Led显示屏驱动装置、方法和led显示系统的制作方法

Led显示屏驱动装置、方法和led显示系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种LED显示屏驱动装置、方法和LED显示系统,该驱动装置包括系统控制单元和多个锁相环电路；系统控制单元包括用来产生一个同步启动信号的同步信号发生器；每个锁相环电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、分频器、ΣΔ调制器和扩频调制深度控制器，扩频调制深度控制器用来接收来自系统控制单元之同步信号发生器的同步启动信号，一旦收到同步启动信号，扩频调制深度控制器就马上开始扩频调制。本发明驱动装置噪声低、抖动小、EMI辐射小和很适合高分辨率的LED显示屏使用，而且保证了各LED驱动芯片之间的同步。
【专利说明】LED显示屏驱动装置、方法和LED显示系统
[0001]【【技术领域】】 本发明涉及显示【技术领域】，特别涉及LED即半导体发光二极管矩阵的显示系统，尤其 涉及用于该系统的由同步启动信号控制多个锁相环电路的LED显示屏驱动装置，以及由 同步启动信号控制多个锁相环来驱动LED显示屏的方法。本发明涉及的LED是英文Light Emitting Diode的缩写，中文意思是"发光二极管"。
[0002] 【【背景技术】】 近年来，LED作为一种节能环保产品，应用越来越广泛，例如LED被广泛应用于信息和 消息的显示。LED是一种将电能转换为光能且能降低对操作电压和电流要求的固体器件。 相比其它显示面板，LED提供了更高的亮度和更高的发光效率。
[0003] 如图1所示，LED显示屏包括LED阵列和多个LED驱动芯片。LED驱动芯片的数量 取决于LED显示屏的尺寸和分辨率。
[0004] 例如，一块高清晰度LED显示屏需要1280x720像素点，如果一枚驱动芯片控制 64x16个LED像素点，则总共需要900枚驱动芯片。如果900枚驱动芯片同时对单一的串行 时钟信号响应，将会导致电磁辐射问题，譬如电磁干扰（EMI )。因此，对于高清晰度或更大尺 寸的LED显示屏，EMI辐射是一个问题。
[0005] 为降低EMI辐射，可使用扩频调制深度控制器来控制，此调制相对于基准时钟信 号的输入频率而言，扩展输出时钟信号的频谱，从而降低EMI的峰值。
[0006] 可是，当使用扩频调制深度控制器时，同步将相当的困难。因为扩频调制深度控制 器是锁相环工作时自动开始的，扩频调制深度控制器的初始点是受干扰因素的影响，比如 外部电源的上升速率和IC工艺偏差。由于这些干扰，每个扩频调制深度控制器都是从它自 己的起始时间开始的。
[0007] 扩频调制深度控制器的不同步会引发一个问题。举例说明，当有两枚LED驱动芯 片开启于不同的时间，这两枚LED驱动芯片的调制波形可能会有相位差。图2表示了在两 个调制控制过程中的180度相位差的情景。每个频谱扩展通常都被限制在±1. 0%的扩频 调制深度内；而就图2来说，两个驱动芯片之间的频率差异可达2%，这种驱动芯片间的差异 可能会引起LED显示屏上光强度的一致性问题。
[0008] 【
【发明内容】
】 本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种LED显示屏 驱动装置、方法和LED显示系统，噪声低、抖动小、EMI辐射小和很适合高分辨率的LED显 示屏使用，而且保证了 LED显示屏之各LED驱动芯片之间的同步。
[0009] 本发明解决所述技术问题采用的技术方案是： 提供一种由同步启动信号控制多个锁相环电路的LED显示屏驱动装置，包括系统控制 单元和多个锁相环电路；所述系统控制单元包括用来产生一个同步启动信号的同步信号发 生器；每一个锁相环电路包括：一个鉴频鉴相器，根据反馈信号和参考信号产生一个相位 差信号；一个电荷泵，用来接收所述鉴频鉴相器的相位差信号和根据该相位差信号产生输 出电流来调准相位使之对齐；一个环路滤波器，用来接收所述电荷泵的输出电流和将该输 出电流变换为电压控制信号；一个压控振荡器，用来接收所述环路滤波器的电压控制信号 和产生一个电压控制输出信号；一个分频器，用来接收所述压控振荡器的电压控制输出信 号和一个随机数序列，以及产生反馈信号，该反馈信号输送到所述鉴频鉴相器；一个Σ Λ 调制器，给所述分频器产生一个随机数序列；和一个耦合到所述Σ △调制器的扩频调制深 度控制器，该扩频调制深度控制器用来接收来自所述系统控制单元之同步信号发生器的同 步启动信号，一旦收到所述同步启动信号，所述扩频调制深度控制器就马上开始扩频调制。 [0010] 在所述系统控制单元被用于改变所述扩频调制深度控制器的扩频调制深度之后， 所述同步信号发生器才传输所述同步启动信号给所述扩频调制深度控制器。
