TWI804211B

TWI804211B - 訊號延伸器和訊號傳遞方法

Info

Publication number: TWI804211B
Application number: TW111106994A
Authority: TW
Inventors: 謝承哲
Original assignee: 宏正自動科技股份有限公司
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2023-06-01
Also published as: CN118444864A; TW202335447A

Abstract

一種訊號延伸器，連接第一裝置和第二裝置以傳遞訊息，至少包含第一端點，第二端點，通道切換器，以及驅動單元。第一端點連接第一裝置，第二端點連接第二裝置。通道切換器連接第一端點，可根據一切換訊號，從第一通道或第二通道中選擇其中之一與第一端點和該第二端點連接。該驅動單元連接於該第二通道上，可在該第二通道被選擇與該第一端點和該第二端點連接時，根據該第二裝置提供的一第一電子訊號產生在該第二通道上傳送的一第二電子訊號。該第二通道會將該第二電子訊號傳送給該第一裝置，而該第二電子訊號的基準電壓不超過一預設值。

Description

訊號延伸器和訊號傳遞方法

本申請是關於一種訊號延伸器，尤其是有關於可在訊號延伸器中補正訊號位準的訊號傳遞方法。

在一般電腦控制中心中，螢幕與機房經常相隔兩地。螢幕與主機相連則需要透過延伸器(Extender)之類的訊號延長產品來加強訊號傳輸。其中的傳輸訊號中有一對顯示資料通道(Display Data Channel; DDC)訊號負責傳遞螢幕可使用的最佳解析度資訊(EDID)和影像的加密資訊(HDCP)，來確保使用者獲得最佳的影像品質。

圖1是習知的第一裝置110和第二裝置120透過一顯示資料通道(Display Data Channel; DDC)連線的示意圖。第一裝置110具有一第一接口P1，而第二裝置120具有一第二接口P2。該第一接口P1和第二接口P2之間可由一資料線連結而建立一DDC通道。為了傳遞資料訊號，在第一裝置110和第二裝置120中對應包含一組收發器，即，第一接收器112，第一傳送器114，第二接收器122和第二傳送器124。一般來說，電子訊號是透過一種電流或電壓變化的方式傳遞。當第二裝置120中的第二傳送器124要傳送資料給第一裝置110時，第二傳送器124隨著資料中的1和0的邏輯值，將第二裝置120中的電晶體Q2打開或關閉，使得DDC連線上產生一個從第一接口P1流向第二接口P2的電流I _L，最後被電晶體Q2下拉至地線。藉此，第一裝置110中的第一接收器112可讀取第一接口P1上的電壓位準，而判斷第二裝置120傳送的資料值為0或1。

相對地，當第一裝置110中的第一傳送器114也是透過電晶體Q1來傳送資料給第二裝置120中的第二接收器122。詳細原理不再重複說明。

換句話說，DDC 通道是藉由晶片級匯流排( I2C Bus) 的開漏電路(Open Drain)讓系統之間傳遞資料。但開漏電路有無法延長傳輸距離以及無法串級的問題，容易造成電路等效內阻過高導致I2C低準位的基準電壓過高，即，用於代表位元0的邏輯低電壓比判讀臨界值還高。結果將導致判讀失敗，使畫面無法顯示。

舉例來說，在第一接口P1和第二接口P2之間的DDC通道上，存在一個線路內阻R _L。線路內阻R _L是一種等效電阻的概念，其中概括了DDC上發生的各種線損、類比切換電路內阻、印刷電路板氧化衰減，或積體電路內部負載阻抗、第二裝置內阻R _B等。因此，當第二裝置120的第二傳送器124對DDC通道下拉電壓時，對第一接收器112而言，讀取到的第一接口P1上的電壓值概略換算為：

V=R _L/(R _L+R _A)

其中R _A是第一裝置內阻。當DDC通道長度很長，或是串接延伸器時，容易造成線路內阻R _L數值增加。根據上述公式，當線路內阻R _L比例過大時，用於代表位元0的邏輯低電壓會高於可判讀的臨界值，而影響DDC通道的連線功能。

