專利名稱：具有低電壓損耗的電平移位器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般性地涉及具有源和宿之間的低電壓損耗的電平移位器。更具體地，本公開涉及具有操作在不同的電壓的兩個視頻接口之間的電壓損耗的電平移位器。
背景技術(shù)：
在從一個接口標(biāo)準(zhǔn)到另一個的轉(zhuǎn)換中，可能需要調(diào)節(jié)被發(fā)送的信號的電壓電平。例如，DISPLAYPORT(DP)能夠在雙模式DP中發(fā)射單鏈路高清多媒體接口(HDMI)信號。DP在3.3伏操作，而HDMI在5伏操作。為了兼容性而在DP源和HDMI宿之間包括電平移位器。傳統(tǒng)地，3.3Vn溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(NMOS)傳輸門被用于阻斷來自HDMI宿的5V信號。然而，在柵極接到3.3V的情況下，最大電壓輸出是3.3V減去閾值電壓。在閾值電壓可能達到接近IV或更高的情況下，在電平移位之后的信號的最大電壓輸出顯著地減小。這可能在接收期間產(chǎn)生代價高昂的邏輯錯誤。另外，當(dāng)不向電平移位器提供功率時，特定配置不釋放顯示數(shù)據(jù)信道。這可能在電平移位不必要、但仍然必須發(fā)送信號的情況下增加功率消耗，

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于以低電壓損耗來對顯示數(shù)據(jù)信道進行電平移位的方法，該方法包括:從第一視頻接口接收第一信號，所述第一視頻接口操作在高電壓電平，所述第一信號在所述高電壓電平；減小所述第一信號的電壓以更好地匹配第二視頻接口的電壓，所述第二視頻接口操作在低電壓電平，所述低電壓電平在零和所述高電壓電平之間；以及向所述第二視頻接口發(fā)送具有減小的電壓電平的所述第一信號。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于以低電壓損耗來進行電平移位的裝置，該裝置包括:顯示數(shù)據(jù)信道，其耦合到操作在第一電壓電平的源和操作在第二電壓電平的宿；NM0S傳輸門，其與所述顯示數(shù)據(jù)信道一致并且耦合到所述宿；以及上拉電路，其耦合到所述源和所述NMOS傳輸門之間的顯示數(shù)據(jù)信道，所述上拉電路包括NMOS晶體管、PMOS晶體管和所述NMOS晶體管和PMOS晶體管之間的第一電阻器，其中所述PMOS晶體管耦合到在第一電壓電平的第一電壓源。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于以低電壓損耗來進行電平移位的裝置，該裝置包括:用于從第一視頻監(jiān)控接收第一信號的部件，所述第一視頻接口操作在高電壓電平，所述第一信號在所述高電壓電平；用于減小所述第一信號的電壓以更好地匹配所述第二視頻接口的電壓的部件，所述第二視頻接口操作在低電壓電平，所述低電壓電平在零和所述高電壓電平之間；以及用于向所述第二視頻接口發(fā)送具有減小的電壓電平的所述第一信號的部件。


所公開的實施例具有其他優(yōu)點和特征，所述優(yōu)點和特征將從具體實施方式
、所附權(quán)利要求書和附圖中變得更容易明顯看出。以下是對附圖的簡介。圖1圖示了具有中間電平移位器的源和宿。圖2圖示了根據(jù)一個實施例的具有中間電平移位器的DP接口和HDMI接口。圖3圖示了根據(jù)一個實施例的圖2的DP接口和HDMI接口之間的電平移位器的詳細視圖。
具體實施例方式附圖和以下描述僅通過例示的方式涉及優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)注意，從以下討論中，可以容易地認識到本文所公開的結(jié)構(gòu)和方法的可替代實施例是可以在不偏離所請求保護的原理的情況下采用的可行的替代方案?，F(xiàn)在將詳細參考若干實施例，所述實施例的例子圖示在附圖中。應(yīng)當(dāng)注意，在實際可行的地方，類似或相似的參考標(biāo)號可以在圖中使用并且可以表示類似或相似的功能。附圖僅出于例示的目的而描繪所公開的系統(tǒng)(或方法)的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地從以下描述中認識到，可以不偏離本文所描述的原理而采用本文所例示的結(jié)構(gòu)和方法的可替代的實施例。配置概覽本文描述了用于以低電壓損耗進行電平移位的系統(tǒng)和方法。從第一視頻接口標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到第二視頻接口標(biāo)準(zhǔn)可能需要調(diào)節(jié)所發(fā)送的信號的電壓電平。例如，在示例實施例中，操作在3.3伏的DISPLAYPORT接口與操作在5伏的HDMI接口通信地耦合。電平移位器可以放置在DISPLAYPORT和HDMI接口之間。電平移位器從在5伏的HDMI接口接收第一信號。