用于小幅度擺動信號電路的自適應滯后的制作方法

專利名稱：用于小幅度擺動信號電路的自適應滯后的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有自適應滯后的系統。更加具體的說，本發明涉及例如用于顯示系統中的具有自適應滯后的接口電路。
背景技術：
實際的市場走向經常需要高速、低功耗的系統。由于此原因，必須研究開發一些新的協議，以便能夠滿足這些要求。
對于顯示系統特別重要的主要標準是-減小總線寬度以便能夠實現較小和較薄的列驅動器板；-低功耗以便延伸顯示系統的運行時間；-產生低電磁干擾(EMI)，其允許消除EMI抑制部件和傳統的屏蔽；-高處理量，允許實現高分辨率的顯示器。
這些最廣泛使用的協議之一是所謂的RSDSTM(小幅度擺動差動信號)標準。RSDS是國家半導體公司的商標。RSDS協議滿足上述標準。
特別的TFT顯示器工業向更高分辨率顯示器發展的趨勢需要新的低噪音數字接口，例如基于RSDS的接口。在液晶平板顯示器(LCD)中，由主計算機提供的數字數據被轉換成模擬電壓，其驅動顯示器產生期望的灰度或彩色圖像。列驅動器是用于驅動這種顯示器的重要元件。
RSDS是一種信號標準，其連同顯示器(例如平板顯示器)定時控制器和列驅動器之間的芯片間接口(chip-to-chip)的協議定義了發送器的輸出特性和接收器的輸入特性，所述列驅動器被用于驅動顯示面板的列電極。
基于RSDS協議的顯示系統具有一差分接口，其具有200mV的標稱信號擺動。該接口保持了已知耐用數字LVDS接口的主要益處，所述LVDS接口通常用在主計算機(例如，圖形處理器)和高帶寬顯示系統的LCD面板之間。LVDS對于“低壓差分信號傳輸”是短的，并且是高速、低功率數據傳輸標準。注意RSDS是被用在顯示器的一子系統中的，可將信號擺動進一步從LVDS減小至甚至更低的擺幅。
圖1表示一LCD系統的典型框圖。LVDS被用作主計算機(在圖1中未示)和面板模塊10之間的接口。LVDS接收器功能元件11典型的集成在一面板定時控制器12中。RSDS總線13位于用作傳輸電路的面板定時控制器12(TCON)和用作接收電路的列驅動器組14之間。RSDS總線13典型的是差分總線，其是八對寬加一時鐘對，并且它可以具有多支路總線結構。列驅動器組14包括多個RSDS列驅動器14.1。典型的，列驅動器組14的每個列驅動器14.1通過提供模擬輸出信號為顯示屏16的n個列電極(例如，n＝384或480)提供服務。在本實施例中，每個列驅動器14.1只為n＝4個列電極提供服務。還有由行驅動器15.1的陣列組成的行驅動器陣列15。面板16中的若干個行由這些行驅動器15.1中的任何一個驅動。行驅動器15.1被連續激勵以便一次只開啟一行像素，從而允許將驅動到列上的模擬電壓連續的施加給每行像素。面板16可以是例如具有640像素寬和480線(或行)像素的TFT-LCD屏。列驅動器14.1具有使用通過RSDS總線13接收的差分時鐘信號(CLK+和CLK-)的接口以對視頻數據進行選通。關于RSDS信號標準的進一步的細節在例如2001年5月出版的國家半導體公司RSDS說明(版本0.95)中給出。另外的細節可從美國專利6356260獲得，所述專利當前被授予國家半導體公司。
不幸的，由于噪音，RSDS信號方案適當工作的窗口易于降級。在傳統的顯示系統中，配備滯后的電路被引入列驅動器接口中以便能夠限制噪音的影響。該配備滯后的電路典型的是硬連線的。另一個問題是在某些電路中，差分信號(例如，CLK+、CLK-信號和視頻數據信號D0+、D0-、D1+等等)的信號電平是變化的。在某些情況下，這導致RSDS電路不可預測的行為，因為輸入信號要么太小要么太大而不能適當的觸發配備滯后的電路。電流系統不能動態的適應實際的工作條件。
