TW202324128A - 帶有整合等化器的通用序列匯流排（ｕｓｂ）主機資料切換器 - Google Patents

帶有整合等化器的通用序列匯流排（ｕｓｂ）主機資料切換器 Download PDF

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Abstract

一個態樣係關於一種裝置，該裝置包括：第一成對的切換設備，被組態以選擇性地將應用處理器耦合到通用序列匯流排（USB）差分資料傳輸線；USB主機埠連接器，耦合到USB差分資料傳輸線；第二成對的切換設備，被組態以選擇性地將音訊電路耦合到USB差分資料傳輸線；以及等化器，包括分別耦合到USB差分資料傳輸線的差分端子。

Description

帶有整合等化器的通用序列匯流排（USB）主機資料切換器
相關申請的交叉引用
本專利申請主張於2021年07月26日提交並且轉讓給本受讓人的待審美國非臨時申請號17/385699的優先權，並且在此明確地通過引用併入本文，如同在下文中充分闡述並用於所有適用目的一樣。
本公開內容的態樣總體上係關於資料傳輸電路，並且具體地，係關於帶有整合等化器的通用序列匯流排（USB）主機資料切換器。
行動手持設備通常是在諸如平板設備的其他小形狀因數設備中間的小形狀因數設備。由於這種設備的小型組態，經濟地使用設備空間特別令人感興趣。在這方面，可能期望將行動手持設備上的音訊路徑（例如，到耳機或揚聲器）從3.5毫米（mm）插孔轉換為通用序列匯流排（USB）版本C（USB-C）埠連接器，因為USB-C埠連接器更通用（例如，傳送音訊、交換USB資料、交換電池充電器資料等）。
由於通過USB-C提供音訊的附加功能，與主機USB-C電路相關聯的差分傳輸資料線DP/DN載入有許多組件，諸如將差分傳輸線DP/DN耦合到音訊電路系統的切換設備、USB應用處理器（AP）、電池充電器電路、靜電放電（ESD）設備、跡線、柔性連接器及其他電路系統。
以下呈現一個或多個實施方式的簡化總結，以便提供對這種實施方式的基本理解。該發明內容不是對所有預期實施方式的廣泛概述，並且既不旨在標識所有實施方式的關鍵或必要元素，也不旨在描繪任何或所有實施方式的範疇。其唯一目的是以簡化形式呈現一個或多個實施方式的一些概念，作為稍後呈現的更詳細描述的前奏。
本公開內容的一個態樣係關於一種裝置。該裝置包括：第一成對的切換設備，被組態以選擇性地將應用處理器耦合到通用序列匯流排（USB）差分資料傳輸線；第二成對的切換設備，被組態以選擇性地將音訊電路耦合到USB差分資料傳輸線；以及等化器，包括分別耦合到USB差分資料傳輸線的差分端子。
本公開內容的另一個態樣係關於一種方法。該方法包括：接收去往USB差分資料傳輸線的通用序列匯流排（USB）差分資料信號；等化該USB差分資料信號；以及在應用處理器和USB主機連接器之間路由經等化的USB差分資料信號。
本公開內容的另一個態樣係關於一種裝置。該裝置包括：用於接收去往USB差分資料傳輸線的通用序列匯流排（USB）差分資料信號的構件；用於等化該USB差分資料信號的構件；以及用於在應用處理器和USB主機連接器之間路由經等化的USB差分資料信號的構件。
本公開內容的另一個態樣係關於一種無線通信設備。無線通信設備包括：至少一個天線；耦合到至少一個天線的收發器；耦合到收發器的一個或多個信號處理核；以及耦合到一個或多個信號處理核的通用序列匯流排（USB）資料切換器。USB資料切換器包括：第一成對的切換設備，被組態以選擇性地將應用處理器耦合到USB差分資料傳輸線；第二成對的切換設備，被組態以選擇性地將音訊電路耦合到USB差分資料傳輸線；以及等化器，包括分別耦合到USB差分資料傳輸線的差分端子。
為了實現上述及相關目的，一種或多種實施方式包括在下文中充分描述並且在申請專利範圍中特別指出的特徵。以下描述及所附圖式詳細闡述了一種或多種實施方式的某些說明性態樣。然而，這些態樣僅指示可以採用各種實施方式的原理的各種方式中的幾種，並且描述實施方式旨在包括所有這些態樣及其均等物。
下面結合所附圖式闡述的詳細描述旨在作為對各種組態的描述，而不旨在表示可以在其中實踐本文描述的概念的唯一組態。詳細描述包括特定細節，目的是提供對各種概念的透徹理解。然而，對於本領域技術人員來說明顯的是，可以在沒有這些特定細節的情況下實踐這些概念。在一些情況下，眾所周知的結構及組件以方塊圖形式被示出，以避免混淆這種概念。
圖1圖示了根據本公開內容的一個態樣的示例通用序列匯流排（USB）主機資料通信電路100的示意圖/方塊圖。USB主機資料通信電路100可以被整合到任何類型的主機電子設備中，諸如行動手持設備、平板設備、膝上型電腦、臺式電腦、可穿戴設備（例如，智慧手錶、健康監測設備、人體活動監測設備等）、物聯網（IoT）設備等。
USB主機資料通信電路100被稱為“主機”，因為它能夠向用戶端設備（例如，耳機、揚聲器等）提供音訊，並且能夠與用戶端設備（例如，USB用戶端設備、電池充電器等）交換USB及電池充電器資料。USB版本C（USB-C）相容電路用於例示本文描述的概念，但應當理解，其他版本的USB或其他類型的資料傳輸協定可以採用本文描述的概念。
USB主機資料通信電路100包括USB-C資料切換器110、USB應用處理器（AP）120、充電器電路130、過壓保護（OVP）電路140及USB-C主機連接器（插頭）150。USB-C切換器110作為多工器/解多工器操作，以分配去往及來自USB差分傳輸線DP/DN的不同類型的資料（例如，音訊、USB、電池充電器）。USB-C資料切換器110可以包括音訊電路的至少一部分，諸如分別與相關聯的板外電感器L L及L R以及成對的切換設備SW AL及SW AR串聯耦合的一對身歷聲音訊放大器112-L（左（L）通道）及112-R（右（R）通道）。USB-C資料切換器110進一步包括分別耦合到成對的切換設備SW AL及SW AR的USB差分資料傳輸線DN/DP。
