低功率顯示器架構(gòu)

??? 顯示器是高功耗產(chǎn)品的代表。其功耗不僅包括顯示器面板本身，還包括視頻接口、視頻控制器和背光照明。
??? · 移動(dòng)像素鏈路(MPL)接口：高帶寬的視頻接口，特點(diǎn)是接線(xiàn)數(shù)量較少，并且電磁干擾小。
??? · 自刷新模式：如收聽(tīng)音樂(lè)或通話(huà)時(shí)，不需要運(yùn)行高分辨率的視頻，此時(shí)該功能可以把視頻接口和視頻控制器關(guān)閉，并使用一個(gè)片上的幀緩存器支持時(shí)鐘、樂(lè)曲選擇清單、通信錄和即時(shí)短信應(yīng)用所需的較低分辨率圖像顯示。
??? · RGB LED 背光驅(qū)動(dòng)器" title="背光驅(qū)動(dòng)器">背光驅(qū)動(dòng)器：能夠在整個(gè)亮度范圍內(nèi)在較低的功率下實(shí)現(xiàn)更佳的白平衡效果。它可以根據(jù)環(huán)境中溫度和光線(xiàn)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度和白平衡。

MPL接口

?? ?MPL可為位映射顯示器提供一個(gè)低引腳數(shù)、低EMI的高效率接口。MPL之所以能實(shí)現(xiàn)這些效果，全靠以下的一些特點(diǎn)：
??? · 較少的信號(hào)線(xiàn)路：它用一個(gè)串行接口取代了并行視頻數(shù)據(jù)總線(xiàn)，將一般多至28條的信號(hào)線(xiàn)路削減至3條或4條。這不但簡(jiǎn)化了互連的線(xiàn)路(一般是指介于主電路板和平板顯示器模塊之間的扁平接線(xiàn)或柔性電路)，而且亦減少了發(fā)射電磁干擾的天線(xiàn)數(shù)量。
??? · 較低的開(kāi)關(guān)電流：電流模式信號(hào)可降低開(kāi)關(guān)電流。與TTL和LVCMOS的電平比較，它能夠?qū)㈦娏鳒p少一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
?? ?· 較低的電壓擺幅：信號(hào)只有20mV的電壓擺幅，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于1.8V的TTL和LVCMOS。
??? 圖1所示為一個(gè)連接到平板顯示驅(qū)動(dòng)器的MPL接口。圖中的MPL提供一個(gè)高帶寬的視頻接口，同時(shí)一個(gè)SPI接口則提供一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)顯示器驅(qū)動(dòng)寄存器的接口。當(dāng)沒(méi)有視頻數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，MPL接口可以被關(guān)閉以進(jìn)一步減少功耗。

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????LM2512A MPL串行器在一個(gè)并行視頻總線(xiàn)的視頻控制器和MPL之間提供了一個(gè)接口，LM2512A 能夠?qū)?4位的RGB視頻和多至三個(gè)控制信號(hào)串行化，并可把前者抖動(dòng)成18位以便在MPL上傳輸。此外，三個(gè)片上式的256×8查找表能為每個(gè)顏色提供個(gè)別的色彩校正功能，并且可通過(guò)SPI接口為L(zhǎng)M2512A的查找表和控制寄存器編程。
??? 至于FPD95120平板顯示驅(qū)動(dòng)器則集成有一個(gè)MPL接收器。對(duì)于沒(méi)有MPL接口的顯示驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，可使用一個(gè)MPL解串器來(lái)重新產(chǎn)生出18位的并行視頻數(shù)據(jù)。

自刷新模式

?? ?FPD95120中包含一個(gè)片上式的230Kbit局部顯示存儲(chǔ)器，可以在沒(méi)有視頻輸入時(shí)刷新顯示器，以便允許關(guān)閉MPL接口。當(dāng)用戶(hù)不收看視頻、也不上網(wǎng)時(shí)，該功能便會(huì)啟動(dòng)。但是，即使在這時(shí)也有一些功能需要顯示文字，例如即時(shí)短信或樂(lè)曲清單。當(dāng)MPL接口處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)SPI接口訪(fǎng)問(wèn)FPD95120的顯示存儲(chǔ)器。FPD95120可支持一個(gè)240×320 像素的局部圖像顯示，分辨率為每像素3位，或者是一個(gè)320×480 像素的圖像顯示，分辨率為每像素1位。

RGB LED背光驅(qū)動(dòng)器

??? 一個(gè)具備視頻放映質(zhì)量的顯示器需要配合極純凈的白色光源，這個(gè)白色光源能夠在不同的亮度設(shè)定、溫度和多個(gè)廠(chǎng)商平板顯示器中維持高純度的白色光。傳統(tǒng)的白光LED方案只能提供一個(gè)由白光LED供應(yīng)商決定的固定色彩平衡，而一個(gè)RGB LED 光源則是把紅、綠和藍(lán)光LED的輸出合成為白光，這樣便可通過(guò)驅(qū)動(dòng)器的脈沖寬度調(diào)制來(lái)調(diào)節(jié)每個(gè)顏色，從而調(diào)節(jié)合成光的色彩平衡度。RGB LED背光驅(qū)動(dòng)器如圖2所示。

