TW201301764A - 電子設備 - Google Patents

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TW201301764A TW100124141A TW100124141A TW201301764A TW 201301764 A TW201301764 A TW 201301764A TW 100124141 A TW100124141 A TW 100124141A TW 100124141 A TW100124141 A TW 100124141A TW 201301764 A TW201301764 A TW 201301764A
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Chun-Lung Hung
Kuo-Pin Lin
dong-liang Ren
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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Abstract

本發明涉及一種電子設備，該電子設備包括至少二具有不同工作電壓的功能單元以及至少一邏輯匹配單元。該邏輯匹配單元電連接於該至少二功能單元之間。該功能單元可分別輸入與/或輸出數據，該邏輯匹配單元使得該至少二功能單元所交換的資料訊號具有相同的邏輯電位，以保證資料訊號可靠的傳輸與交換，以及提高該電子設備的安全性與可靠性。

Description

電子設備
本發明關於一種電子設備，尤其關於具有功能單元且功能單元之間需要進行資料交換的電子設備。
隨著科技的發展，各類電子設備（如音/視頻播放器、手機、PDA等）逐漸地在人們的工作和生活中得到越來越多的應用，使得如何增加電子設備的功效已經成為重要的課題。
一般為了增加電子設備的功效，通常使該電子設備具有多種功能單元，例如不同的訊號或資料處理、傳輸以及執行模組等，以用於處理、傳輸或者執行不同的訊號或資料，這些功能單元經常需要進行資料交換。然而，在實際應用時，電子設備中的各功能單元在進行資料交換時，經常會出現資料混亂或資料傳輸錯誤，以及資料無法進行傳輸或者部分功能單元被燒毀等異常現象，導致電子設備的可靠性較低。
有鑑於此，提供一種資料訊號傳輸之可靠性較高之電子裝置實為必要。
一種電子設備，其包括至少二功能單元，第一功能單元與第二功能單元，該第一功能單元具有第一工作電壓，該第二功能單元具有第二工作電壓，該第一工作電壓的電壓值小於該第二工作電壓的電壓值。該電子設備還進一步包括至少一個邏輯匹配單元，該邏輯匹配單元電連接於該第一功能單元與第二功能單元之間，該邏輯匹配單元選擇性地將第一功能單元與第二功能單元連通或斷開，以使該第一功能單元與第二功能單元的交換的資料訊號具有相同的邏輯電位。
相較於先前技術，本發明電子設備利用邏輯匹配單元使得電子設備內的具有不同工作電壓的功能單元在相互交換資料訊號時均具有相同的邏輯電位，從而保證資料訊號正確可靠地傳輸與交換，以及保證電子設備中各功能單元安全、可靠地運行。
一般來說，電子設備具有多個功能單元，並且不同的功能單元之間需要進行資料訊號交換，例如筆記型電腦中具有南橋處理模組、北橋處理模組、顯卡模組、硬碟存儲模組以及介面模組等，上述模組之間經常需要進行資料交換，再或者，顯卡模組需要將其處理後的資料訊號輸出至圖像顯示元件進行顯示時，其需要通過對應的介面模組作為仲介進行輸出。需要說明的是，本發明所述的資料訊號均為數位訊號，例如數位訊號1或0，1為邏輯高電位訊號，0為邏輯低電位訊號。
