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金年会jinnianhui Value LVDS방식 金年会jinnianhui 드라이버 IC의 3가지 장점을 해설, Common Mode Noise에 대한 내성 및 높은 설계 자유도를 얻을 수 있다.
2020.10.21
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더 눈에 띄게, 더 선명하게, 더 화려하게.... 현재 Amusem金年会jinnianhuit와 Arcade 게임기는 예전에 비해 크게 진화했다. 왜 이런 진화를 이룰 수 있었을까? 물론 가장 큰 이유는 사용자의 Needs때문일 것이다. 사용자들 의견에 부응하는 형태로 제품기획이 진행된 것이 큰 몫을 했다. 하지만 그 이유만 있는 것은 아니다. 기술적인 이유도 존재한다. 그것은 LED (발광다이오드)의 고휘도화와 저비용화다. 고휘도 LED를 사용하면 하나의 LED로 보다 밝은 표시를 할 수 있다. 게다가 가격저하로 보다 많은 LED를 사용할 수 있게 되었다. 즉, Amusem金年会jinnianhuit와 Arcade게임기의 표시기능은, LED의 고휘도화와 저비용화의 상승효과로 인해 대폭 진화 된 것이다.
열악한 노이즈 환경
Amusem金年会jinnianhuit기기나 Arcade 게임기에 LED를 많이 장착하면 더 화려하고, 더 선명한 연출 표시를 할 수 있다. 기기 메이커에게 이 메리트는 크다.
하지만 한편으로는 LED를 구동하는 'LED 드라이버 회로'의 설계가 어려워진다는 단점이 있다. 왜냐하면 일반적으로 Amusem金年会jinnianhuit나 Arcade 게임기 내부는 노이즈 환경이 열악하기 때문이다. 이들 기기 내부에는 다양한 고성능 LSI와 고속 인터페이스 등이 탑재되어 있으며, 이들로 부터 높은 수준의 전자기 노이즈(EMI)가 방사된다. 또한, 메달 등의 접촉에 의한 노이즈 발생도 일어날 수 있다. 이러한 노이즈가 LED 드라이버 회로에 유입되면 LED 오점등을 유발하여, 사용자의 눈에는 불편하고 혼란스러운 디스플레이로 비춰지는 것이다.
왜 LED가 오점등되는 것일까? 좀더 자세히 설명해보자. 일반적으로 Amusem金年会jinnianhuit나 Arcade 게임기에는 수많은 LED를 장착하기 위해 이를 구동하는 LED 드라이버 IC를 여러 개 사용한다. 하지만 그 표시를 제어하는 CPU는 하나뿐이다. 그래서 보통은 CPU와 여러 개의 LED 드라이버 IC 사이를 인터페이스 기술로 연결을 한다.
이 인터페이스 기술의 후보로는 I2C 인터페이스 방식, 시프트 레지스터 방식, 3선식 시리얼 인터페이스(2선식 시리얼 인터페이스) 등이 있으며, 이 중 3선식 시리얼 인터페이스(2선식 시리얼 인터페이스)를 사용하는 경우가 많다. 3선식은 3개의 신호 라인으로 데이터(SDA) 신호와 클럭(SCL) 신호, Slave Se金年会jinnianhuict(SS)신호를 보내고(그림 1), 2선식은 2개의 신호 라인으로 데이터(SDA) 신호와 클럭(SCL) 신호를 보낸다.
이러한 시리얼 인터페이스에 노이즈가 유입되면, 이를 통해 전파되는 신호에 악영향을 미친다. 구체적으로는 신호 파형이 왜곡되어 올바른 신호전송이 불가능해진다. 노이즈가 유입되는 경로는 다양하다. 아주 가까운 곳에서 발생한 노이즈가 시리얼 인터페이스에 직접 악영향을 미치는 경우도 있고, 노이즈가 GND에 유입되어 그라운드 전위를 흔들고, 시리얼 인터페이스를 통해 전달되는 신호에 악영향을 미치는 경우도 있다.
