用于以电压形式输出的输出电路。
另外，中国专利申请案(申请号：201210117225.6)揭露一种可适用于电压形式输出的输出电路的检测方式，并且不需要在输出电路中配置额外的信号接脚来接收检测结果。在该案的架构中，使用比较器来比较输出级中互补式金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）电路内的晶体管电流。其中，一组电流镜分别用来复制CMOS电路中流经P型晶体管的电流，以及流经N型晶体管的电流。经过复制产生的电流会被输入至比较器中，比较器根据电流是否相同，判断是否传输线插入连接端口造成电流变化。然而，在这个架构中，由于晶体管操作在线性区，因此，会造成经过复制产生电流不易反应出电流变化的问题。
由此可知，已知的检测技术中仍存在需要被改进的缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种可适用于电压形式输出的输出电路的检测方式，其可在输出电路内部检测是否传输线插入外部连接端口。本发明除了可检测出是否传输线插入连接端口外，也可检测出已插入连接端口的传输线的另一端是否与其他设备相连。其中，本发明通过参考电流源提供参考电流至输出电路中相关于连接端口的输出端点，并根据该输出端点的电压来决定是否连接端口与负载相连。
本发明的一实施例提供一种输出电路，该输出电路包含：一电压输出级、一参考电流源以及一判断电路。该电压输出级用以输出电压至一输出端点，该输出端点耦接于一连接端口。参考电流源耦接于该电压输出级，用以选择性地提供一第一电流至该输出端点。该判断电路耦接于该电压输出级，用以依据一第二电压信号与该第一电流于该输出端点产生的一第一电压信号是否相同，产生一判断信号。其中，当该第二电压信号不同于该第一电压信号时，该判断信号指出该连接端口连接于一负载。
本发明的一实施例提供一种用以检测对应于一输出电路的一连接端口是否连接于一负载的方法。该方法包含：选择性地提供一第一电流至该输出端点，其中该输出端点耦接于该连接端口；以及依据一第二电压信号与该第一电流于该输出端点产生的一第一电压信号是否相同，产生一判断信号，其中当该第二电压信号不同于该第一电压信号时，该判断信号指出该连接端口连接于该负载。
本发明的一实施例提供一种用于输出影像信号的输出电路，包含：一数字至模拟转换器、一电压输出级、一参考电流源以及一判断电路。该数字至模拟转换器用以将一数字影像信号转换成一模拟影像信号。该电压输出级耦接于该数字至模拟转换器，具有一输出端点耦接于一连接端口，用以接收该模拟影像信号并产生一输出信号至该输出端点。该参考电流源耦接于该输出端点，用以选择性地提供一第一电流至该输出端点。该判断电路耦接于该输出端点，用以依据一第二电压信号与该第一电流于该输出端点产生的一第一电压信号是否相同，产生一判断信号，其中当该第二电压信号不同于该第一电压信号时，该判断信号指出该连接端口连接于该负载，并令该数字至模拟转换器进入一省电状态。
通过本发明所提供的技术，输出电路可有效地检测出负载是否与连接端口相连。并根据检测结果，控制内部电路的运作状态，改善输出电路的功耗。
附图说明
图1为本发明输出电路的一实施例的架构示意图。
图2与图3解释本发明如何设定判断电路的第二电压信号。
图4为本发明输出电路内部的控制信号的时序图。
图5为本发明方法的一实施例的流程图。
【主要元件符号说明】
10                           印刷电路板
100                          输出电路
110                          电压输出级
120                          参考电流源
130                          判断电路
140                          信号处理电路
200                          匹配电路
300                          连接端口
400                          传输线
500                          外接设备