[0011] 所述扩频调制深度是在-9. 9%到9. 9%的范围内。
[0012] 当各锁相环电路接收到上电复位信号并再经历预先设定的一段时间后，所述系统 控制单元才改变所述扩频调制深度控制器的扩频调制深度。
[0013] 所述预先设定的一段时间是当各锁相环电路被锁定时的一段时间长度。
[0014] 所述预先设定的一段时间少于200毫秒。
[0015] 多个锁相环电路根据各自的位置被分成多组，并且所述同步信号发生器分别以一 个时间差给多组锁相环电路传输多个同步启动信号。
[0016] 所述时间差是由所述系统控制单元控制。所述时间差小于预先设定的时间差。
[0017] 所述扩频调制深度控制器内含有用来产生一系列调制波形代码的存储器，该一系 列调制波形代码被输入到所述Σ △调制器。
[0018] 每一个锁相环电路还包括求和模块，所述压控振荡器的电压控制输出信号和σ Λ 调制器产生的一个随机数序列通过所述求和模块传送到所述分频器来处理。
[0019] 本发明还提供一种由同步启动信号控制多个锁相环电路驱动LED显示屏的方法， 包括接收上电复位信号来操作多个锁相环电路；每个锁相环电路在预先设定的一段时间之 后，才去改变扩频调制的深度；传输一个来自系统控制单元上的同步信号发生器产生的同 步启动信号给多个扩频调制深度控制器以便启动扩频调制进程，其中各扩频调制深度控制 器被耦合至各自的锁相环电路。
[0020] 发送同步启动信号的步骤包括一起发送同步启动信号到所述多个扩频调制深度 控制器，以便所述多个扩频调制深度控制器同步启动扩频调制进程。
[0021] 多个锁相环电路按照各自的位置分成多组，而发送同步启动信号的步骤包括一个 分别以一个时间差传输来自所述同步信号发生器的多个同步启动信号给所述多组锁相环 电路的步骤。
[0022] 多个扩频调制深度控制器是一个具有多行和多列阵列的LED显示屏的一部分，并 且所述行和列又都被分成多组。
[0023] 本发明还提供一种LED显示系统,包括LED显示屏和驱动该LED显示屏的驱动装 置；所述驱动装置包括系统控制单元和多个锁相环电路；所述系统控制单元包括用来产生 一个同步启动信号的同步信号发生器；每一个锁相环电路包括：一个鉴频鉴相器，根据反 馈信号和参考信号产生一个相位差信号；一个电荷泵，用来接收所述鉴频鉴相器的相位差 信号和根据该相位差信号产生输出电流来调准相位使之对齐；一个环路滤波器，用来接收 所述电荷泵的输出电流和将该输出电流变换为电压控制信号；一个压控振荡器，用来接收 所述环路滤波器的电压控制信号和产生一个电压控制输出信号；一个分频器，用来接收所 述压控振荡器的电压控制输出信号和一个随机数序列，以及产生反馈信号，该反馈信号输 送到所述鉴频鉴相器；一个Σ Λ调制器，给所述分频器产生一个随机数序列；和一个耦合 到所述Σ △调制器的扩频调制深度控制器，该扩频调制深度控制器用来接收来自所述系 统控制单元之同步信号发生器的同步启动信号，一旦收到所述同步启动信号，所述扩频调 制深度控制器就马上开始扩频调制。
[0024] 所述LED显示屏是具有多行和多列的阵列，并且所述多行和多列又被分成为多 组。
[0025] 同现有技术相比较，本发明LED显示屏驱动装置、方法和LED显示系统的有益效果 在于： 噪声低、抖动小、EMI辐射小和很适合高分辨率的LED显示屏使用，而且保证了 LED显 示屏之各LED驱动芯片之间的同步。
[0026] 【【专利附图】

【附图说明】】 图1是现有技术包含M*N枚LED驱动芯片阵列的系统方框示意图，M和N都是正整数； 图2是现有技术展示两个调制过程中相差180度相位差关系的示意图； 图3是本发明LED显示屏驱动装置一个实施例的电原理方框示意图，该图中只画出了 一个锁相环电路100 ; 图4表示了 一个给VCO的压控信号，其有128MHz时钟，具有-3. 0%到+3. 0%调制深度， 无同步启动控制，该VCO是英文voltage controlled oscillator的缩写，中文意思是"压 控振荡器"，压控信号是"电压控制信号"的简称； 图5表示了 一个给VCO的压控信号，其有130. 56MHz时钟，具有-3. 0%到+3. 0%调制深 度，带有同步启动信号； 图6A表示了 一个给VCO的压控信号，其有128MHz时钟，具有-1. 0%到+1. 0%调制深度， 带有同步启动控制； 图6B表示了一个时钟的抖动分布的曲线图，其有128MHz时钟，具有-1. 0%到+1. 0%调 制深度，带有同步启动控制； 图7A表示了给VCO的三角波压控信号和一个抖动分布，其有128MHz时钟，具有-1.0% 到+1. 