专利名称：同步信号撷取器的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示(display)系统，尤其是涉及一种同步信号撷取器，以 解决同步在绿(synchronization on green , SOG)与同步在亮度 (synchronization on luma, SOY)电路中，直流电压(DC voltage)因为工艺 或温度变化所产生的飘移(drift)现象。
背景技术：
传统显示系统的模拟前端装置包含一同步在绿电路，其用来依据一同步 在绿信号以撷取出 一混合同步信号，该混合同步信号包含一水平同步信号 (horizontal synchronization) HS 与 垂 直 同 步 (vertical synchronization) VS。
图1为一传统同步在绿电路的架构示意图。图2A为SOG信号的示意图。 图2B为经过直流电平重建的SOG信号、混合同步信号HS+VS与箝位信号CP 的示意图。
参考图1 ,'同步在绿电路100由一 N沟道金属氧化物半导体晶体管 (NM0S)110、 一电阻120以及一比较器(comparator) 130所组成。同步在绿电 路100的节点A在接收SOG信号之前通常会设置一个电容140，用以去除SOG 信号的直流电压部分。设置同步在绿电路100的目的是要撷取出SOG信号中 的同步信号，也就是将图2A中的凹槽部分取出，最简单的方式就是利用一 比较器。同步在绿电路100要利用比较器130作SOG信号电平与参考电压VB2 的比较时，由于SOG信号的电压与电流的范围有正有负(如图2A中的-300mV 到750mV),因此必须先拉抬SOG信号的直流电平，也就是SOG信号的整体电 压必须都大于或等于0。以图2B为例，原始SOG信号的电压范围介于 -300mV-750mV，经过直流电平重建的SOG信号的电压范围则介于0-1. 05V， 此时若将比较器130的比较电压VB2设定在0-300mV之间，就能轻易的将混 合同步信号HS+VS取出。其中，晶体管110的栅极电压连接至一固定电压VB1 (假设为0. 5V),使得晶体管110在SOG信号中的凹槽部分抵达时得以导通(turn on),所以此时节点A的电平提高，导致同步信号HS+VS的电平上升； 而在非凹槽部分抵达时则得以关闭(turn off)，此时节点A的电平由于电阻 120的放电效应而降低，导致同步信号HS+VS的电平下降。故节点A的直流 电压电平由晶体管110、电容140与电阻120在充电和放电平衡之后所决定， 因此电路100的箝位模式一般被称为自动箝位模式。
一般而言，集成电路(integrated circuit, IC)内部通常可分为数字电 路及模拟电路，数字电路正常不具飘移现象，然而模拟电路则具有飘移现象， 例如IC与IC间存在有工艺漂移，故电压会随着温度变化而变化，频率也会 随温度变化而变化。在显示系统控制器(包含上述液晶显示控制器与视频译 码器)的应用上，使用者会希望系统在刚开机的时候(温度较低)和使用过一 段时间之后(温度较高)，系统的特性要能维持一样，例如显示的颜色要一致、 模拟至数字转换器的最佳取样点也要一致，这意味着箝位器、模拟至数字转 换器、同步处理暨时钟产生器、SOG或一般的SOY电路及其它相关电路不可 以有飘移现象。虽然，上述同步在绿电路100的架构非常简单所需的面积与 成本均低，但是其电路中最重要的节点A上的直流电压电平不易控制，容易 随着工艺或温度变化产生飘移现象，使得经过重建的SOG信号的直流电平上 下移动，造成撷取出的混合同步信号HS+VS往前往后飘。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明的主要目的为提供一种同步信号撷取器，以解 决显示系统中因为工艺或温度变化所产生热飘移的现象。
为达到上述目的，本发明同步信号撷取器包含一晶体管、 一电阻、 一箝 位器、 一模拟复用器以及一比较器，其接收一个内含同步信号的影像模拟信 号，并产生一混合同步信号。晶体管的一端连接至一固定电压，另一端定义 为第一输入节点，并接收该内含同步信号的影像模拟信号。电阻的一端连接 至第一输入节点，另一端接地。箝位器则用以重建该影像模拟信号的直流电 压电平，其输出端定义为第二输入节点。模拟复用器分别接收两个输入节点 的电压，并根据一模式选择信号，选择两个输入节点其中之一的电压通过模 拟复用器的输出端输出。比较器比较模拟复用器的输出端电压与 一 比较电压 的大小，以产生混合同步信号。其中，在开机时，模拟复用器选择第一输入 节点的电压输出。在本发明的一实施例中，箝位器利用一开关连接一重建电压来实施，开 关的导通或关闭由箝位信号所控制。
