LVDS信號

那麼，什麼是LVDS輸出接口呢？LVDS，即Low Voltage Differential Signaling，是一種低壓差分信號技術接口。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功耗大、EMI電磁干擾大等缺點而研製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走線或一對平衡電纜上通過差分進行數據的傳輸，即低壓差分信號傳輸。採用LVDS輸出接口，可以使得信號在差分PCB線或平衡電纜上以幾百Mbit/s的速率傳輸，由於採用低壓和低電流驅動方式，因此，實現了低噪聲和低功耗。LVDS輸出接口在17英寸及以上液晶顯示器中得到了廣泛的應用。

在液晶顯示器中，LVDS接口電路包括兩部分，即驅動板側的LVDS輸出接口電路（LVDS發送器）和液晶面板側的LVDS輸入接口電路（LVDS接收器）。LVDS發送器將驅動板主控芯片輸出的TTL電平並行RGB數據信號和控制信號轉換成低電壓串行LVDS信號，然後通過驅動板與液晶面板之間的柔性電纜（排線）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TTL電平的並行信號，送往液晶屏時序控制與行列驅動電路。圖1所示為LVDS接口電路的組成示意圖。

在數據傳輸過程中，還必須有時鐘信號的參與，LVDS接口無論傳輸數據還是傳輸時鐘，都採用差分信號對的形式進行傳輸。所謂信號對，是指LVDS接口電路中，每一個數據傳輸通道或時鐘傳輸通道的輸出都為兩個信號（正輸出端和負輸出端）。

需要説明的是，不同的液晶顯示器，其驅動板上的LVDS發送器不盡相同，有些LVDS發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發送器）。

與TTL輸出接口相同，LVDS輸出接口也分為以下四種類型：

（l）單路6位LVDS輸出接口

這種接口電路中，採用單路方式傳輸，每個基色信號採用6位數據，共18位RGB數據，因此，也稱18位或18bit LVDS接口。

（2）雙路6位LVDS輸出接口

這種接口電路中，採用雙路方式傳輸，每個基色信號採用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36位或36bit LVDS接口。

（3）單路8位LVDS輸出接口

這種接口電路中，採用單路方式傳輸，每個基色信號採用8位數據，共24位RGB數據，因此，也稱24位或24bit LVDS接口。

（4）雙路8位LVDS輸出接口

這種接口電路中，採用雙路方式傳輸，每個基色信號採用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48位或48bit LVDS接口。

典型的LVDS發送芯片分為四通道、五通道和十通道幾種，下面簡要進行介紹。

（1）四通道LVDS發送芯片

圖2 所示為四通道LVDS發送芯片（DS90C365）內部框圖。包含了三個數據信號（其中包括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場同步信號VS）通道和一個時鐘信號發送通道。

4通道LVDS發送芯片主要用於驅動6bit液晶面板。使用四通道LVDS發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。

（2）五通道LVDS發送芯片

圖3 所示為五通道LVDS發送芯片（DS90C385）內部框圖。包含了四個數據信號（其中包括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場同步信號vs）通道和一個時鐘信號發送通道。

五通道LVDS發送芯片主要用於驅動8bit液晶面板。使用五通道LVDS發送芯片主要用來構成單路8bit LVDS接口電路和奇/偶雙路8bit LVDS接口電路。

（3）十通道LVDS發送芯片

圖4所示為十通道LVDS發送芯片（DS90C387）內部框圖。包含了八個數據信號（其中包括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場同步信號VS）通道和兩個時鐘信號發送通道。

十通道LVDS發送芯片主要用於驅動8bit液晶面板。使用十通道LVDS發送芯片主要用來構成奇/偶雙路8bit LVDS位接口電路。

在十通道LVDS發送芯片中，設置了兩個時鐘脈衝輸出通道，這樣做的目的是可以更加靈活的適應不同類型的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，只需使用一個通道的時鐘信號即可；當LVDS接收電路使用兩片五通道LVDS接收芯片時，十通道LVDS發送芯片需要為每個LVDS接收芯片提供單獨的時鐘信號。

