JP2012507204A

JP2012507204A - 同相信号伝達を用いた差動ペアを利用した独立リンク

Info

Publication number: JP2012507204A
Application number: JP2011533382A
Authority: JP
Inventors: イニョールリー; デユンシム; ウクキム; ギュドンキム
Original assignee: シリコンイメージ，インコーポレイテッド
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2012-03-22
Also published as: KR20110079760A; EP2356770A1; US20100104029A1; WO2010062531A1; TW201018087A; CN102204156A

Abstract

本発明は、シングルエンド同相信号伝達を使用する方法および装置に関し、余分な線を追加することなく既存の差動ペア接続を利用して、追加データを、後方に、前方に、および／または両方向に転送することができる。
【選択図】図１

Description

優先権
この米国特許出願は、優先権を主張し、「同相信号伝達を用いた差動ペアを利用した独立リンク」という名称の２００８年１０月２７日出願の対応する米国仮特許出願第６１／１０８，７５７号明細書を参照として取り込む。

差動信号伝達を使用して、ケーブルでシリアルデータを送信することができる。データ転送速度を上げるために、２つ以上の差動ペアを高速シリアルリンクで使用することができる。図１は、２つの差動ペアを用いて仮想差動ペアを生成する一例のシステムを例示する。コンピュータシステムでは、プロセッサ１０１は、送信器１０６および受信器１１０を含む。プロセッサは、例えば遷移最小化差動信号伝達（ＴＭＤＳ）通信プロトコルを用いて、映像表示端末１０２にデジタル画素を送信する。従って、４つのツイスト線差動ペア１０５ａ−ｄを介してプロセッサ１０１を映像表示端末１０２に連結する。ツイスト線差動ペア１０５ａ−ｄは、１つのケーブル組立品内で実施可能である。

代わりに、プロセッサ１０１は、プロセッサ１０１と映像表示端末１０２との間に連結されるツイスト線差動ペアの数が異なる場合に、任意の他の適当な通信プロトコル（例えば、低電圧差動信号伝達、即ちＬＶＤＳ）を用いて映像表示端末１０２にデジタル画素データを転送してもよい。これらのツイスト線差動ペアは、データを同期させるクロック信号と一緒に映像表示端末１０２に赤、緑および青のデジタル画素データを送信するのに使用される。

表示端末１０２は、受信器１０７、送信器１１５および直流オフセットモジュール１２５を含む。受信器１０７は、入力デジタル画素データを受信し、データを表示端末１０２内で行列ドライバ回路に経路設定する。表示端末１０２内の送信器１１５は、表示端末１０２に連結可能な周辺装置から入力デジタルデータを受信し、直流オフセットモジュール１２５を用いてこのデジタルデータをプロセッサ１０１に送信する。直流オフセットモジュール１２５は、ツイスト線差動ペア１０５ａ−ｄのうち２つに関して直流オフセットを操作するのに使用される。２つのツイスト線ペアの各々における直流オフセットを比較する場合、２つの直流オフセット間の差を使用して、デジタルデータを逆方向に送信する。

第２のペアの両方の線における直流オフセットは変わらないままであるが、第１のペアにおける両方の線は、少量だけ調整されたそれらの直流オフセットを有することがある。デジタル情報を逆方向に通信するために、第１の直流オフセットを第２のオフセットと比較する。さらに、第１のペアの両方の線における直流オフセットは変わらないままであるが、第２のペアにおける両方の線は、少量だけ調整されたそれらの直流オフセットを有することがある。デジタル情報を逆方向に通信するために、第１の直流オフセットを第２のオフセットと比較する。これにより、デジタルデータの双方向転送が可能になる。また、デジタルデータを、ツイスト線差動ペア１４０および１５０のうち２つで逆方向に転送する。

例として、限定の目的でなく、同じ参照符号が同様の要素を指す添付図面で本発明を例示する。

双方向データ転送システムを組み込むシステムを例示する。同相信号伝達を利用した双方向データ転送システムを組み込むシステムの一実施形態のブロック図である。ここに記載の技法を用いて生成できる波形の例である。同相信号伝達を利用して通信できるケーブルによって接続された送信器および受信器の一実施形態を例示する。デュアルモード受信器で利用できる送信回路の一実施形態を例示する。

以下の説明では、多数の具体的詳細について述べる。しかし、これらの具体的詳細なしで、本発明の実施形態を実施することができる。他の場合、この説明の理解を分かりにくくしないために、周知の回路、構造および技法を示していない。