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??? LP5520的RGB背光驅(qū)動(dòng)器設(shè)有一個(gè)用戶(hù)可編程的校正存儲(chǔ)器，它能夠在-40°C～+120°C的范圍內(nèi)，以每16°C為一增量級(jí)來(lái)保持每種LED顏色的光度對(duì)溫度的曲線(xiàn)特性。通過(guò)把一個(gè)LM20溫度傳感器安裝在LED的附近，便能夠使LP5520在一個(gè)寬闊的溫度范圍內(nèi)自動(dòng)維持白平衡。此外，片上的12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的第二個(gè)輸入可用作一個(gè)外部的光電二極管，以用來(lái)監(jiān)視周?chē)h(huán)境的光度。一個(gè)主機(jī)微控制器可通過(guò)其I2C/SPI 接口去訪(fǎng)問(wèn)LP5520的控制寄存器，從而控制LED的光線(xiàn)強(qiáng)度。
??? LP5520的高效升壓轉(zhuǎn)換器能夠接受一個(gè)2.9V～5.5V的寬闊輸入電壓范圍，并且產(chǎn)生出一個(gè)5V～20V的輸出電壓，而增量級(jí)被編程成1V。一個(gè)自適應(yīng)模式可通過(guò)監(jiān)視LED驅(qū)動(dòng)器的輸出，將升壓降低至有助于節(jié)能的最低有效值。

優(yōu)化音頻功率

??? 音頻子系統(tǒng)也是高能耗產(chǎn)品的代表。一些主要用來(lái)聽(tīng)音樂(lè)或通話(huà)的設(shè)備更是如此。音頻子系統(tǒng)的功率可通過(guò)以下的技術(shù)來(lái)優(yōu)化：
??? · 揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器配置。橋路和電荷泵驅(qū)動(dòng)器可以消除大容量的隔直電容器并改善音頻的低音效果。
??? · Intellisense?誖輸出設(shè)備辨認(rèn)。自動(dòng)分辨出單聲道或立體聲耳機(jī)，并且在單聲道模式下可把多余的聲道關(guān)閉。

揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器配置

??? 在音頻子系統(tǒng)中最耗電的組件可說(shuō)是揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器，原因是它真正執(zhí)行著機(jī)械性的工作。因此，如果想有效地節(jié)能，則應(yīng)由此著手。圖3所示為幾個(gè)普遍采用的驅(qū)動(dòng)器配置。

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??? 在圖3中最簡(jiǎn)單的是采用隔直流電容器的單端式驅(qū)動(dòng)配置。其中的音頻驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)單一電源供電，其輸出會(huì)同時(shí)帶有交流和直流的成份，因此必需加插一個(gè)電容器來(lái)阻隔直流成份。在這種情況下，直流成份會(huì)浪費(fèi)一定的功率，因?yàn)樗緵](méi)有為產(chǎn)生聲音作出任何的貢獻(xiàn)，但其開(kāi)銷(xiāo)仍會(huì)計(jì)算在音頻功率的預(yù)算中。在橋路配置中，揚(yáng)聲器的兩邊同時(shí)由一個(gè)相同的直流成份驅(qū)動(dòng)，只是把交流成份的極性倒轉(zhuǎn)，因此消除了直流失調(diào)，而流經(jīng)揚(yáng)聲器的電壓是兩個(gè)輸入之間的差別。至于配有電荷泵的單端式驅(qū)動(dòng)，一個(gè)內(nèi)部負(fù)電壓可容許輸出圍繞著接地進(jìn)行中央化。圖4顯示出三種配置的波形。

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??? 由一個(gè)用單一電源供電的簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的輸出將會(huì)處于直流失調(diào)電壓的中央。假如這個(gè)失調(diào)電壓沒(méi)有被阻隔，則它會(huì)流經(jīng)揚(yáng)聲器或耳筒的線(xiàn)圈，它在8～32Ω時(shí)基本就可形成短路。但是，一個(gè)隔直流電容器不但會(huì)增加成本和占用電路板空間，而且還會(huì)有損低音的效果。
??? 橋路配置主要是用硅來(lái)取代電容器，方法是產(chǎn)生兩個(gè)有180°相位差的輸出信號(hào)(反相)。雖然兩個(gè)信號(hào)均有一個(gè)相對(duì)于接地的直流失調(diào)電壓，但揚(yáng)聲器并沒(méi)有連接到接地，因此沒(méi)有過(guò)多的電流流動(dòng)。然而，該技術(shù)的缺點(diǎn)是它不能兼容標(biāo)準(zhǔn)的三接頭立體聲耳機(jī)接口，其中的兩個(gè)揚(yáng)聲器會(huì)分享一個(gè)共用接地。
??? 電荷泵配置把一個(gè)電容器放回到電路，不過(guò)由于其運(yùn)行頻率高，該電容器可以比隔直流電容器更小。電荷泵可把輸出驅(qū)動(dòng)到接地以下，因此輸出信號(hào)是純AC信號(hào)。這個(gè)配置的優(yōu)點(diǎn)是它可兼容標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)，因?yàn)閮蓚€(gè)揚(yáng)聲器都是通過(guò)同一個(gè)接地驅(qū)動(dòng)。
??? LM4982耳筒放大器采用電荷泵配置來(lái)支持兩個(gè)揚(yáng)聲器的輸出。至于LM49100 Boomer?誖音頻子系統(tǒng)則擁有供單聲道揚(yáng)聲器和立體聲耳筒用的獨(dú)立輸出。其中揚(yáng)聲器輸出采用橋路配置，而耳筒輸出則采用電荷泵配置。兩個(gè)芯片均可通過(guò)一個(gè)來(lái)自主微控制器的I2C接口來(lái)控制音量。LM4982的架構(gòu)較為簡(jiǎn)單，它是一個(gè)介于兩個(gè)輸入和兩個(gè)輸出之間的雙放大器，而LM49100則擁有三個(gè)音頻輸入，并且可針對(duì)不同的配置切換或者混合輸入聲道以驅(qū)動(dòng)單一的揚(yáng)聲器聲道和兩條耳機(jī)聲道。

Intellisense輸出設(shè)備辨認(rèn)