时钟数据恢复电路和用于显示装置的数据传输设备及其方法
阅读：341发布：2020-05-13
专利汇可以提供时钟数据恢复电路和用于显示装置的数据传输设备及其方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及时钟数据恢复 电路 和用于显示装置的数据传输设备及其方法。时钟数据恢复电路包括： 采样 电路(SC)，其通过2x超采样来采样输入数据； 频率 检测电路(FD)，其检测通 过采样 电路(SC)采样的输入数据和恢复时钟之间的频率差； 相位 检测电路(PD)，其检测在通过采样电路(SC)采样的输入数据和恢复时钟之间的 相位差 ； 电压 控制 振荡器 电路(VCO)，其至少根据通过相位检测电路(PD)检测的相位差将恢复时钟输出到采样电路(SC)；以及，频率检测控制电路(FDC)，在接收显示数据作为输入数据时，其 停止频率 检测电路(FD)的工作。，下面是时钟数据恢复电路和用于显示装置的数据传输设备及其方法专利的具体信息内容。
1.一种时钟数据恢复电路，包括：
采样电路，所述采样电路通过2x超采样来采样输入数据；
频率检测电路，所述频率检测电路检测在通过所述采样电路所采样的所述输入数据和恢复时钟之间的频率差；
相位检测电路，所述相位检测电路检测在通过所述采样电路所采样的所述输入数据和所述恢复时钟之间的相位差；
电压控制振荡器电路，在所述频率检测电路的工作停止时，所述电压控制振荡器电路根据通过所述相位检测电路所检测的相位差来将所述恢复时钟输出到所述采样电路，并且在所述频率检测电路正在工作时，所述电压控制振荡器电路根据通过所述相位检测电路检测的所述相位差和通过所述频率检测电路检测的所述频率差，来输出所述恢复时钟；以及频率检测控制电路，在接收作为输入数据的显示数据时，所述频率检测控制电路停止所述频率检测电路的所述工作。
2.根据权利要求1所述的时钟数据恢复电路，其中，
以其中相同的电平信号仅持续两位的模式小于或者等于预定的数量的方式，指定在所述频率检测电路正在工作时的所述输入数据。
3.根据权利要求1所述的时钟数据恢复电路，其中，
所述频率检测控制电路响应于数据开始信号而停止所述频率检测电路的工作。
4.根据权利要求1所述的时钟数据恢复电路，其中，
用于所述显示数据的时间被事先确定，并且
在继停止所述工作后的预定时间之后，所述频率检测电路恢复所述工作。
5.一种用于显示装置的数据传输设备，包括：
时序控制器，所述时序控制器发送传输数据；和
显示元件驱动器电路，所述显示元件驱动器电路接收从所述时序控制器发送的所述传输数据，其中所述显示元件驱动器电路包括：
采样电路，所述采样电路通过2x超采样来采样输入数据；
频率检测电路，所述频率检测电路检测在通过所述采样电路所采样的所述输入数据和恢复时钟之间的频率差；
相位检测电路，所述相位检测电路检测在通过所述采样电路所采样的所述输入数据和所述恢复时钟之间的相位差；
电压控制振荡器电路，在所述频率检测电路的工作停止时，所述电压控制振荡器电路根据通过所述相位检测电路所检测的相位差来将所述恢复时钟输出到所述采样电路，并且在所述频率检测电路正在工作时，所述电压控制振荡器电路根据通过所述相位检测电路检测的所述相位差和通过所述频率检测电路检测的所述频率差，来输出所述恢复时钟；以及频率检测控制电路，在接收作为输入数据的显示数据时，所述频率检测控制电路停止所述频率检测电路的所述工作。
6.根据权利要求5所述的数据传输设备，其中，
以其中相同的电平信号仅持续两位的模式小于或者等于预定的数量的方式，指定在所述频率检测电路正在工作时的所述传输数据。
7.一种用于显示装置的数据传输方法，其将数据从时序控制器传输到显示元件驱动器电路，所述数据传输方法包括：
