通信装置与应用于其上的估测方法

通信装置与应用于其上的估测方法
【专利摘要】本发明为一种通信装置与应用于其上的估测方法。通信装置电连接于负载端并运作于基本偏压上，且通信装置包含：传送器、连接端子、接收器。其中连接端子包含具有正向量测点与负向量测点的跨接电路，以及量测电路。首先，传送器传送模拟输出信号。其次，接收器于估测流程提供基本偏压；以及，于估测流程中，量测电路根据基本偏压以及正向量测点与负向量测点之一者电压差，估测负载端所对应的正向负载电阻与负向负载电阻的电阻值。
【专利说明】通信装置与应用于其上的估测方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种通信装置与应用于其上的估测方法，且特别是有关于一种通过基本偏压的提供而估测电阻值的通信装置与应用于其上的估测方法。
【背景技术】
[0002]请参照图1，其绘示一种现有技术通过传输线而连接通信装置与远端装置的示意图。举例而言，通信装置101可为交换机、远端装置112可为个人电脑。在实际应用时,通信装置101与远端装置112可搭配各类型的数据传输机制而传输数据。
[0003]其中，通信装置101与远端装置112均各自包含传送器与接收器。由于两端装置的运作方式彼此对称而可类推，此处仅说明通信装置101的运作方式。
[0004]通信装置101通过传送器102产生正向传送信号Tx+与负向传送信号Τχ-。正向传送信号Tx+与负向传送信号Tx-通过连接端子、传输线而被传送至远端装置112。其中，连接端子104包含用于匹配传输线的正向输出阻抗Rs+与负向输出阻抗Rs-，以及变压器(transformer)。
[0005]此外，远端装置112也同样通过传输线111而传送数据至通信装置101。相对应的，通信装置101利用接收器103而接收正向接收信号Rx+、负向接收信号Rx-。
[0006]由图1可以看出，正向传送信号Tx+与信号正向接收信号Rx+共用相同的导线；负向传送信号Tx-与负向接收信号Rx-共用相同的导线。因此，若通信装置101的设计不佳时，传送器102产生的正向传送信号Τχ+、负向传送信号Tx-也可能会被接收器103接收。也就是说，通信装置101内部所接收的信号并非单纯由远端装置112所发出，而是一个复合了传送信号(Τχ+、Τχ-)与接收信号(Rx+、Rx-)的结果。
[0007]若接收器103接收了由传送器102所传送的传送信号(正向传送信号Tx+与负向传送信号Tx-)的成份，导致接收信号(正向接收信号Rx+、负向接收信号Rx-)受到干扰时，此种现象称为回音(Echo)现象。因此，回音现象是制造通信装置101时，必须考虑的一个议题。
[0008]除了回音现象外，通信装置还需考虑电磁干扰(electromagnetic interference,简称为EMI)的问题。
[0009]对图1的传送器而言，变压器的左侧形成一个回路。此时，传送器的正向负载电流ILp与负向负载电流ILn彼此相等。也就是说，阻抗的不匹配现象对于图1的回路电流影响较小。
[0010]基于成本的考量，市面上出现以交流耦合(AC coupling)方式取代变压器作法的通信产品。此种作法虽然能降低生产成本，却连带衍生了电流不匹配的情形。更进一步的，由于电流不匹配的缘故，导致通信装置存在电磁干扰的问题。
[0011]举例来说，根据网路接头(RJ45)的规定，网路线材的理想阻抗为50欧姆。因此，通信装置于出厂前，也会以50欧姆作为内部的正向输出阻抗Rs+与负向输出阻抗Rs-的电阻值。然而，RJ45容许线材的阻抗具有15%的误差，代表负载端的阻抗可能介于42.5?57.5欧姆之间。此种负载端的阻抗未符合标准规格的现象，将连带使通信装置的内部电流不匹配。
[0012]请参照图2，其绘示另一种现有技术通过传输线而连接通信装置与远端装置的示意图。
[0013]比较图1和2可以看出，除了将图1的变压器改为使用两个电容做为交流耦合(ACcouple)外，两者的设计大致相同。通信装置201通过传送器202产生传送信号(Tx+、Tx_)。传送信号通过连接端子204、传输线211而被传送至远端装置212。接收器203则用于接收由负载端210产生的接收信号(Rx+、Rx-)。