C                            电容
R、R_RND                     电阻
610～620                     步骤
具体实施方式
在说明书及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。
另外，以下文中所提及的“一实施例”代表针对该实施例所描述的特定特征、结构或者是特性是包含于本发明的至少一实施方式中。再者，文中不同段落中所出现的“一实施例”并非代表相同的实施例。因此，尽管以下对于不同实施例描述时，可能分别提及了不同的结构特征或是方法性的动作，但这些不同特征可通过适当的修改而实现于符合本发明精神的实施例中。
请参考图1，其为本发明输出电路的实施例的架构示意图。如图所示，输出电路100包含有电压输出级110、参考电流源120以及判断电路130。输出电路100通过输出端点E_OUT将电压输出级110产生的输出信号传输至外部。其中，输出端点E_OUT可能为输出电路100的一信号接脚。再者，输出电路100设置于印刷电路板10上，并且通过印刷电路板10上的走线将信号输出至连接端口300。连接端口300用以与传输线400的接头连接，并通过传输线400将信号输出至与传输线400相连之外接设备500(如显示设备)。参考电流源120耦接于电压输出级110。通过开关SW1，参考电流源120可选择性地提供一第一电流I1至输出端点E_OUT。另外，输出端点E_OUT通过开关SW2选择性地连接至第一电阻R_GND。
当参考电流源120通过开关SW1提供第一电流I1至输出端点E_OUT，且输出端点E_OUT通过开关SW2连接至第一电阻R_GND时，会在输出端点E_OUT产生一第一电压信号V_OUT。此时，若是负载未连接至连接端口300(传输线400未插入连接端口300，或者是传输线400已插入连接端口300但传输线400未进一步与外接设备500连接)时，输出端点E_OUT产生的第一电压信号V_OUT的电压值会不同于负载连接至连接端口300(传输线400插入连接端口300，且另一端与外接设备500连接)时的电压值。因此，判断电路130根据第二电压信号V_THR与第一电压信号V_OUT是否相同，产生判断信号S_DET。当第二电压信号V_THR不同第一电压信号V_OUT时，判断信号S_DET将指出负载正连接于连接端口300。其中，判断电路130可由比较器或者是具有相同效果的电路来实现。
第二电压信号V_THR的设定方式将随着不同应用而变，匹配电路200的组成元件将影响第二电压信号V_THR的设定方式。一般来说，匹配电路200通常包含匹配电阻R与耦合电容C。匹配电阻R的作用在于与负载进行阻抗匹配。而耦合电容C的作用则在于建立适当的直流电位。一般来说，通过耦合电容C，可在负载端建立起为零的直流电位。然而，在某些成本导向的设计中，匹配电路200可能仅仅包含一个电阻，而不包含耦合电容C。因此，随着匹配电路200的组成元件的不同，判断电路130必须根据不同的条件来判断负载与连接端口300的连接状态。以下将说明在不同范例中，第二电压信号V_THR的设定方式。
首先，请参考图2，该图简易地绘示了参考电流源120、输出端点E_OUT与、匹配电路200以及负载。在该图所绘示的范例中，匹配电路200包含有匹配电阻R与耦合电容C。一般来说，由于在输出端点E_OUT将信号输出至负载的过程中，部分的电荷会累积在电容C之中，因此电容C的两端存在着电位差V_C。当连接端口300连接于负载时，电位差V_C会造成一个微幅的第三电流I3流入至输出端点E_OUT。因此，当连接端口连接于负载时(第三电流I3不为零)，流经第一电阻R_GND的第二电流I2，将会是第一电流I1与第三电流I3的电流值的和(i2=i1+i3)，输出端点E_OUT的第一电压信号V_OUT将会等于i2*r=(i1+i3)*r，其中，i1为参考电流源120所产生的第一电流I1的电流值，i2为第二电流I2的电流值，i3为第三电流I3的电流值，r为第一电阻R_GND的电阻值。另外，当连接端口300未连接于负载时(i3=0)，输出端点E_OUT的第一电压信号V_OUT则会等于i2*r=(i1)*R。