阅读说明：本技术 前端接收电路及用于其的前端接收方法 (Front end receiving circuit and front end receiving method used for same ) 是由 雷良焕 林见儒 黄诗雄 于 2018-07-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种前端接收电路及用于其的前端接收方法,其包括接收第一信号的第一输入端、接收第二信号的第二输入端、比较器、第一采样开关、第一采样位移电路及控制电路。第一采样开关连接于第一输入端及第一比较器输入端之间。第一采样位移电路包括第一电容、第一参考电压源及第二参考电压源。控制电路经配置以分别电性连接第一采样开关、第二采样开关及第一位移开关的控制端。在采样模式下,控制电路经配置以控制第一采样开关及第二采样开关导通,第一位移开关关断。在位移模式下,控制电路经配置以控制第一采样开关及第二采样开关关断,第一位移开关导通。(The invention discloses front end receiving circuits and a front end receiving method used for the same, which comprises a 0 th input end for receiving a th signal, a second input end for receiving a second signal, a comparator, a 1 th sampling switch, a 2 th sampling displacement circuit and a control circuit, a 3 th sampling switch is connected between a 4 th input end and a 5 th comparator input end, a 6 th sampling displacement circuit comprises an th capacitor, a th reference voltage source and a second reference voltage source, a control circuit is configured to be respectively and electrically connected with control ends of a th sampling switch, a second sampling switch and a th displacement switch, in a sampling mode, the control circuit is configured to control the th sampling switch and the second sampling switch to be turned on, the th displacement switch is turned off, in a displacement mode, the control circuit is configured to control the th sampling switch and the second sampling switch to be turned off, and the th displacement switch to be turned on.)

前端接收电路及用于其的前端接收方法

技术领域

本发明涉及一种前端接收电路及用于其的前端接收方法，特别是涉及一种能在采样电路采样完高压输入信号后，进行电压位移来降低后端电路接收到的电压的前端接收电路及方法。

背景技术

在现有以太网络或电视前端接收电路中，当RX输入信号是在高电压准位，则接到此输入信号的元件必须使用高压元件，否则会发生元件使用寿命过短或元件烧毁的问题。

以电视前端接收电路而言，其可藉由加入高压转低压的放大器，使得放大器输出端所连接的放大器后端电路可以使用低压元件。然而，此放大器本身必须使用高压元件，因而会增加电路的用电与面积，并且增加电路噪声。

故，如何通过电路设计的改良，使前端接收电路能减少高压元件的数量，来克服上述的缺陷，已成为该项事业所欲解决的重要课题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种前端接收电路，连接于一后端电路，其包括接收第一信号的第一输入端、接收第二信号的第二输入端、比较器、第一采样开关、第一采样位移电路及控制电路。比较器具有第一比较器输入端及第二比较器输入端，分别连接第一输入端及第二输入端。第一采样开关连接于第一输入端及第一比较器输入端之间。第一采样位移电路包括第一电容、第一参考电压源及第二参考电压源，第一电容一端连接于第一采样开关及第一比较器输入端之间，第一参考电压源通过第二采样开关连接于第一电容的另一端，第二参考电压源通过第一位移开关连接于第一电容的另一端。控制电路经配置以分别电性连接第一采样开关、第二采样开关及第一位移开关的控制端，以分别控制第一采样开关、第二采样开关及第一位移开关在一导通状态及一关断状态之间切换。在采样模式下，控制电路经配置以控制第一采样开关及第二采样开关导通，第一位移开关关断。在位移模式下，控制电路经配置以控制第一采样开关及第二采样开关关断，第一位移开关导通。

为了解决现有技术的不足，本发明另外提供一种用于前端接收电路的前端接收方法，用于传送信号给连接于前端接收电路的后端电路，其包括：配置第一输入端接收第一信号；配置第二输入端接收第二信号；配置比较器的第一比较器输入端及第二比较器输入端分别连接第一输入端及第二输入端；配置第一采样开关连接于第一输入端及第一比较器输入端之间；配置第一采样位移电路的第一电容的一端连接于第一采样开关及第一比较器输入端之间；配置第一采样位移电路的第一参考电压源通过第二采样开关连接于第一电容的另一端；配置第一采样位移电路的第二参考电压源通过第一位移开关连接于第一电容的另一端；配置控制电路以分别电性连接第一采样开关、第二采样开关及第一位移开关的控制端，配置控制电路进入采样模式，以控制第一采样开关及第二采样开关导通，第一位移开关关断；以及配置控制电路进入位移模式，以控制第一采样开关及第二采样开关关断，第一位移开关导通。