두 경우 모두 시리얼 인터페이스를 통해 전파되는 신호의 파형이 크게 왜곡되어 올바른 신호전송이 불가능해진다. 그로 인해, 金年会jinnianhui가 필요할 때 점등이 되지 않거나, 불필요할 때 점등되는 사태를 초래한다.
하지만 한편으로는 LED를 구동하는 'LED 드라이버 회로'의 설계가 어려워진다는 단점이 있다. 왜냐하면 일반적으로 Amusem金年会jinnianhuit나 Arcade 게임기 내부는 노이즈 환경이 열악하기 때문이다. 이들 기기 내부에는 다양한 고성능 LSI와 고속 인터페이스 등이 탑재되어 있으며, 이들로 부터 높은 수준의 전자기 노이즈(EMI)가 방사된다. 또한, 메달 등의 접촉에 의한 노이즈 발생도 일어날 수 있다. 이러한 노이즈가 LED 드라이버 회로에 유입되면 LED 오점등을 유발하여, 사용자의 눈에는 불편하고 혼란스러운 디스플레이로 비춰지는 것이다.
왜 LED가 오점등되는 것일까? 좀더 자세히 설명해보자. 일반적으로 Amusem金年会jinnianhuit나 Arcade 게임기에는 수많은 LED를 장착하기 위해 이를 구동하는 LED 드라이버 IC를 여러 개 사용한다. 하지만 그 표시를 제어하는 CPU는 하나뿐이다. 그래서 보통은 CPU와 여러 개의 LED 드라이버 IC 사이를 인터페이스 기술로 연결을 한다.
이 인터페이스 기술의 후보로는 I2C 인터페이스 방식, 시프트 레지스터 방식, 3선식 시리얼 인터페이스(2선식 시리얼 인터페이스) 등이 있으며, 이 중 3선식 시리얼 인터페이스(2선식 시리얼 인터페이스)를 사용하는 경우가 많다. 3선식은 3개의 신호 라인으로 데이터(SDA) 신호와 클럭(SCL) 신호, Slave Se金年会jinnianhuict(SS)신호를 보내고(그림 1), 2선식은 2개의 신호 라인으로 데이터(SDA) 신호와 클럭(SCL) 신호를 보낸다.
그림1 3선식 시리얼 인터페이스를 탑재한 金年会jinnianhui 드라이버 IC의 접속 예
이러한 시리얼 인터페이스에 노이즈가 유입되면, 이를 통해 전파되는 신호에 악영향을 미친다. 구체적으로는 신호 파형이 왜곡되어 올바른 신호전송이 불가능해진다. 노이즈가 유입되는 경로는 다양하다. 아주 가까운 곳에서 발생한 노이즈가 시리얼 인터페이스에 직접 악영향을 미치는 경우도 있고, 노이즈가 GND에 유입되어 그라운드 전위를 흔들고, 시리얼 인터페이스를 통해 전달되는 신호에 악영향을 미치는 경우도 있다.
두 경우 모두 시리얼 인터페이스를 통해 전파되는 신호의 파형이 크게 왜곡되어 올바른 신호전송이 불가능해진다. 그로 인해, 金年会jinnianhui가 필요할 때 점등이 되지 않거나, 불필요할 때 점등되는 사태를 초래한다.
Common Mode 노이즈에 강함
자인일렉트로닉스는 이미 이러한 외부 노이즈 문제를 해결할 수 있는 LED 드라이버 IC '金年会jinnianhuiL35xx 시리즈'를 판매 중이다(그림 2).
CPU와 여러 개의 LED 드라이버 IC를 연결하는 인터페이스 기술에 'LVDS(Low Voltage Differ金年会jinnianhuitial Signaling)'를 채택해 문제를 해결했다(그림 3).
LVDS는 저진폭 차동 전송 방식이다. 진폭은 100Ω 종단 시 350mV에 불과하다. 신호 전송에는 2개의 신호 라인, 즉 1쌍의 신호 라인을 사용한다. 자인일렉트로닉스의 金年会jinnianhui 드라이버 IC는 2페어의 LVDS를 탑재하고 있어, 이를 통해 데이터 신호와 클럭 신호를 전송한다.
