CN105279121A - Usb芯片组 - Google Patents

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Abstract

一种USB芯片组，耦接于一第一装置与一第二装置之间，并包括一数据处理单元以及一发送单元。数据处理单元根据第一装置所提供一第一信息，产生多个传送信息。发送单元将传送信息提供给第二装置，并包括一转换模块、一第一输出驱动模块、一第二输出驱动模块以及一发射端选择模块。转换模块并行地接收传送信息，并串行地输出传送信息。第一输出驱动模块耦接一第一引脚组。第二输出驱动模块耦接一第二引脚组。发射端选择模块耦接于转换模块与第一及第二输出驱动模块之间。

Description

USB芯片组
技术领域
本发明涉及一种USB芯片组，特别涉及一种内建选择模块应用在USBType-C规格的领域的USB芯片组。
背景技术
随着科技的进步，电子装置的种类愈来愈多。电子装置可通过一通信接口与一主机装置进行数据传输。在目前的许多通信接口中，以通用串行总线(UniversalSerialBus；以下简称USB)接口最常使用。
发明内容
本发明提供一种USB芯片组，耦接于一第一装置与一第二装置之间，并包括一数据处理单元以及一发送单元。数据处理单元根据第一装置所提供一第一信息，产生多个传送信息。发送单元将传送信息提供给第二装置，并包括一转换模块、一第一输出驱动模块、一第二输出驱动模块以及一发射端选择模块。转换模块并行地接收传送信息，并串行地输出传送信息。第一输出驱动模块耦接一第一引脚组。第二输出驱动模块耦接一第二引脚组。发射端选择模块耦接于转换模块与第一及第二输出驱动模块之间。
本发明还提供一种USB芯片组，包括一数据处理单元、一发送单元、一第一引脚组以及一第二引脚组。数据处理单元根据一第一装置所提供一第一信息，产生多个传送信息。发送单元处理传送信息，用以产生一输出信号。第一及第二引脚组用以传送输出信号给一第二装置。
为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1为本发明的操作系统的示意图。
图2A～图2C为本发明的发送单元的可能实施例。
图3A～图3E为本发明的接收单元的可能实施例。
【符号说明】
100：操作系统；110：外部装置；
120：USB芯片组；130：主机装置；
P1～P5：引脚组；121：数据处理单元；
124：检测单元；SR：处理信号；
ST：传送信息；SD：检测信号；
250、260：预驱动模块；SE1～SE8：增强信号；
SI：输入信号；SD1、SD2：差动信号；
SS1、SS2：设定值；342、345：差动对；
343、346：电流模块；VOP1、VOP2：操作电压；
TXP1、TXN1、TXP2、TXN2、CC1、CC2、RXP1、RXN1、RXP2、RXN2：引脚；
122、200A、200B、200C：发送单元；
123、300A、300B、300C、300D、300E：接收单元；
210A、210B、210C：转换模块；
341、344：电流转换电压模块；
220A、220B、220C：发射端选择模块；
320A、320B、320C、320D、320E：接收端选择模块；
230A、240A、230B、240B、230C、240C：输出驱动模块；
311～314：终端阻抗匹配模块；
330A、330B、331C、332C、330D、330E：电平调整模块；
340A、340B、340C、331D、332D、340D、341E、342E：可变增益调整模块；
331B、332B、331E、332E：电平调整器；
348、349：可变电阻单元。
具体实施方式
图1为本发明的操作系统的示意图。如图所示，操作系统100包括一外部装置110、一USB芯片组120以及一主机装置130。外部装置110通过USB芯片组120接收来自主机装置130的信息或是提供信息给主机装置130。同样地，主机装置130也是通过USB芯片组120接收来自外部装置110的信息或是提供信息给外部装置110。在图1的实施例中，USB芯片组120位于主机装置130中，然不限于此。USB芯片组120也可位于外部装置110中(图未示)。
