TWI420477B

TWI420477B - 差動信號輸出裝置

Info

Publication number: TWI420477B
Application number: TW098109139A
Authority: TW
Inventors: Wen Hsia Kung; Tzuo Bo Lin; Chia Lung Hung; Yu Pin Chou
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2013-12-21
Also published as: TW201035950A; US8362804B2; US20100238159A1

Description

差動信號輸出裝置

本發明是有關於一種差動信號輸出裝置，特別是指一種低耗功的差動信號輸出裝置。

習知的信號傳輸方法包含了利用單端信號(single-ended signal)以及利用差動信號(differential signal)等二種不同的信號傳輸方法。利用差動信號之傳輸方法係藉由傳送二互補信號V_p 、V_n 的方式來傳送資訊。當一差動信號傳送電路欲傳送代表邏輯1之信號時，即將V_p 設為V_s 並將V_n 設為0以輸出一電流I；當該傳送電路欲傳送代表邏輯0之信號時，即將V_p 設為0而將V_n 設為V_s 以輸出一電流(-I)，藉此，一差動信號接收電路即可依據V_p 與V_n 所產生之電流I或(-I)來判斷傳送電路所傳送之信號代表邏輯1或0。

然而在某些應用中，於一特定期間內或一特定狀態下，該傳送電路所傳送之差動信號對該接收電路而言係為無效信號(dummy signal)，亦即在此特定期間內或特定狀態下，該接收電路並不在意所接收之信號的實質內容為何。儘管如此，在此期間內或狀態下，無論傳送電路傳送代表邏輯1或邏輯0之信號，仍會造成接收電路之功率消耗(邏輯1時，消耗功率正比於I² ；邏輯0時，消耗功率正比於(-I)² )，而此功率消耗是不需要的。因此，本發明提供一種低耗功的差動信號輸出裝置，以解決上述問題。

因此，本發明之目的，即在提供一種低耗功的差動信號輸出裝置，以解決先前技術之問題。

於是，本發明差動信號輸出裝置是用來依據一控制信號以切換於一第一模式與一第二模式之間，並於該第一模式下依據一單端信號輸出一差動信號，以及於該第二模式下輸出一非差動信號，該差動信號輸出裝置包含：一控制電路，包含：一偵測單元，用來偵測一來源信號之變化，以產生一偵測結果，該來源信號係等同於該單端信號或係該單端信號以外之信號；以及一控制單元，耦接該偵測單元以接收該偵測結果，當該偵測結果指出該來源信號之變化符合一第一預設情形時，該控制單元產生對應該第一模式之該控制信號，而當該偵測結果指出來該源信號之變化符合一第二預設情形時，該控制單元產生對應該第二模式之該控制信號；以及一差動信號驅動器，耦接該控制單元以接收該控制信號，當該控制信號地切換至該第一模式時，該差動信號驅動器依據該單端信號產生一對互補信號V_p 與V_n ，並依據該對互補信號V_p 與V_n 於二輸出端輸出該差動信號，而當該控制信號地切換至該第二模式時，該差動信號驅動器產生一對相同電位之信號或使該二輸出端呈現高阻抗，並據以輸出該非差動信號。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

第一實施例

參閱圖1，本發明差動信號輸出裝置2之第一較佳實施例適用於透過兩條傳輸線61、62與一接收裝置5的一電阻R串接。且該接收裝置5可藉由偵測流經其電阻R的電流方向，判斷出該差動信號輸出裝置2送出的信號為邏輯0還是邏輯1。

該差動信號輸出裝置2包括一控制電路3及一差動信號驅動器4。該控制電路3包括一個接收一來源信號的偵測單元31及與該偵測單元31耦接的控制單元32。該差動信號驅動器4包括一個接收一單端信號的單端轉差動之電路41及一個與該單端轉差動之電路41耦接且具有二輸出端421、422的電流驅動電路42。且該二輸出端421、422分別連接二條傳輸線61、62的其中一端。

