CN112004044B - 一种数字模拟信号转换集成电路 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种数字模拟信号转换集成电路，其包括LVDS信号输入模块，用于接收来自外部的LVDS信号；LVDS信号输出模块，连接于LVDS信号输入模块，用于输出LVDS信号以驱动显示器；数模转换模块，连接于LVDS信号输入模块，用于将LVDS信号转换成VGA信号；VGA输出接口，连接于数模转换模块，用于输出VGA信号；数模转换模块包括数模转换单元以及视频处理单元，视频处理单元用于对输入的LVDS信号进行微调，以对输出的视频进行缩放和调节显示分辨率，视频处理单元连接于LVDS信号输入模块，数模转换单元连接于视频处理单元，VGA输出接口连接于数模转换单元。本申请具有支持两路VGA信号输出，同时支持一路DDI数据信号输入，并输出AV和TV信号，以满足不同接口需求的效果。

Description

一种数字模拟信号转换集成电路
技术领域
本申请涉及集成电路的技术领域，尤其是涉及一种数字模拟信号转换集成电路。
背景技术
应用于液晶显示屏的主板在设计时，通常 ，由于CPU只支持一路原生VGA （模拟信号显示接口）和一路LVDS（数字信号显示接口），当产品设计需要两路VGA加一路LVDS时，由于CPU只支持一路原生VGA和一路LVDS显示接口，缺少原生的模拟信号显示接口，受限于CPU原生的接口数量或者种类不够而不得不通过外围的数模转换方案来获取需要的接口，即在外部接入所需的数模转换设备以获取接口进而适配显示器，使用的过程中较不方便。
发明内容
为了改善现有的主板在设计时CPU原生的接口数量或种类不够而导致使用不便的问题，本申请提供了一种数字模拟信号转换集成电路。
本申请提供的一种数字模拟信号转换集成电路采用如下的技术方案：
一种数字模拟信号转换集成电路，应用于显示器，包括：
LVDS信号输入模块，用于接收来自外部的LVDS信号；
LVDS信号输出模块，连接于所述LVDS信号输入模块，用于输出LVDS信号以驱动显示器；
数模转换模块，连接于所述LVDS信号输入模块，用于将LVDS信号转换成VGA信号；
VGA输出接口，连接于所述数模转换模块，用于输出VGA信号；
所述数模转换模块包括数模转换单元以及视频处理单元，所述视频处理单元用于对输入的LVDS信号进行微调，以对输出视频进行缩放和调节显示分辨率，所述视频处理单元连接于所述LVDS信号输入模块，所述数模转换单元连接于所述视频处理单元，所述VGA输出接口连接于所述数模转换单元。
通过采用上述技术方案， LVDS信号输入模块接收来自外部的LVDS信号，通过LVDS信号输出模块以输出LVDS信号，以驱动显示器。同时，LVDS信号输入模块同步分路输出LVDS信号至数模转换模块，数模转换模块将LVDS信号转换成VGA信号，并通过VGA输出接口输出至显示器。LVDS信号传输至数模转换模块时，由视频处理单元对LVDS信号进行视频调整和调节显示分辨率，以使输出的VGA信号能够适配显示器的显示精度。该技术实现了VGA和LVDS双路输出，在保证获得VGA信号输出的同时，LVDS也可以驱动显示器，实现了一路LVDS信号输入，一路VGA信号加一路LVDS信号输出，加上CPU一路原生的VGA信号输出，实现了两路VGA信号输出和一路LVDS信号输出，增加了接口的丰富性，满足了需要两路VGA信号输出的需求。
可选的，所述LVDS信号输入模块包括LVDS输入接口以及电性连接于所述LVDS输入接口的LVDS信号接收单元，所述LVDS输入接口用于供外部LVDS信号接入，所述LVDS信号接收单元用于接收经LVDS输入接口输入的LVDS信号，并将LVDS信号传送至所述视频处理单元。
通过采用上述技术方案，外部LVDS信号从LVDS输入接口接入，经由LVDS信号接收单元接收并传输至视频处理单元进行处理，以对输出视频进行缩放和调节显示分辨率。
可选的，所述视频处理单元包括视频缩放芯片，所述视频缩放芯片用于实现对输入的LVDS信号进行调节，以对输出视频进行缩放，调整输出的VGA信号的精度，从而使输出VGA信号能够适配显示器的显示精度。
通过采用上述技术方案，LVDS信号经数模转换器转换成模拟信号输出之前，通过视频缩放芯片对输入的LVDS信号进行调节，从而对输出视频进行缩放，以适配显示器的显示精度，使得输出的VGA信号与显示器的适配性更好。
可选的，所述视频处理单元还包括视频增强处理器，所述视频增强处理器用于接收经视频缩放芯片处理后的LVDS信号，并调整输出显示分辨率，以增强输出的视频的清晰度。