本发明并不限定USB芯片120的种类。在一可能实施例中，USB芯片组120为一USB3.0或是USB3.1芯片组。如图所示，芯片组120具有引脚组P1～P5，用以耦接外部装置110。引脚组P1包括引脚TXP1与TXN1，用以传送一输出信号给外部装置110。引脚组P2包括引脚TXP2与TXN2，用以传送一输出信号给外部装置110。引脚组P3包括引脚CC1、CC2。引脚组P4包括引脚RXP1与RXN1，用以接收来自外部装置110的一输入信号。引脚组P5包括引脚RXP2与RXN2，用以接收来自外部装置110的一输入信号。
在本实施例中，芯片组120包括一数据处理单元121、一发送单元122、一接收单元123以及一检测单元124。数据处理单元121根据主机装置130所提供的一信息，产生多个传送信息ST。发送单元122转换传送信息ST，用以产生一输出信号，并通过引脚组P1或P2发送给外部装置110。在一可能实施例中，发送单元122具有一解多工器(未显示)，用以通过引脚组P1或P2发送输出信号给外部装置110。
接收单元123通过引脚组P4或P5接收外部装置110所提供的一输入信号，并处理该输入信号，用以产生一处理信号SR。数据处理单元121根据处理信号SR，产生相对应的接收信息给主机装置130。在一可能实施例中，接收单元123具有一多工器(未显示)，用以接收来自引脚组P4或P5的输入信号。
检测单元124检测引脚组P3的电压电平，用以控制发送单元122的解多工器以及接收单元123的多工器。在本实施例中，发送单元122根据检测单元124所产生的检测信号SD，选择引脚组P1及P2中的一个发送输出信号。接收单元123根据检测信号SD，选择引脚组P4及P5中的一个接收外部装置110所提供的一输入信号。
图2A为发送单元122的一可能实施例。在本实施例中，发送单元200A包括一转换模块210A、一发射端选择模块220A、输出驱动模块(outputdriver)230A与240A。转换模块210A并行地接收多笔传送信息ST，并差动方式串行地输出传送信息ST。在一可能实施例中，转换模块210A为一并串行转换器(serializer)。
发射端选择模块220A根据检测信号SD，将转换模块210A的输出提供给输出驱动模块230A或240A。在一可能实施例中，发射端选择模块220A为一解多工器(demultiplexer)，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，发射端选择模块220A由晶体管或开关所构成。
当发射端选择模块220A将转换模块210A的输出提供给输出驱动模块230A时，输出驱动模块230A增加转换模块210A的输出信息的驱动能力，用以产生一增强信号SE1，并通过引脚组P1输出增强信号SE1。同样地，当发射端选择模块220A将转换模块210A的输出提供给输出驱动模块240A时，输出驱动模块240A增加转换模块210A的输出信息的驱动能力，用以产生一增强信号SE2，并通过引脚组P2输出增强信号SE2。
图2B为本发明的发送单元的另一可能实施例。图2B相似图2A，不同之处在于图2B多了一预驱动模块(pre-driver)250B。预驱动模块250B耦接于发射端选择模块220B与转换模块210B之间。预驱动模块250B增加转换模块210B的输出信号的驱动能力，用以产生一增强信号SE。在一可能实施例中，增强信号SE为一差动信号。由于转换模块210B的动作原理与转换模块210A相似，故不再赘述。
发射端选择模块220B根据检测信号SD，将增强信号SE提供给输出驱动模块230B或240B。当发射端选择模块220B将增强信号SE提供给输出驱动模块230B时，输出驱动模块230B再增加增强信号SE的驱动能力，用以产生一增强信号SE3，并通过引脚组P1输出增强信号SE3。同样地，当发射端选择模块220B将增强信号SE提供给输出驱动模块240B时，输出驱动模块240B增加增强信号SE的驱动能力，用以产生一增强信号SE4，并通过引脚组P2输出增强信号SE4。
