深入解析DS90C387與DS90CF388：雙像素LVDS顯示接口的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域，顯示接口的性能對(duì)于提升設(shè)備整體表現(xiàn)至關(guān)重要。DS90C387和DS90CF388作為雙像素LVDS（低電壓差分信號(hào)）顯示接口芯片，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。今天，我們就來深入剖析這兩款芯片的特性、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：ds90cf388.pdf

核心特性

規(guī)范兼容性

這兩款芯片嚴(yán)格遵循OpenLDI規(guī)范，這一規(guī)范為數(shù)字顯示接口提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，確保了DS90C387和DS90CF388在不同設(shè)備間的良好兼容性。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師無需擔(dān)心接口兼容性問題，可更專注于產(chǎn)品的其他功能開發(fā)。

時(shí)鐘支持能力

DS90C387支持32.5至112/170MHz的時(shí)鐘頻率，而DS90CF388支持40至112MHz的時(shí)鐘頻率。這種廣泛的時(shí)鐘支持范圍，使得它們能夠適應(yīng)不同分辨率面板的需求，從SVGA到QXGA面板分辨率均可輕松應(yīng)對(duì)。

高速數(shù)據(jù)傳輸

具備高達(dá)5.38Gbps的帶寬，能夠滿足高分辨率、高幀率顯示的大數(shù)據(jù)量傳輸需求。在需要實(shí)時(shí)顯示高清圖像或視頻的應(yīng)用中，如高端顯示器、工業(yè)控制顯示終端等，DS90C387和DS90CF388能確保數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確傳輸，呈現(xiàn)清晰流暢的畫面。

長(zhǎng)電纜驅(qū)動(dòng)能力

芯片能夠驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)距離、低成本的電纜。在一些大型設(shè)備或分布式系統(tǒng)中，顯示設(shè)備與控制主機(jī)可能距離較遠(yuǎn)，此時(shí)DS90C387和DS90CF388的長(zhǎng)電纜驅(qū)動(dòng)能力就顯得尤為重要，可降低布線成本和復(fù)雜度。

抗干擾特性

• 預(yù)加重技術(shù)：通過增加額外電流，有效減少電纜負(fù)載效應(yīng)，確保信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸中的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，特別是在電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)或環(huán)境干擾較大的情況下，預(yù)加重技術(shù)能顯著改善信號(hào)質(zhì)量。
• 直流平衡數(shù)據(jù)傳輸：減少符號(hào)間干擾（ISI），提供低失真的眼圖。在接收端，直流平衡技術(shù)能使數(shù)據(jù)信號(hào)更易于恢復(fù)和處理，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
• 電纜去斜功能：可補(bǔ)償電纜對(duì)信號(hào)的延遲差異，確保數(shù)據(jù)的正確采樣。具體來說，該功能能在高達(dá)80MHz的時(shí)鐘速率下，實(shí)現(xiàn)±1 LVDS數(shù)據(jù)比特時(shí)間的對(duì)間偏斜調(diào)整，同時(shí)對(duì)內(nèi)部對(duì)偏斜的容忍度達(dá)到300ps。

  靈活的像素架構(gòu)

  支持雙像素架構(gòu)，可與GUI和時(shí)序控制器接口，同時(shí)提供單像素發(fā)射機(jī)輸入選項(xiàng)，支持單像素GUI接口。這種靈活性使得工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，選擇合適的像素模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。

  抗抖動(dòng)能力

  發(fā)射機(jī)能有效抑制周期到周期的抖動(dòng)，確保輸出信號(hào)的穩(wěn)定性。在實(shí)際工作中，輸入時(shí)鐘信號(hào)可能會(huì)存在抖動(dòng)，而DS90C387能夠?qū)⑦@種抖動(dòng)對(duì)輸出信號(hào)的影響降至最低，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

