XGA Tcon Timing Verilog

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挥陶
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1 TFT-LCD 模块 TCON 信号和 DCDC 电源电路的理解殷新社 2005 年 5 月 13 日 Page 1

2 源驱动器栅驱动器模块接口TFT-LCD 模块电路驱动方框图 DC-DC 电源变换器灰度等级电压 TFT-LCD 器时序控制器 (ASIC) 源驱动器栅驱动SXGA TFT-LCD Panel ( 1280 x1024 ) Page 2

3 VESA 标准下 TFT-LCD 时序构成数据信号 Back porch T/L Border Active pixels B/R Border Front porch Sync 同步信号 DE 信号解析度 75Hz SXGA@60Hz SXGA@75Hz 有效像素 1024 pixels 1024 pixels 1280 pixels 1280 pixels 无效像素 320 pixels 288 pixels 408 pixels 408 pixels 行右边缘 0 pixels 0 pixels 0 pixel 0 pixel 行信号行前沿 24 pixels 16 pixels 48 pixels 16 pixels Sync 宽度 136 pixels 96 pixels 112 pixels 144 pixels 行后沿 160 pixels 166 pixels 248 pixels 248 pixels 行左边缘 0 pixels 0 pixels 0 pixel 0 pixel 有效行 768 lines 768 lines 1024 lines 1024 lines 无效行 38 lines 32 lines 42 lines 42 lines 场上边缘 0 line 0 line 0 line 0 line 场信号场前沿 3 lines 1 lines 1 line 1 line 场 Sync 宽度 6 lines 3 lines 3 lines 3 lines 场后沿 29 lines 28 lines 38 lines 38 lines 场下边缘 0 line 0 line 0 line 0 line 像素时钟频率 65 MHz(15.4nS) 78.5 MHz(12.7nS) 108 MHz (9.3nS) 135 MHz(7.4nS) Page 3

4 TFT-LCD 模块输入信号 TFT-LCD 模块输入信号类型有 : 1)TTL/CMOS 输入信号 2) 低压差分 (LVDS) 输入信号 3) 最小传输差分 (TMDS) 输入信号 Page 4

5 什么是 CMOS/TTL 信号 CMOS/TTL 输入的数据信号线和 T/CON Pin 是 1:1 连接信号线上 3.3V 代表数据 1, 0V 代表数据 0 Clock 3.3V 0V Need 21 Pin if XGA 6bit 1CH R1 R2 R3 R4 Data 3.3V 0V B3 B4 B5 B6... T/CON Page 5

6 CMOS/TTL 输入数据结构 DE 信号时钟 CLK CMOS/TTL 单口数据结构 R[0: 7] G[0: 7] 无效无效无效数据无效数据 B[0: 7] 无效无效数据 DE 信号时钟 CLK RE[0: 7] 无效 R0[0: 7] R2[0: 7] R1020[0:7] R1022[0:7] 无效数据 CMOS/TTL 双口数据结构 GE[0: 7] BE[0: 7] 无效无效 G0[0: 7] G2[0: 7] G1020[0:7] G1022[0:7] B0[0: 7] B2[0: 7] B1020[0:7] B1022[0:7] 无效数据无效数据 RO[0: 7] 无效 R1[0: 7] R3[0: 7] R1021[0:7] R1023[0:7] 无效数据 GO[0: 7] 无效 G1[0: 7] G3[0: 7] G1021[0:7] G1023[0:7] 无效数据 BO[0: 7] 无效 B1[0: 7] B3[0: 7] B1021[0:7] B1023[0:7] 无效数据 Page 6

7 什么是 LVDS? LVDS 对 6bit 的 XGA 来说, 在三队线上传输 21 个 CMOS/TTL 信号, 输入信号和 T/CON Pin 是 7:2 连接 6bit 的 XGA 的信号 :R0~R6, B0~B6, G0~G6, Hsyc, Vsyc, DE 利用 +Pair 和 -Pair 只见的电压差表示数据 1, 相反就是数据 0 Clock 1.2V 0V 1.2V 0V - + Data mV 200mV Need 8 Pin if XGA 6bit 1CH Pair 1 + Pair 1 - Pair 2 + Pair 2 - Pair 3 + Pair 3 - Pair 4 + Pair 4 - T/CON Page 7

8 什么是 LVDS 信号? LVDS 信号在一个时钟周期内连续传送 7 个数据与 TTL 相比, 信号线的引线数变少,TCON 的尺寸大小就可以变小与 TTL 信号相比, 信号的振幅变小, 减少 EMI. LVDS Signal 的认识 Differential Signal = (+ Pair) - (- Pair) Page 8

