CN105991106A - 终端阻抗调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种终端阻抗调整方法，适用于调整差分信号接收器的终端阻抗。终端阻抗调整方法包括下列步骤：通过电流检测电路检测流经终端阻抗的差分信号的电流值；通过微控制器依据差分信号的电流值判断差分信号的多个特征点，依据这些特征点判断差分信号的失真状态，且依据差分信号的失真状态调整终端阻抗的阻抗值。本发明实施例的终端阻抗调整方法依据流经终端阻抗的信号电流值判断信号失真状态，并依据失真状态调整终端阻抗，以改善信号失真现象。
Description
技术领域
本发明是有关于一种阻抗调整方法，且特别是有关于一种差分信号接收器的终端阻抗调整方法。
背景技术
近年来，由于面板解析度的提升，因此为因应于高解析度面板大量的数据传输需求，则面板驱动器的传输接口必须采用高速数据传输接口。然而，高速信号数据传输接口容易受到走线阻抗及信号走线布局方法的干扰。以差分信号接收器而言，高速信号数据传输接口对于走线的等效阻抗及终端阻抗的阻抗匹配要求相当严格。
虽然走线的等效阻抗可通过走线布局方式及印刷电路板的处理参数来控制，进而达到阻抗匹配要求，但走线的等效阻抗仍可能受例如导体膜厚公差、基材模厚公差、接合(bonding)接触阻抗等不可力抗的因素影响，而造成等效阻抗偏移及不连续性，进而导致信号失真，且造成显示器显示图像错误。因此，如何有效改善信号失真现象则成为信号传输接口的重要课题。
发明内容
本发明提供一种终端阻抗调整方法，其依据流经终端阻抗的信号电流值判断信号失真状态，并依据失真状态调整终端阻抗，以改善信号失真现象。
本发明的终端阻抗调整方法，适用于调整差分信号接收器的终端阻抗，终端阻抗调整方法包括下列步骤：通过电流检测电路检测流经终端阻抗的差分信号的电流值；通过微控制器依据差分信号的电流值判断差分信号的多个特征点，依据这些特征点判断差分信号的失真状态，且依据差分信号的失真状态调整终端阻抗的阻抗值。
基于上述，本发明实施例的终端阻抗调整方法，其依据流经终端阻抗的差分信号的电流值判断差分信号的失真状态，并藉以调整终端阻抗。因此，可确保其信号完整性，进而改善信号失真而导致显示器画面错误的现象。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的传输接口的电路示意图；
图2为依据本发明一实施例的信号改善电路的细部电路示意图；
图3是本发明实施例说明终端阻抗调整方法的流程图；
图4是差分信号的数字电流信号波形的范例；
图5为初始阶段进行阻抗匹配的流程图；
图6为周期性进行阻抗匹配的流程图。
附图标记说明：
10：传输接口；
100：差分信号接收器；
110：放大器；
130：信号改善电路；
131、133：电流检测电路；
135：微控制器；
137：开关控制器电路；
150：传输线端；
S310～S370、S510～S590、S605～S690：步骤；
a～h：特征点；
DSI+、DSI-：差分信号；
Ip1、Ip2l：电流；
Rs：传输导线阻抗；
Rs1、Rs2：等效阻抗；
Rp、Rp1、Rp2：终端阻抗；
SW1、SW2：开关控制信号；
tf、tflat、tr：时间临界值；
Vswing：振荡电压；
V+、V-：电压；
SDD：数据信号。
具体实施方式
图1为依据本发明一实施例的传输接口的电路示意图。请参照图1，在本实施例中，传输接口10包括差分信号接收器100及传输线端150。差分信号接收器100例如包括比较器110及具有终端阻抗Rp的信号改善电路130。本发明实施例的差分信号接收器100可应用于例如是液晶显示器(liquidcrystal display，简称：LCD)、有机发光显示器(organic light emitting display，简称：OLED)等类型显示器的驱动电路控制器、控制芯片或控制电路，但本发明实施例不以此为限。