在美國專利4535294中描述了一種系統，其中比較器電路處的電壓發生變動以便確保輸入信號位于正確的窗口內。根據該美國專利，閾值是硬連線的并因此不能發生變化。由于此原因，需要變動輸入端的電壓。這樣做確保了將對稱信號施加給比較器輸入端。

發明內容
因此本發明的目的是改進用于處理變化信號電平的差分輸入信號的接口。另一個目的是改進傳統的RSDS電路和基于其上的顯示系統。
根據本發明，提供一種能適應實際工作條件的接口電路。因此能夠降低和/或消除由噪音和/或差分輸入信號的電平變化引起的問題。
如上所述的已知系統的這些缺點通過此處說明和要求的本發明來降低或消除。
根據本發明的用于處理差分輸入信號的裝置在權利要求1中要求。
各個優選實施例在權利要求2到10中要求。
根據本發明的用于顯示系統的控制電路在權利要求11中要求。
各個優選實施例在權利要求12到17中要求。
將結合詳細的實施例來陳述本發明的優點。


對于本發明的更完整的說明和其進一步的目的和優點，將結合附圖做出下述說明，其中圖1為一傳統的LCD顯示器的方框圖；圖2A為表示具有差分輸入端的配備滯后的電路的示圖；圖2B為用于示意說明低電平輸入信號和高電平輸入信號將不允許配備滯后的電路，例如施密特觸發器，正確觸發的示圖；圖3為根據本發明的第一實施例的方框圖；圖4為根據本發明的第二實施例的方框圖；圖5為包括圖4所示的實施例的系統的方框圖。
具體實施例在陳述本發明的細節之前，將結合圖2A和2B說明配備滯后的電路的一些方面。在圖2A中給出了一簡單的配備滯后的電路20的框圖。當噪音影響差分輸入信號IN+、IN-時，由于滯后而獲得的好處是輸入信號的短暫失靈被過濾除去，從而導致沒有偽造轉變的銳利輸出波形OUT。這是施密特觸發器的典型性能。不幸的，配備滯后的電路20具有通過設計固定的VT1和VT2閾值(也稱作斷路電平(trip-level))，如圖2B中所示。如果輸入信號IN+、IN-的電平和/或相應幅度變化，則內置且固定的滯后性甚至能使整個電路無用。在圖2B中，示出了兩種情形，其中配備滯后的電路不能正確操作。假定IN+、IN-的輸入信號電平在范圍1內，則將不會到達上部的斷路電平VT2。如果IN+、IN-的輸入信號電平在范圍2內，則輸入信號將不會落在斷路電平VT1下面。兩種情況中電路20都不能提供期望的輸出波形OUT。
根據本發明，輸入信號的電平被檢測并據此自適應滯后性。
在一個實施例中，給出了同步應用，其中使用一差分時鐘信號來執行相位檢測。
現在將參照圖3說明本發明的工作原理。提供一個用于處理輸入信號IN1的裝置30，由此為了簡化的目的，只涉及了一個輸入信號IN1。根據本發明實施例，裝置30包括最大峰值檢測器31，其在輸出端32提供一第一電壓42。該第一電壓與施加給峰值檢測器輸入端41的輸入信號IN1的平均電壓峰值成比例。信號42為低頻信號。壓縮器33跟在峰值檢測器31之后。它處理第一電壓42以便在一輸出線路34處提供一第二電壓42.1。所述壓縮器可實現函數29(函數g)，其在輸入端32處放大小電壓和壓縮大電壓。第二電壓被施加給一壓控電流源35，其提供可由第二電壓進行調節的修整電流(trimcurrent)IT。提供一配備滯后的電路36，其中滯后特性可由修整電流IT調節。配備滯后的電路36具有以A和B指示的輸入/輸出端38、39。這些接線端A和B是滯后生效的節點。
