TW201212530A - Signal generating apparatus and method - Google Patents

Description

201212530 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及一種信號產生裝置及方法，尤其是涉及一種 可混合多個傳輸信號的信號產生裝置及方法。 [先前技術；3 [0002] 在進行信號傳輸時，常使用不同的電壓值表示不同的數 據，以便能傳輸更多的信息。例如，以0V、IV、2V和3V 的電壓分別代表所欲傳送的數據為00、01、10和11。若 欲使用較多不同的電壓值傳雜信息，電壓值間的差距會 . .. ::....... .. 減少，因此需要設計更精細的硬馥，而使硬體的複雜度 和成本都增加。 [0003] 此外，也有許多產品利用這種特性，將數個信號混合成 為—個信號後傳輸，而能以不同的電壓值同時表示數個 信號的數據。例如，在高解析度多媒體介面（High Definition Media Interface，HDMI)中，可將乙太 網路通道（HDMI Ethernet:. Channel,:, HEC)信號和音頻 回傳通道（Audio Return Channel, ARC)信號混合成 為乙太網路音頻回傳通道（HDMI Ethernet and Audio Return Channel, HEAC)信號，因而可使用HEAC信號 同時傳送HEC信號和ARC信號。 [0004] 以上述的HDMI系統為例，常見的方式是分別使用不同的 硬體產生HEC信號和ARC信號，再使用另外的硬體將HEC 信號和ARC信號混合成HEAC信號。此種方式不但需要使用 較多的硬體而增加成本和消耗較多的能源，並且各部份 硬體間的整合也會增加複雜度。 099131334 表單編號A0101 第3頁/共19頁 0992054905-0 201212530 _5]附匕，需要-種簡化的信號產生襄置和方法來解決上述 的問題。 【發明内容】 [0006]為了解決上述問題，本發明提供一種信號產生裝置，其 包含有一放大器，該放大器包含有—對差動輸入端，用 以耦接於一第一輸入信號；一共模輪出信號調整端，用 以耦接於一第二輸入信號；以及—輪出端。該放大器可 依據该第一輸入信號，產生二個以上的差動輸出信號， 且可依據該第二輸入信號，產生二個以上的共模輸出信 號，並於該輸出端輸處由該差動輸出信號之一和該共模 輸出信號之一所組成的一輸出信號。 闺树明錢供-難號產生料，其包含將_第一輸入 信號提供至一放大器的一共模輸出信號調整端，並將一 第二輸入信號提供至該放大器的一對差動輸入端，使該 放大器的該輸出端產生由-τ第—共模輸出信號和一第一 差動輸出信號所組成的一第一輸出信號；將該第一輸入 . ；：. 信號提供至該放大器的該共模輪出信號調整端，並將一 第三輸入信號提供至該放大器的該差動輸入端，使該放 大器的該輸出端產生由該第一共模輸出信號和一第二差 動輸出信號所組成的一第二輸出信號；將一第四輸入信 號提供至該放大器的該共模輸出信號調整端，將該第二 輸入信號提供至該放大器的該差動輸入端，使該放大器 的該輸出端產生由一第二共模輸出信號和該第一差動輸 出“號所組成的一第三輸出信號；以及將該第四輸入信 號提供至該放大器的該共模輸出信號調整端，將該第三 099131334 表單編號Α0101 第4頁/共19頁 0992054905-0 201212530 輸入信號提供至該放大器的該差動輸入端，使該放大器 的該輸出端產生由該第二共模輸出信號和該第二差動輸 出信號所組成的一第四輸出信號；其中該第一共模輸出 信號和該第二共模輸出信號不同，且該第一差動輸出信 號和該第二差動共模輸出信號不同。 [0008] 本發明的優點之一在於能夠簡化硬體設計，使硬體成本 和複雜度都能降低。 0 [0009] 〇 【實施方式】 以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在這些圖 式中，相同的標號表示相同或類似的元件或流程步驟。 在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來 指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解 ，可能會有不同的名詞用來稱呼同樣的元件。