USB-C資料切換器110進一步包括分別耦合到USB差分資料傳輸線DP/DN的成對的切換設備SW DP及SW DN。在一個示例中，切換設備SW DP及SW DN可以各自被實現為單刀三擲（SPTT）開關，其中切換設備SW DP及SW DN的極點（被標記為“p”）分別耦合到USB差分資料傳輸線DP/DN。切換設備SW DP及SW DN亦可以包括分別耦合到USB應用處理器120之差分資料埠DP AP/DN AP的第一擲（被標記為“1”）。切換設備SW DP及SW DN亦可以包括第二擲（被標記為“2”），第二擲可以浮置以將切換設備組態為斷開狀態。此外，切換設備SW DP及SW DN可以包括分別耦合到充電器電路130之差分資料埠DP C及DN C的第三擲（被標記為“3”）。
備選地，應當理解，分開的切換設備可以將USB應用處理器120之DP AP/DN AP資料埠及充電器電路130之DP C及DN C資料埠分別電耦合到USB差分資料傳輸線DP/DN。USB-C資料切換器110進一步可以包括控制電路114，控制電路114被組態以基於模式信號，控制切換設備SW AL、SW AR、SW DP及SW DN的狀態，如本文進一步詳細描述的。USB-C資料切換器110之USB差分資料傳輸線DP/DN耦合到（板外）過壓保護（OVP）電路140，過壓保護（OVP）電路140又差分地耦合到USB-C主機連接器（插頭）150之電接觸。
在操作中，如果模式信號指示USB資料通信模式，則控制電路114將切換設備SW DP及SW DN組態以將第一擲“1”電耦合到極點“p”，並且將切換設備SW AL及SW AR組態為處於斷開狀態。在該組態中，USB差分資料信號可以在USB應用處理器120之差分資料埠DP AP/DP AN和USB差分傳輸線DP/DN之間傳輸，以用於與連接到USB-C主機連接器150的用戶端設備進行通信。此外，在該組態中，充電器電路130與USB差分資料傳輸線DP/DN電隔離。類似地，處於斷開狀態的切換設備SW AL及SW AR將音訊電路系統與USB差分資料傳輸線DP/DN電隔離。
如果模式信號指示音訊廣播模式，則控制電路114將切換設備SW DP及SW DN組態以將第二擲“2”電耦合到極點“p”，並且將切換設備SW AL及SW AR組態為閉合狀態。在該組態中，由身歷聲音訊放大器112-R及112-L生成的身歷聲音訊信號，經由電感器L R及L L以及切換設備SW AL及SW AR，被施加到USB差分傳輸線DP/DN，以傳輸到連接到USB-C主機連接器150的用戶端設備。此外，在該組態中，USB應用處理器120及充電器電路130與USB差分資料傳輸線DP/DN電隔離。
如果模式信號指示充電器資料通信模式，則控制電路114將切換設備SW DP及SW DN組態以將第三擲“3”電耦合到極點“p”，並且將切換設備SW AL及SW AR組態為斷開狀態。在該組態中，電池充電器資料可以在充電器電路130和USB差分傳輸線DP/DN之間進行通信，以用於與連接到USB-C主機連接器150的用戶端設備進行通信。此外，在該組態中，USB應用處理器120及音訊電路（放大器112-L/R及電感器L L/L R）與USB差分資料傳輸線DP/DN電隔離。
由於除了USB差分資料信號之外的音訊資料及充電器資料的通信，存在相當數目的耦合到USB差分資料傳輸線DP/DN的組件。例如，音訊切換設備SW AL及SW AR耦合到USB差分資料傳輸線DN/DP，由於它們的用於提供音訊信號線性的相對較大尺寸，這給傳輸線DN/DP引入了顯著的寄生電容。此外，切換設備SW DP及SW DN（包括耦合到那些切換設備SW DP及SW DN的靜電放電（ESD）設備（未示出））進一步向傳輸線DP/DN提供了顯著的寄生電容。此外，還有在USB-C資料切換器110和USB-C主機連接器150之間路由信號的柔性連接器及跡線，這進一步向傳輸線DP/DN添加了顯著的寄生電容。
圖2A圖示了根據本公開內容的另一個態樣的示例通用序列匯流排（USB）資料傳輸系統200的示意圖。USB資料傳輸系統200可以表示用於將USB差分資料從主機設備之USB應用處理器傳輸到用戶端設備的簡化模型，該用戶端設備連接到USB-C主機埠連接器。
具體地，USB資料傳輸系統200包括USB差分資料信號驅動器210、表示如上所述的寄生電容的USB-C資料切換器電路220、USB-C主機連接器（插頭）230，以及連接到USB-C主機連接器230的用戶端設備240。
USB差分資料信號驅動器210包括電流源212、第一場效應電晶體（FET）M1（例如，p通道金屬氧化物半導體（PMOS）FET）及驅動器負載電阻器R DP，它們串聯耦合在上電壓軌VDD和下電壓軌（例如，地線）之間。USB差分資料信號驅動器210進一步包括與電流源212及第二驅動器負載電阻器R DN串聯耦合在上電壓軌VDD和下電壓軌（例如，地線）之間的第二FET M2（例如，PMOS FET）。第一FET M1及第二FET M2被組態以接收輸入USB差分資料信號V INN/V INP，該輸入USB差分資料信號V INN/V INP可以在USB應用處理器內部生成。USB差分資料信號驅動器210被組態以分別在第一FET M1及第二FET M2之汲極處生成輸出USB差分資料信號V OUP/V OUN。第一FET M1之汲極及第二FET M2之汲極可以用作USB應用處理器之差分資料埠。