當輸入端41處的輸入電平發生變化時，峰值檢測器31開始跟隨新的平均峰值并提供與輸入端41處的平均峰值成比例的電壓等級(稱作為第一電壓42)。該第一電壓42由壓縮器33處理并接著用于調節由壓控電流源35提供的修整電流IT。該修整電流IT用于修整配備滯后的電路36的滯后特性。對于輸入端41處的每個輸入電平，峰值檢測器31提供代表輸入IN的幅度(平均)的電壓(第一電壓42)。壓縮器33對電流源35提供并施加第二電壓42.1以控制/調整實際輸入電平所需的滯后。該結構允許調節工作范圍并確保配備滯后的電路36的滯后特性得到修整，從而當對施加在兩個接線端A和B之間的信號進行處理時，電路36允許進行適當的觸發。
最大峰值檢測器31可例如包括一積分器。
根據本發明的一個實施例，一比較器的差分對65(接線端A和B)的兩個分支的有意圖的不平衡是借助于兩個額外電流(IkA和IdB)而得以使用的，如圖4所示。這些額外電流IkA和IdB取決于差分輸入端28處的差分輸入信號IN的幅度。當這兩個支路(接線端A和B)上的電流受到失配(由有意圖的不平衡引起)影響時，這將導致比較器65的輸入偏移。歸功于該輸入偏移，比較器的差分輸入對65將對其差分幅度小于或等于輸入偏移的信號不敏感。換句話說，輸入偏移意味著滯后。如果輸入偏移的正負號函數受根據本發明的依靠差分輸入IN(例如類似施密特觸發器的配備滯后的電路)的狀態進行切換的電路的控制，則可使滯后性對稱。這導致整體性能的改進。
本發明一個實施例的詳細實現過程描繪在圖4中。圖4表示一裝置50。裝置50包括一個塊68，其具有被實現為最小包絡提取器51的峰值檢測器。該最小包絡提取器51遵循施加給差分輸入端28的差分輸入信號(Vin+和Vin-)的包絡信號26(由Vmin表示)。最小包絡提取器51具有兩個輸出線路52和45。它在輸出端45處提供包絡信號Vmin 26和在輸出端52處提供共模電壓Vcm。Vmin和Vcm定義如下Vmin＝(Vin+-Vin-)；Vmin＝(Vin++Vin-)/2。電壓Vmin和Vcm都被饋送給壓縮器53。本實施例中的這個壓縮器53實行這兩個電壓Vmin和Vcm的電流函數g(如框53內部的曲線25所示)，即g＝f(Vmin，Vcm)。壓縮器53將兩個電壓Vmin和Vcm轉換成修整電流Ifb，其被定義如下Ifb＝g*(Vcm-Vmin)。注意原則上這個函數g可以是任何種類。在本實施例中，函數g由一跨導來實現，其涉及壓縮器53的輸入端處的電壓Vmin和Vcm之間的差ΔV(ΔV＝Vcm-Vmin)和輸出端54處的反饋電流Ifb。該反饋電流Ifb是差分輸入信號(Vin+和Vin-)的幅度的映像并用于控制將被引入的滯后量。裝置50還包括一個具有配備滯后的電路55的塊67.1，所述配備滯后的電路55具有兩個電流差分放大器43、44，和至少一比較器的所述差分輸入對65。借助于兩個電流差分放大器43、44來處理電流IkA和IdB，由此IkA＝K(Ifb-IA)和IdB＝D(Ifb-IB)。如圖4所示，電流IA是支路56中的初始電流，IB是支路57中的初始電流。接線端A和B是滯后有效的節點。
配備滯后的電路55可按如下操作。假設初始電流IA＞IB。現在的目標是以這樣的方式降低電流IB，即在節點A和B之間的差分信號的下一次轉變處，在輸入CLK+的較高值處觸發通信。為此目的，從節點B溢出電流IkA。由于配備滯后的電路55內部的交叉連接，這將開始正向反饋，其使A中的電流增加，并使B中的電流降低。作為副作用，改進了比較器65的傳播延遲。
例如，配備滯后的電路55可驅動電流IA和IB流過比較器的差分輸入對65的負載。
