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)線路：它用一個(gè)串行接口取代了并行視頻數(shù)據(jù)總線，將一般多至28條的信號(hào)線路削減至3條或4條。這不但簡(jiǎn)化了互連的線路(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或柔性電路)，而且亦減少了發(fā)射電磁干擾的天線數(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 接口去訪問(wèn)LP5520的控制寄存器，從而控制LED的光線強(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)