ZHCAE51 June 2024 TLC6983
圖 3-16 展示了亮度更大的耦合的根本原因分析。左側子圖展示了矩陣 LED 顯示屏的完整電容建模。除了通道和掃描線上的寄生電容之外,該建模還考慮了 LED 上的寄生電容,這對于分析耦合問題至關重要。
中間子圖顯示了 LED01 亮起時的分析。LED01 亮起表示選擇了通道 OUT1 和 SW0。綠色陰影區域表示選中的線路,而紅色陰影區域則表示未選中的線路。
選中線路連接到地,而未選中線路懸空。此外,由于通道 OUT0 關閉,因此 LED00 的陽極也懸空。
為了進一步簡化,這里將所有未選中線路的電容建模簡化為右上方子圖中所示的 3 個電容器。藍色的 2 個電容器 Ca_N-1 和 Cb_N-1 代表 LED 的寄生電容。黃色的電容器 Csw_N-1 表示掃描線的寄生電容。
由于掃描線的寄生電容遠小于 LED 的寄生電容,這可以進一步簡化建模,如右下方子圖中所示。通過這種簡化的建模,現在更清晰地展示了亮度更大的耦合的根本原因。當 LED01 通過紅色虛線的電流路徑被點亮時,LED01 陽極上的電壓會增加一個增量。電容器上的電壓不能突然變化。因此,陽極 LED00 上的電壓耦合增加了另一個增量。這會導致 LED00 微弱地點亮,如藍色虛線的電流路徑所示。
圖 3-17 展示了 SPICE 中一個亮度更大的耦合仿真示例。從仿真結果可以看到,OUT0(藍色曲線)與 OUT1(綠色曲線)耦合,并從 0V 斜升至大約 2.6V。該電壓大于 LED 正向電壓,因此可以使它點亮。LED0 的峰值電流約為 400uA。
那么,如何解決亮度更大的耦合問題呢?根據之前的建模,未選中的線路是懸空的,這意味著未選中的線路容易受到可變電壓的影響。假設我們可以使未選中線路上的電壓保持在一定水平,會發生什么情況?實際上,這就是圖 3-18 中所示的設計。這可以使未選中線路的電壓被上限鉗位到一個固定的電壓,以隔離開關導通和關斷通道,如 SW 線路上限電路塊所示。現在可以看到,LED00 陽極上的電壓保持恒定,不再發生耦合。
TLC698x 可以設置線路上限電壓(線路鉗位上限電壓),以鉗制掃描線上的最大電壓電平,確保不應點亮的 LED 上的電壓小于 LED 正向電壓,從而消除亮度更大的耦合問題。
線路上限不同于我們之前針對上重影問題討論的 SW 線路鉗位。為了進行區分,我們還將線路上限稱為線路上限鉗位,并將 SW 線路鉗位稱為線路下限鉗位,如圖 3-19 所示。
圖 3-20 展示了 SPICE 中的線路上限仿真示例。從仿真結果可以看出,鉗位方法效果良好,LED0 未因耦合而點亮。
圖 3-21 和圖 3-22 展示了存在或不存在亮度更大耦合情況下的比較演示。區域 C 中明亮的水平網格線耦合區域 A 和 B 中的相應線條,導致這些線條比其他線條(例如區域 D 中的線條)更亮。較暗區域 A 和 B 與高灰度區域 C 耦合,從而變得更亮。啟用該功能后,不再看到耦合問題。