  引腳兼容性與可配置性

• 數(shù)據(jù)和控制輸入引腳具備5V容限，增強(qiáng)了與其他設(shè)備的兼容性。在與不同電壓等級(jí)的設(shè)備連接時(shí)，無需額外的電平轉(zhuǎn)換電路，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程。
• 發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)和控制選通信號(hào)可通過編程選擇上升沿或下降沿，方便與各種圖形控制器接口。這種可配置性使得工程師可以根據(jù)具體的控制器要求，靈活調(diào)整信號(hào)的觸發(fā)方式，提高系統(tǒng)的匹配度。
• 與FPD - Link具有向后兼容的配置選項(xiàng)，支持額外的用戶定義控制信號(hào)。這意味著在升級(jí)或改造現(xiàn)有系統(tǒng)時(shí)，可以方便地集成DS90C387和DS90CF388，保護(hù)已有投資。

工作原理與技術(shù)指標(biāo)

工作原理

DS90C387和DS90CF388組成的收發(fā)器對(duì)，主要用于在主機(jī)和高達(dá)QXGA分辨率的平板顯示器之間實(shí)現(xiàn)雙像素?cái)?shù)據(jù)傳輸。發(fā)射機(jī)將48位（雙像素24位顏色）的CMOS/TTL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為8路LVDS數(shù)據(jù)流，同時(shí)在消隱間隔期間發(fā)送控制信號(hào)（VSYNC、HSYNC、DE和兩個(gè)用戶定義信號(hào)）。在最大雙像素速率為112MHz時(shí)，LVDS數(shù)據(jù)線速度可達(dá)672Mbps，總吞吐量達(dá)到5.38Gbps。此外，還支持24位顏色數(shù)據(jù)（單像素）以最大170MHz的速率輸入發(fā)射機(jī)，并提供單像素到雙像素的轉(zhuǎn)換功能。

技術(shù)指標(biāo)

絕對(duì)最大額定值

包括電源電壓、CMOS/TTL輸入輸出電壓、LVDS接收器輸入電壓、LVDS驅(qū)動(dòng)器輸出電壓等參數(shù)的限制范圍。例如，電源電壓范圍為 - 0.3V至 + 4V，CMOS/TTL輸入電壓范圍為 - 0.3V至 + 5.5V等。在設(shè)計(jì)過程中，必須嚴(yán)格遵守這些額定值，以確保芯片的正常工作和可靠性。

推薦工作條件

明確了電源電壓、工作溫度、接收器輸入范圍和電源噪聲電壓等參數(shù)的推薦值。如電源電壓推薦為3.0 - 3.6V，工作溫度范圍為 - 10°C至 + 70°C，接收器輸入范圍為0 - 2.4V，電源噪聲電壓應(yīng)不超過100mVp - p。遵循這些推薦條件，可使芯片在最佳狀態(tài)下工作，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。

電氣特性

涵蓋了CMOS/TTL直流特性、LVDS驅(qū)動(dòng)器和接收器的直流特性、發(fā)射機(jī)和接收器的電源電流等參數(shù)。例如，CMOS/TTL高電平輸入電壓為2.0 - 5.0V，LVDS差分輸出電壓為250 - 450mV等。這些電氣特性是進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和性能評(píng)估的重要依據(jù)。

開關(guān)特性

詳細(xì)規(guī)定了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的各種開關(guān)時(shí)間參數(shù)，如LVDS信號(hào)的高低電平轉(zhuǎn)換時(shí)間、輸出位寬、脈沖位置、通道間偏斜等。這些參數(shù)對(duì)于確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸和同步至關(guān)重要。例如，發(fā)射機(jī)的LVDS低到高轉(zhuǎn)換時(shí)間在不同預(yù)加重條件下有所不同，范圍在0.11 - 0.7ns之間。

