专利名称：信号摆动修整装置以及信号摆动修整方法
信号摆动修整装置以及信号摆动修整方法
技术 领域本发明涉及信号摆动修整(signal swing trimming)装置，尤其涉及信号摆动修 整装置以及信号摆动修整方法。
背景技术：
通用串行总线(Universal Serial Bus, USB)界面是数字有线通信中最普遍的界 面标准。从1995年以12Mbps投放市场以来，如今USB运行于480Mbps并且存在于很多种 电子装置中。基于高传输率与即插即用等优点，将标准USB界面装配于产品中成为一种趋 势。一些通常应用包括数字摄影机、外置USB快闪卡以及外置光盘。请参考图1。图1为现有技术中USB系统100的示意图。USB系统100包括USB 装置102与USB主机，USB装置102耦接于USB主机。根据现有技术，USB装置102与USB 主机104之间传送的数据配置为差分信号DP与DM。因此，USB装置102中每端的输入阻抗 设置为45 Ω。然而由于制造过程或其他原因，USB装置102的输入阻抗不会与45 Ω完全匹 配，导致差分信号DP与DM的摆动变化会超出USB的规格。因此USB装置102与USB主机 104之间的阻抗不匹配所引起的兼容问题，成为在高速USB系统的领域中最关键的问题之
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发明内容
有鉴于此，本发明提供信号摆动修整装置以及信号摆动修整方法。一种信号摆动修整装置，用于校准从发送装置产生至接收装置的输出信号的摆动 电平，所述信号摆动修整装置包括对比装置，耦接于所述输出信号，用于将所述输出信号 的所述摆动电平与目标摆动电平进行比较并产生对比输出信号；以及调整装置，耦接于所 述对比装置与所述发送装置，用于控制所述发送装置以根据所述对比输出信号调整所述输 出信号的所述摆动电平；其中所述信号摆动修整装置用于在所述发送装置与所述接收装置 之间的交握过程中校准所述输出信号的所述摆动电平。一种信号摆动修整方法，用于校准从发送装置产生至一接收装置的输出信号的摆 动电平，所述信号摆动修整方法包括将所述输出信号的所述摆动电平与目标摆动电平进 行比较并产生对比输出信号；以及用于在所述发送装置与所述接收装置之间的交握过程中 校准所述输出信号的所述摆动电平。本发明提供的信号摆动修整装置以及信号摆动修整方法的效果之一在于可以解 决阻抗不匹配所引起的兼容问题。以下为根据多个图式对本发明的较佳实施例进行详细描述，所属技术领域技术人 员阅读后应可明确了解本发明的目的。
图1为现有技术中USB系统的示意图。
图2为根据本发明实施例的信号摆动修整装置的示意图。图3为在HS交握过程中USB发送机的输出信号的校准过程的时序示意图。
图4为图2中所示实施例的校准方法的流程示意图。
具体实施例方式在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中 具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书 及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异 来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用 语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接” 一词在此包含任何直接及间接的电气连 接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连 接于该第二装置，或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。图2为根据本发明实施例的信号摆动修整装置200的示意图。信号摆动修整装置 200用于校准输出信号的摆动电平(level)，所述输出信号为差分信号，包括第一输出信号 Sol与第二输出信号So2，第一输出信号Sol与第二输出信号So2产生于发送装置202并由 接收装置接收。信号摆动修整装置200包括对比装置204、调整装置206以及摆动电平产 生器208。对比装置204耦接于输出信号以将输出信号的摆动电平与目标摆动电平Vth进 行比较，并产生对比输出信号Scom。调整装置206耦接于摆动电平产生器208与发送装置 202，并且根据对比输出信号Scom调整输出信号的摆动电平。