通过采用上述技术方案，视频增强处理器调整LVDS信号，以调整输出显示分辨率，由此改善VGA信号输出至显示器上的显示，从而达到更好的清晰度。
可选的，所述集成电路还包括存储器和HDMI/DVI内核；
所述存储器电性连接于所述视频缩放芯片 ，所述存储器用于接收经所述视频缩放芯片处理后的LVDS信号以形成HDMI和DVI格式数据并存储；
所述HDMI/DVI内核电性连接于所述视频增强处理器，所述HDMI/DVI内核用于将HDMI和DVI格式数据解码成AV和TV信号,所述HDMI/DVI内核设置有HDMI/DVI输出接口，所述AV和TV信号通过所述HDMI/DVI输出接口以输出。
通过采用上述技术方案，输入的LVDS信号经视频缩放芯片处理后，以HDMI和DVI格式数据的形式存储在存储器，通过视频缩放芯片读取HDMI和DVI格式数据，并将HDMI和DVI格式数据传输至视频增强处理器进行处理，再由HDMI/DVI内核将HDMI和DVI格式数据解码成AV和TV信号，以通过HDMI/DVI输出接口输出AV和TV信号，进一步增加了接口的丰富性，且输出信号更多、以适配不同的需求。
可选的，所述HDMI/DVI内核设置有DDI输入模块，所述DDI输入模块用于接入来自外部的DDI数字信号，经所述HDMI/DVI内核转换成HDMI/DVI格式数据，并通过HDMI/DVI输出接口以输出AV和TV信号。
通过采用上述技术方案，由DDI输入模块输入DDI数字信号，提高输入数据的多样性，且输入的DDI数字信号由HDMI/DVI内核转换成HDMI/DVI格式数据，并通过HDMI/DVI输出接口以输出AV和TV信号，增加输出信号的适配性。
可选的，所述HDMI/DVI内核电性连接有控制器，所述控制器用于控制HDMI/DVI内核选择转换成对应的HDMI/DVI格式数据，所述控制器的控制信号的状态由显示器的EDID信息决定。
通过采用上述技术方案，接入显示器时，由控制器读取显示器的EDID信息，并生成对应的控制信号，以便于控制器控制HDMI/DVI内核选择对应转换成HDMI/DVI格式数据，并输出AV和TV信号。
可选的，所述控制器为微控制器。
通过采用上述技术方案，微控制器成本低，易于实现控制外围接口。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.该技术实现了VGA和LVDS双路输出，在保证获得VGA信号输出的同时，LVDS也可以驱动显示器，实现了一路LVDS信号输入，一路VGA信号加一路LVDS信号输出，从而增加了接口的丰富性，满足了需要两路VGA信号输出的需求；
2.外部LVDS信号从LVDS输入接口接入，经由LVDS信号接收单元接收并传输至视频处理单元进行处理，以对输出视频进行缩放和调节显示分辨率。
附图说明
图1是本申请的原理框图；
图2是本申请中各个模块的组成框图；
图3是本申请中实现VGA和LVDS输出的集成电路示意图；
图4是本申请中单端转差分转换电路图；
图5是本申请中差分转单端转换电路图。
附图标记说明：1、LVDS信号输入模块；11、LVDS接收器；2、LVDS信号输出模块；21、LVDS发射器；3、数模转换模块；31、视频处理单元；32、视频增强处理器；33、数模转换单元；4、VGA输出接口；5、存储器；6、HDMI/DVI内核。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种数字模拟信号转换集成电路，应用于显示器。该集成电路包括：CPU、CPU原生LVDS接口、CPU原生VGA接口、LVDS信号输入模块1、LVDS信号输出模块2、数模转换模块3以及VGA输出接口4。
参照图1，LVDS信号输入模块1包括LVDS输入接口以及与LVDS输入接口连接的LVDS接收器11，其中，LVDS输入接口与CPU原生LVDS接口连接，以使由CPU输入的LVDS信号能够通过LVDS输入接口传输至LVDS接收器11并被LVDS接收器11接收。
LVDS信号输出模块2连接于LVDS接收器11，LVDS信号输出模块2包括LVDS发射器21，LVDS发射器21连接有LVDS输出接口，LVDS接收器11接收到的LVDS信号经由LVDS发射器21传输至LVDS输出接口并输出，以驱动显示器。
参照图1和图2，数模转换模块3连接于LVDS接收器11，LVDS接收器11接收到的LVDS信号传输至数模转换模块3，数模转换模块3将LVDS信号转换成VGA信号，并通过VGA输出接口4输出。
