Как подключить lvds к hdmi

Кабели

Соединительные кабели являются важной частью LVDS-канала. От их параметров во многом зависит скорость и надежность передачи данных

При выборе кабеля желательно соблюдать ряд рекомендаций. Всегда надо помнить, что кабель и соединительные разъемы должны образовывать согласованную систему передачи с дифференциальным сопротивлением, максимально приближенным к 100 Ом. Для передачи дифференциального интерфейса LVDS желательно использовать сбалансированные симметричные кабели типа витой пары. Такие кабели позволяют достичь лучшего качества передаваемого сигнала за счет постоянного сопротивления и идентичности влияния внешних наводок, которые подавляются на приемном конце, на витую пару. Кроме того, симметричные пары имеют меньшее излучение, что благоприятно сказывается как на общем уровне наводок системы, так и на качестве передачи за счет снижения уровня перекрестных наводок.

Стандартом LVDS тип и параметры кабеля и соединителей жестко не регламентируются. Однако в нем есть ссылки на сопутствующие документы, определяющие требования к параметрам кабеля, разъемов, разбивки по контактам и т. п.

Выбор типа кабеля во многом зависит от требуемой дальности и скорости передачи. На дистанциях до 0,5 м. подходят практически все типы кабелей. С соблюдением ряда требований, которые будут раскрыты ниже, можно использовать недорогие и популярные плоские кабели (шлейфы) и распространенные в портативных устройствах ленточные кабели.

Плоский кабель (шлейф), хотя и не является идеальным решением для высокоскоростных интерфейсов, однако имеет реальное применение. Для плоского кабеля рекомендации просты и очевидны из рисунка 8. Сигнальные линии одной дифференциальной пары должны располагаться рядом. Между разными парами помещается разделительный заземленный провод. Не рекомендуется располагать сигнальные линии крайними — для них должно быть сделано обрамление из заземленных проводов. Общая рекомендация — кабель желательно поместить в заземленный экран.

Рис. 8. Плоский кабель (а) и ленточный кабель (б)

При использовании ленточного кабеля следует соблюдать те же правила, что и для согласованной линии на печатной плате (рис. 6, a).

На дистанциях от 0,5 до 10 м. очень хорошо зарекомендовали себя широко используемые недорогие и доступные кабели типа витая пара — CAT3, CAT5 и CAT5Plus. Получаемые с использованием таких кабелей параметры линии позволяют передавать данные с удовлетворением всех требований стандарта по одной паре со скоростью до 400 Мбит/c на расстояние до 10 м. В качестве примера приведем данные по разбросу фронтов для неэкранированного кабеля CAT5.

Как видно из рисунка 9, графики дрожания фронтов для разной длины кабеля расположены близко друг от друга и практически параллельны. Очевидно, что для согласованной симметричной линии качество мало зависит от длины линии, а в гораздо большей степени от ее частотных параметров, в данном случае граничной частоты.

Рис. 9. Качество передачи сигнала по кабелю CAT5

Теперь рассмотрим доступность таких кабелей. Кабель типа CAT5 — тот самый кабель, который применяется при построении сетей Ethernet и содержит пять витых пар. Он имеется в продаже и стоит около 0,3 $ за метр. Если по одной паре можно обеспечить передачу на скорости до 400 Мбит/c, то скорость передачи по пяти парам эквивалентна практически 2 Гбит/c на расстояние 10 м. Это данные для базового типа кабеля CAT5 с параметрами, определенными до 100 МГц, а ведь уже существуют кабели CAT5+ с параметрами, определенными до 350 МГц, и кабели типа CAT6. Последний тип кабелей выпускается во всевозможных модификациях с экранированием и без, также для различных условий эксплуатации. Его использование также подразумевает наличие разнообразного и массово выпускаемого ассортимента разъемов и сопутствующих монтажных материалов и инструментов, а также наличие наработанных решений по разводке и монтажу.