FET M1之汲極及FET M2之汲極（例如，USB差分資料信號驅動器之差分輸出）耦合到USB主機電路之USB差分傳輸線DP/DN。USB-C資料切換器電路220（表示耦合到USB差分傳輸線DP/DN的組件的寄生電容）包括分別耦合在USB差分傳輸線DP/DN和下電壓軌（例如，地線）之間的分流寄生電容器C PARP及C PARN。USB差分傳輸線DP/DN電耦合到USB-C主機連接器（插頭）230之DP/DN接觸。如所討論的，連接到USB-C主機連接器（插頭）230的用戶端設備240電耦合到USB-C主機連接器（插頭）230之DP/DN接觸，如分別由耦合在DP/DN接觸和下電壓軌（例如，地線）之間的用戶端負載電阻器R LP及R LN所表示的。
圖2B圖示了根據本公開內容的另一個態樣的、與USB資料傳輸系統200之資料傳輸相關聯的以分貝（dB）為單位的插入損耗S21與頻率的圖形。橫軸表示頻率，該頻率從圖左端處的10兆赫茲（MHz）延伸到圖右端處的兩（2）千兆赫茲（GHz）。縱軸表示插入損耗，該插入損耗從圖頂端處的0dB到圖底端處的-6dB。
如圖形所示，插入損耗S21在100MHz以下相對較低，例如為約1.2dB或更小。然而，在100MHz以上，插入損耗S21顯著增加，例如在720MHz處為約4.1dB。插入損耗S21在100MHz以上的增加一般由如由USB-C資料切換器電路220之分流電容器C PARP及C PARN表示的寄生電容引起，寄生電容是由於耦合到USB差分傳輸線DP/DN的許多組件引起。插入損耗S21隨頻率的增加阻礙了資料在USB主機裝置驅動程式210和用戶端設備240之間傳輸的速率。因此，需要減小在較高頻率（例如，高於100MHz）處的插入損耗S21，以便可以實現更高的資料速率。
跨用戶端設備240的插入損耗S21的一階估計或電壓Vout可以由以下等式表示： Vout=Idrv*（1/（2Gterm+sCpar））                  等式1 其中Idrv是由電流源212生成的電流，Gterm是驅動器負載電阻器R DP及R DN的平均電導，並且sCpar是與寄生電容或電容器C PARP及C PARN的平均電容相關聯的電納。由於參數“s”隨頻率增加，因此跨用戶端設備240的輸出電壓Vout減小，這也是插入損耗S21的度量。
圖3圖示了根據本公開內容的另一個態樣的另一個示例通用序列匯流排（USB）主機資料通信電路300的示意圖/方塊圖。USB主機資料通信電路300與之前詳細討論的USB主機資料通信電路100基本相同，但包括等化器以減少在較高頻率（例如，高於100MHz）處的插入損耗S21，並且可選地以減少在較低頻率處的插入損耗（例如，低於100MHz）。本質上，等化器向USB差分傳輸線DP/DN施加負電容，以基本抵消如前所述的與耦合到傳輸線DP/DN的許多組件相關聯的寄生電容。可選地，等化器可以對USB差分傳輸線DP/DN施加負電導，以降低等式1之分母中的電導。
如上所述，USB主機資料通信電路300可以包括與先前討論的USB主機資料通信電路100相同的組件。在USB主機資料通信電路300中，相同的組件或元件用相同的參考標記及相同的參考數字，但最高有效位數是“3”而不是“2”。先前已經參考對USB主機資料通信電路100的描述詳細描述了相同的組件或元件。
此外，USB-C資料切換器310進一步包括耦合到USB差分資料傳輸線DP/DN的整合等化器316。如所討論的，等化器316被組態以減小在較高頻率（例如，高於100MHz）處的插入損耗S21，並且可選地減小在較低頻率（例如，低於100MHz）處的插入損耗S21。在這點上，等化器316被組態以向USB差分傳輸線DP/DN施加負電容，以基本消除或減小如前所述的與耦合到傳輸線DP/DN的組件相關聯的寄生電容Cpar。可選地，等化器316可以被組態以向差分傳輸線DP/DN施加負電導，以減小由於驅動器負載電阻器R DP/R DN引起的電導Gterm。等化器316可以被視為耦合在USB差分資料傳輸線DP/DN和DC地線及/或AC地線之間的分流等化器。
圖4A圖示了根據本公開內容的另一個態樣的示例等化器400的示意圖。等化器400可以是USB-C資料切換器310之等化器316之示例性詳細實現。
具體地，等化器400包括第一電流源410-N，第一電流源410-N與第一FET M3（例如，PMOS FET）串聯耦合在上電壓軌VDD和USB差分資料傳輸線DP/DN之負資料傳輸線（DN）之間。上電壓軌VDD可以用作AC地線。等化器400進一步包括第二電流源410-P，第二電流源410-P與第二FET M4（例如，PMOS FET）串聯耦合在上電壓軌VDD和USB差分資料傳輸線DP/DN之正資料傳輸線（DP）之間。第一FET M3包括耦合到USB差分資料傳輸線DP/DN之正資料傳輸線（DP）的閘極。第二FET M4包括耦合到USB差分資料傳輸線DP/DN之負資料傳輸線（DN）的閘極。
等化器400進一步包括電容器Ceq，電容器Ceq耦合於第一節點n1和第二節點n2之間，第一節點n1在第一電流源410-N和第一FET M3之間，第二節點n2在第二電流源410-P和第二FET M4之間。可選地，等化器400可以包括耦合在第一節點n1和第二節點n2之間的電阻器Req。如此，可以組態負電容及可選的負電導，包括等化器400之頻率響應（極點及零點），電流源410-N及電流源410-P可以被實現為可變電流源，電容器Ceq可以被實現為可變電容器，並且可選電阻器Req可以被實現為可變電阻器。
在帶有等化器316或等化器400（沒有可選電阻器Req）的情況下，跨用戶端設備240的插入損耗S21的一階估計或電壓Vout可以由以下等式表示： Vout=Idrv*（1/（2Gterm+sCpar-sCeq））         等式2 其中Ceq是電容器Ceq的電容。因此，通過將電容Ceq適當地組態以基本等於寄生電容Cpar，可以使運算式sCpar-sCeq基本等於零（0）；因此，至少針對期望頻率範圍消除了插入損耗S21或輸出電壓Vout的頻率依賴性。