有鑑於此，一種改良式的訊號延伸器和訊號傳遞方法是有待開發的。

本申請的實施例提出一種訊號延伸器，可解決傳統訊號電壓位準偏移的問題。該訊號延伸器可用於連接一第一裝置和一第二裝置以傳遞訊息，至少包含第一端點，第二端點，一通道切換器，以及一驅動單元。該第一端點可連接該第一裝置，該第二端點可連接該第二裝置。該通道切換器連接該第一端點，可根據一切換訊號，從一第一通道或一第二通道中選擇其中之一與該第一端點和該第二端點連接。該驅動單元連接於該第二通道上，可在該第二通道被選擇與該第一端點和該第二端點連接時，根據該第二裝置提供的一第一電子訊號產生在該第二通道上傳送的一第二電子訊號。該第二通道會將該第二電子訊號傳送給該第一裝置，而該第二電子訊號的基準電壓不超過一預設值。

在進一步的實施例中，在該切換訊號使該通道切換器切換連接至該第二通道的情況下，該驅動單元將該電流往地線下拉，並使該第二電子訊號的基準電壓不高於該預設值。

在進一步的實施例中，該訊號延伸器進一步包含一方向判斷單元，連接於該第一端點與該通道切換器之間，用以判斷該第一端點上的一電流的方向以生成該切換訊號。當該電流的方向是從該第一裝置流入該第一端點時，該切換訊號使該通道切換器切換至該第二通道。

在進一步的實施例中，該通道切換器連接該第一端點。該通道切換器是根據該切換訊號，將該第一端點與該第一通道或該第二通道連接而形成該第一裝置和該第二裝置的一訊號傳遞通道。具體地說，該方向判斷單元包含一比較器，連接於該訊號傳遞通道上的不同位置，以偵測一電位差。該方向判斷單元可根據該電位差輸出該切換訊號，以使該通道切換器決定使用該第一通道或該第二通道。

在進一步的實施例中，該方向判斷單元進一步包含一邏輯閘，電性耦接於該比較器的輸出端和該第一端點，用以判斷該電流的方向，當該電流的方向是從該第一裝置流入該第一端點時，該方向判斷單元使該切換訊號為一高電位訊號，否則使該切換訊號為一低電位訊號。

在進一步的實施例中，該驅動單元中可包含一第一電晶體和一第二電晶體。該第一電晶體包含一第一汲極連接該第二通道及一電壓源，一第一源極接地，及一第一閘極。該第二電晶體包含一第二汲極連接該第一閘極及該電壓源，一第二源極接地，及一第二閘極連接該第二端點。當通道切換器切換使用該第二通道時，該第二閘極接收該第二裝置的該第一電子訊號，使該第一電晶體對應地將從該第一裝置而來的該電流往該第一源極下拉接地，以及使該第一電晶體生成低準位較低的第二電子訊號給該第一裝置讀取。

在進一步的實施例中，該訊號延伸器可以是一DDC通道延伸器，而該第一電子訊號和該第二電子訊號可以是序列資料連結訊號。該第一裝置是電腦主機，而該第二裝置是顯示器。

本申請的另一實施例是基於上述訊號延伸器所實現的一種訊號傳遞方法，可在一第一裝置和一第二裝置之間傳遞訊息。首先，根據一切換訊號，從一第一通道或一第二通道中選擇其中之一，將該第一裝置和該第二裝置串接在一起。當該第二通道被選擇與該訊號延伸器中的第一端點和第二端點連接時，根據該第二裝置提供的一第一電子訊號產生一第二電子訊號，並使用該第二通道傳送該第二電子訊號給該第一裝置；其中該第二電子訊號的基準電壓不超過一預設值。

在進一步的實施例中，該切換訊號是根據該第一端點上的一電流的方向而決定。當該電流的方向是從該第一裝置流入該第一端點時，該切換訊號使該通道切換器切換至該第二通道。

在進一步的實施例中，在該切換訊號選擇使用該第二通道的情況下，採用一驅動單元將該電流往地線下拉，並使該第二電子訊號的基準電壓不高於該預設值。

綜上所述，本申請的實施例提出的訊號延伸器，可解決傳統訊號電壓位準偏移的問題。利用一方向判斷單元判斷電流方向，並利用驅動單元依據第一電子訊號產生具有正確基準電壓的一第二電子訊號，使第一裝置正確接收第二裝置要傳遞的訊息。

