在電視信號接收機中用于隔離調諧器噪聲的方法和設備的制作方法

專利名稱：在電視信號接收機中用于隔離調諧器噪聲的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及電視信號接收機，更具體地說涉及用于降低電視信號接收機調諧器模塊的鎖相環(“PLL”)電路中噪聲干擾的方法，同時還允許該調諧器模塊和控制器單元之間的雙向通信。
電視系統，諸如高清晰度電視(“HDTV”)系統典型地使用了包含調諧器、數字中頻(“IF”)電路、數字解調集成電路(“IC”)的前端。該系統可以使用集成電路間(“IIC”-典型地稱作是“I平方C”)總線從微處理器控制。
IIC總線是雙線、允許兩個IC同時通過總線路徑進行通信的雙向數字總線。以“主”操作方式工作的IC啟動總線上的數據傳輸操作，并且產生允許數據傳輸的時鐘信號。以“從”操作方式工作的IC是被主IC操作的或者與主IC通信的IC，從而該從IC被指示發送或者接收數據。每個IC有其自己唯一的地址并且主IC啟動和中止通信。
串行時鐘線(“SCL”)在IIC總線上從主IC向從IC傳送時鐘信號。當在總線上傳輸數據時，每個主IC典型地生成自己的時鐘信號。IIC總線的第二雙向線典型的是串行數據線(“SDA”)，它是使用串行數字處理來傳輸數據的。典型地使用一個或者更多的位來作為確認位。根據一實例性的設計，當SCL和SDA都保持在邏輯高態時，在IIC總線上兩個IC之間不能進行數據傳輸。在SDA上從邏輯高態轉變到邏輯低態，同時SCL處于邏輯高態，指示通過IIC總線交換數字數據的起始條件。相反，在SDA上從邏輯低態轉變到邏輯高態，同時SCL處于邏輯高態，指示停止條件。主IC典型地為SDA上傳輸的數字數據的每個位生成一個時鐘脈沖，并且SDA上的邏輯態僅僅在SCL上的時鐘信號處于邏輯低態時才能被改變。
多個IC典型地共用一條IIC總線。例如電視信號接收機的控制器中的微處理器使用一條IIC總線與該接收機中的許多IC進行通信。然而這種通信會在該電視接收機中產生操作上的問題。特別是，已經發現由起主IC作用的微處理器進行的同時總線流通量在該電視接收機的調諧器中造成相噪聲干擾。更具體地說，相噪聲干擾會被引入到與IIC總線串聯耦合的調諧器的PLL。該PLL作為頻率可變音調發生器進行工作，并且微處理器通過該IIC總線控制PLL的振蕩器頻率。當微處理器向總線上的其他IC發送命令時，PLL對于總線流通量是敏感的，以至于沒有產生被鎖定在特殊期望頻率處的音調，而產生了在期望音調頻率附近的其他范圍的頻率。
例如，在具有4MHz振蕩器的PLL中，任一由微處理器產生的偶然性的噪聲信號會被與IIC總線連接的PLL IC的其他引腳接收。該噪聲被加到最終的頻率上。因此，在用戶選擇701MHz的信道并且電視系統需要44MHz處的降頻變換的IF信號的情況下，則該PLL必須產生一個被鎖定在745MHz頻率處的音調。通常，將701MHz的電視信號和745MHz的音調信號進行混合而產生一個被鎖定在44MHz處的IF信號。然而附加的噪聲將產生該音調頻率附近的其他諧波頻率，從而造成該IF信號在44MHz附近范圍的波動。
最終，該總線噪聲被加到輸入數字視頻和/或音頻信號，并且造成電視接收機的誤碼率(“BER”)特性的惡化。最后該誤碼會在用戶正在觀看的視頻中顯示為附加或者是丟失的亮度和色度像素成份，并且造成音頻輸出中的喀嗒聲和砰曝聲。類似的是，當處理模擬電視信號時，IIC總線噪聲會造成圖像失真和/或音頻輸出中的不期望的變音和/或聲音顫動。
通過加寬解調IC的載波跟蹤回路的帶寬可以在一定程度上補償由IIC總線流通量所造成的相噪聲干擾，從而允許“追蹤出”該惡化。然而，這樣的方法可能允許附加的低頻噪聲與該視頻和/或音頻信號進行合成，從而使得電視接收機的BER惡化。
