TW201018087A - Independent link(s) over differential pairs using common-mode signaling - Google Patents

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201018087 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域] 本發明係關於通訊系統裝置，t具體而言係為一種使 用共模訊號獨立連接差動對之裝置、系統及方法。 【先前技術】 差動訊號通常透過電纜傳送串列資料。為了增加資料 傳輸的速率，兩個或多個差動對係可使用於一高速串列連 結。 〇 圖一表示一系統示例，其係使用兩個差動對設計一虛 擬差動對的範例。在計算機系統中，處理器1〇1包含傳送 器106及接收器110。此處理器傳送數位像素至視訊顯示 終端102，例如使用最小化轉移差動訊號（Transiti〇n Minimized Differential Signaling，TMDS)通訊協定。因此， 處理器101透過四雙絞線差動對105a_d耦合視頻顯示終端 W2。雙絞線差動對i〇5a_d可在單一電纜裝配内實施。 ❹ 或者，處理器101可使用任何其他適當之通訊協定， 傳輸數位像素資料至視訊顯示終端102 ’例如低電壓差動 甙號（L〇w_Voltage Differential Signaling，LVDS)，則 耦合於處理器101與視訊顯示終端102之間的雙絞線差動 對之數量將有所不同。這些雙絞線差動對係用於傳送紅、 綠及藍數位像素資料至視訊顯示終端1〇2，並傳送同步資 料之時脈訊號。 顯示終端102包含接收器1〇7、傳送器115及直流偏 移模組（DC offset m〇dule)i25。接收器107接受傳送進來 201018087 的數位像素資料及傳輪資料至顯示終端102内之列/行驅 動電路（r〇w/c〇iumndrivercircuitry)e 顯示終端 1〇2 内之傳 达器115接收從與顯示終端1〇2耦合之週邊設備傳輸進來 的數位資料，並使用直流偏移模組125傳送此數位資料至 處理器101。直流偏移模組125用於處理兩雙絞線差動對 105a-d的直流偏移。當比較每兩雙絞線對之直流偏移時， 兩直流偏移之差值被用於傳輸反向數位資料。 第一對之兩線可利用少量調整直流偏移，而第二對之 ❿兩線中的直流偏移則維持不變。為了使數位資訊反向通 訊，第一直流偏移比較於第二偏移。進一步，第二對之兩 線可以沙量調整直流偏移，而第一對之兩線中的直流偏移 則維持不變。為了使數位資訊反向通訊，第一直流偏移比 較於第二偏移。此可允許數位資料之雙向傳輸。數位資料 亦可透過兩個雙絞線差動對14〇、15〇進行反向傳輸。' 【發明内容】 大體而言，本發明之實施例係關於一種使用共模訊號 獨立連接差動對裝置系統及方法。 本發明係關於一種使用共模訊號獨立連接差動對之傳 达器，包含：第一訊號產生電路，用以產生第一資料訊號， 其經由差動電壓對訊號通過線路對以通訊第一資料流；以 及第二訊號產生電路’用以產生第二資料訊號，、其:由共 模電壓sfl號通訊第二資料流，纟中該線路對同時傳送該共 模電壓訊號係與差動對訊號。 本發明係關於一種使用共模訊號獨立連接差動對之系 201018087 統’包含：第一訊號產生電路，用以產生第一資料訊號， 其經由差動電壓對訊號通過一線路對以通訊第一資料流； 第二訊號產生電路，用以產生第二資料訊號，其經由一共 模電壓汛號通訊第二資料流，其中該線路對同時傳送該共 模電壓訊號係與差動對訊號；第一放大器耦合該線路對， 以擷取該差動電壓對訊號；以及第二放大器耦合該線路 對’以擷取該共模電壓對訊號。 本發明係關於一種使用共模訊號獨立連接差動對之方 ©法，包含W專送第一訊號通過使用電壓差動訊號之線材對， 利用引發電壓差動於該線路對之間，用以顯示該第一訊號 之資料值，傳送第二訊號通過使用共模電壓訊號之該線路 對，利用變化該線材對之共模位準，用以顯示該第二訊號 之資料值。 