在本实施例中，差分信号DSI+、DSI-由***端(host)(例如，中央处理器(Central Processing Unit，简称：CPU)、微处理器等)发送后，分别经过传输线端150的传输导线传送至差分信号接收器100，其中传输线端150的传输导线会形成等效阻抗Rs1、Rs2。当差分信号DSI+、DSI-传送至信号改善电路130的终端阻抗Rp的两端时，会在终端阻抗Rp两端分别形成电压V+及V-以形成电压差，并通过比较器110的输出端提供对应的数据信号SDD。
图2为依据本发明一实施例的信号改善电路130的细部电路示意图。请参照图1及图2，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，信号改善电路130例如包括终端阻抗Rp1、Rp2、电流检测电路131、133、微控制器135及开关控制器电路137。其中，相互串联的终端阻抗Rp1、Rp2即等效成终端阻抗Rp(即，Rp＝Rp1+Rp2)。终端阻抗Rp1接收差动信号DSI+的电流Ip1。终端阻抗Rp2接收差动信号DSI-的电流Ip2。电流检测电路131耦接终端阻抗Rp1，以量测电流Ip1，并且电流检测电路133耦接终端阻抗Rp2，以量测电流Ip2。终端阻抗Rp1、Rp2例如是可变电阻器，微控制器135可依据电流Ip1及Ip2判断差分信号DSI+、DSI-的失真状态，再依据差分信号DSI+、DSI-的失真状态控制开关控制器电路137的提供对应的开关控制信号SW1、SW2，以调整终端阻抗Rp1、Rp2的阻抗值。
在本发明的一实施例中，终端阻抗Rp1、Rp2可以由晶体管所形成，而电流检测电路131、133可以包括电流镜(current mirror)以分别复制流经终端阻抗Rp1、Rp2的电流Ip1、Ip2，但在其他实施例中，电流检测电路131、133可以包括其他可检测电流Ip1、Ip2的元件或电路。
图3是本发明实施例说明终端阻抗调整方法的流程图。请参照图3，本实施例的操作方法可应用于图1的传输接口10及图2的信号改善电路130。下文中，将搭传输接口10及信号改善电路130中的各项元件或模块说明本发明实施例所述的终端阻抗调整方法。本方法的各个流程可依照实施情形而随之调整，且并不仅限于此。
在步骤S310中，通过电流检测电路131、133分别检测流经终端阻抗Rp1、Rp2的差分信号DSI+、DSI-的电流值(例如，电流Ip1、Ip2的电流值)。电流检测电路131、133检测电流值的方法可参照前述图2中电流检测电路131、133的详细说明，在此不再赘述。在一些实施例中，电流Ip1、Ip2还可经由模数转换器(analog-to-digital converter，简称：ADC)(未示出)将模拟电流值转换成数字电流值，再通过数字电流暂存器(未示出)将数字电流传送至微控制器135。
在步骤S330中，通过微控制器135依据差分信号DSI+、DSI-的电流值判断差分信号DSI+、DSI-的特征点。具体而言，微控制器135可依据步骤S310所取得的差分信号DSI+、DSI-的电流值而取得差分信号DSI+、DSI-的信号强度及信号波形的外型样貌，微控制器135便可依据信号波形来判断差分信号DSI+、DSI-的特征点。
在本发明的一实施例中，差分信号DSI+、DSI-的特征点例如是差分信号DSI+、DSI-的波形转折点。举例而言，图4是差分信号DSI+、DSI-的数字电流信号波形的范例。微控制器135通过判断数字电流值来决定特征点a～h。当微控制器135依据数字电流值判断差分信号DSI+产生递减性的变化时，微控制器135将此波形转折点定义为特征点a。当差分信号DSI+由递减性的变化转为平缓时，微控制器135将此波形转折点定义为特征点d。当差分信号DSI+产生递增性的变化时，微控制器135将此波形转折点定义为特征点f。当差分信号DSI+产生由递增性的变化转为平缓时，微控制器135将此波形转折点定义为特征点g。依此类推，微控制器135也可判断出差分信号DSI-在信号波形上的特征点b、c、e、h。
接着，在步骤S350中，通过微控制器135依据这些特征点判断差分信号DSI+、DSI-的失真状态。在一实施例中，微控制器135依据这些特征点计算差分信号DSI+、DSI-的振荡电压、下降暂态时间、准位保持时间及上升暂态时间，且依据振荡电压、下降暂态时间、准位保持时间及上升暂态时间判断失真状态。