通过2x超采样来采样传输数据；
在所述传输数据是显示数据时，检测在被采样的传输数据和恢复时钟之间的相位差而非频率差，以生成所述恢复时钟；
在所述传输数据不是显示数据时，检测被采样的传输数据的相位差和频率差，以生成所述恢复时钟。
8.根据权利要求7所述的数据传输方法，其中，
以其中相同的电平信号仅持续两位的模式小于或者等于预定的频率的方式，来指定除所述显示数据外的所述传输数据。
时钟数据恢复电路和用于显示装置的数据传输设备及其方
法
[0001] 通过引用并入
技术领域
[0003] 本发明涉及时钟数据恢复电路、用于显示装置的数据传输设备、以及用于显示装置的数据传输方法。
背景技术
[0004] 显示装置的尺寸的增加对显示驱动器电路提出关于数据传输方法的问题。此外，分辨率的改进和驱动时序的较高速度有助于加速数据传输。Yamaguchi等(“A 2.0Gb/s Clock-Embedded Interface for Full-HD10b 120Hz LCD Drivers with
1/5-Rate Noise-Tolerant Phase and Frequency Recovery ″，Solid-State Circuits Conference-Digest of Technical Papers，2009.ISSCC 2009.IEEE International，pp.192-193，Feb.，2009)公开了一种通过点对点嵌入时钟用于显示装置的高速数据传输系统。
1/5-Rate Noise-Tolerant Phase and Frequency Recovery ″，Solid-State Circuits Conference-Digest of Technical Papers，2009.ISSCC 2009.IEEE International，pp.192-193，Feb.，2009)公开了一种通过点对点嵌入时钟用于显示装置的高速数据传输系统。
[0005] 参考图7和图8描述通过Yamaguchi等公开的时钟数据恢复(CDR)电路。图7是通过Yamaguchi等公开的CDR电路1的框图。图8是其中图7的CDR电路1被应用于驱动器的显示装置的框图。
[0006] 首先，说明包含图7的CDR电路的图8的显示装置。如图8中所示，此显示装置包括时序控制器、驱动器、以及显示元件。时序控制器包括传输电路TX。驱动器包括CDR电路1和显示元件驱动器电路2。
[0007] 传输电路TX将是并行信号的显示数据和命令转换为串行信号，并且将串行信号传输到CDR电路1。如稍后详细地描述，显示数据和命令被交替地传输。命令包括诸如指示显示数据的开始的数据开始信号这样的各种控制信号。
[0008] CDR电路1将从时序控制器传输的串行输入数据转换为并行数据，并且恢复时钟和数据。被恢复的时钟被称为恢复时钟。数据经由总线被输出到显示元件驱动器电路2。
[0009] 接下来，说明图7的CDR电路。如图7中所示，通过Yamaguchi等公开的CDR电路使用4x超采样检测频率和相位。CDR电路1包括采样电路SC、频率检测电路FD、相位检测电路PD、用于FD的电荷泵CP1、用于PD的电荷泵CP2、环路滤波器LF、以及电压控制振荡器电路VCO。
[0010] 采样电路SC基于恢复时钟采样从时序控制器传输的串行输入数据。被采样的数据被输出到频率检测电路FD、相位检测电路PD、以及显示元件驱动器电路2。
[0011] 频率检测电路FD检测通过采样电路SC采样的输入数据和恢复时钟之间的频率差。如果恢复时钟的频率低于输入数据的频率，那么频率检测电路FD将用于增加恢复时钟的频率的UP(上升)信号输出到用于FD的电荷泵CP1。如果恢复时钟的频率高于输入数据的频率，那么频率检测电路FD将用于减小恢复时钟的频率的DOWN(下降)信号输出到用于FD的电荷泵CP1。