【實施方式】 以下的敘述將具體指出許多細節。然而，本發明之實 施例不需這些具體細節仍可實施。在其他事例中，如習知 ®之電路、結構及技術將不詳細顯千 咔顯不，將不影響對本發明敘 述之理解。 如圖二所示之共模訊號配置’利用多對差動對以建立 -虛擬差動對。即利用四線以提供—虛擬差動對。進一牛， 資料透過虛擬差動料單向傳輸。在訂敘料 ' 資料可以使用共模電壓訊號通過差動對傳 差動對資料傳輸訊號之外，差動對^ = 資料傳輸訊號。資料可單向或雙向傳輸。 捉供具他 201018087 圖二係為實施例中利用共模訊號合併雙向資料傳輸系 統之系統方塊圖。此架構調變兩相反方向之共模差動對以 代表一位元，並且在兩對之間檢測共模差動以重尋（回復） 該位元。 如圖二所示，其餘的虛擬差動對表示為從處理器201 傳輸至顯示器202。又一實施例中，傳輸可以從顯示裝置 2〇2至處理器201，或雙向通訊。圖三之傳送器（細節詳述 如下）可被用以提供其他的資料傳輸容量通過差動對 © 205a-d。 如圖二所示之計算機系統中，處理器2〇1包含傳送器 2〇6及接收器210。處理器201傳送數位資料（例如數位像 素資料）至顯示終端器202使用，例如最小化轉移差動訊號 (Transition Minimized Differential SignaHng，tmds卜處

理器201係耦合於顯示終端2〇2透過一有線介面其包含 至夕四差動對205a-d。差動對205a-d可實施在單一電纜裝 :己内。在一實施例中’四差動對運載紅像素資料、綠像素 貝料、藍像素資料及時脈訊號。其他資料也可以使用差 對運載。差動對可採用雙絞線對的形式。 二外’處理器2()1可使用其他任何適當之通訊協定⑽ s) ’用以傳輸數位像素資料至視訊顯 在處理器201與視訊顯示終端二之差 數位像。這些差動對可使用於將紅、綠及藍 202。貝科與同步資料之時脈訊號—起傳送至顯示終端 201018087 顯示終端202包含接收器2〇7、傳送器2i5及直流偏 移模組225。接收器207接受進來的資料及傳輸該資料至 列及行驅動電路230。顯示器2〇2内之傳送器215可接收 從週邊設備進來的資料，該週邊設備輕合於顯示終端裝置 02並且可使用直流偏移模組225傳送此資料至處理器 201。直流偏移模組225用於處理兩差動對2〇5a_d上之直 流偏移。當比較每兩雙絞線對之直流偏移時，兩直流偏移 之間的偏移值可使用於傳送數位資料從顯示終端裝置2〇2 ©至處理器201。 利用傳送器215操作直流偏移可允許傳送資料通過差 動對，用以建立虛擬差動對肖謂。雖然傳輸被表示 為從顯示裝置202傳送至處理器2〇1，處理器2〇1可包含 一傳送器，且顯示裂置202包含一接收器，:允許傳輸通 過虛擬差動對從處理器201至顯示裝置2〇2。更進一步， 通過虛擬差動對進行雙向通訊可被支持。 ❹ 第一對之兩線可利用少量調整直流偏移，而第二對之 兩直流偏移維持不變。為了使數位資訊可反向通訊，將第 :直流偏移比較於第二偏移。再者，第二對之兩線可以少 1凋整直流偏移，而第一對之兩線的直流偏移則維持不 變。為了使數位資訊可反向通訊，將第一直流偏移比較於 第二偏移。此可允許數位資料之雙向傳輸。數位資料亦可 通過兩個雙絞線差動對240與250在反向傳輸。 為了傳輸更多的資料，傳送器215可將第一資料流與 第一貝料流混合後產生一訊號，傳輸通過差動對，即代表 201018087 二資料流以共模訊號方式通過差動資料。接收器210解碼 差動資料與共模訊號以重尋（回復）該二資料流。圖三及圖 四係關於使用傳送器電路之描述，二資料流可被傳送通過 一單一差動對。 圖三表示本發明實施例中使用本發明技術所產生之波 形圖。