在帶有等化器316或等化器400（包括可選電阻器Req）的情況下，跨用戶端設備240的插入損耗S21的一階估計或電壓Vout可以由以下等式表示： Vout=Idrv*（1/（（2Gterm-Geq）+（sCpar-sCeq）））      等式3 其中Geq是電阻器Req的電導。因此，通過適當地組態電阻Req，可以使運算式2Gterm-Geq更小，以在較低頻率（例如，低於100MHz）處實現特定的插入損耗S21。
圖4B圖示了根據本公開內容的另一個態樣的、在帶有及不帶有等化器316或等化器400的情況下，USB主機資料通信系統300之資料通信之頻率響應的比較圖形。該圖形的縱軸表示在使用帶有或不帶有整合等化器316或400的USB主機資料傳輸電路300的情況下，USB資料信號驅動器和用戶端設備之間的插入損耗S21。橫軸表示從10MHz到10GHz的頻率。實線表示在沒有由等化器316或400提供的等化的情況下的插入損耗S21。虛線表示在帶有由整合等化器316或400提供的較不激進等化的情況下的插入損耗S21。點劃線表示在帶有由整合等化器316或400提供的更激進等化的情況下的插入損耗S21。
如圖形所示，在沒有由整合等化器316或400提供的等化的情況下，插入損耗S21在100MHz以上滾降。在帶有由整合等化器316或400提供的較不激進等化的情況下，插入損耗S21一直相對平坦，一直到400MHz，然後在該頻率以上開始滾降。在帶有由整合等化器316或400提供的更激進等化的情況下，插入損耗S21相對平坦到300MHz，然後在大約450MHz處減小到峰值，然後在該頻率以上開始滾降。因此，在帶有整合等化器316或400的情況下，由於插入損耗S21在高於100MHz的頻率處顯著減小，因此可以實現USB主機設備和用戶端設備之間的更高資料傳輸速率。
圖5圖示了根據本公開內容的另一個態樣的另一個示例等化器500的示意圖。等化器500可以是USB-C資料切換器310之等化器316之另一個示例性詳細實現。在等化器400中，FET M3及FET M4向USB差分資料傳輸線DP/DN提供直流電（DC）及交流電（AC）。結果，等化器400可能影響與USB差分資料傳輸線DP/DN相關聯的共模電壓。如本文進一步討論的，等化器500不影響與USB差分資料傳輸線DP/DN相關聯的共模電壓。
更具體地，等化器500包括第一電阻器R N、第一FET M5（例如，NMOS FET）及電流源510，它們串聯耦合在上電壓軌VDD1和下電壓軌（例如，地線）之間。上電壓軌VDD1可以用作AC地線。等化器500進一步包括第二電阻器R P及第二FET M6（例如，NMOS FET）。
此外，等化器500包括第一電容器Ceqp，第一電容器Ceqp耦合於第一節點n1和USB差分資料傳輸線DP/DN之正資料傳輸線（DP）之間，第一節點n1在第一電阻器R N和第一FET M5之間。等化器500亦包括第二電容器Ceqn，第二電容器Ceqn耦合於第二節點n2和USB差分資料傳輸線DP/DN之負資料傳輸線（DN）之間，第二節點n2在第二電阻器R P和第二FET M6之間。
等化器500進一步包括第三電容器C INN，第三電容器C INN耦合在USB差分資料傳輸線DP/DN之負資料傳輸線（DN）和第一FET M5之閘極之間。此外，等化器500包括第四電容器C INP，第四電容器C INP耦合在USB差分資料傳輸線DP/DN之正資料傳輸線（DP）和第二FET M6之閘極之間。
等化器500亦包括閘極偏置電壓源520，閘極偏置電壓源520被組態以生成閘極偏置電壓Vbias。此外，等化器500包括耦合在閘極偏置電壓源520和第一FET M5之閘極之間的第三電阻器R INN。類似地，等化器500包括耦合在閘極偏置電壓源520和第二FET M6之閘極之間的第四電阻器R INP。
在操作中，當USB資料傳輸線DP/DN轉換為邏輯高/邏輯低時，DN線上的邏輯低信號AC耦合到FET M5之閘極；因此，將FET M5關斷。因此，經由電阻器R N及電容器Ceqp，在上電壓軌VDD1和USB差分資料傳輸線DP/DN之正資料傳輸線（DP）之間存在高頻電流路徑。因此，由於高頻處的相對較高插入損耗S21引起的正傳輸（DP）上的低電壓被流向USB差分資料傳輸線DP/DN之正資料傳輸線（DP）的高頻電流提升。
類似地，當USB資料傳輸線DP/DN轉換為邏輯低/邏輯高時，DP線上的邏輯低信號AC耦合到FET M6之閘極；因此，將FET M6關斷。因此，經由電阻器R P及電容器Ceqn，在上電壓軌VDD1和USB差分資料傳輸線DP/DN之負資料傳輸線（DN）之間存在高頻電流路徑。因此，由於高頻處相對較高插入損耗S21引起的負傳輸（DN）上的低電壓被施加到USB差分資料傳輸線DP/DN之負資料傳輸線（DN）的高頻電流提升。
由於等化器500 AC（不是DC）耦合到USB差分資料傳輸線DP/DN，因此等化器500不影響與USB差分資料傳輸線DP/DN相關聯的共模電壓。電容器Ceqp及Ceqn可以被實現為可變電容器，並且電流源510也可以被實現為可變電流源。這允許設定等化器500之負電容及頻率響應（極點及零點）以實現期望的高頻插入損耗S21補償。
圖6圖示了根據本公開內容的另一個態樣的又一示例等化器600的示意圖。等化器600包括先前討論的等化器500，但進一步包括負電容等化器610以增加等化器500的頻寬。也就是說，由於等化器500中的內部寄生電容，由等化器500提供的插入損耗S21補償可能受頻寬限制。因此，負電容等化器610向等化器500提供負電容，以基本抵消或減小等化器500的內部寄生電容。由於上文已經詳細討論了等化器500，因此下文重點放在負電容等化器610的描述上。
