Интерфейсы подключения матриц монитора

Интерфейсы LCD-панелей. Цифровой, LVDS, LDI.

Количество отказов LCD-панелей, происходит все чаще, и перед специалистами сервисных служб встает вопрос о методах диагностики жидкокристаллических матриц. Одним из первых, в этом случае, диагностируется внешний интерфейс, через который на LCD-матрицу передаются все данные. Данные, передаваемые на LCD-панель, формируются на основной (микропроцессорной) плате монитора, а именно, на выходе микросхемы скалера и передаются на панель с использованием соответствующего интерфейса. Этот интерфейс представляет значительный практический интерес для специалиста, осуществляющего диагностику монитора, так как позволяет достаточно точно определить местоположение проблемы — на главной плате монитора или внутри LCD-панели. В случае параллельного интерфейса, все сигналы, необходимые для управления столбцовыми и строчными драйверами, формируются на главной плате. Параллельный интерфейс в документации чаще всего обозначают как цифровой интерфейс (Digital) или как TTL интерфейс. И это справедливо, т.к. все сигналы на нем соответствуют TTL-уровням. Наибольшее количество контактов интерфейса соответствует шинам данных цвета.

Эти шины, традиционно, бывают двух типов: — 6-разрядные; — 8-разрядные. В первом случае для передачи цвета задействовано 18 цифровых линий (6 бит х 3 цвета), а во втором — 24 цифровых линии (8 бит х 3 цвета). В некоторых случаях можно встретиться с двухканальным исполнением цифрового интерфейса. В данном варианте цветовые данные могут передаваться либо по 36 линиям (в случае 6-битного кодирования цвета), либо по 48 линиям (в случае 8-битного кодирования цвета). Всего же, на параллельном цифровом интерфейсе можно найти следующие информационные и управляющие сигналы:

— шина данных красного цвета: 6-разрядная (R0-R5) или 8-разрядная (R0-R7);

— шина данных зеленого цвета: 6-разрядная (G0-G5) или 8-разрядная (G0-G7);

— шина данных синего цвета: 6-разрядная (В0-В5) или 8-разрядная (В0-В7);

— сигнал разрешения данных LCD-панели (DE – Data Enable);

— сигнал тактовой частоты (частота пикселов PCLK — Pixel Clock);

— сигнал строчной синхронизации (HSYNC);

— сигнал кадровой синхронизации (VSYNC).

Естественно, могут присутствовать и другие специальные управляющие сигналы, характерные для отдельных LCD-панелей. В результате, количество соединительных линий цифрового интерфейса обычно колеблется от 25 до 60, в зависимости от разрядности цвета, количества каналов и количества управляющих сигналов, т.е. в конструктивном плане разъемы интерфейса могут быть самыми разнообразными.

Рис. 1. Сигналы одноканального параллельного цифрового интерфейса LCD -панели.

Цифровой интерфейс (рис. 1) является очень простым для диагностики. Достаточно загрузить на экран изображение «белое поле», чтобы добиться активности абсолютно всех сигналов интерфейса, в чем можно убедиться с помощью осциллографа. Причем все активные сигналы будут иметь регулярную структуру, и их амплитуда будет соответствовать уровням TTL . Если же требуется активизировать сигналы какого-то одного цветового канала, то необходимо загрузить на экран соответствующее «цветовое поле».

Интерфейс LVDS на текущий момент времени является самым распространенным интерфейсом из всех используемых в мониторах настольного типа и в матрицах для ноутбуков. LVDS, фактически, стал стандартом внешнего интерфейса для современной LCD-панели. LVDS (TIA/EIA-644) — Low Voltage Differential Signaling (низковольтная дифференциальная передача сигналов) — это дифференциальный интерфейс для скоростной передачи данных. Здесь мы имеем дело с дифференциальной передачей данных в последовательном виде. А это означает, что интерфейс LVDS подразумевает наличие трансмиттеров и ресиверов, осуществляющих преобразование данных.