芯片集RSKM特性

RSKM（接收器偏斜裕度）是衡量芯片在不同時(shí)鐘頻率和工作模式下，對(duì)信號(hào)偏斜的容忍能力的重要指標(biāo)。在非直流平衡模式和直流平衡模式下，RSKM的值會(huì)隨著時(shí)鐘頻率的變化而有所不同。同時(shí)，芯片還支持去斜功能，進(jìn)一步提高了對(duì)信號(hào)偏斜的補(bǔ)償能力，確保數(shù)據(jù)的可靠接收。

引腳描述與LVDS接口

引腳描述

發(fā)射機(jī)（DS90C387）

包含多種類型的引腳，如RGB數(shù)據(jù)輸入引腳、LVDS差分?jǐn)?shù)據(jù)輸出引腳、時(shí)鐘輸入輸出引腳、模式選擇引腳等。每個(gè)引腳都有其特定的功能和用途，例如“DUAL”引腳用于選擇雙像素、單像素或單像素輸入到雙像素輸出的操作模式；“BAL”引腳用于選擇直流平衡或非直流平衡接口模式。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，正確連接和配置這些引腳。

接收機(jī)（DS90CF388）

同樣有豐富的引腳，包括LVDS差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入引腳、RGB數(shù)據(jù)輸出引腳、時(shí)鐘輸入輸出引腳等。其中，“BAL”引腳用于檢測(cè)輸入數(shù)據(jù)的直流平衡模式，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)解串；“DESKEW”引腳用于開啟或關(guān)閉去斜功能。此外，還提供了用戶定義的控制信號(hào)輸出引腳（CNTLE和CNTLF），方便實(shí)現(xiàn)一些定制化的功能。

LVDS接口

詳細(xì)介紹了LVDS數(shù)據(jù)位的命名規(guī)則和不同像素模式下的數(shù)據(jù)映射方式。通過合理的配置和連接，可以實(shí)現(xiàn)不同分辨率和顏色深度的顯示應(yīng)用。例如，在單像素模式下，數(shù)據(jù)按照特定的映射規(guī)則從VGA - TFT數(shù)據(jù)源傳輸?shù)桨l(fā)射機(jī)，再通過LVDS接口傳輸?shù)浇邮諜C(jī)，最后輸出到TFT面板。在雙像素模式下，數(shù)據(jù)的傳輸和映射方式會(huì)有所不同，以滿足更高分辨率和數(shù)據(jù)量的需求。同時(shí)，還給出了不同模式下的控制信號(hào)傳輸方式和相關(guān)的配置說明。

應(yīng)用信息與配置要點(diǎn)

應(yīng)用場(chǎng)景與配置方法

單輸入像素到雙像素輸出應(yīng)用

將DS90C387的“DUAL”引腳設(shè)置為1/2Vcc（1.65V），可通過上拉和下拉電阻實(shí)現(xiàn)。這種配置下，輸入的單像素信號(hào)會(huì)被拆分為奇數(shù)和偶數(shù)像素（雙像素）輸出。同時(shí)，“R_FDE”引腳需設(shè)置為高電平，并且消隱期間的時(shí)鐘周期數(shù)必須為偶數(shù)。該配置適用于需要將單像素信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙像素信號(hào)的應(yīng)用場(chǎng)景，如一些舊設(shè)備升級(jí)或特定的顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

單像素或雙像素應(yīng)用

將“DUAL”引腳設(shè)置為Vcc（雙像素）或Gnd（單像素）。在雙像素模式下，發(fā)射機(jī)有兩個(gè)LVDS時(shí)鐘輸出，可與兩個(gè)FPD - Link“筆記本”接收器接口；在單像素模式下，部分輸出通道會(huì)被禁用，以降低功耗。兩種模式都支持直流平衡數(shù)據(jù)傳輸功能，但建議僅在顯示器應(yīng)用中使用該功能，以提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和抗干擾能力。

接收機(jī)與VGA控制器接口

DS90CF388可在高達(dá)112MHz的工作頻率下支持單像素或雙像素接口。當(dāng)與不具備直流平衡數(shù)據(jù)傳輸功能的VGA控制器集成的LVDS發(fā)射機(jī)接口時(shí)，需將接收機(jī)的“BAL”引腳接地，禁用直流平衡功能。

