液晶電視V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號硬件電路設(shè)計

冠捷顯示科技（廈門）有限公司 林孔儉

將V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號設(shè)計的目的，是用于把液晶電視主板輸出的V-BY-ONE轉(zhuǎn)HDMI，這樣可省掉搭配液晶面板的操作，搭配有HDMI接口的顯示設(shè)備直接輸出圖像。本文主要描述一種液晶電視所用基于IT6265 V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號硬件電路的設(shè)計，分為幾個模塊分別進(jìn)行介紹，包括：IC供電模塊電路；V-BY-ONE輸入電路；HDMI信號輸出電路；MCU控制模塊（包含Lane選擇控制電路，Byte模式選擇控制電路，配套信號指示線路）；以及相關(guān)PCB Layout注意事項。

1 V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號介紹

先說一下V-BY-ONE信號出現(xiàn)的背景。先前在普通液晶電視中，多采用LVDS信號傳輸方式。LVDS信號是一種低擺幅（約350mV）差分信號，內(nèi)含時鐘、數(shù)據(jù)、功能控制三大類信號。其中，數(shù)據(jù)信號的組數(shù)較多，例如常見的高清屏（分辨率為1920×1080）的數(shù)據(jù)線多為8對或10對。LVDS信號雖然解決了TTL信號的EMI干擾和傳輸電壓高的問題，卻存在數(shù)據(jù)信號傳輸時滯及傳輸線對多的問題，已不能滿足超高清屏（如4K屏）對信號傳輸率的要求，為此，日本賽恩電子公司（THine）推出V-by-One信號標(biāo)準(zhǔn)。

V-by-One是專門面向高清數(shù)字圖像信號傳輸而開發(fā)的信號標(biāo)準(zhǔn)，由1-8組配對信號組成，既解決了配線時滯問題，還大大降低了EMI干擾，又提高了每組信號的最大傳輸速度（達(dá)3.75Gbps），并且傳輸線數(shù)量大幅減少。例如：一款UD屏（分辨率不低于3840×2160的超高清屏），若采用LVDS信號，其數(shù)據(jù)線會高達(dá)48對；若采用V-by-On。信號，其數(shù)據(jù)線僅需8對.目前4K液晶電視主板跟panel T-con之間連接的就是V-by-One信號。

HDMI即高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface）是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口，可以發(fā)送未壓縮的音頻及視頻信號。HDMI可用于機頂盒、DVD播放機、個人計算機、電視、游戲主機、綜合擴(kuò)大機、數(shù)字音響與電視機等設(shè)備。HDMI可以同時發(fā)送音頻和視頻信號，由于音頻和視頻信號采用同一條線材，大大簡化系統(tǒng)線路的安裝難度。HDMI成為目前主流液晶電視以及顯示器的外部信號接口。

針對以上需求，市面上出了幾個特定信號轉(zhuǎn)換IC。本文選取IT6265這個轉(zhuǎn)換IC，對其周邊硬件設(shè)計做介紹。

IT6265是ITE聯(lián)陽半導(dǎo)體廠家推出的一款V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號轉(zhuǎn)換器。其主要特點：可以支持1/2/4/8lane數(shù)據(jù)設(shè)置；支持3/4/5-byte mode設(shè)置；支持1分屏，二分頻V-BY-ONE信號輸入格式；兼容HDMI1.4b，HDMI2.0b，HDCP1.4，HDCP2.2規(guī)格輸出；使用QFN-76封裝。

此顆信號轉(zhuǎn)換器應(yīng)用在TPV液晶電視機種上的設(shè)計框圖如圖1所示。

圖1 信號轉(zhuǎn)換整體設(shè)計框圖

下面分別介紹各個外圍電路設(shè)計：包括IC供電模塊電路；V-BY-ONE輸入電路；MCU控制模塊（包含Lane選擇控制電路，Byte選擇控制電路，配套信號指示線路）；HDMI信號輸出電路，以及相關(guān)PCB Layout（印刷板電路布局）注意事項。

2 IC供電模塊電路

信號轉(zhuǎn)換板的供電電壓來源是12V，因為目前行業(yè)內(nèi)4K液晶面板的T-CON電壓一般都是12V。這個電壓可以跟隨電視主板V-BY-ONE信號輸入直接供應(yīng)給信號轉(zhuǎn)換板。