LVDS способен передавать до 24 битов информации за один пиксельный такт, что соответствует режиму True Color (16.7 млн. цветов). При этом исходный поток параллельных данных (18 бит или 24 бита) конвертируется в 4 дифференциальные пары последовательных сигналов с умножением исходной частоты в семь раз (рис. 2).

Рис. 2. Трансмиттер LVDS.

Тактовая частота передается по отдельной дифференциальной паре. Уровни рабочих сигналов составляют 345мВ, выходной ток передатчика имеет величину от 2.47мА до 4.54мА, а стандартная нагрузка равна 100 Ом. Данный интерфейс позволяет обеспечить надежную передачу данных с полосой пропускания свыше 455 МГц без искажений на расстояние до нескольких метров.

Трансмиттер LVDS состоит из четырех 7-разрядных сдвиговых регистров, умножителя частоты и выходных дифференциальных усилителей (рис. 2). Достаточно часто в литературе, в документации и на схемах можно встретить и несколько другое обозначение сигналов интерфейса LVDS. Так, в частности, широко применяется такое обозначение, как RX0+/-, RX1+/-, RX2+/-, RX3+/- и RXC+/-.

Входной сигнал CLK представляет собой сигнал пиксельной частоты (Pixel Clock) и он определяет частоту формирования сигналов R/G/B на входе трансмиттера. Умножитель частоты умножает частоту CLK в 7 раз. Полученный тактовый сигнал (7xCLK) используется для тактирования сдвиговых регистров, а также передается по дифференциальным линиям CLKP/CLKM.

7-разрядный параллельный код загружается в сдвиговые регистры трансмиттера по стробирующему сигналу, вырабатываемому внутренней управляющей логикой трансмиттера. После загрузки начинается поочередное «выталкивание» битов на соответствующую дифференциальную линию, и этот процесс тактируется сигналом 7xCLK.

Таким образом, на каждой из четырех дифференциальных линий данных (YOP/YOM, Y1P/Y1M, Y2P/Y2M, Y3P/Y3M) формируется 7-разрядный последовательный код, передаваемый синхронно с тактовыми сигналами на линии CLKP/CLKM.

Интерфейс LVDS используется для передачи как 18-разрядного цветового кода (3 цвета по 6 бит на каждый), так и 24-разрядного цвета (3 базовых цвета по 8 бит). Но в отличие от интерфейса TMDS, здесь каждому цвету не выделяется отдельная дифференциальная пара, т.е. каждый дифференциальный канал LVDS предназначен для передачи отдельных битов разных цветов.

Кроме сигналов цвета, на LCD-панель должны передаваться еще:

— сигнал строчной синхронизации (HSYNC);

— сигнал кадровой синхронизации (VSYNC);

— сигнал разрешения данных (DE).

Эти управляющие сигналы также передаются по дифференциальным каналам, предназначенным для передачи данных, т.е. по линиям YnP/YnM. Таким образом, существует два варианта формата данных, передаваемых на LCD-матрицу.

Первый вариант соответствует 18-разрядному цветовому коду, и при этом на вход трансмиттера подается 21 разряд данных. Второй вариант — это 24-разрядный цветовой код, при котором на входе трансмиттера должно быть 27 бит данных. То, какие разряды цвета и служебные сигналы будут передаваться по дифференциальной линии, определяется сигналами, подаваемыми на вход соответствующего сдвигового регистра трансмиттера (см. рис. 3).

LVDS превратился в унифицированный интерфейс, в котором однозначно прописан протокол передачи, формат входных данных, соединительный разъем и цоколевка разъема.

Интерфейс LVDS используется для передачи как 18-разрядного цветового кода (3 цвета по 6 бит на каждый), так и 24-разрядного цвета (3 базовых цвета по 8 бит).

Рис. 3. Протоколы передачи данных через интерфейс LVDS при разной разрядности потока данных.

В некоторых случаях можно встретиться с двухканальным исполнением цифрового интерфейса. В данном варианте цветовые данные могут передаваться либо по 36 линиям (в случае 6-битного кодирования цвета), либо по 48 линиям (в случае 8-битного кодирования цвета) (см. рис. 4).

