基于倍频OS-PWM算法的LED驱动芯片设计

LED(Light Emitting Diode)广泛应用于显示领域,LED显示屏凭借着功耗低、寿命长的特点在大屏显示行业占据主流地位,尤其是在户外广告等细分领域市场份额远高于其他类型产品,但LED显示屏由于其本身的材料特性,在实际应用中也存在着诸多问题,比如刷新率偏低、开路十字架、首行偏暗、鬼影以及低灰色阶均匀性差等。为缓解上述问题,增强使用场景,我们尝试开发了一款32扫恒流输出LED驱动芯片,并对其内部一些主要数字电路模块进行了设计与仿真,如复位生成电路、指令译码电路、PWM控制电路、SRAM控制电路、PWM生成电路等,该芯片还内置了高刷新率的倍频OS-PWM(Optimize-Scrambled Pulse With Modulation Algorithm)算法,专门解决了小点间距显示屏的低灰问题,实验测试和仿真都确认了设计的准确性和可行性,实现了预期的效果。

单分子免疫检测系统的光学系统设计

单分子免疫检测,是指将免疫复合物限制在极小的体积内,对产生的信号进行计数,是一种“数字化”的免疫检测技术。单分子免疫检测仪的核心类似于一个荧光显微系统,但普通的荧光显微镜结构复杂,且与生物芯片规格无法匹配,不能很好地满足检测需求。针对自行研制的生物芯片规格,合计了一套高性能的单分子免疫检测光学系统。根据设计要求,确定了合适的初始结构;在荧光显微系统原理和像差分析理论的基础上,使用光学设计软件Zemax对系统进行反复优化设计;设计出了满足单分子免疫检测成像要求的光学系统。系统的成像部分由15片折射透镜组成,工作距离为4mm,放大倍率为-4.52,调制传递函数值在奈奎斯特频率73lp/mm处均大于0.44,畸变为0.8%,照明部分采用柯勒照明方式,在整个视场范围内,物面上的照度均匀度达到97%。整个系统采用国产常规玻璃,有利于加工和降低成本。经优化后的高分辨率荧光显微系统结合当前发展成熟的全自动化检测技术,可以极大提高单分子免疫检测的检测灵敏度和准确率。

一种LED驱动芯片开路检测电路设计与实现

小间距发光二极管(LED)显示屏凭借其画面清晰细腻、色彩自然真实、流畅无闪烁等优点,得到广泛应用。为解决小间距LED显示屏因寄生电容影响而产生的开路十字架问题,采用在模拟电路部分判断开路状态并产生开路信号,在数字部分根据开路信号记录开路位置并屏蔽输出的方式,设计了一种新的检测过程简单、精确度高、面积小、功耗低、支持实时检测的电路,并在某款多路恒流LED驱动芯片中得到应用,成功解决了开路十字架问题。仿真结果和实际样片测试结果表明,所设计的开路检测电路检测精确简单、功耗低,并支持实时检测。

基于OS-PWM算法的LED驱动芯片设计与实现

为解决小间距LED (Light Emitting Diode,发光二极管)显示屏中存在的刷新率较低、灰度等级不高、低灰麻点、首行偏暗、开路十字架等问题,提出了优化打散脉冲调制(OptimizeScrambled Pulse Width Modulation,OS_PWM)算法,并基于该算法设计了多通道恒流LED驱动芯片。针对刷新率较低、灰度等级不高的问题,通过OS-PWM算法将显示周期均匀打散,在不影响总体灰度的前提下,提高刷新率;针对低灰麻点增加了等级优化,提升低灰显示效果;针对首行偏暗的问题提出了反向PWM计数方法,预留时间使电容提前放电,有助于改善首行偏暗问题;针对开路十字架问题,通过内建开路检测模块,从根本上屏蔽了这一问题。实验测试结果证明了设计的正确性和合理性。

一种基于小间距LED显示驱动的SRAM控制器设计与实现

针对多行扫多通道恒流发光二极管(Light Emitting Diode,LED)显示驱动芯片的SRAM选择问题,突破常规选择,基于通用类型的SRAM IP,设计了SRAM控制器。该控制器由控制电路、指令译码电路、数据处理电路、存储内建自测(Memory Build in Self-Test,MBIST)电路等主要部分组成。仿真和实验结果表明,采用该电路设计的显示驱动芯片可以减小芯片面积,降低成本,节省系统带宽,进一步提升显示的刷新率,降低系统设计的复杂度,为类似设计提供了新的设计思路。

一种MCU可测性优化设计

为了降低测试成本,提高测试效率,将测试资源划分技术和测试端口复用技术相结合,基于ATE外部测试和BIST内部测试的优点,进行可测性设计。基于ATE的外部测试方法,设计了数字逻辑SCAN链和模拟IP测试模式。基于BIST内部测试方法,设计了MBIST电路,对Memory进行测试。为更高效地下载程序和功能验证,设计了支持标准SPI协议的通用测试接口;同时设计了测试模式管理模块,对整个可测性设计进行优化,可实现多个IP同时测试,并在实际芯片中得到验证。