本說明書 及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異作為區分元件 的方式，而是以元件在功能上的差異作為區分的基準。 在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」為 一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於…」。 另外，「耦接」一詞包含任何直接及間接的連接手段。 因此，若文中描述第一裝置耦接於第二裝置，則代表第 一裝置可直接連接（包含通過電性連接、有線/無線傳輸 、或光學傳輸等訊號連接方式）於第二裝置，或通過其 他裝置或連接手段間接的電性或訊號連接至該第二裝置 〇 [0010] 圖1為本發明一實施例的信號產生裝置100簡化後的功能 方塊圖，信號產生裝置100可使用放大器110配合適當的 099131334 表單編號A0101 第5頁/共19頁 0992054905-0 201212530 [0011] [0012] [0013] 099131334 週邊電路（圖中未示）來實現。放大器110包含有信號輸 入端132和134、共模輸出電壓調整端136、電源輸入端 152和154、以及輸出端170。放大器110可使用運算放大 器(operational ampli f ier )、轉導放大器（ transconductance ampl i f ier )、差動放大器（differential amplifier) 或者其他合適的放大器。 k號輸入端132和134分別為正相差動信號輸入端（noninverting input) 和負相差動信號輸入端 （invert_ ing input) ’信號輸入端132和134處的電壓分別為 Vi 1和Vi 2。共模輪忠電壓調整端丨％的電壓為Vi 3，而輸 出端170的輸出電壓為Vo。 '* 放大器110電源輸入端152和154可耦接至適當的電源， 例如，電壓源' 電流源、接地端或其他可提供適當電壓 位準或適當電流輸出的電路，以使放大器11〇能運作在所 需的工作模式。 放大器110具有增益參數G，放大器110的輸出端17〇的輸 出電壓可設置為Vo = Gx ( Vi 1-Vi2 ) +Vcro，其中Gx ( Vil-Vi2)為對應於 Vil 和 Vi2 的差動（differential )數據信號si所產生的差動輸出電壓；Vcm為對應於數據 信號S2的共模輸出電壓，亦即當上述方程式tvu=Vi2 時，輸出端170所輸出的電壓。一般的放大器會將共模輸 出電壓設置為-固定電壓，而圖llj5的實施例則使用共模 輸出電壓調整端136來調整共模輸出電壓，使放大器11〇 運作時可具有二個以上的共模輸出電壓。藉由調整麵接 於共模輸出電壓調整端136的數據信號S2，以產生適當的 表單編號A0101 第6頁/共19頁 0992054905-0 201212530 . 共杈輸出電壓Vcm。例如，可將設置共模輸出電壓Vcm=

Vx + NxVi3’vx為一適當的電壓值，n為一適當的常數 °圖1僅是簡化的功能方塊圖，此領域中具有通常知識者 皆可理解’能使用共模輸出電壓調整端136的信號，調整 放大器110中的各個電路級，以產生不同的共模輸出電壓 ’或者可以使用共模輸出電壓調整端136的信號以放大器 110配合外加的電路，使放大器110產生不同的共模輸出 電壓。 [0014]

[0015] ❹ 數據信號S1耦接於信號輸入端132和134，並且可以配合 數據信號S1的信號特性來設置放大器110的增益參數G。 例如，當數據信號81的電壓值較小時，可以將增益參數G 的絕對值設置為大於或等於1，以於輸出端170產生適當 的差動輸出電壓》而當數據信號S1的電壓值較大時，則 可將增益參數G的絕對值設置為小於或等;於1，以產生適 當的差動輸出電壓。 [ηΙ「ί: ί，Μ·：Ι Γ ί 放大器110的輸出端170的輸出電壓Vo包含有對應於數據 信號S1的差動輸出_壓(；>< (Vil-Vi2)，以及對應於數 據信號S2的共模輸出電壓Vein，因此放大器可以產生 混合有數據信號S1和S2的輸出信號。 [0016] 圖1的實施例採用電壓信號輸入和電壓信號輸出的放大器 110，放大器110採用差動的信號輸入端132和134、單端 (single ended)的共模輸出電壓調整端136、以及單 端的輸出端170。在一些實施例中’放大器亦可依需求或 配合週邊電路，選擇使用電壓信號輸入及/或電流信號輸 入、單端及/或差動的信號輸入輸出、或者選擇電壓信號 099131334 表單編號A0101 第7頁/共19頁 0992054905-0 201212530 輸出及/或電流信號輪出等方式。在另一些實施例中’亦 可依系統需求，使用類比及/或數位的信號輸入搭配合適 的週邊電路。因此，本發明的信號產生裝置能在硬體設 計上具有彈性。 [0017] [0018] [0019] [0020] 以下將搭配圖2來進一步說明信號產生裝置1〇〇的運作方 式。圖2為本發明的信號產生方法的一實施例的流程圖 200，並將產生的輸出電壓信號¥〇顯示於圖3。 在流程210中，將放大器no的電源輸入端152和154耦接 至適當的電源’使放大器110運作於適當的工作模式下。 例如’將電源輸入端152耦接至5V的電流源，將電源輸入 端154耦接至接地端。 在流程220中，將數據信號S2提供於共模輪出電壓調整端 136，此時數據信號S2具有一第一電壓值。將數據信號si 提供於信號輸入端132和134，此時數據信號S1為0，即 Vi l=Vi2。如圖3的時間tl:中所示，此時放大器11〇的輸 出端170的輸出電壓V〇. = Va 在流程230中，數據信號S2固定為第一電壓值。改變數據 信號S1 ’以於放大器11〇的輸出端170產生對應的輸出電 壓Vo。例如’在圖3的時間t2中，使數據信號S1 = AV1 ’Vil=Vi2+AVl。此時放大器110的輸出端170的輸出 電壓Vo = Va +AV2。而在圖3的時間t3中，使數據信號 Sl = 2x/XVl，Vil = Vi2 + 2xAVl。此時放大器 110 的輸 出端170的輸出電壓Vo = Va +2χΔν2。此外，可以根 據需求，將Δνΐ和ΔΥ2設置為相同或不同的值。 099131334 表單編號Α0101 第8頁/共19頁 0992054905-0 201212530 [0021] 在流程240中，將數據信號S2設置為一第二電壓值，並且 數據信號S1為〇。如圖3的時間t4中所示，此時放大器 110的輸出端170的輸出電壓V〇 = [0022] Ο [0023] 在流程250中，數據信號S2固定為第二電壓值。並且改變 數據信號S1，以於放大器11〇的輸出端17〇產生對應的輸 出電壓Vo。例如’在圖3的時間t5中，使數據信號S1 = △ Vl’Vil=Vi2+AVl。此時放大器110的輸出端17〇的 輸出電壓Vo = Vb +AV2。而在圖3的時間t6中，使數據 信號S1 = 2x△ VI，Vi 1 = Vi2 + 2χ△ VI。此時放大器 110 的輸出端170的輸出電遍V〇 = Vb + 2乂么V2。 圖2和圖3的實施例，僅簡單掘述如何將具有三個電壓值 的數據信號S1和具有兩個電‘壓值‘的數據信號S2混合，以 於放大器110的輸出端170產生混合有數據信號S1和S2的 輸出電壓信號Vo。在一些實施例中，也可以使用一個信 號的不同位元作為數據信號S1和S2，.例如，信號T包含3 個位元（T0、ΤΙ、T2)，並议8個電壓偉表示這3個位元， Ο 此時依據圖2的流程’使用位元T0作為數據信號S1，使用 位元T1和T2作為數據信號S2，以產生所需要的8個電壓值 的輸出信號。 [0024] 在上述的實施例中，輸出信號、數據信號S1和S2是以離 散（discrete)的電壓信號表示，在另外一些實施例中 ，輸出信號和數據信號可以採用離散的或者連續（continuous) 的電壓信號及/ 或電 流信號 。例如 ，數據信號 S1和S2可以採用連續的弦波、三角波及/或方波等。此外 099131334 ，輸出信號和數據信號皆可以採用正值及/或負值的電壓 表單編號A0101 第9頁/共19頁 0992054905-0 201212530 信號及/或電流信號。 [0025 ] 本發明的信號產生裝置和方法還能有其他的變化和實施 方式，例如，在一實施例中，圖3中輸出電壓Vo雖然為六 個不同的電壓值，但亦能將某些電壓值設置為相同，例 如使Va + 2xAV2 = Vb。在另一實施例中，可使用具有二 個或更多個電壓值的數據信號S1搭配二個或更多個電壓 值的數據信號S2，以產生混合有數據信號S1和S2的輸出 信號。在另一實施例中，可以視系統需求，於某些時間 僅傳輸數據信號S1，於某些時間僅傳輸數據信號S2，並 於某些時間同時傳輸數據信號S1和S2 ,並且在傳輸數據 信號S1、數據信號S2以及混合S1和S2的數據信號時，亦 可使放大器110的輸出端170依據不同的數據信號而產生 對應的輸出電壓Vo。在另一實施例中，數據信號S1和數 據信號S2亦可同時改變，而不需類似圖2的實施例中於一 次僅改變一個數據信號。 [0026] 本發明的信號產生裝置和方法還能搭配信號編碼/解碼方 法，而有更多的實施方式。例如，可將上述的HDMI系統 中，經多階傳輸-3 (Multi Level Transmit, MLT-3 )編碼的HEC信號作為數據信號SI，將ARC信號作為數據 信號S2，並將數據信號S1和S2提供至放大器110，以產 生HEAC信號，或產生差動的HEAC +信號和HEAC-信號。 [0027] 本發明的信號產生裝置亦可配合適當的週邊電路，提供 更彈性的硬體設計。例如，上述的HDM I系統中，若無法 直接使用HEC信號或ARC信號作為數據信號S1和S2，則需 要使用一些週邊電路將HEC信號或ARC信號轉換為適當的 099131334 表單編號A0101 第10頁/共19頁 0992054905-0 201212530 Ο [0028] [0029] Ο 電壓或電流位準’再將專換後的信號耦接至放大器11()。 例如，圖4為本發明另一實施例的信號產生裝置4〇〇簡化 後的功能方塊圖’除了圖1的放大器110，信號產生裝置 400還包含有放大器41〇和信號調整電路49〇。放大器410 的正相差動信號輸入端432耦接於信號調整電路490，放 大器410的負相差動信號輸入端434耦接於放大器11〇的 輸出端170 ’放大器410的輸出端470耦接於放大器11〇的 共模輸出電壓調整端136 *為簡潔起見，放大器41〇的電 源輸入端並未繪製於圖中。 在圖4的實施例中，ARC信螓耦摄於信號調整電路49〇，將 ARC信號轉換為適當的電壓位..準vm後以.提供至負相差動信 號輸入端434。例如，信號調整電路490可以使用分壓電 路，將ARC信號分壓為適當的電壓位準，分壓電路可利用 主動元件和被動元件等實現。 因此，當放大器110的輸出端170的輸出電_ v〇大於化時 ，放大器410的輸出端1.70的輸出.電...座（即為放大器11〇 的共模輸出電壓調整端13&處的電壓Vi3)會下降，使放 大器110的輸出端170的輸出電壓Vo下降。若放大器 的輸出端170的輸出電壓Vo小於Vm時，放大器41〇的輸出 端170的輸出電壓會上升，使放大器11〇的輸出端17〇的 輸出電壓Vo上升。因此，圖4中的實施例能將ARC信號轉 換為放大器110可接受的電壓位準，使放大器11〇的輸出 端170產生所需的共模輸出電壓。在另外的實施例申，亦 可使用其他合適的電路，將HEC信號轉換為放大器11〇可 接受的電壓位準，使放大器丨1〇能產生所需的差動輸出電 099131334 表單編號A0101 第11頁/共19頁 0992054905-0 201212530 壓。 [0030] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專 利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範 圍。 【圖式簡單說明】 [0031] 圖1是本發明的信號產生裝置的一實施例簡化後的功能方 塊圖； [0032] 圖2是本發明的信號產生方法的一實施例的流程圖； [0033] 圖3是依據圖2的方法所產生的輸出信號的波形圖；以及 [0034] 圖4是本發明的信號產生裝置的另一實施例簡化後的功能 方塊圖。 【主要元件符號說明】 [0035] 100信號產生裝置 [0036] 110、410 放大器 [0037] 132、134、432、434 信號輸入端 [0038] 136共模輸出電壓調整端 [0039] 152、154電源輸入端 [0040] 170、470 輸出端 [0041] 490信號調整電路 099131334 表單編號A0101 第12頁/共19頁 0992054905-0

