TWI779503B - 影像訊號傳送裝置及其具有頻寬提升機制的訊號輸出電路 - Google Patents

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Abstract

一種具有頻寬提升機制的訊號輸出電路，應用於影像訊號傳送裝置中，包含：前級驅動電路以及後級驅動電路。前級驅動電路包含連續時間線性等化器，並配置以接收數位輸入訊號進行高頻強化，以提升數位輸入訊號之頻寬，進而產生前級輸出訊號，其中前級驅動電路之頻率響應的零點以及二極點由前級驅動電路之複數電路參數值決定。後級驅動電路配置以接收前級輸出訊號進行放大，以產生後級輸出訊號至影像訊號接收裝置中。

Description

影像訊號傳送裝置及其具有頻寬提升機制的訊號輸出電路
本發明是關於訊號輸出技術，尤其是關於一種影像訊號傳送裝置及其具有頻寬提升機制的訊號輸出電路。
高畫質多媒體介面（high definition multimedia interface；HDMI）是一種全數位化的影像和聲音傳送介面，可以傳送未壓縮的音訊及視訊訊號。由於可以採用同一條線材同時傳送音訊和視訊訊號，高畫質多媒體介面的傳輸技術大大簡化系統線路的安裝難度。
在採用此傳輸技術的系統中，包含用以傳送影音訊號的來源端以及用以接收影音訊號的接收端。來源端需要依靠訊號輸出電路的設置，來對影音訊號進行適當的調整，以使接收端接收到高品質的影音訊號。然而，訊號輸出電路往往在訊號品質以及耗電的表現上無法兼顧。
鑑於先前技術的問題，本發明之一目的在於提供一種影像訊號傳送裝置及其具有頻寬提升機制的訊號輸出電路，以改善先前技術。
本發明包含一種具有頻寬提升機制的訊號輸出電路，應用於影像訊號傳送裝置（TX）中，包含：前級驅動電路以及後級驅動電路。前級驅動電路包含連續時間線性等化器（continuous time linear equalizer；CTLE），並配置以接收數位輸入訊號進行高頻強化，以提升數位輸入訊號之頻寬，進而產生前級輸出訊號，其中前級驅動電路之頻率響應的零點以及二極點由前級驅動電路之複數電路參數值決定。後級驅動電路配置以接收前級輸出訊號進行放大，以產生後級輸出訊號至影像訊號接收裝置（RX）中。
本發明另包含一種影像訊號傳送裝置，應用於影像訊號傳輸系統中，包含：數位訊號處理電路以及訊號輸出電路。數位訊號處理電路配置以產生數位輸入訊號。訊號輸出電路，包含：前級驅動電路以及後級驅動電路。前級驅動電路包含連續時間線性等化器，並配置以接收數位輸入訊號進行高頻強化，以提升數位輸入訊號之頻寬，進而產生前級輸出訊號，其中前級驅動電路之頻率響應的零點以及二極點由前級驅動電路之複數電路參數值決定。後級驅動電路配置以接收前級輸出訊號進行放大，以產生後級輸出訊號至影像訊號傳輸系統之影像訊號接收裝置中。
有關本案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
本發明之一目的在於提供一種影像訊號傳送裝置及其具有頻寬提升機制的訊號輸出電路，藉由前級驅動電路的配置，達到高頻寬以及低耗電的目的。
請參照圖1。圖1顯示本發明之一實施例中，一種影像訊號傳輸系統100的方塊圖。影像訊號傳輸系統100包含影像訊號傳送裝置（TX）110以及影像訊號接收裝置（RX）120。
於一實施例中，影像訊號傳輸系統100為根據高畫質多媒體介面進行影像與聲音傳送的系統。其中，影像訊號傳送裝置110為來源端（source），例如但不限於機上盒、DVD播放器、電腦等。影像訊號接收裝置120為汲取端（sink），例如但不限於電視、投影機或其他顯示裝置。影像訊號傳送裝置110配置以對影音訊號處理後，傳送至影像訊號接收裝置120進行播放。
