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筆記本電腦的LVDS圖形切換

發(fā)布時(shí)間:2017-06-26 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】(PCIe®)與能夠方便升級(jí)視頻處理能力的臺(tái)式機(jī)不同,筆記本電腦則無法進(jìn)行這樣的升級(jí)。理想狀況下,筆記本電腦設(shè)計(jì)允許形卡增加功能。為了達(dá)到這一目的,簡(jiǎn)單的解決方案是在設(shè)計(jì)中增加一個(gè)開關(guān),使其能夠選擇內(nèi)部圖形卡或附加顯卡的LVDS輸出。而MAX4889可以在兩個(gè)LVDS源之間進(jìn)行選擇,提供單一輸出,是筆記本電腦設(shè)計(jì)的理想選擇。
 
多年以來,視頻已經(jīng)成為消費(fèi)者對(duì)臺(tái)式電腦進(jìn)行任意升級(jí)的一大特色。早期的IBM電腦配置有一個(gè)MGA (單色圖形適配器)或一個(gè)CGA (彩色圖形適配器)。消費(fèi)者可以選擇相同型號(hào)的計(jì)算機(jī),而根據(jù)所選的顯示器自己挑選圖形卡。這些早期的適配器演變成了VGA (視頻圖形列陣)標(biāo)準(zhǔn),可以驅(qū)動(dòng)具有多種顏色或者灰階的單色或彩色圖形。
 
視頻顯卡發(fā)展得如此迅速以至于GPU (圖形處理器)已經(jīng)成為臺(tái)式電腦的關(guān)鍵處理器之一。這些處理器已經(jīng)演化為小型完善系統(tǒng),可具備高達(dá)512MB內(nèi)存和非常高級(jí)的浮點(diǎn)運(yùn)算能力,并可驅(qū)動(dòng)不同顯示器的多路輸出。
 
近年來,筆記本電腦的銷售量已經(jīng)超過了臺(tái)式機(jī)。筆記本電腦的成本已大幅下降,許多消費(fèi)者把筆記本電腦看作是臺(tái)式機(jī)的替代品。一臺(tái)具有全尺寸鍵盤的17英寸筆記本電腦是臺(tái)式機(jī)非常合適的替代品。通過家中配備的無線局域網(wǎng)(WiFi),消費(fèi)者只需插上交流電源保持設(shè)備供電,而所有電纜、鍵盤、鼠標(biāo)和揚(yáng)聲器均被淘汰。然而,游戲玩家和在家辦公/遠(yuǎn)程辦公人員需要使用高端筆記本電腦,因?yàn)樗麄冃枰笃聊伙@示器和全尺寸鍵盤。
 
直到2007年,幾乎所有的筆記本電腦仍然采用內(nèi)置圖形卡。電腦生產(chǎn)商既生產(chǎn)帶有內(nèi)置圖形卡的低成本設(shè)備,也生產(chǎn)主板帶有第三方圖形卡的高端設(shè)備。采用第三方圖形卡往往使系統(tǒng)的成本大幅升高。2004年,NVIDIA®與業(yè)界領(lǐng)先的筆記本電腦生產(chǎn)商一起開發(fā)了相互一致的圖形接口,稱為MXM¹,使得制造商的筆記本設(shè)計(jì)能夠與來自任何廠家的任何圖形解決方案相兼容。這樣就能夠通過單一的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多種配置并且可以升級(jí),如同臺(tái)式電腦多年前就已具備的功能。
 
圖1所示為一款實(shí)際的MXM GPU,在其一側(cè)裝有一排標(biāo)準(zhǔn)的MXM連接器。通過簡(jiǎn)單切換,筆記本電腦生產(chǎn)商就可以設(shè)計(jì)一種既包含內(nèi)置芯片組廠家圖形卡又包括MXM插槽的母版,從而能夠升級(jí)至更強(qiáng)大的第三方圖形卡。
 
筆記本電腦的LVDS圖形切換
圖1. MXM GPU,底邊為標(biāo)準(zhǔn)MXM連接器引腳。
 
升級(jí)筆記本電腦設(shè)計(jì)時(shí),增加圖形卡模塊要比簡(jiǎn)單地增大內(nèi)存困難一些,因?yàn)楸仨毥鉀Q模塊的冷卻問題。然而,筆記本電腦生產(chǎn)商可以減少對(duì)不同主板的設(shè)計(jì)和庫(kù)存管理。可以在最終組裝時(shí)解決消費(fèi)者對(duì)特定圖形卡的要求。多數(shù)情況下,零售商和分銷商可以在將筆記本電腦交付給用戶之前加入所需模塊,從而縮短交付周期,降低由于設(shè)備圖形處理能力與消費(fèi)者要求不符而導(dǎo)致的丟單幾率。
 
