TWI419560B - 可自動校準輸出之解調器、方法及其電視接收器 - Google Patents

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Description

可自動校準輸出之解調器、方法及其電視接收器
本發明係有關一種數位/類比電視之接收器，特別是關於一種具電流式數位至類比轉換器(IDAC)的省電及可自動校準之解調器、方法及其電視接收器。
近年來世界各國正逐漸地普及數位電視(digital TV,DTV)的廣播及接收，因而形成數位電視與傳統類比電視 (analog TV,ATV)共存的情形。第一圖顯示一種傳統數位/類比電視之接收器1的系統方塊圖，其主要包含有調諧器(tuner)10、解調器(demodulator)12及解碼器(decoder)14。傳統接收器1的解調器12及解碼器14分別製作於個別的印刷電路板(PCB)上，而兩個電路板之間則以同軸電纜16來傳送信號。由於一般同軸電纜之阻抗為75歐姆(Ω)，為了讓接收器1的阻抗得以匹配，因此在解調器12、解碼器14兩個電路板之間需接兩個阻值為75歐姆的精密電阻器18，且解調器12需要使用精密參考電阻器Rref，以產生精確的電流輸出及確保輸出電壓的穩定。
由於解調器12和解碼器14分別製作於個別的印刷電路板上，因此造成接收器系統1容易受到雜訊干擾且電路面積無法小型化。再者，即使是使用了精密電阻器18，由於晶片生產過程(die-to-die)的製程誤差與電源供應電壓本身的變化，解調器12的輸出電壓擺幅(voltage swing)仍然具有相當的偏差值(variation)，可能造成信號傳送的錯誤。
因此，亟需提出一種新穎的數位/類比電視接收器，其能抵抗雜訊的干擾，使得解調器的輸出電壓擺幅具較小偏差值。
鑑於上述先前技術中傳統數位/類比電視接收器的諸多缺點，本發明的目的之一在於提出一種數位/類比電視接收器，其可自動校準(auto-calibrate)解調器的輸出電壓擺幅，使其具較小的偏差。另外，本發明的另一目的為減少電源的消耗。
根據本發明實施例之一，電視接收器包含解調器、解碼器、電阻及電路板。解調器、解碼器與電阻固接於電路板上，且解調器和解碼器之間利用電路板之走線(trace)相連接，且電阻經由上述之走線耦接於解調器及解碼器。藉此，解調器和解碼器之間不需使用同軸電纜，電阻不必限定為75歐姆。再者，可藉由適度地調高電阻的阻值，用以降低解調器的電流消耗，達到省電目的。藉由本發明之自動校準，電阻造成的誤差以及生產過程的製程誤差可以消除。
根據本發明另一實施例，電視解調器包含參考電壓產生電路、參考電阻、電流式數位至類比轉換器(IDAC)、比較裝置及校準程序裝置。其中，參考電阻轉換參考電壓以提供一參考電流。電流式數位至類比轉換器(IDAC)接收一數位碼並產生一輸出信號。比較裝置則比較參考電壓及 輸出信號以產生一比較輸出。校準程序裝置根據比較輸出以更新數位碼。藉此，可對解調器的輸出電壓擺幅之偏差進行自動校準，無須外部參考電阻。
根據本發明另一實施例所揭露之解調器輸出校準方法，包含下列步驟：根據參考電壓獲得基準數位碼；送出校準碼給電流式數位至類比轉換器(IDAC)；將電流式數位至類比轉換器(IDAC)之輸出予以數位化，以取得對應的數位碼；比較數位碼及基準數位碼以產生比較輸出；以及根據該比較輸出更新該校準碼。
第二圖顯示本發明實施例之一的數位/類比電視之接收器的系統方塊圖2，其主要包含有調諧器(tuner)20、解調器(demodulator)22及解碼器(decoder)24。雖然本實施例之接收器2可接收、處理數位及類比兩種電視信號，然而本發明也可適用於僅接收、處理數位電視信號或者僅接收、處理類比電視信號。
調諧器20用以匹配天線或電纜(未圖示)的阻抗並將射頻訊號調諧降頻為基頻訊號。接下來，解調器22對匹配接收之電視信號進行解調(demodulation)，用以自經載波調變的信號(modulated carrier wave)中擷取出電視信號Vout。解碼器24再接著進行解碼(decoding)， 以便讓電視信號顯示於螢幕(未圖示)上。如第二圖所示，本實施例的解調器22包含串接的濾波器221、類比至數位轉換器(ADC)220、數位信號處理器(DSP)224及電流式數位至類比轉換器(IDAC)222。舉例而言，濾波器221可以將訊號中通道效應引起的雜訊及失真予以濾除，再饋至類比至數位轉換器(ADC)220。類比至數位轉換器(ADC)220之輸出饋至數位信號處理器(DSP)224進行基頻訊號處理，利用電流式數位至類比轉換器222產生輸出Vout經由類比電視(ATV)信號路徑26A傳送至解碼器24，由解碼器24內的類比至數位轉換器(ADC)240及數位信號處理器(DSP)242來進行解碼。另一方面，解調器22的數位信號處理器(DSP)224之數位輸出亦可經由數位電視(DTV)信號路徑26B傳送至解碼器24的數位信號處理器(DSP)242來進行解碼，也就是說，封裝於同一顆解調器IC可以同時支援數位電視訊號輸出與類比電視訊號輸出，降低整體的生產成本。