在此所描述之訊號技術與裝置係可應用於任何差動 對資料傳輸機制，例如行動高畫質連結（M〇bile High-Definition Link ’ MHL)通過微通用串列匯流排 ❹（Universal Serial Bus，micro-USB)電縵，所以時脈與資料 訊號皆可被傳輸通過通用串列匯流排電纜的單一差動線對 或一雙模接收器，該雙模接收器接收上述之行動高晝質連 結訊號與常見的高解析多媒體影音介面（HDMI)訊號。 如圖三中所示之實線係代表Dp及DN差動訊號。此 二波形之差動部份vdiff = (DP _ DN)可傳送一資料流D1， 從本例中可被解碼為10101〇1〇〜。共模部分Vc〇mm〇n = ❹（DP + DN)/2，如圖中之虛線c，可傳送另一資料流〇2， 其可被解碼為000111110000011。 &由於在差動對中’共模電壓之變化不會大大地影響差 動:貝料傳輸，6亥差動與共模可為獨立。資料可被單向或雙 向傳送貝料。不同讯號之擺幅（swing)可使用於 訊號。訊號可以有不同資料讳圭4国 / j貝料♦。如圖三所示，共模資料 戒號之資料速率較小於差動對資料訊號之資料速率。 圖:表示-實施例中傳送器與接收器藉由電繞彻相 、可利用有線差動對與共模訊號二者，例如利用傳 201018087 送兩個單向資料流D1與D2。一般來說，圖四由三個部分 組成：一傳送器，其混合資料流D1與D2以產生共模訊號 之差動資料，一差動對電纜，與一接收器，其分開差動及 共模訊號並重尋（回復）資料流D1與D2。如圖四之例中， D1對應於差動對資料訊號，及D2對應於共模資料訊號。 一電流切換電路藉由D2 +與D2-驅動而調變差動對之 共模通過電阻R1與R2。電阻R1與R2作為差動源之終端， 因而理想值可為電纜差動阻抗之一半。電阻R3及R4作為 ❹共模訊號之終端，因而匹配之終端阻抗理想值係為電纜之 共模組抗的兩倍。 電阻R5及R6截取共模電壓，其亦為由R3、R4、R5 及R6組成之差動終端網路之一部分，因而理想值應符合 電纜之差動阻抗匹配之公式： Z 差動=(R3+R4)//(R5+R6) 差動放大器AMP1重尋（回復）資料流D卜與單一端放 大器AMP2重尋（回復）資料流D2。 圖五表示本發明實施例中可利用於雙模接收器之傳輸 電路。如圖五所示，例如，其可被使用於一 MHL/HDMI 雙模接收器。圖五所舉之概念也可被應用於其他雙模環境。 在一實施例中，於HDMI模式下，切換器S可被連接， 使得接收器運作成為一傳統的HDMI接收器，從CLK通道 (CLK channel)及資料通道0、1、2得到四差動訊號，且 傳送CLK、DO、Dl、D2至系統。對於MHL模式，具 9 201018087 共模CLK訊號加入之差動資 所有其他輸入（如CLK通道、資料二於貧料通道0’ (floating)，切換器s也為非連接。接^ 1、2)則浮置 置，且重尋（回復）CLK與D0。 目同於上述之配 說明中提及之「一實施例」、「— 例中相關之-特定特徵、結構或特性至少：二施 例中，但未必於全部實施例中。「 03、i實施 ❹ 或「-些實施例」等多種樣態未必!:：」、一種實施例」 *义、+、 少裡银也禾必思指相同之實施例。 說明中’本發明之具體實施例僅作為參考，然 而’在不偏離本發明之精神盘筋 敘述作各種修改和變動^ =明=顯將可依據此 明而非限制。冑口此“明書與圖式係作為說 【圖式簡單說明】 本發明之實施例制以舉例說明，而非用以限制本發 明。在伴隨之圖式中，相同的元件符號係表示相同的元件。 圖一表示本發明實施例中合併雙向資料傳輸系統之示 圖一表示本發明實施例中利用共模訊號合併雙向資料 轉換系統之系統結構示意圖。 圖二表示本發明實施例中使用本發明技術所創造出之 波形圖。 圖四表示本發明實施例中藉由電線相連接之傳送器與 接收器’其可利用共模訊號溝通之示意圖。 圖五表示本發明實施例中可利用於雙模接收器之傳輪 201018087 電路之示意圖。 【主要元件符號說明】 101、 201 處理器 102、 202 顯示終端 105 a-d、205 a_d雙絞線差動對 106、 115、206、215 傳送器 107、 110、207、210 接收器 125、225 直流偏移模組 140、150、240、250 雙絞線差動對 230 列與行驅動電路 280、290 虛擬差動對

