HDwire取代LVDS技術(shù)詳釋

簡(jiǎn)介

電視機的發(fā)展在過(guò)去15年來(lái)進(jìn)步神速。諸如液晶顯示器(LCD)和電漿顯示器(plasma)等平面面板技術(shù)的出現，讓冷陰極管和背投影產(chǎn)品逐漸消失。屏幕尺寸快速增加而厚度卻越來(lái)越薄，讓電視機變成可以?huà)煸趬ι闲蕾p的藝術(shù)品。然而，不只是我們從外觀(guān)上可以觀(guān)察到的屏幕構造產(chǎn)生變化，內部的影像接口也不斷在改變。模擬已經(jīng)被數字所取代，為使用者帶來(lái)一種難以匹敵的觀(guān)賞經(jīng)驗。

當然，就跟每種新興技術(shù)一樣，消費者的需求遲早會(huì )超過(guò)系統能達到的性能。當影像格式和屏幕尺寸變大時(shí)，用來(lái)支持它們的頻寬也必須隨之增加。這就在現有的設計上增加了新的需求，一種越來(lái)越難滿(mǎn)足的需求。

TranSwitch推出HDwire進(jìn)入這個(gè)具挑戰性的市場(chǎng)。以榮獲許多一級多媒體產(chǎn)品采用的先進(jìn)智能財產(chǎn)權(IP)高速接口核心和集成電路(IC)聞名的TranSwitch,以突破電視機中的頻寬瓶頸為目標而研發(fā)了HDwire.

但是在我們探究這項最新的技術(shù)發(fā)展之前，讓我們先快速瀏覽一下我們到達目前發(fā)展程度的方式及原因。

電視技術(shù)的演進(jìn)

約翰洛吉貝爾德(John Logie Baird) 在1925年首次展示行動(dòng)影像的傳輸，這個(gè)突破性的進(jìn)展被公認為是電視的首次真正展示。后續的幾十年間，這個(gè)系統無(wú)疑地有許多更精細的改進(jìn)，包括廣播方式的進(jìn)步，但電視的基礎仍然相同：接收一個(gè)模擬訊號然后顯示在玻璃屏幕上。彩色取代了黑白、背投影產(chǎn)品補足了冷陰極管(CRT)的不足、纜線(xiàn)和衛星變成傳輸的媒介，但是最終電視還是一臺模擬的顯示器。

所有的一切在1990年代中期全世界第一臺高分辨率平面電視出現之后發(fā)生了變化。使用電漿技術(shù)的新電視，厚度只有CRT的一小部分。緊接著(zhù)很快出現新的接口技術(shù)，例如數字影像接口(DVI)和高分辨率多媒體界面(HDMI)，這些都預告了模擬電視轉變成數字電視的趨勢。

然而，這只是個(gè)開(kāi)端。HDMI讓播放格式尺寸不斷增加的高分辨率影像可以在我們的家用娛樂(lè )系統上顯示。對頻寬的要求開(kāi)始增加，現有電視構造的限制開(kāi)始越加明顯。

平面電視構造

如果我們簡(jiǎn)單看看平面電視的主要零件，將會(huì )發(fā)現：

- 顯示面板 (電漿、液晶顯示器、有機發(fā)光二極管)

- 時(shí)序控制器(Tcon)板，用來(lái)驅動(dòng)面板

- 影像處理器板，上面有系統單芯片(SoC)IC.負責把自訊號源接收進(jìn)來(lái)的信息流轉換成Tcon的正確格式。

- 電源供應模塊

圖1:一般平面電視拆解圖

當平面電視的尺寸還很小的時(shí)候，SoC和Tcon可以固定在同一塊印刷電路板(PCB)上。不過(guò)，當屏幕尺寸增加之后，繼續用一塊大型的PCB就變得太昂貴(也太重)，因而逐漸形成兩塊板子的解決方案。

當SoC和Tcon放在不同的PCB之后，就需要一種相互連接的技術(shù)來(lái)傳輸他們之間的訊號，在1990年代中期，電視制造商采用LVDS接口技術(shù)做為實(shí)際上的標準。

LVDS技術(shù)

LVDS(低電壓差分信號)是由國家半導體在1990年代初所研發(fā)的，于1996年首次使用在電視機中。16年后，它仍然是此項應用的主導技術(shù)。這項技術(shù)的真實(shí)名稱(chēng)實(shí)際上是平面顯示器連結(FPD-Link)，但是因為它是LVDS的第一個(gè)大型應用，因此很多工程師將FPF-Link和LVDS做為同義詞使用。

LVDS被定義在A(yíng)NSI/TIA/EIA-644-A標準中，這是由數據傳輸接口委員會(huì )TR30.2于1995

年發(fā)展的標準。它是低電壓、低功率的差分技術(shù)，主要使用在點(diǎn)對點(diǎn)和多點(diǎn)連接的接線(xiàn)驅動(dòng)應用。此標準建議最大數據率655 Mbps,但最近推出的高速LVDS的限制已增加到大約1.2Gbps.

LVDS是設計為每個(gè)時(shí)脈可驅動(dòng)7 個(gè)資料位。每5條資料信道就需要一條單獨的時(shí)鐘信道，而這就表示要增加大約16%的纜線(xiàn)固定成本。

LVDS及其擴充性

LVDS已經(jīng)在業(yè)界盛行多年，近來(lái)分辨率和播放格式的進(jìn)展已經(jīng)導致頻寬增加不少。具有60Hz和120Hz更新頻率的電視已經(jīng)在商店內販售，2012年的CES展甚至還陳列了4Kx2K的電視。因此，用來(lái)支持這些頻寬的LVDS線(xiàn)路的數目已增加頗多，導致電視制造商增加更多生產(chǎn)上的成本和復雜性。

隨著(zhù)市場(chǎng)預估有較高更新頻率的電視出貨數目會(huì )穩定成長(cháng)，LVDS的限制將變得更加明顯。成本壓力和工程限制將會(huì )迫使電視制造商尋求替代的解決方案。

圖2:60/120/240Hz電視出貨預估

HDwire-取代LVDS的終極方案

TranSwitch所研發(fā)的HDwire提供了一個(gè)可替代LVDS 的先進(jìn)方案。HDwire使用進(jìn)階的信

號技術(shù)，可以用低價(jià)且簡(jiǎn)單的扁平電纜取代多條LVDS纜線(xiàn)。這項技術(shù)預計能以少量線(xiàn)材和更簡(jiǎn)易的系統設計簡(jiǎn)化面板的相互連接方式。

HDwire接口可包含多達12條、每一條可支持5.0Gpbs的順向信息信道，和可支持1.25/2.50Gpbs的可選用的反向數據信道。這個(gè)接口可以支持每個(gè)色彩12位、分辨率4K x 2K、更新頻率120Hz(53.5Gpbs)，以及每個(gè)色彩12位、分辨率8K x 4K、更新頻率30Hz(53.5Gpbs)的顯示面板。HDwire提供比其它技術(shù)更低的EMI,因此不只簡(jiǎn)化系統設計還能降低成本。HDwire被設計為可透過(guò)FR4 FPCB、FFC軟排線(xiàn)和現有的標準纜線(xiàn)，在使用最低功耗、低位錯誤率(BER)的情況下即可讓超高速影像運作。

圖3:HDwire系統應用

當我們拿HDwireTM和LVDS解決方案相比，只需要一半頻寬(1080p、240Hz、 12位色彩產(chǎn)出、26.7Gbps)的HDwireTM接口，其簡(jiǎn)單及具成本效益的優(yōu)勢就變得更明顯了。