9 LVDS 接口的数据格式 24/36 位图像数据数据通道 0 数据通道 1 24/36 位图像数据图象控制器 DE 6 位控制信号 : Hsync, Vsync, CTL0~3 LVDS 发送器数据通道 2 数据通道 3 时钟通道 LVDS 接受器 DE 6 位控制信号 :Hsync, Vsync, CTL0~3 时序控制器 Clock Clock LVDS 的逻辑连接通道 0 R1 R0 G0 R5 R4 R3 R2 R1 R0 G0 R5 通道 1 G2 G1 B1 B0 G5 G4 G3 G2 G1 B1 B0 通道 2 B3 B2 使能帧同步行同步 B5 B4 B3 B2 使能帧同步通道 3 R7 R6 B7 B6 G7 G6 R7 R6 B7 T/7 前 1 个周期 1 个周期后 1 个周期时钟通道 Page 9

10 TMDS 接口的数据格式 24/36 位图像数据数据通道 0 24/36 位图像数据图象控制器 DE 6 位控制信号 : Hsync, Vsync, CTL0~3 TMDS 发送器数据通道 1 数据通道 2 时钟通道 TMDS 接受器 DE 6 位控制信号 :Hsync, Vsync, CTL0~3 时序控制器 Clock Clock TMDS 的逻辑连接 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 DC 平衡代码编码代码 : 0 为异或运算 1 为同或运算该 8 位是经过编码的 8 位灰度数据在 TMDS 连接上传送像元灰度数据字符的编码结构 Page 10

11 TFT-LCD 模块接口的比较接口类型 DVI 接口 LDI 接口 TTL 接口输入信号类型差分电压差分电压 TTL 电平驱动信号类型单端电流驱动回路电流驱动电压最大频率 165MHz 162MHz 65MHz 电源电压 3.3V 3.3V 5V 功耗小小大门槛电压 150mV 100mV 2.4V 时钟线 1 对两根 1 对两根 1 或 2 根连接线类型带屏蔽的双绞线双绞线 6bit XGA 数据连接线 3 对 6 根 3 对 6 根 18 根单线 8bit XGA 数据连接线 3 对 6 根 4 对 8 根 24 根单线 8bit QXGA 数据连接线 3 对双口 12 根 6 对双口 24 根四口 96 根连接器 ( 对 QXGA) 24/29 针 36 针 101 针 Page 11

12 TFT-LCD 模块的时序控制器 Timing Controller Page 12

13 什么是 TCON? T/CON 的定义 : T/CON : Timing Controller 的缩写从 Video Card 出来的要在 TFT-LCD 显示屏上显示的数据在 TCON 中经过变换生成显示的数据信号和驱动器的控制信号 T/CON 种类 : T/CON 输入信号 TTL (Transistor Transistor Logic) LVDS (Low Voltage Differential Signaling) T/CON 输出数据信号 TTL (Transistor Transistor Logic) 由 TI 提出的 mini-lvds ( 降低 EMI, 线路板 ) 由 NS 提出的 RSDS (Reduced Swing Differential Signal) ( 降低 EMI 和线路板 Page 13

14 TCON 的驱动器的控制信号控制信号的种类 : 源驱动器的控制信号 STH : 行数据的开始信号 CPH: 源驱动器的时钟信号 ( 数据的同步信号 ) TP or Load: 数据从源驱动器到显示屏的输出信号 MPOL :( 数据即行反转信号 ): 为了防止液晶老化, 而在液晶上的电压要求极性反转门驱动器的控制信号 STV (Start Vertical) : 栅的启动信号 CPV (Clock Pulse Vertical) : 栅的移动信号 OE1 (Output Enable) : 栅的输出控制信号 OE2 (Multi Level Gate) : 多灰度等级用的信号 Page 14

15 栅驱动器的控制信号的波形 STV CPV OE1 OE2 Gate 1 Gate 2 Page 15

16 数据输出和门控制信号 CPV TP OE2 Data Gate n Data Gate n+1 Page 16

17 Mini-LVDS 信号 mini-lvds 信号和 LVDS 一样有正负信号对构成主要用于 TCON 和源驱动器之间的接口一对信号线连续传输 6~8 个数据与 TTL 信号相比,T/CON 的 Pin 书虽然减少, 但 mini-lvds 内部时钟的频率增加 ( 例如,XGA 6 位 60Hz 情况下 TTL 为 32.5MHz, 而 mini-lvds 为 97MHz) Page 17

