笔记本电脑的LVDS图形切换

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1、 美信社区： http:/ 笔记本电脑的 LVDS 图形切换 Fred Zlotnick 摘要：与能够方便升级视频处理能力的台式机不同，笔记本电脑则无法进行这样的升级。理想状况下，笔记本电脑设计允许形卡增加功能。为了达到这一目的，简单的解决方案是在设计中增加一个开关，使其能够选择内部图形卡或附加显卡的 LVDS 输出。而 MAX4889可以在两个 LVDS 源之间进行选择，提供单一输出，是笔记本电脑设计的理想选择。 多年以来，视频已经成为消费者对台式电脑进行任意升级的一大特色。早期的 IBM 电脑配置有一个 MGA (单色图形适配器 )或一个 CGA (彩色图形适配器 )。消费者可以选择相同型

2、号的计算机，而根据所选的显示器自己挑选图形卡。这些早期的适配器演变成了 VGA (视频图形列阵 )标准，可以驱动具有多种颜色或者灰阶的单色或彩色图形。 视频显卡发展得如此迅速以至于 GPU (图形处理器 )已经成为台式电脑的关键处理器之一 。这些处理器已经演化为小型完善系统，可具备高达 512MB 内存和非常高级的浮点运算能力，并可驱动不同显示器的多路输出。 近年来，笔记本电脑的销售量已经超过了台式机。笔记本电脑的成本已大幅下降，许多消费者把笔记本电脑看作是台式机的替代品。一台具有全尺寸键盘的 17 英寸笔记本电脑是台式机非常合适的替代品。通过家中配备的无线局域网 (WiFi)，消费者只需插上

3、交流电源保持设备供电，而所有电缆、键盘、鼠标和扬声器均被淘汰。然而，游戏玩家和在家办公 /远程办公人员需要使用高端笔记本电脑，因为他们需要大屏幕显示器和全尺寸键盘 。 直到 2007 年，几乎所有的笔记本电脑仍然采用内置图形卡。电脑生产商既生产带有内置图形卡的低成本设备，也生产主板带有第三方图形卡的高端设备。采用第三方图形卡往往使系统的成本大幅升高。 2004 年， NVIDIA与业界领先的笔记本电脑生产商一起开发了相互一致的图形接口，称为 MXM，使得制造商的笔记本设计能够与来自任何厂家的任何图形解决方案相兼容。这样就能够通过单一的系统设计实现多种配置并且可以升级，如同台式电脑多年前就已具备

4、的功能。 图 1 所示为一款实际的 MXM GPU，在其一侧装有一排标准的 MXM 连接器 。通过简单切换，笔记本电脑生产商就可以设计一种既包含内置芯片组厂家图形卡又包括 MXM 插槽的母版，从而能够升级至更强大的第三方图形卡。 图 1. MXM GPU，底边为标准 MXM 连接器引脚。 美信社区： http:/ 升级笔记本电脑设计时，增加图形卡模块要比简单地增大内存困难一些，因为必须解决模块的冷却问题。然而，笔记本电脑生产商可以减少对不同主板的设计和库存管理。可以在最终组装时解决消费者对特定图形卡的要求。多数情况下，零售商和分销商可以在将笔记本电脑交付给用户之前加入所需模块，从而缩短交付周

5、期，降低由于设备图形处理能力与消费者要 求不符而导致的丢单几率。 当消费者或供货商在台式电脑上添加图形卡时，消费者只需简单地将显示器插入显卡的VGA 或 DVI 连接器即可。而笔记本电脑需要驱动的是 LCD 屏幕。实际上， LCD 屏幕是消费者使用的主监视器，如果只是为了外接显示器，购买一款高端显卡的意义就不大。 笔记本电脑显示屏传统上采用扁平电缆接收来自图形卡的数据。在 MXM 应用中，数据以4对或 8对 LVDS信号的形式进行传输，模块输入为带有多达 16路通道的 PCI Express (PCIe)接口，输出包括 VGA、 TMDS (用于 DVI/HDMI)、 DisplayPort和

6、 LVDS。 如果笔记本电脑生产商希望采用内部图形卡设计，以获得最低成本，并且可以升级到高端设计的第三方图形卡，则必须切换几组信号，本文仅讨论 LVDS 信号的切换。低成本笔记本电脑采用单链路 LVDS，而高端系统则采用双链路 LVDS。每对数据速率预计高达 800Mbps。LVDS 信号为直流耦合，所以长期直流平衡没有问题。这些信号的直流分量大约为 1.25V，摆幅为 250mVP -P (最小值 )。接收灵敏度为 100mVP-P，因此在发送和接收信号之间允许有 8dB的损耗。 为了切换 LVDS 信号，开关总损耗不能高于 1dB。此外，开关应具备低电容特性，以避免增加引起反射和不匹配的无

7、功功率。 MAX4889 PCIe 无源开关可满足上述要求，非常适合LVDS 应用。工作于 +3.3V 时，可以轻松处理整个 LVDS 信号范围 (0.67V 至 1.8V)的信号，输入电容 2pF。对于 800Mbps 的 LVDS 数据率，插入损耗 0.5dB。 MAX4889 在 2:1 应用中能够切换 4 对信号，其中有 2 个可能的输入 源 (内部图形卡或 MXM图形卡 )和 1 路输出。对于 18 位图形卡，只需要一个 MAX4889 开关；对于 24 位图形卡，必须采用两个 MAX4889 开关。 MAX4889 用于在内部图形卡或 MXM 模块两个源之间选择 检测是否存在 MX

8、M 模块，如果存在，则允许选择 MXM 作为视频源。 图 2 所示 MA4889 在 24 位图形系统中用于切换 4 对 LVDS 信号。尽管 LVDS 开关用于高位和低位数据组合，但为清晰起见，该图只画出了 R、 G、 B (高位 )和时钟信号 。 24 位图形应用中需采用第二个 MAX4889 开关 (未显示 )处理低位数据。 图 2. MAX4889 在 24 位图形应用中切换 4 对 LVDS 信号，需要注意的是图中仅给出了高位数据和时钟信号，第二个 MAX4889 用于处理低位数据。 美信社区： http:/ 结论 利用 MXM，笔记本电脑生产商可以设计一种主板既可以在低成本应用中

9、采用内部图形卡，又可以采用独立的 MXM GPU，以提高图形性能，满足消费者的需求。为了使 MXM 模块和内部图形卡都可以输出到笔记本电脑的 LCD 屏幕上，必须进行一定形式的切换。理想开关为电气开关，所以不但系统可以方便地检测到 MXM 模块，而且用户还可以手动选择内部显卡或 MXM显卡。无论哪种情况，均通过集成开关 完成切换以满足稳定性和最小尺寸 /功率比的要求。MAX4889 是满足上述 LVDS 应用需求的理想开关。工作在 3.3V 时，可轻松处理高达 800Mbps的 LVDS 信号，任何工作条件下，确保消耗电流 120A ，插入损耗 0.5dB，并且电容 2pF。 参考文献： MXM：移动 PCI Express 模块。这是移动 PCI Express 显卡的统一接口。关于 MXM 的详细信息请参考 MXM 图形模块网站。 Open LDI: 开放式 LVDS 显示接口 (Open LVDS display interface)， 1999 年 5 月 13 日。开放式 LDI 标准规定了下列信号：两个红、两个绿、两个蓝和一个像素时钟。