1、关于关于LVDS输出幅度不足造成图像输出幅度不足造成图像花屏问题的分析花屏问题的分析目 录 一、引言一、引言 二、二、LVDS信号介绍信号介绍 三、三、眼图介绍眼图介绍 四、四、实际案例实际案例 五、结束语五、结束语 一、引言一、引言 通过本文使大家对通过本文使大家对LVDSLVDS信号和眼图分析有初步的信号和眼图分析有初步的了解，加深眼图分析对电路分析的重要性。本文通了解，加深眼图分析对电路分析的重要性。本文通过生产过程中出现的图像花屏为实际案例，通过对过生产过程中出现的图像花屏为实际案例，通过对LVDSLVDS输出信号眼图分析，确认为眼图幅度不足，达输出信号眼图分析，确认为眼图幅度不足，达
2、不到屏规格的要求，提出了相应的改善措施。对于不到屏规格的要求，提出了相应的改善措施。对于此类问题，需要研发中心今后在前端配屏测试阶段，此类问题，需要研发中心今后在前端配屏测试阶段，注重此项的测试与检查，避免在批量生产时出现一注重此项的测试与检查，避免在批量生产时出现一些较隐形的故障或余量不足引起的故障现象。些较隐形的故障或余量不足引起的故障现象。二、二、 LVDS信号介绍信号介绍 LVDS：Low Voltage Differential Signaling，低电压差分信号。 LVDS传输支持速率一般在155Mbps（大约为77MHZ）以上。 LVDS是一种低摆幅的差分信号技术，它使得信号能在
3、差分PCB线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输，其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。是目前应用最为广泛的一种数字信号传输方式。5 图图1 LVDS信号传输组成图信号传输组成图如图如图1 1，LVDSLVDS信号传输一般由三部分组成：差分信号发送信号传输一般由三部分组成：差分信号发送器，差分信号互联器，差分信号接收器。器，差分信号互联器，差分信号接收器。 差分信号发送器：将非平衡传输的差分信号发送器：将非平衡传输的TTLTTL信号转换成平衡信号转换成平衡传输的传输的LVDSLVDS信号。信号。 差分信号接收器：将平衡传输的差分信号接收器：将平衡传输的LVDSLVDS信号转换成非平衡
4、信号转换成非平衡传输的传输的TTLTTL信号。信号。 差分信号互联器：包括联接线（电缆或者差分信号互联器：包括联接线（电缆或者PCBPCB走线），终走线），终端匹配电阻。按照端匹配电阻。按照IEEEIEEE规定，电阻为规定，电阻为100100欧。我们通常选欧。我们通常选择为择为100100，120120欧。欧。6 图2 LVDS典型工作电路 LVDSVDS的典型工作原理如图的典型工作原理如图2 2所示。最基本的所示。最基本的LVDSLVDS器件器件就是就是LVDSLVDS驱动器和接收器。驱动器和接收器。LVDSLVDS的驱动器由驱动差分线对的驱动器由驱动差分线对的电流源组成，电流通常为的电流源
5、组成，电流通常为3.5 mA3.5 mA。LVDSLVDS接收器具有很高接收器具有很高的输入阻抗，因此驱动器输出的大部分电流都流过的输入阻抗，因此驱动器输出的大部分电流都流过100100的匹配电阻，并在接收器的输入端产生大约的匹配电阻，并在接收器的输入端产生大约350 mV350 mV的电压。的电压。当驱动器翻转时，它改变流经电阻的电流方向，因此就产当驱动器翻转时，它改变流经电阻的电流方向，因此就产生了有效的逻辑生了有效的逻辑“1 1”和逻辑和逻辑“0 0”状态。状态。电流源为恒流特性，终端电阻在电流源为恒流特性，终端电阻在100100120120欧姆之间，则欧姆之间，则电压摆动幅度为：电压摆
6、动幅度为：3.5mA 3.5mA * * 100 = 350mV 100 = 350mV ；3.5mA 3.5mA * * 120 120 = 420mV = 420mV 。 7 LVDS LVDS接口电路包括两部分，即驱动板侧的接口电路包括两部分，即驱动板侧的LVDSLVDS输出接输出接口电路（口电路（LVDSLVDS发送器）和液晶面板侧的发送器）和液晶面板侧的LVDSLVDS输入接口电路输入接口电路（LVDSLVDS接收器）。接收器）。LVDSLVDS发送器将驱动板主控芯片输出的电发送器将驱动板主控芯片输出的电平并行平并行RGBRGB数据信号和控制信号转换成低电压串行数据信号和控制信号转换
7、成低电压串行LVDSLVDS信信号，然后通过驱动板与液晶面板之间的柔性电缆（排线）号，然后通过驱动板与液晶面板之间的柔性电缆（排线）将信号传送到液晶面板侧的将信号传送到液晶面板侧的LVDSLVDS接收器，接收器，LVDSLVDS接收器再将接收器再将串行信号转换为串行信号转换为TTLTTL电平的并行信号，送往液晶屏时序控电平的并行信号，送往液晶屏时序控制与行列驱动电路。制与行列驱动电路。LVDS接口电路的组成示意图8 三、三、眼图介绍眼图介绍 将待测的基带串行将待测的基带串行bitbit信号加到示波器的信号加到示波器的Y Y轴输入端，轴输入端，同时把与同时把与bitbit信号相关的恢复时钟信号（
