I. Panoramica
Ci sono due tipi di display comunemente usati nella strumentazione. Uno è un diodo ad emissione luminosa (LED) e l'altro è un display a cristalli liquidi (LCD). Questi due tipi di display sono a basso costo, flessibili nella configurazione e facili da interfacciare con un microcomputer a chip singolo, mentre il secondo ha una piccola corrente di azionamento, basso consumo energetico, lunga durata, font di bell'aspetto, display chiaro, grande angolo di visione, unità flessibile e ampia applicazione [1]. Tuttavia, l'LCD sul controllo è più complicato perché la tensione CC tra gli elettrodi LCD deve essere 0 [2]. In caso contrario, lo schermo LCD si ossiderà facilmente. Pertanto, il display LCD non può essere controllato semplicemente dal segnale di livello, ma deve essere utilizzata la forma d'onda. Sequenza d'onda da controllare. Il display LCD ha suddivisione sia statica che temporale
Il primo è semplice, ma richiede più linee; il secondo è complicato, ma richiede meno linee, che sono determinate dalla scelta del piombo dell'elettrodo. Quello che segue è un esempio di un display a cristalli liquidi di un orologio elettronico. Il pannello del display è mostrato in (1). Anche il massimo dell'ora è spento o acceso. Quando il massimo del minuto è sul display dei numeri da 1 a 5, anche la parte superiore e quella inferiore sono spente o accese. I due punti punto sono anche accesi o spenti allo stesso tempo. Il metodo di guida è suddiviso in guida con un rapporto di polarizzazione di 1/2. Ci sono 11 elettrodi a segmenti e due elettrodi comuni.
Figura 1)
In secondo luogo, principio di display LCD
Le sostanze generali possono essere suddivise in gas, liquido e solido. Tuttavia, le proprietà di alcune sostanze non appartengono a questi tre tipi. Il cristallo liquido è uno di questi. Non è un liquido completo, né un solido completo. Può fluire come un liquido e ha cristalli solidi. Nello stato naturale, le molecole di cristalli liquidi sono poste in concavità molto sottili e le molecole di cristalli liquidi sono disposte nella direzione delle scanalature [3]. I monitor LCD funzionano utilizzando queste proprietà dei cristalli liquidi. Un materiale a cristalli liquidi viene aggiunto tra gli elettrodi superiore e inferiore del display LCD. Le molecole di cristalli liquidi sono disposte in parallelo e hanno attività ottica. Le molecole di cristalli liquidi sono solitamente trasparenti. Quando viene applicata una certa tensione tra gli elettrodi superiore e inferiore, le molecole di cristalli liquidi ruotano verticalmente e perdono la loro rotazione ottica. Nero [4]. Per evitare che il cristallo liquido si ossidi, è necessario che la tensione media DC relativa tra gli elettrodi LCD sia zero [1], quindi il display LCD non può essere pilotato semplicemente dal segnale di livello, ma deve essere guidato da un determinato quadrato sequenza d'onda. La forma d'onda di guida è molto particolare e il metodo di divisione del tempo con un rapporto di offset di 1/2 è preso come esempio. La figura (2) mostra la forma d'onda che dovrebbe essere generata sul segmento e gli elettrodi comuni per rendere un tratto luminoso o spento. Dalla figura (2) possiamo vedere che B1 e COM2 sono nella direzione della forma d'onda, quindi B1 è luminoso; B3 e COM1 sono nella stessa direzione, quindi B3 è disattivato [5]. (dove B1 e B3 condividono un'unica porta SEG)
figura 2)
Generalmente, la forma d'onda della porta COM è sempre fissa. Per la modalità di divisione dinamica 1/2 ore, le forme d'onda sui lati COM1 e COM2 sono in fasi opposte. Per controllare la visualizzazione e l'estinzione di ogni corsa, devono essere generate forme d'onda appropriate sugli elettrodi corrispondenti. La realizzazione della forma d'onda ha le seguenti caratteristiche: 1) Si può vedere dai due elettrodi comuni che i due elettrodi comuni hanno tre livelli, che sono tre tensioni rispettivamente di 0 V, 1.5 V e 3 V; 2) Due elettrodi comuni COM1 e La forma d'onda COM2 è direzionale; 3) Il periodo dell'onda di guida dell'elettrodo comune e del codice del segmento è lo stesso, in cui l'elettrodo comune cambia ogni ciclo quattro volte e il codice del segmento cambia due volte ogni ciclo, che è un segnale a onda quadra. A causa delle caratteristiche delle forme d'onda di guida dell'elettrodo comuni, nel settore, la maggior parte dei microcontrollori e il software corrispondente sono utilizzati per generare le forme d'onda di guida dell'elettrodo comune. Per il design ASIC, se viene utilizzato il metodo sopra riportato, viene occupata un'area chip di grandi dimensioni e il numero di chip aumenta. Costo. Pertanto, questo articolo introdurrà un pratico circuito digitale e analogico come un driver LCD segmentato.