図２に例示する同相信号伝達構成では、差動ペアの対を利用して仮想差動ペアを生成する。即ち、４本の線を利用して仮想差動ペアを設ける。さらに、仮想差動ペアを利用した伝送は一方向である。下記の構成では、同相電圧信号伝達を用いた差動ペアでデータを伝送することができる。即ち、差動ペアデータ転送信号に加えて、差動ペアの同相電圧によって別のデータ転送信号を供給することもできる。データを、一方向または双方向に送信することができる。

図２は、同相信号伝達を利用した双方向データ転送システムを組み込むシステムの一実施形態のブロック図である。この方式では、反対方向に２つの差動ペアの同相を変調してビットを表現し、それらの２つのペア間の同相差を検出してそのビットを回復する。

図２の例では、追加の仮想差動ペアを、プロセッサ２０１から表示装置２０２に送信するものとして例示する。別の実施形態では、表示装置２０２からプロセッサ２０１に送信することができ、または双方向通信が可能である。図３（より詳細に後述）の送信器は、差動ペア２０５ａ−ｄで追加のデータ送信容量を与えるのに利用できる。

図２のコンピュータシステムでは、プロセッサ２０１は、送信器２０６および受信器２１０を含む。プロセッサ２０１は、例えば遷移最小化差動信号伝達（ＴＭＤＳ）通信プロトコルを用いて、表示端末２０２にデジタルデータ（例えば、デジタル画素データ）を送信する。少なくとも４つの差動ペア２０５ａ−ｄを含む有線インターフェースを介してプロセッサ２０１を表示端末２０２に連結する。差動ペア２０５ａ−ｄは、１つのケーブル組立品内で実施可能である。一実施形態において、４つの差動ペアは、赤画素データ、緑画素データ、青画素データおよびクロック信号を搬送する。差動ペアを用いて、他のデータを搬送することもできる。差動ペアは、ツイストペア線の形をとることができる。

代わりに、プロセッサ２０１は、プロセッサ２０１と映像表示端末２０２との間の差動ペアの数が異なる場合に、任意の他の適当な通信プロトコル（例えば、ＬＶＤＳ）を用いて映像表示端末２０２にデジタル画素データを転送してもよい。これらの差動ペアは、データを同期させるクロック信号と一緒に表示端末２０２に赤、緑および青のデジタル画素データを送信するのに使用される。

表示端末２０２は、受信器２０７、送信器２１５および直流オフセットモジュール２２５を含む。受信器２０７は、入力データを受信し、データを行列ドライバ回路２３０に経路設定する。表示装置２０２内の送信器２１５は、表示端末２０２に連結可能な周辺装置から入力データを受信することができ、直流オフセットモジュール２２５を用いてこのデータをプロセッサ２０１に送信することができる。直流オフセットモジュール２２５は、差動ペア１０５ａ−ｄのうち２つに関して直流オフセットを操作する働きをする。２つのツイスト線ペアの各々における直流オフセットを比較する場合、２つの直流オフセット間の差を使用して、デジタルデータを表示装置２０２からプロセッサ２０１に送信する。

送信器２１５による直流オフセットの操作により、対の差動ペアでデータを送信して、仮想差動ペア２８０および２９０を生成することができる。表示装置２０２からプロセッサ２０１への送信が例示されているけれども、送信器をプロセッサ２０１に含み、受信器を表示装置２０２に含んでもよく、プロセッサ２０１から表示装置２０２に仮想差動ペアで送信することができる。さらに、双方向通信を仮想差動ペアでサポートすることもできる。

第２のペアの両方の線における直流オフセットは変わらないままであるが、第１のペアにおける両方の線は、少量だけ調整されたそれらの直流オフセットを有することがある。デジタル情報を逆方向に通信するために、第１の直流オフセットを第２のオフセットと比較する。さらに、第１のペアの両方の線における直流オフセットは変わらないままであるが、第２のペアにおける両方の線は、少量だけ調整されたそれらの直流オフセットを有することがある。デジタル情報を逆方向に通信するために、第１の直流オフセットを第２のオフセットと比較する。これにより、デジタルデータの双方向転送が可能になる。また、デジタルデータを、ツイスト線差動ペア２４０および２５０のうち２つで逆方向に転送する。

追加のデータを送信するために、送信器２１５は、第１のデータストリームからのデータと第２のデータストリームとを混合して、同相信号伝達を有する差動データを介して両方のデータストリームを表現する差動ペアで送信すべき信号を生成することができる。受信器２１０は、差動データおよび同相信号伝達を復号して、２つのデータストリームを回復する。図３および図４に記載の送信器を用いて、２つのデータストリームを１つの差動ペアで送信することができる。