本发明的另一个目的为提供一种模拟前端装置。模拟前端装置用以接收 一个内含同步信号的影像模拟信号、两个不含同步信号的影像模拟信号，并 产生三个数字信号。模拟前端装置包含一能隙电压参考电路、 一同步处理暨 时钟产生器、三个相同的转换电路、 一个同步信号撷取器。能隙电压参考电 路用来产生一参考电压，同步信号撷取撷取器则用以接收内含同步信号的影 像模拟信号，以产生混合同步信号。同步处理暨时钟产生器接收混合同步信 号之后，产生一周期性的时钟信号与一箝位信号。每一个转换电路包含一箝 位器、 一输入緩冲区、模拟至数字转换器。箝位器接收影^象模拟信号，并重 建该影像模拟信号的直流电平，以产生一重建后的信号。输入緩冲区则根据 参考电压将该重建后信号緩沖之后输出。模拟至数字转换器根据时钟信号， 将输入緩沖区的输出信号转换成一数字信号。
本发明的又一个目的为提供一种同步信号产生电路。该同步信号产生电
路，包含 一第一箝位电路，用以提供一第一直流电压电平； 一第二箝位电 路，用以提供一第二直流电压电平； 一切换电路，耦接该第一箝位电路及该 第二箝位电路，用以依据一控制信号来输出该第一直流电压电平或该第二直 流电压电平；以及一比较器，耦接该切换电路并接收该第一直流电压电平或 该第二直流电压电平，该比较器比较一模拟信号及一参考信号，以产生一同 步信号。
在混合水平同步信号模式下，电路因尚未有同步信号HS,因此本发明 在刚开机的时候(温度较低)，先用已知同步在绿(或同步在亮度)电路撷取出 混合同步信号HS+VS (自动箝位模式)，以便其它电路据此产生同步信号HS 以及箝位信号。之后，利用模式选择信号将自动箝位模式禁能，并将模拟复 用器切换至强制箝位模式，此时因为箝位器的输出电压为使用者所设定，不 是由工艺所设定，故直流电压值较容易控制，不易随着工艺、温度变化等飘 移。
图1为一传统同步在绿电路的架构示意图。 图2A为SOG信号的示意图。图2B为经过直流电平重建的S0G信号、混合同步信号与箝位信号的示 意图。
图3为本发明同步信号撷取器的架构示意图。
图4为本发明的一实施例的架构示意图。
图5是本发明模拟前端装置的方块图。
图6为本发明同步信号产生电路的架构示意图。
附图符号说明 100同步在绿电路
110 N沟道金属氧化物半导体晶体管120电阻
130比较器 140电容器
300、 400同步信号撷取器
310晶体管
330模拟复用器
410开关
500模拟前端装置
320、 501、 511、 521、 610箝位器
502、 512、 522输入緩冲区
503、 513、 523模拟至数字转换器 530能隙电压参考电路
540同步处理暨时钟产生器 560、 570、 580转换电路 600同步信号产生电路 630切换电路
具体实施例方式
图3为本发明同步信号撷取器的架构示意图。本发明同步信号撷取器 300接收一个内含同步信号的影像模拟信号(SOG或SOY信号)，并产生一混 合同步信号HS+VS。同步信号撷取器300包含一晶体管310、 一电阻120、 一 箝位器320、 一模拟复用器330以及一比较器130。晶体管310的一端连接 至一固定电压VBl,另一端定义为输入节点A,并接收该内含同步信号的影像模拟信号。电阻120的一端连接至节点A，另一端接地。箝位器320则用 以重建该影像模拟信号的直流电压电平，其输出端定义为节点B。模拟复用 器330接收节点A与节点B的电压，并根据一模式选择信号MD,选择两个节 点A、 B其中之一的电压输出。比较器130比较模拟复用器330的输出端电 压与一比较电压VB2的大小，以产生混合同步信号HS+VS。其中，在开机时， 模拟复用器3 30选择节点A的电压输出。