下面將結合本申請實施例中的圖式，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。

圖2是本申請實施例的訊號延伸器200串接第一裝置110和第二裝置120的架構圖。本申請提出一種訊號延伸器200，串接於第一裝置110和第二裝置120之間，以便改良DDC通道的訊號品質，解決傳統技術所產生的問題。訊號延伸器200兩端各包含一第一端點Pa和一第二端點Pb。第一端點Pa可連接至第一裝置110的第一接口P1。而第二端點Pb可連接於第二裝置120的第二接口P2。一般而言，第一裝置110可以是，但不限定於是電腦主機，而第二裝置120可以是，但不限定於是顯示器。本申請實施例也可以適用於其他使用有線延伸器來傳送數位資料的場合。

圖3是本申請實施例的訊號延伸器200的架構示意圖。訊號延伸器200中主要包含方向判斷單元210，通道切換器220和驅動單元230三個電路單元。

第一端點Pa可連接第一裝置110，第二端點Pb可連接第二裝置120。通道切換器220連接第一端點Pa，可根據一切換訊號#S，從一第一通道L1或一第二通道L2中選擇其中之一與第二端點Pb連接。更確切的說，第一通道L1定義為從第一切換接點SW1延伸到第二端點Pb的這條線段，而第二通道L2定義為從第二切換接點SW2連到第三端點Pc，再透過驅動單元230延伸到第二端點Pb的這條線段。通道切換器220可以根據切換訊號#S，選擇將第一端點Pa連接至第一切換接點SW1或第二切換接點SW2，進而改變第一裝置110和第二裝置120之間的資料傳遞路徑。

驅動單元230連接於第二通道L2上。當第二通道L2被選擇與第一端點Pa和第二端點Pb連接時，驅動單元230根據第二裝置120提供的一第一電子訊號ES1產生在第二通道L2上傳送的一第二電子訊號ES2。第二通道L2會將第二電子訊號ES2傳送給第一裝置110。在本實施例中，第二裝置120利用第一電子訊號ES1中所傳送的資訊，會被複製至第二電子訊號ES2中而正確地被傳遞至第一裝置110中。而第二電子訊號ES2的訊號品質是經過改良的，即，其中的基準電壓不會超過一預設值。舉例來說，數位資料中的位元值0和1，通常以電子訊號的邏輯高電位和邏輯低電位來表示。而邏輯高電位和邏輯低電位的判斷標準，依照不同應用，分別存在預設範圍。當電子訊號的電位低於一個代表邏輯低電位的預設值時，可被判斷為位元值0。電子訊號的基準電壓，代表的是在傳送過程中，所能表現出來的最低電壓。第二裝置120輸出的第一電子訊號ES1，常因線路內阻R _L而產生基準電壓過高的問題，因此屬於品質較差的訊號。本實施例所設計的驅動單元230，具有較佳的靈敏度，可從訊號品質不良的第一電子訊號ES1中讀取正確資訊，並轉換為訊號品質較佳的第二電子訊號ES2後再傳給第一裝置110，藉此確保資料傳輸的正確性。

在一實施例中，當第二裝置120欲傳送資料給第一裝置110時，攜帶著資訊的第一電子訊號ES1是由第二裝置120將電壓的變化的方式傳送至驅動單元230。驅動單元230根據第二端點Pb上的電壓變化狀況，而獲取第一電子訊號ES1中所要傳遞的資訊。同時，驅動單元230可根據第一電子訊號ES1對應地產生攜帶相同資訊的第二電子訊號ES2，並傳送給第一裝置110。在本實施例中，由於第二電子訊號ES2的電流是獨立於第一電子訊號ES1的傳送路徑，因此訊號品質不受到線路內阻R _L的影響。