18 Mini-LVDS 信号 mini-lvds T/CON 左右输出口输出信号 4 块源驱动器 4 块源驱动器 mini-lvds 左输出口 mini-lvds T/CON mini-lvds 右输出口 LVDS 1CH or 2CH Page 18

19 Mini-LVDS 输出时钟频率 mini-lvds Output Pair & Frequency 解析度越高数据输出的信号对数就增加输出时钟频率和输入时钟频率, 根据内部 PLL 的组合来决定输出数据对数内部 PLL 组合输出频率一个时钟周期 Page 19

20 Mini-LVDS 和 RSDS Items mini-lvds RSDS Remark Input LVDS CH 2CH 2CH Input Clock Freq. 54MHz 54MHz Data Output Pair = 10 Pairs = 18 Pairs ex. SXGA 6bit 60Hz Data MUX 6 : 1 2 : 1 Output Clock Freq. 97MHz 54MHz Offset Voltage 1.2V 1.3V Differential Voltage 200~600mV 200~600mV V DIFF = V P -V N Page 20

21 控制器增加的其它功能时序控制除了完成时序功能外, 还可以根据需要增加以下的功能 : 1 TDDI 功能 : 降低 TTL 信号的 EMI 2 FRC ( Frame Rate Control) : 提高图像质量 3 SSGC (Spread Spectrum Generate Clock): 降低 EMI 4 MLG (Multi Level Gate): 降低闪烁 5 ODC (Overdrive Control): 提高响应时间 Page 21

22 TFT-LCD 模块的电源电路 Page 22

23 TFT-LCD 模块的电源 1) 数字逻辑电源 (DVDD) -LDO 一般情况下是 3.3V, 有时是 2.5V 2) Analog 主电源 (AVDD) 部分 - 脉冲调制集成电路 PWM IC 主要用在源驱动器的输出电源和 Gamma 校正电源 3) 栅极开启电源 - 主要采用 RC 电荷泵电路提供栅极打开的电源, 该电源为正电源 4) 栅极关断电源 - 也是采用电荷泵电路提供栅极关端电源, 该电源为负电源. Page 23

24 电源输入电路电源 (VDD) 输入电路部分 : 电源的输入部分是指从模块连接器输入, 用来产生模拟电源 (AVDD) 和数字电源 (DVDD) 1) Poly Switch 作用 : 防止电源负载过电流 2) 3 端滤波器作用 : 分离噪声 3) 旁路电容作用 : 减少噪声, 减小 AC Ripple Page 24

25 脉冲调制集成电路 PWM IC VIN + - L PWM D Cout Rload Vin Vout = 1 D D : Duty Cycle of The Switch < Current Mode Boost Regulator> L X + L D + VIN + - Cout Rload Vout - VI N + - Cout Vout - < First Cycle > < Second Cycle > Page 25

26 电感的选择 Δ i = L VIN * D [ A] 2* L* fs * 电感电流斜率的决定要素 - 输入电压, 输出电压 (VIN, D) - 电感值 (L) fs - 开关频率 ( ) Page 26

27 电感中电流波纹的重要性 1) 如果通过电感电流的斜率过大, 那么开关峰值电流就变大. 如果 DC/DC 效率变低, 则电源的稳定性就变得不好.( 影响 Under Voltage 特性等 ) 选择电感时, 维持电源稳定时的最小值电感 V IN R L > DSON fs D 2 ( ) 1 D ( H ) D ( ) + 1 D 2) 若电感中电流变化值 i 比电感中流过的平均电流 (I L_AVG ) 的值大, 则在开关过程中电感内的电流值就会不连续 ; 所以必须将 i 设定在平均电流值以下, 3) 输出电压的 Ripple 还受电感中流变化大小的影响. 如果电感中电流变化 (current ripple) 越小, 输出电压的 Ripple 也变小. 4) 电感饱和电流 : 要求电感不能工作在饱和状态下 Page 27

28 正电压的电荷泵电路 Vc Vc Va + Vb Vb Va Page 28

29 负电压的电荷泵电路 Vc Vb Vc Va - Vb Va Page 29

30 LDO (Low Drop Output) 电路 +5V +3.3V Page 30

31 MLG (Multi-Level-Gate) 电路 OE2 AVDD Page 31

邏輯分析儀的概念與原理-展示版

邏輯分析儀的概念與原理-展示版 PC Base Standalone LA-100 Q&A - - - - - - - SCOPE - - LA - - ( Embedded ) ( Skew ) - Data In External CLK Internal CLK Display Buffer ASIC CPU Memory Trigger Level - - Clock BUS Timing State - ( Timing