本发明的特色是在传统同步在绿(SOG)电路或同步在亮度(SOY)电路 中加入一个箝位器320来重建SOG或SOY信号的直流电压电平(以下称之为 强制箝位模式)，并利用模式选择信号MD控制模拟复用器330来做已知技术 中所提的自动箝位与强制箝位两种模式的切换。 一开始在混合水平同步信号 模式下，电路尚未有同步信号HS,因此本发明在刚开机的时候(温度较低、 电路较稳定)，先用已知电路(晶体管310与电阻120)重建SOG或SOY信号 的直流电压电平，并利用比较器130将混合同步信号HS+VS撷取出来(自动 箝位模式)，以便同步处理器据此产生同步信号HS、 VS以及箝位信号CP。待 使用过一段时间之后(温度较高，有热飘移的时候)，即可利用模式选择信号 MD将模拟复用器330切换至强制箝位模式，利用箝位器320稳定的输出电压 重建SOG或SOY信号的直流电压电平。因为箝位器320的特色在于其输出电 压为使用者所设定，不是由工艺所设定，故SOG或SOY信号的直流电压值较 容易控制，不易随着工艺、温度变化等飘移。本实施例中，只要满足一预设 条件(例如经过一段时间或温度改变达到一默认值)，即可产生该模式选择 信号MD,以控制该模拟复用器330,由于模式选择信号MD的产生是本领域 技术人员所已知，在此不予赘述。
图4为本发明的一实施例的架构示意图。
参考图2B与图4，同步信号撷取器400包含一 N沟道金属氧化物半导 体晶体管110、 一电阻120、 一箝位器320、 一模拟复用器330以及一比较器 130。其中，箝位器320利用一开关410连接一重建电压VB3来实施，开关 410的导通或关闭是由图2B中的箝位信号CP(即图4中的信号CP)所控制。 同时，由于同步信号撷取器400的电压与电流必须都大于或等于0，因此要 利用比较器130作比较时，比较电压VB2与重建电压VB3的关系必须为
(-300 mV+VB3)< VB2 < VB3,其中VB3^ 300 mV。
图3中的晶体管310有三种实施样态第一种实施样态如图4中是以N沟道金属氧化物半导体晶体管110来实施，其漏极连接至电压源VDD,栅极 连接至该固定电压VBl,源极定义为该输入节点A。第二种实施样态是以NPN 双载子接面晶体管(bipolar junction transistor)来实施(图中未显示)， 其集极(collector)连接至电压源VDD,基极(base)连接至该固定电压VB1, 射极(emitter)定义为输入节点A。第三种实施样态是以PN 二极管(diode) 来实施(图中未显示)，其P端连接至固定电压VB1， N端定义为节点A。晶 体管310的三种实施样态必须搭配其相对应的固定电压VB1来实施，使得晶 体管在SOG信号中的凹槽部分抵达时得以导通(turn on)，而在非凹槽部分 抵达时则得以关闭(turn off),故节点A的直流电压电平由晶体管110、电 容140与电阻120的充电和放电所决定。图4中的电阻120、模拟复用器330 以及比较器130的结构与运作方式已于上述提及，不再赘言。
图5是本发明模拟前端装置的方块图。本发明的模拟前端装置500采用 本发明的同步信号撷取器300来实施，藉以达到较已知模拟前端装置更好的 效果。该模拟前端装置500用以接收一个内含同步信号的影像模拟信号 S0G/S0Y、两个不含同步信号的影像模拟信号R、 B/Pr、 Pb,并产生三个数字 信号D1、 D2、 D3。模拟前端装置500包含一能隙电压参考电路530、 一同步 处理暨时钟产生器540、三个相同的转换电路550、 560、 570 —个同步信号 撷取器300。能隙电压参考电路530用来产生一参考电压Vref,同步信号撷 取器300则用以接收内含同步信号的影像模拟信号SOG/SOY，以产生混合同 步信号HS+VS,其功能与结构已于图3说明，不再重复。同步处理暨时钟产 生器540接收混合同步信号HS+VS之后，产生一周期性的时钟信号CLK与一 箝位信号CP。三个转换电路550、 560、 570，每一个转换电路包含一箝位器 501(511、 521)、 一输入緩冲区502 (512、 522)、模拟至数字转换器503 (513、 523)。以液晶显示控制器所用的模拟前端装置为例，三个转换电路550、 570、 560分别接收R、 SOG (G+HS+VS) 、 B三个影像模拟信号之后，产生三个数字信 号D1、 D2、 D3。以视频译码器所用的模拟前端装置为例，三个转换电路550、 570、 560分别接收Pr、 SOY (Y+HS+VS) 、 Pb三个影像模拟信号之后，产生三 个数字信号D1、 D2、 D3。箝位器501(511、 521)接收一影像模拟信号，并重 建该影像^t拟信号的直流电平，以产生一重建后信号。输入缓冲区502 (512、 522)则根据参考电压Vref将该重建后信号緩冲之后输出。模拟至数字转换 器503 (513、 523),根据时钟信号CLK，将输入緩冲区502 (512、 522)的输出信号转换成一数字信号。