参照图2，数模转换模块3包括视频处理单元31（scaler）和视频增强处理器32（Image Enhance），视频处理单元31用于对输入的LVDS信号进行微调，以对输出的视频进行缩放和调节显示分辨率。其中，视频处理单元31包括视频缩放芯片，视频缩放芯片用于对LVDS信号所携带的视频图像进行缩放。视频缩放芯片为FPGA，型号为EP1C6Q-240I7。
参照图2，视频增强处理器32用于接收经视频处理单元处理后的LVDS信号，并调整输出显示分辨率，包括调整HDMI/DVI和RGB输出显示分辨率，以增强输出的视频的清晰度，弥补不同显示接口和不同分辨率之间的差距。本实施例中，视频增强处理器32采用的芯片型号为NCS8805。
参照图2，数模转换模块3还包括数模转换单元33，数模转换单元33连接视频增强处理器32，用于将视频增强处理器32处理后的LVDS信号转换成VGA信号。其中，数模转换单元33包括数模转换芯片，数模转换芯片的型号为max9217/MAX9218。转换过程包括，将LVDS信号转换成TTL形式的RGB信号，然后再将RGB信号转换成VGA信号并通过VGA输出接口输出。
参照图2，该集成电路还包括存储器5和HDMI/DVI内核6，其中，存储器5电性连接于视频处理单元31 ，存储器5用于接收经视频处理单元31处理后的LVDS信号以形成HDMI和DVI格式数据并存储。即，LVDS信号从LVDS输入接口输入，LVDS接收器11接收LVDS信号，并传输至视频处理单元31进行处理，视频处理单元31将LVDS信号输送至存储器5，由存储器5将LVDS信号以HDMI和DVI格式数据进行存储。本实施例中，存储器5的类型为SDRAM，以使LVDS信号传输至LVDS视频处理单元后，视频处理单元31将处理后的LVDS发送至视频增强处理器32的同时，能够同步发送至存储器进行存储。
参照图2，HDMI/DVI内核6电性连接于视频增强处理器32，以HDMI和DVI格式数据存储在存储器的LVDS信号经视频处理单元31传输至视频增强处理器32，并传输至HDMI/DVI内核6，HDMI/DVI内核6用于将HDMI和DVI格式数据解码成AV和TV信号以输出至显示器。
具体的，HDMI/DVI内核6设置有HDMI/DVI输出接口，AV和TV信号通过HDMI/DVI输出接口以输出。
此外，参照图2和图3，HDMI/DVI内核6还设有DDI输入接口，DDI输入接口用于接入来自外部的DDI数字信号，经HDMI/DVI内核6转换成HDMI/DVI格式数据，并通过HDMI/DVI输出接口以输出AV和TV信号。
参照图2和图3，HDMI/DVI内核6电性连接有微控制器（MCU），微控制器用于控制HDMI/DVI内核6选择转换成对应的HDMI/DVI格式数据，微控制器的控制信号的状态由显示器的EDID信息决定。当微控制器内部的固件程序支持EDID通信和HPD时，如果HPD在传输的过程中被打断，微控制器将切换DDC总线以读取输入设备的EDID信息，通过EDID信息来确定HDMI/DVI内核的输出显示时序。
在本实施例中，参照图4和图5，LVDS接收器11包括LVDS信号传输电路，其中，LVDS信号传输电路又包括单端转差分转换电路以及差分转单端转换电路。差分转单端转换电路用于将LVDS输入的差分信号转换成单端信号，以减少走线量，在LVDS输入接口的走线量较为复杂的地方，可通过差分转单端转换电路将差分信号转换成单端信号进行传输，从而减少传输线的使用，以使电路板在设计时的走线更少，且更便捷。单端转差分转换电路用于将单端信号转换成差分信号，当LVDS信号传输线穿过走线量较为复杂的地方后，可通过单端转差分转换电路将单端信号转换成差分信号进行传输，以提高传输的抗干扰性能，降低设备在通信上的功耗。
具体的，参照图4，单端转差分转换电路主要包括OP1177放大器以及AD8476放大器，OP1177放大器与AD8476放大器的级联构成了一个组合式差分输出运放，其开环增益是OP1177开环增益与AD8476闭环增益的乘积。因此，AD8476的闭环带宽为OP1177的开环增益加了一极，提高了信号传输的稳定性。此外，AD8476放大器用运放的大开环增益替代了AD8476内部的运放反馈回路，抑制了AD8476放大器的误差，包括噪声、失真、偏移、漂移。
参照图5，差分转单端转换电路主要包括两个ADA4807-2差分放大器，分别为放大器A和放大器B，放大器A的输入VA+IN接地，放大器A的输入VA-IN连接放大器B的输出VBOUT。同时，放大器A的VA-IN和放大器B的VB-IN分别连接VIN1和VIN2，以便于实现差分信号的输入。该差分转单端转换电路可以将差分信号输入转换为单端信号输出，且该电路拥有较低的静态电流，适合低功耗、高分辨率的数据转换系统。
