1．LVDS輸出接口概述
液晶顯示器驅動(dòng)板輸出的數字信號中，除了包括RGB數據信號外，還包括行同步、場(chǎng)同步、像素時(shí)鐘等信號，其中像素時(shí)鐘信號的最高頻率可超過(guò)28MHz。采用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(huì )對RGB數據造成一定的影響；另外，TTL多路數據信號采用排線(xiàn)的方式來(lái)傳送，整個(gè)排線(xiàn)數量達幾十路，不但連接不便，而且不適合超薄化的趨勢。采用LVDS輸出接口傳輸數據，可以使這些問(wèn)題迎刃而解，實(shí)現數據的高速率、低噪聲、遠距離、高準確度的傳輸。
那么，什么是LVDS輸出接口呢？LVDS，即Low Voltage Differential Signaling，是一種低壓差分信號技術(shù)接口。它是美國NS公司（美國國家半導體公司）為克服以TTL電平方式傳輸寬帶高碼率數據時(shí)功耗大、EMI電磁干擾大等缺點(diǎn)而研制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(xiàn)或一對平衡電纜上通過(guò)差分進(jìn)行數據的傳輸，即低壓差分信號傳輸。采用LVDS輸出接口，可以使得信號在差分PCB線(xiàn)或平衡電纜上以幾百Mbit／s的速率傳輸，由于采用低壓和低電流驅動(dòng)方式，因此，實(shí)現了低噪聲和低功耗。目前，LVDS輸出接口在17in及以上液晶顯示器中得到了廣泛的應用。
2．LVDS接口電路的組成
在液晶顯示器中，LVDS接口電路包括兩部分，即驅動(dòng)板側的LVDS輸出接口電路（LVDS發(fā)送器）和液晶面板側的LVDS輸入接口電路（LVDS接收器）。LVDS發(fā)送器將驅動(dòng)板主控芯片輸出的17L電平并行RGB數據信號和控制信號轉換成低電壓串行LVDS信號，然后通過(guò)驅動(dòng)板與液晶面板之間的柔性電纜（排線(xiàn)）將信號傳送到液晶面板側的LVDS接收器，LVDS接收器再將串行信號轉換為T(mén)TL電平的并行信號，送往液晶屏時(shí)序控制與行列驅動(dòng)電路。圖1所示為L(cháng)VDS接口電路的組成示意圖。
圖1 LVDS接口電路的組成示意圖
在數據傳輸過(guò)程中，還必須有時(shí)鐘信號的參與，LVDS接口無(wú)論傳輸數據還是傳輸時(shí)鐘，都采用差分信號對的形式進(jìn)行傳輸。所謂信號對，是指LVDS接口電路中，每一個(gè)數據傳輸通道或時(shí)鐘傳輸通道的輸出都為兩個(gè)信號（正輸出端和負輸出端）。
需要說(shuō)明的是，不同的液晶顯示器，其驅動(dòng)板上的LVDS發(fā)送器不盡相同，有些LVDS發(fā)送器為一片或兩片獨立的芯片（如DS90C383），有些則集成在主控芯片中（如主控芯片gm5221內部就集成了LVDS發(fā)送器）。
3．LVDS輸出接口電路類(lèi)型
與TTL輸出接口相同，LVDS輸出接口也分為以下四種類(lèi)型：
?。╨）單路6位LVDS輸出接口
這種接口電路中，采用單路方式傳輸，每個(gè)基色信號采用6位數據，共18位RGB數據，因此，也稱(chēng)18位或18bit LVDS接口。此，也稱(chēng)18位或18bit LVDS接口。
?。?）雙路6位LVDS輸出接口
這種接口電路中，采用雙路方式傳輸，每個(gè)基色信號采用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(chēng)36位或36bit LVDS接口。
?。?）單路8位1TL輸出接口
這種接口電路中，采用單路方式傳輸，每個(gè)基色信號采用8位數據，共24位RGB數據，因此，也稱(chēng)24位或24bit LVDS接口。
?。?）雙路8位1TL輸出位接口
這種接口電路中，采用雙路方式傳輸，每個(gè)基色信號采用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(chēng)48位或48bit LVDS接口