图6为本发明同步信号产生电路的架构示意图。本发明同步信号产生电
路600接收一个内含同步信号的影像模拟信号(SOG或SOY信号)，并产生一 同步信号HS+VS。同步信号撷取器产生电路600包含两个箝位器320、 610、 一切换电路630以及一比较器130。箝位器320用以提供一直流电压电平VI, 箝位器610则用以提供一直流电压电平V2,切换电路630分别耦接至两个箝 位器320、 610,用以依据一模式选择信号MD来输出直流电压电平V1或直流 电压电平V2。比较器130比较切换电路630的输出端电压及比较电压VB2， 以产生一同步信号HS+VS。其中，箝位器610可利用一晶体管IIO与一电阻 120来实施，晶体管110耦接于工作电压VDD、 一固定电压VB1及切换电路 630的间，而电阻120则耦接于晶体管IIO及接地电压之间。
就业界观察一般的显示系统控制器而言，具有同步在绿电路的液晶显示 控制器、以及具有同步在亮度电路的视频译码器的热飘移状况最为明显。当 同步在绿电路或同步在亮度电路发生热飘移时，其中的直流电平就会上下移 动，使得水平同步信号HS改变、甚至造成最佳取样点的改变，进而导致画 面的晃动或不稳定。因此将本发明应用在具有同步在绿电路的液晶显示控制 器以及具有同步在亮度电路的视频译码器的改善效果也最为显著，可以解决 或避免显示系统中因为工艺或温度变化所产生热飘移的现象。
以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱 离本发明的要旨，该行业者可进行各种变形或变更。
权利要求
1. 一种同步信号产生电路，包含一第一箝位电路，用以提供一第一直流电压电平；一第二箝位电路，用以提供一第二直流电压电平；一切换电路，耦接该第一箝位电路及该第二箝位电路，用以依据一控制信号来输出该第一直流电压电平或该第二直流电压电平；以及一比较器，耦接该切换电路并接收该第一直流电压电平或该第二直流电压电平，该比较器比较一模拟信号及一参考信号，以产生一同步信号。
2. 如权利要求1所述的同步信号产生电路，其中该第二直流电压电平 实质上固定不变。
3. 如权利要求2项所述的同步信号产生电路，其中该模拟信号的直流 电平由该第一直流电压电平或该第二直流电压电平来决定。
4. 如权利要求3所述的同步信号产生电路，其中该参考信号的直流电 压电平小于该第二直流电压电平。
5. 如权利要求4所述的同步信号产生电路，其中该同步信号包含一水平同步信号及一垂直同步信号的至少其中之一。
6. 如权利要求5所述的同步信号产生电路，其中该第一箝位电路包含 一晶体管，耦接于一固定电压及该切换电路之间；以及一电阻，耦接于该晶体管及一参考电平之间。
7. 如权利要求5所述的同步信号产生电路，其中该第二箝位电路包含 一开关，耦接于一固定电压及该切换电路之间，该开关依据一箝位信号来决定是否输出该固定电压至该切换电路。
8. 如权利要求5所述的同步信号产生电路，其中该切换电路是一模拟 复用器。
9. 如权利要求5所述的同步信号产生电路，其中该同步信号产生电路包含于一模拟前端装置内。
10. 如权利要求5所述的同步信号产生电路，其中该模拟信号是一影像模拟信号。
全文摘要
本发明提供一种同步信号撷取器，包含一晶体管、一电阻、一箝位器、一模拟复用器以及一比较器。在混合水平同步信号模式下，刚开机时，电路因尚未有同步信号HS，因此本发明先用已知电路撷取出混合同步信号，以便其它电路据此产生同步信号以及箝位信号。之后，利用模式选择信号将模拟复用器切换至强制箝位模式，此时因为箝位器的输出电压为使用者所设定，不是由工艺所设定，故直流电压值较容易控制，不易随着工艺、温度变化等飘移。
文档编号H03K5/22GK101415070SQ20071018026
公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者周裕彬, 蔡瑞原, 陈思平 申请人:瑞昱半导体股份有限公司