由此可知，当匹配电路200中包含有匹配电阻R与耦合电容C时，若输出端点E_OUT的第一电压信号V_OUT有升高的现象，代表此时连接端口300从未与负载相连转变为与负载相连。因此，判断电路130可根据i1*r的数值来设定第二电压信号V_THR，并且当输出端点E_OUT的第一电压信号V_OUT大于第二电压信号V_THR时，判断负载与连接端口300连接。另外，在另一实施例中，第二电压信号V_THR可以经由使用者预先设定的一预设值(定值)来决定。或者是，利用(i1+k*i3)*r的数值来决定第二电压信号V_THR。其中，系数k为小于或等于1的任意值，其可由使用者自行定义。
请再参考图3，该图绘示匹配电路200中仅包含有匹配电阻R的状态。在这个情形中，由于匹配电路200中不存在耦合电容C。因此，当负载连接于连接端口300时，会使得第一电流I1被分流，分别产生：流经第一电阻R_GND的第二电流I2，以及流经匹配电阻R的第三电流I3。其中，第二电流I2的电流值为第一电流I1的电流值与第三电流I3的电流值的差(i2=i1-i3)。此时，输出端点E_OUT的电压V_OUT=i2*r=(i1-i3)*r。其中，i1为参考电流源120所产生的第一电流I_REF的电流值，i2为第二电流I2的电流值，i3为第三电流I3的电流值，r为第一电阻R_GND的电阻值。而当负载未连接于连接端口300时(i3=0)，输出端点E_OUT的电压V_OUT=i2*r=i1*r。由此可知，当匹配电路200仅包含有匹配电阻R时，若输出端点E_OUT的电压V_OUT有降低的现象，代表此时连接端口300从未与负载相连转变为与负载连接。因此，判断电路130可根据i1*r的数值来设定第二电压信号V_THR，并且当输出端点E_OUT的第一电压信号V_OUT小于第二电压信号V_THR时，判断负载与连接端口300连接。另外，在另一实施例中，第二电压信号V_THR可以经由使用者预先设定的一预设值(定值)来决定。或者是，利用(i1-k*i3)*r的数值来决定第二电压信号V_THR。其中，系数k为小于或等于1的任意值，其可由使用者自行定义。
于一实施例中，为了避免判断电路130对于电压输出级110的运作造成干扰。因此，在判断电路130的比较器根据输出端点E_OUT的第一电压信号V_OUT与第二电压信号V_THR进行比较之前，会先将电压输出级110关闭。而且，在电压输出级110进入运作状态时，参考电流源120以及第一电阻R_GND都不会连接至输出端点E_OUT。关于相关控制信号时序可以参考图4所示的时序圗，其中，该图分别绘示开关SW1与SW2的控制信号SW以及判断电路130中的比较器的致能信号EN1与电压输出级110的致能信号EN2的时序。首先，当欲启动判断电路130来检测连接端口300与负载的连接状态时，先降下电压输出级110的致能信号EN2的电压电位，令电压输出级110关闭。接着，升起控制信号SW的电压电位，使得开关SW1与SW2导通，此时，参考电流源120、输出端点E_OUT以及第一电阻R_GND均相电性连接。之后，将比较器的致能信号EN1的电压电位升起，启动比较器，令比较器比较第二电压信号V_THR与第一电压信号V_OUT。当比较器产生比较结果后，致能信号EN1的电压电位被降下，比较器停止运作。之后，控制信号SW的电压电位被降下，使得开关SW1与SW2不导通。最后，升起电压输出级110的致能信号EN2的电压电位，令电压输出级110进入正常运作状态，使得电压输出级110可根据信号处理电路140产生的信号，产生输出信号至连接端口300(当连接端口300与负载相连)。请注意，于本发明其他实施例中，开关SW1与SW2亦可能通过不同的控制信号来进行控制。其中，只要控制信号开关SW1与SW2可以在比较器启动之前导通，便可让判断电路130得以正确地检测出连接端口300与负载的连接状态。
本发明的另一实施例提供一种检测对应一输出电路的一连接端口是否连接于一负载的方法。请参考图5所示的流程图。该方法包含：
步骤610：选择性地提供一第一电流至该输出电路的一输出端点，其中该输出端点耦接于该连接端口；以及