4．典型LVDS發(fā)送芯片介紹
典型的LVDS發(fā)送芯片分為四通道、五通道和十通道幾種，下面簡(jiǎn)要進(jìn)行介紹。
?。?）四通道LVDS發(fā)送芯片
圖2 所示為四通道LVDS發(fā)送芯片（DS90C365）內部框圖。包含了三個(gè)數據信號（其中包括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場(chǎng)同步信號VS）通道和一個(gè)時(shí)鐘信號發(fā)送通道。
圖2 4通道LVDS發(fā)送芯片內部框圖
4通道LVDS發(fā)送芯片主要用于驅動(dòng)6bit液晶面板。使用四通道LVDS發(fā)送芯片可以構成單路6bit LVDS接自電路和奇／偶雙路6bit LVDS接口電路。
?。?）五通道LVDS發(fā)送芯片
圖3 所示為五通道LVDS發(fā)送芯片（DS90C385）內部框圖。包含了四個(gè)數據信號（其中包括RGB、數據使能DE、行同步信號IIS、場(chǎng)同步信號vs）通道和一個(gè)時(shí)鐘信號發(fā)送通道。
圖3 5通道LVDS發(fā)送芯片內部框圖
五通道LVDS發(fā)送芯片主要用于驅動(dòng)8bit液晶面板。使用五通道LVDS發(fā)送芯片主要用來(lái)構成單路8bit LVDS接口電路和奇／偶雙路8bit LVDS接口電路。
?。?）十通道LVDS發(fā)送芯片
圖4所示為十通道LVDS發(fā)送芯片（DS90C387）內部框圖。包含了八個(gè)數據信號（其中包括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場(chǎng)同步信號VS）通道和兩個(gè)時(shí)鐘信號發(fā)送通道。
圖4 十通道LV DS發(fā)送芯片內部框圖
十通道LVDS發(fā)送芯片主要用于驅動(dòng)8bit液晶面板。使用十通道LYDS發(fā)送芯片主要用來(lái)構成奇／偶雙路8bit LVDS位接口電路。
在十通道LVDS發(fā)送芯片中，設置了兩個(gè)時(shí)鐘脈沖輸出通道，這樣做的目的是可以更加靈活的適應不同類(lèi)型的LVDS接收芯片。當LVDS接收電路同樣使用一片十通道LVDS接收芯片時(shí)，只需使用一個(gè)通道的時(shí)鐘信號即可；當LVDS接收電路使用兩片五通道LVDS接收芯片時(shí)，十通道LYDS發(fā)送芯片需要為每個(gè)LVDS接收芯片提供單獨的時(shí)鐘信號。
5．LVDS發(fā)送芯片的輸入與輸出信號
?。?）LVDS發(fā)送芯片的輸入信號
LVDS發(fā)送芯片的輸入信號來(lái)自主控芯片，輸入信號包含RGB數據信號、時(shí)鐘信號和控制信號三大類(lèi)。
①數據信號：為了說(shuō)明的方便，將RGB信號以及數據選通DE和行場(chǎng)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發(fā)送芯片中，共有十八個(gè)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(gè)，G0～G5綠基色數據六個(gè)，B0～B5藍基色數據六個(gè)；一個(gè)顯示數據使能信號DE（數據有效信號）輸入引腳；一個(gè)行同步信號HS輸入引腳；一個(gè)場(chǎng)同步信號VS輸入引腳。也就是說(shuō)，在四通道LYDS發(fā)送芯片中，共有二十一個(gè)數據信號輸入引腳。
在供8bit液晶面板使用的五通道LVDS發(fā)送芯片中，共有二十四個(gè)RGB信號輸入引腳，分別是紅基色數據R0～W（8bit紅基色數據，R0為最低有效位，R7為最高有效位）八個(gè)，綠基色數據G0～G7八個(gè)，藍基色數據B0～B7八個(gè)；一個(gè)有效顯示數據使能信號DE（數據有效信號）輸入引腳；一個(gè)行同步信號HS輸入引腳；一個(gè)場(chǎng)同步信號VS輸入引腳；一個(gè)各用輸入引腳。也就是說(shuō)，在五通道LVDS發(fā)送芯片中，共有二十八個(gè)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(chǎng)同步信號。因此，應用于不同的液晶面板時(shí)，有的LVDS發(fā)送芯片可能只需輸入DE信號，而有的需要同時(shí)輸入DE和行場(chǎng)同步信號。