0%调制深度，带有同步启动控制； 图7B是图7A中显示的三个周期波形的快速傅里叶变换图； 图8表示了一个给VCO的压控信号，其有128MHz时钟，具有1. 0%到+1. 0%调制深度， 无冋步启动控制； 图9是图8中0?40微秒范围的放大图； 图10表示了 一个给VCO的压控信号，其有128MHz时钟，具有-3. 0%到+3. 0%调制深度， 带有同步启动控制； 图11表示了 一个给VCO的压控信号，其有128MHz时钟，具有-3. 0%到+3. 0%调制深度， 无冋步启动控制； 图12是本发明LED显示系统的另一个实施例，包含M*N个LED驱动芯片阵列的系统方 框不意图，M和N都是正整数； 图13表示了在它们之间具有时间差的三个三角波调制波形示意图； 图14是本发明驱动LED显示屏之多个LED驱动芯片同步变化的方法原理流程示意图。
[0027] 【【具体实施方式】】 下面结合各附图对本发明作进一步详细说明。
[0028] 现在详细描述本发明的优选实施例，在各实施例中附有插图说明，其中贯穿一些 观点，类似或相同的附图标记指的是相同的元件。就这一方面，各实施例可能有不同的形 式，并且不应理解为是对此处描述的限制。因此，通过参照附图，各实施例仅如下所述以解 释本描述的各方面。本文所用的术语仅是为了描述的目的，不旨在限制本文的范围。术语 "包括"和/或"包含"用于指定所规定元素、步骤、操作和/或组件，但不排除现存或附加的 其他元素、步骤、操作和/或组件。术语"第一"，"第二"等可用于描述各种元素，但不限制 于这些元素。这些术语仅用于区别相互元件。这些和/或其他方面变得浅显而且本领域的 一个普通技术人员从本发明的各实施例并配有附图的描述中更易理解。本发明的附图仅为 说明目的。从下面的描述中，一个本领域的熟练技术人员将很容易意识到这里说明的结构 和方法的不同实现案例，但这些案例并未脱离这里所描述的发明的原理。
[0029] 参见图3,本发明由同步启动信号控制多个锁相环电路的LED显示屏驱动装置包 括系统控制单元10和多个锁相环电路100 ;所述系统控制单元10包括用来产生一个同步 启动信号的同步信号发生器；每一个锁相环电路100包括一个鉴频鉴相器101、一个电荷泵 103、一个环路滤波器105、一个压控振荡器107、一个分频器109、一个Σ Δ调制器113和一 个耦合到所述Σ Λ调制器113的扩频调制深度控制器115。
[0030] 虽然LED显示屏驱动装置包含多个锁相环电路100,为了使描述简单和清楚，附图 3仅描述一个单独的锁相环电路100来作为典型说明。
[0031] 参见图3,鉴频鉴相器简称PFD，该PFD是英文phase frequency detector的缩 写，鉴频鉴相器101接收参考频率信号和接收分频器109的分频反馈信号，本发明中的参考 频率信号简称参考信号，分频反馈信号简称反馈信号；该鉴频鉴相器101再根据反馈信号 和参考信号来产生一个相位差信号，并将该相位差信号输出到电荷泵103。
[0032] 参见图3,电荷泵103用来接收所述鉴频鉴相器101的相位差信号和根据该相位差 信号产生输出电流，来调准相位使之对齐。电荷泵103改变充电电流。
[0033] 参见图3,环路滤波器105用来接收所述电荷泵103的输出电流和将该输出电流变 换为电压控制信号；本发明中的电压控制信号可以简称为压控信号。环路滤波器105可使 用高阶滤波器来减少各种类型或来源的相位噪声和谐波。例如，环路滤波器105可以使用 三阶环路滤波器来减少噪声。
[0034] 参见图3,压控振荡器简称VCO ,该VCO是英文voltage controlled oscillator 的缩写，压控振荡器107用来接收所述环路滤波器105的电压控制信号和产生一个电压控 制输出信号；本发明中的电压控制输出信号可以简称为压控输出信号。压控振荡器107的 振荡频率取决于电压控制信号。
[0035] 参见图3,分频器109用来接收所述压控振荡器107的电压控制输出信号和一个随 机数序列，以及产生反馈信号，该反馈信号输送到所述鉴频鉴相器101。分频器109耦合到 所述压控振荡器107用来改变一个调制周期内的分频比，调制周期是根据耦合到Σ △调制 器113的扩频调制深度控制器115产生的扩频调制深度要求产生的。分频比总能扩展成多 个等效分数的表达式。锁相环电路100是一个分数锁相环，可以由一个整数和一个分数相 乘。在调制周期，分数值可被连续地改变，从而在指定范围内均匀地扩频。分频器109把从 所述压控振荡器107中输出的电压控制输出信号的频率分频，并产生分频反馈信号，该分 频反馈信号被输送到所述鉴频鉴相器101。分频器109可以是多模分频器。分频器109还 提供给Σ Λ调制器113所需的时钟信号。
