LVDS(低压差分信号)接口电路的一组接口示意图如图 3 及其简化电路如图 4 所示。
③LVDS 发送器由一个驱动差分线对的电流源组成,通常电流为3.5 mA,LVDS 接收器具有很高的输入阻抗,因此发送器输出的电流大部分都流过匹配电阻,并在接收器的输入端产生大约 350 mV 的电压。当驱动器翻转时,它改变流经电阻的电流方向,因此产生有效的逻辑“1”和逻辑“0”状态。
不管使用的 LVDS 互连单元是 PCB 线对还是电缆,都必须采取措施来防止信号在互连单元终端发生反射,同时减少电磁干扰。LVDS 要求使用一个与互连单元相匹配的电阻,该电阻终止了环流信号,应该将它尽可能地靠近接收器输入端。
在液晶彩电实际电路中,发送器一般为一片单独的芯片或集成在SCALER(图像缩放)芯片中,位于主板电路中,接收器一般为一单独芯片,位于液晶面板内部电路板中;互连单元主要是指连接主板与液晶面板的信号电缆线。
3. LVDS 接口的优点
和 TTL 接口相比,LVDS 接口具有以下优点。
( 1)高速传输能力
LVDS 技术的恒流源模式低摆幅输出意味着 LVDS能高速驱动,例如:对于点到点的连接,传输速率可达800 Mbit/s。
( 2) 低噪声 / 低电磁干扰
LVDS 信号是低压差分信号。我们知道,差分数据传输方式比单线数据传输对共模输入噪声有更强的抵抗能力,在两条差分信号线上,电流的方向、电压振幅相反,而接收器只关心两信号的差值,故噪声以共模方式同时耦合到两条线上时,能够被抵消,同时两条信号线周围的电磁场也相互抵消,因此,两条差分信号线比 TTL 单线信号传输的电磁辐射小得多。而且,恒流源驱动模式不易产生振铃和切换尖锋信号,进一步降低了噪声。
( 3) 低功耗
LVDS 器件一般用 CMOS 工艺实现,因此,具有较低的静态功耗。LVDS 的负载(100 Ω终端电阻)的功耗仅为 1.2 mW。LVDS 采用恒流源模式驱动设计,极大地降低了频率成分对功耗的影响。
( 4) 低电压
LVDS 接口采用低压差分信号技术,其发送和接收不依赖于供电电压(如 5 V),因此,LVDS 能比较容易地应用于低电压系统中,如 3.3 V 甚至 2.5 V,且保持同样的信号电平和性能。LVDS 也易于终端匹配,通常,一个尽可能靠近接收输入端的 100Ω 匹配电阻跨在差分线上,便可提供良好的匹配和最佳的信号质量。
另外,LVDS 接口对电缆、连接器和 PCB 材料无苛刻要求,因此,不会增加成本。图 5 所示为 LVDS 接口常用电缆线。
4. LVDS 接口电路类型
与 TTL 接口相同,LVDS 接口电路也分为单路传输RGB 数据和奇/偶像素双路传输 RGB 数据两种方式(也称单端口 LVDS、双端口 LVDS,一像素 LVDS 和二像素 LVDS)。如果再考虑到输出位数(6 位、8 位、10 位),LVDS 接口电路的类型可分为以下几种:
单路6位LVDS位接口单路 6 位 LVDS 位接口用来驱动 6 位液晶面板,使用单路方式传输 RGB 数据,也称 18 位(R、G、B 各 6 位)LVDS 接口。
( 2) 双路 6 位 LVDS 接口
双路 6 位 LVDS 接口用来驱动 6 位液晶面板,使用奇/偶像素双路方式传输 RGB 数据,也称 36 位(奇 /偶 RGB 各 6 位)LVDS 接口。
( 3) 单路 8 位 LVDS 位接口
单路 8 位 LVDS 位接口
用来驱动 8 位液晶面板,使用单路方式传输 RGB 数据。也称 24 位 LVDS 接口。
( 4) 双路 8 位 LVDS 接口
双路 8 位 LVDS 接口用来驱动 8 位液晶面板,使用奇/偶像素双路方式传输RGB 数据,也称 48 位 LVDS 接口。
( 5) 单路 10 位 LVDS 接口
单路 10 位 LVDS 接口用来驱动 10 位液晶面板,使用单路方式传输 10 位的 RGB数据(R0~R9、GO~G9、B0~B9)。
( 6) 双路 10 位 LVDS 接口
双路 10 位 LVDS 接口用来驱动 10 位液晶面板,使用双路方式传输 10 位的 RGB数据(奇路为:RO0~RO9、GO0~GO9、BO0~BO9,偶路为:RE0 ~RE9、GE0 ~GE9、BE0 ~BE9)。
需要说明的是:对于高分辨率的液晶屏,由于分辨率很高,信号的码率也相应提高,单路 LVDS 传输已不堪重负,所以,一般采用双路的LVDS 接口(即需要两片 LVDS发送芯片和两片 LVDS 接收芯片),以降低每一路 LVDS的速率,保证信号的稳定性。
5. 主板侧 LVDS 输出接口电路的配置
图 6 所示为双路传输 RGB 数据的 LVDS 接口电路方案之一。在这种电路配置方案中,使用了两片 LVDS信号发送 IC,一片 IC 发送奇数像素的 RGB 数据;另一片 IC 发送偶数像素的 RGB 数据。
图 7 所示为双路传输 RGB 数据的 LVDS 接口电路方案之二。在这种电路配置方案中,只使用了一片LVDS 信号发送 IC。
图 8 所示电路方案中没有使用单独的 LVDS 信号发送 IC,LVDS 信号发送电路已经集成在液晶彩电SCALER(图像缩放)电路中。