圖4的實施例的系統實施情況在圖5中示出。在該圖中，示出了一顯示系統的控制電路60部分。控制電路60包括一具有多個接口的接口組61。在圖5中示出了三個接口62.1、62.2和62.3。有一數據總線63，例如RSDS總線，其傳送差分視頻數據信號(D0+，D0-，D1+，D-，...)和差分時鐘信號(CLK+，CLK-)。差分時鐘信號可以是顯示系統的所謂視頻時鐘信號。就是該數據總線63消耗功率且產生電磁干擾(EMI)。其功耗是高的，因為大多數現有顯示系統通過數據總線63使用TTL電壓電平(3.3伏CMOS電平)傳送像素數據。該數據總線63上的高數據率和差分信號的急劇轉變邊沿產生了相當大的EMI。根據圖4，接口組61的第一接口62.1包括一電路塊68。
根據本發明，差分時鐘信號確定第一接口62.1的配備滯后的電路67.1的斷路電平，以及所有隨后接口62.2、62.3等的配備滯后的電路67.2、67.3等的斷路電平。為此目的，電路68的輸出信號Ifb被饋送給配備滯后的電路67.1，其是第一接口62.1的一部分。完全相同的信號Ifb也經由連接線路54饋送給隨后接口62.2、62.3的配備滯后的電路67.2、67.3。該處理方法允許所有這些接口的配備滯后的電路(例如比較器65)按照時鐘差分輸入信號(CLK+，CLK-)的電流等級進行調節。即，配備滯后的電路的斷路電平會隨著總線63上的時鐘差分輸入信號(CLK+，CLK-)變化而改變。
注意除了圖5中所示的元件之外，控制電路60典型的還包括另外的電路，例如移位寄存器、數模轉換器(DAC)鎖存器，等等。
本發明的方案總是對兩個信號即這兩個信號之間的差起作用。此處所述的實施例是快速的并且因此能夠很好的適用于基于RSDS的系統。
根據本發明，定時不是關鍵問題，因為在系統開始之后，時鐘信號到達其差分輸入信號IN的最終峰峰幅度，然后通常就可或多或少的將它保持恒定。
根據本發明，比較器的斷路電平隨著差分輸入信號變得較小而改變至較低的電平，并且隨著差分輸入信號變得較大而改變至較高的電平。
本發明的電路能夠很好的適用于具有VGA和UXGA之間的分辨率的顯示應用系統的RSDS接口。
應該意識到為了清楚起見在分開的實施例中所述的本發明的各種特征也可以結合的提供在一單一的實施例中。相反，為了簡短起見在單一實施例中所述的本發明的各種特征也可以分開提供或以任何適當的子組合來提供。
在圖中和說明書中，已經闡述了本發明的優選實施例，并且盡管使用了特定術語，但由此給出的說明只是就通用和描述的意義來說使用了術語學，但這樣的術語并不用于限制的目的。
權利要求
1.用于處理差分輸入信號的裝置，該裝置包括一具有差分輸入端(28)的峰值檢測器(31，51)，該峰值檢測器(31，51)提供一第一電壓(42)，其與峰值檢測器的差分輸入端(28)處的平均電壓峰值成比例；一處理第一電壓(42)以便提供一第二電壓(42.1)的壓縮器(33，53) ；一壓控電流源(35)，用于提供可由第二電壓(42.1)調節的修整電流(IT)；一配備滯后的電路(36，62.1-62.n，67.1)，其滯后特性可由修整電流(IT)進行調節；其中峰值檢測器(31，51)可操作的耦合至所述壓縮器(33，53)，并且所述壓縮器(33，53)可操作的耦合至所述壓控電流源(35)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中峰值檢測器(31，51)包括一積分器。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中峰值檢測器(31，51)對施加給差分輸入端(28)的差分輸入信號(IN1)的包絡線進行操作。
4.根據權利要求1或2所述的裝置，其中配置峰值檢測器(31，51)以便在峰值檢測器的差分輸入端(28)恒定的跟隨平均電壓峰值。
5.根據權利要求1或2所述的裝置，其中根據峰值檢測器的差分輸入端(28)處的平均電壓峰值來提供滯后特性。