在1999年12月22日提交的申請號為No PCT/US99/30775的國際申請“在電視信號接收機中用于隔離調諧器噪聲的方法和設備”中說明了用于隔離由IIC總線流通量所產生的噪聲的設備和方法。其中所描述的設備提供了一種隔離緩沖器，當微處理器發出調諧命令時僅僅允許接收機向調諧器的鎖相環IC傳輸數據。在一實施方案中，該隔離緩沖器包含了一對OR門，該OR門具有與微處理器耦合的各自的輸入端和與調諧器模塊耦合的各自的輸出端。當微處理器向該調諧器模塊發送命令時這種設備是適合的。然而可能會存在期望從調諧器模塊向微處理器傳輸數據的情況。例如，該調諧器模塊可能是包含了EEPROM的電路板的一部分，而該EEPROM包含了在調諧時該微處理器所需要的信息。
因此需要一種改進的方法來防止IIC總線噪聲對調諧器的PLL電路的負面影響。然而為了滿足這個需要，期望該微處理器能夠向調諧器和其相關組件傳送信號或者是從調諧器和其相關組件接收信號。例如這種雙向通信能力使得微處理器以更加有效的方式來控制電視接收機的工作，并且因為需要噪聲隔離的組件可以與要求具有與主處理單元雙向通信的能力的組件放置在相同的電路板上，從而允許更加有效地布置組件。本發明解決這些以及其他的問題。
根據本發明，提供了一種用于將具有不耐噪聲器件的調諧器模塊與噪聲源隔離的設備。該設備包含了數字總線。處理器通過該數字總線來輸出時鐘信號和第一數據信號并且接收第二數據信號。雙向緩沖器被耦合在數字總線和模塊之間，該模塊包含了不耐噪聲器件和含有必須傳輸給處理器的數據的器件。根據控制信號，該設備工作以便處于第一操作方式的雙向緩沖器將該模塊與數字總線上的其他組件隔離，并且在第二操作方式時鐘信號和數據信號從數字總線傳送到模塊，并且數據信號從模塊傳輸到數字總線。
通過結合附圖來參考下面本發明的實施方案的說明，將能更好的理解本發明，而且本發明的上述和其他的特征和優點以及實現它們的方法將更加顯而易見，其中

圖1示出了適合于實施本發明的電視信號接收機的相關部分；圖2進一步詳細說明了圖1的調諧器；以及圖3示意了用于實施本發明的實例性步驟的流程圖。
在此的實例是說明本發明的優選的實施方案，并且構造的這些實例并不在于以任一方式來限制本發明的范圍。
現在參考附圖，更具體地是參考圖1，示出了適合于實施本發明的電視信號接收機100的相關部分。在圖1中，所示的電視信號接收機100的部分包含了微處理器101、輸入/輸出(“I/O”)端口102、輸入單元103、串行時鐘線(“SCL”)104、串行數據線(“SDA”)105、多個集成電路(“IC”)106到108，雙向緩沖器109和調諧器模塊110。
微處理器101是與I/O端口102電氣連接的，并且與其交換信號。I/O端口102接收來自輸入單元103的輸入，輸入單元103例如可以實現為手持式的遙控單元。微處理器101還與包含了SCL104和SDA105的集成電路間(“IIC”)總線電氣連接。微處理器101通過SCL104和SDA105與IC106到108進行通信。在此通信期間，微處理器101是作為主IC進行工作，IC106到108是作為從IC進行工作，正如前面所討論的。盡管在圖1中沒有明顯地示出，但是最好將與5V電源相連的上拉電阻器包含在SCL104和SDA105中靠近微處理器101的位置。根據實例性的實施方案，這兩個電阻器的阻值是2.2K歐姆。為了此處的這些目的，術語“微處理器”和“處理器”認為是可以互換的。
如圖1所表明的，SCL104是攜帶有微處理器101產生的時鐘信號的線。相反，SDA105是微處理器101與其他組件諸如IC106到108和調諧器模塊110之間交換數據信號的雙向線。為了舉例和解釋的目的，在圖1中僅僅示出了三個IC，即IC106到108。然而在實際中，更多數量和更少數量的這樣的IC均可以被連接到IIC總線。