在此实施例中，微控制器135通过时钟计数器(未示出)计数这些特征点中时序上相邻的特征点的时间差以取得下降暂态时间、准位保持时间及上升暂态时间。
以图4为范例进行说明，当微控制器135定义特征点a时，时钟计数器开始累加时钟计数值。每经过一个时钟(例如，经过3微秒(μs)、500毫秒(ms)等)，时钟计数器便会将时钟计数值加一，直到微控制器135判断出下一个特征点(即特征点d)。当微控制器135判断出特征点d时，时钟计数器便不再累积时钟计数值，并将此时钟计数值作为自特征点a至特征点d所经过的时间差tad(tad＝td-ta)。依此类推，时钟计数器便可分别取得时序上相邻的特征点的时间差tdf(tdf＝tf-td)、tfg(tfg＝tg-tf)、tbc(tbc＝tc-tb)、tce(tce＝te-tc)及teh(teh＝th-te)。接着，微处理器135可将数字时间差tad、tdf、tfg、tbc、tce及teh与时钟操作频率(例如，200百万赫兹(MHz)、500MHz等)操作时间进行转换后以得到模拟时间表示值。例如，时间差tad对应的计数值为3，且时钟操作频率为500MHz，则时间差tad的模拟时间表示值为6μs。
之后，微控制器135便能将例如数字时间差tad、teh的模拟时间表示值作为下降暂态时间，数字时间差tce、tdf的模拟时间表示值作为准位保持时间，以及数字时间差tbc、tfg的模拟时间表示值作为上升暂态时间。在其他实施例中，微控制器135也可直接将数字时间差tad、teh作为下降暂态时间，数字时间差tce、tdf作为准位保持时间，以及数字时间差tbc、tfg作为上升暂态时间。
此外，微控制器135计算这些特征点中相同时间点的特征点的电压差以取得振荡电压。以图4为范例进行说明，特征点c、d为相同时间点的特征点，微控制器135先计算特征点c、d的电流值Ic、Id，再依据特征点c、d的电流值Ic、Id及终端阻抗Rp1、Rp2的阻抗值推算各特征点的电压，藉以取得振荡电压Vswing。例如，电压差Vcd＝|Vd-Vc|。微控制器135可选择这些电压差Vcd来作为振荡电压Vswing。依此类推，微控制器135可计算出电压差Vab、Vef及Vgh。在其他实施例中，微控制器135也可选择这些电压差Vcd、Vab、Vef及Vgh其中之一、电压差Vcd、Vab、Vef及Vgh的平均值或电压差Vcd、Vab、Vef及Vgh的加权平均值来作为振荡电压Vswing，且不以此为限。
在计算出振荡电压、下降暂态时间、准位保持时间及上升暂态时间后，微控制器135比较振荡电压Vswing与电压临界值Vthreshold，比较下降暂态时间、准位保持时间及上升暂态时间与对应的时间临界值tf、tflat及tr。当振荡电压Vswing等于电压临界值Vthreshold且下降暂态时间(如tad)大致等于时间临界值tf、准位保持时间(如tdf)大致等于时间临界值tflat以及上升暂态时间(如tfg)大致等于时间临界值tr时，微控制器135判断差分信号DSI+、DSI-的失真状态为无失真状态。当振荡电压Vswing小于电压临界值Vthreshold、下降暂态时间(如tad)小于时间临界值tf以及上升暂态时间(如tfg)小于这些时间临界值tr时，微控制器135判断差分信号DSI+、DSI-的失真状态为信号衰减状态。而当振荡电压Vswing大于电压临界值Vthreshold、下降暂态时间(如tad)大于时间临界值tf及上升暂态时间(如tfg)大于时间临界值tr时，微控制器135判断差分信号DSI+、DSI-的失真状态为信号放大状态。
需说明的是，前述电压临界值Vthreshold及时间临界值tf、tflat及tr可以是预先设定或依据实际应用的需求进行变更。此外，微控制器135可对于差分信号接收器100信号波形失真耐受度，而定义电压临界值Vthreshold及时间临界值tf、tflat及tr。
举例而言，以图4为范例，假设以电压差Vcd作为振荡电压Vswing，则振荡电压Vswing会大致等于电压临界值Vthreshold，且时间差tad、teh会大致等于时间临界值tf，时间差tce、tdf会大致等于时间临界值tflat，以及时间差tbc、tfg会大致时间临界值等于tr。微控制器135便可判断失真状态为无失真状态。