然而，通過研究發現，不同的功能單元有可能具有不同的工作電壓，例如第一功能單元具有第一工作電壓，第二功能單元具有第二工作電壓，其中，該第一工作電壓與第二工作電壓不相同，例如第一工作電壓小於第二工作電壓。若將該第一功能單元與第二功能單元電連接以交換資料訊號，則可能出現該第二工作電壓直接輸入第一功能單元或者第一工作電壓直接輸入第一功能單元的情況。由於該第二工作電壓大於該第一功能單元正常運行所需的工作電壓，從而存有將第一功能單元中的電路元件被燒毀的隱患。同時，由於該第一工作電壓小於第二功能單元正常運行所需的工作電壓，直接將第一工作電壓輸入第二功能單元，會使得第二功能單元無法正常啟動工作的缺陷。再或者該第一工作電壓與第二工作電壓平均後分別輸入至第一、第二功能單元，一方面第一功能單元中的電路元件可能被燒毀，另一方面第二功能單元不能夠正常啟動而無法正確傳輸資料訊號或者資料訊號傳輸出現錯誤。
換句話說，若電子設備中具有不同工作電壓的功能單元直接進行資料交換，則很可能使得其在交換資料時出現資料錯誤、電路元件被燒毀或者部分處理系統無法正常運行的缺陷，從而發現了電子設備無法正常運行以及被燒毀的主要原因。
為保證功能單元之間正確、可靠地交換資料訊號，要求接收資料訊號的功能單元的邏輯電位與輸出該資料訊號的功能單元的邏輯電位相同。例如，第一功能單元輸出的資料訊號為邏輯高電位，第二功能單元接收的該資料訊號也應為邏輯高電位，或者同為邏輯低電位。反之，若第二功能單元輸出的資料訊號為邏輯高電位，第一功能單元接收的該資料訊號也應為邏輯高電位，或者同為邏輯低電位。應該可以理解，本實施方式所述的資料訊號的邏輯高電位與邏輯低電位僅為其電壓值的相對高低，其中，對於第一功能單元而言，可以將其第一工作電壓定義為邏輯高電位，0V電壓定義邏輯低電位，對於第二功能單元而言，可以將其第二工作電壓定義為邏輯高電位，0V電壓定義邏輯低電位。
請參閱圖1，其為本發明一實施方式中電子設備10的方框圖。本發明所述的電子設備10可為消費性電子裝置，例如電視、顯示器、筆記本電腦、平板電腦、臺式電腦、手機等。在本實施方式中，以電視進行說明。
電子設備10包括第一功能單元100、第二功能單元200以及邏輯匹配單元300。
第一功能單元100具有第一工作電壓，例如3.3V的工作電壓。第一功能單元100用於處理其接收或輸出的資料訊號，第一功能單元100包括至少一個第一端口101，以作為第一功能單元100接收或輸出資料訊號的端口。
第二功能單元200具有第二工作電壓，該第二工作電壓的電壓值與第一工作電壓的電壓值不相同，例如5V的工作電壓。第二功能單元200用於處理其接收或輸出的資料訊號，第二功能單元200包括至少一個第二端口201，以作為第二功能單元200接收或輸出資料訊號的端口。
在本實施方式中，第一功能單元100可以為音/視頻處理模組，例如其可以包括有圖像、聲音處理晶片及其輔助電路，第二功能單元200可以為圖像、聲音資料傳輸介面模組，例如HDMI介面。應當能夠理解，第一功能單元100還可以為其他處理模組，例如微處理單元（CPU或MCU等）、驅動模組等。第二功能單元200也可以為音視頻播放顯示模組，例如LCD顯示模組等，或者還可以為其他資料傳輸介面，例如URAT介面，並不以此為限。
邏輯匹配單元300電連接於該第一功能單元100與第二功能單元200之間，以用於使得第一功能單元與第二功能單元在交換資料訊號時，一方可以獲得與另一方邏輯電位相同但電壓不完全相同的資料訊號。
需要說明的是，在本實施方式中，第一功能單元100傳輸資料訊號時，第一端口101載入第一工作電壓，例如3.3V電壓，定義為邏輯高電位；第一端口載入0V電壓時，定義為邏輯低電位。第二功能單元200傳輸資料訊號時，第二端口201載入第二工作電壓時，例如5V電壓，定位為邏輯高電位；第二端口載入0V電壓時，定義為邏輯低電位。
具體地，邏輯匹配單元300包括第一電壓參考電路310、第二電壓參考電路320與控制電路330。
第一電壓參考電路310電連接於第一端口101，用於提供具有第一工作電壓的電訊號至第一端口101。
第二電壓參考電路320電連接於第二端口201，用於提供具有第二工作電壓的電訊號至第二端口201。