當(dāng)消費(fèi)者或供貨商在臺(tái)式電腦上添加圖形卡時(shí),消費(fèi)者只需簡(jiǎn)單地將顯示器插入顯卡的VGA或DVI連接器即可。而筆記本電腦需要驅(qū)動(dòng)的是LCD屏幕。實(shí)際上,LCD屏幕是消費(fèi)者使用的主監(jiān)視器,如果只是為了外接顯示器,購(gòu)買一款高端顯卡的意義就不大。
 
筆記本電腦顯示屏傳統(tǒng)上采用扁平電纜接收來自圖形卡的數(shù)據(jù)。在MXM應(yīng)用中,數(shù)據(jù)以4對(duì)或8對(duì)LVDS信號(hào)的形式進(jìn)行傳輸,模塊輸入為帶有多達(dá)16路通道的PCI Express® (PCIe®)接口,輸出包括VGA、TMDS® (用于DVI™/HDMI™)、DisplayPort™和LVDS。
 
如果筆記本電腦生產(chǎn)商希望采用內(nèi)部圖形卡設(shè)計(jì),以獲得最低成本,并且可以升級(jí)到高端設(shè)計(jì)的第三方圖形卡,則必須切換幾組信號(hào),本文僅討論LVDS信號(hào)的切換。低成本筆記本電腦采用單鏈路LVDS,而高端系統(tǒng)則采用雙鏈路LVDS。每對(duì)數(shù)據(jù)速率預(yù)計(jì)高達(dá)800Mbps。LVDS信號(hào)為直流耦合,所以長(zhǎng)期直流平衡沒有問題。這些信號(hào)的直流分量大約為1.25V,擺幅為筆記本電腦的LVDS圖形切換(最小值)。接收靈敏度為筆記本電腦的LVDS圖形切換因此在發(fā)送和接收信號(hào)之間允許有8dB的損耗。
 
為了切換LVDS信號(hào),開關(guān)總損耗不能高于1dB。此外,開關(guān)應(yīng)具備低電容特性,以避免增加引起反射和不匹配的無功功率。MAX4889 PCIe無源開關(guān)可滿足上述要求,非常適合LVDS應(yīng)用。工作于+3.3V時(shí),可以輕松處理整個(gè)LVDS信號(hào)范圍(0.67V至1.8V)的信號(hào),輸入電容< 2pF。對(duì)于≤ 800Mbps的LVDS數(shù)據(jù)率,插入損耗< 0.5dB。
 
MAX4889在2:1應(yīng)用中能夠切換4對(duì)信號(hào),其中有2個(gè)可能的輸入源(內(nèi)部圖形卡或MXM圖形卡)和1路輸出。對(duì)于18位圖形卡,只需要一個(gè)MAX4889開關(guān);對(duì)于24位圖形卡,必須采用兩個(gè)MAX4889開關(guān)。MAX4889用于在內(nèi)部圖形卡或MXM模塊兩個(gè)源之間選擇—檢測(cè)是否存在MXM模塊,如果存在,則允許選擇MXM作為視頻源。
 
圖2所示MA4889在24位圖形系統(tǒng)中用于切換4對(duì)LVDS信號(hào)。盡管LVDS開關(guān)用于高位和低位數(shù)據(jù)組合,但為清晰起見,該圖只畫出了R、G、B (高位)和時(shí)鐘信號(hào)²。24位圖形應(yīng)用中需采用第二個(gè)MAX4889開關(guān)(未顯示)處理低位數(shù)據(jù)。
 
筆記本電腦的LVDS圖形切換
圖2. MAX4889在24位圖形應(yīng)用中切換4對(duì)LVDS信號(hào),需要注意的是圖中僅給出了高位數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào),第二個(gè)MAX4889用于處理低位數(shù)據(jù)。
 
結(jié)論
 
利用MXM,筆記本電腦生產(chǎn)商可以設(shè)計(jì)一種主板既可以在低成本應(yīng)用中采用內(nèi)部圖形卡,又可以采用獨(dú)立的MXM GPU,以提高圖形性能,滿足消費(fèi)者的需求。為了使MXM模塊和內(nèi)部圖形卡都可以輸出到筆記本電腦的LCD屏幕上,必須進(jìn)行一定形式的切換。理想開關(guān)為電氣開關(guān),所以不但系統(tǒng)可以方便地檢測(cè)到MXM模塊,而且用戶還可以手動(dòng)選擇內(nèi)部顯卡或MXM顯卡。無論哪種情況,均通過集成開關(guān)完成切換以滿足穩(wěn)定性和最小尺寸/功率比的要求。MAX4889是滿足上述LVDS應(yīng)用需求的理想開關(guān)。工作在3.3V時(shí),可輕松處理高達(dá)800Mbps的LVDS信號(hào),任何工作條件下,確保消耗電流≤ 120µA,插入損耗< 0.5dB,并且電容< 2pF。
 
 
 
 
 
 
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