CN105281377A - 输入/输出讯号处理电路与输入/输出讯号处理方法 - Google Patents

输入/输出讯号处理电路与输入/输出讯号处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种用于供电端与受电端间进行讯号传输的输入/输出(I/O)讯号处理电路与处理方法。输入/输出讯号处理电路包含可调位准输入/输出电路及调整电路。可调位准输入/输出电路包括输出驱动栅及/或输入比较器。输出驱动栅根据输出数据而自讯号传输线传送输出讯号。输出驱动栅具有可调操作电压高位准及可调操作电压低位准，分别决定输出讯号的高位准及低位准。输入比较器自讯号传输线接收输入讯号，将输入讯号与可调参考电压比较，以产生输入数据。调整电路根据压降相关讯息产生调整讯号，以对应地调整可调操作电压的高位准及低位准、及/或可调参考电压。

Description

输入/输出讯号处理电路与输入/输出讯号处理方法
技术领域
本发明涉及一种输入/输出(I/O)讯号处理电路与输入/输出(I/O)讯号处理方法，特别是指一种具有可调位准输入/输出(I/O)电路的输入/输出(I/O)讯号处理电路与输入/输出(I/O)讯号处理方法。
背景技术
请参考图1，其示出现有技术的电源供应系统的方块示意图。
现有技术的电源供应系统100包含一电源供应器10、一缆线70与一电子装置20。电源供应器10与电子装置20经由缆线70而彼此耦接。电源供应器10包括一电源转换器11、一控制电路12及一输入/输出(I/O)电路62A，其中控制电路12控制电源转换器11的操作并经由输入/输出(I/O)电路62A来对外部接收与传送讯号。电子装置20包括一负载21、一控制电路22及一输入/输出(I/O)电路62B，其中控制电路22控制负载21的操作并经由输入/输出(I/O)电路62B来对外部接收与传送讯号。缆线70包括正电源传输线71、负电源传输线73与一讯号传输线72。当电源供应器10(担任一供电端)与电子装置20(担任一受电端)经由缆线70而彼此耦接时，正电源传输线71与负电源传输线73构成回路而得以传送电能。讯号传输线72可用以在电源供应器10的端点CC1和电子装置20的端点CC2之间传递数据(传输讯号CC)。
如图1所示，由于正电源传输线71本身具有线阻(以电阻R1表示)，因此当电源供应器10提供电能时，电流I流经正电源传输线71时会在电阻R1的两端产生一压降，意即电压VA与电压VB之间有压差。此外，由于负电源传输线73本身具有线阻(以电阻R2表示)，因此电流I流经负电源传输线73时亦会在电阻R2的两端产生一压降，意即接地点GNDA与接地点GNDB之间有压差。如此一来，传输讯号CC的位准将会因为电压VA与电压VB的位准不同以及接地点GNDA与接地点GNDB的位准不同而失去准确性。例如，数字讯号的“1”可能因为相对于接地位准的电压差过低而被误判为“0”、或是数字讯号的“0”可能因为相对于接地位准的电压差过高而被误判为“1”。
有鉴于此，本发明提出一种输入/输出(I/O)讯号处理电路与输入/输出(I/O)讯号处理方法，通过可调位准输入/输出(I/O)电路，能够提升传输讯号CC的准确性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种输入/输出(I/O)讯号处理电路与输入/输出(I/O)讯号处理方法，通过可调位准输入/输出(I/O)电路，能够提升传输讯号CC的准确性。
为达上述目的，就其中一观点言，本发明提供了一种用于一供电端与一受电端间进行讯号传输的输入/输出(I/O)讯号处理电路，该供电端与该受电端间通过一缆线连接，该缆线包括正负电源传输线与一讯号传输线，该输入/输出讯号处理电路用以经由该讯号传输线接收一输入讯号或传送一输出讯号，该输入/输出讯号处理电路包含：一可调位准输入/输出(I/O)电路，包括：一输出驱动栅，用以根据一输出数据而自该讯号传输线传送该输出讯号，该输出驱动栅具有一可调操作电压高位准及一可调操作电压低位准，其中该可调操作电压高位准决定该输出讯号的高位准，且该可调操作电压低位准决定该输出讯号的低位准；及/或一输入比较器，用以自该讯号传输线接收该输入讯号，并将该输入讯号与一可调参考电压比较，以产生一输入数据；以及一调整电路，用以根据相关于该缆线的正负电源传输线压降的一压降相关讯息而产生一调整讯号，以对应地调整该可调操作电压高位准及该可调操作电压低位准、及/或对应地调整该可调参考电压。