[0036] 参见图3,所述扩频调制深度控制器115内含有用来产生调制波形代码序列的存 储器111，该调制波形代码序列被输入到所述Σ Λ调制器113 ;存储器111内包含了调制 波形代码序列，比如带比例可调整的三角波形。存储器111可包括ROM (只读存储器)、RAM (随机存取存储器)和某种形式的触发器。存储器111产生二进制补码格式的M位码。压控 振荡器107的频率会被存储器码和数字Σ Λ调制器113输出的随机数序列所调制。
[0037] 参见图3, Σ Λ调制器113给所述分频器109产生一个随机数序列。Σ Λ调制器 113用来降低分频器109波动所产生的噪声，它把噪声推至高频率从而使该噪声更容易被 滤除和使相位噪声变弱到接近中心频率可忽略的水平。Σ Λ调制器113把以二进制补码 格式的M位码从存储器111取出并生成随机数序列来调制N模分频器109, N模分频器109 表示该分频器109是多模分频器。带有高阶的环路滤波器105和Σ △调制器113用来在 一个完整的调制周期内实现精确的频率变化；同时，也在调制周期内保持低的周期间抖动。
[0038] 参见图3,扩频调制深度控制器115耦合到Σ Λ调制器113,该扩频调制深度控制 器115用来接收来自所述系统控制单元10之同步信号发生器的同步启动信号，一旦收到所 述同步启动信号，所述扩频调制深度控制器115就马上开始启动扩频调制。
[0039] 在所述系统控制单元10被用于改变所述扩频调制深度控制器115的扩频调制深 度之后，所述同步信号发生器才传输所述同步启动信号给所述扩频调制深度控制器115。
[0040] 所述扩频调制深度是在-9. 9%到9. 9%的范围内。
[0041] 当各锁相环电路100接收到上电复位信号并再经历预先设定的一段时间后，所述 系统控制单元10才改变所述扩频调制深度控制器115的扩频调制深度。
[0042] 所述预先设定的一段时间是当各锁相环电路100被锁定时的一段时间长度。
[0043] 例如，所述预先设定的一段时间少于200毫秒。
[0044] 多个锁相环电路100根据各自的位置被分成多组，并且所述同步信号发生器分别 以一个时间差给多组锁相环电路100传输多个同步启动信号。
[0045] 所述时间差是由所述系统控制单元10控制。所述时间差小于预先设定的时间差。
[0046] 参见图3,每一个锁相环电路100还包括求和模块117,该求和模块117也就是加 法器，其本身含整数部分；所述压控振荡器107的电压控制输出信号和Σ △调制器113产 生的一个随机数序列通过求和模块117传送到分频器109来处理，实际上Σ Λ调制器113 产生的一个随机数序列是一个小数部分。
[0047] 参见图3,分频器109中的Ν. F的意思是：N和F分别代表数字的整数部分和小数 部分，那个点"表示十进制的小数点。
[0048] 参见图3,扩频控制器单元包含扩频调制深度控制器115和Σ Λ调制器113。扩 频控制器单元是用来调节扩频调制深度的。扩频调制深度是一个频率范围，时钟以调制速 度的速率使频率在此范围内偏移。扩频调制深度以扩展百分比记，是频率偏移的频带与输 出时钟频率的比值。举个例子，一个IOOMHz时钟并具有-1. 0%到+1. 0%扩频调制深度，表 示的是调制时钟频率的频带从99MHz到IOlMHz之间变化，这决定了 EMI峰值的减少量。一 般来说，扩频调制深度越大，EMI衰减就会越大。调制率是时钟源的能量分布在各输出频率 的频带的比率。调制模式将决定EMI峰值降低的效果。
[0049] 参见图3,扩频控制器单元是用于接收同步启动信号的。一旦接收了同步启动信 号，扩频控制器单元的扩频调制深度控制器115便开始进行扩频调制。扩频调制深度控制 器115对PVT(工艺过程、电压和温度)特征或条件是不变的。每个扩频调制深度控制器115 的启动点不会受外部电源爬升速率及LED驱动芯片的IC工艺过程偏斜的干涉因素所影响。 因为同步启动信号是来自LED驱动芯片外部的信号，扩频调制深度控制器115以同步启动 信号来开始扩频调制。因此，这种扩频调制深度控制器115的启动机制不仅保证了 EMI降 低，而且保证了 LED驱动芯片之间的同步。这种同步机制同时也处理了 LED驱动芯片之间 的抖动控制。因此，这种带有同步启动信号机制的驱动装置很适合高分辨率的LED显示屏。
[0050] 扩频控制器单元会在图4中有进一步描述。同步启动信号的启动机制会在图5中 更加详细地描述。
[0051] 图4表示了给压控振荡器107的压控信号，其有128MHz时钟，带有-3. 0%到+3. 0% 的扩频调制深度，并且无同步启动控制。
