TWI645297B

TWI645297B - 資料傳輸系統

Info

Publication number: TWI645297B
Application number: TW106117529A
Authority: TW
Inventors: 戴裕國
Original assignee: 聚晶半導體股份有限公司
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2018-12-21
Also published as: TW201901462A; US20180342782A1

Abstract

一種資料傳輸系統，包括多個傳送器、一接收器及一功率合併電路。傳送器分別具有一第一傳送端及一第二傳送端。接收器具有一第一接收端及一第二接收端。功率合併電路耦接於傳送器的第一傳送端及第二傳送端與接收器的第一接收端與第二接收端之間，並且具有多個功率合併器，以耦接傳送器的第一傳送端至接收器的第一接收端，以及耦接傳送器的第二傳送端至接收器的第二接收端。

Description

資料傳輸系統

本發明是有關於一種資料傳輸系統，且特別是有關於一種高速的資料傳輸系統。

隨著科技的發展，各式各樣的智慧型影像擷取裝置，舉凡平板型電腦、個人數位化助理、智慧型手機等，已成為現代人不可或缺的工具。其中，相機鏡頭的攝像頭所擷取到的影像資料可通過行動產業處理器介面（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）傳送至主控制器。並且，隨著影像技術的提升，高階款的智慧型影像擷取裝置所搭載的相機鏡頭已逐漸增加。

行動產業處理器介面的原始設計是一種高速的「點對點」的數據傳輸，也就是一個輸出器只能連接一個接收器。如果行動產業處理器介面應用在兩個或以上的發送源（TX source）分時多工的傳送到一個接收器（receiver，RX）時，以現有的技術都來實現是有著相當的困難度，或是必須以高成本的方式來實現。因此，如何簡易地或以低成本方式來實現將多個發送源傳送至單一接收器，則是本領域技術人員仍需突破的技術重點。

本發明提供一種資料傳輸系統，以簡易地且低成本的方式將多個傳送器耦接至單一接收器。

本發明的資料傳輸系統，包括多個傳送器、一接收器及一功率合併電路。傳送器分別具有一第一傳送端及一第二傳送端。接收器具有一第一接收端及一第二接收端。功率合併電路耦接於傳送器的第一傳送端及第二端與接收器的第一接收端與第二接收端之間，並且具有多個功率合併器，以耦接傳送器的第一傳送端至接收器的第一接收端，以及耦接傳送器的第二傳送端至接收器的第二接收端。

基於上述，本發明實施例的資料傳輸系統，是透過功率合併器將傳送器耦合至接收器，以達到信號網路的阻抗匹配與控制，而不需要增加額外的控制信號。由於功率合併器具有簡單電路結構，因此具有非常低的設計成本。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為依據本發明一實施例的資料傳輸系統的系統示意圖。請參照圖1，在本實施例中，資料傳輸系統100可用應於感測器與主控制器之間，例如相機鏡頭的攝像頭與應用處理器之間。資料傳輸系統100包括多個傳送器（在此以兩個傳送器111、113為例）、功率合併電路120及接收器130，其中功率合併電路120具有多個功率合併器（在此以兩個功率合併器121、123為例）。並且，傳送器111及113分別為行動產業處理器介面（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）傳送器，接收器130為行動產業處理器介面接收器，以及阻抗Z _L為線路阻抗。

傳送器111及113分別具有第一傳送端ET1及第二傳送端ET2。接收器130具有第一接收端ER1及第二接收端ER2。傳送器111及113的第一傳送端ET1會透過功率合併器121耦接至接收器130的第一接收端ER1，而傳送器111及113的第二傳送端ET2會透過功率合併器123耦接至接收器130的第二接收端ER2。依據上述，當資料傳輸系統100具有2個傳送器時，功率合併電路120對應地具有2個功率合併器。

進一步來說，功率合併器121、123分別具有第一輸入端EI1、第二輸入端EI2及輸出端EO。功率合併器121（對應第一功率合併器）的第一輸入端EI1耦接傳送器111（對應第一傳送器）的第一傳送端ET1，功率合併器121的第二輸入端EI2耦接傳送器113（對應第二傳送器）的第一傳送端ET1，功率合併器121的輸出端EO耦接接收器130的第一接收端ER1。功率合併器123（對應第二功率合併器）的第一輸入端EI1耦接傳送器111的第二傳送端ET2，功率合併器113的第二輸入端EI2耦接傳送器113的第二傳送端ET2，功率合併器113的輸出端EO耦接接收器130的第二接收端。