在一种较佳的实施型态中，该压降相关讯息由一压降讯息产生电路所产生，该压降讯息产生电路包括一乘法器，根据流过该缆线的正负电源传输线的一电流的侦测值与一预设的电阻值的乘积决定该压降相关讯息。
在一种较佳的实施型态中，该压降相关讯息由一压降讯息产生电路所产生，该压降讯息产生电路包括一减法器电路，根据自该供电端所输出的一传输电压与自该受电端所接收的一接受电压的差值决定该压降相关讯息。
在一种较佳的实施型态中，该输入/输出讯号处理电路设置于该供电端，并经由该讯号传输线自该受电端接收该接受电压的相关讯息。
在一种较佳的实施型态中，该输入/输出讯号处理电路设置于该受电端，并经由该讯号传输线自该供电端接收该传输电压的相关讯息。
为达上述目的，就其中一观点言，本发明提供了一种用于一供电端与一受电端间进行讯号传输的输入/输出(I/O)讯号处理方法，该供电端与该受电端间通过一缆线连接，该缆线包括正负电源传输线与一讯号传输线，该输入/输出讯号处理方法包含：于该供电端与该受电端间，通过一讯号传输线，接收一输入讯号或传送一输出讯号，其中该输出讯号的高位准通过一可调操作电压高位准而决定、该输出讯号的低位准通过一可调操作电压低位准而决定，且该输入讯号供与一可调参考电压比较；以及根据相关于该缆线的正负电源传输线压降的一压降相关讯息而产生一调整讯号，以对应地调整该可调操作电压高位准及该可调操作电压低位准、及/或对应地调整该可调参考电压。
在一种较佳的实施型态中，该压降相关讯息由流过该缆线的正负电源传输线的一电流的侦测值与一预设的电阻值的乘积而决定。
在一种较佳的实施型态中，该压降相关讯息由自该供电端所输出的一传输电压与自该受电端所接收的一接受电压的差值而决定。
在一种较佳的实施型态中，该输入/输出讯号处理方法还包含：经由该讯号传输线自该受电端接收该接受电压的相关讯息。
在一种较佳的实施型态中，该输入/输出讯号处理方法还包含：经由该讯号传输线自该供电端接收该传输电压的相关讯息。
以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1标出现有技术的电源供应系统的方块示意图；
图2A-2B示出本发明一实施例的电源供应系统的方块示意图；
图3A-3B示出本发明的输入/输出(I/O)讯号处理电路30根据压降相关讯息而调整输入或输出讯号位准的实施例；
图4示出本发明的可调位准输入/输出(I/O)电路的一实施例；
图5标出本发明的输出讯号的高位准及低位准为可调整的；
图6标出本发明的可调参考电压为可调整的；
图7A-7B示出本发明的压降讯息产生电路的实施例；
图8标出本发明的压降讯息产生电路的另一实施例。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。本发明中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、尺寸、方向则并未依照实物比例绘制。
请参考图2A-2B，其示出本发明一实施例的电源供应系统的方块示意图。如图2A所示，本实施例的电源供应系统200包含一供电端10、一缆线70与一受电端20。供电端10与受电端20经由缆线70而彼此耦接。如图2B所示，在一实施例中，供电端10例如但不限于可为一电源供应器(以下将供电端10表示为电源供应器10)，而受电端20例如但不限于可为一电子装置(以下将受电端20表示为电子装置20)。
电源供应器10包括一电源转换器11、一控制电路12及一输入/输出(I/O)讯号处理电路30，其中控制电路12控制电源转换器11的操作并经由输入/输出(I/O)讯号处理电路30来接收与传送讯号。电源转换器11可为各样型式的切换式电源转换器(switchingpowerregulator)，本发明可适用于其中任何一种。
电子装置20包括一负载21、一控制电路22及一输入/输出(I/O)讯号处理电路30，其中控制电路22控制负载21的操作并经由输入/输出(I/O)讯号处理电路30来对外部接收与传送讯号。