具體地，負電容等化器610包括第二電流源620-N，第二電流源620-N與第三FET M7（例如，PMOS FET）串聯耦合在上電壓軌VDD2和等化器500之第一節點n1之間。上電壓軌VDD2可以與上電壓軌VDD1相同或不同。上電壓軌VDD2可以用作AC地線。負電容等化器610進一步包括第三電流源620-P，第三電流源620-P與第四FET M8（例如，PMOS FET）串聯耦合在上電壓軌VDD2和等化器500之第二節點n2之間。第三FET M7包括耦合到等化器500之第二節點n2的第三閘極。第四FET M8包括耦合到等化器500之第一節點n1的第四閘極。負電容等化器610亦包括電容器Ceq2，電容器Ceq2耦合在第三節點n3和第四節點n4之間，第三節點n3在電流源620-N和第三FET M7之間，第四節點n4在電流源620-P和第四FET M8之間。
在操作中，當USB資料傳輸線DP/DN轉換為邏輯高/邏輯低時，DN線上的邏輯低信號AC耦合到FET M7之閘極；因此，將FET M7導通。因此，經由電容器Ceq2及FET M7，在電流源620-P和USB差分資料傳輸線DP/DN之正資料傳輸線（DP）之間存在高頻電流路徑。因此，由於在高頻處相對較高插入損耗S21引起的正傳輸線（DP）上的低電壓被流向USB差分資料傳輸線DP/DN之正資料傳輸線（DP）的高頻電流提升。
類似地，當USB資料傳輸線DP/DN轉換為邏輯低/邏輯高時，DP線上的邏輯低信號AC耦合到FET M8之閘極；因此，將FET M8導通。因此，經由電容器Ceq2及FET M8，在電流源620-N和USB差分資料傳輸線DP/DN之負資料傳輸線（DN）之間存在高頻電流路徑。因此，由於在高頻處相對較高插入損耗S21引起的負傳輸（DN）上的低電壓被流向USB差分資料傳輸線DP/DN之負資料傳輸線（DN）的頻率電流提升。電容器Ceq2可以被實現為可變電容器，並且電流源620-N及620-P也可以被實現為可變電流源。這允許負電容等化器610之負電容及頻率響應（極點及零點）根據需要加寬等化器500的頻寬。
圖7圖示了根據本公開內容的另一個態樣的在主機設備和用戶端設備之間傳輸通用序列匯流排（USB）資料的示例方法700的流程圖。方法700包括接收去往USB差分資料傳輸線的通用序列匯流排（USB）差分資料信號（方塊710）。用於接收去往USB差分資料傳輸線的通用序列匯流排（USB）差分資料信號的構件的示例包括切換設備SW DP及SW DN或到OVP電路140及/或USB主機連接器150的連接中的任一種。
方法700進一步包括等化USB差分資料信號（方塊720）。用於等化USB差分資料信號的構件的示例包括本文描述的等化器中的任一種。此外，方法700包括在應用處理器和USB主機連接器之間路由經等化的USB差分資料信號（方塊730）。用於在應用處理器和USB主機連接器之間路由經等化的USB差分資料信號的構件的示例包括如本文描述的USB差分資料傳輸線。
圖8圖示了根據本公開內容的另一個態樣的示例無線通信設備800的方塊圖。無線通信設備800可以被實現為任何類型的無線通信設備，諸如行動手持設備、平板設備、膝上型電腦、臺式電腦、可穿戴設備（例如，智慧手錶、健康監測設備、人體活動監測設備等）、物聯網（IoT）設備等。
無線通信設備800包括積體電路（IC）810，積體電路（IC）810可以被實現為系統單晶片（SOC）。SOC 810可以包括耦合到音訊轉碼器820及USB應用處理器825的一個或多個信號處理核815。一個或多個信號處理核815可以被組態以生成及/或處理基帶（BB）信號。音訊轉碼器820可以被組態以：基於從一個或多個信號處理核815接收的音訊資料，生成身歷聲類比音訊信號AUD-L及AUD-R。USB應用處理器825被組態以：基於從一個或多個信號處理核815接收的資料，生成USB差分資料信號V OUN/V OUP，及/或處理從連接到USB-C主機連接器（插頭）850的用戶端設備接收的USB差分資料信號V OUN/V OUP。
無線通信設備800進一步包括帶有整合等化器的USB資料切換器840，USB資料切換器840可以按照包括整合等化器316、400、500及600中的任一個的USB-C資料切換器310來進行實現。帶有整合等化器的USB-C資料切換器840差分耦合到USB應用處理器825，以從其接收及/或向其提供USB差分資料信號V OUN/V OUP。帶有整合等化器的USB-C主機資料切換器840耦合到音訊轉碼器820以接收身歷聲類比音訊信號AUD-L及AUD-R。USB主機傳輸電路840可以耦合到充電器電路835以從其接收及/或向其提供充電器資料。帶有整合等化器的USB-C資料切換器840包括USB差分傳輸線DP/DN的至少一部分，USB差分傳輸線DP/DN耦合到過壓保護（OVP）電路845及USB-C主機連接器（插頭）850的電接觸。
用戶端設備可以被插入到USB-C主機連接器（插頭）850中。如果模式信號指示USB資料通信，則帶有整合等化器的USB-C資料切換器840可以將由整合等化器等化的USB差分資料信號V OUN/V OUP路由到用戶端設備或USB應用處理器825。如果模式信號指示身歷聲音訊廣播，則帶有整合等化器的USB-C資料切換器840可以經由USB差分資料傳輸線DN/DP、OVP電路845及USB-C主機連接器850，將身歷聲類比音訊信號AUD-L及AUD-P路由到用戶端設備。並且，如果模式信號指示充電器資料通信，則USB主機傳輸電路840可以將充電器資料信號路由到用戶端設備或充電器電路835。