[0012] 相位检测电路PD检测通过采样电路SC采样的输入数据和恢复时钟之间的相位差。如果恢复时钟的相位在输入数据的相位之后，那么相位检测电路PD将用于提前恢复时钟的相位的UP信号输出到用于PD的电荷泵CP1。如果恢复时钟的相位是在输入数据的相位之前，那么相位检测电路PD将用于延迟恢复时钟的相位的DOWN信号输出到用于PD的电荷泵CP1。
[0013] 用于FD的电荷泵CP1和用于PD的电荷泵CP2输出与输入的UP或者DOWN信号相对应的模拟电流信号。
[0014] 环路滤波器LF根据从用于FD的电荷泵CP1和用于PD的电荷泵CP2输入的模拟电流信号生成控制电压信号。
[0015] 然后，电压控制振荡器电路VCO根据从环路滤波器LF输入的控制电压信号生成时钟CLK。以与数据相类似的方式，时钟CLK被输出到显示元件驱动器电路2，并且作为恢复时钟被反馈到采样电路SC。
[0017] 上行中的输入数据的波形示出与输入数据频率相比较电压控制振荡器电路VCO的振荡频率低的情况。在这样的情况下，如阴影区域所示，检测到时钟相位2-4和5-6中的信号电平的转变。结果，频率检测电路FD检测到振荡频率低。
[0018] 另一方面，下行的输入数据的波形指示与输入数据频率相比较电压控制振荡器电路VCO的振荡频率高的情况。在这样的情况下，如阴影区域所示，检测到时钟相位0-2和6-7中的信号电平的转变并且没有检测到时钟相位2-6中信号电平的转变。结果，频率检测电路FD检测到振荡频率高。
[0019] 中间行的输入数据的波形指示输入数据频率匹配电压控制振荡器电路VCO的振荡频率的情况。在这样的情况下，频率检测电路FD不将振荡频率评估为高或者低。
[0020] 注意图10示出在PLL锁定之后时钟相位与输入数据之间的关系。PLL锁定指的是如下的状态，其中，输入数据的相位和频率匹配通过电压控制振荡器电路VCO振荡的时钟的相位和频率。在4x超采样中，在如图10中所示的时钟相位0、4、以及8……的位置处同步输入数据的边缘，并且在时钟相位2、6、以及10……的位置(在位的中间)处采样输入数据。
发明内容
[0021] 然而，本发明已经发现问题，即，在通过Yamaguchi等公开的时钟数据恢复电路中，电路尺寸和功率消耗大，并且EMI特性低，因为采用的是4x超采样。
[0022] 本发明的示例性实施例是时钟数据恢复电路，该时钟数据恢复电路包括：采样电路，该采样电路通过2x超采样来采样输入数据；频率检测电路，该频率检测电路检测通过采样电路采样的输入数据和恢复时钟之间的频率差；相位检测电路，该相位检测电路检测在通过采样电路采样的输入数据和恢复时钟之间的相位差；电压控制振荡器电路，该电压控制振荡器电路至少根据通过相位检测电路检测到的相位差将恢复时钟输出到采样电路；以及频率检测控制电路，在接收显示数据作为输入数据时，该频率检测控制电路停止频率检测电路的工作。
[0023] 本发明的另一示例性实施例是用于显示装置的数据传输设备，该用于显示装置的数据传输设备包括：时序控制器，该时序控制器发送传输数据；和显示元件驱动器电路，该显示元件驱动器电路接收从时序控制器发送的传输数据。此外，显示元件驱动器电路包括：采样电路，该采样电路通过2x超采样来采样输入数据；频率检测电路，该频率检测电路检测在通过采样电路采样的输入数据和恢复时钟之间的频率差；相位检测电路，该相位检测电路检测在通过采样电路采样的输入数据和恢复时钟之间的相位差；电压控制振荡器电路，该电压控制振荡器电路至少根据通过相位检测电路检测的相位差将恢复时钟输出到采样电路；以及频率检测控制电路，在接收显示数据作为输入数据时，该频率检测控制电路停止频率检测电路的工作。