缆线70包括正电源传输线71、负电源传输线73与一讯号传输线72。当电源供应器10(担任一供电端)与电子装置20(担任一受电端)经由缆线70而彼此耦接时，正电源传输线71与负电源传输线73构成回路而得以传送电能。讯号传输线72可用以在电源供应器10的端点CC1和电子装置20的端点CC2之间传递数据(传输讯号CC)。
请参考图3A及图3B并对照图2B。图3A-3B示出本发明的输入/输出(I/O)讯号处理电路30根据压降相关讯息而调整输入或输出讯号位准的实施例。图3A的输入/输出(I/O)讯号处理电路30设置于电源供应器10中，而图3B的输入/输出(I/O)讯号处理电路30设置于电子装置20中。在本实施例中，输入/输出(I/O)讯号处理电路30设置于电源供应器10与电子装置20二者之内，因此电源供应器10与电子装置20二者都具有可调整输入或输出讯号位准的功能。在另一实施例中，输入/输出(I/O)讯号处理电路30可仅设置于电源供应器10之内、而电子装置20中则不设置输入/输出(I/O)讯号处理电路30(可采用现有技术的输入/输出(I/O)电路62B)；对应地，仅电源供应器10具有可调整输入或输出讯号位准的功能、而电子装置20则不具有可调整输入或输出讯号位准的功能。或者，在又一实施例中，输入/输出(I/O)讯号处理电路30可仅设置于电子装置20之内、而电源供应器10中则不设置输入/输出(I/O)讯号处理电路30(可采用现有技术的输入/输出(I/O)电路62A)；对应地，仅电子装置20具有可调整输入或输出讯号位准的功能、而电源供应器10则不具有可调整输入或输出讯号位准的功能。
如前所述，由于正电源传输线71本身具有线阻(以电阻R1表示)，因此当电源供应器10提供电能时，电流I流经正电源传输线71时会在电阻R1的两端产生一压降，意即电压VA与电压VB之间有压差。此外，由于负电源传输线73本身具有线阻(以电阻R2表示)，因此电流I流经负电源传输线73时亦会在电阻R2的两端产生一压降，意即接地点GNDA与接地点GNDB之间有压差。如此一来，传输讯号CC的位准将会因为电压VA与电压VB的位准不同以及接地点GNDA与接地点GNDB的位准不同而失去准确性。针对此一缺陷，本发明提供了解决方案。
输入/输出(I/O)讯号处理电路30通过讯号传输线72来进行传输讯号CC的传送与接收，此传输讯号CC例如为一对内部的输入讯号或一对外部的输出讯号。输入/输出(I/O)讯号处理电路30包括一可调位准输入/输出(I/O)电路32及一调整电路31。调整电路31可根据有关于电压VA与电压VB之间压差、以及有关于接地点GNDA与接地点GNDB之间压差的讯息(下称“压降相关讯息”，此压降相关讯息例如但不限于由控制电路12或22所产生，容后详述)而产生调整讯号AS。可调位准输入/输出(I/O)电路32可根据调整讯号AS而对应地调整传输讯号CC的位准，意即调整输入讯号或输出讯号的位准。如此，就可避免因为讯号位准的不准确而造成误判。
详言之，请参考图4并对照图5-6。图4示出本发明的可调位准输入/输出(I/O)电路的一实施例。图5标出本发明的输出讯号的高位准及低位准为可调整的。图6标出本发明的可调参考电压为可调整的。当电源供应器10(担任一供电端)与电子装置20(担任一受电端)经由缆线70而彼此耦接时，设置于电源供应器10及/或电子装置20的输入/输出(I/O)讯号处理电路30可以通过讯号传输线72来接收一输入讯号CC_IN或传送一输出讯号CC_OUT(如图4所示)。
在图4实施例中，可调位准输入/输出(I/O)电路32包括一输出驱动栅321以及一输入比较器323。需说明的是，此安排方式是假设可调位准输入/输出(I/O)电路为双向电路(既可接收输入讯号、亦可传送输出讯号)。在不同的应用场合下，可能只需要单向地接收输入讯号、或是单向地传送输出讯号。这时，可调位准输入/输出(I/O)电路32可以只包括输出驱动栅321(用以单向地传送输出讯号)或是输入比较器323(用以单向地接收输入讯号)。