對於無線傳輸，無線通信設備800包括耦合到一個或多個信號處理核815的收發器860，以向一個或多個信號處理核815提供及/或從一個或多個信號處理核815接收基帶（BB）信號。無線通信設備800亦包括至少一個天線865（例如，天線陣列），以向收發器860提供及/或從收發器860接收射頻（RF）信號。根據發射應用，收發器860被組態以處理發射BB信號以生成發射RF信號，以用於經由至少一個天線865無線傳輸到遠端設備。根據接收應用，收發器860被組態以處理從至少一個天線865接收的RF信號，以生成接收BB信號，以用於由一個或多個信號處理核815進行信號處理。
以下提供了本公開內容的態樣的概述：
態樣1：一種裝置，包括：第一成對的切換設備，該第一成對的切換設備被組態以選擇性地將應用處理器耦合到通用序列匯流排（USB）差分資料傳輸線；第二成對的切換設備，該第二成對的切換設備被組態以選擇性地將音訊電路耦合到該USB差分資料傳輸線；以及等化器，該等化器包括分別耦合到該USB差分資料傳輸線的差分端子。
態樣2：如態樣1之裝置，其中該等化器包括：第一電流源；第一場效應電晶體（FET），該第一FET與該第一電流源串聯耦合在第一電壓軌和該USB差分資料傳輸線之負資料傳輸線之間，其中該第一FET包括耦合到該USB差分資料傳輸線之正資料傳輸線的第一閘極；第二電流源；第二FET，該第二FET與該第二電流源串聯耦合在該第一電壓軌和該USB差分資料傳輸線之該正資料傳輸線之間，其中該第二FET包括耦合到該USB差分資料傳輸線之該負資料傳輸線的第二閘極；以及電容器，該電容器耦合在第一節點和第二節點之間，第一節點在該第一電流源和該第一FET之間，第二節點在該第二電流源和該第二FET之間。
態樣3：如態樣2之裝置，其中該電容器包括可變電容器。
態樣4：如態樣2或3之裝置，其中該等化器進一步包括耦合在該第一節點和該第二節點之間的電阻器。
態樣5：如態樣4之裝置，其中該電阻器包括可變電阻器。
態樣6：如態樣1-5中任一項之裝置，其中該第一電流源及該第二電流源分別包括第一可變電流源及第二可變電流源。
態樣7：如態樣1-6中任一項之裝置，其中該第一FET及該第二FET分別包括p通道金屬氧化物半導體（PMOS）FET。
態樣8：如態樣1之裝置，其中該等化器包括：第一電阻器；第一場效應電晶體（FET）；第一電流源，該第一電流源與該第一電阻器及該第一FET串聯耦合在第一電壓軌和第二電壓軌之間；第二電阻器；第二FET，該第二FET與該第二電阻器及該第一電流源串聯耦合在該第一電壓軌和該第二電壓軌之間；第一電容器，耦合在第一節點和該USB差分資料傳輸線之正資料傳輸線之間，第一節點在該第一電阻器和該第一FET之間；以及第二電容器，該第二電容器耦合在第二節點和該USB差分資料傳輸線之負資料傳輸線之間，第二節點在該第二電阻器和該第二FET之間。
態樣9：如態樣8之裝置，其中該等化器進一步包括：第三電容器，該第三電容器耦合在該USB差分資料傳輸線之該負資料傳輸線和該第一FET之第一閘極之間；以及第四電容器，該第四電容器耦合在該USB差分資料傳輸線之該正資料傳輸線和該第二FET之第二閘極之間。
態樣10：如態樣8或9之裝置，其中該等化器進一步包括：閘極偏置電壓源；第三電阻器，該第三電阻器耦合在該閘極偏置電壓源和該第一FET之第一閘極之間；以及第四電阻器，該第四電阻器耦合在該閘極偏置電壓源和該第二FET之第二閘極之間。
態樣11：如態樣8-10中任一項之裝置，其中該第一電容器及該第二電容器分別包括第一可變電容器及第二可變電容器。
態樣12：如態樣8-11中任一項之裝置，其中該第一電流源包括可變電流源。
態樣13：如態樣8-12中任一項之裝置，其中該第一FET及該第二FET分別包括n通道金屬氧化物半導體（NMOS）FET。
態樣14：如態樣8之裝置，其中該等化器進一步包括：第二電流源；第三FET，該第三FET與該第二電流源串聯耦合在該第一電壓軌和該第一節點之間，其中該第三FET包括耦合到該第二節點的第三閘極；第三電流源；第四FET，該第四FET與該第三電流源串聯耦合在該第一電壓軌和該第二節點之間，其中該第四FET包括耦合到該第一節點的第四閘極；以及第三電容器，該第三電容器耦合在第三節點和第四節點之間，第三節點在該第二電流源和該第三FET之間，第四節點在該第三電流源和該第四FET之間。
態樣15：如態樣14之裝置，其中該第三電容器包括可變電容器。
態樣16：如態樣14或15之裝置，其中該第二電流源及該第三電流源分別包括可變電流源。
態樣17：如態樣1-16中任一項之裝置，進一步包括分別耦合在該應用處理器之差分資料輸出和該USB差分資料傳輸線之間的切換設備。
態樣18：如態樣1-17中任一項之裝置，其中該音訊電路包括身歷聲放大器。
態樣19：如態樣1-18中任一項之裝置，進一步包括：電池充電器電路，該電池充電器電路包括資料埠；以及第三成對的切換設備，該第三成對的切換設備分別耦合在該電池充電器電路之該資料埠和該USB差分資料傳輸線之間。
態樣20：如態樣1-19中任一項之裝置，進一步包括耦合到該USB差分資料傳輸線的過壓保護（OVP）電路。
態樣21：一種方法，包括：接收去往通用序列匯流排（USB）差分資料傳輸線的USB差分資料信號；等化該USB差分資料信號；以及在應用處理器和USB主機連接器之間路由經等化的該USB差分資料信號。
態樣22：如態樣21之方法，其中等化該USB差分資料信號包括向該USB差分傳輸線施加負電容。
態樣23：如態樣21或22之方法，其中等化該USB差分資料信號包括向該USB差分傳輸線施加負電阻。