在本實施例中，解調器22及解碼器24可分別實施為獨立的積體電路(IC)，而這兩個積體電路則固接於共同的印刷電路板(PCB)21上。類比電視(ATV)信號路徑26A及數位電視(DTV)信號路徑26B則可藉由電路板的走線(例如銅導體走線)來實施。解調器22及解碼器24 的製作並不限定於上述作法。在其他實施例中，解調器22及解碼器24也可使用系統整合晶片(system on chip)或者立體積體電路(3D IC)等技術來實施。
位於解調器22積體電路和解碼器24積體電路之間具有一外部電阻Rext，固接於印刷電路板(PCB)21上。外部電阻Rext的一端連接於解調器22之輸出Vout，另一端接地。於本實施例中，外部電阻Rext的阻值不必限定為75歐姆之精密電阻，例如可使用300歐姆之電阻。再者，如此一來，跳脫習知的電路架構，可藉由適度地調高外部電阻Rext的阻值，為維持相同的輸出電壓Vout擺幅，電流值會和電阻值成反比，可以降低解調器22的電流消耗，達到省電的目的。
第三A圖顯示本發明實施例之解調器22的詳細功能方塊圖。參考電壓產生電路223可產生不受環境變化、負載影響之預定電壓擺幅。在本實施例中，參考電壓產生電路223可以例如是一能階(bandgap，BG)電路，其可產生約相當於矽之電子能階值(大約為1.2伏特)的預定參考電壓值，且所產生的參考電壓幾乎不受環境溫度的影響。參考電壓產生電路223的輸出電壓Vbase(例如為能階電壓Vbg)經由一內部電阻Rint的轉換而提供參考電流， 其值為Vbase/Rint(例如為Vbg/Rint)，可以作為校準過程的比較參考點。
在本實施例中，解調器22之數位至類比轉換器(DAC)222係以電流式數位至類比轉換器(IDAC)來實施。如第三B圖所示，電流式數位至類比轉換器(IDAC)222主要包含有複數個電流鏡(current mirror)2220，用以鏡射參考電壓產生電路223、內部電阻Rint所提供的參考電流Vbase/Rint，而耦接於電流鏡2220的控制開關SW則可用以決定對外的驅動能力。第三A圖所示的實施例雖然顯示一個電流式數位至類比轉換器(IDAC)222，然而，實務上也可能使用多個電流式數位至類比轉換器(IDAC)222，用以分別處理不同通道的信號。
繼續參閱第三A圖，比較裝置225及校準程序(calibration routine)裝置226可自動校準解調器22的輸出電壓(Vout)擺幅。在本實施例中，比較裝置225可以例如為一逐步逼近暫存器之類比至數位轉換器(SARADC)，或者低成本的搜尋裝置，例如二元搜尋(binary search)裝置，主要係藉由比較的手段而產生輸出。
第三C圖顯示本發明實施例的校準流程。首先，閉合開關SW1，用以將節點Vbase之電壓作為參考電壓，並經由比較裝置225產生比較輸出，舉例而言，可以與預定的比較電壓(未示出)進行比較，而數位化以取得基準數位碼DBASE(步驟31)。於步驟32，校準程序裝置226送出對應於參考電壓Vbase的數位碼給電流式數位至類比轉換器(IDAC)222，激勵(activate)電流式數位至類比轉換器(IDAC)222輸出對應的類比信號，亦即Vbase。由於所轉換的類比信號與真正的參考電壓Vbase之間具有偏差，因此，必須接續進行校準動作。一開始(步驟33)，校準程序裝置226送出最低位準之校準碼(code 0；n=0)給電流式數位至類比轉換器(IDAC)222，其輸出經由閉合開關SW2而由比較裝置225，例如SARADC，予以數位化成為數位碼DCODE(步驟34)。校準程序裝置226比較數位碼DCODE與基準數位碼DBASE(步驟35)。如果數位碼DCODE小於基準數位碼DBASE(亦即DCODE-DBASE<0)，則校準程序裝置226送出下一位準的校準碼(code 1；n=n+1)(步驟36)。重複上述數位化及與基準數位碼DBASE之比較步驟，直到數位碼DCODE大於基準數位碼DBASE(亦即DCODE-DBASE>0)，此時，即可得到校準位準(步驟37)，而得以校準輸出電壓Vout的偏差。上述實施例之校 準碼由小而大依序送出，但並不限定於此方式；於其他實施例中，可以由大而小或依其他順序來送出校準碼；或者，利用二元逼近法找到可輸出最接近基準數位碼DBASE之校準碼。