影像訊號傳送裝置110包含數位訊號處理電路130以及訊號輸出電路140。
數位訊號處理電路130配置以產生差動（differential）形式的數位輸入訊號Vip、Vin。訊號輸出電路140具有頻寬提升機制，以將數位輸入訊號Vip、Vin進行強化輸出。其中，訊號輸出電路140包含：前級驅動電路150以及後級驅動電路160。
前級驅動電路150配置以接收數位輸入訊號Vip、Vin進行高頻強化，以提升數位輸入訊號Vip、Vin之頻寬，進而產生前級輸出訊號Vop1、Von1。其中，前級輸出訊號Vop1、Von1亦為差動式的訊號。
請參照圖2。圖2顯示本發明一實施例中，前級驅動電路150的電路圖。於一實施例中，前級驅動電路150包含連續時間線性等化器，且連續時間線性等化器包含二輸入電晶體MN1、MN2、二負載電阻R1、R2、二負載電容C1、C2、調變電阻R3、調變電容C3以及二電流源I1、I2。
各輸入電晶體MN1、MN2包含閘極、汲極以及源極。其中，輸入電晶體MN1的閘極配置以接收數位輸入訊號Vip。輸入電晶體MN2的閘極配置以接收數位輸入訊號Vin。輸入電晶體MN1的汲極電性耦接於輸出端O1，輸入電晶體MN2的汲極電性耦接於輸出端O2。其中，輸入電晶體MN1的汲極配置以產生前級輸出訊號Vop1至輸出端O1，輸入電晶體MN2的汲極配置以產生前級輸出訊號Von1至輸出端O2。
負載電阻R1電性耦接於輸入電晶體MN1的汲極以及操作電壓源VDD間。負載電阻R2電性耦接於輸入電晶體MN2的汲極以及操作電壓源VDD間。負載電容C1電性耦接於輸入電晶體MN1的汲極以及接地端GND間。負載電容C2電性耦接於輸入電晶體MN2的汲極以及接地端GND間。調變電阻R3以及調變電容C3電性並聯於輸入電晶體MN1、MN2的源極間。電流源I1電性耦接於輸入電晶體MN1的源極以及接地端GND間。電流源I2電性耦接於輸入電晶體MN2的源極以及接地端GND間。
於一實施例中，前級驅動電路150之頻率響應的零點以及二極點由前級驅動電路150之複數電路參數值決定。
請同時參照圖3。圖3顯示本發明一實施例中，前級驅動電路150的頻率響應的示意圖。其中，橫軸為頻率，縱軸為增益。
於一實施例中，前級驅動電路150的電路參數包含電晶體的轉導、各電阻的電阻值以及各電容的電容值。舉例而言，輸入電晶體MN1、MN2的轉導（transconductance）為gm，各負載電阻R1、R2的電阻值為Rd，各負載電容C1、C2的電容值為Cd，調變電阻的電阻值為Rs，且調變電容的電容值為Cs。
因此，就前級驅動電路150的頻率響應而言，其轉換函式H(s)可以下式表示為：
H(s)=(gmRd)(1+sRsCs)/((1+sRcCs+(gmRs/2))/(1+sRdCd)')
並且，前級驅動電路150的直流增益可以下式表示為：
(gmRd)/(1+(gmRs/2))
頻率響應上的零點ω Z可以下式表示為：
ω Z=1/(RsCs)
其中一個極點ω P1可以下式表示為：
ω P1=(1+gmRs/2)/(RsCs)
另一個極點ω P2可以下式表示為：1/(RdCd)
ω P2=1/(RdCd)
因此，藉由調整上述的電路參數，前級驅動電路150的頻率響應的零點以及二極點可隨之改變，進而對直流增益以及高頻部分達到不同程度的提升。
請同時參照圖4。圖4顯示本發明一實施例中，前級驅動電路150在調變電阻的電阻值Rs以及調變電容的電容值Cs不同的情形下的頻率響應的示意圖。其中，橫軸為頻率，縱軸為增益。
在圖4中，標示為Rs的箭頭方向所代表的是當電阻值Rs愈大時，頻率響應的趨勢。如圖4所示，當電阻值Rs愈大時，直流增益將愈小。另一方面，標示為Cs的箭頭方向所代表的是當電容值Cs愈大時，頻率響應的趨勢。如圖4所示，當電容值Cs愈大時，零點與極點的位置將往低頻的方向移動。
