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        液晶電視V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號硬件電路設(shè)計

        2021-09-26 08:20:00冠捷顯示科技廈門有限公司林孔儉
        電子世界 2021年16期
        關(guān)鍵詞:信號設(shè)計

        冠捷顯示科技(廈門)有限公司 林孔儉

        將V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號設(shè)計的目的,是用于把液晶電視主板輸出的V-BY-ONE轉(zhuǎn)HDMI,這樣可省掉搭配液晶面板的操作,搭配有HDMI接口的顯示設(shè)備直接輸出圖像。本文主要描述一種液晶電視所用基于IT6265 V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號硬件電路的設(shè)計,分為幾個模塊分別進行介紹,包括:IC供電模塊電路;V-BY-ONE輸入電路;HDMI信號輸出電路;MCU控制模塊(包含Lane選擇控制電路,Byte模式選擇控制電路,配套信號指示線路);以及相關(guān)PCB Layout注意事項。

        1 V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號介紹

        先說一下V-BY-ONE信號出現(xiàn)的背景。先前在普通液晶電視中,多采用LVDS信號傳輸方式。LVDS信號是一種低擺幅(約350mV)差分信號,內(nèi)含時鐘、數(shù)據(jù)、功能控制三大類信號。其中,數(shù)據(jù)信號的組數(shù)較多,例如常見的高清屏(分辨率為1920×1080)的數(shù)據(jù)線多為8對或10對。LVDS信號雖然解決了TTL信號的EMI干擾和傳輸電壓高的問題,卻存在數(shù)據(jù)信號傳輸時滯及傳輸線對多的問題,已不能滿足超高清屏(如4K屏)對信號傳輸率的要求,為此,日本賽恩電子公司(THine)推出V-by-One信號標準。

        V-by-One是專門面向高清數(shù)字圖像信號傳輸而開發(fā)的信號標準,由1-8組配對信號組成,既解決了配線時滯問題,還大大降低了EMI干擾,又提高了每組信號的最大傳輸速度(達3.75Gbps),并且傳輸線數(shù)量大幅減少。例如:一款UD屏(分辨率不低于3840×2160的超高清屏),若采用LVDS信號,其數(shù)據(jù)線會高達48對;若采用V-by-On。信號,其數(shù)據(jù)線僅需8對.目前4K液晶電視主板跟panel T-con之間連接的就是V-by-One信號。

        HDMI即高清多媒體接口(High Definition Multimedia Interface)是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口,可以發(fā)送未壓縮的音頻及視頻信號。HDMI可用于機頂盒、DVD播放機、個人計算機、電視、游戲主機、綜合擴大機、數(shù)字音響與電視機等設(shè)備。HDMI可以同時發(fā)送音頻和視頻信號,由于音頻和視頻信號采用同一條線材,大大簡化系統(tǒng)線路的安裝難度。HDMI成為目前主流液晶電視以及顯示器的外部信號接口。

        針對以上需求,市面上出了幾個特定信號轉(zhuǎn)換IC。本文選取IT6265這個轉(zhuǎn)換IC,對其周邊硬件設(shè)計做介紹。

        IT6265是ITE聯(lián)陽半導(dǎo)體廠家推出的一款V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號轉(zhuǎn)換器。其主要特點:可以支持1/2/4/8lane數(shù)據(jù)設(shè)置;支持3/4/5-byte mode設(shè)置;支持1分屏,二分頻V-BY-ONE信號輸入格式;兼容HDMI1.4b,HDMI2.0b,HDCP1.4,HDCP2.2規(guī)格輸出;使用QFN-76封裝。

        此顆信號轉(zhuǎn)換器應(yīng)用在TPV液晶電視機種上的設(shè)計框圖如圖1所示。

        圖1 信號轉(zhuǎn)換整體設(shè)計框圖

        下面分別介紹各個外圍電路設(shè)計:包括IC供電模塊電路;V-BY-ONE輸入電路;MCU控制模塊(包含Lane選擇控制電路,Byte選擇控制電路,配套信號指示線路);HDMI信號輸出電路,以及相關(guān)PCB Layout(印刷板電路布局)注意事項。