一种降低柱透镜式裸眼3D串扰度的方法

柱透镜式裸眼3D显示系统近年来在各个领域发展迅速。为了进一步解决柱透镜式裸眼3D串扰问题,提出一种通过平移LCD图像面板上的像素位置,并减小像素间隔和调整柱透镜倾斜角度来降低柱透镜光栅自由立体显示器相邻视点间串扰的方法。针对双视点柱透镜式裸眼3D显示系统分析其串扰原因,计算了柱透镜厚度、节距、焦距以及曲率半径等参数,分析了LCD图像面板像素位置、柱透镜倾斜角度、像素间隔与串扰面积及莫尔条纹厚度之间的关系,在保证莫尔条纹厚度不变的情况下降低了视区边缘最大串扰度。采用Lighttools软件对上述方法进行仿真,对像素数为120×60的局部区域进行模拟,结果显示改进前后视区边缘最大串扰度由50%降低至30%,最佳视点串扰度由0.93%降低至0.32%,且最佳视点区域扩展了±15mm,对降低柱透镜式裸眼3D串扰具有借鉴意义。

一种柔性透明屏LED驱动芯片设计与实现

随着发光二极管(Light Emitting Diode,LED)显示驱动市场的日益火爆,市场对于显示效果的要求愈发严格,各种异性屏逐渐成为主流应用产品。针对市面上的柔性透明屏驱动存在的功能单一、级联个数低、电流无法调节、灰度等级低等问题,采用打散脉冲调制(Scrambled Pulse with Modulation,SPWM)算法技术,设计了一款专用于柔性透明屏的LED显示驱动芯片。与传统柔性透明屏驱动产品相比,该芯片新增断点续传和全彩显示功能,最大级联数提升50%,达到1024颗芯片;新增全局电流和R/G/B单色电流调节功能,调节范围广;灰度等级最高可达16 bit;功耗降低75%,静态电流最低为0.5 mA。仿真和实验测试结果均证明了设计的正确性和合理性。

一种SoC低功耗模式设计与实现

为降低芯片功耗,提升性能,从系统级、结构级和RTL级3个层次提出了一种片上系统(System on Chip,SoC)芯片的低功耗设计方法,并在样片中得以验证。在系统级层面,根据SoC芯片的不同工作场合,在正常运行模式的基础之上,设计了睡眠、停止和待机3种低功耗模式。在结构级层面,将整个芯片划分为VDD、VDDA和VBAT3个电压域,以降低系统功耗。在RTL级,针对不同的模式切换,设计了时钟管理技术,实现了对不同模式下不同时钟的控制。仿真和实验结果证明了设计的合理性,实测数据表明,睡眠模式最多降低59.1%的功耗,停止和待机模式降低了3~4个数量级。

一种LED显示驱动芯片倍频OS-PWM算法

为解决小点间距发光二极管(Light Emitting Diode,LED)显示屏中存在的刷新率较低和低灰显示均匀性差等问题,基于优化打散脉冲调制(Optimize-Scrambled Pulse with Modulation,OS-PWM)算法,采用时钟倍频技术,提出一种倍频OS-PWM算法。基于倍频OS-PWM算法,在不改变总灰度的前提下提高了刷新率,算法复杂度减少一半;对算法进行等级优化,提升了显示均匀性,并在实际样片中得到了验证。

柔性透明屏LED驱动芯片设计

通过分析柔性透明屏的特点,并结合实际应用环境,采用单线级联的方式设计LED驱动芯片。在LED应用系统中,每个LED芯片所能驱动的单元灯数目有限,由于柔性透明LED屏作用于显示领域时具有规模大的特点,在设计其驱动电路时,就必须对LED驱动芯片进行串接,从而驱动更多的单元灯。设计了LED驱动芯片的总体架构,并着重设计了驱动芯片中的数字控制模块,采用模块划分的方法设计其电路。划分了芯片的各个模块并确立了各模块之间的连接关系,制定了数字控制模块部分的实现方式,进行了子模块的方案设计,包括归零码译码和采集模块、串并转换模块、坏点检测模块等。同时用硬件描述语言实现子模块的功能设计并进行仿真验证,最终可利用数字控制模块配合芯片总体架构实现LED驱动芯片串接的功能,满足了柔性透明屏等大规模系统的要求。

基于MCU的Flash预取加速控制器设计与实现

为了解决低成本低功耗微处理器(Micro Control Unit,MCU)中嵌入式Flash读取速度的问题,基于预取和缓存原理,采用位宽扩展技术和改进预取技术相结合的方式,设计了具有预取加速功能的Flash控制器。实现Flash特定接口协议与高级高性能总线(Advanced High-performance Bus,AHB)协议的转换,提高处理器取值效率,提升系统性能。设计了完善的读写保护机制,以保护用户程序。同时搭建片上系统(System on Chip,So C)仿真实验平台验证设计的正确性,实验结果表明,本设计最多提高了16.3%的取指效率,并在实际样片中得以验证。