液晶显示器驱动板输出的
数字信号中,除了包括
RGB数据信号外,还包括行同步、场同步、像素时钟
等信号,其中
像素时钟信号的最高频率可超过28MHz。采用
TTL接口,
数据传输速率不高,
传输距离较短,且抗
电磁干扰(
EMI)能力也比较差,会对RGB数据造成一定的影响;另外,TTL多路数据信号采用
排线的方式来传送,整个排线数量达几十路,不但连接不便,而且不适合超薄化的趋势。采用LVDS
输出接口传输数据,可以使这些问题迎刃而解,实现数据的高速率、低噪声、远距离、高
准确度的传输。
接口
那么,什么是LVDS输出接口呢?LVDS,即Low Voltage Differential Signaling,是一种低压
差分信号技术接口。它是美国
NS公司(
美国国家半导体公司)为克服以
TTL电平方式传输宽带高
码率数据时功耗大、
EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字
视频信号传输方式。
LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅(约350mV)在两条PCB走
线或一对
平衡电缆上通过差分进行数据的传输,即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口,可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百
Mbit/s的速率传输,由于采用低压和低电流
驱动方式,因此,实现了低噪声和
低功耗。LVDS输出接口在17英寸及以上液晶显示器中得到了广泛的应用。
组成
在
液晶显示器中,
LVDS接口电路包括两部分,即驱动板侧的LVDS输出接口电路(LVDS
发送器)和
液晶面板侧的LVDS输入接口电路(LVDS
接收器)。LVDS发送器将驱动板
主控芯片输出的
TTL电平并行RGB数据信号和
控制信号转换成低电压串行LVDS信号,然后通过驱动板与液晶面板之间的
柔性电缆(
排线)将信号传送到液晶面板侧的LVDS接收器,LVDS接收器再将串行信号转换为TTL电平的并行信号,送往液晶屏
时序控制与行列驱动电路。图1所示为LVDS接口电路的组成
示意图。
在数据
传输过程中,还必须有
时钟信号的参与,
LVDS接口无论传输数据还是
传输时钟,都采用
差分信号对的形式进行传输。所谓信号对,是指LVDS接口电路中,每一个数据
传输通道或时钟传输通道的输出都为两个信号(正输出端和负输出端)。
需要说明的是,不同的液晶显示器,其驱动板上的LVDS发送器不尽相同,有些LVDS发送器为一片或两片独立的芯片(如DS90C383),有些则集成在主控芯片中(如主控芯片gm5221内部就集成了LVDS发送器)。
电路类型
与TTL
输出接口相同,LVDS输出接口也分为以下四种类型:
这种
接口电路中,采用单路方式传输,每个基色信号采用6位数据,共18位RGB数据,因此,也称18位或18bit LVDS接口。
(2)双路6位LVDS输出接口
这种接口电路中,采用双路方式传输,每个基色信号采用6位数据,其中奇路数据为18位,偶路数据为18位,共36位RGB数据,因此,也称36位或36bit
LVDS接口。
(3)单路8位LVDS输出接口
这种接口电路中,采用单路方式传输,每个基色信号采用8位数据,共24位RGB数据,因此,也称24位或24bit LVDS接口。
(4)双路8位LVDS输出接口
这种接口电路中,采用双路方式传输,每个基色信号采用8位数据,其中奇路数据为24位,偶路数据为24位,共48位RGB数据,因此,也称48位或48bit LVDS接口。
芯片介绍
典型的LVDS发送芯片分为四通道、五通道和十通道几种,下面简要进行介绍。
(1)四通道LVDS发送芯片
图2 所示为四通道LVDS发送芯片(DS90C365)内部
框图。包含了三个数据信号(其中包括RGB、数据使能DE、行
同步信号HS、场同步信号VS)通道和一个
时钟信号发送通道。
4通道LVDS发送芯片主要用于驱动6bit
液晶面板。使用四通道LVDS发送芯片可以构成
单路6bit LVDS接自电路和奇/偶双路6bit
LVDS接口电路。
(2)五通道LVDS发送芯片
图3 所示为五通道LVDS发送芯片(DS90C385)内部框图。包含了四个数据信号(其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号vs)通道和一个时钟信号发送通道。
五通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。使用五通道LVDS发送芯片主要用来构成单路8bit LVDS接口电路和奇/偶双路8bit LVDS接口电路。
(3)十通道LVDS发送芯片
图4所示为十通道LVDS发送芯片(DS90C387)内部框图。包含了八个数据信号(其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS)通道和两个