RGB — 3 цвета по 6 разр./ или 3 цвета по 8 разр.

Интересно отметить, что в интерфейсе LVDS (LDI) имеется 8 дифференциальных пар, предназначенных для передачи данных, и две дифференциальные пары тактовых сигналов, т.е. в LDI имеется два, практически независимых полнофункциональных канала, передача данных в каждом из которых тактируется собственным тактовым сигналом.

Источник

Разъемы мониторов (VGA, DVI, HDMI, Display Port, USB Type-C). Какой кабель и переходник нужен для подключения монитора к ноутбуку или ПК

Один из самых частых вопросов при подключении монитора к компьютеру — это разобраться с многообразием разъемов, сделать правильный выбор кабеля, чтобы все работало (особенно сложно, если на мониторе имеется сразу несколько интерфейсов) .

То ли дело раньше, есть один VGA везде: все просто и понятно 👌. Но со временем (после появления мониторов с высокими разрешениями), его возможностей стало недостаточно, и стали выходить новые интерфейсы.

Вообще, сейчас на мониторах чаще всего можно встретить интерфейсы DVI, Display Port или HDMI. Причем, они все в свою очередь подразделяются еще на несколько видов (если можно так сказать). Еще сложнее обстоит дело, если на мониторе одни интерфейсы, а на ПК совсем другие. Немудрено и запутаться.

В этой статье попробую «разобрать» весь этот клубок, и ответить на типовые и наиболее частые вопросы по этой проблеме.

Итак, ближе к делу.

А вы знаете, что подключить дисплей можно без проводов по Wi-Fi (так называемое беспроводное проецирование на компьютер, со звуком).

Разъемы мониторов для подключения к компьютеру

HDMI (представлены разные виды)

Один из самых востребованных и популярных интерфейсов на сегодняшний день. Встречается на подавляющем большинстве ноутбуков и компьютеров (также часто можно встретить на планшетах). Подходит для подключения мониторов, ТВ (и ТВ приставок), проекторов и пр. видео-техники.

передает как аудио- так и видео-сигнал (одновременно). В этом плане это большой плюс интерфейсу: не нужны лишние кабели, чтобы передавать аудио-сигнал;
полная поддержка FullHD (1920×1080) разрешения, с 3D эффектами. Максимальное поддерживаемое разрешение до 3840×2160 (4K);
длина кабеля может достигать 10 метров, что достаточно в большинстве случаев (с использованием усилителей-повторителей — длину кабеля можно увеличить до 30 метров!);
имеет пропускную способность от 4,9 (HDMI 1.0) до 48 (HDMI 2.1) Гбит/с;
в продаже имеются переходники с HDMI на DVI и обратно (очень актуально для совместимости старых и новых устройств между собой);
у HDMI есть несколько тип-разъемов: HDMI (Type A), mini-HDMI (Type C), micro-HDMI (Type D) (см. фото выше). На ноутбуках/ПК чаще всего используется классический тип размера — HDMI (Type A). Micro и Mini встречаются в портативной технике (в планшетах, например).

Если у вас на мониторе и системном блоке (ноутбуке) есть HDMI — то все подключение будет сводиться к покупке кабеля «HDMI-HDMI» (который можно купить в любом компьютерном магазине).

Обращаю внимание, что перед подключением по HDMI — обязательно выключите оба устройства (и ПК, и монитор). Порт может сгореть , если этого не сделать.

Классический HDMI кабель

Display Port

Display Port и Mini Display Port

Новый и достаточно быстро набирающий популярность интерфейс (конкурент HDMI). Позволяет подключать сразу несколько мониторов, поддерживает 4K разрешение, 3D изображение.

Есть два типоразмера: классический и Mini Display Port (на обычных ноутбуках и мониторах встречается первый вариант, см. фото выше 👆).

