CN111918011B - 高清多媒体接口装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高清多媒体接口装置。该高清多媒体接口装置包含：一第一音频/视频收发器，被配置为传输一音频/视频信号至一第二音频/视频收发器；以及一第一边带收发器，被配置为驱动一第一激光二极管以传输含有一第一控制信息或一第一功率信息的一第一光学边带信号；其中，该第一控制信息或该第一功率信息由一第一串行器/解串器转换而来。

Description

高清多媒体接口装置
技术领域
本发明关于一种接口装置，尤其关于一种使用光通信的高清多媒体接口装置。
背景技术
高清多媒体接口(High-Definition Multimedia Interface，HDMI)是一种音频/视频接口，用于将压缩或未压缩的音频/视频数据从源头设备(例如：BD-Player)传输到接收设备(例如电视)。迄今为止，已经开发了越来越多的多媒体应用，这也将刺激HDMI的使用。一般来说，在HDMI电缆中传输的信号是电信号，这可能不容易使电缆变细，并且可能导致长距离应用的信号质量下降。因此，本发明公开了具有特定的光学信道布置和接合焊垫布置的全光式HDMI电缆。
发明内容
本发明的一实施方式公开了一种高清多媒体接口装置，包含一第一音频/视频收发器，被配置为传输一音频/视频信号至一第二音频/视频收发器；以及一第一边带收发器，被配置为驱动一第一激光二极管以传输含有一第一控制信息或一第一功率信息的一第一光学边带信号；其中，该第一控制信息或该第一功率信息由一第一串行器/解串器(Serializer/Deserializer，SERDES)转换而来。
根据本发明的一实施方式，该高清多媒体接口装置的该第一边带收发器被配置为接收一音频回传信道(audio return channel，ARC)信号。
根据本发明的一实施方式，该高清多媒体接口装置的该第一边带收发器还包含一第一传输焊垫、一第二传输焊垫、一第一接收焊垫和一第二接收焊垫；以及该第一传输焊垫、该第二传输焊垫、该第二接收焊垫和该第一接收焊垫依序排列。
根据本发明的一实施方式，该高清多媒体接口装置的该第一传输焊垫、该第一接收焊垫和该第二接收焊垫被接合(bonded)；以及该第二传输焊垫未被接合。
根据本发明的一实施方式，该高清多媒体接口装置还包含一第二边带收发器，被配置为驱动一第二激光二极管以将一第二光学边带信号传输至该第一边带收发器，其中，该第二光学边带信号包括一第二控制信息或一第二功率信息；其中，该第二控制信息或该第二功率信息由一第二串行器/解串器转换而来。
根据本发明的一实施方式，该高清多媒体接口装置的该第二边带收发器被配置为驱动一第三激光二极管以传输一第三光学边带信号；以及该第三光学边带信号包括一音频回传信道信号。
根据本发明的一实施方式，该高清多媒体接口装置的该第一边带收发器和该第二边带收发器是相同的电路。
根据本发明的一实施方式，该高清多媒体接口装置还包含一第一激光驱动器，被配置为产生一第一驱动信号以驱动该第一激光二极管。
根据本发明的一实施方式，该高清多媒体接口装置的该第一激光二极管为一垂直腔表面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)。
根据本发明的一实施方式，该高清多媒体接口装置的该第一边带收发器还包含：一第一光侦测器，被配置为接收一第二光学边带信号；以及一第二光侦测器，被配置为接收一第三光学边带信号；其中，该第一光侦测器和该第二光侦测器之间的一第一间隔小于该第二光侦测器和该第一激光二极管之间的一第二间隔。
附图说明
通过参考以下详细描述以及附图，本申请的前述实施方式以及许多附带优点将变得更加容易理解，其中：
图1为依据一些实施例的高清晰度多媒体接口装置。
图2示为依据一些实施例的边带收发器的数据路径。
附图标记说明：100-高清多媒体接口装置；102-HDMI源端收发器；104-HDMI接收端收发器；106、108-音频/视频收发器；110、112-边带收发器；120-HDMI源端；130-HDMI接收端；141、142、143-光学信道；150、160-HDMI连接器；180-光纤。
具体实施方式