Еще одним менее распространенным, но применяемым в скоростных решениях является попарно экранированный (twin-ax) кабель (рис. 10)

Рис. 10. Структура попарно экранированного (twin-ax) кабеля

Он обеспечивает большее разделение пар и лучшие условия передачи, что позволяет достигать предельно возможных для стандарта значений скорости, дальности и надежности передачи.

Приведенные данные касаются кабеля, который является важной, но одной из составляющих LVDS-канала. Следует помнить, что и остальные части — разводка платы и разъемы, должны быть выдержаны в рамках требований стандарта.

Разъемы

При построении LVDS-линков можно использовать различные типы соединительных разъемов. Конкретный тип разъема определяется требуемыми параметрами линии, скоростью передачи и типом используемого кабеля.

Необходимо учитывать, что LVDS — скоростной интерфейс, использующий достаточно высокие частоты, и поэтому требуется выбирать соответствующие разъемы. Рекомендуется группировать пары LVDS-линий для уменьшения как внешних наводок на LVDS- канал, так и электромагнитных излучений. LVDS — дифференциальный интерфейс, и оба его провода должны располагаться в максимально идентичных условиях.

Далее отметим характерную именно для LVDS особенность выбора расположения сигнальных линий на контактах разъема — различные выводы разъемов могут иметь различную длину, что приводит к потенциальным искажениям LVDS-сигнала, как показано на рис. 11. При построении LVDS-линий, особенно скоростных, рекомендуется выбирать для проводов одной пары максимально идентичные по длине выводы.

Рис. 11. Расположение LVDS-линий на контактах разъема

На разъеме (см. рис. 11) LVDS-линии расположены правильно, а на нижнем разница в длине выводов разъема может вызвать потенциальные искажения. В настоящее время существуют даже специально разработанные для LVDS разъемы, у которых выводы разбиты на пары и разделены экранирующими контактами. На рис. 12 показан пример такого разъема, выпускаемого фирмой TERADYNE.

Рис. 12. Разъемы серии VHS HSD фирмы TERADYNE

Как иллюстрацию влияния приведенных выше правил приведем пример тестовых испытаний, проведенных фирмой AMP для своих разъемов серии MICTOR. При этом тестировании проводились оценки взаимовлияния LVDS-пар при различном взаимном расположении их на разъеме. На рис. 13 показаны три варианта расположения LVDS-пар на разъеме.

Рис.13. Три варианта расположения LVDS- линий на разъеме:a — рекомендованное расположениеб — две пары не разделены экраномв — максимально уплотненные пары

Для каждого из трех случаев измерялся уровень взаимных наводок на ближнем и дальнем конце кабеля, которые и показаны на рис. 14. При этом на соседние пары подавались сигналы со сдвигом 0,05 нс амплитудой 400 мВ и временем нарастания/спада (1/9) 0,25 нс.

На рис. 14, а показаны уровни наводок на ближнем и на рис. 14, б — на дальнем конце кабеля. Красным цветом выделена кривая дифференциального шума для случая расположения LVDS-линий, как показано на рис. 13, а; зеленым цветом — для случая показанного на рис. 13, б; синим цветом — на рис. 13, в.

Рис. 14. Уровень взаимных наводок

Из графиков видно, что несоблюдение рекомендаций по расположению и экранированию LVDS- линков увеличивает уровень перекрестных наводок в несколько раз, это существенно снижает возможную скорость передачи данных по каналу.

Шинные LVDS-решения

Кроме передачи точка — точка, топология интерфейса LVDS предусматривает еще ряд возможных топологий, показанных на рис. 15.На рис. 15, a показана базовая топология точка — точка, которую мы уже рассматривали ранее. На одну линию можно подключить не один, а несколько приемников при одном LVDS-передатчике и получить топологию точка — многоточка (multidrop), показанную на рис. 15, б. При этом линия терминируется на одном приемном конце.