LVDS發送芯片的輸入信號來自主控芯片，輸入信號包含RGB數據信號、時鐘信號和控制信號三大類。

①數據信號：為了説明的方便，將RGB信號以及數據選通DE和行場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發送芯片中，共有十八個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，G0～G5綠基色數據六個，B0～B5藍基色數據六個；一個顯示數據使能信號DE（數據有效信號）輸入引腳；一個行同步信號HS輸入引腳；一個場同步信號VS輸入引腳。也就是説，在四通道LVDS發送芯片中，共有二十一個數據信號輸入引腳。

在供8bit液晶面板使用的五通道LVDS發送芯片中，共有二十四個RGB信號輸入引腳，分別是紅基色數據R0～R7（8bit紅基色數據，R0為最低有效位，R7為最高有效位）八個，綠基色數據G0～G7八個，藍基色數據B0～B7八個；一個有效顯示數據使能信號DE（數據有效信號）輸入引腳；一個行同步信號HS輸入引腳；一個場同步信號VS輸入引腳；一個備用輸入引腳。也就是説，在五通道LVDS發送芯片中，共有二十八個數據信號輸入引腳。

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信號而不使用行場同步信號。因此，應用於不同的液晶面板時，有的LVDS發送芯片可能只需輸入DE信號，而有的需要同時輸入DE和行場同步信號。

②輸入時鐘信號：即像素時鐘信號，也稱為數據移位時鐘（在LVDS發送芯片中，將輸入的並行RGB數據轉換成串行數據時要使用移位寄存器）。像素時鐘信號是傳輸數據和對數據信號進行讀取的基準。

③待機控制信號（POWER DOWN）：當此信號有效時（一般為低電平時），將關閉LVDS發送芯片中時鐘PLL鎖相環電路的供電，停止IC的輸出。

④數據取樣點選擇信號：用來選擇使用時鐘脈衝的上升沿還是下降沿讀取所輸入的RGB數據。有的LVDS發送芯片可能並不設置待機控制信號和數據取樣點選擇信號，但也有的除了上述兩個控制信號還設置有其他一些控制信號。

LVDS發送芯片將以並行方式輸入的TTL電平RGB數據信號轉換成串行的LVDS信號後，直接送往液晶面板側的LVDS接收芯片。

LVDS發送芯片的輸出是低擺幅差分對信號，一般包含一個通道的時鐘信號和幾個通道的串行數據信號。由於LVDS發送芯片是以差分信號的形式進行輸出，因此，輸出信號為兩條線，一條線輸出正信號，另一條線輸出負信號。

①時鐘信號輸出：LVDS發送芯片輸出的時鐘信號頻率與輸入時鐘信號（像素時鐘信號）頻率相同。時鐘信號的輸出常表示為：TXCLK+和TXCLK－，時鐘信號佔用LVDS發送芯片的一個通道。

②LVDS串行數據信號輸出：對於四通道LVDS發送芯片，串行數據佔用三個通道，其數據輸出信號常表示為TXOUT0+、TXOUT0－，TXOUT1+、TXOUT1－，TXOUT2+、TXOUT2－。

對於五通道LVDS發送芯片，串行數據佔用四個通道，其數據輸出信號常表示為TXOUT0+、TXOUT0－，TXOUT1+、TXOUTI－，TXOUT2+、TXOUT2－，TXOUT3+、TXOUT3－。

對於十通道LVDS發送芯片，串行數據佔用八個通道，其數據輸出信號常表示為TXOUT0+、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（或者説這些數據的格式是怎樣的）。事實上，不同廠家生產的LVDS發送芯片，其輸出數據排列方式可能是不同的。因此，液晶顯示器驅動板上的LVDS發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，驅動板與液晶面板不匹配。這也是更換液晶面板時必須考慮的一個問題。