[0014]图2的通信装置201可能会因为负载端210的正、负两侧电阻不对称的缘故，导致通信装置201与负载端210之间产生共模(common mode)电流。
[0015]共模电流指的是，因为通信装置201输出的正向负载电流ILp与流入通信装置201的负向负载电流ILn的大小不等所产生的。
[0016]对图2的通信装置201而言，采用交流耦合的作法时，因为负载端210的负载电阻的不对称，将产生共模电流。共模电流将通过接地回传而形成一个电流回路(currentloop),并连带产生噪声与电磁干扰。
[0017]随着产品的演进，通信产品对于电磁干扰的规范也越见严苛。其中，网路产品的新规格对于电磁干扰的规范较过去严格了 30dB，代表现在的网路产品的电磁干扰必须降低至较过去的千分之一。
[0018]为了符合电磁干扰的强度规范，现有技术经常利用金属屏蔽的方式，阻隔电磁干扰现象。然而，金属屏蔽的作法属于被动式的改良，并未降低实际产生的电磁干扰的强度。再者，对于产品的生产而言，额外使用金属材质改善电磁干扰的作法也会使成本大幅增加。
[0019]承上，回音现象与电磁干扰的问题是通信产品皆须考量的问题，而现有技术尚未见解决的方法。

【发明内容】

[0020]本发明的目的在于提供一种通信装置。
[0021]本发明一方面为一种通信装置，电连接于一负载端并运作于一基本偏压上，该通信装置包含:一传送器，其传送一模拟输出信号；一连接端子，包含:一跨接电路，电连接于该传送器与该负载端间，具有一正向量测点与一负向量测点；以及，一量测电路，电连接于该跨接电路、该传送器与该负载端间；以及，一接收器，电连接于该跨接电路，其于一估测流程接收该基本偏压，其中，该量测电路于该估测流程中，根据该正向量测点与该负向量测点之一者与该基本偏压的电压差，估测该负载端所对应的一正向负载电阻与一负向负载电阻的电阻值。
[0022]本发明的另一方面为一种电阻值的估测方法，应用于电连接于一负载端并运作于一基本偏压上的一通信装置，该通信装置包含传送一模拟输出信号的一传送器、一连接端子，与一接收器，其中该连接端子包含具有正向量测点与一负向量测点的一跨接电路，以及一量测电路，而该估测方法包含以下步骤:该传送器传送一模拟输出信号；一估测流程提供该基本偏压予该接收器；以及，于该估测流程中，该量测电路根据该正向量测点与该负向量测点之一者与该基本偏压的电压差，估测该负载端所对应的一正向负载电阻与一负向负载电阻的电阻值。
[0023]为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【专利附图】

【附图说明】
[0024]图1，其绘示一种现有技术通过传输线而连接通信装置与远端装置的示意图。
[0025]图2，其绘示另一种现有技术通过传输线而连接通信装置与远端装置的示意图。
[0026]图3A，其假设与通信装置相连的负载端的电阻符合RJ45理想规格的示意图。
[0027]图3B，其假设与通信装置相连的负载端的电阻不符合RJ45理想规格的示意图。
[0028]图4A，其是本发明于通信装置的方块图。
[0029]图4B，其是根据图4A的通信装置，进一步绘式传送器与连接端子内部配置，以及接收器的输入端的示意图。
[0030]图5A，其根据本发明构想，利用可调整的正向量测电阻Rsp，估测正向负载电阻RLp的示意图。
[0031 ] 图5B，其列示以60、50、40、30欧姆作为正向量测电阻Rsp，与其相对应的正向量测点与基本偏压的电压差(Vhp-Vcm)的示意图。
[0032]图6，其对正向负载电阻RLp进行估测的流程。
[0033]图7，其根据本发明构想，利用可调整的负向量测电阻Rsn，估测负向负载电阻RLn的示意图。
[0034]图8，其是本发明根据负载端的电阻值估测结果，提出一种对连接端子的电阻设定加以调整，进而改善电磁干扰与回音现象的示意图。
[0035]图9，其是本发明根据负载端的电阻值估测结果，提出一种对传送器的电阻设定加以调整，进而改善电磁干扰与回音现象的示意图。
[0036]图10，其是本发明根据负载端的电阻值估测结果，提出另一种对传送器的电阻设定加以调整，进而改善电磁干扰与回音现象的示意图。
[0037]图11，其是本发明为了改善电磁干扰与回音现象，对通信装置进行估测负载电阻与调整电阻设定的流程图。
