HDwire取代LVDS技術(shù)詳釋

圖4:針對1080p/240Hz電視(SoC板附畫面頻率變頻器)的LVDS解決方案

HDwireTM有一項(xiàng)比LVDS更佳的優(yōu)勢，它的連結(jié)包括一條高速反向頻道，可以自Tcon板將數(shù)據(jù)傳送到SoC板。一般這個(gè)功能是透過使用I2C執(zhí)行，但是這個(gè)通訊協(xié)議的頻寬量有限，每秒只有數(shù)個(gè)兆位。HDwireTM采用的反向信道是以和順向信息信道相同的技術(shù)為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到1.25/2.5Gbps.這個(gè)高速反向連結(jié)有許多用處，例如可以用來將電視前框上的照相機(jī)連接到應(yīng)用處理器，可以讓整體視訊會(huì)議的流程更順暢。觸控面板的資料也可以透過反向信道傳送，讓使用這種新興功能變的更簡單。

使用更便宜的纜線

HDwire技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢之一就是它可以透過低成本的纜線完成高速的信號傳輸。排除對高成本LVDS排線的需求，使得HDwire解決方案省下不少成本。TranSwitch的技術(shù)展示是使用軟排線(FFC)作為高速媒介，HDwire的設(shè)計(jì)可以透過這種最長達(dá)1公尺的簡單線材運(yùn)作。FFC和線材端子的相加成本比具備相同效用的LVDS成本要低很多，不需要降低任何最新款屏幕必備的高分辨率畫質(zhì)就能輕易省下這些成本。

維持低功耗

隨著消費(fèi)者的環(huán)保意識日漸增加，電視的消耗功率現(xiàn)在也變成前所未見的熱門話題。屏幕尺寸的增加，加上實(shí)際的顯示技術(shù)，意味著現(xiàn)在購買新電視時(shí)，屏幕的消耗功率變成一個(gè)重要的考量因素。能源之星(Energy Star)在他們最近將于2012年5月發(fā)表的規(guī)格中(版本5.0)，將32嫉縭擁目機(jī)時(shí)最大功率限制為55W,而50嫉縭釉蚴108W(相較之下，版本3.0的數(shù)字高達(dá)120W和353W)。這表示在分配系統(tǒng)的功率限額時(shí)，電視中的每個(gè)電路都會(huì)受到嚴(yán)密的檢查。

幸好，HDwire技術(shù)的功率消耗本來就很低。此設(shè)計(jì)使用預(yù)驅(qū)動(dòng)器，以比不歸零編碼(NRZ)還低的頻率運(yùn)作，可減少訊號源的功率消耗。這會(huì)幫助減少二重像和纜線輻射。此外，采用的訊號傳輸方法是使用多重訊號層，多數(shù)訊號是在低于完全電壓的層產(chǎn)生的。這也更加降低了系統(tǒng)的功率消耗。

反向信息信道

除了順向數(shù)據(jù)頻道之外，HDwire還整合了反向數(shù)據(jù)信道，可將數(shù)據(jù)從面板傳送到SoC.此信道可以1.25/2.50Gbps的速度運(yùn)作，是將整合在電視面框上的相機(jī)連接到應(yīng)用處理器的理

想導(dǎo)管。這個(gè)反向信道比目前大多數(shù)電視使用的獨(dú)立I2C連結(jié)更具優(yōu)勢，因?yàn)樗乃俣冗h(yuǎn)遠(yuǎn)超過一個(gè)I2C連結(jié)可提供的少量的Mbps.此外，因?yàn)樗呛同F(xiàn)有的設(shè)計(jì)和纜線整合在一起