可调位准输入/输出(I/O)电路32的输出驱动栅321可根据一输出数据Tx而自讯号传输线72传送一输出讯号CC_OUT。本发明申请的特征之一在于：输出驱动栅321具有一可调操作电压高位准V322及一可调操作电压低位准V323、且调整电路31根据压降相关讯息而产生调整讯号AS，以动态调整可调操作电压高位准V322及/或可调操作电压低位准V323。可调操作电压高位准V322用以决定输出讯号CC_OUT的高位准(如图5所示的高位准VOH1或高位准VOH2)，且可调操作电压低位准V323用以决定输出讯号CC_OUT的低位准(如图5所示的低位准VOL1或低位准VOL2)。需说明的是，图示仅为示意以表示高低位准为可调；其中，高位准VOH1和高位准VOH2之间的相互关系以及低位准VOL1和低位准VOL2之间的相互关系可以不完全如图所示(举例而言，高位准VOH1可以低于高位准VOH2或是低位准VOL1可以高于低位准VOL2、或是高位准间的差异与低位准间的差异不相等、或是其中一个不变而另一个改变)。
在现有技术中，举例而言，若是电压VA与电压VB之间压差为0.3V、接地点GNDA与接地点GNDB之间压差也是0.3V，则自电源供应器10所传送的高低位准0.8V/0V的数字讯号，到达电子装置20时将成为0.5V/0.3V的数字讯号。若是电子装置20设定0.5V为分辨数字讯号0/1的转态临界位准，则当讯号稍有噪声时，就很可能产生误判。但在本发明中，电源供应器10可将原本要传送的高低位准为0.8V/0V的数字讯号，改为传送高低位准为1.1V/-0.3V的数字讯号，则到达电子装置20时，便是0.8V/0V的数字讯号，使电子装置20可以轻易分辨。
可调位准输入/输出(I/O)电路32的输入比较器323可自讯号传输线72接收一输入讯号CC_IN，并将输入讯号CC_IN与一可调参考电压Vth比较，以产生一输入数据Rx。本发明申请的另一特征在于：可调参考电压Vth的值是可调整的，可以如图6所示的Vth1或Vth2、且调整电路31根据压降相关讯息而产生调整讯号AS，以动态调整可调参考电压Vth。
在现有技术中，举例而言，若是电压VA与电压VB之间压差为0.5V、接地点GNDA与接地点GNDB之间假设无电压差，则自电源供应器10所传送的高低位准为1V/0V的数字讯号，到达电子装置20时将成为0.5V/0V的数字讯号。若是电子装置20设定0.5V为分辨数字讯号0/1的转态临界位准，则很可能产生误判。但在本发明中，电子装置20可将转态临界位准(即可调参考电压Vth)，改为较低的0.3V，则即使是0.5V/0V的数字讯号，电子装置20仍可分辨。
请参考图7A-7B及图8，说明本发明的压降讯息产生电路的实施例。压降讯息产生电路例如但不限于可设置在控制电路12或22之内、或是为另外设置的电路。
如图7A所示，在一实施例中，正电源传输线71的电阻R1的电阻值是已知的。压降讯息产生电路例如但不限于可包括一乘法器51a。本实施例可通过一电流侦测电路14侦测流过缆线70的正电源传输线71的电流I。据此，将此电流I的侦测值与已知的电阻R1的电阻值(此已知值可默认在电路之内)彼此相乘，该乘积便可决定压降相关讯息。
在另一实施例中，如图7B所示，负电源传输线73的电阻R2的电阻值是已知的。压降讯息产生电路例如但不限于可包括一乘法器51b。本实施例可通过一电流侦测电路24侦测流过缆线70的负电源传输线73的电流I。据此，将此电流I的侦测值与已知的电阻R2的电阻值(此已知值可默认在电路之内)彼此相乘，该乘积便可决定压降相关讯息。
或者，如图8所示，在又一实施例中，压降讯息产生电路例如但不限于可包括一减法器电路52。减法器电路52可根据自电源供应器10(供电端10)所输出的一传输电压V1与自电子装置20(受电端20)所接收的一接受电压V2的差值来决定压降相关讯息。当输入/输出(I/O)讯号处理电路30设置于电源供应器10之内时，在此情况下，电源供应器10本身已知传输电压V1，而输入/输出(I/O)讯号处理电路30可经由讯号传输线72自电子装置20接收接受电压V2的相关讯息。而当输入/输出(I/O)讯号处理电路30设置于电子装置20之内时，在此情况下，输入/输出(I/O)讯号处理电路30可利用电压侦测电路(例如但不限于电阻分压电路)来侦测接受电压V2，并经由讯号传输线72自电源供应器10接收传输电压V1的相关讯息。