態樣24：如態樣21-23中任一項之方法，進一步包括分別向該USB差分傳輸線提供身歷聲音訊信號。
態樣25：一種裝置，包括：用於接收去往通用序列匯流排（USB）差分資料傳輸線的USB差分資料信號的構件；用於等化該USB差分資料信號的構件；以及用於在應用處理器和USB主機連接器之間路由經等化的該USB差分資料信號的構件。
態樣26：如態樣25之裝置，其中用於等化該USB差分資料信號的該構件包括用於向該USB差分傳輸線施加負電容的構件。
態樣27：如態樣25或26之裝置，其中用於等化該USB差分資料信號的該構件包括用於向該USB差分傳輸線施加負電阻的構件。
態樣28：如態樣25-27中任一項之裝置，進一步包括用於分別向該USB差分傳輸線提供身歷聲音訊信號的構件。
態樣29：一種無線通信設備，包括：至少一個天線；收發器，該收發器耦合到該至少一個天線；一個或多個信號處理核，該一個或多個信號處理核耦合到該收發器；通用序列匯流排（USB）主機資料傳輸電路，該USB主機資料傳輸電路耦合到該一個或多個信號處理核，其中該USB主機資料傳輸電路包括：USB差分資料傳輸線；USB主機連接器，該USB主機連接器耦合到該USB差分資料傳輸線；應用處理器，該應用處理器包括分別選擇性地耦合到該USB差分資料傳輸線的差分資料輸出；以及等化器，該等化器包括分別耦合到該USB差分資料傳輸線的差分端子。
態樣30：如態樣29之無線通信設備，進一步包括音訊電路，該音訊電路包括分別選擇性地耦合到該USB差分資料傳輸線的身歷聲輸出。
提供本公開內容的先前描述以使本領域技術人員能夠製作或使用本公開內容。對於本領域技術人員來說，對本公開內容的各種修改將是明顯的，並且本文定義的一般原理可以被應用於其他變型而不背離本公開內容的精神或範疇。因此，本公開內容不旨在限於本文描述的示例，而是要被賦予與本文公開的原理及新穎特徵一致的最廣泛的範疇。
100:通用序列匯流排（USB）主機資料通信電路 110:USB-C資料切換器 112-L、112-R:身歷聲音訊放大器 114:控制電路 120:USB應用處理器（AP） 130:充電器電路 140:過壓保護（OVP）電路 150:USB-C主機連接器（插頭） 200:通用序列匯流排（USB）資料傳輸系統 210:USB差分資料信號驅動器 212:電流源 220:USB-C資料切換器電路 230:USB-C主機連接器（插頭） 240:用戶端設備 S21:插入損耗 300:通用序列匯流排（USB）主機資料通信電路 310:USB-C資料切換器 312-L、312-R:身歷聲音訊放大器 314:控制電路 316:等化器 320:USB應用處理器（AP） 330:充電器電路 340:過壓保護（OVP）電路 350:USB-C主機連接器（插頭） 400、500、600:等化器 410-N、410-P、510:電流源 520:閘極偏置電壓源 610:負電容等化器 620-N:第二電流源 620-P:第三電流源 700:方法 710、720、730:方塊 800:無線通信設備 810:系統單晶片（SOC） 815:一個或多個信號處理核 820:音訊轉碼器 825:USB應用處理器 835:充電器電路 840:帶有整合等化器的USB-C資料切換器 845:過壓保護（OVP）電路 850:USB-C主機連接器（插頭） 860:收發器 865:至少一個天線
圖1圖示了根據本公開內容的一個態樣的示例通用序列匯流排（USB）主機資料通信電路的示意圖/方塊圖。
圖2A圖示了根據本公開內容的另一個態樣的示例通用序列匯流排（USB）資料傳輸系統的示意圖。
圖2B圖示了根據本公開內容的另一個態樣的與由圖2B之USB資料傳輸系統進行的資料傳輸相關聯的頻率響應的圖形。
圖3圖示了根據本公開內容的另一個態樣的另一個示例通用序列匯流排（USB）主機資料通信電路的示意圖/方塊圖。
圖4A圖示了根據本公開內容的另一個態樣的示例等化器的示意圖。
圖4B圖示了根據本公開內容的另一個態樣的、在不帶有等化器及帶有等化器的情況下，與圖2A及圖3之USB資料通信系統的資料信號相關聯的頻率響應的比較圖形。
圖5圖示了根據本公開內容的另一個態樣的另一個示例等化器的示意圖。
圖6圖示了根據本公開內容的另一個態樣的又一示例等化器的示意圖。
圖7圖示了根據本公開內容的另一個態樣的在主機設備處等化通用序列匯流排（USB）資料信號的示例方法的流程圖。
圖8圖示了根據本公開內容的另一個態樣的示例無線通信設備的方塊圖。
300:通用序列匯流排(USB)主機資料通信 電路
310:USB-C資料切換器
312-L、312-R:身歷聲音訊放大器
314:控制電路
316:等化器
320:USB應用處理器(AP)
330:充電器電路
340:過壓保護(OVP)電路
350:USB-C主機連接器(插頭)

Claims (30)

  1. 一種裝置，包含： 第一成對的切換設備，該第一成對的切換設備被組態以選擇性地將應用處理器耦合到通用序列匯流排（USB）差分資料傳輸線； 第二成對的切換設備，該第二成對的切換設備被組態以選擇性地將音訊電路耦合到該USB差分資料傳輸線；以及 等化器，該等化器包括分別耦合到該USB差分資料傳輸線的差分端子。
  2. 如請求項1之裝置，其中該等化器包含： 第一電流源； 第一場效應電晶體（FET），該第一FET與該第一電流源串聯耦合在第一電壓軌和該USB差分資料傳輸線之負資料傳輸線之間，其中該第一FET包括耦合到該USB差分資料傳輸線之正資料傳輸線的第一閘極； 第二電流源； 第二FET，該第二FET與該第二電流源串聯耦合在該第一電壓軌和該USB差分資料傳輸線之該正資料傳輸線之間，其中該第二FET包括耦合到該USB差分資料傳輸線之該負資料傳輸線的第二閘極；以及 電容器，該電容器耦合在第一節點和第二節點之間，該第一節點在該第一電流源和該第一FET之間，該第二節點在該第二電流源和該第二FET之間。