接着，在步骤S370中，通过微控制器135依据差分信号的失真状态调整终端阻抗的阻抗值。在本实施例中，当失真状态为无失真状态时，不调整终端阻抗的阻抗值。当失真状态为信号衰减状态时，调高终端阻抗的阻抗值。当失真状态为信号放大状态时，调低终端阻抗的阻抗值。
具体而言，当失真状态为无失真状态时，微控制器135便判断终端阻抗Rp1、Rp2与传输导线阻抗Rs1、Rs2匹配，则无须调整终端阻抗Rp1、Rp2的阻抗值。当失真状态为信号衰减状态时，微控制器135便判断终端阻抗Rp1、Rp2小于传输导线阻抗Rs1、Rs2，则需要调高终端阻抗Rp1、Rp2的阻抗值，以使终端阻抗Rp1、Rp2等于(或近似于)传输导线阻抗Rs1、Rs2。并且，当失真状态为信号放大状态时，微控制器135便判断终端阻抗Rp1、Rp2大于传输导线阻抗Rs1、Rs2，则需要调低终端阻抗Rp1、Rp2的阻抗值，以使终端阻抗Rp1、Rp2等于(或近似于)传输导线阻抗Rs1、Rs2。
在本发明的一实施例中，微控制器135可依据时间差tad、tdf、tfg及电压差Vcd各阶段的数据值与其所对应的临界值进行比较运算，经过微控制器135运算后可得到开关步值(step value)。此开关步值即为图2的开关控制电路137中开关控制信号SW1、SW2。微控制器135通过开关控制信号SW1、SW2控制终端阻抗Rp1、Rp2的阻抗值，藉以调整控制差分信号接收器100的信号波形，使其达成tad≒tf、tdf≒tflat、tfg≒tr及Vcd≒Vthreshold。例如，开关控制信号SW1具有开关步值为SW11、SW12、SW13、SW14、SW15，其分别对应到不同大小终端阻抗Rp1的阻抗值。
此外，本发明的终端阻抗Rp1、Rp2的调整流程具有两种模式设定。在一实施例中，当差分信号接收器100进行初始化时，电流检测电路131、133检测流经终端阻抗Rp1、Rp2的差分信号DSI+、DSI-的电流Ip1、Ip2。当差分信号接收器100完成初始化时，控制电流检测电路131、133停止检测流经终端阻抗的该差分信号的电流值。换言之，在差分信号接收器100的例如是开机的初始状态自动进行阻抗匹配调整，以依据调整后的终端阻抗Rp1、Rp2的阻抗值来接收差分信号DSI+、DSI-。
举例而言，图5为初始阶段进行阻抗匹配的流程图。请参照图1及图5，当差分信号接收器100启动后，通过电流检测电路131、133取得电流Ip1、Ip2(步骤S510)，并且通过微控制器135进行运算以取得电流Ip1、Ip2的信号强度及信号波形样貌(步骤S530)，以取得例如是图4的时间差tad、tdf、tfg及电压差Vcd。接着，通过微控制器135将时间差tad、tdf、tfg及电压差Vcd与时间临界值tf、tflat及tr及电压临界值Vthreshold比对相等与否(步骤S550)。若大致相等，则无须再调整终端阻抗Rp1、Rp2的阻抗值，接着步骤会回到S510，以等待下一次检测电流的时间，例如差分信号接收器100进行初始化或下一个检测周期。若不相等，则通过微控制器135且依据比对结果运算产生开关控制信号SW1、SW2的开关步值(步骤S570)。最后，通过开关控制电路137且依据开关控制信号SW1、SW2的开关步值进行终端阻抗Rp1、Rp2的阻抗值的调整(步骤S590)。
在另一实施例中，可在每一个检测周期中，通过电流检测电路131、133执行一次检测流经终端阻抗Rp1、Rp2的差分信号DSI+、DSI-的电流值Ip1、Ip2。换言之，本发明实施例可在信号传输过程中周期性地进行阻抗匹配调整，以持续维持信号的完整性，此周期性可以以画框(frame)为单位。
举例而言，图6为周期性进行阻抗匹配的流程图。请参照图1及图6，通过微控制器135设定电流检测电路131、133的检测周期(例如，2个画框、5个画框等)(步骤S605)，此功能包含了差分信号接收器100经启动后即进行阻抗匹配控制外，也可通过设定检测周期而持续进行电流检测。而步骤S610～S690可叙述可参照图5中步骤S510～S590的相关说明，在此不再赘述。通过周期性控制模式，除了可改善走线布局方式或印刷电路板的过程参数的影响，也可改善诸如导体膜厚公差、基材膜厚公差、接合(bonding)接触阻抗、温升造成阻抗漂移等其他不可力抗的因素所造成信号失真。