雙向緩沖器109是通過IIC總線即SCL104和SDA105而電氣連接到微處理器101和IC106到108。雙向緩沖器109包含了晶體管Q1到Q4和電阻器R1到R6。每個晶體管Q1到Q4優選地被實現為NPN型雙極結型晶體管(“BJT”)，例如可以從ST Microelectronics獲得的BC847B型晶體管。使用BJT來實施雙向緩沖器109是特別有利的，這是因為BJT與場效應晶體管(“FET”)或者是IC開關相比，大大降低了成本，同時仍然保持雙向能力。FET可以提供更好的上升和下降時間方面的優點。然而，在不需要改進上升和下降時間的應用中，使用BJT可以以相當低的成本來提供所需要的雙向功能。
電阻器R1到R6呈現出圖1所示的優選的阻抗值。即每個電阻器R1和R4是51K歐姆，每個電阻器R2、R3、R5和R6是10K歐姆。當然也可以使用其他的阻抗值。然而，必須仔細地選擇電阻器R1、R2、R4和R5的阻抗值以便IIC總線的工作不會受到負面的影響。在本實施方案中，當微處理器101與模塊110和其他的IC106-108進行通信時，選擇R1和R4的阻抗值以保持期望的電壓。在這種情況下，必須保持電壓在允許其他的IC106-108提供確認的電平，同時維持所需要的上升和下降時間。
隔離模塊110的截止控制信號優選的是由微處理器101提供的，但是在需要時也可以由其他的源來提供。該截止控制信號施加到截止控制端子，該截止控制端子在操作時是與晶體管Q2和Q4的基極結相連接的。雙向緩沖器109根據施加到截止控制端子的控制信號選擇通過例如微處理器101和調諧器模塊110之間的信號。即雙向緩沖器109作為開關，使得微處理器101和調諧器模塊110之間能進行通信，而且當微處理器101與IC106到108進行通信時還將調諧器模塊110與IIC總線(即SCL104和SDA105)上的流通量噪聲隔離。
在工作時，配置雙向緩沖器109的晶體管Q1和Q3，使其工作在(1)飽和方式，以使得IIC總線和調諧器模塊110之間能進行信號傳輸，以及(2)截止模式，以禁止信號傳輸，并且從而將調諧器模塊110與IIC總線上的任一流通量噪聲隔離。通過給充分的進入飽和方式的晶體管Q1和Q3的基極結提供電流使得IIC總線和調諧器模塊110之間能進行信號傳輸。對于晶體管Q1和Q3，發射板和集電板結被拉到邏輯高態，并且在兩者任一結上的邏輯低信號將會造成在另一結上的邏輯低信號。共發射極飽和開關是通過晶體管Q2和電阻器R2，以及通過晶體管Q4和電阻器R4來形成的。當雙向緩沖器109允許信號通過時，設置電阻器R2和R4的阻抗值低到足以確保進入飽和方式即可，并且在調諧器模塊110測量到良好的信號轉換。然而若設置電阻器R2和R4的阻抗值太低的話，會造成一定會被連接到IIC總線的裝置(例如IC106到108)吸收的過量電流。根據實例性的實施方案，施加到雙向緩沖器109的截止控制端子的控制信號可以是表示低于600毫伏的邏輯低態和高于1.5伏的邏輯高態的任一數字信號。
調諧器模塊110包含了調諧器111、電可擦除可編程只讀存儲器(“EEPROM”)112和中頻(“IF”)降頻變換器113。根據實例性的實施方案，調諧器模塊110實現為與電視信號接收機的主板相連的獨立模塊。當然，調諧器模塊110的組件也可以被實現為分離的組件。調諧器111接收并且操作數字和/或模擬格式的視頻和/或音頻信號，從而產生IF信號。參考圖2將在后面給出關于調諧器111的進一步的細節。盡管本實施方案中的調諧器模塊110包含了調諧器111、EEPROM112和IF模塊113，但是應當理解的是對于需要噪聲隔離或者雙向通信的其他裝置也能被包含在模塊110中，該模塊110可能含有多個放置在特殊電路板上的組件。