電平移位器減小第一信號的電壓電平以匹配DISPLAYPORT接口的電壓電平。電平移位器隨后向DISPLAYPORT接口發(fā)送具有減小的電壓電平的第一信號。類似地，電平移位器可以從在3.3伏的DISPLAYPORT接口接收第二信號。電平移位器然后增加第二信號的電壓電平以匹配HDMI接口的電壓電平。然后向HDMI接口發(fā)送具有增加的電壓電平的第二信號。系統(tǒng)概覽現(xiàn)在參考圖1，圖示了具有中間電平移位器104的源102和宿106。源102通信地耦合到電平移位器104。電平移位器104通信地耦合到宿106。在一個實施例中，源102和宿106是操作在不同的電壓電平的視頻顯示接口。由電平移位器104調(diào)節(jié)從源102到宿106的發(fā)送以應(yīng)用兼容的電壓電平并且執(zhí)行任何其他用于兼容性的處理。在一個實施例中，宿106也能夠向源102發(fā)送信號，所述信號被電平移位器104類似地為兼容性而進行修改。圖2圖示了根據(jù)一個實施例的具有中間電平移位器204的雙模式DP接口 202和HDMI接口 206。雙模式DP接口能夠操作在輸出單鏈路HDMI (或數(shù)字視覺接口(DVI))信號的雙模式中。然而，DP接口標(biāo)準(zhǔn)操作在3.3V，而HDMI接口標(biāo)準(zhǔn)操作在5V。如果允許5V信號抵達DP接口，則DP接口可能損壞。另外，被發(fā)送到HDMI接口的3.3V信號可能被誤譯，從而導(dǎo)致邏輯錯誤。DP接口 202通信地耦合到電平移位器204，并且電平移位器204通信地耦合到HDMI接口 206。然后所輸出的單鏈路HDMI信號被首先發(fā)送到電平移位器204以更改單鏈路HDMI信號的電壓電平。類似地，源自HDMI接口 206的信號的電壓電平在抵達DP接口 202之前被修改。在一個實施例中，電平移位器204對信號執(zhí)行有益于兼容性的、除了更改它們的電壓電平之外的附加修改。
示例電平移位器圖3圖示了根據(jù)一個實施例的在圖2的DP接口 202和HDMI接口 206之間的電平移位器204的示例實施例。圖3包括通信地耦合到DDC_S0URCE 326和DDC_SINK 328的顯示數(shù)據(jù)信道(DDC)總線。DDC_BUS 305允許向顯示設(shè)備發(fā)送視頻顯示數(shù)據(jù)并且允許源調(diào)節(jié)監(jiān)視器參數(shù)。DDC_S0URCE 326和DDC_SINK 328之間的DDC_BUS 305路徑包括上拉電路307和傳輸門309。電平移位器204中所圖示的電平移位器電路包括由信號PG 304控制的
3.3伏厚氧化物NMOS傳輸門MN2302。NMOS MNl 306、PM0S MPl 308和電阻器R310組成上拉電路的各部分。上拉(PU)路徑將3.3V電壓源與來自DP接口的DDC_S0URCE 326和麗2302之間的點連接。DN 312是麗I 306的寄生二極管，并且DP 314是MPl 308的寄生二極管。麗I 306由信號I3U 316控制，并且MPl 308由作為PU 316的反信號的信號PU_B 318控制。包括電阻器R2 320的上拉電阻器電路在DDC_SINK 328和5V電壓源之間。在操作中，電平移位器、3.3V電壓源322和5V電壓源324被通電?？刂菩盘朠G304和PU 316被設(shè)置為高，而PU_B被對應(yīng)地設(shè)置為低。MPl 308的漏極電壓等于3.3V電壓源322或VDD。作為正向偏置襯底，MNl 306的閾值電壓降低200mV。這比在典型的電平移位電路中可能觀察到的要顯著地小。當(dāng)從DDC_S0URCE向DDC_SINK發(fā)送邏輯“ I ”時，包括電阻器R2 320的上拉電阻器電路根據(jù)HDMI設(shè)備的5V操作而將電壓上拉到5V。當(dāng)從DDC_SINK向DDC_S0URCE發(fā)送邏輯“I”時，信號接近3.3V，但由于麗2 302的閾值電壓損耗而小于3.3V。當(dāng)發(fā)送邏輯“O”時，來自3.3V電壓源322或5V電壓源324的上拉電流將不防止DDC總線被下拉到O。如果向電平移位器、3.3V電壓源322和5V電壓源324提供功率，則DDC路徑可以被保持為閉合。例如，如果信號PG 304和PU 316被保持為低并且PU_B 318對應(yīng)地為高，則DDC_S0URCE和DDC_SINK之間的DDC路徑以及到3.3V電壓源322的上拉路徑閉合。另外，當(dāng)不向電平移位器提供功率時，DDC被釋放。在該情況下，3.3V電壓源322、PG 304,PU 316和PU_B 318全部為低。由于麗I襯底連接到漏極，所以DDC總線和3.3V電壓源之間的電流將不流動。因此，下拉路徑被阻斷，并且DDC總線能夠自由地發(fā)送而無需由被供電的電路所提供的電平移位。所公開的系統(tǒng)和方法提供了實施中的若干優(yōu)點。首先，電壓電平被恰當(dāng)?shù)匾莆坏浇咏邮找曨l接口的操作電壓電平的電平。從3.3V電壓源322跨上拉電路損失最小的電壓。另外，在一些情況下，可能期望允許在DDC_BUS 305上的信號的發(fā)送而無電壓電平修改。所公開的配置允許在電平移位器不被供電時DDC_BUS 305被釋放。因此，在DDC_BUS305上發(fā)送信號而無電壓電平修改是可能的而無需其他所實施的配置中可能需要的功率消耗。除非具體陳述相反情況，使用諸如“處理”、“計算”、“核算”、“確定”、“呈現(xiàn)”、“顯