Рис. 15. Возможные топологии LVDS-каналаa — точка — точка (point-to-point)b — точка — многоточка (multidrop)c — шинная топология (multipoint)

Возможность подключения на одну пару нескольких приемников и нескольких передатчиков позволяет организовывать на базе LVDS-стандарта шинные решения с использованием всех его преимуществ. На рис. 15, в, каждая линия шины представляет собой согласованную 100-омную линию с терминаторами на концах. На эту линию подключается несколько LVDS-приемников и несколько LVDS-передатчиков. При таком включении по одной паре LVDS возможна организация двухстороннего полудуплексного канала, то есть в каждый момент времени активен только один из передатчиков. Для удобства построения шин выпускаются микросхемы, которые включают в себя и передатчик и приемник для каждой пары внешних LVDS-выводов.

Применение LVDS

Развитие технологии обусловлено повышением требований к передаче видеоинформации. Конфигурация устройства каналов данного дифференциального интерфейса оптимально подходит для обслуживания офисной и домашней техники, которая работает с фото-, видео-, 3D-графикой и другими мультимедийными материалами. Причем в качестве концевых устройств могут выступать и компьютеры, и сетевые распределители, и даже системы спутниковой связи. То есть интерфейс LVDS и его применение можно назвать универсальным с точки зрения возможностей интеграции в современные системы передачи и обработки цифровой информации. Самым распространенным направлением использования технологии является соединение мониторов с ПК и другими источниками информации. Например, для панелей LCD с высоким разрешением применяются шины LVDS с небольшой потребляемой мощностью, но широкой полосой пропускания.

Для организации высокоскоростных потоков данных используют микросхемы, способные преобразовывать данные на 21-48 бит под многоканальную систему LVDS с последующим выходом в тактовый сигнал. Подобные конфигурации используют в обслуживании супербыстродействующих серверов и маршрутизаторов. В целом можно сказать, что низковольтная дифференциальная передача сигналов подходит для многоточечных систем, компоненты которых необходимо согласовывать с разных концов передачи информации. Некоторые преобразователи LVDS находят свое место и в промышленности, выступая в виде случайных ключей данных.

Состав канала

Полноценная линия в системе LVDS формируется передатчиком и соединительной инфраструктурой, обеспечивающей связку источника информации и приемника. Максимальная скорость в таком канале составляет 622 Мбит/с при условии приближения к стандарту конфигурации. Соединительная среда состоит из печатной платы и проводки. Причем допускаются и варианты, в которых один из компонентов может отсутствовать. Но в этом случае LVDS-интерфейс будет ограничен и в дальности, и в скорости передачи информации даже независимо от влияния сторонних факторов.

Печатная плата выступает в качестве базы для установки приемника или передатчика. Также практикуется интеграция терминирующих цепей, разъемов для подсоединения функциональных компонентов и другой вспомогательной оснастки, участвующей в работе системы. Ключевым условием работоспособности комплекса является взаимное соответствие всех его элементов, признаком которого будет техническая возможность их установки на дорожках печатной платы. Проверка на ошибки в подборе компонентов для LVDS-канала производится на этапе тестирования. Уже на практике эксплуатации после ввода системы в рабочий процесс устранение несовместимостей подручными средствами может потребовать больших финансовых затрат и технических ресурсов.

Схемы организации связи дифференциальной логики

Для организации связи между схемами различных типов дифференциальной логики (LVDS, LVPECL и CML) может использоваться два метода сопряжения:

  • метод с передачей постоянной составляющей;
  • метод сопряжения по переменному току — интерфейс TMDS (передача дифференциалов сигналов с минимальной амплитудой).

Метод с передачей постоянной составляющей основан на включении в линию передачи резисторов, сдвигающих напряжение в ту или иную сторону в зависимости от соотношений напряжений сдвига между передатчиком и приемником. При разработке схем согласования с передачей постоянной составляющей обычно используется схема Тевенина (Thevenin).

На рис. 4 показан пример организации связи между LVPECL-передатчиком и LVDS-приемником. Поскольку уровень постоянной составляющей на выходе LVPECL-логики имеет более высокое значение, чем у LVDS, то необходимо использовать резистивные цепочки, снижающие это напряжение с VCC — 2 В до 1,2 В. Следует помнить, что LVDS-приемники некоторых изготовителей имеют внутренние оконечные резисторы, а у других таких резисторов нет.