EEPROM112存儲數據，諸如電子對準數據和/或其他的數據，可以被例如微處理器101使用來控制電視信號接收機100的工作，特別是在調諧時，例如設置跟蹤濾波器、設置AGC點等。根據本實施方案，微處理器101可以通過SDA105和雙向緩沖器109從EEPROM 112中選擇地讀出所存儲的數據。根據該讀出數據，微處理器101控制電視信號接收機100的各種操作。
IF降頻變換器113執行調諧器111提供的IF信號的降頻變換操作。根據實例性的實施方案，IF降頻變換器113能夠降頻變換數字和/或模擬格式的視頻和/或音頻信號。來自IF降頻變換器113的降頻變換的輸出被提供給解調電路和/或附加的音頻和/或視頻處理電路(沒有示出)，如圖1所示。根據實例性的實施方案，電視信號接收機100包含了用于解調和處理數字和/或模擬格式的視頻和/或音頻信號的電路。
參考圖2，進一步詳細示出了圖1所示的調諧器111。如圖2所示，調諧器111包含了具有振蕩器(例如電壓控制振蕩器)122的鎖相環(“PLL”)121和通過信號線124連接到PLL121的降頻變換器123。當通過雙向存儲器109，時鐘信號和數據信號被選擇性地傳輸到PLL121時，PLL121分別通過SCL104和SDA105接收來自微處理器101的該時鐘信號和數據信號。除了其它用途外，這些所接收的信號可以控制振蕩器122所產生的音調的頻率。因為PLL121對于IIC總線的流通量噪聲是敏感的，因此調諧器111和/或PLL121在此可以被稱作是“不耐噪聲裝置”。
調諧器111的降頻變換器123接收信號120，諸如數字和/或模擬格式的視頻和/或音頻信號(例如電視信號)。這些接收的信號可以通過例如衛星、電纜、陸地、無線電、光纖和/或其他的設備來提供。降頻變換器123根據PLL121的振蕩器122所產生的音調頻率而將接收的信號轉換成IF信號，并且向IF降頻變換器113提供該IF信號。
現在參考圖3，示出了用于實現本發明的實例性步驟的流程圖。出于實例和解釋的目的，將聯系圖1和圖2的電視信號接收機100說明圖3的步驟。
在步驟301，用戶通過輸入單元103提供一輸入來選擇特殊的信號120。響應該用戶輸入，微處理器101在步驟302控制雙向緩沖器109以允許信號通過，并且從而使得與調諧器111能進行通信。在步驟303，一旦允許了信號通過，微處理器101通過IIC總線和雙向緩沖器109向調諧器111傳輸信號，從而使選擇的信號120被耦合到調諧器111的降頻變換器123，用于進一步處理。如在此前面所表明的，選擇的信號120可以是數字和/或模擬格式的視頻和/或音頻信號(例如電視信號)。此外選擇的信號120可以通過例如衛星、電纜、陸地、無線電、光纖和/或其他本領域的技術人員所公知的設備提供給調諧器111。
接下來，在步驟304，微處理器101通過IIC總線和雙向緩沖器109向調諧器111的PLL121傳輸信號，從而使得PLL121產生特殊的頻率音調。在步驟305，微處理器101使用IIC總線的雙向通信能力和雙向緩沖器109從調諧器模塊110的EEPROM112中讀出數據。根據實例性的實施方案，微處理器101從涉及調諧器111的濾波器的EEPROM112中讀出控制數據。這里微處理器101通過IIC總線和雙向緩沖器109向調諧器111傳輸適當的控制信號來控制調諧器111的濾波器設置。然而應當承認的是，微處理器101可以讀出其他類型的數據并且被用來控制電視信號接收機100。