控制電路330電連接於該第一端口101與第二端口201之間，以用於選擇性地將第一端口101與第二端口201連通或斷開。
具體地，控制電路330包括第一參考端303、第一傳輸端301與第二傳輸端302，第一傳輸端301電連接於該第一端口101，第二傳輸端302電連接於第二端口201，第一參考端303接收參考電壓訊號。優選地，該第一工作電壓與第二工作電壓中電壓值較小的工作電壓作為該參考電壓訊號，例如將第一工作電壓作為該參考電壓訊號。
若控制電路330的第一傳輸端301或第二傳輸端302接收的資料訊號為邏輯高電位時，控制電路330使得第一傳輸端301與第二傳輸端302斷開；若第一傳輸端301或第二傳輸端302接收的資料訊號為邏輯低電位時，控制電路330使得第一傳輸端301與第二傳輸端302連通，以使得第一功能單元100與第二功能單元200所交換的資料訊號具有相同的邏輯電位。
更詳細地，請參閱圖2，其為本實施方式中第一端口與第二端口輸出或輸入的資料訊號的邏輯電位示意圖。
若控制電路330的第一傳輸端301自第一端口101接收的資料訊號為邏輯高電位時，例如3.3V電壓訊號，控制電路330處於截止狀態，第一端口101與第二端口201斷開，第二端口201自第二電壓參考電路320接收與第二工作電壓相同的邏輯高電位，例如5V電壓訊號。由此，第一端口101與第二端口201具有相同的邏輯電位。若控制電路330的第一傳輸端301自第一端口101接收的資料訊號為邏輯低電位時，例如0V電壓訊號，控制電路330處於導通狀態，第一端口101與第二端口201連通，第二端口201自第一端口101接收該邏輯低電位訊號。由此，第一端口101與第二端口201具有相同的邏輯電位。
若控制電路330的第二傳輸端302自第二端口201接收的資料訊號為邏輯高電位訊號時，控制電路330處於截止狀態，第一端口101與第二端口201斷開，第一端口101自第一電壓參考電路310接收與第一工作電壓的電訊號相同的邏輯高電位，第一端口101與第二端口201具有相同的邏輯高電位。若控制電路330的第二傳輸端302自第二傳輸端302接收邏輯低電位訊號時，例如0V電壓訊號，控制電路330處於導通狀態，第一端口101與第二端口201連通，第一端口101自第二端口201接收該邏輯低電位訊號。由此，第一端口101與第二端口201具有相同的邏輯電位。
應當能夠理解，若第一功能單元100、第二功能單元200將第一端口101與第二端口201作為對應的第一組端口，第一功能單元100還可以包括第三端口，第二功能單元200還可以包括第四端口，並且作為對應的第二組端口，以及第一功能單元100與第二功能單元200對應地還可以包括第N組端口，其中，N為自然數。該第二組端口至第N組端口可以是與第一組端口相同的資料訊號傳輸端口，也可以是作為其他用途的端口。同時，電子設備10也可以對應地包括第二邏輯匹配單元、第三邏輯匹配單元至第N邏輯匹配單元，且該第二邏輯匹配單元、第三邏輯匹配單元至第N邏輯匹配單元對應地分別與第一功能單元100以及第二功能單元200中的第二組端口、第三組端口至第N組端口電連接。
請參閱圖3，其為本實施方式中控制單元的具體電路結構圖。在本實施方式中，第一功能單元100中的音視頻處理模組與第二功能單元200中的HDMI介面採用I2C匯流排傳輸資料。其中以I2C匯流排中的SCL端為第一端口101以及第二端口201為例進行說明。
第一電壓參考電路310包括第一電壓輸入端311與第一電壓維持端313，其中，第一電壓輸入端311載入與第一工作電壓相同的電壓，第一電壓維持端313電連接於第一端口101。第一電壓參考電路310包括電阻R1，電阻R1電連接於第一電壓輸入端311與第一電壓維持端313之間。
第二電壓參考電路320包括第二電壓輸入端321與第二電壓維持端323，其中，第二電壓輸入端321載入與第二工作電壓相同的電壓，第二電壓維持端323電連接於第二端口201。第二電壓參考電路320包括電阻R1，電阻R1電連接於第二電壓輸入端321與第二電壓維持端323之間。