Рис. 4

При выборе значений резисторов необходимо:

    • необходимо гарантировать, что эквивалентный импеданс в точке А = 50 Ом, то есть RAC = R1 ||(R2+R3) = 50 Ом для приемников без внутреннего завершения, и RAC = R1 ||(R2+(R3 ||RT)] = 50 Ом для приемников с внутренним оконечным резистором. Заметим, что реальная величина резистора RT лежит в диапазоне 45–66 Ом;
    • напряжение в точке B должно находиться на оптимальном для LVDS-приемника уровне — 1,2 В, то есть

при этом считаем, что VA=VCC—1,3 В;

и, наконец, проверить, что размах сигнала в точке B превышает 100 мВ (порог LVDS-приемника):

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

где VOD — дифференциальный размах выходного сигнала в точке A.

Подобным же способом осуществляется сопряжение LVDS-передатчика с LVPECL-приемником. Здесь опять для согласования необходимо использовать резистивную цепь, но для увеличения напряжения сдвига с 1,2 до VCC—1,32 В. Единственное различие архитектур — то, что в этом случае VCC и земля меняются местами (рис. 5). Заметим, что в этом случае нельзя использовать LVPECL-приемники с внутренними подтягивающими резисторами.

Эта методика легко распространяется на построение интерфейсов между LVDS, LVPECL, CML и TMDS. Дело в том, что TMDS и CML-логика имеют одинаковые характеристики на постоянном токе. На рис. 6 и 7 показана типичная архитектура сопряжения микросхем LVDS/LVPECL-логики с микросхемами CML/TMDS-логики. Напряжение в точке А (рис. 6) должно быть равно 1,2 В для LVDS-передатчиков и VCC — 2 В для LVPECL-передатчиков

Необходимо обратить внимание на то, что приемники стандартов CML/TMDS обычно имеют внутренние нагрузочные резисторы 50 Ом, и при расчете эквивалентного сопротивления в точке B следует учитывать их присутствие в схеме. Также требуется использовать нагрузку LVDS/LVPECL-передатчиков с двумя резисторами (R1 и R2), соединенных в точке A, вместо одного, привязанного к земле, для одновременного обеспечения 50-омного согласования импеданса выхода передатчика и создания соответствующего напряжения смещения на входе приемника

Общие сведения об интерфейсе

Отказ от беспроводных технологий в пользу классических каналов все еще дает существенные преимущества. Дело даже не в стабильности передачи данных, а в скорости и неприхотливости с точки зрения обслуживания. Что касается динамики, то в среднем такая линия способна обеспечивать 400–600 Мбит/c на одной витой паре. Технология LVDS появилась как ответ на запросы в решении проблемы передачи информации на большие расстояния. Но существенным ее отличием от альтернативных методик стала необычная схема разветвления контуров. Ведь что такое LVDS в плане технико-конструкционной реализации? Это именно набор дифференцированных проводных каналов, предназначенных для осуществления обмена данными между устройствами и микросхемами. Сама аппаратная часть при этом не является предметом стандартизации. Применяться может оборудование, в принципе доступное для интеграции интерфейса. Но и проводники не представляют собой нечто выходящее за рамки современных спецификаций. Более того, параллельные линии могут базироваться на устаревающих проводниках без оптоволоконных сетей. Суть технологии заключается в способе организации этих каналов.

Дифференциальные сигналы имеют низкий уровень чувствительности с диапазоном от 250 до 450 мВ

И в контексте рассмотрения параметров линий передачи данных все же нельзя обойти вниманием источники информации, с которой работает интерфейс LVDS. Описание концевых устройств можно выразить в виде формирователей-передатчиков, которые выполняются как токовые ключи

Благодаря этой оснастке обеспечивается независимость скорости обработки сигнала от основного напряжения в линии. Исходя из всего вышеизложенного, можно сделать два промежуточных вывода о системе LVDS:

  • В процессе передачи данных предполагается небольшой размах сигнала в отношении параметров чувствительности.
  • Трансляция осуществляется с токовым характером.