本實施例的差動信號輸出裝置2可適用於多種設備中，以下以應用於顯示器中為例來說明。參閱圖2，此時差動信號輸出裝置2是設置於顯示器的控制模組中，而接收裝置5則是對應設置於顯示器的驅動模組中。且單端轉差動之電路41是一種「TTL(transistor-transistor logic，電晶體邏輯)轉LVDS(low-voltage differential signaling，低壓差動信號)之電路41」，而該來源信號是一種顯示器的顯示致能信號Data_Enable，且該單端信號是由顯示器之一縮放器(scaler)傳來的RGB影像信號，且屬TTL形式。

參閱圖3，此領域的人都知道，Data_Enable會與該影像信號相對應，以指示出該影像信號目前為用於螢幕顯示之信號(即：處於工作狀態(active))或為非用於螢幕顯示之信號(即：處於非工作狀態(inactive))。也就是說：當Data_Enable為第一預設情形時(以下以高電位為例)，表示該影像信號處於工作狀態，而當Data_Enable為第二預設情形時(以下以低電位為例)，表示該影像信號處於非工作狀態。

回歸參閱圖2，該偵測單元31藉由偵測該Data_Enable的變化(在本實施例是指位準)產生一偵測結果。且該控制單元32接收該偵測結果，並輸出一相對應的第一模式控制信號或第二模式的控制信號。詳細來說，當偵測結果顯示該Data_Enable的位準為高電位時，則控制單元32會輸出第一模式的控制信號；而當偵測結果顯示Data_Enable的位準為低電位時，則控制單元32會輸出第二模式的控制信號。

當控制信號為第一模式時，TTL轉LVDS之電路41會依據該單端信號產生一對互補信號V_p 與V_n (如圖4)給該電流驅動電路42，而該電流驅動電路42則依據該對互補信號V_p 、V_n 輸出一電流I或-I代表一差動信號，並分別透過其二個輸出端421、422和二條傳輸線61、62將差動信號送出至該接收裝置5，該接收裝置5再根據電阻R上的電流方向，以判斷收到邏輯0還是邏輯1的信號。如：當欲傳送代表邏輯1之信號時，TTL轉LVDS之電路41是將V_p 設為高電位V_s ，並將V_n 設為0，電流驅動電路42再依據V_p 、V_n 產生一電流I；而當欲傳送代表邏輯0之信號時，是將V_p 設為0而將V_n 設為V_s ，電流驅動電路42再依據V_p 、V_n 產生一電流-I。

而控制信號為第二模式時，TTL轉LVDS之電路41會產生二個具有相同電位的信號V_p ’、V_n ’(如圖5，同時為V_s 或同時為0)給電流驅動電路42。該電流驅動電路42依據該對信號使該二輸出端之電位實質相等，藉以透過其二個輸出端421、422與二條傳輸線61、62輸出一實質為零或可忽略之電流以代表非差動信號。故不會有電流流過電阻R，因此功率消耗為0。

故當影像信號於工作狀態時，控制信號才處於第一模式，而當影像信號於非工作狀態時，控制信號會處於第二模式。因此，本實施例的省功效果並不會影響資料傳輸的正確性及完整性。

參閱圖6，更詳細來說，此領域的人都知道Data_Enable與顯示器中的二個驅動信號有關，即：垂直同步信號(Vsync)和水平同步信號(Hsync)。當Vsync信號被觸發時，會開始一張新的畫面，而當Hsync被觸發時，會對顯示器的一列(line)進行掃描。而在畫面切換之際，影像信號會處於非工作狀態，因此Data_Enable會位於低電位(此時稱為垂直空白區(vertical porch))；此外，在每條列切換之際，影像信號也會處於非工作狀態，因此Data_Enable也會位於低電位(此時稱為水平空白區(horizontal porch))，因此本實施例在垂直空白區與水平空白區時，TTL轉LVDS之電路41都為省功狀態。

功效驗證

在此針對顯示器的應用進行模擬以驗證本實施例的省功效率，參閱圖7，以一張1920*1200＠60Hz的畫面為例，假設：

總列數(total lines)：1245列

主動的列數(active lines)：1200列

每列的總像素(total pixels)：2592像素/每列

每列的主動像素(active pixels)：1920像素/每列

且總列數1245列與主動的列數1200之間的差距45即為垂直空白區的部分，而每列的總像素2592與主動像素1920之間的差距672即為水平空白區的部分。當同時處理垂直空白區與水平空白區時，本實施例可較習知技術節省了：