IT6265 IC的供電電壓需求有1.0V，3.3V；MCU的供電是3.3V；HDMI輸出需要有5V（外部設(shè)備偵測/讀寫EDID需求）。以上這些電壓由12V通過電源芯片DC/DC IC轉(zhuǎn)化而來。

考慮電源帶載能力，12V原先是供應(yīng)給液晶面板panel，規(guī)格要求一般都是1～2A。IT6265的正常工作時的功耗比較小，3.3V耗電26mA，1.0V耗電354mA，整體工作時的耗電在441mW左右。加上外面一個MCU供電，以及周邊回路的供電這些功耗都在mW級別。綜上所述，12V的帶載可以滿足信號轉(zhuǎn)換板的工作需求。

考慮電源紋波方面，經(jīng)ITE IC廠家FAE確認(rèn)無特定規(guī)格。廠家工程師建議在電源輸出部分，加電容濾波，各電源之間用磁珠隔離。

3 V-BY-ONE輸入電路

V-BY-ONE輸入電路：包含12V電源輸入；V-BY-ONE數(shù)據(jù)Lane信號對；V-BY-ONE通訊控制信號（包括：熱插拔檢測信號Hot-plug Detect signal，以及時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)信號CDR Lock signal）。其中V-BY-ONE數(shù)據(jù)Lane信號對：信號發(fā)送端跟信號接收端之間采用交流耦合，用100nF電容隔離。為防止插拔V-BY-ONE線材瞬間ESD靜電對IT6265轉(zhuǎn)換IC損壞，建議在V-BYONE數(shù)據(jù)Lane信號對加ESD防護(hù)器件。

4 HDMI信號輸出電路

HDMI信號輸出電路：包含5V電源輸出；HDMI數(shù)據(jù)信號TDMS（Transition Minimized Differential Signaling最小化傳輸差分訊號）；HDMI DDC IIC信號；HDMI hot-plug熱插拔檢測信號。其中在5V輸出回路上串接熱敏電阻，防止因外部設(shè)備短路，造成回路上器件損壞。

5 MCU控制模塊（包含Lane選擇控制電路，Byte模式選擇控制電路，配套信號指示線路）

設(shè)計MCU模塊的目的，是對V-BY-ONE信號輸入，有不同的Lane數(shù)，不同的Byte模式需要做匹配控制，配合LED信號顯示，達(dá)到轉(zhuǎn)換出來的HDMI信號能夠正確輸出。

此次設(shè)計MCU選用的也是ITE廠家的IT6350E，使用同一廠家能便于軟件開發(fā)配置。此MCU主要特點：內(nèi)含4KB ROM，64KB SRAM，128KB flash。一個UART口，支持31個GPIO，使用LQFP-48封裝。

MCU控制模塊整體設(shè)計思路如表1所示。

表1 MCU控制模塊說明表

后續(xù)設(shè)計改進(jìn)的地方，目前V-BY-ONE輸入的1分屏跟二分屏是固定，沒有外部硬件選擇控制。不過板子也有做了USB燒錄的功能，可以燒錄不同的軟體，來識別1分屏跟二分屏。

6 相關(guān)PCB Layout（印刷板電路布局）注意事項

為達(dá)到更好的效率及EMI效果，應(yīng)該對PCB線路布局根據(jù)廠家的規(guī)格書，以及郵件聯(lián)系給出的建議去布局。

信號轉(zhuǎn)換板Layout（電路布局）一般需要注意以下：（1）為保持V-BY-ONE高速信號完整性，避免干擾，PCB建議做四層板；（2）3.3V及+5V建議可走VCC/Bottom層，避免其影響高速輸出訊號；（3）V-BY-ONE及HDMI信號走線出圖做板時，請廠家做100ohm阻抗控制。

結(jié)語：通過以上液晶電視V-BY-ONE信號轉(zhuǎn)為HDMI信號硬件電路設(shè)計的介紹，為其他同事進(jìn)行電路設(shè)計做參考。也可以作為新人培訓(xùn)的資料，對新進(jìn)員工進(jìn)行必要的培訓(xùn)，了解轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計背景，理解其思路，以期更快融入公司的硬件研發(fā)工作。