發布日期：2022-07-14 點擊率：56
因此需要一種極具魯棒性和可靠的接口解決方案,它能通過數量更少但工作在更高頻率的數據線實現數據傳送。與傳統的多分支架構相比,被稱為PPDS(點對點差分信令)的點對點接口架構可以確保利用更少的數據線實現從T-con(Tx)到CD(Rx)的可靠數據傳輸。意法微電子(ST)公司的PPDS設計團隊目前正在開發相應的芯片,該芯片只需利用一對通道就能實現FHD/120Hz應用的可靠數據傳輸。
PPDS的特性
1. 給PCB設計帶來的好處 PPDS使用的協議與其他接口不同。由于PPDS協議通過數據線傳送多種信息,因此無需用于配置的功能引腳,也無需額外的導線。
圖1給出了應用PPDS所能獲得的好處。由于數據輸出引腳和其他控制線數量的減少,T-con尺寸變小了。由于每個CD內都有內部端接電阻,因此數據線上不再需要單獨的端接電阻。由于數據線數量少,伽瑪參考電壓低,因此可以設計出很薄的PCB。
圖1:PPDS應用實例。
另外,數據傳送特性也更好了,因為snacked時鐘與PCD設計中的連線不交疊,也無需過孔,從而大大降低了電磁干擾(EMI)。另外一個好處是,正如后文要提到的那樣,通過使用循環DAC,芯片尺寸也變得更小了。
2. PPDS系統 圖2所示的PPDS系統可以實現10位的顏色。當輸入LVDS 10位信號時,內部的T-con查找表可以為驅動芯片內部的12位線性DAC生成12位數字Digital代碼。
圖2:PPDS系統框圖。
轉換到12位的數字伽瑪可以利用驅動芯片中的12位DAC實現10位顏色。
3. PPDS數字伽瑪 圖3對數字伽瑪系統和傳統系統作了比較。傳統系統通過安裝在驅動芯片中的R-ladder可以再生8位的數字化數據。
圖3:數字伽瑪系統。
在數字伽瑪系統中,驅動芯片中由查找表實現的現有伽瑪信息為10位,查找表中的這10位是由驅動芯片中的線性DAC根據8位顏色輸入再生出來的。
4. PPDS協議 圖4給出了通過數據線發送到協議的信息。諸如像素反轉、電荷共享時間、線路延時補償、預充電設置和黑幀(Black Frame)插入等信息都是在每根數據線上數據之前發送的。
圖4:PPDS內部的協議信息。
5. 水平線延時補償(HLDC) 當面板尺寸很大時,由于門線負載的增加經常會導致信號延時,進而縮短充電時間。為了防止發生這個問題,連線兩端都需要連接一個門驅動芯片,然而這樣做不僅會增加成本,而且只能恢復50%的充電時間。
PPDS可以通過將它分成6到8個輸出時間來控制每個芯片或芯片輸出,從而有效保護由于門信號延時造成的充電時間損失。這種情況下連線兩端就無需使用門驅動芯片。源驅動芯片的輸出也被控制到相同的門信號延時,從而使充電時間損失減至最少。
6. 去偏移功能 可以在每根線中進行去偏移測試,以便選出最佳的時鐘/數據延時,并在傳送前保持每種配置或數據。
用于LCD驅動芯片的DAC
對LCD驅動芯片而言,DAC方法可分成R-DAC和C-DAC。R-DAC是如下所示的串聯電阻(圖5),用于選擇與數字速率一致的輸出電壓。對于10位R-DAC來說,有一個2X1024梯形(R-ladder)阻排,如圖5a所示。
圖5:DAC類型:a)R-DAC和b)循環DAC。
對R-DAC來說,R-ladder尺寸變得較大,具體取決于灰度比特的數量。10位R-DAC的R-ladder尺寸要比8位的大四倍。為了解決尺寸增大的問題,可以采用新的內插設計方法。循環DAC通過重復取樣和保持來輸出數據:通過容量為2倍的切換來實現。
循環DAC的好處
1. 芯片尺寸小 循環DAC的最大好處是芯片尺寸不隨灰度比特的增加而增加。這得歸功于循環DAC的堆疊架構,這種架構由兩個DAC-上下各一個組成,如圖5b)所示。每個DAC帶2個電容,不管比特數量是多少,它們都可以縮小芯片尺寸。
2. 低功率損失 驅動芯片的大部分功耗在緩沖放大器上面。循環DAC中的緩沖放大器設計簡單,因此可以顯著降低功耗。
3. 低芯片溫度 由于功耗低,因此芯片溫度也很低。對同樣條件下的溫度比較表明,循環DAC在FHD/60Hz時的溫度在10℃以下。由于降低了溫度,因此不再需要使用頂部接地片和散熱焊盤,從而有效提高了性價比。
圖6:10位R-DAC和12位循環DAC的尺寸比較。
4. 低輸出電壓誤差 為了減小芯片尺寸,R-DAC采用了內插法設計。如圖7所示,10位R-DAC形成一個8位的R-ladder,切換額外的2位,最終輸出10位。電阻誤差和內插器誤差會影響AVO(驅動芯片之間的輸出電壓偏差)和DVO(驅動芯片內部的輸出電壓偏差),但在循環DAC情況下,只存在容性誤差。由于容性誤差遠小于阻性誤差,因此具有更精確的輸出特性。
圖7:8:1內插式R-DAC。
5. 更少數量的伽瑪參考電壓 由于循環DAC通過切換決定輸出電壓,而伽瑪參考電壓的數量是6,這個數量要比R-DAC小得多,并且與灰度比特數量無關。而10位R-DAC需要18-22個參考電壓,在增加GS時還需要更多。由于參考電壓數量少,PCB尺寸就可以做得較小。而數量較少的線纜和連接器引腳也有助于降低材料成本。
6. 快速設置時間 循環DAC結構如圖8所示。每個通道有2個DAC。當第一個DAC完成轉換后,第二個DAC被驅動,并在輸出階段之初一直保持轉換后的數據不變。而如圖7所示的R-DAC在R-ladder、解碼器和放大器準備依次處理時對上升/下降沿進行延時。
圖8:循環DAC的結構。
許多工程師認為電容的誤差或可靠性比電阻差。然而,對用1000片晶圓制作的用于驅動芯片的R-DAC和循環DAC的可靠性和匹配性的測量和分析表明,聚乙烯電容要好于聚乙烯電阻,前者更容易獲得較精確的輸出。
圖9:R-DAC與循環DAC之間的穩定時間比較。
本文小結
PPDS非常適合于設計很薄的PCB,因為從T-con到驅動芯片的連線數量較少。PPDS還能利用協議發送大量的驅動芯片控制信息到數據線。另外,還有HLDC和去偏移功能,它們分別有助于保證像素充電時間和發送/接收安全數據。
作者:Edward Yi
顯示技術應用高級工程師
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意法微電子韓國公司