図３は、これらの技法を用いて生成できる波形の例である。ここに記載の信号伝達技法および装置は、任意の差動ペアデータ転送機構、例えばｍｉｃｒｏ−ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）ケーブルを利用したＭＨＬ（モバイル高解像度リンク）に適用できるので、上述のＭＨＬ信号と従来のＨＤＭＩ信号の両方を受信するデュアルモード受信器またはＵＳＢケーブルの１対の差動線を介して両方のクロックおよびデータ信号を送信することができる。

図３において、実線で示すＤＰおよびＤＮは差動信号である。これらの２つの波形の差分Ｖ_diff＝（ＤＰ−ＤＮ）は、上記の例から１０１０１０１０...として復号される１つのデータストリームＤ１を送出する。破線Ｃで描いた同相部分Ｖ_common＝（ＤＰ＋ＤＮ）／２は、０００１１１１１０００００１１として復号される別のデータストリームＤ２を送出する。

差動ペアのこの同相電圧の変動は、差動データ転送にあまり影響を及ぼさないので、差および同相は独立している。データを、一方向または双方向に送信することができる。異なる信号の振れを、差動信号および同相信号のために使用することができる。信号は、異なるデータ速度を有することができる。図３の例では、同相データ信号のデータ速度は、差動ペアデータ信号のデータ速度よりもはるかに遅い。

図４は、例えば２つの一方向データストリームＤ１およびＤ２を送信することによって差動ペア線および同相信号伝達の両方を利用して通信できるケーブル４００によって接続された送信器および受信器の一実施形態を例示する。一般に、図４は、データストリームＤ１およびＤ２を混合して同相信号伝達を有する差動データを生成する送信器と、差動ペアケーブルと、差動信号および同相信号を分離してデータストリームＤ１およびＤ２を回復する受信器との３つの部品からなる。図４の例において、Ｄ１は差動ペアデータ信号に対応し、Ｄ２は同相データ信号に対応する。

Ｄ２＋およびＤ２−によって駆動される電流スイッチ回路は、抵抗器Ｒ１およびＲ２を介して差動ペアの同相を変調する。また、Ｒ１およびＲ２は差動源終端としての機能を果たし、従って、理想値は、ケーブルの差動インピーダンスの半分である。抵抗器Ｒ３およびＲ４は同相信号用の終端としての機能を果たし、従って、理想値は、終端インピーダンス整合用のケーブルの同相インピーダンスの２倍である。

抵抗器Ｒ５およびＲ６は、同相電圧を抽出する。また、それらの抵抗器は、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６からなる差動終端網の一部であり、従って、理想値は、ケーブルを用いた差動インピーダンス整合用のこの式を満たすべきである。
Ｚ_differential＝（Ｒ３＋Ｒ４）／／（Ｒ５＋Ｒ６）
差動増幅器ＡＭＰ１はデータストリームＤ１を回復し、シングルエンド増幅器ＡＭＰ２はデータストリームＤ２を回復する。

図５は、デュアルモード受信器で利用できる送信回路の一実施形態を例示する。図５の例では、例えばＭＨＬ／ＨＤＭＩデュアルモード受信器を使用することができる。図５の例の概念を、他のデュアルモード環境にも適用することができる。

一実施形態では、ＨＤＭＩモードの場合、ＣＬＫチャネルおよびデータチャネル０、１、２から４つの差動信号を得る従来のＨＤＭＩ受信器として働くようにし、ＣＬＫ、Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２をシステムに送出するスイッチＳを接続する。ＭＨＬモードの場合、追加の同相信号ｃｌｋを有する差動データをデータチャネル０に利用し、すべての他の入力、Ｃｌｋチャネル、データチャネル１および２はフローティングであり、またスイッチＳを切断する。次に、構成は、上述と同じであり、ＣＬＫおよびＤ０を回復する。

「一実施形態」または「１つの実施形態」の明細書での参照は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造または特性を本発明の少なくとも１つの実施形態に含むことを意味する。明細書中の各種箇所での「一実施形態において」という用語の出現は、必ずしもすべて同じ実施形態を参照するものではない。

前述の明細書では、特定の実施形態を参照して本発明を説明している。しかし、本発明のより広い精神と範囲から離れないで種々の修正および変更を行うことができることは明白である。従って、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味とみなすべきである。