        2 IC供電模塊電路

        信號轉(zhuǎn)換板的供電電壓來源是12V,因為目前行業(yè)內(nèi)4K液晶面板的T-CON電壓一般都是12V。這個電壓可以跟隨電視主板V-BY-ONE信號輸入直接供應(yīng)給信號轉(zhuǎn)換板。

        IT6265 IC的供電電壓需求有1.0V,3.3V;MCU的供電是3.3V;HDMI輸出需要有5V(外部設(shè)備偵測/讀寫EDID需求)。以上這些電壓由12V通過電源芯片DC/DC IC轉(zhuǎn)化而來。

        考慮電源帶載能力,12V原先是供應(yīng)給液晶面板panel,規(guī)格要求一般都是1~2A。IT6265的正常工作時的功耗比較小,3.3V耗電26mA,1.0V耗電354mA,整體工作時的耗電在441mW左右。加上外面一個MCU供電,以及周邊回路的供電這些功耗都在mW級別。綜上所述,12V的帶載可以滿足信號轉(zhuǎn)換板的工作需求。

        考慮電源紋波方面,經(jīng)ITE IC廠家FAE確認無特定規(guī)格。廠家工程師建議在電源輸出部分,加電容濾波,各電源之間用磁珠隔離。

        3 V-BY-ONE輸入電路

        V-BY-ONE輸入電路:包含12V電源輸入;V-BY-ONE數(shù)據(jù)Lane信號對;V-BY-ONE通訊控制信號(包括:熱插拔檢測信號Hot-plug Detect signal,以及時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)信號CDR Lock signal)。其中V-BY-ONE數(shù)據(jù)Lane信號對:信號發(fā)送端跟信號接收端之間采用交流耦合,用100nF電容隔離。為防止插拔V-BY-ONE線材瞬間ESD靜電對IT6265轉(zhuǎn)換IC損壞,建議在V-BYONE數(shù)據(jù)Lane信號對加ESD防護器件。

        4 HDMI信號輸出電路

        HDMI信號輸出電路:包含5V電源輸出;HDMI數(shù)據(jù)信號TDMS(Transition Minimized Differential Signaling最小化傳輸差分訊號);HDMI DDC IIC信號;HDMI hot-plug熱插拔檢測信號。其中在5V輸出回路上串接熱敏電阻,防止因外部設(shè)備短路,造成回路上器件損壞。

        5 MCU控制模塊(包含Lane選擇控制電路,Byte模式選擇控制電路,配套信號指示線路)

        設(shè)計MCU模塊的目的,是對V-BY-ONE信號輸入,有不同的Lane數(shù),不同的Byte模式需要做匹配控制,配合LED信號顯示,達到轉(zhuǎn)換出來的HDMI信號能夠正確輸出。

        此次設(shè)計MCU選用的也是ITE廠家的IT6350E,使用同一廠家能便于軟件開發(fā)配置。此MCU主要特點:內(nèi)含4KB ROM,64KB SRAM,128KB flash。一個UART口,支持31個GPIO,使用LQFP-48封裝。

        MCU控制模塊整體設(shè)計思路如表1所示。

        表1 MCU控制模塊說明表

        后續(xù)設(shè)計改進的地方,目前V-BY-ONE輸入的1分屏跟二分屏是固定,沒有外部硬件選擇控制。不過板子也有做了USB燒錄的功能,可以燒錄不同的軟體,來識別1分屏跟二分屏。

        6 相關(guān)PCB Layout(印刷板電路布局)注意事項

        為達到更好的效率及EMI效果,應(yīng)該對PCB線路布局根據(jù)廠家的規(guī)格書,以及郵件聯(lián)系給出的建議去布局。

        信號轉(zhuǎn)換板Layout(電路布局)一般需要注意以下:(1)為保持V-BY-ONE高速信號完整性,避免干擾,PCB建議做四層板;(2)3.3V及+5V建議可走VCC/Bottom層,避免其影響高速輸出訊號;(3)V-BY-ONE及HDMI信號走線出圖做板時,請廠家做100ohm阻抗控制。

        結(jié)語:通過以上液晶電視V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號硬件電路設(shè)計的介紹,為其他同事進行電路設(shè)計做參考。也可以作為新人培訓(xùn)的資料,對新進員工進行必要的培訓(xùn),了解轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計背景,理解其思路,以期更快融入公司的硬件研發(fā)工作。

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