第四A圖顯示根據本發明實施例之解調器22之可自動校正驅動能力的電路，其顯示出參考電流Vbase/Rint、電流校正電路228、校準程序裝置226與外部電阻Rext。第四B圖顯示根據本發明實施例之解調器22之可自動校正驅動能力的詳細電路，其顯示出參考電流Vbase/Rint與電流校正電路228。舉例而言，電流校正電路228包含複數個複製電流鏡，可以藉由五位元的校準碼C4、C3、C2、C1、C0之控制，改變電流校正電路228所汲取的電流大小，進而改變電流式數位至類比轉換器(IDAC)222最後鏡射產生的總電流輸出量。
本發明實施例之數位/類比電視接收器2不需使用同軸電纜16，且外部電阻Rext不必限定為75歐姆，可以為其他電阻值，例如可使用300歐姆，本發明之自動校正電路可自動校正其驅動能力。外部電阻Rext的阻值選取可相關於電流式數位至類比轉換器(IDAC)222的取樣頻率。較佳地，本發明實施例可藉由調高外部電阻Rext的阻值， 而降低解調器22的電流消耗，達到省電的目的。舉例而言，若解調器22的輸出電壓擺幅(swing)為1.2伏特，則傳統解調器12的消耗電流為16毫安培(=1.2/75)。對於相同的1.2伏特電壓擺幅，本實施例若使用300歐姆的外部電阻Rext，其消耗電流為4毫安培(=1.2/300)，因此，共節省了75%的電源消耗。此種電源節省對於可攜式電子裝置更具有整體效能上的提升。與傳統的數位/類比電視接收器1相較之下，本發明實施例更藉由類比至數位轉換器(ADC)225及校準程序裝置226所形成的迴授迴路，用以對輸出電壓擺幅之偏差進行自動校準，使得輸出電壓Vout不會受到外部電阻Rext、內部電阻Rint及參考電壓產生電路223的誤差所影響。本發明可以消除電阻造成的誤差以及生產過程的製程誤差。
縱上所述，本發明揭露一種可自動校準輸出之電視解調器，包含參考電壓產生電路、參考電阻、電流式數位至類比轉換器(IDAC)、比較裝置、第一開關、第二開關及校準程序裝置；參考電壓產生電路，用以產生參考電壓，例如利用能階電壓產生電路產生能階電壓；參考電阻，可以為內部電阻，用以轉換該參考電壓以提供參考電流；電流式數位至類比轉換器(IDAC)，用以接收數位碼並產生輸出信號；比較裝置比較參考電壓及輸出信號以產生比較輸出；校準程序裝置根據比較輸出更新數位碼；比較裝置可以為類 比至數位轉換器(ADC)，第一開關耦接於參考電壓產生電路和類比至數位轉換器(ADC)之間，用以將參考電壓選擇性地饋送至類比至數位轉換器(ADC)以取得基準數位碼；第二開關耦接於電流式數位至類比轉換器(IDAC)和類比至數位轉換器(ADC)之間，用以將電流式數位至類比轉換器(IDAC)之輸出選擇性地饋送至類比至數位轉換器(ADC)以得到對應之數位碼。
本發明亦揭露一種電視接收器，包含解調器、解調器、解碼器、外部電阻及電路板；解調器用以解調經載波調變的信號，以產生解調輸出；解碼器用以對解調輸出進行解碼；解調器、解碼器與外部電阻固接於電路板上，且解調器和解碼器之間利用電路板之走線相連接，且外部電阻經由走線耦接於解調器及解碼器。
本發明亦揭露一種解調器之輸出校準方法，包含下列步驟：根據參考電壓獲得基準數位碼；送出校準碼給電流式數位至類比轉換器(IDAC)；將電流式數位至類比轉換器(IDAC)之輸出予以數位化，以取得對應的數位碼；比較數位碼及基準數位碼以產生比較輸出；以及根據該比較輸出更新該校準碼。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
1‧‧‧傳統數位/類比電視之接收器
10‧‧‧調諧器
12‧‧‧解調器
14‧‧‧解碼器
16‧‧‧同軸電纜
18‧‧‧電阻器
2‧‧‧實施例之一的數位/類比電視之接收器
20‧‧‧調諧器
21‧‧‧印刷電路板(PCB)
22‧‧‧解調器
220‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)
221‧‧‧濾波器
222‧‧‧電流式數位至類比轉換器(IDAC)
2220‧‧‧電流鏡
223‧‧‧參考電壓產生電路
224‧‧‧數位信號處理器(DSP)
225‧‧‧比較裝置
226‧‧‧校準程序裝置
228‧‧‧電流校正電路
24‧‧‧解碼器
240‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)
242‧‧‧數位信號處理器(DSP)
26A‧‧‧類比電視(ATV)信號路徑
26B‧‧‧數位電視(DTV)信號路徑
31-37‧‧‧校準流程步驟
Vbase‧‧‧參考電壓產生電路輸出電壓
Vout‧‧‧解調器之輸出電壓
Rext‧‧‧外部電阻
Rint‧‧‧內部電阻
Rref‧‧‧參考電阻
SW‧‧‧開關
SW1‧‧‧開關
SW2‧‧‧開關
第一圖顯示一種傳統數位/類比電視之接收器的系統方塊圖。
