LVDS信号
2012-5-23 14:48:17 点击：
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。
1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。
2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）。
3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：
（l）单路6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输出位接口
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
4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。
5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；一个各用输入引脚。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+、TXOLT7－。
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。
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