示”等之類的詞語的本文的討論可以指操縱或變換在一個或多個存儲器(例如，易失性存儲器、非易失性存儲器或其組合)、寄存器或接收、存儲、發(fā)送或顯示信息的其它機器組件內(nèi)的被表示為物理(例如，電、磁或光)量的數(shù)據(jù)的機器(例如，計算機)的動作或過程。如這里所使用的，對“ 一個實施例”、“實施例”的任何參考意為與實施例相聯(lián)系而描述的具體元件、特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個實施例中。在說明書中多處的短語“在一個實施例中”不一定全部指代相同的實施例。
可以使用表達方式“耦合”和“連接”以及其衍生詞來描述一些實施例。例如，可以使用術(shù)語“耦合”以表示兩個或更多的元件直接物理或電接觸，來描述一些實施例。然而，術(shù)語“耦合”也可以意為兩個或更多的元件不與彼此直接接觸，但仍然彼此協(xié)作或交互。實施例不限于該上下文。如這里所使用的，術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”或其其他變形意圖覆蓋非排他性的包含。例如，包括一系列元素的過程、方法、物件或裝置不一定僅限于這些元素，而是可以包括未明顯列出的其他元素或這樣的過程、方法、物件或裝置所固有的其他元素。進一步地，除非明顯陳述相反情況，“或”指包含性的或而非排他性的或。例如，條件A或B通過以下中的任意一種情況得以滿足=A為真(或存在)而B為假(或不存在)、A為假(或不存在)而B為真(或存在)、以及A和B兩者都為真(或存在)。另外，“一”的使用被用于描述本文的實施例的元素和組件。這僅僅是為了便利以及為了給出對本發(fā)明的概括理解而做出的。該描述應(yīng)當(dāng)被閱讀為包括一個或至少一個，并且單數(shù)也包括多數(shù)，除非明顯意為相反情況。在閱讀本公開之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將通過本文所公開的原理而理解對于具有低電壓損耗的DDC電平移位器的另外的可替代結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計。從而，雖然已經(jīng)例示和描述了具體實施例和應(yīng)用，但應(yīng)當(dāng)理解所公開的實施例不限于本文所公開的精確的構(gòu)造和組件?？梢栽诒疚乃_的方法和裝置的布置、操作和細節(jié)中進行對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的多種修改、改變和變化，而不偏離所附權(quán)利要求書中所限定的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于以低電壓損耗來對顯示數(shù)據(jù)信道進行電平移位的方法，該方法包括: 從第一視頻接口接收第一信號，所述第一視頻接口操作在高電壓電平，所述第一信號在所述高電壓電平；減小所述第一信號的電壓以更好地匹配第二視頻接口的電壓，所述第二視頻接口操作在低電壓電平，所述低電壓電平在零和所述高電壓電平之間；以及向所述第二視頻接口發(fā)送具有減小的電壓電平的所述第一信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括: 從所述第二視頻接口接收第二信號，所述第二信號具有匹配所述第二視頻接口的所述低電壓電平的電壓電平； 增加所述第二信號的電壓電平以更好地匹配所述第一視頻接口的電壓電平；以及 向所述第一視頻接口發(fā)送具有增加的電壓電平的所述第二信號。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其進一步包括: 從所述第一視頻接口接收第三信號，所述第三信號具有零的電壓電平；以及 以對所述電壓電平的很少的修改來向所述第二視頻接口發(fā)送所述第三信號。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其進一步包括: 從所述第二視頻接口接收第四信號，所述第四信號具有零的電壓電平；以及 以對所述電壓電平的很少的修改來向所述第一視頻接口發(fā)送所述第四信號。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一視頻接口是HDMI或DVI。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二視頻接口是DISPLAYPORT。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中如果減小所述第一信號的電壓電平的電路不被供電，則以未調(diào)節(jié)的電壓電平向所述第二視頻接口發(fā)送所述第一信號。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中沒有電源而向所述第二視頻接口發(fā)送所述第三信號。