信号摆动修整装置200用于在 发送装置202与接收装置之间的交握(hand-shake)过程中校准输出信号的摆动电平。摆 动电平产生器208耦接于对比装置204与调整装置206，用于根据调整装置206的控制信号 Scl设定目标摆动电平Vth至对比装置204。请注意，根据本发明其中一个实施例，信号摆动修整装置200在高速 (High-Speed, HS)模式下调整USB发送机的输出信号的摆动电平，并且对比装置204可在 摆动修整装置与一个高速模式鉴别器(图中未示)之间共享。因此，发送装置202是USB 主机的USB发送机，信号摆动修整装置200用于校准USB主机与USB装置之间的HS交握过 程中特定时间段Tdet中输出信号的摆动电平，USB装置具有接收装置，其中，如图3所示， 特定时间段Tdet在时间Ta与时间Tb之间。在时间Ta中，USB装置检测到从USB主机产 生的预定数量的下游端口 KJ脉冲(chirp)；在在时间Tb中，USB主机停止向USB装置发送 下游端口 KJ脉冲。图3为在HS交握过程中USB发送机的输出信号的校准过程的时序示意 图。发送装置202包括差分输入对、可调偏置电流产生器2022以及阻抗负载2024，其 中阻抗负载为差分输出负载。差分输入对与阻抗负载2024级联，并且可调偏置电流产生器 耦接于调整装置206，调整装置206根据控制信号Sc2产生偏置电流Ibias用于发送装置 202。差分输入对包括PMOS晶体管Ml与PMOS晶体管M2，PMOS晶体管Ml与PMOS晶体管M2 分别用于接收第一输入信号Sil与第二输入信号Si2。此实施例中，阻抗负载2024可包括 第一阻抗Rl与第二阻抗R2。第一阻抗Rl耦接于PMOS晶体管Ml的汲极节点Nol，第二阻 抗R2耦接于PMOS晶体管M2的汲极节点No2。这里，第一输出信号Sol在汲极节点Nol输 出，第二输出信号So2在汲极节点No2输出。
摆动电平产生器208包括参考电流Iref与可调电阻Rad，其中参考电流Iref流经由控制信号Scl控制的可调电阻Rad。摆动电平产生器208产生第一参考电压电平Vthp与 第一参考电压电平Vthn至对比装置204，用于设定目标摆动电平Vth，即Vth = Vthp-Vthn。 对比装置204将第一输出信号Sol与第二输出信号So2之间的差值与目标摆动电平Vth进 行比较，以产生对比输出信号Scom至调整装置206。请结合图3来参考图2。根据本发明实施例，当USB装置在时间TO耦接于USB主 机(即接收装置耦接于发送装置202)时，HS交握过程开始。同时，设定信号CAL_EN于高 电平H以指示致能信号摆动修整装置200，信号CAL_TAR也指示目标摆动电平Vth由调整装 置206所设定。接收装置在时间Tl得到装置脉冲K并且在时间T2移除装置脉冲K之后， 发送装置202在T3时开始将至少六个下游端口 KJ脉冲发送至接收装置。举例来说，在时 间T3时，信号CAL_SAMPLE设定于低电平L以指示第一输出信号Sol与第二输出信号So2 之间的差值比目标摆动电平Vth小。同时，信号CAL_VAL指示调整装置206产生控制信号 以设定可调偏置电流产生器2022，以用于产生偏置电流Ibias。另外，在第一输出信号Sol 与第二输出信号So2之间的差值大于目标摆动电平Vth之前，信号CAL_MET为低电平L。当 发送装置202在时间Ta发送六个下游端口 KJ脉冲至接收装置时，激活信号CAL_ACTIVE至 高电平H以用于激活校准过程。时间T4时，接收装置检测下游端口 KJ脉冲并且进入HS模 式，调整装置206将偏置电流Ibias调整至偏置电流Ibias’。接着，对比装置204比较第一 输出信号Sol与第二输出信号So2之间的差值是否大于目标摆动电平Vth。当第一输出信 号Sol与第二输出信号So2之间的差值不大于目标摆动电平Vth时，则对比输出信号Scom 不具有电平转换，即H至L或L至H转换，并且信号CAL_SAMPLE与信号CAL_MET都保持在 低电平L。接着，在时间T5时，调整装置206将偏置电流Ibias”调整为偏置电流Ibias”。 类似的，对比装置204将第一输出信号Sol与第二输出信号So2之间的差值与目标摆动电 平Vth进行比较直到第一输出信号Sol与第二输出信号So2之间的差值大于目标摆动电平 Vth0在时间T6时，对比装置204检测到在偏置电流Ibias”’下，第一输出信号Sol与第二 输出信号So2之间的差值大于目标摆动电平Vth，这表示当偏置电流Ibias”被调整至偏置 电流Ibias”’时，输出信号Scom具有一个电平转换。