控制電路330包括第一開關電路340與第二開關電路350，第一開關電路340與第二開關電路並行連接於第一傳輸端301與第二傳輸端302之間。
第一開關電路340包括第一控制極341、第一傳導極343與第二傳導極345，其中，第一控制極341電連接於第一參考端303，第一傳導極343電連接於第一傳輸端301，第二傳導極345電連接於第二傳輸端302。第一控制極341與第一傳導極343所載入的電訊號的電壓差值為第一預定值時，第一開關電路導通，第一傳導極343與第二傳導極345連通，第一控制極341與第一傳導極343所載入的電訊號的電壓差值為第二預定值時，第一開關電路340截止，第一傳導極與第二傳導極斷開。在本實施方式中，第一預定值可以是3.3V，第二預定值可以是0V，該第一預定值與第二預定值還可以為其他數值，並不以此為限。另外，第一開關電路340採用N型開關管Q1來實現，其中，開關管Q1為MOS管，開關管Q1的閘極電連接於第一控制極341，或者作為第一控制極341；開關管Q1的源極電連接於第一傳導極343，或者作為第一傳導極343；開關管Q的汲極電連接於第二傳導極345，或者作為第二傳導極345。
第二開關電路350包括第三傳導極351與第四傳導極353，第三傳導極351電連接於第一傳輸端301，第四傳導極353電連接於第二傳輸端302。其中，第三傳導極351與第四傳導極353所載入的電訊號的電壓差值為第一預定值，第二開關電路350導通，第三傳導極351與第四傳導極353連通，例如第一預定值為3.3V，若第三傳導極351與第四傳導極353所載入的電訊號的電壓差值不為第一預定值時，該第二開關電路350截止，第三傳導極351與第四傳導極353斷開。在本實施方式中，第二開關電路350採用單嚮導通的開關管D1來實現，其中，開關管D1為二極體，開關管D1的陽極電連接於該第三傳導極351，或者作為第三傳導極351；開關管D1的陰極電連接於第四傳導極353，或者作為第四傳導極353。
優選地，將第二開關電路350與第一開關電路340集成於一個電子元件中，以使得控制電路330的體積較小，控制較為方便。
現結合圖2與圖3具體說明邏輯匹配單元300如何使得第一功能單元100與第二功能單元200的邏輯電位相同的原理進行說明。
基於邏輯匹配單元300的運作過程可以根據第一功能單元100輸出或第二功能單元200輸出資料訊號的不同情形分為兩個部分。
第一部分，第一功能單元100輸出資料訊號至第二功能單元200。
若第一功能單元100輸出的資料訊號為邏輯高電位，第一端口101載入邏輯高電位的資料訊號，例如3.3V電壓的邏輯高電位，第二功能單元200的第二端口201通過第二電壓參考電路320載入第二工作電壓，維持邏輯高電位，例如5V電壓的第二工作電壓。控制電路330的第一傳輸端301載入3.3V電壓的邏輯高電壓，第一參考端303也載入有3.3V電壓，其電壓差值為第二預定值，0V，第一開關電路340中開關管Q1的閘極與源極均載入3.3V電壓，開關管Q1截止，同時第二開關電路350中開關管D1截止，此時，第一端口101與第二端口201均維持其邏輯高電位，由此，第一端口101與接收第一端口101輸出之資料訊號的第二端口201均處於邏輯高電位。
若第一功能單元100輸出的資料訊號為邏輯低電位，例如0V電壓，第一端口101載入邏輯低電位的0V電壓。控制電路330的第一參考端303為3.3V電壓，第一傳輸端301為0V電壓，第一開關電路340中開關管Q1的閘極與源極的電壓差為第一預定值，3.3V，開關管Q1導通，第二開關電路350中的開關管D1截止，第二傳輸端302與第一傳輸端301導通，第二傳輸端302具有與第一傳輸端301相同的電位，即0V的邏輯低電位，則第二傳輸端302處於邏輯低電位。由此，第一端口101與接收第一端口101輸出之資料訊號的第二端口201均處於邏輯低電位。
