LVDS信號

LVDS信號

液晶顯示器驅動板輸出的數位訊號中,除了包括RGB數據信號外,還包括行同步、場同步、像素時鐘等信號,其中像素時鐘信號的最高頻率可超過28MHz。採用TTL接口,數據傳輸速率不高,傳輸距離較短,且抗電磁干擾(EMI)能力也比較差,會對RGB數據造成一定的影響;另外,TTL多路數據信號採用排線的方式來傳送,整個排線數量達幾十路,不但連線不便,而且不適合超薄化的趨勢。採用LVDS輸出接口傳輸數據,可以使這些問題迎刃而解,實現數據的高速率、低噪聲、遠距離、高準確度的傳輸。

基本介紹

  • 中文名:LVDS信號
  • 外文名:Low Voltage Differential Signaling
  • 含義:低壓差分信號技術接口
  • 公司美國NS公司
  • 所屬類別:科技 電視
  • 實質:數字視頻信號傳輸方式
  • 特點:低噪聲和低功耗
接口,組成,電路類型,晶片介紹,信號傳輸,輸入,輸出,

接口

那么,什麼是LVDS輸出接口呢?LVDS,即Low Voltage Differential Signaling,是一種低壓差分信號技術接口。它是美國NS公司(美國國家半導體公司)為克服以TTL電平方式傳輸寬頻高碼率數據時功耗大、EMI電磁干擾大等缺點而研製的一種數字視頻信號傳輸方式。
LVDS輸出接口利用非常低的電壓擺幅(約350mV)在兩條PCB走線或一對平衡電纜上通過差分進行數據的傳輸,即低壓差分信號傳輸。採用LVDS輸出接口,可以使得信號在差分PCB線或平衡電纜上以幾百Mbit/s的速率傳輸,由於採用低壓和低電流驅動方式,因此,實現了低噪聲和低功耗。LVDS輸出接口在17英寸及以上液晶顯示器中得到了廣泛的套用。

組成

在液晶顯示器中,LVDS接口電路包括兩部分,即驅動板側的LVDS輸出接口電路(LVDS傳送器)和液晶面板側的LVDS輸入接口電路(LVDS接收器)。LVDS傳送器將驅動板主控晶片輸出的TTL電平並行RGB數據信號和控制信號轉換成低電壓串列LVDS信號,然後通過驅動板與液晶面板之間的柔性電纜(排線)將信號傳送到液晶面板側的LVDS接收器,LVDS接收器再將串列信號轉換為TTL電平的並行信號,送往液晶屏時序控制與行列驅動電路。圖1所示為LVDS接口電路的組成示意圖。
在數據傳輸過程中,還必須有時鐘信號的參與,LVDS接口無論傳輸數據還是傳輸時鐘,都採用差分信號對的形式進行傳輸。所謂信號對,是指LVDS接口電路中,每一個數據傳輸通道或時鐘傳輸通道的輸出都為兩個信號(正輸出端和負輸出端)。
需要說明的是,不同的液晶顯示器,其驅動板上的LVDS傳送器不盡相同,有些LVDS傳送器為一片或兩片獨立的晶片(如DS90C383),有些則集成在主控晶片中(如主控晶片gm5221內部就集成了LVDS傳送器)。

電路類型

與TTL輸出接口相同,LVDS輸出接口也分為以下四種類型:
(l)單路6位LVDS輸出接口
這種接口電路中,採用單路方式傳輸,每個基色信號採用6位數據,共18位RGB數據,因此,也稱18位或18bit LVDS接口。
(2)雙路6位LVDS輸出接口
這種接口電路中,採用雙路方式傳輸,每個基色信號採用6位數據,其中奇路數據為18位,偶路數據為18位,共36位RGB數據,因此,也稱36位或36bit LVDS接口。
(3)單路8位LVDS輸出接口
這種接口電路中,採用單路方式傳輸,每個基色信號採用8位數據,共24位RGB數據,因此,也稱24位或24bit LVDS接口。
(4)雙路8位LVDS輸出接口
這種接口電路中,採用雙路方式傳輸,每個基色信號採用8位數據,其中奇路數據為24位,偶路數據為24位,共48位RGB數據,因此,也稱48位或48bit LVDS接口。

晶片介紹

典型的LVDS傳送晶片分為四通道、五通道和十通道幾種,下面簡要進行介紹。
(1)四通道LVDS傳送晶片
圖2 所示為四通道LVDS傳送晶片(DS90C365)內部框圖。包含了三個數據信號(其中包括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場同步信號VS)通道和一個時鐘信號傳送通道。
4通道LVDS傳送晶片主要用於驅動6bit液晶面板。使用四通道LVDS傳送晶片可以構成單路6bit LVDS接自電路和奇/偶雙路6bit LVDS接口電路。
(2)五通道LVDS傳送晶片
圖3 所示為五通道LVDS傳送晶片(DS90C385)內部框圖。包含了四個數據信號(其中包括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場同步信號vs)通道和一個時鐘信號傳送通道。
五通道LVDS傳送晶片主要用於驅動8bit液晶面板。使用五通道LVDS傳送晶片主要用來構成單路8bit LVDS接口電路和奇/偶雙路8bit LVDS接口電路。
(3)十通道LVDS傳送晶片
圖4所示為十通道LVDS傳送晶片(DS90C387)內部框圖。包含了八個數據信號(其中包括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場同步信號VS)通道和兩個時鐘信號傳送通道。
十通道LVDS傳送晶片主要用於驅動8bit液晶面板。使用十通道LVDS傳送晶片主要用來構成奇/偶雙路8bit LVDS位接口電路。
在十通道LVDS傳送晶片中,設定了兩個時鐘脈衝輸出通道,這樣做的目的是可以更加靈活的適應不同類型的LVDS接收晶片。當LVDS接收電路同樣使用一片十通道LVDS接收晶片時,只需使用一個通道的時鐘信號即可;當LVDS接收電路使用兩片五通道LVDS接收晶片時,十通道LVDS傳送晶片需要為每個LVDS接收晶片提供單獨的時鐘信號。