因此，在適當的電阻值Rs以及電容值Cs的選擇下，前級驅動電路150將可提高數位輸入訊號Vip、Vin在高頻的響應，進而提升數位輸入訊號Vip、Vin之頻寬。
後級驅動電路160配置以接收前級輸出訊號Vip、Vin進行放大，以產生後級輸出訊號Vop2、Von2至影像訊號接收裝置120中。於一實施例中，後級驅動電路包含電流模式邏輯（current mode logic；CML）電路。並且，後級輸出訊號Vop2、Von2亦為差動式訊號。
在部分技術中，訊號輸出電路是以串接兩級的電流模式邏輯電路進行放大。然而，這樣的方式將由於電流模式邏輯電路消耗較大的電流，而無法達到省電的目的。
相對的，本發明的訊號輸出電路可藉由以連續時間線性等化器實現的前級驅動電路的設置，在電流消耗較小的情形下，提升輸出訊號的頻寬，而同時實現高頻寬以及低耗電的功效。
需注意的是，上述的實施方式僅為一範例。於其他實施例中，本領域的通常知識者當可在不違背本發明的精神下進行更動。
綜合上述，本發明中的影像訊號傳送裝置及其具有頻寬提升機制的訊號輸出電路可藉由前級驅動電路的配置，達到高頻寬以及低耗電的目的。
雖然本案之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本案，本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇，換言之，本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
100:影像訊號傳輸系統 110:影像訊號傳送裝置 120:影像訊號接收裝置 130:數位訊號處理電路 140:訊號輸出電路 150:前級驅動電路 160:後級驅動電路 C1、C2:負載電容 C3:調變電容 Cs:調變電容的電容值 GND:接地端 I1、I2:電流源 MN1、MN2:輸入電晶體 O1、O2:輸出端 Vip、Vin:數位輸入訊號 Vop1、Von1:前級輸出訊號 Vop2、Von2:後級輸出訊號 R1、R2:負載電阻 R3:調變電阻 Rs:調變電阻的電阻值 ω P1、ω P2:極點 ω Z:零點
［圖1］顯示本發明之一實施例中，一種影像訊號傳輸系統的方塊圖；以及 ［圖2］顯示本發明之一實施例中，前級驅動電路的電路圖； ［圖3］顯示本發明一實施例中，前級驅動電路的頻率響應的示意圖；以及 ［圖4］顯示本發明一實施例中，前級驅動電路在調變電阻的電阻值以及調變電容的電容值不同的情形下的頻率響應的示意圖。
100:影像訊號傳輸系統 110:影像訊號傳送裝置 120:影像訊號接收裝置 130:數位訊號處理電路 140:訊號輸出電路 150:前級驅動電路 160:後級驅動電路 Vip、Vin:數位輸入訊號 Vop1、Von1:前級輸出訊號 Vop2、Von2:後級輸出訊號

Claims (7)

  1. 一種具有頻寬提升機制的訊號輸出電路，應用於一影像訊號傳送裝置(TX)中，包含：一前級驅動電路，包含一連續時間線性等化器(continuous time linear equalizer；CTLE)，並配置以接收一數位輸入訊號進行高頻強化，以提升該數位輸入訊號之一頻寬，進而產生一前級輸出訊號，其中該前級驅動電路之頻率響應的一零點以及二極點由該前級驅動電路之複數電路參數值決定，其中該連續時間線性等化器包含：二輸入電晶體，各包含：一閘極，配置以接收該數位輸入訊號；一汲極，電性耦接於一輸出端，配置以產生該前級輸出訊號至該輸出端；以及一源極；二負載電阻，各電性耦接於該二輸入電晶體其中之一的該汲極以及一操作電壓源間；二負載電容，各電性耦接於該二輸入電晶體其中之一的該汲極以及一接地端間；一調變電阻以及一調變電容，電性並聯於該二輸入電晶體的該源極間；以及二電流源，各電性耦接於該二輸入電晶體其中之一的該源極以及該接地端間，其中該等電路參數包含各該二負載電阻之電阻值、各該二負載電容之電容值、該調變電阻之電阻值以及該調變電容之電容值，各該二負載電阻的電阻值為Rd，各該二負載電容的電容值為Cd，該調變電阻的電阻值為 