第二圖顯示本發明實施例之一的數位/類比電視之接收器的系統方塊圖。
第三A圖顯示本發明實施例之解調器的詳細功能方塊圖。
第三B圖顯示電流數位至類比轉換器(IDAC)之電流鏡與參考電流的關係。
第三C圖顯示本發明實施例的校準流程。
第四A、四B圖顯示解調器之可自動校正驅動能力的電路。
22‧‧‧解調器
222‧‧‧電流式數位至類比轉換器(IDAC)
223‧‧‧參考電壓產生電路
225‧‧‧比較裝置
226‧‧‧校準程序裝置
Vbase‧‧‧參考電壓產生電路輸出電壓
Vout‧‧‧解調器之輸出電壓
Rext‧‧‧外部電阻
Rint‧‧‧內部電阻
SW1‧‧‧開關
SW2‧‧‧開關

Claims (16)

  1. 一種可自動校準輸出之電視解調器，包含：一參考電壓產生電路，用以產生一參考電壓；一參考電阻，用以轉換該參考電壓以提供一參考電流；一電流式數位至類比轉換器(IDAC)，用以接收一數位碼並產生一輸出信號；一比較裝置，用以比較該參考電壓及該輸出信號以產生一比較輸出；及一校準程序裝置，用以根據該比較輸出更新該數位碼。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電視解調器，其中該參考電壓產生電路係為一能階(bandgap)電路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電視解調器，其中該校準程序裝置根據該比較輸出遞增該數位碼以校準該輸出信號之一輸出擺幅。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電視解調器，其中該電流式數位至類比轉換器(IDAC)包含複數個電流鏡(current mirror)，用以鏡射該參考電流。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電視解調器，其中該參考電阻係為一內部電阻。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電視解調器，其中該比較裝置係為一類比至數位轉換器(ADC)，其將該參考電壓轉換以取得一基準數位碼。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電視解調器，其中該校準程序裝置送出一校準碼給該電流式數位至類比轉換器(IDAC)，該輸出信號經由該類比至數位轉換器(ADC)以得到對應之數位碼；該校準程序裝置更新該校準碼直到其對應之該數位碼接近該基準數位碼。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之電視解調器，其中該類比至數位轉換器(ADC)係為一逐步逼近暫存器之類比至數位轉換器(SARADC)。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之電視解調器，更包含一第一開關，耦接於該參考電壓產生電路和該類比至數位轉換器(ADC)之間，用以將該參考電壓選擇性地饋送至該類比至數位轉換器(ADC)以取得該基準數位碼。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電視解調器，更包含一第二開關，耦接於該電流式數位至類比轉換器(IDAC)和該類比至數位轉換器(ADC)之間，用以將該電流式數位至類比轉換器(IDAC)之輸出選擇性地饋送至該類比至數位轉換器(ADC)以得到一對應之數位碼。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電視解調器，其中該校準程序裝置根據該對應之數位碼更新該校準碼。
  12. 一種解調器之輸出校準方法，包含：根據一參考電壓獲得一基準數位碼；送出一校準碼給一電流式數位至類比轉換器(IDAC)；將該電流式數位至類比轉換器(IDAC)之輸出予以數位化，以取得一對應的數位碼；比較該數位碼及該基準數位碼以產生一比較輸出；及根據該比較輸出更新該校準碼。
  13. 如申請專利範圍第12項所述解調器之輸出校準方法，其中該更新步驟係根據該比較輸出更新該校準碼，直到其對應之該數位碼接近該基準數位碼。
  14. 如申請專利範圍第12項所述解調器之輸出校準方法，其中該參考電壓係為一能階(bandgap)電壓。
  15. 如申請專利範圍第12項所述解調器之輸出校準方法，其中該數位碼係藉由一逐步逼近暫存器之類比至數位轉換器(SARADC)之數位化而得到。
  16. 如申請專利範圍第12項所述解調器之輸出校準方法，其中該校準碼係由小而大依序送出。
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