在切換訊號#S使通道切換器220切換連接至第二通道L2的情況下，驅動單元230可將第二電子訊號ES2傳送給第一裝置110。舉例來說，在傳送第二電子訊號ES2時，驅動單元230可將來自第一裝置110的電流Ic往地線下拉，並且使第二電子訊號ES2中代表位元0的基準電壓不高於預設值。第一裝置110可根據第一接口P1上的電壓情況來讀取第二電子訊號ES2中所要傳遞的資訊。雖然圖3的實施例中，驅動單元230是將電流Ic往地線下拉。但實現設計中，也可以是將電流下拉至其他電路中。

方向判斷單元210的功能是判斷第一裝置和第二裝置之間的訊號傳送方向或電流方向，以決定要切換的通道。具體的實施方式可以延伸為幾種。舉例來說，方向判斷單元210可以是訊號延伸器200的微控制器(MCU)，應用程式特定晶片(ASIC)，或可程式化邏輯閘陣列(FPGA)，具有簡單的控制、運算、判斷功能，可執行程式碼而實現特定功能。在這種架構設計下，方向判斷單元210可直接將第一端點Pa上的電壓或電流當成一種輸入訊號，經過內部預先設計的程式運算判斷後，而產生對應的切換訊號#S。訊號延伸器200中可實作一快閃記憶體（未圖示）以儲存韌或一控制程式，使方向判斷單元210據以執行。在另一種情況中，控制程式也可直接製成邏輯電路，整合在方向判斷單元210中。由於基於微處理器和程式來實現控制目的的技術已存在許多成熟的方案，本實施例不再詳細述。

另一方面，方向判斷單元210可以特定電路架構來實現。圖4是本申請實施例的方向判斷單元210的具體電路圖。方向判斷單元210連接於第一端點Pa與通道切換器220之間，可判斷第一端點Pa上的電流Ic的方向以生成切換訊號#S。所輸出的切換訊號#S，可用於使通道切換器220決定使用第一通道L1或第二通道L2來形成從第一接口P1延伸到第二接口P2的一條實體訊號傳遞通道。

更具體地說，方向判斷單元210可包含一比較器212。比較器212具有兩個輸入端，各別連接於訊號傳遞通道上的不同位置，例如第一接口P1和第一端點Pa之間，以偵測一電位差#V。進一步說明，在比較器所連接的訊號傳遞通道上的不同位置之間，可包含一線路電阻，使經過的電流產生電位差，例如可在第一接口P1和第一端點Pa之間配置一電阻R _P，當有任何電流通過時，就會產生電位差#V。而方向判斷單元210的比較器212可根據電位差#V而對應決定切換訊號#S。舉例來說，當電流Ic的方向是從第一裝置110流入第一端點Pa時，切換訊號#S使通道切換器220切換至第二通道L2。

在本實施例中，比較器212可以是市售的放大器晶片，受到電壓源V _DD而驅動。比較器212的兩個輸入端分別搭配對應的電阻R1、R2、R3和R4以調節輸入電壓的位準。考慮到DDC通道需要的高速傳輸頻率，比較器212可以選擇與高速頻率匹配的規格。這些規格數值可視產品實際設計而適當調整，因此不在本申請的實施例中限定。

在進一步的實施例中，DDC通道可能處於特定狀態，例如未傳遞訊號的狀態。本實施例將方向判斷單元210設計成可判斷DDC通道的狀態是否符合一特定條件，並在特定條件符合時，透過切換訊號#S使DDC通道切換至預設的狀態。舉例來說，方向判斷單元210進一步包含一邏輯閘214，電性耦接於比較器212的輸出端和第一端點Pa。邏輯閘214執行的是一個「且(AND)」邏輯運算，目的是用以判斷電流Ic的方向，即進一步限定在確認有實際訊號傳遞的狀況才以切換訊號#S選擇第二通道L2，否則使訊號延伸器200的預設狀態為使用第一通道L1。因此，在選擇第二通道L2時，電流Ic的方向是從第一裝置流入第一端點Pa，方向判斷單元210使切換訊號#S為一邏輯高電位訊號。在選擇第一通道L1時，切換訊號#S為一邏輯低電位訊號。

