引言

　　為了得到更好的功效和色彩一致性，LED亮度通常通過調節LED驅動器的PWM周期占空比控制。一個PWM周期可以劃分成2的“控制位”次方(2CONTROL BITS)個時鐘周期。消費類電子應用中，控制位分辨率通常是8位。8位PWM分辨率可對應提供256個不同的亮度電平，相應的PWM周期由256個時鐘周期組成。如消費類電子產品中，典型的時鐘頻率是32kHz，則PWM周期為256/32kHz或8ms。因此，PWM刷新率大約是125Hz，由此得到的PWM分辨率和刷新率足以支持亮度調整，并可消除人眼能夠覺察的閃爍。

　　為LED驅動器提供16位分辨率

　　對于要求同時達到16位PWM分辨率和2kHz刷新率的應用，設計將面臨諸多挑戰。16位分辨率要求一個PWM周期包含216 = 65,536個時鐘周期。2kHz的PWM刷新率要求時鐘頻率為2000 × 65,536 = 131.072MHz。通過CMOS接口以這個速度發送數據，即使在合理的傳輸距離上，也會造成數據通信的不可靠。而實際應用中，LED驅動器的輸出端口不可能提供如此高的開/關速度支持LED的加載和相關的連接。沒有精確的開/關時序，也無法實現16位分辨率的優勢。歡迎轉載，本文來自電子發燒友網(http://m.xsypw.cn )

　　作為一個折衷方案，利用一組PWM周期分辨率低于16位的信號仿真16位PWM周期。通過這種方式在每個PWM周期內減少一定數量的時鐘，可以采用低時鐘頻率達到所要求的2kHz PWM速率。一旦PWM刷新率高于幾百赫茲，人眼將無法區分其變化/閃爍，從而保持16位分辨率的視覺效果。

　　以攝像機為例，攝像機工作在(或接近于) 1/2000的快門速度。攝像機將以較低的分辨率抓拍幀畫面，但這仍然比在抓拍黑屏時的低刷新率要好得多。雖然快門速度可以非常高，但攝像機仍然可以每秒抓拍60幀，多幀圖像的平均效果非常接近16位分辨率的圖像。

　　16位分辨率可以分為不同的MSB/LSB (最高/最低有效位)比值進行仿真，由此可以得到幾個分辨率為MSB的PWM周期：2的“最高有效位”次方(2MSB)。周期數等于LSB的分辨率：2的LSB次方(2LSB)。還可以按照其它不同的分配形式得到PWM的仿真組，比較簡單的方法是由LSB決定每組中的最后一個時鐘周期的開/關狀態;MSB決定其余的時鐘周期。簡而言之，所有組的由MSB決定的時鐘周期開/關次數是相同的。

　　測試示例

　　利用2/2分割仿真4位分辨率，舉例說明上述方案。圖1顯示了由4位分辨率實現的16點PWM波形模板。

　　圖1. 傳統的4位和16點PWM波形圖

　　2/2分割仿真產生4組4點PWM周期。2個LSB用來選擇哪一組的最后一個時鐘周期應該處于導通狀態;2個MSB用來決定其余3個時鐘周期的開/關模板。圖2顯示了當2個MSB為0時，2個LSB在仿真PWM波形中的效果。

　　圖2. 2/2分割4位仿真的LSB效果

　　圖3顯示了當2個LSB為0時，2個MSB在仿真PWM波形中的效果。

　　圖3. 2/2分割4位仿真的MSB效果

　　這個方法可以配合MAX6975 LED驅動器的內置LVDS接口，仿真16位分辨率，采用14/2分割實現。16位視頻幀將以4個14位視頻幀顯示，四個視頻幀在每個時鐘周期具有不同的開/關時間。以16位PWM碼作為輸入，通過簡單的編碼產生14位PWM碼。編碼器將14位MSB作為14位基礎碼，加上其它由2個LSB模板產生的位。圖4顯示了仿真編碼器，第一個14位PWM碼與MSB相同;第二個碼是增加了這兩個LSB的MSB;第三個碼加上了前兩個碼的“或”操作;第四個碼加上了“與”操作。

　　圖4. 14/2分割的16位仿真編碼器架構

　　這種仿真方案存在兩個小的缺點。

　　首先，在最高亮度區是會損失一些PWM碼。如圖2所示，當MSB和LSB合成時，有些仿真PWM碼處于完全導通，而MAX6975的原始設計無法支持這種完全導通操作。但是，人們通常注意不到這些代碼的丟失，因為接近全亮狀態的代碼并不常見。即使用到這些代碼，人的視覺對于高亮度背景下的輕微變化并不敏感。

　　另外，如需保持60幀/秒的刷新率，向MAX6975發送數據的速率需要提高4倍甚至更快。MAX6975的數據接口速度仍然足以支持多芯片串聯鏈路，但須適當減少鏈路上的芯片數。時鐘頻率為32MHz時，同一鏈路能夠掛接的MAX6975芯片數為：32,000,000/(14 × 24 × 60) = 1,587片，圖像刷新速率為60幀/秒。如果四個仿真幀需要發送給每個視頻幀，芯片數將減少到396片。 一個32 × 32或最高56 × 56象素的視頻陣列仍然可以在一條串行鏈路上通過單個數據接口驅動所有芯片。歡迎轉載，本文來自電子發燒友網(http://m.xsypw.cn )

　　最后，與通用仿真方案相比，仍然存在一些小的差異值得注意。每個PWM幀通常作為子幀重復32次，用于控制MAX6975的全局亮度。因此，MAX6975的14/2、16位分辨率仿真也需要把4個PWM仿真幀的每一幀重復32次。

　　結論

　　本文介紹了一種尚未公開，但已經被多數LED視頻顯示廠商采納的高分辨率仿真方案，并以MAX6975芯片為例給出了實施方案。