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柔性扁平线在液晶电视亮线干扰问题分析

热度0票  浏览2次 时间:2017年11月09日 09:33

摘 要】 本文主要是分析液晶电视生产中使用FFC柔性扁平线出现的亮线干扰以及解决方法。说明信号串扰对信号传输完整性的影响,为后续设计时提供借鉴作用

关键词 FFC柔性扁平线缆 特性阻抗 串扰 信号完整性

 

一、        问题背景

现在液晶电视的分辨率越来越高,显示信号传输的数据速度也随之加快,FFC线已经成为连接线的首选方案。FFC排线又称Flexible Flat Cable(FFC)柔性扁平线缆,用上下两层绝缘箔膜中间夹上扁平铜箔,成品较简单,成本也较低,所以液晶电视上都在大量使用。而在使用过程中保证信号传输的完整性则是需要着重考虑的问题。

 

二、        问题分析

1.问题描述

在液晶电视整机生产过程中有个别机器出现屏幕左侧出固定的竖线干扰。 

2. 问题分析

2.1此亮线均是出现在屏幕的左侧第4列像素上。首先判断是否是信号处理方面问题,调整图像重现率,图像行场有变化,但亮线位置不变。所以判断此问题与信号、SOC无关,与LVDS输出和屏的匹配有关。

2.2由于个别机器有此问题,怀疑个别FFC排线有关。由于排线的长度偏长造成连接液晶屏后排线翘起,怀疑是接触不良造成的亮线。更改线材长度并且修改折线方式后,排线没有再扭曲和接触不良,能够解决一部分机器的干扰。     

2.3仍然有干扰的机器通过使用导电铝箔将排线弯折处紧贴屏也都能改善,但这种方法不好控制,且不能彻底解决问题。

2.4分别测量机器使用的FFC线以及增加铝箔的FFC线的频率特性阻抗。

机器上使用的FFC线的特性阻抗,实测为93-98Ω,符合LVDS信号100±10Ω的规格要求。

增加铝箔的FFC线的特性阻抗如图。不论是在折角处贴铝箔或者其他部位贴铝箔,特性阻抗会急剧下降,最低只有60欧姆左右,造成整体的阻抗会降低。



LVDS驱动器是由一个驱动差分线对的电流源组成(通常电流为3.5mA),LVDS接收器具有很高的输入阻抗,因此驱动器输出的电流大部分都流过100Ω的匹配电阻,并在接收器的输入端产生大约350mV 的电压。根据LVDS的此特性,当FFC线的阻抗降低后,FFC线上传输的信号的幅度则会降低的。

2.5 通过调整SOC输出的所有LVDS信号幅度,亮线干扰能消失。再单独调整每一对差分信号的幅度,当降低LVDSA4差分对或是增强LVDSA3差分对时,都能解决亮线干扰。

一般电视SOCLVDS输出都能提供10bit,也就是给液晶屏是10DATA信号和2CLK信号,但是大部分的液晶屏均是6bit或是8bit,只需要6对或是8DATA信号。电路板为兼容各种屏,在LAYOUTSOC的所有输出引脚都连接到LVDS排线连接器上。SOC输出的屏不需要的LVDS DATA信号通过FFC线传输到屏端后,由于开路则会产生一个与输出信号大小相同、方向相反的反射信号,两个方向相反的信号叠加后,就会产生比其他差分对大许多的信号。

FFC上的扁平铜箔是平行排布,根据电磁学理论,相邻的两根铜箔之间,其中一条线上有交变电压发生,在另外一条上就容易产生串扰,这些大幅度的DATA信号就势必会影响到正常信号的传输。测量LVDS眼图,眼图离散的杂波较多,影响到VTH/VTL的幅度,有效部分的眼图较小。

如将无负载DATA信号的输出幅度降低,测试相邻信号的眼图。则离散的杂讯减少,有效部分的眼图增大。

3.解决方案

早期液晶电视传输频率较低使用的都是带屏蔽双绞线,差分对都是两两交缠在一起,与其他的DATA信号互不干涉,且便于拔插兼容性强。但是现在的电路已经有1080P步入到4K时代,反射和串扰等因素会严重影响信号传输的质量,所以现在电视上基本都使用FFC排线,用于传输LVDSMini-LVDSVB1EPI等驱动液晶屏的高速数据信号。

使用FFC线原则上需要每对差分信号与其他信号都需要用地线做隔离,减少相互之间的电荷耦合。但受制到连接器的宽度以及液晶屏的接口标准定义,无法满足地线隔离的要求,只能是CLK用地线隔离。

PCB LAYOUT时对于有可能无负载的DATA差分对之间增加100Ω电阻位置用于模拟负载;如果SOC可以单独控制每一组输出,可以在软件中设置关闭无负载差分对的信号。

 

三、        总结

随着电视技术的不断更新和发展,显示分辨率越来越高,信号的时钟以及传输速度越来越快,SOC与屏体之间连接线对信号传输的影响越来越重要。FFC柔性扁平线的阻抗匹配控制,传输材料的选材、以及生产工艺的要求,都是对信号完整性有影响的关键因素。

在液晶电视整机设计上需要配合所有影响图形信号传输的关键因素,结合成本、工艺并充分考虑其阻抗、容抗、感抗等因素,保证信号传输质量达到最优。

参考文献

[1]  Signl Integrity:Simplified; Eric Bogatin()李玉山(译)    电子工业出版社   2005

[2]  电路与电子学            刘淑英、蔡胜乐、王文辉               电子工业出版社   2001



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