Claims

ペア線で差動電圧ペア信号を介して第１のデータストリームを通信する第１のデータ信号を生成する第１の信号生成回路と、
同相電圧信号を介して第２のデータストリームを通信する第２のデータ信号を生成する第２の信号生成回路であって、前記差動ペア信号と同時に前記同相電圧信号を前記ペア線に送信する第２の信号生成回路と、
を含む送信器。
前記第１の信号生成回路は、前記差動電圧ペア信号を変調する少なくとも第１の電流スイッチ回路を含む、請求項１に記載の送信器。
前記第２の信号生成回路は、前記同相電圧信号を変調する少なくとも第２の電流スイッチ回路を含む、請求項２に記載の送信器。
前記ペア線間で直列に連結されている１対の抵抗構造体をさらに含み、前記１対の抵抗構造体のうち一方は前記第２の電流スイッチ回路の出力と前記ペア線内の第１の線との間に連結され、前記１対の抵抗構造体のうち他方は前記第２の電流素子の前記出力と前記ペア線内の第２の線との間に連結されている、請求項３に記載の送信器。
前記ペア線はユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）準拠ケーブルに含まれている、請求項１に記載の送信器。
前記ＵＳＢ準拠ケーブルはＭｉｃｒｏ−ＵＳＢ準拠ケーブルを含む、請求項５に記載の送信器。
前記ペア線はＭｉｃｒｏ−ＵＳＢケーブルを利用したモバイル高解像度リンク（ＭＨＬ）インターフェースに含まれている、請求項５に記載の送信器。
差動電圧ペア信号はＨＤＭＩ信号を含む、請求項５に記載の送信器。
ペア線で差動電圧ペア信号を介して第１のデータストリームを通信する第１のデータ信号を生成する第１の信号生成回路と、
同相電圧信号を介して第２のデータストリームを通信する第２のデータ信号を生成する第２の信号生成回路であって、前記差動ペア信号と同時に前記同相電圧信号を前記ペア線に送信する第２の信号生成回路と、
前記ペア線に連結され、前記差動電圧ペア信号を抽出する第１の増幅器と、
前記ペア線に連結され、前記同相電圧信号を抽出する第２の増幅器と、
を含むシステム。
前記第１の信号生成回路は、前記差動電圧ペア信号を変調する少なくとも第１の電流スイッチ回路を含む、請求項９に記載のシステム。
前記第２の信号生成回路は、前記同相電圧信号を変調する少なくとも第２の電流スイッチ回路を含む、請求項１０に記載のシステム。
前記ペア線間で直列に連結されている１対の抵抗構造体をさらに含み、前記１対の抵抗構造体のうち一方は前記第２の電流スイッチ回路の出力と前記ペア線内の第１の線との間に連結され、前記１対の抵抗構造体のうち他方は前記第２の電流素子の前記出力と前記ペア線内の第２の線との間に連結されている、請求項１１に記載のシステム。
前記第１の増幅器は前記ペア線の各々から信号を受信するのに連結されており、前記第２の増幅器は前記ペア線間に連結されている抵抗構造体を介して前記同相電圧信号を受信するのに連結されている、請求項９に記載のシステム。
前記ペア線はユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）準拠ケーブルに含まれている、請求項９に記載のシステム。
前記ＵＳＢ準拠ケーブルはＭｉｃｒｏ−ＵＳＢ準拠ケーブルを含む、請求項９に記載のシステム。
前記ペア線はＭｉｃｒｏ−ＵＳＢケーブルを利用したモバイル高解像度リンク（ＭＨＬ）インターフェースに含まれている、請求項９に記載のシステム。
差動電圧ペア信号はＨＤＭＩ信号を含む、請求項９に記載のシステム。
ペア線間に電圧差を生じさせて第１の信号のデータ値を示すことによって電圧差動信号伝達を用いてペア線で第１の信号を送信するステップと、
前記ペア線に対する共通電圧レベルを変えて第２の信号のデータ値を示すことによって同相電圧信号伝達を用いて前記ペア線で第２の信号を送信するステップと、
を含む方法。
前記ペア線はユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）準拠ケーブルに含まれている、請求項１８に記載の方法。
前記ＵＳＢ準拠ケーブルはＭｉｃｒｏ−ＵＳＢ準拠ケーブルを含む、請求項１８に記載の方法。
前記ペア線はＭｉｃｒｏ−ＵＳＢケーブルを利用したモバイル高解像度リンク（ＭＨＬ）インターフェースに含まれている、請求項１８に記載の方法。
差動電圧ペア信号はＨＤＭＩ信号を含む、請求項１８に記載の方法。