在進一步的實施例中，方向判斷單元包含第一反相器和第二反相器。一第一反相器連接第一端點Pa和邏輯閘214的輸入端，可將第一端點Pa的電壓的反相邏輯電位傳送給邏輯閘214。第二反相器連接邏輯閘214的輸出端，可接收切換訊號並生成一反相的切換訊號#S。

舉例來說，第一反相器可為一電晶體Q3，第二反相器可為一電晶體Q4。一電晶體Q3連接第一端點Pa和邏輯閘214的輸入端，可將第一端點Pa的電壓的反相邏輯電位傳送給邏輯閘214。邏輯閘214的輸出端產生的訊號就是切換訊號#S，被連接至通道切換器220中的第二切換接點SW2。同時，電晶體Q4連接邏輯閘214的輸出端，將切換訊號#S反相之後，傳送至第一切換接點SW1。在本實施例中，可採用金屬氧半導體場效電晶體(MOSFET)來實現電晶體Q3和電晶體Q4的反相功能。每個反相器連接電壓源V _DD，並分別搭配對應的電阻R5和R6以調節輸出訊號位準。這些電阻的數值可視產品規格而適當調配，因此不在本申請的實施例中限定。

總結來說，圖4的方向判斷單元210的可能運作方式之一，即根據第一接口P1和第一端點Pa的電壓差，判斷電流方向而產生切換訊號#S，供通道切換器220進行後續步驟。

圖5是本申請實施例的通道切換器220的具體電路圖。通道切換器220中，包含兩組開關電路，第一開關電路223和第二開關電路227，其中第一開關電路223設置於第一通道L1和第一端點Pa之間，第二開關電路227設置於第二通道L2和第一端點Pa之間。第一開關電路223接收反相的切換訊號#S，而第二開關電路227接收切換訊號#S。當切換訊號#S為一高電位訊號，第一開關電路223形成斷路，第二開關電路227形成通路，使第二通道L2與第一端點Pa連接。當切換訊號#S為一低電位訊號，第二開關電路227形成斷路，第一開關電路223形成通路，使第一通道L1與第一端點Pa連接。

進一步來說，第一開關電路223是由電晶體222和電晶體224組成，用於根據第一切換接點SW1上的電壓值而決定第一端點Pa到第二端點Pb之導通狀態。第二開關電路227是由電晶體226和電晶體228組成，用於根據第二切換接點SW2上的電壓值決定第一端點Pa到第三端點Pc之導通狀態。第三端點Pc連接至圖3所示的驅動單元230。而根據圖4的方向判斷單元210的設計，第一切換接點SW1和第二切換接點SW2的電壓值是邏輯反相的。換句話說，第一開關電路223和第二開關電路227每次只有一組會開啟，而另一組會關閉。因此，通道切換器220實現了根據切換訊號#S而選擇第一通道L1或第二通道L2來傳導訊號的功能。

通道切換器220的功能可總結為，根據切換訊號#S，將第一端點Pa與第一通道L1或第二通道L2連接而形成第一裝置110和第二裝置120的訊號傳遞通道。第一開關電路223連接於第一通道L1和第一端點Pa之間。第二開關電路227連接於第二通道L2和第一端點Pa之間。更具體地說，第一開關電路223從第一切換接點SW1上接收到切換訊號#S的反相，而第二開關電路227從第二切換接點SW2上接收切換訊號#S。當切換訊號#S為一高電位訊號，第一開關電路223形成斷路，第二開關電路227形成通路，使第二通道L2與第一端點Pa連接。相對地，當切換訊號#S為一低電位訊號，第二開關電路227形成斷路，第一開關電路223形成通路，使第一通道L1與第一端點Pa連接。

在本實施例中，第一開關電路223以電晶體222和電晶體224的源極S串接組成。同時，電晶體222的閘極G和電晶體224的閘極G共同連接第一切換接點SW1。同樣地，第二開關電路227由電晶體226和電晶體228以源極S串接組成。而電晶體226的閘極G和電晶體228的閘極G共同連接第二切換接點SW2。在圖5中，電晶體222的汲極D和電晶體226的汲極D共同連接第一端點Pa，而電晶體224的汲極D和電晶體228的汲極D分別連接至第二端點Pb和第三端點Pc。在實際設計中，第一開關電路223和第二開關電路227可不限定為圖5的雙電晶體串連方式，也可以是採用單個或多個電晶體來實現開關電路。另一方面，可以理解的是，雖然上述電晶體222、224、226和228中具體說明了源極和汲極的連接方式，但在許多型號的電晶體中，源極和汲極在功能上具有等同性質，亦即，源極和汲極的耦接方式可以對調。