На практике эксплуатации интерфейса это означает, что система сможет поддерживать высокую скорость даже при низкой рассеиваемой мощности. На конкретных цифрах теоретическая величина скорости будет составлять 1923 Мбит/с, но производители готовых решений все же рекомендуют придерживаться уровня 655 Мбит/с.

Подача и снятие потока данных

Еще одним из факторов, определяющих быстродействие LVDS-интерфейса, а также одной из проблем разработки скоростных каналов является проблема подвода потока данных, как правило, по-обычному TTL или LVTTL-интерфейсу к LVDS-передатчику. Для решения этой проблемы уже выработан ряд технологических приемов. Во-первых, наборы для построения LVDS-каналов строятся уже не на базе отдельных LVDS-передатчиков, а на базе микросхем сериалайзеров — параллельно-последовательных преобразователей, преобразующих сигналы от нескольких параллельно подводимых линий в один высокоскоростной LVDS-канал. На приемном конце, в свою очередь, устанавливается десериалайзер — чип обратного преобразования из последовательного канала в параллельный. Использование, например, 10-разрядного сериалайзера позволяет при канале со скоростью 622 Мбит/c снизить частоту подводимых данных до 62,2 МГц, что вполне приемлемо с точки зрения использования TTL-интерфейса.

Еще одним вариантом решения проблемы подачи и снятия данных для LVDS является интеграция LVDS-приемников и передатчиков непосредственно в состав устройств источников и приемников данных. Так, производитель программируемой логики фирма Xilinx интегрирует в состав FPGA последних семейств определенное количество LVDS-портов. Такой вариант имеет и еще одно функциональное преимущество: сочетание в одном корпусе программируемой логики и LVDS-интерфейсов позволяет легко выполнять построение LVDS-каналов требуемой архитектуры, скорости и типа внешнего интерфейса.

Стандарты

Стандарт ANSI / TIA / EIA -644-A (опубликован в 2001 г.) определяет LVDS. Первоначально этот стандарт рекомендовал максимальную скорость передачи данных 655 Мбит / с по медной витой паре, но сегодня скорости передачи данных от 1 до 3 Гбит / с распространены в средах передачи высокого качества. Сегодня технологии широкополосной передачи цифрового видеосигнала, такие как LVDS, также используются в транспортных средствах, в которых сигнал, передаваемый в виде дифференциального сигнала, помогает по причинам ЭМС. Однако необходимо использовать высококачественные экранированные кабели витой пары вместе с тщательно продуманными системами разъемов для кабельной разводки. Альтернативой является использование коаксиальных кабелей. Исследования показали, что, несмотря на упрощенную среду передачи, возможно преобладание как излучения, так и помехоустойчивости в высокочастотном диапазоне. В будущем высокоскоростные видеоподключения могут быть меньше, легче и дешевле в реализации.

Технологии последовательной передачи видео широко используются в автомобиле для соединения камер, дисплеев и устройств управления. Несжатые видеоданные имеют некоторые преимущества для определенных приложений. Протоколы последовательной связи теперь позволяют передавать данные со скоростью от 3 до 4 Гбит / с и, таким образом, управлять дисплеями с разрешением до Full HD. Интеграция компонентов сериализатора и десериализатора в блок управления из-за низких требований к дополнительному оборудованию и программному обеспечению — простая и недорогая. Напротив, требуются шинные решения для передачи видео, подключение к соответствующему сетевому контроллеру и, при необходимости, ресурсы для сжатия данных. Поскольку для многих приложений полнофункциональная сеть не требуется во всей видеоархитектуре, а для некоторых соединений сжатие данных невозможно из-за потери качества изображения и дополнительной задержки, технологии передачи видео с ориентацией на шину в настоящее время привлекательны лишь частично.

