Displays verlustarm ansteuern – Energie recyceln #####
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
LVDS kein Ausweg
Spezialisierte Signalverfahren mit niedrigeren Signalspannungspegeln eignen sich ebenfalls, um die Leistungsaufnahme und elektromagnetische Interferenzen in LCD-Panels zu verringern. So nutzt beispielsweise LVDS ein differenzielles Signal, wodurch die EMI stark sinkt, und injiziert je nach Signalpolarität ±4,5 mA [2] in jedes Leitungspaar. Eine schnelle Überschlagsrechnung zeigt aber, dass die Leistungsaufnahme in der Realität sogar auf 500 mW ansteigen und sich damit verdoppeln würde, wenn man jede Signalleitung aus dem weiter oben betrachteten Beispiel einfach durch das LVDS-Pendant ersetzt. Der Grund liegt darin, dass die bei LVDS eingesetzten Parallelabschlusswiderstände eine ständig arbeitende Gleichstromquelle voraussetzen [2] und, anders als bei einem IOD, nicht nur die Energie für das Umladen einer Lastkapazität aufgebracht werden muss.
Allerdings wird die Leitung bei LVDS auf der Seite der Signalsenke abgeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass theoretisch die doppelte Übertragungsgeschwindigkeit erreicht werden kann und damit die erforderliche Energie pro übertragenem Bit wieder vergleichbar zu einem konventionellen, unsymmetrischen System wäre – aber eben auch nicht wirklich besser. Auf jeden Fall würde es nicht so energieeffizient sein, wie die Lösung mit IOD.
Der größte Nachteil von LVDS und anderen Architekturen, die Parallelabschlusswiderstände nutzen, liegt jedoch darin, dass ihre Leistungsaufnahme nicht vom Aktivitätsfaktor abhängt. Sie profitieren also bei der Bildübertragung nicht davon, dass dort über längere Zeit die gleiche Farbe dominiert. LVDS mag in der Lage sein, die Leistungsaufnahme in den Spitzen (z.B. während des DVD-Abspielvorgangs) zu vermindern, wird aber bei gleich häufig auftretenden Betriebsbedingungen die Leistungsaufnahme sogar erhöhen, wie dies Bild 3 illustriert.
Ein weiterer offensichtlicher Nachteil von LVDS liegt darin, dass für jedes Signal zwei elektrische Schaltkreise erforderlich sind. Es liegt auf der Hand, dass LVDS sein Heil in High-Speed-Anwendungen wie SERDES (Serialisierer/Deserialisierer) suchen muss, um überhaupt Vorteile bieten zu können. Auch wenn sich mit LVDS in einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung prinzipiell sehr hohe Übertragungsraten erreichen lassen, werden Schaltungstopologien und physikalische Randbedingungen, wie sie im betrachteten Beispiel vorkommen, die Performance drastisch einschränken. Somit scheint es unwahrscheinlich, dass sich mit LVDS im Vergleich zu einer Lösung mit Serienabschlusswiderstand die Übertragungsgeschwindigkeit mehr als verdoppeln lässt. Dies heißt wiederum, dass das Potenzial, die Leistungsaufnahme zu reduzieren, nicht sehr groß ausfällt. (Ralf Higgelke)
Literatur
[1] Chul-Ho Choi, Myung-Ryul Choi, »Implementation of a low power and reduced EMI Signalling Circuit for a LDC Controller-to-Source Driver Interface«
[2] National Semiconductor, »An overview of LVDS Technology«
Der Autor
Geoff Harvey ist Chief Technology Officer (CTO) bei Adiabatic Logic, Telefon 00 44/19 54/ 21 01 01, www.adiabaticlogic.com