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的前端接收电路及用于其的前端接收方法，其能通过“采样模式”以及“位移模式”的技术方案，在采样电路采样完高压信号后，对采样电路进行高压位移到低压的动作，可省去现有以太网络或电视前端接收电路中高压转低压的放大器的使用。

本发明的其中另一有益效果在于，本发明所提供的前端接收电路及用于其的前端接收方法，其能通过“采样模式”、“位移模式”及“操作模式”的技术方案，通过采用耐高压的操作开关，可使比较器及后端电路均能使用低压元件，以具备高速、低耗电以及低面积的特性。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例的前端接收电路的电路架构图。

图2为本发明第一实施例的前端接收电路的另一电路架构图。

图3为根据本发明第一实施例之用于前端接收电路的前端接收方法之流程图。

图4为本发明第二实施例的前端接收电路的电路架构图。

图5为本发明第二实施例的前端接收电路的另一电路架构图。

图6为根据本发明第二实施例的采样信号φ_S、位移信号φ_L、操作信号φ_H及模拟数字转换器信号φ_ADC的时序图。

图7为根据本发明第二实施例之用于前端接收电路的前端接收方法之流程图。

符号说明

100：前端接收电路

140：后端电路

Vin-：第一信号

101：第一输入端

Vin+：第二信号

102：第二输入端

110：比较器

SS1：第一采样开关

SS2：第二采样开关

SS3：第三采样开关

SS4：第四采样开关

SS5：第五采样开关

SS6：第六采样开关

SS7：第七采样开关

120：第一采样位移电路

130：控制电路

111：第一比较器输入端

112：第二比较器输入端

C1：第一电容

C2：第二电容

C4：第四电容

C5：第五电容

C6：第六电容

Ci：电容

V1：第一参考电压源

V2：第二参考电压源

SL1：第一位移开关

SL2：第二位移开关

SL3：第三位移开关

SL4：第四位移开关

SL5：第五位移开关

SH1：第一操作开关

SH2：第二操作开关

φ_S：采样信号

φ_L：位移信号

φ_H：操作信号

φ_ADC：模拟数字转换器信号。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“前端接收电路及用于其的前端接收方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件或者信号，但这些元件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

[第一实施例]

请参阅图1，其为本发明第一实施例的前端接收电路的电路架构图。参阅图1所示，本发明第一实施例提供一种前端接收电路100，连接于一后端电路140，前端接收电路100包括接收第一信号Vin-的第一输入端101、接收第二信号Vin+的第二输入端102、比较器110、第一采样开关SS1、第一采样位移电路120及控制电路130。

比较器110具有第一比较器输入端111及第二比较器输入端112，分别连接第一输入端101及第二输入端102。第一采样开关SS1连接于第一输入端101及第一比较器输入端111之间。第一采样位移电路120包括第一电容C1、第一参考电压源V1及第二参考电压源V2，第一电容C1一端连接于第一采样开关SS1及第一比较器输入端111之间，第一参考电压源V1通过第二采样开关SS2连接于第一电容C1的另一端，第二参考电压源V2通过第一位移开关SL1连接于第一电容C1的另一端。

举例来说，在现有以太网络或电视前端接收电路中，前端接收电路100所接收的第一信号Vin-及第二信号Vin+通常处在高电压准位，而为了解决高压转低压的放大器会增加电路的用电与面积，并且增加电路噪声等问题，在第一采样电路120采样完高压信号后，对第一采样电路120进行高压位移到低压的动作，可省去现有以太网络或电视前端接收电路中高压转低压的放大器的使用。

为此，前端接收电路100还包括控制电路130，其经配置以分别电性连接第一采样开关SS1、第二采样开关SS2及第一位移开关SL1的控制端，其中，控制电路130分别向第一采样开关SS1、第二采样开关SS2输出采样信号φ_S，以及向第一位移开关SL1输出位移信号φ_L，以分别控制第一采样开关SS1、第二采样开关SS2及第一位移开关SL1在导通状态及关断状态之间切换。

在本实施例中，第一采样位移电路120还包括第二电容C2、第三采样开关SS3及第二位移开关SL2。第二电容C2一端连接于第一采样开关SS1及第一比较器输入端111之间，第三采样开关SS3连接于第二电容C2的另一端及第一参考电压源V1之间，而第二位移开关SL2连接于第二电容C2的另一端及第二参考电压源V2之间。此外，第一采样位移电路120还包括电容Ci，其以类似于第一电容C1及第二电容C2的设置方式，并且均分别通过采样开关连接于第一参考电源V1，以及通过位移开关连接于第二参考电源V2，在此不再赘述。