[0038]其中，附图标记说明如下:
[0039]通信装置101、201、401
[0040]传送器102、202、302、402、502、702、802、902
[0041]接收器103、203、303、403、503、703、803、903
[0042]连接端子104、204、404
[0043]负载端110、210、310、410、510、710、810、910
[0044]传输线111、211
[0045]远端装置112、212
[0046]量测电路404a
[0047]跨接电路404b
[0048]放大器402a【具体实施方式】
[0049]根据前述说明可以得知，通信装置必须考虑电磁干扰与回音的问题。其中电磁干扰现象的成因为正向负载电流Iuj与负向负载电流Ita的大小不同；而回音现象的成因为:正向接收信号Rx+与负向接收信号Rx_受到正向传送信号Tx+与负向传送信号Tx_不对称的影响。
[0050]请参见图3Α，其假设与通信装置相连的负载端的电阻符合RJ45理想规格的示意图。
[0051]为便于说明，此处将负载端310的电路等效成为两个分别接地的单端(singleend)电阻。即，正向负载电阻Ruj与负向负载电阻Rto。当传输线符合RJ45的理想规格时，正向负载电阻Ruj =负向负载电阻Rta = 50欧姆。
[0052]须说明的是，仅管实际由传送器302的正向放大器输出端Vap输出的信号为V?+2Tx+ ;由传送器302的负向放大器输出端Van输出的信号为Vm+2Tx_。但是此处仅以2Tx+代表正向传送信号、以2Τχ_代表负向传送信号。
[0053]其中，Vem代表系统为共模(commmon mode)时的基本偏压,大约为1.5伏特。由于通信装置根据基本偏压Vm而运作，即，每一个信号都是以基本偏压V?作为比较基础，后续不再特别说明各个信号中的基本偏压Vm成份。
[0054]在传送器302的正向放大器输出端Vap与正向负载电阻Ruj间，通过正向量测电阻Rsp而连接。在传送器302的负向放大器输出端Van与负向负载电阻Rta间，通过负向量测电阻Rsn而连接。
[0055]其次，将流经 正向负载电阻Ruj的电流定义为正向负载电流Iv因此，正向负载电流Iuj可根据正向负载输出端的电压Vtjp与正向负载电阻Rli得出。
【权利要求】
1.一种通信装置，电连接于一负载端并运作于一基本偏压上，该通信装置包含: 一传送器，其传送一模拟输出信号； 一连接端子，包含: 一跨接电路，电连接于该传送器与该负载端间，具有一正向量测点 与一负向量测点；以及， 一量测电路，电连接于该跨接电路、该传送器与该负载端间；以及， 一接收器，电连接于该跨接电路，其于一估测流程接收该基本偏压，其中， 该量测电路于该估测流程中，根据该正向量测点与该负向量测点之一者与该基本偏压的电压差，估测该负载端所对应的一正向负载电阻与一负向负载电阻的电阻值。
2.如权利要求1所述的通信装置，其中该接收器于该估测流程结束后，通过该正向量测点与该负向量测点接收一模拟输入信号。
3.如权利要求1所述的通信装置，其中 该量测电路根据该正向量测点与该基本偏压的电压差而估测该正向负载电阻；以及， 该量测电路根据该负向量测点与该基本偏压的电压差而估测该负向负载电阻。
4.如权利要求1所述的通信装置，其中该传送器通过一正向放大器输出端以及一负向放大器输出端而电连接于该连接端子，且该连接端子通过一正向负载输出端与一负向负载输出端而电连接于该负载端，而该跨接电路包含: 一第一跨接路径，包含: 一第一跨接电阻，电连接于该正向放大器输出端与该负向量测点间；以及， 一第二跨接电阻，电连接于该负向量测点与该负向负载输出端间； 一弟~跨接路径，包含: 一第三跨接电阻，电连接于该负向放大器输出端与该正向量测点间；以及， 一第四跨接电阻，电连接于该正向量测点与该正向负载输出端间。
5.如权利要求4所述通信装置，其中该量测电路包含: 一正向量测电阻，电连接于该正向放大器输出端与该正向负载输出端间， 于该估测流程中，该量测电路分别使用多个估测电阻值而设定该正向量测电阻，并随各该估测电阻值而对应量测该正向量测点与该基本偏压的电压差，进而得出多个正向量测电压差值。