8、位定时信号）作信号相关的恢复时钟信号（位定时信号）作为扫描同步信号，这样，示波器对基带串行为扫描同步信号，这样，示波器对基带串行bitbit信号的扫信号的扫描周期严格与位定时周期同步，各描周期严格与位定时周期同步，各bitbit位的波形就会重叠位的波形就会重叠起来。对于二进制数字信号，这个图形与人眼相象，所以起来。对于二进制数字信号，这个图形与人眼相象，所以称为称为“眼图眼图”。9 对无限带宽的系统而言，从对无限带宽的系统而言，从0到到1到到0的瞬变是即时的，的瞬变是即时的，其眼图是正方形的，实际的有限带宽系统，其眼图是正方形的，实际的有限带宽系统，0到到1到到0有有较慢瞬变的波形和眼图，如图
9、较慢瞬变的波形和眼图，如图3（a）（）（b）所示。有抖）所示。有抖动和串扰的失真波形将显示出重叠度差、张开程度小的动和串扰的失真波形将显示出重叠度差、张开程度小的眼图，如图眼图，如图3（c）（）（d）所示。眼图由信号的幅值、上）所示。眼图由信号的幅值、上升和衰减时间、过冲和下冲以及抖动的状态确定。所以，升和衰减时间、过冲和下冲以及抖动的状态确定。所以，眼图能定性地反映系统的特性。眼图能定性地反映系统的特性。10 眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线
10、是判决门限电平。限电平。 在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的细又清晰的“眼睛眼睛”，“眼眼”开启得最大。当有码间串扰开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，引起引起“眼眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，线条变得模糊，“眼眼”开启得小了，因此，开启得小了，因此，“眼眼”张开的张开的大小
11、表示了失真的程度，反映了码间串扰的强弱。由此可大小表示了失真的程度，反映了码间串扰的强弱。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。个基带传输系统性能的优劣。为了解释眼图与系统性能之间的关系，可把眼图抽象为一为了解释眼图与系统性能之间的关系，可把眼图抽象为一个模型，如图个模型，如图4所示。所示。11 由图由图4眼图模型可以看出：眼图模型可以看出：（1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应
12、选在眼睛张开最大的时刻。然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。此时的信噪比最大。此时的信噪比最大。（2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜率越大，系统）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜率越大，系统对定时抖动越敏感。对定时抖动越敏感。对定时要求愈高。对定时要求愈高。3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，它是噪声及码间串扰叠加的结果（串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰）。它是噪声及码间串扰叠加的结果（串扰是指同一电缆内不同线对之间的
13、相互干扰）。在在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。要。 (4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。（5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。可能发生错误判决。（6）横轴对应判决门限电平。）横轴对应判决门限电平。 ” 理想化眼图波形理想化眼图波形 眼图是高速信号依据时间对累加眼图是高速信号依据