其中，在采样模式下，控制电路130控制第一采样开关SS1、第二采样开关SS2及第三采样开关SS3导通，第一位移开关SL1及第二位移开关SL2关断，或在其他电容Ci存在的状况下，控制采样开关全导通，使所有的电容对第一信号Vin-及第一参考电压源V1进行采样，可采样到一共模电压。

在采样模式结束后，进一步进入位移模式。在位移模式下，控制电路130控制第一采样开关SS1关断，第二采样开关SS2及第三采样开关SS3中的至少一者关断，第一位移开关SL1及第二位移开关SL2中，对应于采样开关关断者导通。或在多个电容Ci存在的情况下，将其中几个采样开关关断，以改接到第二参考电压源V2，且第一参考电压源V1的电位高于第二参考电压源V2。

详细而言，控制电路130可将第一采样电路120在采样模式中，将特定数量的电容，如第一电容C1、第二电容C2及多个电容Ci所连接的第一参考电压源V1，在位移模式下改接成第二参考电压源V2，即可将所取得的共模电压从采样模式结束的瞬间，从原先在高压范围的共模电压下降到在低压范围的另一共模电压。

举例来说，假定现在如图所示有电容值相同均为C的第一电容C1、第二电容C2及四个电容Ci，而第一参考电压源V1的电位为1V，第二参考电压源V2为0V，而在采样模式下取得的共模电压Vcm为1.6V，接着，在位移模式下，将其中三个电容改接到第二参考电压源V2，可由下式(1)计算位移后的共模电压X：

X＝1.6+(V2-V1)*3C/6C------式(1)；

将前述数值代入，即可求得位移后的共模电压X为1.1。因此，由此可知，藉由在本发明的电路架构下交互操作采样模式及位移模式，可将原先在高压范围的共模电压1.6V下降到在低压范围的另一共模电压1.1V，并且，可藉由控制电容切换的数量控制所欲取得的共模电压值。

在此情况下，第一采样开关SS1、第二采样开关SS2、第一位移开关SL1，以及连接第一比较器输入端111及第二比较器输入端112的输入对元件(未图示)在高压范围下运作，而后端电路140可在低压范围下运作。举例而言，高压范围可为大于1.5V，低压范围可为低于1.2V，需要说明的是，会接触到高压信号的元件必须使用高压元件，换言之，在高压范围下运作的第一采样开关SS1、第二采样开关SS2、第一位移开关SL1，以及连接第一比较器输入端111及第二比较器输入端112的输入对元件须采用高压元件。

此外，可参考图2，其为本发明第一实施例的前端接收电路的另一电路架构图。前端接收电路100可进一步包括第一操作开关SH1，其连接于第一电容C1的一端及第一比较器输入端111之间，在位移模式之后，控制电路130可经配置以进入一操作模式。在操作模式下，控制电路130控制第一采样开关SS1、第二采样开关SS2及第一位移开关SL1关断，第一操作开关SH1导通。此外，在第二电容C2及多个电容Ci存在的状况下，控制电路130进一步控制第三采样开关SS3、第二位移开关SL2、以及其他所有的采样开关及位移开关关断。需要说明的是，在此实施例中，只有第一采样开关SS1、第二采样开关SS2、第一位移开关SL1、第三采样开关SS3、第二位移开关SL2、以及其他所有的采样开关、位移开关及第一操作开关SH2会接触到高压信号，因此需要采用高压元件以在高压范围下运作，而此时，比较器110及后端电路140均可在低压范围下运作，因此可采用低压元件。其中类似的，高压范围可大于1.5V，该低压范围可低于1.2V。

请参照图3，其为根据本发明第一实施例之用于前端接收电路的前端接收方法之流程图。在上述配置的基础下，本发明还提供用于前端接收电路100的前端接收方法，用于传送信号给连接于前端接收电路100的后端电路140。本实施例所述的方法可以在图1或图2所示前端接收电路100上执行，因此请一并照图1、图2以利理解。用于前端接收电路的前端接收方法包括下列步骤：

步骤S100：配置控制电路进入采样模式，以控制第一采样开关及第二采样开关导通，第一位移开关关断。

步骤S102：配置控制电路进入位移模式，以控制第一采样开关及第二采样开关关断，第一位移开关导通。

较佳的，在设置有第一操作开关SH1的状况下，可选的可进入步骤S104：配置控制电路进入操作模式，以控制第一采样开关、第二采样开关及第一位移开关关断，第一操作开关导通。

通过上述配置，在采样电路采样完高压信号后，对采样电路进行高压位移到低压的动作，可省去现有以太网络或电视前端接收电路中高压转低压的放大器的使用。并且，通过额外设置耐高压的操作开关，可使比较器及后端电路均能使用低压元件，以具备高速、低耗电以及低面积的特性。