图1示出了依据一些实施例的高清多媒体接口(HDMI)装置100。HDMI装置100可以是用于连接HDMI源端120(例如，BD播放器)和HDMI接收端130(例如，电视)的一电缆。HDMI装置100包含HDMI源端收发器102和HDMI接收端收发器104。在一实施例中，HDMI源端收发器102包括音频/视频收发器106(以下简称为“A/V收发器”)和边带收发器110；以及HDMI接收端收发器104包含A/V收发器108和边带收发器112。HDMI源端收发器102和HDMI接收端收发器104通过在光纤180中传播的光信号进行通信。在边带收发器110和边带收发器112之间传输的光信号为一光学音频/视频信号(下文简称为“光学A/V信号”)。此外，HDMI源端收发器102和HDMI接收端收发器104分别耦合到HDMI连接器150和HDMI连接器160。HDMI源端收发器102和HDMI接收端收发器104中有许多管脚，以下将进行较详细的描述。
在一实施例中，A/V收发器106使用三个或四个光学信道将光学A/V信号传输到A/V收发器108，其中在这三个或四个光学信道上传输的光学A/V信号为最小传输差分信号(Transition Minimized Differential Signaling，TMDS)格式。
在一实施例中，A/V收发器106使用三个或四个光学信道将光学A/V信号传输到A/V收发器108，其中在这三个或四个光学信道上传输的光学A/V信号是16B18B固定速率链路(Fix Rate Link，FRL)格式。
在一实施例中，边带收发器110和边带收发器112使用三个光学信道来彼此通信。光学信道141被配置为从边带收发器112产生的控制信息及/或功率信息传输到边带收发器110。光学信道142被配置为从边带收发器112传输音频回传信道(ARC)信号或增强音频回传信道(eARC)信号到边带收发器110。光学信道143被配置为从边带收发器110产生的控制信息及/或功率信息发送到边带收发器112。如前所述，在光学信道141上传输的控制信息及/或功率信息，在光学信道142上传输的ARC/eARC信号以及在光学信道143上传输的控制信息及/或功率信息皆为边带信号。
在一实施例中，边带收发器110和边带收发器112被配置为通过光学信道141和光学信道143进行握手协议(handshake protocol)。
在一个实施例中，每个光学A/V信号的最大数据速率至少大于每个光学边带信号数据速率的三倍以上。
在一实施例中，被配置为发送ARC信号或增强音频回传信道(eARC)信号的光学信道142可以被移除。换言之，该光学信道142是选择性的。
在一实施例中，A/V收发器106和边带收发器110可以被整合到单一芯片中或者被分离成两个或更多个芯片。类似地，A/V收发器108和边带收发器112可以被整合到单一芯片中或者被分离成两个或更多个芯片。
图2示出了依据一些实施例的边带收发器110的数据路径和边带收发器112的数据路径。
如本领域中已知的HDMI具有许多版本(例如，HDMI 1.0，HDMI 1.2，HDMI 1.4，HDMI2.0和HDMI 2.1)，不同的版本可能具有不同的管脚数和功能。以下，部分的HDMI管脚将被提及并说明如何与本申请搭配操作。
在一实施例中，边带收发器110包括串行器/解串器(Serializer/Deserializer，SERDES)1101，其被配置为将HDMI连接器150的CEC(Pin13)、Utility(Pin14)、SCL(Pin15)、SDA(Pin16)、功率(Pin 18)及/或HPD(Pin19)的控制/功率信号转换为串行数据流110D1作为边带信号。该串行数据流110D1包括控制信息及/或功率信息，并被激光驱动器1105和激光二极管VCSEL101转换成光学边带信号SD2在光学信道143上。激光驱动器1105被配置为产生驱动信号至激光二极管VCSEL101，使得激光二极管VCSEL101可以依据驱动信号产生光学边带信号SD2。
在一实施例中，边带收发器110包括传输焊垫TXPad101，传输焊垫TXPad102，接收焊垫RXPad101以及接收焊垫RXPad102，其中传输焊垫TXPad101被接合到激光二极管VCSEL101，传输焊垫TXPad102未被接合，接收焊垫RXPad101被接合到光侦测器PD101，以及接收焊垫RXPad102被接合到光侦测器PD102。如图2所示，这四个焊垫的排列顺序是发射器-发射器-接收器-接收器。在其他的实施例中，可以在这四个焊垫中的任何两个焊垫之间布置额外的焊垫(例如，电源焊垫)。