新特性解析

預(yù)加重功能

在LVDS邏輯轉(zhuǎn)換期間增加額外電流，減少電纜負(fù)載效應(yīng)。通過在“PRE”引腳施加不同的直流電壓，可以設(shè)置不同的預(yù)加重強(qiáng)度。例如，當(dāng)“PRE”引腳電壓為Vcc時(shí)，可實(shí)現(xiàn)100%的預(yù)加重。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)電纜長(zhǎng)度和工作頻率，選擇合適的預(yù)加重電壓，以確保信號(hào)的質(zhì)量。

直流平衡功能

在每個(gè)周期的有效數(shù)據(jù)傳輸中，除了像素和控制信息外，還會(huì)在每個(gè)LVDS數(shù)據(jù)信號(hào)線上發(fā)送一個(gè)額外的直流平衡位（DCBAL）。該位的作用是最小化信號(hào)線上的短期和長(zhǎng)期直流偏置，通過選擇性地發(fā)送未修改或反轉(zhuǎn)的像素?cái)?shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)。在直流平衡模式下，數(shù)據(jù)使能控制信號(hào)（DE）會(huì)在時(shí)鐘信號(hào)上傳輸，以區(qū)分像素?cái)?shù)據(jù)和控制信息。同時(shí)，控制信息（如HSYNC和VSYNC）會(huì)根據(jù)運(yùn)行字差異和要發(fā)送的控制值進(jìn)行編碼傳輸。這種功能在長(zhǎng)距離電纜傳輸和對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求較高的應(yīng)用中非常有用。

控制信號(hào)傳輸

在直流平衡模式下，控制信號(hào)（如DE、HSYNC、VSYNC等）在消隱期間以特定的模式傳輸。例如，DE信號(hào)在高電平時(shí)，在時(shí)鐘信號(hào)上發(fā)送的控制字為1111000或1110000；在低電平時(shí)，發(fā)送的控制字為1111100或1100000。這些控制信號(hào)的傳輸模式確保了在數(shù)據(jù)傳輸過程中，能夠正確區(qū)分像素?cái)?shù)據(jù)和控制信息，保證顯示系統(tǒng)的正常工作。

支持額外控制信號(hào)

在“雙像素”直流平衡輸出模式下，芯片支持傳輸一到兩個(gè)額外的用戶定義控制信號(hào)（CNTLE和CNTLF）。這些信號(hào)在消隱期間且VSYNC為低電平時(shí)有效，通過特定的輸入引腳（B26 - CNTLF和B27 - CNTLE）提供給發(fā)射機(jī)。在接收機(jī)端，這些控制信號(hào)以TTL輸出形式提供，方便用戶進(jìn)行后續(xù)處理。

去斜功能

DS90CF388在直流平衡數(shù)據(jù)傳輸模式下支持去斜功能。該功能能夠容忍單個(gè)差分對(duì)之間最小300ps的偏斜，以及相關(guān)差分對(duì)之間±1 LVDS數(shù)據(jù)比特時(shí)間的偏斜。每個(gè)數(shù)據(jù)通道可以獨(dú)立進(jìn)行去斜調(diào)整，步長(zhǎng)為1/3比特時(shí)間，范圍為TBIT。去斜功能在時(shí)鐘速率高達(dá)80MHz時(shí)有效，并且在消隱期間至少需要四個(gè)時(shí)鐘周期來完成去斜操作。這一功能對(duì)于補(bǔ)償電纜和其他傳輸介質(zhì)引起的信號(hào)偏斜非常有效，提高了數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。