9.一種用于以低電壓損耗來進行電平移位的裝置，該裝置包括: 顯示數(shù)據(jù)信道，其耦合到操作在第一電壓電平的源和操作在第二電壓電平的宿； NMOS傳輸門，其與所述顯示數(shù)據(jù)信道一致并且耦合到所述宿；以及上拉電路，其耦合到所述源和所述NMOS傳輸門之間的所述顯示數(shù)據(jù)信道，所述上拉電路包括NMOS晶體管、PMOS晶體管和所述NMOS晶體管和PMOS晶體管之間的第一電阻器，其中所述PMOS晶體管耦合到在所述第一電壓電平的第一電壓源。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其進一步包括: 耦合到所述宿的上拉電阻器電路，所述上拉電阻器電路包括耦合到在所述第二電壓電平的第二電壓源的第二電阻器。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述源是DISPLAYPORT視頻接口。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述宿是HDMI或DVI視頻接口。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述第一電壓源不被供電，并且所述顯示數(shù)據(jù)信道能夠發(fā)送邏輯I或O。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述NMOS晶體管和所述PMOS晶體管包括寄生二極管。
15.一種用于以低電壓損耗來進行電平移位的裝置，該裝置包括: 用于從第一視頻接口接收第一信號的部件，所述第一視頻接口操作在高電壓電平，所述第一信號在所述高電壓電平； 用于減小所述第一信號的電壓以更好地匹配所述第二視頻接口的電壓的部件，所述第二視頻接口操作在低電壓電平，所述低電壓電平在零和所述高電壓電平之間；以及用于向所述第二視頻接口發(fā)送具有減小的電壓電平的所述第一信號的部件。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其進一步包括: 用于從所述第二視頻接口接收第二信號的部件，所述第二信號具有匹配所述第二視頻接口的所述低電壓電平的電壓電平； 用于增加所述第二信號的電壓電平以更好地匹配所述第一視頻接口的電壓電平的部件；以及 用于向所述第一視頻接口發(fā)送具有增加的電壓電平的所述第二信號的部件。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其進一步包括: 用于從所述第一視頻接口接收第三信號的部件，所述第三信號具有零的電壓電平；以及 用于以對所述電壓電平的很少的修改來向所述第二視頻接口發(fā)送所述第三信號的部件。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其進一步包括: 用于從所述第二視頻接口接收第四信號的部件，所述第四信號具有零的電壓電平；以 及 用于以對所述電壓電平的很少的修改來向所述第一視頻接口發(fā)送所述第四信號的部件。
19.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中如果減小所述第一信號的電壓電平的電路不被供電，則以未調(diào)節(jié)的電壓電平向所述第二視頻接口發(fā)送所述第一信號。
20.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中沒有電源而向所述第二視頻接口發(fā)送所述第三信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有低電壓損耗的電平移位器。公開了用于以低電壓損耗對DDC總線進行電平移位的系統(tǒng)和方法。上拉電路包括NMOS晶體管、PMOS晶體管和電阻器。還與DDC總線一致包括NMOS上拉門。當(dāng)被供電時，電平移位器調(diào)節(jié)所發(fā)送的信號的電壓以匹配接收設(shè)備的電壓。由于跨一個或多個晶體管的閾值電壓損失，所調(diào)節(jié)的結(jié)果略微較低。另外，當(dāng)不被供電時，電平移位器釋放信號傳輸線。然后可以傳輸未調(diào)節(jié)的信號而無電平移位器的功率消耗。
文檔編號G09G3/20GK103177679SQ20111045674
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者徐亮, 王洪權(quán) 申請人:譜瑞科技股份有限公司