[0052] 参见图3,存储器111产生以二进制补码形式的M位码。二进制补码的数字被输入 到ΣΛ调制器113, ΣΛ调制器113产生输送给N模分频器109的分频比。图4中，分频 器109在时间TO后1毫秒时开启。一个分频比在调制周期内发生改变，这反应了给压控振 荡器107的压控信号的波动。图4的X轴表示以微秒为单位的时间量度。扩频调制深度控 制器115中的扩频调制深度也记为在TO时间时3的扩展百分数，意思是扩频调制深度的百 分数在TO时间是从3%开始。在扩频调制深度在TO时刻改变之后1毫秒，Σ Λ调制器113 产生一个在0?5微秒的分频比。扩频调制深度控制器115能在TO或任何给定时间自动 开启。如上所解释，由于多种LED驱动芯片的干涉因素，扩频调制的启动点会变化。此外， 每个锁相环电路100接收上电复位信号来初始化其进程，很难以同步方式来控制上电复位 信号，因此启动点会更加多变。扩频调制深度可被设置在-5%到5%的范围内。可是该范围 并不限于此。
[0053] 图5表示了给压控振荡器107的压控信号，具有130. 56MHz时钟，带有-3%到+3% 的调制深度，并且带有同步启动信号。每个锁相环电路100在TO时刻（图中未标示)接收上 电复位信号，在那同时，扩频调制深度在无扩展模式（〇%)下运行。在1毫秒周期之后，锁相 环电路100的GCLK (全局时钟脚）锁在Tl时刻。图3的系统控制单元10是改变扩频调制 深度的。在GCLK锁住之后，系统控制单元10在T2时刻改变扩频调制深度从0%到3%。扩 频调制深度控制器115不会在T2时刻开始它的处理，但会准备接收同步启动信号。
[0054] 参见图3和图5,系统控制单元10包括一个同步信号发生器（图中未画出）。同步 信号发生器在启动点T3发送同步启动信号给每个LED显示屏上的LED驱动芯片。
[0055] 参见图4和图5,时间TO, Tl, T2和T3满足下列不等式1 :
[不等式 1] T0〈T1〈T2 S T3。
[0056] 参见图4和图5,在来自时间TO、Tl或Τ2的一段预定时间间隔后，系统控制单元 10在T3时刻传输一个同步启动信号，以便以同步方式操作多个扩频调制深度控制器115。 该预定时间是一个可编程值，可以由启动点时刻T3和上电复位信号接收时间TO之间间隔 (T3-T0 )来测量，也可由启动点时刻T3和GCLK信号被锁频的时刻T1之间间隔（T3-T1)来 测量，或者由启动点时刻T3和调制深度改变的时刻T2之间间隔（T3-T2)来测量。例如，预 定时间间隔可以小于60毫秒。
[0057] 参见图3和图5,系统控制单元10传输同步启动信号以便以同步方式操作多个扩 频调制深度控制器115。同步启动信号的启动时刻T3对于外部电源的爬升速率和IC工艺 过程偏斜是不变的。因此，只要接收了同步启动信号，多个扩频调制深度控制器115就会以 同步方式开始扩频调制。
[0058] 参见图3和图12，LED显示屏有多个LED驱动芯片来实现相互之间的同步。无论每 个LED驱动芯片有什么干扰因素的变化，那些贯穿LED显示屏的多个扩频调制深度控制器 115都会根据同步启动信号，以同步方式进行扩频调制。扩频调制深度会在-9. 9%到9. 9% 范围内。
[0059] 图6A表示了给压控振荡器107的一个压控信号，其有128MHz时钟，具有-1. 0%到 +1. 0%的调制深度，带有同步启动信号。图6B表示了一个时钟的抖动分布图，该时钟的频率 是128MHz，带有-1. 0%到+1. 0%调制深度，并且带同步启动信号。
[0060] 参见图3,存储器111以二进制补码的格式产生M位码。二进制补码形式的数字 被输入到Σ Λ调制器113中，Σ Λ调制器113产生分频比值并送入N模分频器109。在图 6Α中，分频比值沿着X轴被标示为64,、65、62、63、67、61、67和十六进制的5?。十六进制代 码能被转换成十进制分频比如1〇〇、1〇1、98、103、97、103和95。分频比值在一个调制周期 改变，这反映到压控振荡器107压控信号的起伏。图6Α和图6Β的X坐标以微秒为时间单 位。扩频调制深度控制器115的扩频调制深度沿Y轴以百分比（％)来表示。图6Α表示了 扩频调制深度百分比在25 μ S从0%变化到1%的情况。在扩频调制深度变化之后，Σ Λ调 制器113在25. 2μ S时产生了一个分频比65。因此，扩频调制深度控制器115的起始点SP 是在25. 2 μ S。扩频调制深度控制器115-旦收到来自系统控制单元10的同步信号就开始 工作。
[0061] 图6Β描述了一个图6Α实施例的抖动分布图形。这个抖动分布曲线反映了压控振 荡器107压控信号的频率变化。Σ Λ调制器113的输出值反映了输入值在±1. 0%的范围 内变化。
[0062] 图7Α表示了给压控振荡器107的三角形压控信号和抖动分布，其是一个128MHz 时钟，并且带有±1. 0%调制深度和同步启动控制。图7B表示了图7A中三个周期波形的快 速傅里叶变换图（FFT，是英文Fast Fourier Transform的缩写)。