接着，信号CAL_SAMPLE切换至高电平 H并且信号CAL_MET也切换至高电平H。相应的，信号摆动修整装置200确认在偏置电流 Ibias”下第一输出信号Sol与第二输出信号So2的信号摆动是最接近目标摆动电平Vth的 信号摆动。接着，CAL_VAL切换至原来的值。同时，调整装置206也将偏置电流Ibias”’调 整回偏置电流Ibias”。最后，在时间Tb信号CAL_ACTIVE变为低电平L时，结束校准过程。 请注意，本发明并不仅限于选择偏置电流Ibias”作为最终的偏置电流本发明的一个实施 例中，选择偏置电流Ibias”’作为发送装置202的最终的偏置电流。图4为图2中所示实施例的校准方法400的流程示意图。因此下面结合图2中信 号摆动修整装置200以及图3中校准过程来进行描述。只要可以达到相同的结果，图4所 示流程图的顺序不必完全相同并且不必连续其他步骤也可插入其中。校准方法包括以下 步骤步骤402 设定目标摆动电平Vth并开始校准过程；步骤404 将至少六个下游端口 KJ脉冲发送至接收装置；步骤406 取样对比输出信号Scom作为信号CAL_SAMPLE ；
步骤408 当信号CAL_SAMPLE发生电平变换时(例如从高电平H变为低电平L或 从低电平L变为高电平H)，执行步骤410 ；当信号CAL_SAMPLE没有发生电平变换时，执行步 骤 412 ；步骤410 设定CAL_MET至高电平H并终止校准过程；步骤412 决定信号CAL_SAMPLE的电平，当信号CAL_SAMPLE为低电平L时，执行 步骤414 ；当信号CAL_SAMPLE为高电平H时，执行步骤416 ；步骤414 将偏置电流Ibias与预设电流相加，并执行步骤404 ；步骤416 将偏置电流Ibias与预设电流相减，并执行步骤404 ；与图2所示实施例类似，在USB装置的高速交握过程中执行校准方法。步骤402 中，调整装置206为对比装置204设定目标摆动电平Vth。步骤404中，发送装置202至少 六个下游端口 KJ脉冲发送至接收装置。步骤406中，当指示第一输出信号Sol与第二输出 信号So2之间的差值小于目标摆动电平Vth时设定信号CAL_SAMPLE至低电平L ；类似的，当 指示第一输出信号Sol与第二输出信号So2之间的差值大于目标摆动电平Vth时设定信号 CAL_SAMPLE至高电平H，但本发明并非仅限于此。当指示第一输出信号Sol与第二输出信 号So2之间的差值大于目标摆动电平Vth时设定信号CAL_MET至高电平H。步骤414中，如 图3所示，调整装置206将偏置电流Ibias与预设电流相加以产生偏置电流Ibias’。另一 方面，步骤416中，调整装置206偏置电流Ibias与预设电流相减以产生偏置电流Ibias’。通常来说，通过阅读以上实施例，所属技术领域技术人员可以了解，调整装置206 保持监测对比输出信号Scom并控制可调偏置电流产生器2022以调整偏置电流Ibias，用于 降低输出信号的摆动电平与目标摆动电平Vth之间的差值，直到对比输出信号Scom具有电 平转换。上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非 用来限制本发明的范畴。任何所属技术领域技术人员可依据本发明的精神轻易完成的改变 或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求为准。
权利要求
1.一种信号摆动修整装置，用于校准从发送装置产生至接收装置的输出信号的摆动电 平，其特征在于，所述信号摆动修整装置包括对比装置，耦接于所述输出信号，用于将所述输出信号的所述摆动电平与目标摆动电 平进行比较并产生对比输出信号；以及调整装置，耦接于所述对比装置与所述发送装置，用于控制所述发送装置以根据所述 对比输出信号调整所述输出信号的所述摆动电平；其中所述信号摆动修整装置用于在所述发送装置与所述接收装置之间的交握过程中 校准所述输出信号的所述摆动电平。
2.根据权利要求1所述的信号摆动修整装置，其特征在于，所述发送装置为通用串行 总线主机的通用串行总线发送机，所述信号摆动修整装置用于在所述通用串行总线主机与 具有所述接收装置的通用串行总线装置之间的所述交握过程中的特定时间段内校准所述 输出信号的所述摆动电平，其中所述特定时间段在所述通用串行总线装置检测从所述通用 串行总线主机产生的下游端口脉冲的预设数量的时间与所述通用串行总线主机停止发送 下游端口脉冲至所述通用串行总线装置的时间之间。