6.如权利要求5所述的通信装置，其中该量测电路根据该多个正向量测电压差值的比较，估测与其中具有最小值者相对应的估测电阻值，为该负载端所对应的该正向负载电阻。
7.如权利要求4所述的通信装置，其中该量测电路包含: 一负向量测电阻，电连接于该负向放大器输出端与该负向负载输出端间， 于该估测流程中，该量测电路分别使用多个估测电阻值而设定该负向量测电阻，并随各该估测电阻值而对应量测该负向量测点与该基本偏压的电压差，进而得出多个负向量测电压差值。
8.如权利要求7所述的通信装置，其中 该量测电路根据该多个负向量测电压差值的比较，估测与其中具有最小值者相对应的估测电阻值，为该负载端所对应的该负向负载电阻。
9.如权利要求1所述的通信装置，其中该传送器以及该连接端子根据估测得出的该正向负载电阻与该负向负载电阻的电阻值而调整一电阻设定。
10.如权利要求9所述的通信装置，其中该量测电路包含: 一正向量测电阻，电连接于该传送器与该负载端间；以及， 一负向量测电阻，电连接于该传送器与该负载端间，其中该量测电路根据估测而得的该正向负载电阻的电阻值而调整该负向量测电阻的电阻设定；以及，根据估测而得的该负向负载电阻的电阻值，而调整该正向量测电阻的电阻设定。
11.如权利要求10所述的通信装置，其中该量测电路以估测而得的该正向负载电阻的电阻值作为该负向量测电阻；以及，以估测而得的该负向负载电阻的电阻值作为该正向量测电阻。
12.如权利要求9所述的通信装置，其中该模拟输出信号包含一正向传送信号与一负向传送信号，该传送器包含: 一放大器，具有一正向放大器输入端、一负向放大器输入端、一正向放大器输出端、一负向放大器输出端； 一第一正源电阻，电连接于一正向信号源与该放大器的该正向输入端间； 一第二正源电阻，电连接于该放大器的该正向放大器输入端与该正向放大器输出端间，其中该正向传送信号通过该正向放大器输出端而输出； 一第一负源电阻，电连接于一负向信号源与该放大器的负向输入端间；以及， 一第二负源电阻，电连接于该放大器的该负向放大器输入端与该负向放大器输出端间，其中该负向传送信号通过该负向放大器输出端而输出。
13.如权利要求12所述的通`信装置，其中该量测电路以估测而得的该正向负载电阻的电阻值作为该正向量测电阻；以及，以估测而得的该负向负载电阻的电阻值作为该负向量测电阻。
14.如权利要求12所述的通信装置，其中该传送器根据估测而得的该正向负载电阻的电阻值，调整该第二正源电阻的电阻设定；以及，根据估测而得的该负向负载电阻的电阻值，调整该第二负源电阻的电阻设定。
15.如权利要求14所述的通信装置，其中当该第二正源电阻与该第二负源电阻的电阻设定经调整后，该正向负载电阻与该负向负载电阻二者的比值，与该第二正源电阻与该第二负源电阻二者的比值相等。
16.如权利要求12所述的通信装置，其中该传送器是根据估测而得的该正向负载电阻的电阻值，调整该第一负源电阻的电阻设定；以及， 根据估测而得的该负向负载电阻的电阻值，调整该第一正源电阻的电阻设定。
17.如权利要求16所述的通信装置，其中当该第一负源电阻与该第一正源电阻的电阻设定经调整后，该正向负载电阻与该负向负载电阻二者的比值，与该第一负源电阻与该第一正源电阻二者的比值相等。
18.—种电阻值的估测方法，应用于电连接于一负载端并运作于一基本偏压上的一通信装置，该通信装置包含传送一模拟输出信号的一传送器、一连接端子与一接收器，其中该连接端子包含具有正向量测点与一负向量测点的一跨接电路，以及一量测电路，而该估测方法包含以下步骤: 该传送器传送一模拟输出信号；于一估测流程提供该基本偏压予该接收器；以及， 于该估测流程中，该量测电路根据该正向量测点与该负向量测点之一者与该基本偏压的电压差，估测该负载端所对应的一正向负载电阻与一负向负载电阻的电阻值。
19.如权利要求18所述的估测方法，其中该接收器于该估测流程结束后，通过该正向量测点与该负向量测点接收一模拟输入信号。
20.如权利要求18所述的估测方法，其中于该估测流程中，该量测电路根据该正向量测点与该负向量测点之一者与该基本偏压的电压差，估测该负载端所对应的该正向负载电阻与该负向负载电阻的电阻值的步骤包含以下步骤: 该量测电路根据该基本偏压与该正向量测点的电压差而估测该正向负载电阻；以及， 该量测电路根据该基本偏压与该负向量测点的电压差而估测该负向负载电阻。