?、谳斎霑r(shí)鐘信號：即像素時(shí)鐘信號，也稱(chēng)為數據移位時(shí)鐘（在LVDS發(fā)送芯片中，將輸入的并行RGB數據轉換成串行數據時(shí)要使用移位寄存器）。像素時(shí)鐘信號是傳輸數據和對數據信號進(jìn)行讀取的基準。
?、鄞龣C控制信號（POWER DOWN）：當此信號有效時(shí)（一般為低電平時(shí)），將關(guān)閉LVDS發(fā)送芯片中時(shí)鐘PLL鎖相環(huán)電路的供電，停止IC的輸出。
?、軘祿狱c(diǎn)選擇信號：用來(lái)選擇使用時(shí)鐘脈沖的上升沿還是下降沿讀取所輸入的RGB數據。有的LVDS發(fā)送芯片可能并不設置待機控制信號和數據取樣點(diǎn)選擇信號，但也有的除了上述兩個(gè)控制信號還設置有其他一些控制信號。
（2）LVDS發(fā)送芯片的輸出信號
LVDS發(fā)送芯片將以并行方式輸入的TTL電平RGB數據信號轉換成串行的LVDS信號后，直接送往液晶面板側的LVDS接收芯片。
LVDS發(fā)送芯片的輸出是低擺幅差分對信號，一般包含一個(gè)通道的時(shí)鐘信號和幾個(gè)通道的串行數據信號。由于LVDS發(fā)送芯片是以差分信號的形式進(jìn)行輸出，因此，輸出信號為兩條線(xiàn)，一條線(xiàn)輸出正信號，另一條線(xiàn)輸出負信號。
①時(shí)鐘信號輸出：LVDS發(fā)送芯片輸出的時(shí)鐘信號頻率與輸入時(shí)鐘信號（像素時(shí)鐘信號）頻率相同。時(shí)鐘信號的輸出常表示為：TXCLK＋和TXCLK－，時(shí)鐘信號占用LVDS發(fā)送芯片的一個(gè)通道。
?、贚VDS串行數據信號輸出：對于四通道LVDS發(fā)送芯片，串行數據占用三個(gè)通道，其數據輸出信號常表示為T(mén)XOUT0＋、TXOUT0－，TXOUT1＋、TXOUT1－，TXOUT2＋、TXOUT2－。
對于五通道LYDS發(fā)送芯片，串行數據占用四個(gè)通道，其數據輸出信號常表示為T(mén)XOUT0＋、TXOUT0－，TXOUT1＋、TXOUTI－，TXOUT2＋、TXOUT2－，TXOUT3＋、TXOUT3－。
對于十通道LVDS發(fā)送芯片，串行數據占用八個(gè)通道，其數據輸出信號常表示為T(mén)XOUT0＋、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發(fā)送芯片的輸出信號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(shuō)這些數據的格式是怎樣的）。事實(shí)上，不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的LVDS發(fā)送芯片，其輸出數據排列方式可能是不同的。因此，液晶顯示器驅動(dòng)板上的LVDS發(fā)送芯片的輸出數據格式必須與液晶面板LVDS接收芯片要求的數據格式相同，否則，驅動(dòng)板與液晶面板不匹配。這也是更換液晶面板時(shí)必須考慮的一個(gè)問(wèn)題。
專(zhuān)家點(diǎn)拔
LVDS發(fā)送芯片在一個(gè)時(shí)鐘脈沖周期內，每個(gè)數據通道都輸出7bit的串行數據信號，而不是常見(jiàn)的8bit數據，如圖5所示
圖5LVDS接口電路在一個(gè)時(shí)鐘脈沖周期內傳輸7bit數據
?。?）LVDS發(fā)送芯片輸出信號的格式
LVDS發(fā)送芯片輸出信號的格式，即LVDS發(fā)送芯片輸入的RGB數據，以及行同步信號HS、場(chǎng)同步信號VS、有效顯示數據使能信號DE在各個(gè)輸出通道中數據位的排列順序。