일반적으로 LVDS 기술은 "노이즈 특성이 우수하다"고 알려져 있다. 그 이유는 두 가지가 있는데, 하나는 방사 전자기 노이즈(EMI)가 적기 때문이다. 저진폭 차동 전송 방식을 채택했기 때문이다. 이 때문에 주변 전자 회로나 인터페이스 등에 미치는 악영향을 최소화할 수 있다.
두번째는 외부 노이즈에 대한 내성이 높다는 점이다. 예를 들어, 외부 노이즈가 그라운드에 영향을 주어 그라운드 전위가 흔들리면 한 페어를 구성하는 두 신호라인에 동일한 노이즈가 실리게 된다. 하지만 LVDS는 차동 전송 방식을 채택하고 있기 때문에 수신 회로에서 두 신호의 차이를 계산한다. 이때 노이즈 성분은 상쇄되기 때문에 외부 노이즈의 영향을 받기 어렵다(그림 4).
일반적으로 이러한 GND전위의 변동이나 전원변동에 의한 노이즈를 'Common Mode 노이즈'라고 부른다. 즉, LVDS는 Common Mode 노이즈에 대해 매우 강하다(단, 외부 노이즈가 유입되는 방식에 따라 대응이 어려운 경우도 있기 때문에 필터소자를 삽입하는 등 기기 환경에 맞는 대응이 필요하다).
그림2 LVDS 탑재 金年会jinnianhui 드라이버 IC의 간략한 블록도
CPU와 여러 개의 LED 드라이버 IC를 연결하는 인터페이스 기술에 'LVDS(Low Voltage Differ金年会jinnianhuitial Signaling)'를 채택해 문제를 해결했다(그림 3).
그림3 LVDS를 탑재한 金年会jinnianhui 드라이버 IC의 접속 예
LVDS는 저진폭 차동 전송 방식이다. 진폭은 100Ω 종단 시 350mV에 불과하다. 신호 전송에는 2개의 신호 라인, 즉 1쌍의 신호 라인을 사용한다. 자인일렉트로닉스의 金年会jinnianhui 드라이버 IC는 2페어의 LVDS를 탑재하고 있어, 이를 통해 데이터 신호와 클럭 신호를 전송한다.
일반적으로 LVDS 기술은 "노이즈 특성이 우수하다"고 알려져 있다. 그 이유는 두 가지가 있는데, 하나는 방사 전자기 노이즈(EMI)가 적기 때문이다. 저진폭 차동 전송 방식을 채택했기 때문이다. 이 때문에 주변 전자 회로나 인터페이스 등에 미치는 악영향을 최소화할 수 있다.
두번째는 외부 노이즈에 대한 내성이 높다는 점이다. 예를 들어, 외부 노이즈가 그라운드에 영향을 주어 그라운드 전위가 흔들리면 한 페어를 구성하는 두 신호라인에 동일한 노이즈가 실리게 된다. 하지만 LVDS는 차동 전송 방식을 채택하고 있기 때문에 수신 회로에서 두 신호의 차이를 계산한다. 이때 노이즈 성분은 상쇄되기 때문에 외부 노이즈의 영향을 받기 어렵다(그림 4).
그림4 LVDS의 노이즈 특성이 좋은 이유
일반적으로 이러한 GND전위의 변동이나 전원변동에 의한 노이즈를 'Common Mode 노이즈'라고 부른다. 즉, LVDS는 Common Mode 노이즈에 대해 매우 강하다(단, 외부 노이즈가 유입되는 방식에 따라 대응이 어려운 경우도 있기 때문에 필터소자를 삽입하는 등 기기 환경에 맞는 대응이 필요하다).
캐스케이드와 멀티드롭 혼합이 가능
LVDS를 탑재한 金年会jinnianhui 드라이버 IC는, 이 외에도 큰 특징이 있다. 바로 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 연결하는 방법의 설계 자유도가 매우 높다는 점이다.