[0024] 本发明的另一示例性实施例是将来自于时序控制器的数据传输到显示元件驱动器电路的用于显示装置的数据传输方法。数据传输方法包括：通过2x超采样来采样传输数据；在传输数据是显示数据时，检测被采样的传输数据和恢复时钟之间的相位差而非频率差，以生成恢复时钟；在传输数据不是显示数据时，检测被采样的传输数据的频率差和相位差，以生成恢复时钟。
[0025] 在本发明中，包括频率检测控制电路，在接收显示数据作为输入数据时，其停止频率检测电路的工作，并且采用2x超采样。因此，本发明能够提供具有小的电路尺寸、低功率消耗以及良好的EMI特性的时钟数据恢复电路。
[0027] 结合附图，根据某些示例性实施例的以下描述，以上和其它示例性方面、优点和特征将更加明显，其中：
[0028] 图1是根据第一示例性实施例的CDR电路的框图；
[0029] 图2是其中图1的CDR电路被应用于驱动器的显示装置的框图；
[0030] 图3示出通过2x超采样的频率检测的算法；
[0031] 图4示出在2x超采样中在PLL锁定之后时钟相位和输入数据之间的关系；
[0032] 图5A示出被输入到第一示例性实施例的CDR电路的传输数据，和频率检测电路的工作状态；
[0033] 图5B示出被输入到图7的CDR电路的传输数据，和频率检测电路的工作状态；
[0034] 图6A示出当在2x超采样中其中相同的电平信号仅持续两位的模式“1，1”被输入时的情况；
[0035] 图6B示出当在4x超采样中其中相同的电平信号仅持续两位的模式“1，1”被输入时的情况；
[0036] 图7是通过Yamaguchi等公开的CDR电路的框图；
[0037] 图8是其中图7的CDR电路被应用于驱动器的显示装置的框图；
[0038] 图9示出通过4x超采样的频率检测的算法；以及
[0039] 图10示出在4x超采样中在PLL锁定之后时钟相位和输入数据之间的关系。
具体实施方式
[0040] 在下文中，参考附图描述包含本发明的具体示例性实施例。然而，本发明不一定限于下述的示例性实施例。为了说明的清楚，适合地简化下述的说明和附图。
[0041] [第一示例性实施例]
[0042] 参考图1和图2描述根据本发明的第一示例性实施例的时钟数据恢复(CDR)电路。图1是根据第一示例性实施例的CDR电路100的框图。图2是其中CDR电路100被应用于驱动器的显示装置的框图。
[0043] 首先，描述包含图1的CDR电路的在图2中所示的显示装置。如图2中所示，显示装置包括时序控制器、驱动器、以及显示元件。时序控制器包括传输电路TX。驱动器包括CDR电路100和显示元件驱动器电路200。
[0044] 传输电路TX将是并行信号的显示数据和命令转换为串行信号并且将该串行数据传输到CDR电路100。如稍后将会详细描述，显示数据和命令被交替地传输。命令包括诸如指示显示数据的开始的数据开始信号SOD这样的各种控制信号。
[0045] CDR电路100在将输入串行信号转换为并行信号时恢复时钟CLK。然后，数据和时钟CLK被输出到显示元件驱动器电路200。响应于时钟CLK，显示元件驱动器电路200将显示数据输出到显示元件。
[0046] 接下来，描述图1的CDR电路。如图1中所示，根据第一示例性实施例的CDR电路包括采样电路SC、频率检测电路FD、相位检测电路PD、用于FD的电荷泵CP1、用于PD的电荷泵CP2、环路滤波器LF、电压控制振荡器电路VCO、以及频率检测控制电路FDC。
[0047] 采样电路SC根据恢复时钟采样从时序控制器传输的串行输入数据。被采样的数据信号被输出到频率检测电路FD、相位检测电路PD、以及显示元件驱动器电路200。因为根据本发明的采样电路SC采样2x超采样替代4x超采样，所以电路尺寸能够小于图7的CDR电路中的采样电路SC。