圖6是本申請實施例的驅動單元230的具體電路圖。驅動單元230除了接地和電壓源V _DD之外，也連接第三端點Pc和第二端點Pb。驅動單元230中可包含一第一電晶體232和一第二電晶體234。第一電晶體232包含一第一汲極D1，透過第三端點Pc耦接第二通道L2及一電壓源V _DD，一第一源極S1接地，及一第一閘極G1。第一汲極D1和電壓源V _DD之間可包含一電阻R7，用於調節電壓電流。第二電晶體234包含一第二汲極D2連接第一閘極G1。第二汲極D2還透過一電阻R8連接至電壓源V _DD。第二源極S2接地，而第二閘極G2連接第二端點Pb。當通道切換器220切換使用第二通道L2時，第二閘極G2透過第二端點Pb接收第二裝置120的第一電子訊號ES1，使第一電晶體232對應地將從第一裝置110而來的電流Ic往第一源極S1下拉接地，驅動單元230生成第二電子訊號ES2給第一裝置110讀取。更確切地說，當第二裝置120透過訊號品質較差的第一電子訊號ES1傳遞資料時，而驅動單元230的第二電晶體234隨著第二端點Pb上的電壓變化而開啟或關閉，進而使第一電晶體的第一閘極G1受到第二電晶體234的第二汲極D2的電壓變化而開啟或關閉，再進而使第一電晶體232的第一汲極D1產生第二電子訊號ES2。驅動單元230的設計，使第一裝置110讀取第二電子訊號ES2時不受到線路內阻R _L的影響。由於驅動單元230中的第一電晶體232和第二電晶體234必須負責從訊號品質較差的第一電子訊號ES1中正確獲取資料，因此第一電晶體232和第二電晶體234的配置參數可以特別優化以取得較佳的實施效果。

可以理解的是，驅動單元230從第二端點Pb所接收的第一電子訊號ES1，以及從第三端點Pc所輸出的第二電子訊號ES2，實作上是由連續的電壓或電流波形變化來表示所傳遞的資料。因此，訊號傳遞過程中的表現形式不限定是電壓或電流，也可以是電壓與電流的一系列變換組合。在本實施例中，第一電晶體232和第二電晶體234同樣可以是由市售的電晶體，例如MOSFET實現。考量到高速傳輸的需求，型號規格可以根據需求而改變，不在本申請的限定中。

圖7是本申請實施例的訊號傳遞方法的流程圖。在本申請提出的訊號延伸器200中所運行的訊號傳遞方法，可以總結為以下步驟，在一第一裝置110和一第二裝置120之間傳遞訊息。首先，在步驟701中，啟動訊號延伸器200。在步驟703中，在沒有訊號或非傳遞狀態下，預設開啟第一通道L1來傳遞電子訊號。在本申請中，電子訊號可以是符合DDC規範的串列資料線訊號(SDA)。在步驟705中，由訊號延伸器200中的方向判斷單元210偵測傳輸線上的電流方向。在步驟707中，判斷電流是否由第一裝置110往第二裝置120流。如果不然，則繼續保持步驟703的狀態，使用第一通道L1將第一裝置110和第二裝置120串接在一起。

相對地，若確定電流是由第一裝置110往第二裝置120流，則進行步驟709，切換至第二通道L2，啟用驅動單元230來傳遞電子訊號給第一裝置110。更確切地說，當第二通道L2被選擇與訊號延伸器中的第一端點Pa和第二端點Pb連接時，根據第二裝置120提供的一第一電子訊號ES1產生一第二電子訊號ES2，並使用第二通道L2傳送第二電子訊號ES2給第一裝置110。在本實施例中，第二電子訊號ES2實質傳遞的資料內容與第一電子訊號ES1相同，但是由於電流路徑彼此隔絕，因此原通道中的線路內阻R _L不會影響第一裝置110讀取第二電子訊號ES2。