14、时间对累加1 1及及0 0振幅的相对关振幅的相对关系，由两个位所组成的眼图信号，其中中间的一个位系，由两个位所组成的眼图信号，其中中间的一个位是眼晴张开得以让信号顺利通过的关键。一般而言，是眼晴张开得以让信号顺利通过的关键。一般而言，眼图张得愈开，代表较佳的信号质量及较低的误码率眼图张得愈开，代表较佳的信号质量及较低的误码率；反之，眼图愈小即代表信号质量愈差，也有较高的；反之，眼图愈小即代表信号质量愈差，也有较高的误码可能。眼图两边的交叉点即代表信号由误码可能。眼图两边的交叉点即代表信号由0 0转转1 1及由及由1 1转转0 0的信号转换质量，如此将有益于分析信号在振幅及的信号转换质量，如此将
15、有益于分析信号在振幅及时间上失真的损耗。时间上失真的损耗。13 四、四、实际案例一：实际案例一： NTA100013B/ L32HDF11TA/MT05A NTA100013B/ L32HDF11TA/MT05A配配4A-LCD32T-SS8P 4A-LCD32T-SS8P 屏，在生产过程中出现屏，在生产过程中出现8%8%的的TVTV像不良（花屏、闪彩点），像不良（花屏、闪彩点），查试产的机器没有此问题，对比测试屏端查试产的机器没有此问题，对比测试屏端LVDSLVDS的数据之间的数据之间电阻阻值：不良屏测试电阻阻值：不良屏测试LVDSLVDS信号的电阻为信号的电阻为220-250220-250
16、欧左右，欧左右，图像正常的屏测试阻值为图像正常的屏测试阻值为200200欧左右，初步分析为欧左右，初步分析为SS8PSS8P屏屏不良引起，知会不良引起，知会SQASQA通知厂家分析处理，同时生产线暂时通知厂家分析处理，同时生产线暂时测量挑选生产，通知生产使用测量挑选生产，通知生产使用1818周以前的屏生产。但在生周以前的屏生产。但在生产过程中，经过老化在声相工位仍然有较高不良，调整图产过程中，经过老化在声相工位仍然有较高不良，调整图像的亮度、对比度时，出现花屏或彩点的位置会变化。对像的亮度、对比度时，出现花屏或彩点的位置会变化。对于挑出的不良屏，我们用内销于挑出的不良屏，我们用内销ms81ms
17、81的机芯检查，开机图像的机芯检查，开机图像正常，怀疑为主板软件与屏匹配问题。正常，怀疑为主板软件与屏匹配问题。14 经三星屏厂家实际测试我们主芯片输出的经三星屏厂家实际测试我们主芯片输出的LVDS数据眼图，数据眼图，检查眼图幅度（检查眼图幅度（VID）90-100mV左右，屏厂家通过对比左右，屏厂家通过对比屏规格要求，分析确认主要原因为眼图幅度太小，不能屏规格要求，分析确认主要原因为眼图幅度太小，不能满足要求（满足要求（VID幅度最小要求为幅度最小要求为200mV）。造成信号在）。造成信号在时序转换时出错，还原行、场控制信号异常，出现花屏。时序转换时出错，还原行、场控制信号异常，出现花屏。1
18、5 图像信号图像信号LVDSLVDS进入进入“时序转换电路时序转换电路”首先变换还原成首先变换还原成6bit6bit或或8bit8bit的的RGBRGB像素数据信号、像素数据信号、HSHS、VSVS、显示时钟基准、显示时钟基准信号（信号（DCLKDCLK）等，然后进入时序转换部分，在时序转换部）等，然后进入时序转换部分，在时序转换部分，生成列位移起始控制信号分，生成列位移起始控制信号STHR/STHLSTHR/STHL、列位移时钟信、列位移时钟信号号CLKCLK、极性控制信号、极性控制信号POL1/POL2POL1/POL2和列数据信号和列数据信号DATADATA，送往，送往列驱动集成电路。生
19、成行位移起始控制信号列驱动集成电路。生成行位移起始控制信号DIO1/DIO2DIO1/DIO2和和行位移时钟信号行位移时钟信号CLKCLK送往行驱动集成电路。送往行驱动集成电路。LVDS时序转换电路的组成示意图16 测试测试LVDS数据眼图幅度（数据眼图幅度（VID）90-100mV左右左右17 反馈软件设计师升级软件，反馈软件设计师升级软件，更改更改LVDSLVDS输出幅度，原来输出幅度，原来软件中软件中LVDSLVDS输出幅度的默认设置为输出幅度的默认设置为3 3，现在改为了，现在改为了1414。新软件新软件V8-MT5AT01-LF1V046V8-MT5AT01-LF1V046修改后测试
20、如图，修改后测试如图，查看眼图查看眼图幅度（幅度（VIDVID）在）在270mV270mV左右，观察图像没有花屏现象。左右，观察图像没有花屏现象。 软件改后软件改后LVDS数据波形数据波形18 安排此批机器进行软件升级返工。在实际生产安排此批机器进行软件升级返工。在实际生产过程中过程中L32HDF11TA/MT05AL32HDF11TA/MT05A配配SS8PSS8P屏还会有部分机器屏还会有部分机器花屏，说明每台机器的花屏，说明每台机器的LVDSLVDS输出一致性差，输出一致性差，VIDVID幅幅度余量还不够，而软件设置的度余量还不够，而软件设置的LVDSLVDS数据幅度已接近数据幅度已接近最