Rl、R2、R3、R4、R5、R6 電阻 S切換器

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Claims (1)

1. 201018087 七、申請專利範圍： 1. 一種使用共模訊號獨立連接差動對之傳送器，包含： 一第一訊號產生電路，用以產生一第一資料訊號，其綾 由一差動電壓對訊號通過一線路對以通訊一第一資料 流；以及 一第二訊號產生電路，用以產生一第二資料訊號，其鳋 由-共模電壓訊號通訊一第二資料流，其中該線路對同 時傳送該共模電壓訊號係與差動對訊號。 2. ^請求f 1所述之傳❹，其中該m產生電路包 含至少-第-電流切換電路，以調變該差動電壓對訊 3' ❹ 4.如請求項3所述之 φ ^ 輕合於該線路對之：二:更，一電阻結構對以串聯 第二電流切換電路^ 第一電阻結構軸合於該 間，及-第=之輪出與該線路對中之第一線路之 輸出與該線二結構對輕合於該第二電流切換電路之 線路對中之第二線路之間。 、項1所述之傳以，其中該線路對包含在一通用 12 201018087 串列匯流排相容電纜 6. 如請求項5所述之傳送器，其中該通料列匯流排相容 電規包含微通用串列匯流排相容電纟覽。 7. 如:求項5所狀傳送^，其巾料路對係包含在 動高晝質連結介面通過一微通用串列匯流排電規。丁 〇 .如請求項5所述之傳送器，其差動 析多媒體影音介面訊號。 電壓對訊號包含高解 9, =種使用共模訊號獨立連接差動對之系統，包含： :第-訊號產生電路，用以產生一第一資料訊號 ^差動電壓對訊號通過—線路對以通訊—第一資料 第Λ號產生電路’用以產生一第二資料訊號，其 t一共模電壓訊號通訊-第二資料流，其中該線路對同 =傳送該共模電壓訊號係與差動對訊號； :第y放大㈣合該線路對’以㈣該差動電壓對訊 說，以及 ^二放大㈣合該線路對’以擷取該共模電壓對訊 就0 如π求項9所述之系统’其中該第—訊號產生電路包含 201018087 號 11 =請求項H)所述之系統，其中該第二訊號產生電路包 3至少-第二電流切換電路’以調變該共模電壓訊號。 ❹ 12.=求们1所述之系統，更包含—電阻結構對以串聯 =°於該線路對之間，其中H⑽構對㈣於-第-電流切換電路之輸出與該線路對之第—線路之 :二及一第二電阻結構對耦合於—第二電流輸出元件與 β玄線路對之第二線路之間。 13.㈣求項9所述之系統，其中該第—放大|^合用以從 母了線路對接收訊號，以及第二放大㈣合用以接收該 共模電壓訊號，經由耗合於該線路對之間的一電阻结 構。 鲁 14.如請求項9所述之系統，其中該線路對包含在—通用串 列匯流排相容電纜。 如請求項9所述之系統，其中該通用串列匯流排相容電 ，纜包含微通用串列匯流排相容電纜。 16·=請^項9所述之系統，其中該線路對係包含在一行動 南畫負連結介面通過一微通用串列匯流排電規。 14 201018087 17·如》月求項9所述之系統，其差動電壓對訊號包 多媒體影音介面訊號。 阿解析 18·-種使用共模訊號獨立連接差動對之方法，包含： 7訊號通過二使用電壓差動訊號之線：對，利 電壓差動於該線路對之間，用以 號之資料值； 遺第一汛 ❹ 傳送-第二訊號通過使用共模電麗訊號之該線路 用變化該線材對之共模位準，用 利 料值。 +肖以顯不该第二訊號之資 請求項18所述之方法，其中該線路對包含在一通用 串列匯流排相容電纜。 如明求項18所述之方法’其中該通用串列匯流排相容 電纜'包含微通用串列匯流排相容電、纜。 21·如明求項18所述之方法’其中該線路對係包含在一行 動高晝質連結介面通過一微通用串列匯流排電纜。 22.如請求項18所述之方法，其差動電壓對訊號包含高解 析多媒體影音介面訊號。 15