앞서 언급한 것처럼 Amusem金年会jinnianhuit나 Arcade 게임기에서는 수많은 LED를 구동해야 하기 때문에 여러 개의 LED 드라이버 IC를 사용한다. 디스플레이를 제어하는 CPU는 하나뿐이다. 따라서 CPU와 여러 개의 LED 드라이버 IC를 연결해야 한다. 연결 방식에는 캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식 두 가지가 있다.
캐스케이드 방식은 이른바 '구슬꿰기'라고 불리는 것으로, 金年会jinnianhui 드라이버 IC의 후단에 하나의 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 연결하고, 그 후단에 또 하나의 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 연결하는 방식이다. 이렇게 하면 하나의 LVDS 인터페이스에 여러 개의 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 구슬꿰기로 연결할 수 있다.
반면, 멀티 드롭 방식은 하나의 LVDS 인터페이스에 여러 개의 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 매달아 연결하는 방식이다. 즉, LVDS 인터페이스에 Stub(분기)을 설치하고, 그 분기 끝에 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 연결하는 방식이다.
자인일렉트로닉스의 金年会jinnianhui 드라이버 IC는 캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식 모두를 대응할 수 있다(그림 5). 게다가 양쪽을 혼합하는 것도 가능하다. 캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식은 각각 장단점이 있다. 캐스케이드 방식은 구성이 간단하지만, 구불구불하게 만들거나 분기시키기가 어렵다. 멀티 드롭 방식은 쉽게 분기할 수 있지만, 배선이 많아져 실장 면적이 상대적으로 커지는 단점이 있다.
자인일렉트로닉스의 LED 드라이버 IC를 사용하면 두 가지 연결 방식을 적재적소에 사용할 수 있다. 특히 Amusem金年会jinnianhuit기기에서는 '특수부품'을 구성할 때 유용하게 사용될 수 있다. 특수부품이란, 회전하거나 미끄러지거나 하는 움직이는 부품이다. 여기에는 소형 프린트기판이 내장되어 있으며, 가동부에 장착된 LED를 구동하는 LED 드라이버 IC를 실장하고 있다. 이 LED 드라이버 IC를 캐스케이드 방식으로 연결하는 것은 어려운데, LVDS 인터페이스를 직선형으로 만들 수 없기 때문이다. 그래서 분기를 만들어 멀티 드롭 방식으로 연결한다.
앞서 언급한 것처럼 Amusem金年会jinnianhuit나 Arcade 게임기에서는 수많은 LED를 구동해야 하기 때문에 여러 개의 LED 드라이버 IC를 사용한다. 디스플레이를 제어하는 CPU는 하나뿐이다. 따라서 CPU와 여러 개의 LED 드라이버 IC를 연결해야 한다. 연결 방식에는 캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식 두 가지가 있다.
캐스케이드 방식은 이른바 '구슬꿰기'라고 불리는 것으로, 金年会jinnianhui 드라이버 IC의 후단에 하나의 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 연결하고, 그 후단에 또 하나의 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 연결하는 방식이다. 이렇게 하면 하나의 LVDS 인터페이스에 여러 개의 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 구슬꿰기로 연결할 수 있다.
반면, 멀티 드롭 방식은 하나의 LVDS 인터페이스에 여러 개의 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 매달아 연결하는 방식이다. 즉, LVDS 인터페이스에 Stub(분기)을 설치하고, 그 분기 끝에 金年会jinnianhui 드라이버 IC를 연결하는 방식이다.
자인일렉트로닉스의 金年会jinnianhui 드라이버 IC는 캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식 모두를 대응할 수 있다(그림 5). 게다가 양쪽을 혼합하는 것도 가능하다. 캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식은 각각 장단점이 있다. 캐스케이드 방식은 구성이 간단하지만, 구불구불하게 만들거나 분기시키기가 어렵다. 멀티 드롭 방식은 쉽게 분기할 수 있지만, 배선이 많아져 실장 면적이 상대적으로 커지는 단점이 있다.