第二部分，第二功能單元200輸出資料訊號至第一功能單元100。
若第二功能單元200輸出的資料訊號為邏輯高電位，例如與第二工作電壓相同的5V電壓，第二端口201載入5.5V電壓的邏輯高電位，第一端口101通過第一電壓參考電路載入3.3V電壓，處於邏輯高電位。控制電路330的第一參考端303與第一傳輸端301均為3.3V電壓，其電壓差值為第二預定值，0V電壓，第一開關電路340中開關管Q1的閘極與源極均載入3.3V電壓，開關管Q1截止，第二開關電路350中的開關管D1截止。此時，第一端口101與第二端口201均維持其邏輯高電位，由此，第二端口201與接收第二端口201輸出之資料訊號的第一端口101均處於邏輯高電位。
若第二功能單元200輸出的資料訊號為邏輯低電位，0V電壓，第二端口201載入0V電壓的邏輯低電位，第一端口101通過第一電壓參考電路310載入有3.3V電壓。控制電路330的第一參考端303與第一傳輸端301均為3.3V電壓，第二傳輸端302為與第二端口相同的電壓，0V電壓，第一開關電路340中開關管Q1的閘極與源極均載入3.3V，開關管Q1截止，第二開關電路350中開關管D1陽極端載入與第一傳輸端301相同的3.3V電壓，開關管D1的陰極載入與第二傳輸端302相同的0V電壓，開關管D1導通，第一傳輸端301與第二傳輸端302導通，第一傳輸端301具有與第二傳輸端302的相同的電位，即0V的邏輯低電位，則第一端口101處於邏輯低電位。由此，第二端口201與接收第二端口201輸出之資料訊號的第一端口101均處於邏輯低電位。
邏輯匹配單元300通過檢測其第一傳輸端301或第二傳輸端302所載入的電訊號的邏輯電位，通過其第一開關電路340與第二開關電路350選擇性地連通或斷開第一傳輸端301與第二傳輸端302，使得第一功能單元100與第二功能單元200所交換的資料訊號具有相同邏輯電位，達到保證資料訊號正確可靠地傳輸與交換，以及保證電子設備中各功能單元安全、可靠地運行。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．電子設備
100．．．第一功能單元
101．．．第一端口
200．．．第二功能單元
201．．．第二端口
300．．．邏輯匹配單元
310．．．第一電壓參考電路
311．．．第一電壓輸入端
313．．．第一電壓維持端
320．．．第二電壓參考電路
321．．．第二電壓輸入端
323．．．第二電壓維持端
330．．．控制電路
301．．．第一傳輸端
302．．．第二傳輸端
303．．．第一參考端
340．．．第一開關電路
341．．．第一控制極
343．．．第一傳導極
345．．．第二傳導極
350．．．第二開關電路
351．．．第三傳導極
353．．．第四傳導極
Q1、D1．．．開關管
圖1為本發明一實施方式中電子設備的方框圖。
圖2為本實施方式中第一端口與第二端口輸出或輸入資料訊號的邏輯電位示意圖。
圖3為本發明一實施方式電子裝置邏輯匹配單元的具體電路結構圖。
10．．．電子設備
100．．．第一功能單元
101．．．第一端口
200．．．第二功能單元
201．．．第二端口
300．．．邏輯匹配單元
310．．．第一電壓參考電路
320．．．第二電壓參考電路
330．．．控制電路
301．．．第一傳輸端
302．．．第二傳輸端
303．．．第一參考端

Claims (10)