图2C为本发明的发送单元的另一可能实施例。发射端选择模块220C耦接于转换模块210C与预驱动模块250与260之间。由于转换模块210C的动作原理与转换模块210A相似，故不再赘述。在本实施例中，发射端选择模块220C根据检测信号SD，将转换模块210C的输出提供给预驱动模块250或260。在一可能实施例中，发射端选择模块220C为一解多工器。
当预驱动模块250接收到转换模块210C的输出时，增加转换模块210C的输出信号的驱动能力，用以产生一增强信号SE5。输出驱动模块230C再提升增强信号SE5的驱动能力，用以产生增强信号SE7，并通过引脚组P1提供增强信号SE7给外部装置110。同样地，当预驱动模块260接收到转换模块210C的输出时，增加转换模块210C的输出信号的驱动能力，用以产生一增强信号SE6。输出驱动模块240C再提升增强信号SE6的驱动能力，用以产生增强信号SE8，并通过引脚组P2提供增强信号SE8给外部装置110。
图3A～图3D为本发明的接收单元的可能实施例。在图3A中，接收单元300A包括，终端阻抗匹配模块311～314、一接收端选择模块320A、一电平调整模块330A以及一可变增益调整模块(variablegaintuningmodule)340A。终端阻抗匹配模块311～314设置接收端选择模块320A之前，并分别耦接引脚RXP1、RXN1、RXP2、RXN2，用以匹配引脚RXP1、RXN1、RXP2、RXN2的阻抗。
接收端选择模块320A根据检测信号SD，将引脚组P4或P5上的信号作为一输入信号SI传送至电平调整模块330A。在一可能实施例中，接收端选择模块320A为一多工器，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，接收端选择模块320A由晶体管所构成。
电平调整模块330A用以调整输入信号SI的共模(commonmode)的电压电平。在一可能实施例中，电平调整模块330A为一高通滤波器(highpassfilter)或是一电平转换器(levelshifter)。可变增益调整模块340A调整电平调整模块330A的输出，用以产生处理信号SR给数据处理单元121。在一可能实施例中，处理信号SR为一差动信号。在一可能实施例中，可变增益调整模块340A可为一等化器(equalizer)或是一可变增益放大器(variablegainamplifier)，但并非用以限制本发明。
图3B为本发明的接收单元的另一可能实施例。图3B相似图3A，不同之处在于图3B的接收端选择模块320B耦接于电平调整模块330B与可变增益调整模块340B之间。在本实施例中，电平调整模块330B具有电平调整器331B与332B。
电平调整器331B耦接引脚组P4，并调整引脚组P4上的信号的共模电压电平，用以产生一差动信号SD1。电平调整器332B耦接引脚组P5，并调整引脚组P5上的信号的共模电压电平，用以产生一差动信号SD2。接收端选择模块320B根据检测信号SD，将差动信号SD1或SD2提供给可变增益调整模块340B。在一可能实施例中，接收端选择模块320B为一多工器。可变增益调整模块340B调整接收端选择模块320B的输出，用以产生处理信号SR。
在图3C中，接收单元300C包括多个终端阻抗匹配模块311～314、电平调整模块331C、332C、一接收端选择模块320C以及一可变增益调整模块340C。电平调整模块331C耦接引脚组P4，并根据一设定值SS1调整引脚组P4上的信号的共模电压电平，用以产生一差动信号SD1。电平调整模块332C耦接引脚组P5，并根据一设定值SS2调整引脚组P5上的信号的共模电压电平，用以产生一差动信号SD2。在一可能实施例中，电平调整模块331C与332C将设定值SS1与SS2作为差动信号SD1与SD2的共模电压。
可变增益调整模块340C调整电平调整模块331C或332C的输出，用以产生处理信号SR。在一可能实例中，可变增益调整模块340C根据差动信号SD1与SD2的共模电压的电平，决定是否调整差动信号SD1与SD2。以差动信号SD1为例，当差动信号SD1的共模电压的电平等于一预设值时，可变增益调整模块340C不调整差动信号SD1。相反地，当差动信号SD1的共模电压的电平不等于预设值时，可变增益调整模块340C调整差动信号SD1。