由于幾個(gè)大的LYDS芯片生產(chǎn)廠(chǎng)家制定了不同的標準，因此，存在著(zhù)幾種不同的LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式，在更換液晶顯示器驅動(dòng)板或更換液晶面板時(shí)，必須弄清LVDS接口液晶面板所要求的LVDS信號格式，使液晶顯示器驅動(dòng)板側LVDS發(fā)送芯片的輸出數據格式與液晶面板LVDS接收芯片所要求的數據格式相同。
①單路6bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式：?jiǎn)温?bit LVDS發(fā)送電路使用四通道LVDS發(fā)送芯片，輸出信號格式如圖6所示。
圖6 單路6bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式
圖6中NA的意思是未使用。此例為控制信號僅使用DE的模式，未使用行同步信號HS和場(chǎng)同步信號VS。關(guān)于DE、IIS、VS信號的使用問(wèn)題，將在第9章進(jìn)行介紹。當控制信號為DE＋行場(chǎng)同步信號模式時(shí)，圖中的兩個(gè)NA更換為場(chǎng)同步信號VS和行同步信號HS。
?、陔p路6bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式：雙路6bit LVDS發(fā)送電路使用兩片四通道LVDS發(fā)送芯片，輸出信號格式如圖7所示。
圖7 雙路6bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式
從圖7中可以看出，雙路6bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式與單路6bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式是相同的，只不過(guò)一路傳送奇數像素RGB數據，另工路傳送偶數像素RGB數據。OR0、OR1、…中的“O”代表奇數像素，ER0、ER1、…中的“E”代表偶數像素。
③單路8bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式：?jiǎn)温?bit LVDS發(fā)送電路使用五通道LVDS發(fā)送芯片，輸出信號格式有多種，下面只介紹其中的兩種。圖8所示是其中的一種輸出信號格式。圖9所示是產(chǎn)生這種數據信號格式的電路接法。
圖8 單路8bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式之一
圖9 所示數據輸出格式的電路接法
圖10 所示為單路8bit LVDS發(fā)送芯片的另一種數據輸出格式。
圖10 單路8bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式之二
圖11 所示格式中的控制信號僅使用DE模式，當控制信號為DE＋行場(chǎng)同步信號模式時(shí)，第二數據通道TXOUT2中的兩個(gè)NA應更換為場(chǎng)同步信號VS和行同步信號HS（通過(guò)對驅動(dòng)板編程可改寫(xiě)）。
從以上兩種輸出格式中可以看出，數據信號的排列順序差別很大，不過(guò)，要想讓其排列一致，完全可以通過(guò)對驅動(dòng)板編程來(lái)完成。
圖11 雙路8bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式之一
④雙路8bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式：雙路8bit LVDS發(fā)送電路使用兩片五通道LVDS發(fā)送芯片或一片十通道LVDS發(fā)送芯片，雙路8bit LVDS發(fā)送芯片數據輸出格式也有多種形式，圖11所示是其中的一種。