本实施例仅对本发明的核心概念做示例性的描述，以下将根据附图在下列实施例中做更详细的描述。

[第二实施例]

请参阅图4，其为本发明第二实施例的前端接收电路的电路架构图。参阅图4所示，本发明第二实施例提供一种前端接收电路100，连接于一后端电路140，前端接收电路100包括接收第一信号Vin-的第一输入端101、接收第二信号Vin+的第二输入端102、比较器110、第一采样开关SS1、第一采样位移电路120及控制电路130。在本实施例中，类似的元件使用类似的元件符号，并且本实施例是以图1为基础进行说明，故省略重复叙述。

与前述实施例不同之处在于，前端接收电路100还包括第四采样开关SS4、第五采样开关SS5及第六采样开关SS6。第四采样开关SS4一端连接于第二输入端102，另一端通过第四电容C4连接于第一比较器输入端111，且第四采样开关SS4的另一端通过第三位移开关SL3连接于第二参考电压源V2。第五采样开关SS5连接于第二输入端102及第二比较器输入端之间112。第六采样开关SS6一端连接于第一输入端101，另一端通过第五电容C5连接于第二比较器输入端112，且第六采样开关SS6的另一端通过第四位移开关SL4连接于第二参考电压源V2。

控制电路130进一步分别电性连接第四采样开关SS4、第五采样开关SS5、第六采样开关SS6、第三位移开关SL3及第四位移开关SL4的控制端，其中，控制电路130分别向第四采样开关SS4、第五采样开关SS5、第六采样开关SS6输出采样信号φ_S，以及向第三位移开关SL3及第四位移开关SL4输出位移信号φ_L，以分别控制第四采样开关SS4、第五采样开关SS5、第六采样开关SS6、第三位移开关SL3及第四位移开关SL4在一导通状态及一关断状态之间切换。

详细而言，在实际实施上，会发生高压信号的共模准位过高，导致即便是采用了前述实施例中的位移模式来将采样到的共模高压信号向下位移，位移后的电压准位依然太高的状况。因此，本实施例采用如图4的架构，并配置控制电路130以分别进入采样模式及位移模式。

在采样模式下，控制电路130经配置以控制第一采样开关SS1、第四采样开关SS4、第五采样开关SS5及第六采样开关SS6导通，第一位移开关SL1、第三位移开关SL3及第四位移开关SL4关断，并且在采样模式结束后，进入位移模式，控制电路130经配置以控制第一采样开关SS1、第四采样开关SS4、第五采样开关SS5及第六采样开关SS6关断，且控制第一位移开关SL1、第三位移开关SL3及第四位移开关SL4导通。

更详细来说，在采样模式下，可以看到第四电容C4与第五电容C5的两端都去采样差动信号，这种情况下第一信号Vin-及第二信号Vin+的共模电压将不会被采样到，而在位移模式下，可以看到第四电容C4与第五电容C5的上板，亦即，第一比较器输入端111及第二比较器输入端112不会出现采样时的高压共模电压，而是位移模式下所改接的第二参考电压V2。假定共模电压为3.3V，而第二参考电压V2为0.5V，即可以简易的操作采样相位及位移相位，使得原先在高压范围的共模电压3.3V下降到在低压范围的另一共模电压0.5V，亦即，产生了2.8V的共模位移。

经过位移模式后，对于第一比较器输入端111的共模电压V_{cm_after_phyL}可由下式(2)求得：

其中，第四电容C4与第五电容C5可为相同的电容，因此同理可求得对于第二比较器输入端112的共模电压。类似的，在此情况下，第一采样开关SS1、第四采样开关SS4、第五采样开关SS5及第六采样开关SS6导通，第一位移开关SL1、第三位移开关SL3及第四位移开关SL4，以及连接第一比较器输入端111及第二比较器输入端112的输入对元件(未图示)在高压范围下运作，而后端电路140可在低压范围下运作。举例而言，高压范围可为大于1.5V，低压范围可为低于1.2V，需要说明的是，会接触到高压信号的元件必须使用高压元件，换言之，在高压范围下运作的第一采样开关SS1、第四采样开关SS4、第五采样开关SS5及第六采样开关SS6导通，第一位移开关SL1、第三位移开关SL3及第四位移开关SL4，以及连接第一比较器输入端111及第二比较器输入端112的输入对元件须采用高压元件。