的耗功。

此外，本實施例也模擬當Data_Enable只考慮垂直空白區而不考慮水平空白區時，本實施例也可較習知技術節省了(1245-1200)/1245=3.6%的耗功。

本實施例除了應用在顯示器內部之外，也適用於外部電子裝置與顯示器之間的傳收信號，如將本實施例的差動信號輸出裝置2設置於電腦的顯示卡中，且透過傳輸線61、62將信號送至外部一台顯示器中。且本實施例的實際應用並不限於這些，只要是使用到差動信號的介面(如：DisplayPort、HDMI、RSDS、LVDS、mini-LVDS等)、系統、電子裝置、晶片等都可以使用本技術，因此，本實施例的單端轉差動之電路41並不限於這裡所舉的TTL轉LVDS之電路，且該來源信號也不限於Data_Enable，單端信號也不限於RGB影像信號。

值得注意的是，該來源信號可為一個非週期信號或是週期性變化的信號，當該來源信號為週期性變化的信號時，該偵測單元31偵測該來源信號的週期性變化而產生該偵測結果，且當來源信號的週期性變化符合第一預設情形，控制單元32會產生第一模式的控制信號，反之，符合第二預設情形，則產生第二模式的控制信號。因此差動信號驅動器4會週期性的處於第一模式或第二模式。且該控制信號切換於該第一及第二模式間之週期係實質固定的。

第二實施例

參閱圖8，本發明差動信號輸出裝置2之第二較佳實施例與第一實施例類似，不同的地方僅在於當該控制信號於第二模式時，該單端轉差動之電路41會產生一對互補信號V_p 與V_n 或一對相同電位之信號或一對任意信號。且該電流驅動電路42受該控制信號控制，以使該二輸出端421、422呈現高阻抗(Hi-Z mode)，藉以輸出一實質為零或可忽略之電流以代表該非差動信號，因此接收裝置5的電阻R不會有電流流過，所以同樣也能達到無功率消耗的目的。而將該二輸出端421、422呈現高阻抗模式的方式為此領域者通常知識者所習知，例如美國專利第6,566,911號及第7,274,361號專利所揭露，因此在此不再贅述。

第三實施例

參閱圖9，本發明差動信號輸出裝置2之第三較佳實施例與第一實施例類似，不同的地方在於，第三實施例的偵測單元31所偵測的來源信號即為該單端轉差動之電路41所接收的單端信號。

例如，當偵測單元31偵測到單端信號呈某一種固定型樣(pattern)時，如：010101，則控制單元32會送出第一模式的控制信號，否則，則送出第二模式的控制信號。

綜上所述，本發明的實施例可判斷要進行省功或維持正常運作，以達到減少耗功的目的，而且較佳地，並不會影響資料傳輸正確性及完整性，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2．．．差動信號輸出裝置

3．．．控制電路

31．．．偵測單元

32．．．控制單元

4．．．差動信號驅動器

41．．．單端轉差動之電路/TTL轉LVDS之電路

42．．．電流驅動電路

421．．．輸出端

422．．．輸出端

5．．．接收裝置

61．．．傳輸線

62．．．傳輸線

R．．．電阻

圖1是本發明差動信號輸出裝置之第一較佳實施例的電路方塊圖；

圖2是一電路方塊圖，說明第一較佳實施例應用於顯示器中的例子；

圖3是一示意圖，說明Data_Enable與該影像信號對應，以指示出該影像信號是處於帶資料的工作狀態或是非工作狀態；

圖4是單端轉差動之電路所產生的差動信號之示意圖；

圖5是當該單端轉差動之電路所產生二個具有相同電位之信號的示意圖；

圖6是一時序圖，說明顯示器中的垂直同步信號、水平同步信號、Data_Enable和影像信號間的關係，且說明垂直空白區與水平空白區之位置；

圖7是一示意圖，說明顯示器的一張影像；

圖8是本發明差動信號輸出裝置之第二較佳實施例的電路方塊圖；及

圖9是本發明差動信號輸出裝置之第三較佳實施例的電路方塊圖。