6.根據權利要求1或2所述的裝置，其中所述峰值檢測器(31，51)在其差分輸入端包括一差分輸入晶體管對。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中當平均電壓峰值變化時，差分輸入晶體管對的負荷條件也發生變化。
8.根據權利要求1或2所述的裝置，其中如果差分輸入信號是低電平信號，則通過將配備滯后的電路(36，62.1-62.n，67.1)的斷路電平(VTI，VT2)改變至較低的電平來調節滯后特性，如果差分輸入信號是高電平信號，則通過將配備滯后的電路(36，62.1-62.n，67.1)的斷路電平(VTI，VT2)改變至較高的電平來調節滯后特性。
9.根據權利要求1或2所述的裝置，其中使用一差分時鐘信號(CLK+，CLK-)作為差分輸入信號來執行相位檢測和滯后特性的適當調節。
10.根據權利要求1或2所述的裝置，其中所述壓縮器(33，53)在處理第一電壓(42)以便提供第二電壓(42.1)時應用一函數(29，g)。
11.用于顯示系統的控制電路(60)，包括一接口(61)陣列，由此至少一個接口(61.1)包括一具有差分輸入端(28)的峰值檢測器(51)，該峰值檢測器(51)提供一第一電壓，其與施加給峰值檢測器的差分輸入端處的差分時鐘信號(CLK+，CLK-)的平均電壓峰值成比例；一處理所述第一電壓以便提供一第二電壓的壓縮器(53)；一壓控電流源，用于提供可由所述第二電壓調節的電流(Ifb)；一配備滯后的電路(62.1-62.n，67.1)，其滯后特性可由電流(Ifb)進行調節。
12.根據權利要求11所述的控制電路(60)，其中也通過至少一個接口(62.1)將一信號(Ifb)提供給所述接口陣列(61)的其它接口(62.2-62.n)，以便允許對其它接口(62.2-62.n)的滯后特性進行調節。
13.根據權利要求11或12所述的控制電路(60)，其中所述接口陣列(61)的接口(62.2-62.n)用作差分RSDS接口。
14.根據權利要求11或12所述的控制電路(60)，其中所述接口陣列(61)的接口(62.2-62.n)用作定時控制器和數模鎖存器之間的低EMI/低功率接口，所述數模鎖存器用于將模擬信號驅動到顯示系統的一顯示屏的列電極上。
15.根據權利要求11或12所述的控制電路(60)，還包括一傳送電路，用于將視頻數據傳送給所述接口陣列(61)。
16.根據權利要求15所述的控制電路(60)，其中所述接口陣列(61)將視頻數據轉換成用于驅動到顯示系統的一顯示屏的列電極上的模擬信號。
17.根據權利要求14或15所述的控制電路(60)，其中可使用任何種類的降低擺動的信號傳輸來將視頻數據傳送給所述接口陣列(61)。
全文摘要
本發明提供一種用于處理差分輸入信號的裝置(50)。裝置(50)包括一具有差分輸入端(28)的最小峰值檢測器(51)。峰值檢測器(51)提供一第一電壓，其與峰值檢測器的差分輸入端(28)處的平均電壓峰值成比例。提供一處理第一電壓以便提供一第二電壓的壓縮器(53)。壓縮器(53)緊接著一壓控電流源，所述壓控電流源用于提供可由第二電壓調節的修整電流。一配備滯后的電路(67.1)是裝置(50)的一部分，所述配備滯后的電路的滯后特性可由修整電流進行調節。
文檔編號G09G3/36GK1711683SQ200380103290
公開日2005年12月21日 申請日期2003年10月28日 優先權日2002年11月15日
發明者F·A·茂內, A·P·G·韋伯斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司