圖8是本申請實施例的訊號位準示意圖。在傳統的訊號延伸器中，因為線路內阻R _L的存在，所傳遞的第一電子訊號ES1的基準電壓，即用於代表位元值0的電壓SL1，常常高於邏輯低電位的預設判斷位準VL，使得接收端無法讀到0值。本申請提出的方式，可正確讀取第一電子訊號ES1，並據以生成邏輯電位正確的第二電子訊號ES2。邏輯電位正確，意即代表位元值1的電壓SH高於邏輯高電位的預設判斷位準VH，而代表位元值0的電壓SL2也不會超過邏輯低電位的預設判斷位準VL。本實施例的優點是，以改善品質的第二電子訊號ES2取代第一電子訊號ES1傳送給第一裝置110，使資料得以順利被第一裝置110傳輸及被解讀。上述之高電位判斷位準VH和低電位判斷位準VL是數位電路中常見的預設值，因此實際範圍不在本申請實施例的限定圍中。舉例來說，邏輯高電位的預設判斷位準VH可以是1.0V，而低電位的預設判斷位準VL可以是0.6V。

本申請的實施例以DDC通道延伸器為例，第一電子訊號ES1和第二電子訊號ES2可以是序列資料連結訊號SDA。然而同樣的設計也可應用在其他規格的訊號傳輸延伸器中，例如高清多媒體界面HDMI或顯示埠DP。

綜上所述，本申請的實施例提出的訊號延伸器，可解決傳統訊號電壓位準偏移的問題。利用一方向判斷單元210判斷電流方向，並利用驅動單元230依據第一電子訊號ES1產生具有正確基準電壓的一第二電子訊號ES2，使第一裝置110正確接收第二裝置120要傳遞的訊息。本申請的訊號延伸器，可用簡易的純硬體方式實現，無須韌體介入。在任何規格的DDC 通道中，均可適用，無相容性問題。

需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，並不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

上面結合圖式對本申請的實施例進行了描述，但是本申請並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本申請的啓示下，在不脫離本申請宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，均屬本申請的保護之內。

110:第一裝置120:第二裝置 I _L:電流R _L:線路內阻 R _A:第一裝置內阻R _B:第二裝置內阻 R _P:電阻R1~R8:電阻 V _DD:電壓源112:第一接收器 114:第一傳送器122:第二接收器 124:第二傳送器P1:第一接口 P2:第二接口Pa:第一端點 Pb:第二端點Pc:第三端點 200:訊號延伸器210:方向判斷單元 212:比較器214:邏輯閘 220:通道切換器222, 224, 226, 228:電晶體 230:驅動單元Q1~Q4:電晶體 ES1:第一電子訊號ES2:第二電子訊號 223:第一開關電路227:第二開關電路 232:第一電晶體234:第二電晶體 L1:第一通道L2:第二通道 SW1:第一切換接點SW2:第二切換接點 S1:第一源極G1:第一閘極 D1:第一汲極S2:第二源極 G2:第二閘極D2:第二汲極 #V:電位差I _C:電流 #S:切換訊號SH、SL1、SL2:電壓 VH、VL:預設判斷位準G:閘極 D:汲極S:源極 701-709:步驟