综上所述，本发明实施例的终端阻抗调整方法，其分析差分信号流经终端阻抗的电流值，以判断差分信号的特征点，并藉以判断差分信号的失真状态。并且，若判断出差分信号为放大失真或衰减失真等失真状态，则通过使其信号波形达到对应临界值的运算来调整终端阻抗的阻抗值。藉此，可改善高速信号数据传输接口因走线等因素的特性阻抗不连续或不匹配，所造成的信号失真而导致显示器画面错误的现象。此外，本发明实施例还提出两种调整流程模式，藉以在接收器差分信号初始阶段或信号传输过程中进行自动特性阻抗匹配调整。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种终端阻抗调整方法，其特征在于，适用于调整一差分信号接收器的一终端阻抗，所述终端阻抗调整方法包括：
通过一电流检测电路检测流经所述终端阻抗的一差分信号的一电流值；
通过一微控制器依据所述差分信号的所述电流值判断所述差分信号的多个特征点；
通过所述微控制器依据该些特征点判断所述差分信号的一失真状态；
通过所述微控制器依据所述差分信号的所述失真状态调整所述终端阻抗的一阻抗值。
2.根据权利要求1所述的终端阻抗调整方法，其特征在于，通过所述微控制器依据所述特征点判断所述差分信号的所述失真状态的步骤包括：
依据所述特征点计算所述差分信号的一振荡电压、一下降暂态时间、一准位保持时间及一上升暂态时间；以及
依据所述振荡电压、所述下降暂态时间、所述准位保持时间及所述上升暂态时间判断所述失真状态。
3.根据权利要求2所述的终端阻抗调整方法，其特征在于，通过所述微控制器依据所述特征点计算所述差分信号的所述振荡电压、所述下降暂态时间、所述准位保持时间及所述上升暂态时间的步骤还包括：
通过一时钟计数器计数所述特征点中时序上相邻的特征点的时间差以取得所述下降暂态时间、所述准位保持时间及所述上升暂态时间；以及
通过所述微控制器计算所述特征点中相同时间点的特征点的电压差以取得所述振荡电压。
4.根据权利要求2所述的终端阻抗调整方法，其特征在于，通过所述微控制器依据所述振荡电压、所述下降暂态时间、所述准位保持时间及所述上升暂态时间判断所述失真状态还包括：
比较所述振荡电压与一电压临界值，比较所述下降暂态时间、所述准位保持时间及所述上升暂态时间与多个时间临界值；
当所述振荡电压等于所述电压临界值且所述下降暂态时间、所述准位保持时间及所述上升暂态时间等于所述时间临界值时，所述失真状态为一无失真状态；
当所述振荡电压小于所述电压临界值且所述下降暂态时间及所述上升暂态时间小于所述时间临界值时，所述失真状态为一信号衰减状态；以及
当所述振荡电压大于所述电压临界值且所述下降暂态时间及所述上升暂态时间大于所述时间临界值时，所述失真状态为一信号放大状态。
5.根据权利要求4所述的终端阻抗调整方法，其特征在于，通过所述微控制器依据所述差分信号的所述失真状态调整所述终端阻抗的阻抗值步骤还包括：
当所述失真状态为所述无失真状态时，不调整所述终端阻抗的所述阻抗值；
当所述失真状态为所述信号衰减状态时，调高所述终端阻抗的所述阻抗值；以及
当所述失真状态为所述信号放大状态时，调低所述终端阻抗的所述阻抗值。
6.根据权利要求1所述的终端阻抗调整方法，其特征在于，还包括：
当所述差分信号接收器进行一初始化时，通过所述电流检测电路检测流经所述终端阻抗的所述差分信号的所述电流值；以及
当所述差分信号接收器完成所述初始化时，控制所述电流检测电路停止检测流经所述终端阻抗的所述差分信号的所述电流值。
7.根据权利要求1所述的终端阻抗调整方法，其特征在于，还包括：
在每一检测周期中，通过所述电流检测电路执行一次检测流经所述终端阻抗的所述差分信号的所述电流值。
8.根据权利要求1所述的终端阻抗调整方法，其特征在于，所述特征点分别为所述差分信号的一波形转折点。
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