在本实施例中，可变增益调整模块340C包括电流转换电压模块341、344、差动对342、345、可变电阻单元348、349以及电流模块343、346，但并非用以限制本发明。如图所示，电流转换电压模块341、差动对342与电流模块343串联于操作电压VOP1与VOP2之间。电流模块343用以提供至少二固定的电流。差动对342根据电流模块343所产生的电流处理差动信号SD1，用以产生一差动电流输出。电流转换电压模块341根据差动对342所产生的差动电流输出，产生一第一差动电压，用以作为处理信号SR。可变电阻单元348耦接于差动对342与电流模块343之间，其会随着差动对342的输出端信号的频率而改变其阻值。在一实施例中，电流模块343包括两组电流源。每一电流源的一端耦接差动对342，另一端耦接操作电压VOP2。在一可能实施例中，操作电压VOP2为一接地电压。
同样地，电流转换电压模块344、差动对345与电流模块346串联于操作电压VOP1与VOP2之间。电流模块346用以提供至少二固定的电流。差动对345根据电流模块346所产生的电流，处理差动信号SD2，用以产生一差动电流输出。电流转换电压模块344根据差动对345所产生的差动电流输出，产生一第二差动电压，用以作为处理信号SR。可变电阻单元349耦接于差动对345与电流模块346之间，其会随着差动对345的输出端信号的频率而改变其阻值。可变电阻单元348、349可以其它主动元件或是被动元件来实现之。在一实施例中，电流模块346包括两组电流源。每一电流源的一端耦接差动对345，另一端耦接操作电压VOP2。在一可能实施例中，操作电压VOP2为一接地电压。
接收端选择模块320C根据检测信号SD，提供设定值SS1及SS2予电平调整模块331C及332C，用以间接地不启动差动对342或345。在本实施例中，接收端选择模块320C根据检测信号SD，将电压V1与V2中的一个作为设定值SS1，并且将电压V1及V2的另一个作为设定值SS2。在一可能实施例中，接收端选择模块320C为一多工器。
在图3D中，接收端选择模块320D设置在可变增益调整模块340D之中。由于图3D中的电平转换模块330D的特性与图3B中的电平转换模块330B相似，故不再赘述。
在本实施例中，可变增益调整模块340D包括电流转换电压模块341、344、差动对342、345、可变电阻单元348、349、电流模块343及346以及一接收端选择模块320D。电流转换电压模块341、接收端选择模块320D、差动对342与电流模块343串联于操作电压VOP1与VOP2之间，用以对差动信号SD1进行增益变化。差动对342处理差动信号SD1。电流模块343耦接于差动对342与操作电压VOP2之间。电流转换电压模块341耦接于操作电压VOP1与选择模块320D之间。
接收端选择模块320D根据检测信号SD，导通电流转换电压模块341与差动对342之间的路径或是导通电流转换电压模块344与差动对345之间的路径。当电流转换电压模块341与差动对342之间的路径导通时，电流转换电压模块341将差动对342的输出信号由电流格式转换成电压格式，用以产生处理信号SR。可变电阻单元348耦接于差动对342与电流模块343之间，其会随着差动对342的输出端信号的频率而改变其阻值。在一实施例中，电流模块343包括两组电流源。每一电流源的一端耦接差动对342，另一端耦接操作电压VOP2。在一可能实施例中，操作电压VOP2为一接地电压。同样地，电流转换电压模块344、接收端选择模块320D、差动对345与电流模块346串联于操作电压VOP1与VOP2之间，用以对差动信号SD2进行增益变化。差动对345处理差动信号SD2。电流模块346耦接于差动对345与操作电压VOP2之间。电流转换电压模块344耦接于操作电压VOP1与接收端选择模块320D之间。当电流转换电压模块344与差动对345之间的路径导通时，电流转换电压模块344将差动对345的输出信号由电流格式转换成电压格式，用以产生处理信号SR。可变电阻单元349耦接于差动对345与电流模块346之间，其会随着差动对345的输出端信号的频率而改变其阻值。可变电阻单元348、349可以主动元件或是被动元件来实现之。在一实施例中，电流模块346包括两组电流源。每一电流源的一端耦接差动对345，另一端耦接操作电压VOP2。在一可能实施例中，操作电压VOP2为一接地电压。