,因此反向信道可節(jié)省額外成本并降低復(fù)雜度。

EMI優(yōu)勢

除了HDwire單純功能上的優(yōu)點(diǎn)之外，這項(xiàng)技術(shù)在電磁干擾(EMI)的也大大的改善。EMI是雙絞線發(fā)射出來的輻射電場。它是因?yàn)樯a(chǎn)纜線時(shí)的小瑕疵所造成的，卻會(huì)對電視設(shè)計(jì)者造成大問題。發(fā)射出的干擾會(huì)造成電視機(jī)內(nèi)部的電路以及鄰近的電器受到干涉。因此，降低EMI成為CE產(chǎn)品的關(guān)鍵要求也就不令人意外了。

一條雙絞線共享訊號發(fā)射出的輻射電場強(qiáng)度可以下列公式表示：

E =從距離線材R的位置測出的電場強(qiáng)度[V/m]

f = 共享電流零件的正弦波頻率[Hz]

Icomm = 共享電流[A]

Len = 散發(fā)輻射的雙絞線長度[m]

R =從線材到電場量測位置的距離[m]

因?yàn)榫€材不是完美的(例如，差分對內(nèi)延遲差)，差動(dòng)發(fā)射訊號造成共享訊號(SCD11)。差動(dòng)發(fā)射漏電至到共享訊號，可以透過散射參數(shù)SCD11, SCD22 , SCD21 和 SCD12量測出來。根據(jù)前述公式，共模訊號輻射成為共模訊號的EMI.共模訊號的EMI比差模訊號的EMI更強(qiáng)，在EMI量測中更加重要。

HDwireTM使用先進(jìn)的信號傳輸技術(shù)，和其它技術(shù)使用的不歸零編碼(NRZ)相比，EMI可大幅降低。分析顯示，和NRZ相比，EMI輻射可降低約5.5dB,降低對抑制EMI技術(shù)的需求，也可以幫助簡化電視設(shè)計(jì)。EMI輻射和發(fā)射器頻譜及頻寬具有等比例的關(guān)系，HDwireTM的EMI表現(xiàn)改善可以歸因?yàn)橐韵聨醉?xiàng)重要因素：

- 信號傳輸頻寬比NRZ少

- 功率強(qiáng)度比NRZ低

- 升/降時(shí)間比NRZ慢

下圖說明EMI的改善成果

圖5:HDwire EMI表現(xiàn)與NRZ EMI表現(xiàn)之比較

為了判定EMI成果，首先必須要使用網(wǎng)絡(luò)分析儀量測一般雙絞線的S參數(shù)。這個(gè)S參數(shù)會(huì)使用在Matlab的仿真中，以決定產(chǎn)生共模EMI的差模-共模訊號的效用。從上圖中可看出結(jié)果顯示HDwire信號傳輸在關(guān)鍵的2.5GHz-3.5GHz頻率產(chǎn)生非常少的EMI.

HDwire成本優(yōu)勢

HDwire優(yōu)于LVDS的技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)在前述文章中詳加討論過了。不過，許多電視制造商感興趣的是轉(zhuǎn)換到這項(xiàng)新技術(shù)可省下的成本。下圖顯示出一臺4Kx2K電視的HDwire和LVDS的一般生產(chǎn)成本的比較。

圖6:使用HDwire的4K電視系統(tǒng)的節(jié)省成本

確切減少的成本無疑地是取決于許多變量(例如數(shù)量)，但是上述圖標(biāo)可用來說明哪些部份可省下成本。使用HDwire橋接IC結(jié)合現(xiàn)有的SoC和Tcon芯片可以減少多達(dá)一半的零件成本。 不過，當(dāng)個(gè)別整合HDwire發(fā)射器和接收器IP(智能財(cái)產(chǎn)權(quán))核心在SoC和Tcon時(shí)，可能省下的成本會(huì)大大地增加。

HDwire特色功能列表

下圖是HDwire橋接IC技術(shù)的部份關(guān)鍵特色(圖標(biāo)為接收器)：

- 整合6條順向信息信道(可擴(kuò)充至12條)，每條信道傳輸率5Gbps,以及1條反向信息信道