Rs，該調變電容的電容值為Cs，且該二輸入電晶體的一轉導(transconductance)為gm，該零點為1/(RsCs)，該二極點分別為(1+gmRs/2)/(RsCs)以及1/(RdCd)；以及一後級驅動電路，配置以接收該前級輸出訊號進行放大，以產生一後級輸出訊號至一影像訊號接收裝置(RX)中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之訊號輸出電路，其中該數位輸入訊號、該前級輸出訊號以及該後級輸出訊號分別為一差動訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之訊號輸出電路，其中該前級驅動電路自該影像訊號傳送裝置包含之一數位訊號處理電路接收該前級輸出訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之訊號輸出電路，其中該數位輸入訊號與該前級輸出訊號間之一轉換函式為：(gmRd)(1+sRsCs)/((1+sRcCs+(gmRs/2))/(1+sRdCd)')。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之訊號輸出電路，其中該連續時間線性等化器的一直流增益為：(gmRd)/(1+(gmRs/2))。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之訊號輸出電路，其中該後級驅動電路包含一電流模式邏輯(current mode logic；CML)電路。
  7. 一種影像訊號傳送裝置，應用於一影像訊號傳輸系統中，包含：一數位訊號處理電路，配置以產生一數位輸入訊號；以及一訊號輸出電路，包含：一前級驅動電路，包含一連續時間線性等化器，並配置以接收該數位輸入訊號進行高頻強化，以提升該數位輸入訊號之一頻寬，進而產生一前級輸出訊號，其中該前級驅動電路之頻率響應的一零點以及二極點由該前級驅動電路之複數電路參數值決定，其中該連續時間線性等化器包含：二輸入電晶體，各包含：一閘極，配置以接收該數位輸入訊號；一汲極，電性耦接於一輸出端，配置以產生該前級輸出訊號至該輸出端；以及一源極；二負載電阻，各電性耦接於該二輸入電晶體其中之一的該汲極以及一操作電壓源間；二負載電容，各電性耦接於該二輸入電晶體其中之一的該汲極以及一接地端間；一調變電阻以及一調變電容，電性並聯於該二輸入電晶體的該源極間；以及二電流源，各電性耦接於該二輸入電晶體其中之一的該源極以及該接地端間，其中該等電路參數包含各該二負載電阻之電阻值、各該二負載電容之電容值、該調變電阻之電阻值以及該調變電容之電容值，各該二負載電阻的電阻值為Rd，各該二負載電容的電容值為Cd，該調變電阻的電阻值為Rs，該調變電容的電容值為Cs，且該二輸入電晶體的一轉導 (transconductance)為gm，該零點為1/(RsCs)，該二極點分別為(1+gmRs/2)/(RsCs)以及1/(RdCd)；以及一後級驅動電路，配置以接收該前級輸出訊號進行放大，以產生一後級輸出訊號至該影像訊號傳輸系統之一影像訊號接收裝置中。
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