高刷多行扫LED显示控制芯片的设计与实现

发布时间：2020-07-03 14:12

【摘要】：随着高清视频技术的发展,LED显示控制芯片开始朝着高灰度等级、高视觉刷新率、高集成度的方向发展。由于当前主流的LED显示控制芯片通过片外传输获得全局时钟,其脉冲宽度调制速度有限,导致灰度等级控制、视觉刷新率、行扫描能力互相掣肘。鉴于此,需要设计一种在高灰度等级的要求下,具有高视觉刷新率、多行扫描能力的LED显示控制芯片,满足高清LED屏显示市场的需求。为了提高LED显示控制芯片的视觉刷新率与多行扫驱动能力,首先本文综合对比分析了主流LED显示控制芯片的工作机理及性能,并选择以专用LED显示控制芯片的架构为基础,提出了具有内置时钟处理、流水线处理方式与蝶形脉冲宽度调制(SSPWM)技术的LED显示控制芯片架构。其次,针对LED大屏显示中存在的“麻点”与“低灰丢失”问题,本文的蝶形脉冲宽度处理技术采取了子周期的高低穿插显示,并集成了最小导通时间、行前后显示配置等优化手段,在成倍提高视觉刷新率同时,优化了显示质量。通过三种优化方式的配合,在保持高灰度级数、高视觉刷新率的情况下,行扫描能力提升了4倍。最后,通过硬件描述语言对LED显示控制芯片的设计进行验证和实现。本文根据top-down的芯片设计流程,基于MagnaChip 180ns CMOS工艺,完成了LED显示控制芯片的设计与实现,数字电路版图面积为2500μm*3020μm。同步显示系统对LED屏的测试结果表明本芯片在15.6MHz片外时钟频率、灰度等级提升2bit,实现了16*32 LED点阵的有效驱动,视觉刷新率达到2972Hz,并且具有巨大的提升潜力,本文设计的LED显示控制芯片具有高刷新率、高灰度等级、多行扫描能力的特性,能满足高清视频的显示需求。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN873;TN40
【图文】：

架构图,控制芯片,LED显示,架构

2.2.1 通用 LED 显示控制芯片架构分析通用LED显示控制芯片只是具有显示屏部分逻辑功能的逻辑芯片，并非针对LED大屏显示而设计，如图2-1所示为当前市场主流的十六恒流输出通道通用LED显示控制芯片架构图，主要由16bit数据移位寄存器、16bit输出锁存器、16bit并行输出驱动器构成，其基本显示方式为按位显示[31]。

波形,波形输出,倍频电路,时钟

华中科技大学硕士学位论文.1 内建时钟处理模块专用 LED 显示控制芯片的最大 GCLK 频率为 LED 屏 PCB 的走线频率，无进行提升，由此本设计创新性增加了内建的时钟处理模块，其主要任务是提GCLK 的频率。其具体设计为：利用实际电路的门传输延时，将源时钟 G两级反相器得到同频异相位的时钟 GCLK1，然后将 GCLK1 与 GCLK 进行，得到 GCLK2，其门级传输结构及波形如图 2-4 所示：

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