信號傳輸

輸入

LVDS傳送晶片的輸入信號來自主控晶片,輸入信號包含RGB數據信號、時鐘信號控制信號三大類。
①數據信號:為了說明的方便,將RGB信號以及數據選通DE和行場同步信號都算作數據信號。
在供6bit液晶面板使用的四通道LVDS傳送晶片中,共有十八個RGB信號輸入引腳,分別是R0~R5紅基色數據(6bit紅基色數據,R0為最低有效位,R5為最高有效位)六個,G0~G5綠基色數據六個,B0~B5藍基色數據六個;一個顯示數據使能信號DE(數據有效信號)輸入引腳;一個行同步信號HS輸入引腳;一個場同步信號VS輸入引腳。也就是說,在四通道LVDS傳送晶片中,共有二十一個數據信號輸入引腳。
在供8bit液晶面板使用的五通道LVDS傳送晶片中,共有二十四個RGB信號輸入引腳,分別是紅基色數據R0~R7(8bit紅基色數據,R0為最低有效位,R7為最高有效位)八個,綠基色數據G0~G7八個,藍基色數據B0~B7八個;一個有效顯示數據使能信號DE(數據有效信號)輸入引腳;一個行同步信號HS輸入引腳;一個場同步信號VS輸入引腳;一個備用輸入引腳。也就是說,在五通道LVDS傳送晶片中,共有二十八個數據信號輸入引腳
應該注意的是,液晶面板的輸入信號中都必須要有DE信號,但有的液晶面板只使用單一的DE信號而不使用行場同步信號。因此,套用於不同的液晶面板時,有的LVDS傳送晶片可能只需輸入DE信號,而有的需要同時輸入DE和行場同步信號。
②輸入時鐘信號:即像素時鐘信號,也稱為數據移位時鐘(在LVDS傳送晶片中,將輸入的並行RGB數據轉換成串列數據時要使用移位暫存器)。像素時鐘信號是傳輸數據和對數據信號進行讀取的基準。
③待機控制信號(POWER DOWN):當此信號有效時(一般為低電平時),將關閉LVDS傳送晶片中時鐘PLL鎖相環電路的供電,停止IC的輸出。
④數據取樣點選擇信號:用來選擇使用時鐘脈衝的上升沿還是下降沿讀取所輸入的RGB數據。有的LVDS傳送晶片可能並不設定待機控制信號和數據取樣點選擇信號,但也有的除了上述兩個控制信號還設定有其他一些控制信號。

輸出

LVDS傳送晶片將以並行方式輸入的TTL電平RGB數據信號轉換成串列的LVDS信號後,直接送往液晶面板側的LVDS接收晶片。
LVDS傳送晶片的輸出是低擺幅差分對信號,一般包含一個通道的時鐘信號和幾個通道的串列數據信號。由於LVDS傳送晶片是以差分信號的形式進行輸出,因此,輸出信號為兩條線,一條線輸出正信號,另一條線輸出負信號。
①時鐘信號輸出:LVDS傳送晶片輸出的時鐘信號頻率與輸入時鐘信號(像素時鐘信號)頻率相同。時鐘信號的輸出常表示為:TXCLK+和TXCLK-,時鐘信號占用LVDS傳送晶片的一個通道。
②LVDS串列數據信號輸出:對於四通道LVDS傳送晶片,串列數據占用三個通道,其數據輸出信號常表示為TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-。
對於五通道LVDS傳送晶片,串列數據占用四個通道,其數據輸出信號常表示為TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUTI-,TXOUT2+、TXOUT2-,TXOUT3+、TXOUT3-。
對於十通道LVDS傳送晶片,串列數據占用八個通道,其數據輸出信號常表示為TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-,TXOUT3+、TXOUT3-,TXOUT4+、TXOUT4-,TXOUT5+、TXOUT5-,TXOUT6+、TXOUT6-,TXOUT7+、TXOLT7-。
如果只看電路圖,是不能從LVDS傳送晶片的輸出信號TXOUT-、TXOUT0+中看出其內部到底包含哪些信號數據,以及這些數據是怎樣排列的(或者說這些數據的格式是怎樣的)。事實上,不同廠家生產的LVDS傳送晶片,其輸出數據排列方式可能是不同的。因此,液晶顯示器驅動板上的LVDS傳送晶片的輸出數據格式必須與液晶面板LVDS接收晶片要求的數據格式相同,否則,驅動板與液晶面板不匹配。這也是更換液晶面板時必須考慮的一個問題。

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