在本实施例中，接收端选择模块320D用以导通电流转换电压模块341与差动对342之间的路径或是电流转换电压模块344与差动对345之间的路径，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，接收端选择模块320D用以导通差动对342与电流模块343之间的路径或是差动对345与电流模块346之间的路径。在其它实施例中，接收端选择模块320D用以导通电流转换电压模块341与操作电压VOP1之间的路径或是电流转换电压模块344与操作电压VOP1之间的路径。在其它实施例中，接收端选择模块320D用以导通电流模块343与操作电压VOP2之间的路径或是导通电流模块346与操作电压VOP2之间的路径。
图3E为本发明的接收单元的另一可能实施例。在本实施例中，接收端选择模块320E设置在可变增益放大模块341E、342E与数据处理单元121之间。如图所示，电平转换模块330E具有电平转换器331E与332E，分别对引脚组P4与P5上的信号的共模电压的电平进行调整，并将调整后的差动信号分别提供给可变增益调整模块341E、342E。
可变增益调整模块341E与342E分别对电平转换器331E与332E的输出信号进行增益变化调整。接收端选择模块320E根据检测信号SD将可变增益调整模块341E或342E的输出信号作为处理信号SR。在一可能实施例中，接收端选择模块320E为一多工器。
除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属领域技术人员之一般理解。此外，除非明白表示，词汇在一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (20)

1.一种USB芯片组，耦接于第一装置与第二装置之间，并包括：
数据处理单元，耦接该第一装置，并根据该第一装置所提供第一信息，产生多个传送信息；
发送单元，耦接该数据处理单元，用以将该传送信息提供给该第二装置，并包括：
转换模块，耦接该数据处理单元，用以并行地接收所述传送信息，并串行地输出所述传送信息；
第一输出驱动模块，耦接第一引脚组；
第二输出驱动模块，耦接第二引脚组；以及
发射端选择模块，耦接于该转换模块与该第一及第二输出驱动模块之间。
2.如权利要求1所述的USB芯片组，还包括预驱动模块，耦接于该转换模块与该发射端选择模块之间，并增加该转换模块的输出信号，用以产生增强信号，该发射端选择模块将该增强信号提供给该第一或第二输出驱动模块。
3.如权利要求1所述的USB芯片组，还包括：
第一预驱动模块，耦接于该发射端选择模块与该第一输出驱动模块之间；以及
第二预驱动模块，耦接于该发射端选择模块与该第二输出驱动模块之间，该发射端选择模块将该转换模块的输出信号提供给该第一或第二预驱动模块。
4.如权利要求1所述的USB芯片组，其中该发射端选择模块为解多工器。
5.如权利要求1所述的USB芯片组，还包括检测单元，根据第三引脚组的电压电平，产生检测信号，该发射端选择模块根据该检测信号，选择性地传送信号给该第一或第二输出驱动模块。
6.如权利要求1所述的USB芯片组，还包括检测单元，根据第三引脚组的电压电平，产生检测信号。
7.如权利要求6所述的USB芯片组，还包括：
接收单元，包括：
接收端选择模块，耦接于第四引脚组以及第五引脚组，用以根据该检测信号选择性地输出该第四或第五引脚组上的信号；以及
电平调整模块，用以调整该接收端选择模块的输出信号的共模电压电平。
8.如权利要求7所述的USB芯片组，其中该电平调整模块为高通滤波器。
