HDwire取代LVDS技術(shù)詳釋

簡介

電視機(jī)的發(fā)展在過去15年來進(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(xiàn)，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越薄，讓電視機(jī)變成可以掛在墻上欣賞的藝術(shù)品。然而，不只是我們從外觀上可以觀察到的屏幕構(gòu)造產(chǎn)生變化，內(nèi)部的影像接口也不斷在改變。模擬已經(jīng)被數(shù)字所取代，為使用者帶來一種難以匹敵的觀賞經(jīng)驗(yàn)。

當(dāng)然，就跟每種新興技術(shù)一樣，消費(fèi)者的需求遲早會(huì)超過系統(tǒng)能達(dá)到的性能。當(dāng)影像格式和屏幕尺寸變大時(shí)，用來支持它們的頻寬也必須隨之增加。這就在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)上增加了新的需求，一種越來越難滿足的需求。

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

但是在我們探究這項(xiàng)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(dá)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(rèn)為是電視的首次真正展示。后續(xù)的幾十年間，這個(gè)系統(tǒng)無疑地有許多更精細(xì)的改進(jìn)，包括廣播方式的進(jìn)步，但電視的基礎(chǔ)仍然相同：接收一個(gè)模擬訊號(hào)然后顯示在玻璃屏幕上。彩色取代了黑白、背投影產(chǎn)品補(bǔ)足了冷陰極管(CRT)的不足、纜線和衛(wèi)星變成傳輸?shù)拿浇椋亲罱K電視還是一臺(tái)模擬的顯示器。

所有的一切在1990年代中期全世界第一臺(tái)高分辨率平面電視出現(xiàn)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。緊接著很快出現(xiàn)新的接口技術(shù)，例如數(shù)字影像接口(DVI)和高分辨率多媒體界面(HDMI)，這些都預(yù)告了模擬電視轉(zhuǎn)變成數(shù)字電視的趨勢(shì)。

然而，這只是個(gè)開端。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系統(tǒng)上顯示。對(duì)頻寬的要求開始增加，現(xiàn)有電視構(gòu)造的限制開始越加明顯。

平面電視構(gòu)造

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

- 顯示面板 (電漿、液晶顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管)

- 時(shí)序控制器(Tcon)板，用來驅(qū)動(dòng)面板

- 影像處理器板，上面有系統(tǒng)單芯片(SoC)IC.負(fù)責(zé)把自訊號(hào)源接收進(jìn)來的信息流轉(zhuǎn)換成Tcon的正確格式。

- 電源供應(yīng)模塊

圖1:一般平面電視拆解圖

當(dāng)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，當(dāng)屏幕尺寸增加之后，繼續(xù)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(dāng)SoC和Tcon放在不同的PCB之后，就需要一種相互連接的技術(shù)來傳輸他們之間的訊號(hào)，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(biāo)準(zhǔn)。

LVDS技術(shù)

LVDS(低電壓差分信號(hào))是由國家半導(dǎo)體在1990年代初所研發(fā)的，于1996年首次使用在電視機(jī)中。16年后，它仍然是此項(xiàng)應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的真實(shí)名稱實(shí)際上是平面顯示器連結(jié)(FPD-Link)，但是因?yàn)樗荓VDS的第一個(gè)大型應(yīng)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ANSI/TIA/EIA-644-A標(biāo)準(zhǔn)中，這是由數(shù)據(jù)傳輸接口委員會(huì)TR30.2于1995

年發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。它是低電壓、低功率的差分技術(shù)，主要使用在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多點(diǎn)連接的接線驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。此標(biāo)準(zhǔn)建議最大數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)為每個(gè)時(shí)脈可驅(qū)動(dòng)7 個(gè)資料位。每5條資料信道就需要一條單獨(dú)的時(shí)鐘信道，而這就表示要增加大約16%的纜線固定成本。

LVDS及其擴(kuò)充性

LVDS已經(jīng)在業(yè)界盛行多年，近來分辨率和播放格式的進(jìn)展已經(jīng)導(dǎo)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(nèi)販?zhǔn)郏?012年的CES展甚至還陳列了4Kx2K的電視。因此，用來支持這些頻寬的LVDS線路的數(shù)目已增加頗多，導(dǎo)致電視制造商增加更多生產(chǎn)上的成本和復(fù)雜性。

隨著市場預(yù)估有較高更新頻率的電視出貨數(shù)目會(huì)穩(wěn)定成長，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(yù)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(hào)技術(shù)，可以用低價(jià)且簡單的扁平電纜取代多條LVDS纜線。這項(xiàng)技術(shù)預(yù)計(jì)能以少量線材和更簡易的系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡化面板的相互連接方式。

HDwire接口可包含多達(dá)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(shù)據(jù)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,因此不只簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)還能降低成本。HDwire被設(shè)計(jì)為可透過FR4 FPCB、FFC軟排線和現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)纜線，在使用最低功耗、低位錯(cuò)誤率(BER)的情況下即可讓超高速影像運(yùn)作。

圖3:HDwire系統(tǒng)應(yīng)用

當(dāng)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，其簡單及具成本效益的優(yōu)勢(shì)就變得更明顯了。