LCD 字段式驅(qū)動器的新方法

從手表、家庭恒溫器到便攜式醫(yī)療設(shè)備（如血糖儀和血壓監(jiān)護(hù)儀），LCD 字段式驅(qū)動器無所不在，甚至在某些型號的汽車中都有其身影。幾乎所有 MCU 廠商都提供 LCD 驅(qū)動功能，這種解決方案已經(jīng)應(yīng)用了相當(dāng)長的時間。既然該技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)很久了，人們或許很難想象它還會有什么創(chuàng)新了，不過，本文將重點介紹這一成熟技術(shù)新出現(xiàn)的令人激動的功能，并談?wù)勥@些新功能得以實現(xiàn)的背后故事。

Figure 1: Typical LCD segment controller seen in MCU /SoC versus new approach.
圖 1：MCU/SoC 中典型的 LCD 字段式控制器與新方法的對比。

Traditional approach
傳統(tǒng)方法
Bias circuitry which requires external components and few pins
A 需要外部組件和少數(shù)引腳的偏置電路。
1: LCD pins are multiplexed with multiple functions
B 1：LCD 引腳為多功能多路復(fù)用。
B.2: Usually 4 commons limits total pixel drive capability
B.2：通常 4 個 公共端(common) 限制總像素驅(qū)動功能。


New approach
新方法
Internal bias circuit saves pins and components, supports more bias levels for higher commons
A 內(nèi)部偏置電路節(jié)省了引腳和組件數(shù)量，支持提高公共端的更多偏置級。
1: Any pin can be segment or common pin, easy layout / pinout assignment
B 1：任何引腳都能是字段或公共端引腳，方便的布局／引腳分配。

Innovation A: Programmable Resistor Ladder

創(chuàng)新之一：可編程電阻器梯形電路

如圖1所示，傳統(tǒng)的 LCD 驅(qū)動方法需要外部 R 或 C 電路來產(chǎn)生偏置電壓。幾乎所有 MCU 和 SoC 都能驅(qū)動通常需要三分之一偏置的 4 個公共端。這就需要約 4 個引腳，而且用戶要在引腳上連接外部電阻或電容網(wǎng)絡(luò)才能生成 LCD 偏置。

很少有廠商嘗試將電阻器梯形電路 (resistor ladder) 轉(zhuǎn)移到器件內(nèi)部。這種電阻器梯形電路要經(jīng)過優(yōu)化才能讓給定的顯示器獲得最佳功耗和對比度。內(nèi)部梯形電路能折中滿足標(biāo)準(zhǔn)顯示器的要求，但可能難以滿足所有系統(tǒng)的要求。最新創(chuàng)新技術(shù)使用高位值電阻器或可編程電阻器梯形電路來優(yōu)化功耗，并用動態(tài)可控的緩沖器來解決驅(qū)動強度問題。這種緩沖器可自動關(guān)閉，從而在像素電壓達(dá)到目標(biāo)值后節(jié)約功耗，并讓低驅(qū)動強度輸出保持該狀態(tài)。該特性能節(jié)省外部組件，減少對器件上數(shù)量有限的寶貴引腳的占用，同時還能提供微調(diào)偏置電路的全部優(yōu)勢，從而實現(xiàn)最佳的功耗和對比度。

Innovation B: Placing Mux at Each Pin

創(chuàng)新之二：在每個引腳放置多路復(fù)用器

器件總是具有固定的引腳分配是在 MCU 和 SoC 上進(jìn)行 LCD 字段式驅(qū)動的另一個普遍現(xiàn)象。這就是說，某些引腳定義為公共端 (COM)，而某些引腳則定義為不同的段 (SEG) 輸出。此外，器件在這些引腳上會有某些其他 MCU 功能，如 UART 和 SPI 信號等。因此，設(shè)計 LCD 系統(tǒng)通常都是不容易的。而關(guān)鍵就在于識別引腳，在不影響 MCU 關(guān)鍵功能的前提下驅(qū)動必需的像素，同時還要保證 PCB 布局和固件的簡單性。