9.如权利要求6所述的USB芯片组，还包括：
接收单元，包括：
电平调整模块，耦接第四引脚组以及第五引脚组，并调整该第四及第五引脚组上的信号的共模电压电平，用以产生第一差动信号以及第二差动信号；以及
接收端选择模块，根据该检测信号选择性地将该第一或第二差动信号提供给可变增益调整模块。
10.如权利要求6所述的USB芯片组，还包括：
接收单元，包括：
第一电平调整模块，耦接第四引脚组，并根据第一设定值调整该第四引脚组上的信号的共模电压电平，用以产生第一差动信号；
第二电平调整模块，耦接第五引脚组，并根据第二设定值调整该第五引脚组上的信号的共模电压电平，用以产生第二差动信号；以及
接收端选择模块，耦接该第一及第二电平调整模块，用以根据该检测信号提供该第一及第二设定值给该第一及第二电平调整模块。
11.如权利要求10所述的USB芯片组，还包括：
可变增益调整模块，耦接该第一及第二电平调整模块，当该第一差动信号的共模电压电平等于预设值时，该可变增益调整模块不调整该第一差动信号，当该第一差动信号的共模电压电平不等于该预设值时，该可变增益调整模块调整该第一差动信号。
12.如权利要求6所述的USB芯片组，还包括：
接收单元，包括：
电平调整模块，耦接第四引脚组以及第五引脚组，并调整该第四及第五引脚组上的信号的共模电压电平，用以产生第一差动信号以及第二差动信号；以及
可变增益调整模块，选择性地调整该第一或第二差动信号。
13.如权利要求12所述的USB芯片组，其中该可变增益调整模块包括：
第一差动对，耦接该电平调整模块，用以接收并处理该第一差动信号，并产生第一输出信号组；
第一电流模块，耦接于该第一差动对与第一操作电压之间；
第一可变电阻单元，耦接该第一差动对以及该第一电流模块；
第一电流转换电压模块，耦接于第二操作电压与接收端选择模块之间，并转换该第一输出信号组，用以产生第一处理信号；
第二差动对，耦接该电平调整模块，用以接收该第二差动信号，并产生第二输出信号组；
第二电流模块，耦接于该第二差动对与该第一操作电压之间；
第二可变电阻单元，耦接该第二差动对以及该第二电流模块；以及
第二电流转换电压模块，耦接于该第二操作电压与该接收端选择模块之间，并转换该第二输出信号组，用以产生第二处理信号；
其中，该接收端选择模块，用以根据该检测信号选择性地让该第一电流转换电压模块转换该第一输出信号组或是让该第二电流转换电压模块转换该第二输出信号组。
14.如权利要求13所述的USB芯片组，其中该数据处理单元根据该第一或第二处理信号产生接收信息给该第二装置。
15.如权利要求6所述的USB芯片组，还包括：
接收单元，包括：
电平调整模块，耦接第四引脚组以及第五引脚组，并调整该第四及第五引脚组上的信号的共模电压电平，用以产生第一差动信号以及第二差动信号；
多个可变增益调整模块，调整该第一及第二差动信号，用以产生第一处理信号以及第二处理信号；以及
接收端选择模块，根据该检测信号选择性地传送该第一或第二处理信号给该数据处理单元。
16.如权利要求15所述的USB芯片组，其中该数据处理单元根据该第一或第二处理信号产生接收信息给该第二装置。
17.一种USB芯片组，包括：
数据处理单元，根据第一装置所提供第一信息，产生多个传送信息；
发送单元，处理所述传送信息，用以产生输出信号；
第一引脚组，用以传送该输出信号给一第二装置；以及
第二引脚组，用以传送该输出信号给该第二装置。
18.如权利要求17所述的USB芯片组，还包括：
第三引脚组，耦接该第二装置；以及
检测单元，检测该第三引脚组的电压电平，用以产生检测信号，其中该发送单元根据该检测信号并通过该第一或第二引脚组发送该输出信号。
19.如权利要求18所述的USB芯片组，还包括：
第四引脚组，耦接该第二装置，用以接收第一输入信号；
第五引脚组，耦接该第二装置，用以接收第二输入信号；以及
接收单元，根据该检测信号，处理该第一或第二输入信号，并将处理结果提供给该数据处理单元。
20.如权利要求18所述的USB芯片组，其中该发送单元具有解多工器，该接收单元具有多工器。
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