21.如权利要求20所述的估测方法，其中于该估测流程中，该量测电路根据该正向量测点与该负向量测点之一者与该基本偏压的电压差，估测该负载端所对应的该正向负载电阻与该负向负载电阻的电阻值的步骤更包含以下步骤: 分别使用多个估测电阻值而设定一正向量测电阻； 随各该估测电阻值而对应量测该基本偏压与该正向量测点的电压差，进而得出多个正向量测电压差值；以及， 根据该多个正向量测电压差值的比较，估测与其中具有最小值者相对应的估测电阻值，为该负载端所对应的该正向负载电阻。
22.如权利要求20所述的 估测方法，其中于该估测流程中，该量测电路根据该正向量测点与该负向量测点之一者与该基本偏压的电压差，估测该负载端所对应的该正向负载电阻与该负向负载电阻的电阻值的步骤更包含以下步骤: 分别使用多个估测电阻值而设定一负向量测电阻； 随各该估测电阻值而对应量测该基本偏压与该负向量测点的电压差，进而得出多个负向量测电压差值；以及， 根据该多个负向量测电压差值的比较，估测与其中具有最小值者相对应的估测电阻值，为该负载端所对应的该负向负载电阻。
23.如权利要求18所述的估测方法，其中更包含以下步骤: 该传送器以及该连接端子根据估测得出的该正向负载电阻与该负向负载电阻的电阻值而调整一电阻设定。
24.如权利要求23所述的估测方法，其中该量测电路包含:电连接于该传送器与该负载端间的一正向量测电阻，以及电连接于该传送器与该负载端间的一负向量测电阻，其中该传送器以及该连接端子根据估测得出的该正向负载电阻与该负向负载电阻的电阻值而调整该电阻设定的步骤包含以下步骤: 根据估测而得的该正向负载电阻的电阻值而调整该负向量测电阻的电阻设定；以及， 根据估测而得的该负向负载电阻的电阻值，而调整该正向量测电阻的电阻设定。
25.如权利要求24所述的估测方法，其中该量测电路是以估测而得的该正向负载电阻的电阻值作为该负向量测电阻；以及，以估测而得的该负向负载电阻的电阻值作为该正向量测电阻。
26.如权利要求23所述的估测方法,其中该传送器包含:具有一正向放大器输入端、一负向放大器输入端、一正向放大器输出端以及一负向放大器输出端的一放大器；电连接于一正向信号源与该放大器的该正向输入端间的一第一正源电阻；电连接于该放大器的该正向放大器输入端与该正向放大器输出端间的一第二正源电阻；电连接于一负向信号源与该放大器的负向输入端间的一第一负源电阻；以及，电连接于该放大器的该负向放大器输入端与该负向放大器输出端间的一第二负源电阻。
27.如权利要求26所述的估测方法，其中该传送器以及该连接端子根据估测得出的该正向负载电阻与该负向负载电阻的电阻值而调整该电阻设定的步骤包含以下步骤: 以估测而得的该正向负载电阻的电阻值作为该正向量测电阻； 以估测而得的该负向负载电阻的电阻值作为该负向量测电阻； 根据估测而得的该正向负载电阻的电阻值，调整该第二正源电阻的电阻设定；以及， 根据估测而得的该负向负载电阻的电阻值，调整该第二负源电阻的电阻设定。
28.如权利要求27所述的估测方法，其中当该第二正源电阻与该第二负源电阻的电阻设定经调整后，该正向负载电阻与该负向负载电阻二者的比值，与该第二正源电阻与该第二负源电阻二者的比值相等。
29.如权利要求26所述的估测方法，其中该传送器以及该连接端子根据估测得出的该正向负载电阻与该负向负载电阻的电阻值而调整该电阻设定的步骤包含以下步骤: 以估测而得的该正向负载电阻的电阻值作为该正向量测电阻； 以估测而得的该负向负载电阻的电阻值作为该负向量测电阻； 根据估测而得的该正向负载电阻的电阻值，调整该第一负源电阻的电阻设定；以及， 根据估测而得的该负向负载电阻的电阻值，调整该第一正源电阻的电阻设定。`
30.如权利要求29所述的估测方法，其中当该第一负源电阻与该第一正源电阻的电阻设定经调整后，该正向负载电阻与该负向负载电阻二者的比值，与该第一负源电阻与该第一正源电阻二者的比值相等。
【文档编号】H04L25/03GK103795661SQ201210433943
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】庄胜富, 廖书谅, 黄亮维, 何轩廷 申请人:瑞昱半导体股份有限公司