  1. 一種電子設備，其包括至少二功能單元，該至少二功能單元包括第一功能單元與第二功能單元，該第一功能單元具有第一工作電壓，該第二功能單元具有第二工作電壓，該第一工作電壓的電壓值小於該第二工作電壓的電壓值，該電子設備還進一步包括至少一邏輯匹配單元，該邏輯匹配單元電連接於該第一功能單元與第二功能單元之間，該邏輯匹配單元選擇性地將第一功能單元與第二功能單元連通或斷開，以使該第一功能單元與該第二功能單元交換之資料訊號具有相同的邏輯電位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子設備，其中，該第一功能單元包括至少一第一端口，該第一端口用於輸出或輸入資料訊號，該第二功能單元包括至少一第二端口，該第二端口用於輸出或輸入數位訊號，該邏輯匹配單元包括一控制電路，該控制電路包括一第一參考端、一第一傳輸端與一第二傳輸端，該第一傳輸端電連接於該第一端口，該第二傳輸端電連接於該第二端口，該第一參考端輸入參考電壓訊號，該控制電路選擇性地將第一端口與第二端口連通或斷開。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電子設備，其中，當該控制電路的第一傳輸端或第二傳輸端接收的資料訊號為邏輯高電位，該控制電路使得該第一傳輸端與該第二傳輸端斷開；當該第一傳輸端或該第二傳輸端接收的資料訊號為邏輯低電位，該控制電路使得該第一傳輸端與該第二傳輸端連通。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電子設備，其中，該邏輯匹配單元還包括一第一電壓參考電路與一第二電壓參考電路，該第一電壓參考電路包括一第一電壓輸入端與一第一電壓維持端，該第一電壓輸入端載入與該第一工作電壓相同的電壓，第一電壓維持端電連接於該第一端口以提供具有第一工作電壓的電訊號至該第一端口，該第二電壓參考電路包括一第二電壓輸入端與一第二電壓維持端，該第二電壓輸入端載入與該第二工作電壓相同的電壓，該第二電壓維持端電連接於該第二端口，以提供具有該第二工作電壓的電訊號至該第二端口。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電子設備，其中，該控制電路包括至少一第一開關電路與一第一開關電路，該第一開關電路包括一第一控制極、一第一傳導極與一第二傳導極，該第一開關電路包括一第三傳導極與一第四傳導極，該第一傳導極與該第三傳導極電連接於該第一傳輸端，該第二傳導極與該第四傳導極電連接於該第二傳輸端，該第一控制極電連接於該第一參考端，當該控制電路的該第一傳輸端或該第二傳輸端接收的資料訊號為邏輯高電位，該第一開關電路與該第二開關電路截止，該第一傳輸端與該第二傳輸端斷開；當第一傳輸端或該第二傳輸端接收的資料訊號為邏輯低電位，該第一開關電路或該第二開關電路導通，該第一傳輸端與該第二傳輸端連通。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電子設備，其中，該第一開關電路包括一第一開關管，該第一開關管的閘極電連接於該第一控制極，該第一開關管的源極電連接於該第一傳導極，該第一開關管的汲極電連接於該第二傳導極，該第二開關電路包括一第二開關管，該第二開關管的陽極端電連接於該第三傳導極，該第二開關管的陰極端電連接與該第四傳導極。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電子設備，其中，該第一參考電壓電路包括一第一電阻，該第一電阻電連接於該第一電壓輸入端與第一電壓維持端之間，該第二電壓參考電路包括一第一電阻，該第一電阻電連接與該第二電壓輸入端與該第二電壓維持端之間。
  8. 如申請專利範圍第1至6項任意一項所述之電子設備，其中，該參考電壓訊號為該第一工作電壓。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電子設備，其中，該第一功能單元為用於資料處理的微處理系統，該第二功能單元為HDMI介面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電子設備，其中，該第一端口與該第二端口係I2C匯流排傳輸端口的其中一端口。
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