Возможно, вам также будет интересно

Японская компания Ortustech появилась на рынке TFT-LCD-дисплеев в 2010 году в результате слияния подразделения компании Casio, отвечающего за разработку, производство и продажу таких дисплеев, и подразделения компании Toppan по изготовлению пленок для TFT-матриц. К настоящему моменту фирма Ortustech занимает лидирующую позицию в мире по объему продаж индустриальных TFT-LCD-дисплеев с диагональю…

В линейке компании BD Sensors RUS появился новый малогабаритный датчик перепада давления DMD 831.
Диапазоны давлений датчика DMD 831 от 0…80 мбар до 0…70 бар. Датчик выпускается с аналоговым выходным сигналом 4-20 мА / 3-х. пров. и с дискретными выходными сигналами (до 2-х PNP выходов). DMD 831 комплектуется всеми основными механическими и электрическими присоединениями. Датчик производится с LED дисплеем, позволяющим локально настраивать диапазоны давлений, единицы отображения и устанавливать параметры работы релейных выходов. Вес прибора 350 грамм.
Предназначен для использования в …

Сегодня системы технического зрения применяются во многих отраслях промышленности, в том числе для контроля формы изделий. Разработчики используют широкий ассортимент аппаратных и программных средств, который определяется требованиями решаемых задач. При этом часто необходимо иметь возможность методического и аппаратного усовершенствования системы контроля. Платформы компании National Instrumen…

Система LVDS в мониторах и матрицах

Стандартизированные интерфейсы для подключения устройств воспроизведения видеоинформации в качестве основного функционального компонента как раз задействуют разъемы. Достаточно выбрать оптимальный по характеристикам вход и будет организована соединительная линия. В подборе разъема для конкретного оборудования учитываются следующие характеристики:

  • Разрешающая способность монитора или матрицы.
  • Размер экрана.
  • Частота кадров и т. д.

Вышеупомянутая распиновка, к примеру, во многом зависит от диагонали. Так, интерфейс LVDS для 8 дюймов вполне может вводиться в инфраструктуру посредством контактора на 20-pin. Увеличение контактов может происходить не только на центральной стороне, но и по бокам. Обычно такие «пины» выполняют функцию заземления.

По налаженному интерфейсу подается напряжение для компонентов матрицы, которое тоже отличается в зависимости от размера экрана. Обычно начального значения в 3,3 В бывает достаточно для 15-дюймовых устройств и менее. Стандарт в 12 В питает матрицы на 19 дюймов и т. д. При подключении могут вводиться и трансмиттеры с ресиверами. В современных панелях они реализуются в качестве микросхем, но иногда включаются и в состав скалеров, то есть контроллеров интерфейса LVDS. Схемы подключения с таким дополнением предусматривает использование 30-контактного разъема как минимум. Распределение сигналов по «пинам» будет предусматривать классификацию на три основные группы:

  • VCC – питающее напряжение.
  • VSS – заземление.
  • RX – вход одной из дифференциальной пары.

Возможно, вам также будет интересно

С момента своего появления программируемые логические устройства (PLD) начали постепенно вытеснять дискретно-логические интегральные схемы. Дальнейшее развитие PLD до сложных PLD (CPLD) ускорило данную тенденцию, а последние разработки доступных, быстрых, больших матричных кристаллов с возможностью перепрограммирования (ПЛИС) почти завершили этот процесс. Как удалось создать полноценный логический анализатор в таком компактном корпусе? PLD и CPLD устройства могут

Существуют два типа дисплейных интерфейсов — аналоговый и цифровой. В аналоговом интерфейсе информация представлена сигналами RGB основных цветов, а также сигналами строчной и кадровой развертки. Данный тип интерфейса широко используется для связи видеоконтроллера как с традиционными ЭЛТ-дисплеями, так и с TFT ЖК-мониторами. Схема транспортировки данных от видеоконтроллера до схемы управления разверткой дисплея для аналоговых и

Новая модель моноблочной электронной нагрузки АКИП-1373 от «ПриСТ»

Похожие записи:

Ремонт поломок жк, lcd и лед телевизоров своими руками Частотный преобразователь схема электрическая принципиальная Как подключить телефонную розетку: схема и этапы установки Сколько меди в проводе пвс Как можно преобразовать постоянный ток в переменный ток Антенный разветвитель для цифрового телевидения