时钟信号发送通道。
十通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit
液晶面板。使用十通道LVDS发送芯片主要用来构成奇/偶双路8bit LVDS位接口电路。
在十通道LVDS发送芯片中,设置了两个时钟
脉冲输出通道,这样做的目的是可以更加灵活的适应不同类型的LVDS接收芯片。当LVDS接收电路同样使用一片十通道LVDS接收芯片时,只需使用一个通道的
时钟信号即可;当LVDS接收电路使用两片五通道LVDS接收芯片时,十通道LVDS发送芯片需要为每个LVDS接收芯片提供单独的时钟信号。
信号传输
输入
LVDS发送芯片的
输入信号来自主控芯片,输入信号包含RGB数据信号、
时钟信号和
控制信号三大类。
①数据信号:为了说明的方便,将RGB信号以及数据选通DE和
行场同步信号都算作数据信号。
在供6bit
液晶面板使用的四通道LVDS发送芯片中,共有十八个RGB信号输入引脚,分别是R0~
R5红基色数据(6bit红基色数据,R0为
最低有效位,R5为最高有效位)六个,G0~G5绿基色数据六个,B0~B5蓝基色数据六个;一个
显示数据使能信号DE(数据有效信号)输入引脚;一个行同步信号HS输入引脚;一个场同步信号VS输入引脚。也就是说,在四通道LVDS发送芯片中,共有二十一个数据信号输入引脚。
在供8bit
液晶面板使用的五通道LVDS发送芯片中,共有二十四个RGB信号输入引脚,分别是红基色数据R0~R7(8bit红基色数据,R0为最低有效位,R7为最高有效位)八个,绿基色数据G0~G7八个,蓝基色数据B0~B7八个;一个有效显示数据使能信号DE(数据有效信号)输入引脚;一个行同步信号HS输入引脚;一个场同步信号VS输入引脚;一个备用输入引脚。也就是说,在五通道LVDS发送芯片中,共有二十八个数据信号输入引脚。
应该注意的是,
液晶面板的输入信号中都必须要有DE信号,但有的液晶面板只使用单一的DE信号而不使用
行场同步信号。因此,应用于不同的液晶面板时,有的LVDS发送芯片可能只需输入DE信号,而有的需要同时输入DE和行场同步信号。
②输入
时钟信号:即
像素时钟信号,也称为数据移位时钟(在LVDS发送芯片中,将输入的并行RGB
数据转换成串行数据时要使用
移位寄存器)。像素时钟信号是传输数据和对数据信号进行读取的基准。
③待机
控制信号(POWER DOWN):当此信号有效时(一般为低电平时),将关闭LVDS发送芯片中时钟
PLL锁相环电路的供电,停止
IC的输出。
④数据
取样点选择信号:用来选择使用
时钟脉冲的
上升沿还是
下降沿读取所输入的RGB数据。有的LVDS发送芯片可能并不设置待机控制信号和数据取样点选择信号,但也有的除了上述两个控制信号还设置有其他一些控制信号。
输出
LVDS发送芯片将以
并行方式输入的TTL电平RGB数据信号转换成串行的LVDS信号后,直接送往液晶面板侧的LVDS接收芯片。
LVDS发送芯片的输出是低摆幅差分对信号,一般包含一个通道的
时钟信号和几个通道的串行数据信号。由于LVDS发送芯片是以差分信号的形式进行输出,因此,
输出信号为两条线,
一条线输出正信号,另一条线输出负信号。
①时钟信号输出:LVDS发送芯片输出的时钟
信号频率与输入时钟信号(
像素时钟信号)频率相同。时钟信号的输出
常表示为:TXCLK+和TXCLK-,时钟信号占用LVDS发送芯片的一个通道。
②LVDS串行数据信号输出:对于四通道LVDS发送芯片,串行数据占用三个通道,其数据输出信号常表示为TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-。
对于五通道LVDS发送芯片,串行数据占用四个通道,其数据输出信号常表示为TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUTI-,TXOUT2+、TXOUT2-,TXOUT3+、TXOUT3-。
对于十通道LVDS发送芯片,串行数据占用八个通道,其数据输出信号常表示为TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-,TXOUT3+、TXOUT3-,TXOUT4+、TXOUT4-,TXOUT5+、TXOUT5-,TXOUT6+、TXOUT6-,TXOUT7+、TX
OLT7-。
如果只看
电路图,是不能从LVDS发送芯片的输出信号TXOUT-、TXOUT0+中看出其内部到底包含哪些信号数据,以及这些数据是怎样排列的(或者说这些数据的格式是怎样的)。事实上,不同厂家生产的LVDS发送芯片,其输出数据排列方式可能是不同的。因此,液晶显示器驱动板上的LVDS发送芯片的输出
数据格式必须与
液晶面板LVDS接收芯片要求的数据格式相同,否则,驱动板与液晶面板不匹配。这也是更换液晶面板时必须考虑的一个问题。