在一实施例中，边带收发器112包括SERDES 1121，其被配置为将HDMI连接器160的CEC(Pin13)，Utility(Pin14)，SCL(Pin15)，SDA(Pin16)，Power(Pin 18)及/或HPD(Pin19)的音频/控制/电源信号转换成两个串行数据流作为边带信号。
第一串行数据流112D1包括与HDMI的CEC(Pin13)，Utility(Pin14)，SCL(Pin15)，SDA(Pin16)，电源(Pin 18)及/或HPD(Pin19)有关的控制信息及/或功率信息。第一串行数据流112D1通过激光驱动器1205和激光二极管VCSEL121转换为光学边带信号SD1在光学信道141上。激光驱动器1205被配置为产生驱动信号至激光二极管VCSEL121，使得激光二极管VCSEL121可以依据该驱动信号产生光学边带信号SD1。
第二串行数据流112D2包括与HDMI连接器160的Utility(Pin14)和HPD(Pin19)有关的音频信息。具体而言，第二串行数据流112D2是由Utility(Pin14)和HPD(Pin19)上的差动模式(differential mode)信号取出的音频信号(例如，ARC/eARC信号)或Utility(Pin14)上的单端模式(single endedmode)信号取出的音频信号(例如，ARC/eARC信号)。第二串行数据流112D2通过激光驱动器1204和激光二极管VCSEL122被转换为光学边带信号ARC_eARC在光学信道142上。激光驱动器1204被配置为产生驱动信号到激光二极管VCSEL122，使得激光二极管VCSEL122可以依据该驱动信号产生光学边带信号ARC_eARC。
在一实施例中，如图2所示，光学信道142被布置在光学信道141和光学信道143之间，其中光学信道142被配置为传输与音频相关的信号。光学信道141和光学信道143被配置为传输控制/功率相关的信号。
在一实施例中，边带收发器112包括传输焊垫TXPad121、传输焊垫TXPad122、接收焊垫RXPad121以及接收焊垫RXPad122，其中传输焊垫TXPad121被接合到激光二极管VCSEL121，传输焊垫TXPad122被接合到激光二极管VCSEL122，接收焊垫RXPad121被结合到光侦测器PD121，以及接收焊垫RXPad122未被结合。这四个焊垫的排列顺序是发射器-发射器-接收器-接收器。依据其他的实施例，在这四个焊垫中的任何两个焊垫之间可以布置额外的焊垫(例如，电源焊垫)。
如图2所示，边带收发器110和边带收发器112包括转导放大器(transimpedanceamplifier)1102、1103、1202和1203，其中，转导放大器1102、1103、1202分别被配置为接收光侦测器PD101，PD102，PD121产生的信号。
依据不同的设计要求，实现在边带收发器110和边带收发器112中的某些元件(例如，激光驱动器1104和转导放大器1203)可以被使用或不被使用。如图2所示的实施例，仅使用三个光学信道141、142和143时，激光驱动器1104和转导放大器1203可以不被使用。在另一个实施例中，如果用于发送音频相关信号(ARC/eARC信号)的光学信道142被移除，则激光驱动器1204和转导放大器1103可以不被使用。
在一实施例中，这四个焊垫RXPad101，RXPad102，TXPad102和TXPad101的位置可以被适当地布置，使得边带收发器110和边带收发器112可以由相同的芯片实现。在一实施方式中，如图2所示，当这四个焊垫RXPad101，RXPad102，TXPad102和TXPad101的排列顺序布置为发射机-发射机-接收机-接收机，焊垫RXPad101和RXPad102之间的间距(例如，d1)以及焊垫TXPad102和TXPad101之间的间距(例如，d1)是相同的时，边带收发器112可以由相同的边带收发器110来实现。更具体地说，边带收发器112为180度旋转的边带收发器110。通过该适当的布置，同一套电路可以作为边带收发器110和边带收发器112使用，如此一来，降低了切割/拾取/测试工作并节省了成本。