並且，功率合併器121、123在此是以電阻型功率合併器為例，亦即功率合併器121、123分別包括電阻R1~R3（對應第一電阻至第三電阻）。電阻R1的第一端耦接第一輸入端ET1。電阻R2耦接於電阻R1的第二端與第二輸入端ET2之間。電阻R3耦接於電阻R1的第二端與輸出端EO之間。換言之，在此功率合併器121、123是利用Y型電阻網路來構成的，但本發明實施例不以此為限。

一般而言，行動產業處理器介面的傳輸分為低功率（Low Power，LP）模式（為低速狀態）以及高速（High Speed，HS）模式（為高速狀態）。根據行動產業處理器介面傳送器（TX）的標準規定，在低功率模式時及關閉（OFF）狀態下，傳送器的輸出是呈現高阻抗（High Impedance），而在高速模式時，傳送器的輸出端是呈現100歐姆（Ω）的差動阻抗（differential impedance 100ohms）。

根據圖1所示，當傳送器111輸出信號時，傳送器113設定為不輸出信號，因此傳送器113的輸出端（亦即第一傳送端ET1及第二傳送端ET2之間）是呈現高阻抗狀態。反之，當傳送器113輸出信號時，傳送器111設定為不輸出信號，因此傳送器111的輸出端（亦即第一傳送端ET1及第二傳送端ET2之間）是呈現高阻抗狀態。

每個傳送器（如111、113）的輸出端（亦即第一傳送端ET1及第二傳送端ET2）以線路阻抗Z _L為特性阻抗50歐姆（或差動100歐姆）的傳輸線連接到功率合併器121、123的輸入端（亦即第一輸入端ET1及第二輸入端ET2），而傳送器（如111、113）的信號則再由功率合併器121、123的輸出端EO連接到接收器130的輸入端（亦即第一接收端ER1及第二接收端ER2）。每一個功率合併器121、123的輸入端（亦即第一輸入端ET1及第二輸入端ET2）看入的阻抗是接近50歐姆（或差動100歐姆），並且功率合併器121、123的輸出端EO看入的阻抗也是接近50歐姆（或差動100歐姆），藉此能保持資料傳輸系統100的阻抗匹配。

由於本實施例的功率合併器121、123是電阻型功率合併器（亦即被動型功率合併器），因此具有非常低的設計成本。並且，關於行動產業處理器介面的頻寬需求，電阻型功率合併器是用電阻（如R1~R3）來構成，而電阻的頻率響應具有相當寬廣的平坦區，如此一來從10MHz到3GHz的頻寬需求都可以滿足。

然而，電阻型功率合併器是用電阻（如R1~R3）來構成，可能會導致傳送器（如111、113）的信號會被衰減（例如被衰減3dB~6dB）。因此，若接收器130的輸入端接收到的信號太小時，可以調整接收器130的差動放大器OP1的增益值來提升信號接收的靈敏度。

在本實施例中，接收器130例如包括差動放大器OP1~OP3，其中差動放大器OP1用以在高速模式下對信號進行取樣以取得高速信號SHS，而差動放大器OP2及OP3用以在低功率模式下對信號進行取樣以取得低功率信號SLP1及SLP2。在此，差動放大器OP2及OP3接收臨界電壓Vth以對信號進行取樣。

圖2為依據本發明另一實施例的資料傳輸系統的系統示意圖。請參照圖1及圖2，資料傳輸系統200大致相同於資料傳輸系統100，其不同之處在於功率合併電路220的功率合併器221、223，其中相同或相似元件使用相同或相似標號。在本實施例中，功率合併器221、223是利用△型電阻網路來構成的，亦即功率合併器221、223包括電阻R4~R6（對應第四電阻至第六電阻）。電阻R4耦接於第一輸入端EI1與第二輸入端EI2之間。電阻R5耦接於第一輸入端EI1與輸出端EO之間。電阻R6耦接於第二輸入端EI2與輸出端EO之間。