本发明的优点在于：可根据压降相关讯息来产生调整讯号AS，以对应地调整输入或输出讯号。一方面，可调位准输入/输出(I/O)电路32可根据调整讯号AS对应地调整可调操作电压高位准V322及可调操作电压低位准V323，以此调整输出讯号CC_OUT的位准。另一方面，可调位准输入/输出(I/O)电路32可根据调整讯号AS对应地调整可调参考电压Vth，以此调整输入讯号CC_IN的比较位准，而确保自电子装置20所接收的输入数据Rx的准确性。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。凡此种种，皆可根据本发明的教示类推而得。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。此外，本发明的任一实施型态不必须达成所有的目的或优点，因此，权利要求任一项也不应以此为限。

Claims (10)

1.一种用于一供电端与一受电端间进行讯号传输的输入/输出(I/O)讯号处理电路，该供电端与该受电端间通过一缆线连接，该缆线包括正负电源传输线与一讯号传输线，该输入/输出讯号处理电路用以经由该讯号传输线接收一输入讯号或传送一输出讯号，其特征在于，该输入/输出讯号处理电路包含：
一可调位准输入/输出(I/O)电路，包括：
一输出驱动栅，用以根据一输出数据而自该讯号传输线传送该输出讯号，该输出驱动栅具有一可调操作电压高位准及一可调操作电压低位准，其中该可调操作电压高位准决定该输出讯号的高位准，且该可调操作电压低位准决定该输出讯号的低位准；及/或
一输入比较器，用以自该讯号传输线接收该输入讯号，并将该输入讯号与一可调参考电压比较，以产生一输入数据；以及
一调整电路，用以根据相关于该缆线的正负电源传输线压降的一压降相关讯息而产生一调整讯号，以对应地调整该可调操作电压高位准及该可调操作电压低位准、及/或对应地调整该可调参考电压。
2.如权利要求1所述的输入/输出讯号处理电路，其中，该压降相关讯息由一压降讯息产生电路所产生，该压降讯息产生电路包括一乘法器，根据流过该缆线的正负电源传输线的一电流的侦测值与一预设的电阻值的乘积决定该压降相关讯息。
3.如权利要求1所述的输入/输出讯号处理电路，其中，该压降相关讯息由一压降讯息产生电路所产生，该压降讯息产生电路包括一减法器电路，根据自该供电端所输出的一传输电压与自该受电端所接收的一接受电压的差值决定该压降相关讯息。
4.如权利要求3所述的输入/输出讯号处理电路，其中，该输入/输出讯号处理电路设置于该供电端，并经由该讯号传输线自该受电端接收该接受电压的相关讯息。
5.如权利要求3所述的输入/输出讯号处理电路，其中，该输入/输出讯号处理电路设置于该受电端，并经由该讯号传输线自该供电端接收该传输电压的相关讯息。
6.一种用于一供电端与一受电端间进行讯号传输的输入/输出(I/O)讯号处理方法，该供电端与该受电端间通过一缆线连接，该缆线包括正负电源传输线与一讯号传输线，其特征在于，该输入/输出讯号处理方法包含：
于该供电端与该受电端间，通过一讯号传输线，接收一输入讯号或传送一输出讯号，其中该输出讯号的高位准通过一可调操作电压高位准而决定、该输出讯号的低位准通过一可调操作电压低位准而决定，且该输入讯号供与一可调参考电压比较；以及
根据相关于该缆线的正负电源传输线压降的一压降相关讯息而产生一调整讯号，以对应地调整该可调操作电压高位准及该可调操作电压低位准、及/或对应地调整该可调参考电压。
7.如权利要求6所述的输入/输出讯号处理方法，其中，该压降相关讯息由流过该缆线的正负电源传输线的一电流的侦测值与一预设的电阻值的乘积而决定。
8.如权利要求6所述的输入/输出讯号处理方法，其中，该压降相关讯息由自该供电端所输出的一传输电压与自该受电端所接收的一接受电压的差值而决定。
9.如权利要求8所述的输入/输出讯号处理方法，还包含：
经由该讯号传输线自该受电端接收该接受电压的相关讯息。
10.如权利要求8所述的输入/输出讯号处理方法，还包含：
经由该讯号传输线自该供电端接收该传输电压的相关讯息。
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