在步驟306，微處理器101根據從EEPROM112中讀出的數據來控制電視信號接收機100。考慮到步驟303和304，可以分開執行或者一起執行步驟305和306，這取決于當微處理器101訪問調諧器111時是否需要從EEPROM中讀出數據。在該實施方案中，EEPROM112包含了在調諧時電視100使用的數據，并且當調諧命令被傳輸到調諧器111時從EEPROM112中讀出該數據。在步驟307，微處理器101控制雙向緩沖器109以禁止信號通過，從而將調諧器模塊110與IIC總線隔離，并且與IIC總線上的任一噪聲隔離。
在步驟308，調諧器111的降頻變換器123將選擇的信號120與PLL121產生的頻率音調合成起來而產生IF信號。然后在步驟309，該所產生的IF信號被IF降頻變換器113和其他的電路(沒有示出)進一步處理從而產生一輸出，諸如視頻和/或音頻輸出。在該實施方案中——其中期望的是，在調諧時使得微處理器101與調諧器模塊110之間能進行通信——優選的是使得僅在某些要求的時間中進行通信。例如，在信道變換之后，期望的是使得處理器與調諧器模塊之間進行通信，但是調諧結束后或者在開始調諧之后經過預定時間，期望的是在隔離處理器與調諧器模塊的操作方式中放置雙向緩沖器。
如在此說明的，本發明方便地使得微處理器101與調諧器模塊110之間能進行雙向通信，并且當微處理器101與總線上的IC106到108進行通信時還將調諧器模塊110與IIC總線上的流通量噪聲隔離。通過將調諧器模塊110與IIC總線上的流通量噪聲隔離，基本上消除了調諧器模塊110的PLL121中的噪聲，從而將PLL121鎖定在特殊期望的頻率。因此，PLL121產生了用于信號混合的清楚的音調，并且基本上產生了沒有噪聲的IF信號。
盡管聯系電視信號接收機說明了本發明，但是本發明可用于各種具有或者不具有顯示器裝置的系統中，并且在此使用的短語“電視信號接收機”、“電視接收機”或者是“電視系統”其意圖在于包含了各種類型的設備和系統，這些設備和系統包含了但是不局限于含有顯示器裝置的電視機或者監視器，以及系統或者設備諸如機頂盒、錄像機(“VTR”)、多功能數碼光盤(“DVD”)播放器、視頻游戲盒(video gamebox)、個人錄像機(“PVR”)或者其他可能不合有顯示器裝置的設備。另外，本領域的技術人員將要理解的是，在IIC總線上進行數字信號通信的任一系統中可以實施本發明。示意性的其他信號和系統可以包括，但是不局限于傳輸給電視接收機的同步信息或者是通過例如電纜調制解調器或其他的設備而在計算機之間傳輸的數字數據。
雖然說明了具有優選設計的本發明，但是在本公開的精神和范圍內可以進一步修改本發明。因此本申請其意圖在于含蓋使用其基本原理的本發明的任一變型、用途或者是修改。另外本申請其意圖在于，含蓋從屬于本發明并且落入所附權利要求書所限制內的對于本技術領域是公知的或者是通常實施的對于本公開的偏離。
權利要求
1.一種電視信號處理設備(100)，包含了數字總線(104/105)；一種含有處理器(101)的控制器組件，該處理器(101)與數字總線耦合，用于通過數字總線(104/105)輸出時鐘信號和第一數據信號并且接收第二數據信號；前端組件，含有具有不耐噪聲裝置的調諧器模塊以及數據存儲裝置(112)，該不耐噪聲裝置是耦合到降頻變換器的；和雙向緩沖器(109)，它耦合在數字總線(104/105)與調諧器模塊之間，其中，在第一操作方式中雙向緩沖器(109)將調諧器模塊與處理器隔離，并且在第二操作方式中傳輸從處理器到調諧器模塊的時鐘信號和第一數據信號，并且還傳輸從調諧器模塊到處理器的第二數據信號。
2.權利要求1的電視信號處理設備，其中雙向緩沖器(109)包含了第一晶體管(Q1)，用于選擇通過從數字總線(104/105)到調諧器模塊的時鐘信號；以及第二晶體管(Q3)，用于選擇通過從數字總線到不耐噪聲裝置(110)的第一數據信號，并且選擇通過從調諧器模塊到數字總線的第二數據信號。