[0063] 图7A展示了给压控振荡器107的三角形压控信号波形和抖动分布曲线，其带有 ±1.0%的调制深度。
[0064] FFT将一个时域数据转变为一个频域数据。FFT是傅里叶变换的数字实现。图 7B是图7A中从29. 25μ S到123μ S的压控信号的3个周期波形的FFT图形。128MHz的 1%是I. 28MHz。因此，一个± 1. 0%调制深度的128MHz时钟表明调制时钟在126. 72MHz到 129. 28MHz带宽内变化。根据图7B，FFT图形有频率的X坐标和对数形式（dB)的幅值响应 的Y坐标。调制时钟沿着X轴在126. 72MHz到129. 28MHz带宽内有高的幅值。因此，图7B 展示了扩频调制深度控制器115成功的扩展了从126. 72MHz到129. 28MHz带宽的系统时钟 的峰值能量，以便减小EMI辐射。
[0065] 图8是一个给压控振荡器107的压控信号图，其是一个128MHz时钟，并且带有 ±1.0%调制深度和无同步启动控制的。图9展示了图8的0?40微秒的放大图形。参考 图3、图8和11，Σ Λ调制器113产生分频比并送入到N模分频器109。在扩频调制深度控 制器115中的扩频调制深度在时刻0的时被标记为扩展率1%，并且分频器109在时刻0之 后1微秒开始工作。分频比在调制周期内发生改变反映了压控振荡器107的压控信号的波 动。图8和图9的X坐标单位是微秒。扩频调制深度控制器115能自动从0时刻或者任意 给定的时刻开始。
[0066] 图10是一个给压控振荡器107的压控信号图，其有±3. 0%调制深度，并且带有同 步启动控制的128MHz时钟。扩频调制深度开始于非扩展模式（0%)。在一段毫秒时间之后， 锁相环电路100的GCLK被锁定在28微秒附近。在GCLK被锁定之后，系统控制单元10在 30微秒的时候从0%到3. 0%改变扩频调制深度。在扩频调制深度被改变之后，扩频调制深 度控制器115 -旦收到同步启动信号，就马上开始扩频调制。
[0067] 图11是一个给压控振荡器107的压控信号图，其有±3. 0%调制深度，并且带有无 同步启动控制的128MHz时钟。参考图3和图11，Σ Λ调制器113产生分频比并送入到N 模分频器109。扩频调制深度控制器115中的调制深度在时刻0时扩展率也被标记为3%。 一个在调制周期内改变的分频比反映了压控振荡器107的压控信号的波动。
[0068] 根据本发明的另一实施例，系统控制单元10通过控制同步启动信号来管理同步 变化的LED驱动芯片。图12是一个LED阵列的系统方框图，有Μ*Ν枚LED驱动芯片。每一 枚LED驱动芯片都包含一个锁相环电路100。
[0069] 参见图3和图12,本发明的另一实施例LED显示系统，包括LED显示屏和驱动该 LED显示屏的驱动装置，所述驱动装置采用上面所描述的LED显示屏的驱动装置，在此不再 赘述。
[0070] 所述LED显示屏是具有多行和多列的阵列，并且所述多行和多列又被分成为多 组。例如，参考图12,多个LED驱动芯片被排列成N行（1行,2行,3行，......，1?行)。多枚 LED驱动芯片根据各自的位置被分成3个组。组1、组2和组3分别包含了第3 (k-1) +1行、 第3 (k-1) +2行和第3k行，这里K是正整数。
[0071] 参见图3和图13,系统控制单元10在不同时间传递三个同步启动信号给三个组来 控制同步变化。图13表示了在组1、组2和组3中三个在不同时间差的三角调制波形。三 个组的时间差是可以调节到低于先前预先设定的时间差。
[0072] 更具体地说，例如，系统控制单元10分别传递同步启动信号1、2和3在X微秒给 组1、在x+y微秒给组2和在x+2y微秒给组3。通过改变X和y的值就可以改变各组之间 的时间差。在相同的组中，扩频调制深度控制器115根据相同的同步启动信号同步开始工 作。基于X和y的值，每一个组在不同时刻开始工作以便在各组中更好扩展系统时钟的峰 值能量，从而减少EMI辐射。
[0073] 图14本发明驱动LED显示屏之多个LED驱动芯片同步变化的方法原理流程示意 图。步骤910指的是接收上电复位信号来操作多个锁相环电路100 ;步骤920指的是每个锁 相环电路100在预先设定的一段时间之后，才去改变每个锁相环电路100的扩频调制深度； 步骤930指的是传输一个来自系统控制单元10上的同步信号发生器产生的同步启动信号 给多个扩频调制深度控制器115以便启动扩频调制进程，其中各扩频调制深度控制器115 被耦合至各自的锁相环电路100。