在一实施例中，光侦测器PD101和PD102之间的间距d1(或激光二极管VCSEL121和VCSEL122之间的间距d1)以及光侦测器PD102和激光二极管VCSEL101之间的间距d2(或光侦测器PD121和激光二极管VCSEL122之间的间距d2)可以是被设计为相同或不同。在一实施例中，间距d1小于间距d2。在一个实施例中，间距d1和间距d2可以被设计为具有透镜的最小间距(例如500μm)。
在一实施例中，光侦测器PD101、光侦测器PD102和激光二极管VCSEL101可以被整合到边带收发器110中。相类似地，光侦测器PD121、激光二极管VCSEL122和激光二极管VCSEL121可以被整合到边带收发器112中。
在一实施例中，光学边带信号SD1和SD2的数据速率高于光学边带信号ARC_eARC的数据速率。在一个实施方式中，光学边带信号SD1和SD2的数据速率可以在1Gbps-2Gbps的范围内，并且光学边带信号ARC_eARC的最大数据速率可以在100Mbps范围内。
依据前述实施例，本申请实现了全光式的HDMI电缆，其中A/V信号使用光信号进行传输，边带信号(例如SCL/SDA/CEC/PWR5V/HPD/UTILITY/ARC/e_ARC)也使用光信号进行传输。全光式的HDMI电缆不仅可以减少信号负载，而且可以减小HDMI电缆的厚度(与使用铜的传统HDMI电缆相比)。
另一方面，本发明适当地布置光学信道和焊垫的位置，使得在源端的边带收发器和接收端的边带收发器可以是相同的电路，从而降低了切割/拾取/测试的工作量并节省成本。
对于不使用ARC/eARC的应用环境下，ARC/eARC音频信道可以被禁用或移除，以节省模块成本和功耗。不仅为模块制造商提供了替代方案，并保持了产品开发的灵活性。
另外，光侦测器/激光二极管之间可以被设计为最小的间距，因而减小总面积。
虽然本发明以示例的方式以及优选的实施例的来作描述，但本领域通常知识者应当理解本发明不限于此。反之，本发明旨在涵盖各种修改以及类似的布置和程序，因此权利要求的范围应被赋予所述最广泛的解释，以涵盖所有此类修改以及类似的布置和程序。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种高清多媒体接口装置，其特征在于，包含：
一第一音频/视频收发器，被配置为传输一音频/视频信号至一第二音频/视频收发器；以及
一第一边带收发器，被配置为驱动一第一激光二极管以传输含有一第一控制信息或一第一功率信息的一第一光学边带信号；
其中，该第一控制信息或该第一功率信息由一第一串行器/解串器转换而来；
其中，该第一边带收发器还包含一第一传输焊垫、一第二传输焊垫、一第一接收焊垫和一第二接收焊垫；
其中，该第一传输焊垫被接合到一激光二极管，该第一接收焊垫被接合到一光侦测器，以及该第二接收焊垫被接合到另一光侦测器；以及，
其中，该第二传输焊垫未被接合。
2.如权利要求1所述的高清多媒体接口装置，其特征在于，该第一边带收发器被配置为接收一音频回传信道信号。
3.如权利要求1所述的高清多媒体接口装置，其特征在于，该第一传输焊垫、该第二传输焊垫、该第二接收焊垫和该第一接收焊垫依序排列。
4.如权利要求1所述的高清多媒体接口装置，其特征在于，还包含：
一第二边带收发器，被配置为驱动一第二激光二极管以将一第二光学边带信号传输至该第一边带收发器，其中，该第二光学边带信号包括一第二控制信息或一第二功率信息；
其中，该第二控制信息或该第二功率信息由一第二串行器/解串器转换而来。
5.如权利要求4所述的高清多媒体接口装置，其特征在于，该第二边带收发器被配置为驱动一第三激光二极管以传输一第三光学边带信号；以及该第三光学边带信号包括一音频回传信道信号。
6.如权利要求4所述的高清多媒体接口装置，其特征在于，该第一边带收发器和该第二边带收发器是相同的电路。
7.如权利要求1所述的高清多媒体接口装置，其特征在于，还包含一第一激光驱动器，被配置为产生一第一驱动信号以驱动该第一激光二极管。
8.如权利要求1所述的高清多媒体接口装置，其特征在于，该第一激光二极管为一垂直腔表面发射激光器。
9.如权利要求1所述的高清多媒体接口装置，其特征在于，该第一边带收发器还包含：
一第一光侦测器，被配置为接收一第二光学边带信号；以及
一第二光侦测器，被配置为接收一第三光学边带信号；
其中，该第一光侦测器和该第二光侦测器之间的一第一间隔小于该第二光侦测器和该第一激光二极管之间的一第二间隔。
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