3.根据权利要求1所述的信号摆动修整装置，其特征在于，所述发送装置为通用串行 总线发送机，并且所述对比装置在所述信号摆动修整装置与高速模式鉴别器之间共享。
4.根据权利要求1所述的信号摆动修整装置，其特征在于，所述信号摆动修整装置进 一步包括摆动电平产生器，耦接于所述对比装置与所述调整装置，用于根据所述调整装置的控 制信号将所述目标摆动电平设定至所述对比装置。
5.根据权利要求4所述的信号摆动修整装置，其特征在于，所述输出信号为差分输出， 所述差分输出包括第一输出信号与第二输出信号，所述摆动电平产生器产生第一参考电压 电平与第二参考电压电平至所述对比装置以用于设定所述目标摆动电平，并且所述对比装 置将所述第一输出信号与所述输出第二信号之间的差值与所述目标摆动电平进行比较以 产生所述对比输出信号至所述调整装置。
6.根据权利要求1所述的信号摆动修整装置，其特征在于，所述调整装置根据所述对 比输出信号产生控制信号，并且所述发送装置包括可调偏置电流产生器，所述可调偏置电 流产生器耦接于所述可调装置并且用于根据所述控制信号为所述发送装置调整偏置电流。
7.根据权利要求6所述的信号摆动修整装置，其特征在于，所述调整装置保持监测所 述对比输出信号并控制所述可调偏置电流产生器以调整偏置电流，用于降低所述输出信号 的所述摆动电平与所述目标摆动电平之间的差值，直到所述对比输出信号具有电平转换。
8.一种信号摆动修整方法，用于校准从发送装置产生至一接收装置的输出信号的摆动 电平，其特征在于，所述信号摆动修整方法包括将所述输出信号的所述摆动电平与目标摆动电平进行比较并产生对比输出信号；以及用于在所述发送装置与所述接收装置之间的交握过程中校准所述输出信号的所述摆 动电平。
9.根据权利要求8所述的信号摆动修整方法，其特征在于，调整所述输出信号的所述 摆动电平的步骤包括决定所述交握过程中的特定时间段；在所述交握过程中的所述交握过程中的所述特定时间段内校准所述输出信号的所述 摆动电平；其中所述特定时间段在具有所述接收装置的通用串行总线装置检测从通用串行总线 主机产生的默认数量的下游端口脉冲的时间与所述通用串行总线主机停止发送所述预设 数量的下游端口脉冲至所述通用串行总线装置的时间之间，其中所述发送装置为所述通用 串行总线主机的通用串行总线发送机。
10.根据权利要求8所述的信号摆动修整方法，其特征在于，所述信号摆动修整方法进 一步包括设定目标摆动电平。
11.根据权利要求10所述的信号摆动修整方法，其特征在于，所述输出信号为差分输 出，所述差分输出包括第一输出信号与第二输出信号，设定所述目标摆动电平的步骤包括 产生第一参考电压电平与第二参考电压电平以用于设定所述目标摆动电平；以及比较所述输出信号的所述摆动电平的步骤包括将所述第一输出信号与所述第二输出 信号之间的差值与所述目标摆动电平进行比较以产生所述对比输出信号。
12.根据权利要求8所述的信号摆动修整方法，其特征在于，调整所述输出信号的所述 摆动电平的步骤包括根据所述对比输出信号产生控制信号；以及根据所述控制信号为所述发送装置调整偏置电流。
13.根据权利要求12所述的信号摆动修整方法，其特征在于，调整所述输出信号的所 述摆动电平的步骤进一步包括保持监测所述对比输出信号并调整所述偏置电流，用于降低所述输出信号的所述摆动 电平与所述目标摆动电平之间的差值，直到所述对比输出信号具有电平转换。
全文摘要
一种信号摆动修整装置以及信号摆动修整方法。其中信号摆动修整装置包括对比装置，耦接于所述输出信号，用于将所述输出信号的所述摆动电平与目标摆动电平进行比较并产生对比输出信号；以及调整装置，耦接于所述对比装置与所述发送装置，用于控制所述发送装置以根据所述对比输出信号调整所述输出信号的所述摆动电平；其中所述信号摆动修整装置用于在所述发送装置与所述接收装置之间的交握过程中校准所述输出信号的所述摆动电平。本发明提供的信号摆动修整装置以及信号摆动修整方法的效果之一在于可以解决阻抗不匹配所引起的兼容问题。
文档编号G06F13/40GK102081588SQ20101019453
公开日2011年6月1日 申请日期2010年6月8日 优先权日2009年11月26日
发明者吴建桦, 孙致彬, 廖志祥, 忻鼎昱, 李坤宪, 林宏晔, 陈建华 申请人:联发科技股份有限公司