In terzo luogo, progettazione del circuito driver display LCD
1. Circuito di generazione di forme d'onda COM1 e COM2
Punti di progettazione: come descritto nella sezione Principi di visualizzazione, le forme d'onda dei due elettrodi comuni sono fisse. Ha 3 livelli, che sono 0 V, 1,5 V, 3 V, e ogni ciclo cambia 4 volte. Le forme d'onda di COM1 e COM2 sono direzionali. La figura (3) mostra la soluzione. Il circuito è composto da un transistor NMOS e un gate di controllo a 3 stati. La frequenza di DA è 2 volte quella di d3. Il tubo NMOS è collegato a 1,5 V e il gate a 3 stati è impostato su 3V. Questo può generare Ogni ciclo cambia 4 volte, ci sono 3 livelli di forme d'onda dell'elettrodo comune fisse. Per essere riconosciuto dall'occhio umano, la frequenza di d3 è 10 Hz. La forma d'onda HSPICE generata da questo circuito è mostrata in (3-1) (usando un alimentatore da 1,5 V e una tensione da 3 V generata da un circuito duplicatore di tensione periferica). Per ottenere questo requisito di progettazione, nella Figura (3), il W / L del tubo N è 28uM / 4uM, il W / L dei due tubi P del gate a 3 stati è 8uM / 3uM, e il W / L dei due tubi N è 4uM / 3uM.
immagine 3)
Figura (3 -1)
2. Circuito bocca e forma d'onda SEG
Punto tecnico: 11 segmenti e 2 elettrodi comuni guidano il display dell'orologio elettronico e il segmento e i cicli dell'elettrodo comune devono rimanere gli stessi. La soluzione è mostrata nella figura (4). La figura (4) è un circuito di pilotaggio di segmento costituito da una porta XOR e una porta NOT. Per mantenere coerente l'elettrodo comune e il ciclo del segmento, il segnale di ingresso d3 e d3 nel circuito COM è lo stesso segnale, è un'onda quadra periodica con frequenza di 10Hz; Il segnale di D1 è prodotto dal circuito di decodifica, decide che la tabella elettronica rivela la decodifica digitale, il risultato prodotto da tre tipi, costante è Alto livello 1, livello costante 0, onda quadra periodica (2 volte la frequenza di d3, periodo è 1/2), Fig. 4-1, Fig. 4-2, Fig. 4-3) Queste sono le forme d'onda generate da verilog_xl corrispondenti ai tre casi precedenti. La porta SEG è implementata tramite circuiti digitali e non è richiesto il dimensionamento dei transistor.
Figura 4)
Dalle forme d'onda di simulazione dell'elettrodo comune e dell'elettrodo a codice di segmento, si può vedere che il circuito progettato soddisfa i requisiti del principio di visualizzazione a cristalli liquidi, l'elettrodo comune cambia 4 volte per ciclo e 3 diversi livelli, e il periodo del elettrodo comune e l'elettrodo di segmento devono essere coerenti Per rendere un tratto luminoso o spento, le porte SEG e (COM) devono soddisfare una determinata relazione. La relazione è come mostrato nella seguente tabella: Quando la porta SEG e la porta COM1 sono invertite, il segmento corrispondente è estremamente luminoso. Quando in fase, il segmento corrispondente è estinto.
Quattro, riassunto
Il circuito di pilotaggio LCD introdotto in questo articolo è completamente implementato dall'hardware, ed è costruito da pochissimi transistor. Il design è squisito. Può essere ben integrato nel circuito integrato specifico dell'applicazione. Come il circuito LCD del circuito di guida, questo riduce i costi e ha un vantaggio competitivo nel mercato. . Questo è diverso dalle altre implementazioni hardware e software del drive LCD sul mercato. Abbiamo integrato il modulo del circuito del driver LCD in un chip ASIC per caffè. Il chip ha già completato la verifica e il posizionamento e il routing di FPAG e svolge MPW a Shanghai.