21、大值，建议将加在最大值，建议将加在LVDSLVDS数据信号上的滤波电容去数据信号上的滤波电容去掉，来提高掉，来提高LVDSLVDS输出幅度，测试波形如下：输出幅度，测试波形如下： 取消取消LVDS数据滤波电容测试波形数据滤波电容测试波形19 将图像不良最明显的机器，取消将图像不良最明显的机器，取消LVDSLVDS数据信号数据信号上的滤波电容，又测试眼图幅度为上的滤波电容，又测试眼图幅度为213mV213mV，符合屏，符合屏规格要求。规格要求。最终改善方案：最终改善方案：软件升级为软件升级为V8-MT5AT01-LF1V050V8-MT5AT01-LF1V050版，同时取消版，同时取消LVDSL
22、VDS数据信号上数据信号上8 8个电容个电容CA01CA02CA05CA06CA07CA08CA09CA10CA01CA02CA05CA06CA07CA08CA09CA10。20 将图像不良最明显的机器，取消将图像不良最明显的机器，取消LVDSLVDS数据信号数据信号上的滤波电容，又测试眼图幅度为上的滤波电容，又测试眼图幅度为213mV213mV，符合屏，符合屏规格要求。规格要求。最终改善方案：最终改善方案：软件升级为软件升级为V8-MT5AT01-LF1V050V8-MT5AT01-LF1V050版，同时取消版，同时取消LVDSLVDS数据信号上数据信号上8 8个电容个电容CA01CA02C
23、A05CA06CA07CA08CA09CA10CA01CA02CA05CA06CA07CA08CA09CA10。21 实际案例二：实际案例二： GLK102698A/ L42M11F/MS48-AP/AUG GLK102698A/ L42M11F/MS48-AP/AUG抽检发现抽检发现一台图像闪噪点，在老化房也同时检查出有两台有一台图像闪噪点，在老化房也同时检查出有两台有同样问题，调整亮度和对比度，噪点位置会变化。同样问题，调整亮度和对比度，噪点位置会变化。测试本批屏（物编：测试本批屏（物编：4A-LCD42T-AUG4A-LCD42T-AUG）的）的LVDSLVDS差分差分信号两端的电阻为信
24、号两端的电阻为5252欧，而我们通常欧，而我们通常LVDSLVDS终端匹配终端匹配电阻为电阻为100100欧左右，初步分析为屏的驱动板不良引欧左右，初步分析为屏的驱动板不良引起起。 经经AUAU厂家测试厂家测试LVDSLVDS信号的眼图，发现眼图信号的眼图，发现眼图VIDVID电压为电压为100mV100mV左右，不能达到屏的要求（左右，不能达到屏的要求（VIDVID要大于要大于200Mv200Mv）。将屏驱动板上的匹配电阻去掉后，测试）。将屏驱动板上的匹配电阻去掉后，测试屏的屏的LVDSLVDS差分信号两端的电阻为差分信号两端的电阻为100100欧，测试欧，测试LVDSLVDS信号的眼图信号
25、的眼图VIDVID电压为电压为270mV270mV符合要求，这时检查图符合要求，这时检查图像正常。将屏驱动板上的匹配电阻，拆下后测量为像正常。将屏驱动板上的匹配电阻，拆下后测量为100100欧正常，怀疑此匹配电阻是多余的，经了解后欧正常，怀疑此匹配电阻是多余的，经了解后发现是屏驱动板上的发现是屏驱动板上的ICIC改善，内部已增加了改善，内部已增加了100100欧欧的电阻，而外接的匹配电阻没有取消，相当于在的电阻，而外接的匹配电阻没有取消，相当于在LVDSLVDS差分信号两端接有差分信号两端接有2 2个个100100欧电阻并联，使实际欧电阻并联，使实际的阻值变为的阻值变为5050左右，造成左右，
26、造成LVDSLVDS幅度降低。幅度降低。22 屏驱动板改善前图片屏驱动板改善前图片改善方案：改善方案： 经过以上分析，属于屏厂家电路设计不良，反馈厂家对经过以上分析，属于屏厂家电路设计不良，反馈厂家对所有的库存屏（所有的库存屏（4A-LCD42T-AUG）全部）全部返工，返工，取掉屏驱动取掉屏驱动板上的板上的100欧匹配电阻，以解决闪噪点干扰的问题。欧匹配电阻，以解决闪噪点干扰的问题。 五、结束语五、结束语 通过以上案列分析，都为通过以上案列分析，都为LVDSLVDS“眼图眼图”幅度的不幅度的不足，达不到屏规格的要求，造成信号在时序转换时足，达不到屏规格的要求，造成信号在时序转换时出错，还原行、场控制信号异常，出现花屏。对于出错，还原行、场控制信号异常，出现花屏。对于此类问题，由于工厂目前测试设备有限，还需要研此类问题，由于工厂目前测试设备有限，还需要研发中心在配屏测试阶段，注重眼图的测试与检查。发中心在配屏测试阶段，注重眼图的测试与检查。因每个机芯的因每个机芯的LVDSLVDS输出幅度不一样，做换屏测试时，输出幅度不一样，做换屏测试时，应将需要与之匹配的机芯，都测试一下眼图，避免应将需要与之匹配的机芯，都测试一下眼图，避免在批量生产时出现一些较隐形的故障或余量不足引在批量生产时出现一些较隐形的故障或余量不足引起的故障。起的故障。