Claims (1)

1. 201212530 七、申請專利範圍： 1 ’-種信號產生裝置，包含有—第一放大器，該第一放大器 包含有： —對第一差動輸入端，用以耦接於一第一輸入信號； 一模輸出信號調整端，用以耦接於一第二輸入信號；以 及 —第一輸出端； 、ο第放大器可依據该第一輸入信號，產生二個以上 Ο 的差動輸出信號，且可依據該第二輸入信號，產生二個以 上的共杈輸出信號’並於該第一輸出端輸出由該等差動輸 出心號之一和該等共模輸出信號之一所組成的一第—輸出 信號。 ， 2 .如申請專利範圍第1項所述的信號產生裝置，另包含有一 第二放大器’該第二放大器包含有： 一正相差動信號輸入端，耦接於該第一放大器的該第一輸 出端； ' V；' 〇 一負相差動信號輸入端，耦接於該第二輸入信號；以及 一第一輸出端，麵接於該第一放大器的該共模輸出信號調 整端，該第二放大器依據該第二輸入信號和該第一輸出信 號’產生一第二輸出信號於該共模輸出信號調整端。 3. 如申請專利範圍第2項所述的信號產生裝置，其中該第二 輸入信號另透過一分壓電路耦接於該第二放大器的該負相 差動信號輸入端。 4. 如申請專利範圍第2項所述的信號產生裝置，其中該第— 輸入信號、該第二輸入信號、該第一輪出信號、該第二輸 099131334 表單編號A0101 第13頁/共19頁 0992054905-0 201212530 出信號、該差動輸出信號和該共模輪出信號分別選用電麗 形式及/或電流形式。 式。 如申請專利範圍第1項所述的信號產生裝置，其中該第— 輸入信號、該第二輸人信號、該第—輸出信號、該差動輸 出信號和該共模輸出信號分別選用電壓形式及/或電流形 6.如申請專利範圍第1項所述的信號產生裝置，其中該第— 放大器包含-差動放大器、-運算放大器或一轉導放大器 •一種信號產生方法，其包含有： 將一第-輸入信號提供至-第-放大器的一共模輸出信號 調整端，並將-第二輸入信號提供至該第一放大器的一對 差動輸入端，使該第-放大器的該第一輸出端產生由一第 一共模輸出信號和一第一差動輸出信號所組成的一第—輸 出信號； 將該第-輸入信號提供至該第-‘大器的該共模輸出信號 調整端’並將-第三輸人錢提供讀第—放大器的該差 動輸入端，使該第一放大器的該第i輸出端產生由該第一 共模輸出信號和一第二差動輸出信號所組成的一第二輸出 信號； 將-第四輸入信號提供至該第一放大器的該共模輪出信號 調整端，將該第二輸入信號提供至該第一放大器的該差動 輪入端，使該第一放大器的該第一輸出端產生由一第二共 模輸出信號和該第一差動輸出信號所組成的一第三輸出信 號；以及 099131334 將该第四輸入信號提供至該第一放大器的該共模輸出信號 0992054905-0 表單編號A0101 第Η頁/共19頁 201212530 調整端，將該第三輸入信號提供至該第一放大器的該差動 輸入端’使该第-放大器的該第一輸出端產生由該第二共 模輸出仏號和该第二差動輸出信號所組成的一第四輸出信 號； 其中該第共模輪出信號和該第二共模輸出信號不同且 玄第差動輪出k號和該第二差動共模輸出信號不同。 8. 如申請專利範圍第7項所述的信號產生方法，另包含將該 第一輸入信號和該第四輸入信號透過一第二放大器而提供 0 至該第一放大器的該共模輸出信號調整端，其中該第二放 大器包含有一正相差動信號輸入端耦接於該第一輸出端、 一負相差動信號輪入端用以耦接於該第一輪入信號和該第 四輸入信號、以及-第二輸出端，祕於該第—放大器的 該共模輸出信號調整端。 - 9. 如申請專利範圍第8項所述的信號產生方法，另包含將該 第一輸入信號和該第四輸入信號透過一分壓電路而提供至 S亥第一放大器的該負相差動信號輸入端。 Q 1〇 .如申請專利範圍第7項所述的信號產生方法，其中該第一 、第二、第三和第四輸入信號、.該，第一和第二共模輸出信 號、以及該第一和第二差動輸出信號分別選用電壓形式及 /或電流形式。 0992054905-0 099131334 表單編號A0101 第15頁/共19頁