одновременно передается как аудио- так и видео-сигналы;
максимальная длина кабеля Display Port может достигать 15 метров;
скорость передачи данных до 21,6 Гбит/с;
позволяет получить разрешение до 3840 х 2400 при 60 Гц; или 2560 х 1600 точек при 165 Гц; или можно подключать сразу два монитора с разрешением 2560 х 1600 точек и частотой 60 Гц.
обратите внимание, что помимо классического Display Port есть другой форм-фактор: Mini Display Port.
кстати, размер разъёма Mini Display Port примерно в 10 раз меньше, чем у разъёма DVI (о нем ниже в статье) !
у интерфейса есть небольшая «защелка», надежно фиксирующая кабель при подключении к порту.

USB Type-С (Thunderbolt)

Очень и очень интересный интерфейс (активно начал развиваться буквально год назад)!

Позволяет одновременно передавать аудио- и видео-сигналы на монитор, заряжать устройство и копировать данные (т.е. вместо нескольких кабелей — можно использовать только 1!). Это очень удобно при подключении монитора к ноутбукам.

Порт USB-C сверху — для передачи данных, снизу — Thunderbolt 3

Кстати! Сразу хочу сделать небольшую ремарку — USB Type-С могут быть «разными»:

если возле порта не стоит никаких значков — скорее всего этот порт может передавать только данные (см. пример ниже 👇);
если возле значка стоит аббревиатура «DP» (Display Port) — значит к этому USB-C можно подключить дисплей;
значок «молнии» рядом с USB-C указывает на полноценный Thunderbolt 3.

Thunderbolt — краткая информация

Этому интерфейсу уже почти 20 лет, а до сих пор пользуется широкой популярностью (вышел в 1999 г.). В свое время серьезно улучшил качество изображения на экране.

Максимальное разрешение равно 1920 х 1080 пикселям (однако, некоторые дорогие видеокарты могут передавать данные в двухканальном режиме (dual link) и разрешение может достигать 2560 х 1600 пикселей).

через разъем DVI передается только изображение* (аудио-сигнал придется передавать по другим каналам);
разрешение до 1920×1200 точек при длине кабеля до 10,5 м; разрешение 1280×1024 точек при длине кабеля до 18 м; в двухканальном режиме передачи данных — до 2560 х 1600 точек.
есть три вида DVI: DVI-A Single Link — аналоговая передача; DVI-I — аналоговая и цифровая передачи; DVI-D — цифровая передача.
различные разъемы и их конфигурация (DVI-A, DVI-D, DVI-I) — совместимы между собой.
обратите внимание, что у этого стандарта чаще наблюдаются помехи: например, если рядом с кабелем находятся другие приборы, излучающие электромагнитный сигнал (телефон, принтер и пр.). Также подобное может происходить из-за плохого экранирования кабеля;
в продаже есть множество переходников с VGA на DVI и обратные;
разъем DVI достаточно габаритный, больше

в 10 раз, чем Mini Display Port (компания Apple даже выпускала Mini DVI, но большой популярности он не сыскал. ) .

* Передача звука возможна, если у вас и видеокарта, и кабель (переходник), и сам монитор поддерживают цифровой стандарт DVI-D.

VGA (D-Sub)

Этот стандарт был разработан уже в далеком 1987 г. Несмотря на это, до сих пор пользуется большой популярностью, используется в основном для простых проекторов, видео-приставок, небольших офисных мониторов (где не требуется высокое разрешение и очень качественное изображение).

Официально поддерживается разрешение до 1280×1024 пикселей (не официально — 1920×1080 обычно без проблем!) , а потому многие «пророчат» скорое затмение этому интерфейсу.

Лично мое мнение : многие рано «хоронят» этот интерфейс, ведь благодаря сотням миллионам устройств, которые были выпущены за эти 30 лет, VGA «переживет» некоторые современные.

передает только видео-сигнал (для аудио необходимо использовать другие каналы);
максимальное разрешение до 1280×1024 пикселей, при частоте обновления кадров 75 Гц (в некоторых случаях удается работать и при большем разрешение, но официально это не гарантируется, к тому же возможно ухудшение качество изображения);
есть множество переходников VGA на HDMI, VGA на Display Port, VGA на DVI и обратные;
несмотря на «моральное» устаревание — интерфейс поддерживается множеством аудио- и видео-техники, и до сих пор еще пользуется широким спросом.