[0048] 频率检测电路FD检测通过采样电路SC采样的输入数据和恢复时钟之间的频率差。如果恢复时钟的频率低于输入数据的频率，那么频率检测电路FD将用于增加恢复时钟的频率的UP信号输出到用于FD的电荷泵CP1。如果恢复时钟的频率高于输入数据的频率，那么频率检测电路FD将用于减小恢复时钟的频率的DOWN信号输出到用于FD的电荷泵CP1。
[0049] 更加具体地，频率检测电路FD组合积分功能和比较器功能。因此，如果振荡频率被检测为“低”的次数超过预定的次数，那么频率检测电路FD输出UP信号。另一方面，如果振荡频率被检测为“低”的次数没有超过预定的次数，那么频率检测电路FD将不会输出UP信号。
[0050] 类似地，如果振荡频率被检测为“高”的次数超过预定的次数，那么频率检测电路FD输出DOWN信号。另一方面，如果振荡频率被检测为“高”的次数没有超过预定的次数，那么频率检测电路FD将不会输出DOWN信号。
[0051] 即使在PLL锁定之后，由于输入信号中的抖动，振荡频率也可以被检测为“低”或者“高”。然而，因为此检测的次数不是很多，所以通过频率检测电路FD的上述功能没有输出UP或者DOWN信号，从而保持PLL锁定状态。
[0052] 更加具体地，当在预定的时段中振荡频率被检测为“低”或者“高”的次数超过预定的次数(阈值)时输出UP或者DOWN信号。
[0053] 图3示出通过2x超采样的频率检测的算法。上行中的输入数据的波形示出与输入数据频率相比较电压控制振荡器电路VCO的振荡频率低的情况。在这样的情况下，如阴影区域所示，检测到时钟相位1-2和2-3中的信号电平的转变。结果，频率检测电路FD检测到振荡频率低。
[0054] 另一方面，下行的输入数据的波形指示与输入数据频率相比较电压控制振荡器电路VCO的振荡频率高的情况。在这样的情况下，如阴影区域所示，检测到时钟相位0-1和3-4中的信号电平的转变并且没有检测到时钟相位1-3中的信号电平的转变。结果，频率检测电路FD检测到振荡频率高。
[0055] 中间行的输入数据的波形指示输入数据频率匹配电压控制振荡器电路VCO的振荡频率。在这样的情况下，频率检测电路FD不将振荡频率评估为高或者低。
[0056] 图4示出在PLL锁定之后的时钟相位和输入数据之间的关系。在2x超采样中，如图4中所示在时钟相位0、4、以及8……的位置处同步输入数据的边缘，并且在时钟相位1、3以及5……的位置处(在各位的中间)采样输入数据。
[0057] 相位检测电路PD检测通过采样电路SC采样的输入数据和恢复时钟之间的相位差。如果恢复时钟的相位在输入数据的相位之后，那么相位检测电路PD将用于提前恢复时钟的相位的UP信号输出到用于PD电荷泵CP2。如果恢复时钟的相位是输入数据的相位之前，那么相位检测电路PD将用于延迟恢复时钟的相位的DOWN信号输出到用于PD的电荷泵CP2。
[0058] 用于FD的电荷泵CP1和用于PD的电荷泵CP2输出与输入的UP或者DOWN信号相对应的模拟电流信号。
[0059] 环路滤波器LF根据从用于FD的电荷泵CP 1和用于PD的电荷泵CP2输入的模拟电流信号生成控制电压信号。
[0060] 然后，电压控制振荡器电路VCO根据从环路滤波器LF输入的控制电压信号生成时钟CLK。以与数据相类似的方式，将时钟CLK输出到图2的显示元件驱动器电路200，并且将其作为恢复时钟反馈到采样电路SC。因为根据本发明的采样电路SC采用2x超采样替代4x超采样，所以电路尺寸能够小于图7的CDR电路中的采样电路SC。此外，因为恢复时钟的数量是4x超采样的一半，所以电流消耗较小并且提高EMI特性。