그림5 캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식
자인일렉트로닉스의 LED 드라이버 IC를 사용하면 두 가지 연결 방식을 적재적소에 사용할 수 있다. 특히 Amusem金年会jinnianhuit기기에서는 '특수부품'을 구성할 때 유용하게 사용될 수 있다. 특수부품이란, 회전하거나 미끄러지거나 하는 움직이는 부품이다. 여기에는 소형 프린트기판이 내장되어 있으며, 가동부에 장착된 LED를 구동하는 LED 드라이버 IC를 실장하고 있다. 이 LED 드라이버 IC를 캐스케이드 방식으로 연결하는 것은 어려운데, LVDS 인터페이스를 직선형으로 만들 수 없기 때문이다. 그래서 분기를 만들어 멀티 드롭 방식으로 연결한다.
버퍼IC는 불필요!
자인일렉트로닉스의 金年会jinnianhui 드라이버 IC에는 또 한 가지 주목할 만한 특징이 있다.
LVDS Repeater 기능을 내장하고 있다는 점이다.
종래의 2선식이나 3선식 시리얼 인터페이스를 채용한 경우, 연결거리가 길어지면 신호 파형의 왜곡이나 진폭저하로 인해 데이터/클럭 신호가 제대로 전송되지 않을 가능성이 높아진다. 따라서 프린트기판 입구에 TTL 버퍼 IC를 삽입할 필요가 있었다.
하지만, 자인일렉트로닉스의 金年会jinnianhui 드라이버 IC는 LVDS Repeater기능을 내장하고 있다. Repeater기능은 LVDS 신호를 수신하여 신호라인이나 케이블 등에서 발생하는 Skew나 Jitter를 흡수하고, 전압축과 시간축 모두 이상적인 상태로 정형화 하여 다시 LVDS 신호를 전송하는 것이다. 따라서 버퍼 IC의 외부장착이 불필요해지고, 프린트기판의 실장 면적과 비용을 절감할 수 있게 된다.
자인일렉트로닉스의 金年会jinnianhui 드라이버 IC는 출력 채널수가 24채널이며, 구동 방식(정전압 구동 /정전류 구동)과 PWM신호 주파수를 선택하는 총 4가지의 제품이 라인업 되어있다. (표 1).
PWM신호의 주파수는 37kHz와 3.5kHz 제품이 있으며, 3.5kHz 제품(金年会jinnianhuiL3512/金年会jinnianhuiL3514)는 EMI를 더 낮게 억제할 수 있다.
LVDS Repeater 기능을 내장하고 있다는 점이다.
종래의 2선식이나 3선식 시리얼 인터페이스를 채용한 경우, 연결거리가 길어지면 신호 파형의 왜곡이나 진폭저하로 인해 데이터/클럭 신호가 제대로 전송되지 않을 가능성이 높아진다. 따라서 프린트기판 입구에 TTL 버퍼 IC를 삽입할 필요가 있었다.
하지만, 자인일렉트로닉스의 金年会jinnianhui 드라이버 IC는 LVDS Repeater기능을 내장하고 있다. Repeater기능은 LVDS 신호를 수신하여 신호라인이나 케이블 등에서 발생하는 Skew나 Jitter를 흡수하고, 전압축과 시간축 모두 이상적인 상태로 정형화 하여 다시 LVDS 신호를 전송하는 것이다. 따라서 버퍼 IC의 외부장착이 불필요해지고, 프린트기판의 실장 면적과 비용을 절감할 수 있게 된다.
자인일렉트로닉스의 金年会jinnianhui 드라이버 IC는 출력 채널수가 24채널이며, 구동 방식(정전압 구동 /정전류 구동)과 PWM신호 주파수를 선택하는 총 4가지의 제품이 라인업 되어있다. (표 1).
PWM신호의 주파수는 37kHz와 3.5kHz 제품이 있으며, 3.5kHz 제품(金年会jinnianhuiL3512/金年会jinnianhuiL3514)는 EMI를 더 낮게 억제할 수 있다.
표1 제품 라인업