本申请实施例一种数字模拟信号转换集成电路的实施原理为：由CPU输入的LVDS信号能够通过LVDS输入接口传输至LVDS接收器11并被LVDS接收器11接收，通过LVDS信号输出模块2以输出LVDS信号，以驱动显示器。同时，LVDS信号输入模块1同步分路输出LVDS信号至数模转换模块2，数模转换模块2将LVDS信号转换成VGA信号，并通过VGA输出接口输出至显示器。LVDS信号传输至数模转换模块2时，由视频处理单元31和视频增强处理器32对LVDS信号进行视频调整和调节显示分辨率，以使输出的VGA信号能够适配显示器的显示精度。该技术实现了VGA和LVDS双路输出，在保证获得VGA信号输出的同时，LVDS也可以驱动显示器，实现了一路LVDS信号输入，一路VGA信号加一路LVDS信号输出，加上CPU一路原生的VGA信号输出，实现了两路VGA信号输出和一路LVDS信号输出，增加了接口的丰富性，满足了需要两路VGA信号输出的需求。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (7)

1.一种数字模拟信号转换集成电路，应用于显示器，其特征在于，包括：
LVDS信号输入模块，用于接收来自外部的LVDS信号；
LVDS信号输出模块，连接于所述LVDS信号输入模块，用于输出LVDS信号以驱动显示器；
数模转换模块，连接于所述LVDS信号输入模块，用于将LVDS信号转换成VGA信号；
VGA输出接口，连接于所述数模转换模块，用于输出VGA信号；
所述数模转换模块包括数模转换单元以及视频处理单元，所述视频处理单元用于对输入的LVDS信号进行微调，以对输出的视频进行缩放和调节显示分辨率，所述视频处理单元连接于所述LVDS信号输入模块，所述数模转换单元连接于所述视频处理单元，所述VGA输出接口连接于所述数模转换单元；
所述LVDS信号输入模块包括LVDS输入接口以及电性连接于所述LVDS输入接口的LVDS信号接收单元，所述LVDS输入接口用于供外部LVDS信号接入，所述LVDS信号接收单元用于接收经LVDS输入接口输入的LVDS信号，并将LVDS信号传送至所述视频处理单元；
所述LVDS信号接收单元包括LVDS接收器，所述LVDS接收器包括LVDS信号传输电路，其中，LVDS信号传输电路又包括单端转差分转换电路以及差分转单端转换电路；所述差分转单端转换电路用于将LVDS输入的差分信号转换成单端信号，以减少走线量；所述单端转差分转换电路用于将单端信号转换成差分信号。
2.根据权利要求1所述的一种数字模拟信号转换集成电路，其特征在于：所述视频处理单元包括视频缩放芯片，所述视频缩放芯片用于实现对输入的LVDS信号进行调节，以对输出视频进行缩放，调整输出的VGA信号的精度，从而使输出VGA信号能够适配显示器的显示精度。
3.根据权利要求2所述的一种数字模拟信号转换集成电路，其特征在于：所述视频处理单元还包括视频增强处理器，所述视频增强处理器用于接收经视频缩放芯片处理后的LVDS信号，并调整输出显示分辨率，以增强输出的视频的清晰度。
4.根据权利要求3所述的一种数字模拟信号转换集成电路，其特征在于：所述集成电路还包括存储器和HDMI/DVI内核；
所述存储器电性连接于所述视频缩放芯片 ，所述存储器用于接收经所述视频缩放芯片处理后的LVDS信号以形成HDMI和DVI格式数据并存储；
所述HDMI/DVI内核电性连接于所述视频增强处理器，所述HDMI/DVI内核用于将HDMI和DVI格式数据解码成AV和TV信号,所述HDMI/DVI内核设置有HDMI/DVI输出接口，所述AV和TV信号通过所述HDMI/DVI输出接口以输出。
5.根据权利要求4所述的一种数字模拟信号转换集成电路，其特征在于：所述HDMI/DVI内核设置有DDI输入接口，所述DDI输入接口用于接入来自外部的DDI数字信号，经所述HDMI/DVI内核转换成HDMI/DVI格式数据，并通过HDMI/DVI输出接口以输出AV和TV信号。
6.根据权利要求5所述的一种数字模拟信号转换集成电路，其特征在于：所述HDMI/DVI内核电性连接有控制器，所述控制器用于控制HDMI/DVI内核选择转换成对应的HDMI/DVI格式数据，所述控制器的控制信号的状态由显示器的EDID信息决定。
7.根据权利要求6所述的一种数字模拟信号转换集成电路，其特征在于：所述控制器为微控制器。
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