此外，可参考图5，其为本发明第二实施例的前端接收电路的另一电路架构图。前端接收电路100还包括第二采样位移电路，其包括第六电容C6、第七采样开关SS7及第五位移开关SL5。第六电容C6一端连接于第五采样开关SS5及第二比较器输入端112之间，第七采样开关SS7连接于第一参考电压源V1及第六电容C6的另一端之间。第五位移开关SL5连接于第二参考电压源V2及第六电容C6的另一端之间，控制电路130还经配置以电性连接第七采样开关SS7及第五位移开关SL5，以分别控制第七采样开关SS7及第五位移开关SL5在导通状态及关断状态之间切换。第二采样位移电路是等同于第一采样电路120的配置，故不在此赘述。

前端接收电路100可进一步包括第一操作开关SH1及第二操作开关SH2。第一操作开关SH1连接于第一电容C1的一端及第一比较器输入端111之间，第二操作开关SH2连接于第六电容C6的一端及第二比较器输入端112之间。在位移模式之后，控制电路130可经配置以进入一操作模式。在操作模式下，控制电路130控制第一采样开关SS1、第二采样开关SS2、第三采样开关SS3、第四采样开关SS4、该第五采样开关SS5、第六采样开关SS6、第七采样开关SS7、第一位移开关SL1、第二位移开关SL3、第三位移开关SL3、第四位移开关SL4、第五位移开关SL5关断，第一操作开关SH1导通。此外，在多个电容Ci存在的状况下，控制电路130进一步控制其他所有的采样开关及位移开关关断。需要说明的是，在此实施例中，只有第一采样开关SS1、第二采样开关SS2、第三采样开关SS3、第四采样开关SS4、该第五采样开关SS5、第六采样开关SS6、第七采样开关SS7、第一位移开关SL1、第二位移开关SL3、第三位移开关SL3、第四位移开关SL4、第五位移开关SL5、以及其他所有的采样开关、位移开关、第一操作开关SH1及第二操作开关SH2会接触到高压信号，因此需要采用高压元件以在高压范围下运作，而此时，比较器110及后端电路140均可在低压范围下运作，因此可采用低压元件。其中类似的，高压范围可大于1.5V，该低压范围可低于1.2V。

进一步，请参照图6，其为根据本发明第二实施例的采样信号φ_S、位移信号φ_L、操作信号φ_H及模拟数字转换器信号φ_ADC的时序图。如图6所示，本发明的前端接收电路常用于以太网络或电视前端接收电路中，用于接收RX输入信号并将其转换为数位信号的模拟数字转换器。对应于采样信号φ_S，在采样电路采样完高压信号后，对应位移信号φ_L对采样电路进行高压位移到低压的动作，并且，通过额外设置耐高压的操作开关，对应操作信号φ_H进入操作模式，可使比较器及后端电路均能使用低压元件，以具备高速、低耗电以及低面积的特性。

请参照图7，其为根据本发明第二实施例之用于前端接收电路的前端接收方法之流程图。在上述配置的基础下，本发明还提供用于前端接收电路100的前端接收方法，用于传送信号给连接于前端接收电路100的后端电路140。本实施例所述的方法可以在图4或图5所示前端接收电路100上执行，因此请一并照图4、图5以利理解。用于前端接收电路的前端接收方法包括下列步骤：

步骤S200：配置控制电路进入采样模式，采样开关导通，位移开关关断。其中，采样开关及位移开关的配置请参照前述实施例，在此不再赘述。

步骤S202：配置控制电路进入位移模式，采样开关关断，位移开关导通。

较佳的，在设置有第一操作开关SH1及第二操作开关SH2的状况下，可选的可进入步骤S204：配置控制电路进入操作模式，以控制采样开关及位移开关关断，操作开关导通。

通过上述配置，在采样电路采样完高压信号后，对采样电路进行高压位移到低压的动作，可省去现有以太网络或电视前端接收电路中高压转低压的放大器的使用。并且，通过额外设置耐高压的操作开关，可使比较器及后端电路均能使用低压元件，以具备高速、低耗电以及低面积的特性。

[实施例的有益效果]

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的前端接收电路及用于其的前端接收方法，其能通过“采样模式”以及“位移模式”的技术方案，在采样电路采样完高压信号后，对采样电路进行高压位移到低压的动作，可省去现有以太网络或电视前端接收电路中高压转低压的放大器的使用。

本发明的其中另一有益效果在于，本发明所提供的前端接收电路及用于其的前端接收方法，其能通过“采样模式”、“位移模式”及“操作模式”的技术方案，通过采用耐高压的操作开关，可使比较器及后端电路均能使用低压元件，以具备高速、低耗电以及低面积的特性。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的申请专利范围内。