[0074] 发送同步启动信号的步骤包括一起发送同步启动信号到所述多个扩频调制深度 控制器115,以便所述多个扩频调制深度控制器115同步启动扩频调制进程。
[0075] 多个锁相环电路100按照各自的位置分成多组，而发送同步启动信号的步骤包括 一个分别以一个时间差传输来自所述同步信号发生器的多个同步启动信号给所述多组锁 相环电路100的步骤。
[0076] 多个扩频调制深度控制器115是一个具有多行和多列阵列的LED显示屏的一部 分，并且所述行和列又都被分成多组。
[0077] 以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的 保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利 要求的涵盖范围。
【权利要求】
1. 一种由同步启动信号控制多个锁相环电路的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 包括系统控制单元（10)和多个锁相环电路（100);所述系统控制单元（10)包括用来产 生一个同步启动信号的同步信号发生器；每一个锁相环电路（1〇〇)包括： 一个鉴频鉴相器（101)，根据反馈信号和参考信号产生一个相位差信号； 一个电荷泵（103)，用来接收所述鉴频鉴相器（101)的相位差信号和根据该相位差信 号产生输出电流来调准相位使之对齐； 一个环路滤波器（105)，用来接收所述电荷泵（103)的输出电流和将该输出电流变换 为电压控制信号； 一个压控振荡器（107)，用来接收所述环路滤波器（105)的电压控制信号和产生一个 电压控制输出信号； 一个分频器（109)，用来接收所述压控振荡器（107)的电压控制输出信号和一个随机 数序列，以及产生反馈信号，该反馈信号输送到所述鉴频鉴相器（101); 一个I： A调制器（113)，给所述分频器（109)产生一个随机数序列； 和一个耦合到所述2 A调制器（113)的扩频调制深度控制器（115)，该扩频调制深度 控制器（115)用来接收来自所述系统控制单元（10)之同步信号发生器的同步启动信号，一 旦收到所述同步启动信号，所述扩频调制深度控制器（115)就马上开始扩频调制。
2. 根据权利要求1所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 在所述系统控制单元（10)被用于改变所述扩频调制深度控制器（115)的扩频调制深 度之后，所述同步信号发生器才传输所述同步启动信号给所述扩频调制深度控制器（115)。
3. 根据权利要求2所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 所述扩频调制深度是在-9. 9%到9. 9%的范围内。
4. 根据权利要求2所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 当各锁相环电路（100)接收到上电复位信号并再经历预先设定的一段时间后，所述系 统控制单元（10)才改变所述扩频调制深度控制器（115)的扩频调制深度。
5. 根据权利要求4所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 所述预先设定的一段时间是当各锁相环电路（100)被锁定时的一段时间长度。
6. 根据权利要求4所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 所述预先设定的一段时间少于200毫秒。
7. 根据权利要求1所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 多个锁相环电路（100)根据各自的位置被分成多组，并且所述同步信号发生器分别以 一个时间差给多组锁相环电路（100)传输多个同步启动信号。
8. 根据权利要求7所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 所述时间差是由所述系统控制单元（10)控制。
9. 根据权利要求7所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 所述时间差小于预先设定的时间差。
10. 根据权利要求1所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 所述扩频调制深度控制器（115)内含有用来产生一系列调制波形代码的存储器 (111)，该一系列调制波形代码被输入到所述2 A调制器（113)。
