高速信号终端匹配性研究

随着液晶显示屏（LCD）行业发展以及客户要求标准的提高，现在对于显示屏高速信号质量要求越来越高，但是由于高速信号走线过长或者阻抗设计不合适则会导致高速信号走线质量下降，出现信号匹配性差及高速信号有反射等问题。本文从高速信号走线与终端匹配性出发，介绍了目前遇到的一些信号匹配性差造成的现象分析及关于如何改善高速信号质量，才能使其匹配性最佳。

【关键词】终端匹配 WOA走线 高速信号

高速信号阻抗不匹配的真正起因是不断缩减的信号上升时间和下降的时间，从而使得PCB 板上的每一条走线由理想的导线转变成为复杂的传输线。如今，传输线效应已经成为制约高速信号能否正常工作最关键的因素。高速PCB板中的互联信号线构成了传输线，在PCB互联信号线上如果有阻抗不匹配的地方就会出现信号的反射，并可能引起错误的触发从而导致最终数据的错误，影响产品质量。本文所提到的高速信号都以mini-LVDS为例。

1 现状分析

目前一般TFT液晶面板设计架构如下图1所示：

图1设计为一颗Source Driver IC对应一颗FPC，这样的设计WOA走线较短，从而高速信号质量较好。但是现在由于分辨率越来越高，出于Bonding机台及机构设计的一些限制，越来越多的设计架构如图2所示，即两颗Source IC对应一颗FPC，这样电源及信号走线会较长或不均衡，从而导致高速信号质量变差，匹配性不佳，容易造成信号的反射，IC接收信号异常从而出现显示画面异常及高频闪点等不良现象。为了研究造成信号反射的主要线路点（PCBA、FPC、WOA走线），我们做了如下实验。

实例分析：

实验测试项目：通过测试 mini-LVDS 信号的swing，确认影响swing质量的主要因素。

实验测试步骤：module 单体测试去掉整个cell去掉FPC。

实验测试机台：9000示波器。

PWB设计：高速信号走线为L形，分别测试近端及远端的Data 0 、Data 1、 Data 2。

实验测试数据如表1所示：

由表1得出：Module三组Data swing差异较大，阻抗发生变化主要在cell上，FPC上阻抗几乎没有变化，说明对高速信号影响最大的是cell 上走线，cell上swing变化约为125mV。

基于以上实验结果，我们有在cell上做如下改善验证实验。

（1）减小高速信号cell 走线阻抗。

（2）四颗IC 的高速信号阻抗尽量一致。

具体修改数据如下：

基于以上修改，其他设计不变，测试模组swing数据如表3所示。

由表3可知，改善后模组在cell上swing变化约为81mV，FPC上几乎没有变化，且三组Data swing较一致，与改善前相比信号衰减较少，改善效果较好。

基于以上实验可知，Cell上信号走线对于高速信号的终端匹配影响比较大，目前module的高速信号设计方面，PCB高速信号走线的阻抗可以请PCB板厂进行模拟管控，信号终端匹配阻抗的选择可以参照PCB板厂模拟的光板阻抗及实测阻抗进行设计。FPC 目前较多采用单层铺铜走线设计，因此走线阻抗几乎在几十到几百毫欧，所以对信号的影响可以忽略。目前面板设计主要关注面板走线的DC 阻抗，因此设计过程中需尽量保证各组高速信号线的DC阻抗一致，从而减少走线阻抗不匹配导致的信号反射问题。为减少设计成本可以采用软体先建模，确认信号的大致状况后再来评估设计架构及设计方案的可行性。以往设计，我们过多关注DC阻抗对高速信号的影响，往往忽略了AC阻抗的影响，为了提高产品性能，未来高速信号走线需要同步关注AC阻抗。综上，TFT液晶面板设计时不仅要考虑PWB的Layout走线及终端匹配，同时也要考虑cell上Layout走线阻抗的一致性，从而生产出高品质产品。

参考文献

[1]马群刚.TFT-LCD原理与设计[M]. 北京：电子工业出版社，2005.

[2]戴亚翔，田民波. TFT LCD 面板的驱动与设计[M].北京：清华大学出版社，2008（11）.

[3]应根裕，胡文波，邱勇等.平板显示技术[M].北京：人民邮电出版社，2002（10）.

作者单位

昆山龙腾光电有限公司 江苏省苏州市 215300