步骤620：依据一第二电压信号与该第一电流于该输出端点产生的一第一电压信号是否相同，产生一判断信号，其中当该第二电压信号不同于该第一电压信号时，该判断信号指出该连接端口连接于一负载。
以上所述的输出电路与检测方法实际上可运用于任何信号处理系统中，包含影像处理系统。一般来说，影像处理系统可能由前级电路对影像资料进行解调变、解码、影像调整等操作。之后，前级电路产生的影像画面会通过后级电路的处理，输出至显示设备(如：外接设备500)。而本发明的输出电路100可用来作为影像处理系统的后级电路，接收由前级电路所产生的影像信号，并将其进行信号转换与放大后输出。因此，即使前级电路根据影像资料产生影像画面，但若是后级电路检测到连接端口未与显示设备相连时，可关闭内部电路元件的运作与令其进入省电状态，避免不必要的功耗。
再者，信号处理电路140可能为数字至模拟转换器，用来将前级电路产生的数字影像信号，转换成模拟影像信号。接着，电压输出级110将模拟影像信号放大，再通过连接端口300上所连接的传输线400，将放大后的模拟影像信号输入至显示设备。当显示设备未通过传输线400接入连接端口300时，可将输出电路100中的部分电路关闭(如：信号处理电路140)，甚至将影像处理系统中的前级信号处理电路(如：解调变电路、解码电路或者是影像调整电路等)关闭或使其进入省电模式，因为此时并无输出影像信号的必要。
经由以上的说明可知，本发明的主要于输出电路的内部进行连接端口与负载连接的检测。由于本发明并非通过外部检测电路来检测输出端点的电压变化，因此，输出电路也不需要设置额外的信号接脚来接收外部检测电路所产生的检测结果。因此，基于本发明概念所设计的输出电路，可以节省信号接脚的设置，有效地降低硬件成本与简化电路布局。再者，通过本发明的检测结果，可用来控制输出电路中许多电路模块的电力消耗，如信号处理电路。在良好的设计与控制下，本发明的检测方法所产生的检测结果，可进一步控制输出电路之前级电路的电力消耗状态，达到更佳的节能效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (24)

1.一种输出电路，包含：
一电压输出级，用以输出电压至该输出电路的一输出端点，该输出端点耦接于一连接端口；
一参考电流源，耦接于该输出端点，用以选择性地提供一第一电流至该输出端点；以及
一判断电路，耦接于该输出端点，用以依据一第二电压信号与该第一电流于该输出端点产生的一第一电压信号是否相同，产生一判断信号，其中当该第二电压信号不同于该第一电压信号时，该判断信号指出该连接端口连接于一负载。
2.如权利要求1所述的输出电路，其特征在于，另包含：
一信号处理电路，耦接于该判断电路，其中当该判断信号指出该负载未连接于该连接端口时，该信号处理电路进入一省电状态。
3.如权利要求1所述的输出电路，其特征在于，当该参考电流源提供该第一电流至该输出端点时，该电压输出级被关闭。
4.如权利要求1所述的输出电路，其特征在于，该判断电路包含：
一比较器，耦接该输出点端，用以比较该第二电压信号与该第一电压信号是否相同，进而产生该判断信号。
5.如权利要求1所述的输出电路，其特征在于，该输出端点与该连接端口之间具有一耦合电容，以及当该第一电压信号大于该第二电压信号时，该判断电路产生指出该连接端口连接于该负载的该判断信号。
6.如权利要求1所述的输出电路，其特征在于，该输出端与该连接端口之间不具有一耦合电容，以及当该第一电压信号小于该第二电压信号时，该判断电路产生指出该连接端口连接于该负载的该判断信号。
7.如权利要求1所述的输出电路，其特征在于，该输出电路包含：
一电阻性元件，选择性地耦接于该输出端点，用以依据该第一电流来产生该第一电压信号。
8.如权利要求7所述的输出电路，其特征在于，该第二电压信号的一电压值等于该电阻性元件的一电阻值与该第一电流的一电流值的乘积。
9.如权利要求7所述的输出电路，其特征在于，该第二电压信号的一电压值等于(i1+i3*k)*r；其中r为该电阻性元件的电阻值，i1为该第一电流的电流值，i3为流经该负载的一第三电流的电流值，k为小于1或等于1的常数。