11. 根据权利要求1至10之任一项所述的LED显示屏驱动装置，其特征在于： 每一个锁相环电路（100 )还包括求和模块（117 )，所述压控振荡器（107 )的电压控制输 出信号和I： A调制器（113)产生的一个随机数序列通过所述求和模块（117)传送到所述分 频器（109)来处理。
12. -种由同步启动信号控制多个锁相环电路驱动LED显示屏的方法；其特征在于包 括： 接收上电复位信号来操作多个锁相环电路（100); 每个锁相环电路（100)在预先设定的一段时间之后，才去改变扩频调制的深度； 传输一个来自系统控制单元（10)上的同步信号发生器产生的同步启动信号给多个扩 频调制深度控制器（115)以便启动扩频调制进程，其中各扩频调制深度控制器（115)被耦 合至各自的锁相环电路（100)。
13. 根据权利要求12所述的驱动LED显示屏的方法，其特征在于： 所述预先设定的一段时间是当各锁相环电路（100)被锁定时的一段时间长度。
14. 根据权利要求12所述的驱动LED显示屏的方法，其特征在于： 发送同步启动信号的步骤包括一起发送同步启动信号到所述多个扩频调制深度控制 器（115)，以便所述多个扩频调制深度控制器（115)同步启动扩频调制进程。
15. 根据权利要求12至14之任一项所述的驱动LED显示屏的方法，其特征在于： 多个锁相环电路（100)按照各自的位置分成多组，而发送同步启动信号的步骤包括一 个分别以一个时间差传输来自所述同步信号发生器的多个同步启动信号给所述多组锁相 环电路（100)的步骤。
16. 根据权利要求15所述的驱动LED显示屏的方法，其特征在于： 多个扩频调制深度控制器（115)是一个具有多行和多列阵列的LED显示屏的一部分， 并且所述行和列又都被分成多组。
17. 根据权利要求15所述的驱动LED显示屏的方法，其特征在于： 所述时间差是由所述系统控制单元（10)控制；所述时间差小于预先设定的时间差。
18. 根据权利要求12所述的驱动LED显示屏的方法，其特征在于： 在所述系统控制单元（10)被用于改变所述扩频调制深度控制器（115)的扩频调制深 度之后，所述同步信号发生器才传输所述同步启动信号给所述扩频调制深度控制器（115)。
19. 根据权利要求12所述的驱动LED显示屏的方法，其特征在于： 所述扩频调制深度是在-9. 9%到9. 9%的范围内。
20. -种LED显示系统，包括LED显示屏和驱动该LED显示屏的驱动装置；其特征在 于： 所述驱动装置包括系统控制单元（10)和多个锁相环电路（100);所述系统控制单元 (10)包括用来产生一个同步启动信号的同步信号发生器；每一个锁相环电路（100)包括： 一个鉴频鉴相器（101 )，根据反馈信号和参考信号产生一个相位差信号； 一个电荷泵（103)，用来接收所述鉴频鉴相器（101)的相位差信号和根据该相位差信 号产生输出电流来调准相位使之对齐； 一个环路滤波器（105)，用来接收所述电荷泵（103)的输出电流和将该输出电流变换 为电压控制信号； 一个压控振荡器（107)，用来接收所述环路滤波器（105)的电压控制信号和产生一个 电压控制输出信号； 一个分频器（109)，用来接收所述压控振荡器（107)的电压控制输出信号和一个随机 数序列，以及产生反馈信号，该反馈信号输送到所述鉴频鉴相器（101); 一个I： A调制器（113)，给所述分频器（109)产生一个随机数序列； 和一个耦合到所述2 A调制器（113)的扩频调制深度控制器（115)，该扩频调制深度 控制器（115)用来接收来自所述系统控制单元（10)之同步信号发生器的同步启动信号，一 旦收到所述同步启动信号，所述扩频调制深度控制器（115)就马上开始扩频调制。
21. 根据权利要求20所述的LED显示系统，其特征在于： 所述LED显示屏是具有多行和多列的阵列，并且所述多行和多列又被分成为多组。
22. 根据权利要求20所述的LED显示系统，其特征在于： 在所述系统控制单元（10)被用于改变所述扩频调制深度控制器（115)的扩频调制深 度之后，所述同步信号发生器才传输所述同步启动信号给所述扩频调制深度控制器（115); 当各锁相环电路（100)接收到上电复位信号并再经历预先设定的一段时间后，所述系统控 制单元（10)才改变所述扩频调制深度控制器（115)的扩频调制深度，所述预先设定的一 段时间是当各锁相环电路（100)被锁定时的一段时间长度；其中多个锁相环电路（100)根 据各自的位置被分成多组，并且所述同步信号发生器分别以一个时间差给多组锁相环电路 (1〇〇)传输多个同步启动信号。
【文档编号】H03L7/18GK104333380SQ201410450894
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】李红化, 邱显益, 汤尚宽, 彭新朝 申请人:广州硅芯电子科技有限公司