[0061] 从采样电路SC输出的数据信号被输入到频率检测控制电路FDC。响应于被包括在数据信号中的FD停止信号而停止频率检测电路FD。频率检测控制电路FDC没有被包括在图7的CDR电路中，并且是被新添加的组件。然而，采样电路SC和电压控制振荡器电路VCO的电路尺寸减小效果足以减小整个电路尺寸。
[0062] 在下文中，参考附图描述频率检测电路FD的工作。图5A示出被输入到本示例性实施例的CDR电路100的传输数据，和频率检测电路的工作状态。图5B示出被输入到图7的CDR电路1的传输数据，和频率检测电路的工作状态。如图5A和图5B中所示，显示数据和命令被交替地作为传输数据传输到采样电路SC。在这里显示数据指的是被显示在显示元件中的数据，并且命令指的是除了显示数据之外的诸如控制信号这样的传输数据。
[0063] 如图5A中所示，在根据本示例性实施例的CDR电路100中，频率检测电路FD在接收命令时工作，并且频率检测电路FD在接收显示数据时停止。具体地，使用被包括在命令中的数据开始信号SOD作为上述FD停止信号而停止频率检测电路FD。在本示例性实施例中，要接收显示数据的时段被事先确定。因此，在自从频率检测电路FD被停止起的预定时间(时钟的数量)之后自动地返回频率检测电路FD的工作。
[0064] 另一方面，如图5B中所示，在图7的CDR电路1中，频率检测电路FD在任何时间都工作。
[0065] 在传输命令的时段中，趋向于要产生噪声并且PLL锁定倾向于不被锁定。因此，通过频率检测电路FD和相位检测电路PD维持PLL锁定状态使得返回工作。另一方面，在传输显示数据的时段中，PLL锁定将不会由于噪声不被锁定。因此，仅通过相位检测电路能够维持PLL锁定状态并且能够停止频率检测电路FD。
[0066] 另一方面，在2x超采样的情况下，根据下述理由，在显示数据传输时段期间必须停止频率检测电路FD。具体地，如果其中在PLL锁定之后相同的电平信号仅持续两位的诸如“1、0、0、1”、或者“0、1、1、0”这样的模式被输入，那么存在如下可能性，即，在2x超采样中频率检测电路FD可能出现故障。在下文中解释理由。
[0067] 图6A示出当在2x超采样中其中相同的电平信号仅持续两位的模式“1，1”被输入时的情况。图6B示出当在4x超采样中其中相同的电平信号仅持续两位的模式“1，1”被输入的情况。
[0068] 如图6A中所示，在2x超采样中，由于输入信号中的抖动和时钟漂移两位输入数据“1，1”可能被错误地评估为一位输入数据“1”。因此，存在如下可能性，即，频率检测电路FD可能以要减小电压控制振荡器电路VCO的振荡频率的方式而出现故障。
[0069] 另一方面，如图6B中所示，即使在输入时钟中存在抖动、时钟漂移等等，在4x超采样中将不会执行错误的评估。
[0070] 如上所述，发明人已经发现在显示数据传输时段中停止频率检测电路FD没有问题，并且消除2x超采样中的错误评估的风险。然后，通过应用2x超采样，发明人已经成功提供一种时钟数据恢复电路，该时钟数据恢复电路具有小的电路尺寸、低功率消耗、以及良好的EMI特性。注意，频率检测电路FD在命令被传输时工作。因此，必要的是，以其中相同的电平信号仅持续两位的模式小于或者等于预定的数量的方式(不言而喻的是，根本就不包括此模式)，指定命令代码使得频率检测电路FD可能不会出现故障。然而，由于显示装置的命令的类型被限制，所以能够以上述的方式分配命令代码。
[0073] 此外，权利要求的范围不受到上述的示例性实施例的限制。
[0074] 此外，应当注意的是，申请人意在涵盖所有权利要求要素的等同形式，即使在后期的审查过程中对权利要求进行过修改亦是如此。
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