  3. 如請求項2之裝置，其中該電容器包含可變電容器。
  4. 如請求項2之裝置，其中該等化器進一步包含耦合在該第一節點和該第二節點之間的電阻器。
  5. 如請求項4之裝置，其中該電阻器包含可變電阻器。
  6. 如請求項1之裝置，其中該第一電流源及該第二電流源分別包含第一可變電流源及第二可變電流源。
  7. 如請求項1之裝置，其中該第一FET及該第二FET分別包含p通道金屬氧化物半導體（PMOS）FET。
  8. 如請求項1之裝置，其中該等化器包含： 第一電阻器； 第一場效應電晶體（FET）； 第一電流源，該第一電流源與該第一電阻器及該第一FET串聯耦合在第一電壓軌和第二電壓軌之間； 第二電阻器； 第二FET，該第二FET與該第二電阻器及該第一電流源串聯耦合在該第一電壓軌和該第二電壓軌之間； 第一電容器，該第一電容器耦合在第一節點和該USB差分資料傳輸線之正資料傳輸線之間，該第一節點在該第一電阻器和該第一FET之間；以及 第二電容器，該第二電容器耦合在第二節點和該USB差分資料傳輸線之負資料傳輸線之間，該第二節點在該第二電阻器和該第二FET之間。
  9. 如請求項8之裝置，其中該等化器進一步包含： 第三電容器，該第三電容器耦合在該USB差分資料傳輸線之該負資料傳輸線和該第一FET之第一閘極之間；以及 第四電容器，該第四電容器耦合在該USB差分資料傳輸線之該正資料傳輸線和該第二FET之第二閘極之間。
  10. 如請求項8之裝置，其中該等化器進一步包含： 閘極偏置電壓源； 第三電阻器，該第三電阻器耦合在該閘極偏置電壓源和該第一FET之第一閘極之間；以及 第四電阻器，該第四電阻器耦合在該閘極偏置電壓源和該第二FET之第二閘極之間。
  11. 如請求項8之裝置，其中該第一電容器及該第二電容器分別包含第一可變電容器及第二可變電容器。
  12. 如請求項8之裝置，其中該第一電流源包含可變電流源。
  13. 如請求項8之裝置，其中該第一FET及該第二FET分別包含n通道金屬氧化物半導體（NMOS）FET。
  14. 如請求項8之裝置，其中該等化器進一步包含： 第二電流源； 第三FET，該第三FET與該第二電流源串聯耦合在該第一電壓軌或第三電壓軌和該第一節點之間，其中該第三FET包括耦合到該第二節點的第三閘極； 第三電流源； 第四FET，該第四FET與該第三電流源串聯耦合在該第一電壓軌或該第三電壓軌和該第二節點之間，其中該第四FET包括耦合到該第一節點的第四閘極；以及 第三電容器，該第三電容器耦合在第三節點和第四節點之間，該第三節點在該第二電流源和該第三FET之間，該第四節點在該第三電流源和該第四FET之間。
  15. 如請求項14之裝置，其中該第三電容器包含可變電容器。
  16. 如請求項14之裝置，其中該第二電流源及該第三電流源分別包含可變電流源。
  17. 如請求項1之裝置，進一步包含分別耦合在該應用處理器之差分資料輸出和該USB差分資料傳輸線之間的切換設備。
  18. 如請求項1之裝置，其中該音訊電路包含身歷聲放大器。
  19. 如請求項1之裝置，進一步包含： 電池充電器電路，該電池充電器電路包括資料埠；以及 第三成對的切換設備，該第三成對的切換設備分別耦合在該電池充電器電路之該資料埠和該USB差分資料傳輸線之間。
  20. 如請求項1之裝置，進一步包含耦合到該USB差分資料傳輸線的過壓保護（OVP）電路。
  21. 一種方法，包含： 接收去往通用序列匯流排（USB）差分資料傳輸線的USB差分資料信號； 等化該USB差分資料信號；以及 在應用處理器和USB主機連接器之間路由經等化的該USB差分資料信號。
  22. 如請求項21之方法，其中等化該USB差分資料信號包含向該USB差分傳輸線施加負電容。
  23. 如請求項21之方法，其中等化該USB差分資料信號包含向該USB差分傳輸線施加負電阻。
  24. 如請求項21之方法，進一步包含分別向該USB差分傳輸線提供身歷聲音訊信號。
  25. 一種裝置，包含： 用於接收去往通用序列匯流排（USB）差分資料傳輸線的USB差分資料信號的構件； 用於等化該USB差分資料信號的構件；以及 用於在應用處理器和USB主機連接器之間路由經等化的該USB差分資料信號的構件。
  26. 如請求項25之裝置，其中用於等化該USB差分資料信號的該構件包含用於向該USB差分傳輸線施加負電容的構件。
  27. 如請求項25之裝置，其中用於等化該USB差分資料信號的該構件包含用於向該USB差分傳輸線施加負電阻的構件。
  28. 如請求項25之裝置，進一步包含用於分別向該USB差分傳輸線提供身歷聲音訊信號的構件。
  29. 一種無線通信設備，包含： 至少一個天線； 收發器，該收發器耦合到該至少一個天線； 一個或多個信號處理核，該一個或多個信號處理核耦合到該收發器； 通用序列匯流排（USB）資料切換器，該USB資料切換器耦合到該一個或多個信號處理核，其中該USB資料切換器包含： 第一成對的切換設備，該第一成對的切換設備被組態以選擇性地將應用處理器耦合到USB差分資料傳輸線； 第二成對的切換設備，該第二成對的切換設備被組態以選擇性地將音訊電路耦合到該USB差分資料傳輸線；以及 等化器，該等化器包括分別耦合到該USB差分資料傳輸線的差分端子。
  30. 如請求項29之無線通信設備，進一步包含第三成對的切換設備，該第三成對的切換設備被組態以選擇性地將電池充電器電路分別耦合到該USB差分資料傳輸線。
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