向后兼容模式

發(fā)射機(jī)提供第二個(gè)LVDS輸出時(shí)鐘，在“雙像素模式”下，兩個(gè)LVDS時(shí)鐘相同。這一特性使得芯片能夠與前一代設(shè)備實(shí)現(xiàn)向后兼容，方便在現(xiàn)有系統(tǒng)中進(jìn)行升級(jí)和替換。同時(shí)，在與FPD - Link接收器接口時(shí)，還可以恢復(fù)一些冗余的信號(hào)。

發(fā)射機(jī)特性

發(fā)射機(jī)具有抗周期到周期抖動(dòng)的能力，能夠?qū)⑤斎霑r(shí)鐘的抖動(dòng)對(duì)輸出信號(hào)的影響降至最低。通過合理設(shè)計(jì)電源和時(shí)鐘源，如減少PLLVCC噪聲和使用低抖動(dòng)時(shí)鐘源，可以進(jìn)一步降低發(fā)射機(jī)的輸出抖動(dòng)。此外，發(fā)射機(jī)還提供可編程的邊緣數(shù)據(jù)選通功能，方便與各種圖形控制器接口。

RSKM和RSKMD參數(shù)

RSKM（接收器偏斜裕度）是發(fā)射機(jī)脈沖位置和接收機(jī)選通窗口之間的差值，必須大于互連偏斜、LVDS源時(shí)鐘抖動(dòng)和ISI（如果有）的總和。RSKMD是在啟用DS90CF388的去斜功能時(shí)適用的參數(shù)，它是接收機(jī)選通窗口和理想脈沖位置之間的差值，必須大于發(fā)射機(jī)脈沖位置方差、LVDS源時(shí)鐘抖動(dòng)和ISI（如果有）的總和。這兩個(gè)參數(shù)對(duì)于評(píng)估系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性非常重要，在設(shè)計(jì)過程中需要進(jìn)行合理的計(jì)算和考慮。

電源管理

發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都提供電源管理功能。通過將“PD”引腳置低，可以實(shí)現(xiàn)電源關(guān)閉模式，此時(shí)發(fā)射機(jī)輸出處于三態(tài)，接收機(jī)輸出被強(qiáng)制為低電平。在電源電壓穩(wěn)定后，將“PD”引腳置高，可啟用設(shè)備。

DS90C387A/DS90CF388A

這兩款芯片與DS90C387/DS90CF388在電氣上相似，但禁用了直流平衡數(shù)據(jù)傳輸和電纜去斜功能，以降低整體功耗。適用于對(duì)長(zhǎng)電纜驅(qū)動(dòng)能力要求不高的應(yīng)用場(chǎng)景，并且能夠與現(xiàn)有的FPD - Link設(shè)備直接互操作，實(shí)現(xiàn)向后兼容。

配置表格

提供了一個(gè)配置表格，詳細(xì)列出了不同引腳的設(shè)置條件和對(duì)應(yīng)的配置模式。例如，“R_FB”引腳設(shè)置為Vcc時(shí)，選擇上升沿?cái)?shù)據(jù)選通；設(shè)置為Gnd時(shí)，選擇下降沿?cái)?shù)據(jù)選通。通過參考這個(gè)表格，工程師可以快速準(zhǔn)確地進(jìn)行芯片的配置，提高設(shè)計(jì)效率。

總結(jié)

DS90C387和DS90CF388作為雙像素LVDS顯示接口芯片，憑借其豐富的特性、靈活的配置選項(xiàng)和出色的性能，在高分辨率顯示應(yīng)用中具有廣闊的應(yīng)用前景。無論是在工業(yè)控制、高端顯示器還是其他需要高速數(shù)據(jù)傳輸和穩(wěn)定顯示的領(lǐng)域，這兩款芯片都能提供可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇芯片的工作模式和配置參數(shù)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，要嚴(yán)格遵守芯片的技術(shù)指標(biāo)和工作條件，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望通過本文的介紹，能幫助各位工程師更好地理解和應(yīng)用DS90C387和DS90CF388芯片，設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的電子設(shè)備。