10.如权利要求7所述的输出电路，其特征在于，该第二电压信号的一电压值等于(i1-i3*k)*r；其中r为该电阻性元件的电阻值，i1为该第一电流的电流值，i3为流经该负载的一第三电流的电流值，k为小于1或等于1的常数。
11.如权利要求7所述的输出电路，其特征在于，该第二电压信号的电压值为一预定值。
12.如权利要求7所述的输出电路，其特征在于，该输出电路包含：
一第一开关，耦接于该输出端点与该电阻性元件之间，用以于导通时连接该输出端点与该电阻性元件。
13.如权利要求1所述的输出电路，其特征在于，该输出电路包含：
一第二开关，耦接于该参考电流源与该输出端点之间，用以于导通时提供该第一电流至该输出端点。
14.一种检测对应于一输出电路的一连接端口是否连接于一负载的方法，包含：
选择性地提供一第一电流至一输出端点，该输出端点耦接于该连接端口；以及
依据一第二电压信号与该第一电流于该输出端点产生的一第一电压信号是否相同，以产生一判断信号，其中当该第二电压信号不同于该第一电压信号时，该判断信号指出该连接端口连接于该负载。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，另包含：
当该判断信号指出该连接端口未连接于该负载时，令该输出电路中的一信号处理电路进入一省电状态。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，另包含：
提供该第一电流至该输出端点，并关闭该输出电路中的一电压输出级；以及
停止提供该第一电流至该输出端点，并开启该电压输出级。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该输出端点与该连接端口之间具有一耦合电容，以及产生该判断信号的步骤包含：
当该第一电压信号大于该第二电压信号时，产生指出该连接端口连接于该负载的该判断信号。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该输出端与该连接端口之间不具有一耦合电容，以及产生该判断信号的步骤包含：
当该第一电压信号小于该第二电压信号时，产生指出该连接端口连接于该负载的该判断信号。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该方法另包含：
提供一电阻性元件选择性地耦接于该输出端点；以及
依据该第一电流与该电阻性元件来产生该第一电压信号。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该第二电压信号的一电压值等于该电阻性元件的一电阻值与该第一电流的一电流值的乘积。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该第二电压信号的一电压值等于_(i1+i3*k)*r；其中r为该电阻性元件的电阻值，i1为该第一电流的电流值，i3为流经该负载的一第三电流的电流值，k为小于1或等于1的常数。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该第二电压信号的一电压值等于_(i1-i3*k)*r；其中r为该电阻性元件的电阻值，i1为该第一电流的电流值，i3为流经该负载的一第三电流的电流值，k为小于1或等于1的常数。
23.如权利要求19所述的输出电路，其特征在于，该第二电压信号的电压值为一预定值。
24.一种用于输出影像信号的输出电路，包含：
一数字至模拟转换器，用以将一数字影像信号转换成一模拟影像信号；
一电压输出级，耦接于该数字至模拟转换器，用以接收该模拟影像信号并产生一影像输出信号至该输出电路的一输出端点，其中该输出端点耦接于一连接端口；
一参考电流源，耦接于该输出端点，用以选择性地提供一第一电流至该输出端点；以及
一判断电路，耦接于该输出端点，用以依据一第二电压信号与该第一电流于该输出端点产生的一第一电压信号是否相同，产生一判断信号，其中当该第二电压信号不同于该第一电压信号时，该判断信号指出该连接端口连接于一负载，并令该数字至模拟转换器进入一省电状态。
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