此處所說明的圖式用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。在圖式中：

圖1是習知的第一裝置110和第二裝置120透過一顯示資料通道DDC連線的示意圖。

圖2是本申請實施例的訊號延伸器200串接第一裝置110和第二裝置120的架構圖。

圖3是本申請實施例的訊號延伸器200的架構示意圖。

圖4是本申請實施例的方向判斷單元210的具體電路圖。

圖5是本申請實施例的通道切換器220的具體電路圖。

圖6是本申請實施例的驅動單元230的具體電路圖。

圖7是本申請實施例的訊號傳遞方法的流程圖。

圖8是本申請實施例的訊號位準示意圖。

110:第一裝置

120:第二裝置

Ic:電流

R_L:線路內阻

P1:第一接口

P2:第二接口

Pa:第一端點

Pb:第二端點

Pc:第三端點

200:訊號延伸器

210:方向判斷單元

220:通道切換器

230:驅動單元

L1:第一通道

L2:第二通道

SW1:第一切換接點

SW2:第二切換接點

#V:電位差

#S:切換訊號

ES1:第一電子訊號

ES2:第二電子訊號

Claims

一種訊號延伸器，用於連接一第一裝置和一第二裝置以傳遞訊息，包含：一第一端點，用於連接該第一裝置；一第二端點，用於連接該第二裝置；一通道切換器，連接該第一端點，根據一切換訊號，從一第一通道或一第二通道中選擇其中之一與該第二端點連接；一方向判斷單元，連接於該第一端點與該通道切換器之間，用以判斷該第一端點上的一電流的方向以生成該切換訊號，其中當該電流的方向是從該第一裝置流入該第一端點時，該切換訊號使該通道切換器選擇連接至該第二通道；以及一驅動單元，連接於該第二通道上，用於在該第二通道被選擇與該第一端點和該第二端點連接時，根據該第二裝置提供的一第一電子訊號產生一第二電子訊號，其中該第二通道將該第二電子訊號傳送給該第一裝置，且該第二電子訊號的基準電壓不超過一預設值。
如請求項1所述之訊號延伸器，其中當該切換訊號使該通道切換器選擇連接至該第二通道，該驅動單元將來自該第一裝置的一電流往地線下拉，且該驅動單元使該第二電子訊號的基準電壓不超過該預設值。
如請求項1所述之訊號延伸器，其中該通道切換器根據該切換訊號將該第一端點與該第一通道或該第二通道連接而形成一訊號傳遞通道；該方向判斷單元包含一比較器，連接於該訊號傳遞通道上，以偵測一電位差；以及該方向判斷單元根據該電位差輸出該切換訊號，以使該通道切換器連接該第一通道或該第二通道。
如請求項3所述之訊號延伸器，其中：該方向判斷單元進一步包含一邏輯閘，電性耦接於該比較器的輸出端和該第一端點，用以判斷該電流的方向；以及當該電流的方向是從該第一裝置流入該第一端點時，該方向判斷單元使該切換訊號為一高電位訊號，否則使該切換訊號為一低電位訊號。
如請求項1所述之訊號延伸器，其中該驅動單元包含：一第一電晶體，包含一第一汲極連接該第二通道及一電壓源，一第一源極接地，及一第一閘極；以及一第二電晶體，包含一第二汲極連接該第一閘極及該電壓源，一第二源極接地，及一第二閘極連接該第二端點；其中：當該通道切換器連接該第二通道時，該第二閘極接收該第二裝置的該第一電子訊號，使該第一電晶體對應地將從該第一裝置而來的一電流往該第一源極下拉接地，以及使該第一電晶體生成該第二電子訊號給該第一裝置讀取。
如請求項1所述之訊號延伸器，其中：該訊號延伸器是一DDC通道延伸器；該第一電子訊號和該第二電子訊號是序列資料連結訊號；該第一裝置是電腦主機；以及該第二裝置是顯示器。
一種訊號傳遞方法，用於在一第一裝置和一第二裝置之間傳遞訊息，包含：根據一切換訊號，使一通道切換器從一第一通道或一第二通道中選擇其中之一，將該第一裝置和該第二裝置透過被選擇的該第一通道或該第二通道串接在一起；當該第二通道被選擇時，根據該第二裝置提供的一第一電子訊號產生一第二電子訊號；判斷該第一裝置和該第二裝置之間的一電流的方向以生成該切換訊號；其中當該電流的方向是從該第一裝置流出時，該切換訊號使該通道切換器選擇連接至該第二通道；以及藉由該第二通道傳送該第二電子訊號給該第一裝置，其中該第二電子訊號的基準電壓不超過一預設值。
如請求項7所述之訊號傳遞方法，其中當該切換訊號選擇該第二通道，藉由一驅動單元將該電流往地線下拉，並使該第二電子訊號的基準電壓不高於該預設值。