圖3為依據本發明再一實施例的資料傳輸系統的系統示意圖。請參照圖1及圖3，資料傳輸系統300大致相同於資料傳輸系統100，其中相同或相似元件使用相同或相似標號。在本實施例中，資料傳輸系統300包括4個傳送器311、313、315及317，並且功率合併電路320具有6個功率合併器321~326，其中功率合併器321~326例如以Y型電阻網路來構成，亦即可參照圖1所示功率合併器121、123，但在其他實施例中，也可以Y型電阻網路來構成，亦即如圖1所示功率合併器221、223。

傳送器311、313、315及317的第一傳送端ET1會透過功率合併器321、323及324耦接至接收器130的第一接收端ER1，而傳送器311、313、315及317的第二傳送端ET2會透過功率合併器322、325及326耦接至接收器130的第二接收端ER2。依據上述，當資料傳輸系統300具有4個傳送器時，功率合併電路320對應地具有6個功率合併器。

進一步來說，功率合併器321~326分別具有第一輸入端EI1、第二輸入端EI2及輸出端EO。功率合併器323（對應第四功率合併器）的第一輸入端EI1耦接傳送器311（對應第一傳送器）的第一傳送端ET1，功率合併器323的第二輸入端EI2耦接傳送器313（對應第三傳送器）的第一傳送端ET1。

功率合併器324（對應第四功率合併器）的第一輸入端EI1耦接傳送器315（對應第二傳送器）的第一傳送端ET1，功率合併器324的第二輸入端EI2耦接傳送器317（對應第四傳送器）的第一傳送端ET1。

功率合併器321（對應第一功率合併器）的第一輸入端EI1耦接功率合併器323的輸出端EO，亦即透過功率合併器323耦接至傳送器311及313的第一傳送端ET1，功率合併器321的第二輸入端EI2耦接功率合併器324的輸出端EO，亦即透過功率合併器324耦接至傳送器315及317的第一傳送端ET1，功率合併器321的輸出端EO耦接接收器130的第一接收端ER1。

功率合併器325（對應第五功率合併器）的第一輸入端EI1耦接傳送器311的第二傳送端ET2，功率合併器325的第二輸入端EI2耦接傳送器313的第二傳送端ET2。功率合併器326（對應第六功率合併器）的第一輸入端EI1耦接傳送器315的第二傳送端ET2，功率合併器326的第二輸入端EI2耦接傳送器317的第二傳送端ET2。

功率合併器322（對應第二功率合併器）的第一輸入端EI1耦接功率合併器325的輸出端EO，亦即透過功率合併器325耦接至傳送器311及313的第二傳送端ET2，功率合併器322的第二輸入端EI2耦接功率合併器326的輸出端EO，亦即透過功率合併器326耦接至傳送器315及317的第二傳送端ET2，功率合併器322的輸出端EO耦接接收器130的第二接收端ER2。

根據圖3所示，電阻型功率合併器是用電阻（如R1~R3）來構成，可能會導致傳送器（如311、313、315、317）的信號會被多次衰減。因此，若接收器130的輸入端接收到的信號太小時，可以調整接收器130的差動放大器OP1的增益值來提升信號接收的靈敏度。並且，圖3實施例所示差動放大器OP1的增益值及靈敏度的上升幅度會大於圖1實施例所示差動放大器OP1的增益值及靈敏度的上升幅度，亦即差動放大器OP1的靈敏度及增益值正比於功率合併電路（如120、220、320）中功率合併器（如121、123、221、223、321~326）的數量。

綜上所述，本發明實施例的資料傳輸系統，是透過功率合併器將傳送器耦合至接收器，以達到信號網路的阻抗匹配與控制，而不需要增加額外的控制信號。由於功率合併器具有簡單電路結構，因此具有非常低的設計成本，並且印刷電路板（PCB）佈局（layout）的走線較容易，而信號完整性（signal integrity）。並且，透過電阻型功率合併器，可滿足行動產業處理器介面的頻寬需求，並且可具有良好的信號完整性（signal integrity）。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300‧‧‧資料傳輸系統