3.權利要求2的電視信號處理設備，其中第一和第二晶體管(Q1/Q3)是雙極結型晶體管。
4.權利要求1的電視信號處理設備，其中數字總線(104/105)是集成電路間總線。
5.權利要求1的電視信號處理設備，其中調諧器模塊(110)包含了用于產生頻率可變音調的鎖相環(121)。
6.權利要求5的電視信號處理設備，其中降頻變換器(123)是與鎖相環(121)耦合的，用于將多個電視信號(120)中的一個與一個頻率可變音調混合從而產生中頻電視信號。
7.權利要求6的電視信號處理設備，其中雙向緩沖器響應使得調諧發生的信道變換命令，而工作在第二操作方式。
8.權利要求7的電視信號處理設備，其中雙向緩沖器在接收到信道變換命令后，持續預定時間周期工作在第二操作方式，然后自動回復到第一操作方式。
9.用于將調諧器模塊(110)與電視信號接收機中的噪聲源進行隔離的方法，包含了步驟從處理器(101)向數字總線(104/105)發送時鐘信號和第一數據信號；通過數字總線在調諧器模塊接收時鐘信號和第一數據信號；從調諧器模塊向雙向緩沖器發送第二數據信號，該雙向緩沖器選擇性地將調諧器模塊與數字總線耦合；以及通過數字總線和雙向緩沖器(109)在處理器(101)接收第二數據信號，其中，在第一操作方式中雙向緩沖器將調諧器模塊與處理器隔離，并且在第二操作方式中傳輸從數字總線到不耐噪聲裝置的時鐘信號和第一數據信號，并且還傳輸從調諧器模塊到數字總線的第二數據信號。
10.權利要求9的方法，其中接收時鐘信號步驟包含了通過第一晶體管(Q1)選擇通過從數字總線到調諧器模塊的時鐘信號；以及接收第二數據信號步驟包含了通過第二晶體管(Q3)選擇通過從數字總線到調諧器模塊的第一數據信號，和從調諧器模塊到數字總線的第二數據信號。
11.權利要求10的方法，其中第一和第二晶體管(Q1/Q3)是雙極結型晶體管。
12.權利要求9的方法，其中調諧器模塊包含了用于產生頻率可變音調的鎖相環(121)。
13.權利要求12的方法，其中調諧器模塊進一步包含了與鎖相環(121)耦合的用于將多個電視信號(120)中的一個與一個頻率可變音調混合，從而產生中頻電視信號的降頻變換器(123)。
14.權利要求13的方法，進一步包含了步驟接收啟動調諧的信道變換命令，雙向緩沖器響應該調諧而工作在第二操作方式以便允許處理器向調諧器模塊發送調諧命令。
15.權利要求14的方法，其中接收信道變換命令的步驟包含了在啟動調諧而經過預定時間以后，雙向緩沖器回復到第一操作方式，從而將調諧器模塊與處理器隔離。
16.權利要求9的方法，其中時鐘信號、第一數據信號和第二數據信號是通過集成電路間總線而被傳輸的。
全文摘要
一種用于將不耐噪聲裝置(110)與包含了數字總線(104/105)的噪聲源進行隔離的設備(100)。處理器(101)通過數字總線(104/105)輸出時鐘信號和第一數據信號并且接收第二數據信號。雙向緩沖器(109)是耦合在數字總線(104/105)與不耐噪聲裝置(110)之間的，該不耐噪聲裝置(110)是布置在調諧器模塊中的。設備(100)工作以便根據控制信號，雙向緩沖器(109)選擇通過從數字總線(104/105)到不耐噪聲裝置(110)的時鐘信號和第一數據信號，和從不耐噪聲裝置(110)到數字總線(104/105)的第二數據信號。
文檔編號H04N5/21GK1547847SQ02816718
公開日2004年11月17日 申請日期2002年8月16日 優先權日2001年8月28日
發明者D·G·懷特, D G 懷特 申請人:湯姆森許可公司