111、113、311、313、315、317‧‧‧傳送器

120、220、320‧‧‧功率合併電路

121、123、221、223、321~326‧‧‧功率合併器

130‧‧‧接收器

EI1‧‧‧第一輸入端

EI2‧‧‧第二輸入端

EO‧‧‧輸出端

ER1‧‧‧第一接收端

ER2‧‧‧第二接收端

ET1‧‧‧第一傳送端

ET2‧‧‧第二傳送端

OP1~OP3‧‧‧差動放大器

R1~R6‧‧‧電阻

SHS‧‧‧高速信號

SLP1、SLP2‧‧‧低功率信號

Vth‧‧‧臨界電壓

Z _L‧‧‧阻抗

圖1為依據本發明一實施例的資料傳輸系統的系統示意圖。圖2為依據本發明另一實施例的資料傳輸系統的系統示意圖。圖3為依據本發明再一實施例的資料傳輸系統的系統示意圖。

Claims

一種資料傳輸系統，包括：多個傳送器，分別具有一第一傳送端及一第二傳送端；一接收器，具有一第一接收端及一第二接收端；以及一功率合併電路，耦接於該些傳送器的該些第一傳送端及該些第二傳送端與該接收器的該第一接收端與該第二接收端之間，並且具有多個功率合併器，以耦接該些傳送器的該些第一傳送端至該接收器的該第一接收端，以及耦接該些傳送器的該些第二傳送端至該接收器的該第二接收端，其中該些功率合併器分別為一電阻型功率合併器。
如申請專利範圍第1項所述的資料傳輸系統，其中各該些功率合併器具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端。
如申請專利範圍第2項所述的資料傳輸系統，其中該當該些傳送器包括一第一傳送器及一第二傳送器時，該些功率合併器包括一第一功率合併器及一第二功率合併器，其中該第一功率合併器的該第一輸入端耦接該第一傳送器的該第一傳送端，該第一功率合併器的該第二輸入端耦接該第二傳送器的該第一傳送端，該第一功率合併器的該輸出端耦接該接收器的該第一接收端，該第二功率合併器的該第一輸入端耦接該第一傳送器的該第二傳送端，該第二功率合併器的該第二輸入端耦接該第二傳送器的該第二傳送端，該第二功率合併器的該輸出端耦接該接收器的該第二接收端。
如申請專利範圍第3項所述的資料傳輸系統，其中該當該些傳送器更包括一第三傳送器及一第四傳送器時，該些功率合併器更包括一第三功率合併器、一第四功率合併器、一第五功率合併器、一第六功率合併器，其中該第三功率合併器的該第一輸入端耦接該第一傳送器的該第一傳送端，該第三功率合併器的該第二輸入端耦接該第二傳送器的該第一傳送端，該第三功率合併器的該輸出端耦接該接收器的該第一功率合併器的該第一輸入端，該第四功率合併器的該第一輸入端耦接該第三傳送器的該第一傳送端，該第四功率合併器的該第二輸入端耦接該第四傳送器的該第一傳送端，該第四功率合併器的該輸出端耦接該接收器的該第一功率合併器的該第二輸入端，該第五功率合併器的該第一輸入端耦接該第一傳送器的該第二傳送端，該第五功率合併器的該第二輸入端耦接該第二傳送器的該第二傳送端，該第五功率合併器的該輸出端耦接該接收器的該第二功率合併器的該第一輸入端，該第六功率合併器的該第一輸入端耦接該第三傳送器的該第二傳送端，該第六功率合併器的該第二輸入端耦接該第四傳送器的該第二傳送端，該第六功率合併器的該輸出端耦接該接收器的該第二功率合併器的該第二輸入端。
如申請專利範圍第2項所述的資料傳輸系統，其中各該些功率合併器包括：一第一電阻，具有耦接該第一輸入端的一第一端及一第二端；一第二電阻，耦接於該第一電阻的該第二端與該第二輸入端之間；以及一第三電阻，耦接於該第一電阻的該第二端與該輸出端之間。
如申請專利範圍第2項所述的資料傳輸系統，其中各該些功率合併器包括：一第四電阻，耦接於該第一輸入端與該第二輸入端之間；一第五電阻，耦接於該第一輸入端與該輸出端之間；以及一第六電阻，耦接於該第二輸入端與該輸出端之間。
如申請專利範圍第1項所述的資料傳輸系統，其中該些傳送器分別為一行動產業處理器介面(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)傳送器，並且該接收器為一行動產業處理器介面接收器。
如申請專利範圍第1項所述的資料傳輸系統，其中該接收器具有至少一差動放大器，並且該至少一差動放大器的靈敏度及增益值正比於該些功率合併器的數量。