在筆記本電腦中切換LVDS圖形

與可以輕松升級視頻圖形功能的臺式計算機不同，筆記本電腦歷來無法進行此類升級。理想情況下，筆記本電腦設計將允許顯卡成為附加功能。為了實現這種可能性，一個簡單的解決方案是在設計中添加一個開關，該開關將選擇內部圖形或附加卡的LVDS輸出。由于MAX4889可以在兩個LVDS源之間切換至單個目的地，因此是筆記本電腦設計的理想選擇。

多年來，視頻圖形一直是消費者可以在臺式計算機中隨意升級的功能。早期的IBM計算機配置了MGA（單色圖形適配器）或CGA（彩色圖形適配器）。消費者可以選擇相同型號的計算機，但根據所選的顯示器選擇任一圖形卡。這些早期的適配器演變成為VGA（視頻圖形陣列）標準，它可以分別驅動具有多種顏色或灰度的單色或彩色圖形。

視頻圖形已經取得了如此長足的進步，以至于GPU（圖形處理器單元）已成為臺式計算機中最復雜的處理器之一。這些處理器已經發展成為微型完整系統，具有多達512MB的內存和非常復雜的浮點處理，以及驅動各種顯示器的多個輸出。

近年來，筆記本電腦的銷量已超過臺式電腦。筆記本電腦的成本急劇下降，許多消費者將筆記本電腦視為臺式機的替代品。帶有全尺寸鍵盤的 17 英寸筆記本電腦是臺式機的非常合理的替代品。有了家中的WiFi，消費者只需要插入交流電源即可為設備充電，所有的電線，鍵盤，鼠標和揚聲器都消失了。然而，高端筆記本電腦也被游戲玩家和家庭/遠程辦公專業人士使用，他們都需要大屏幕和全尺寸鍵盤。

直到2007年，幾乎所有的筆記本電腦都是用內部圖形構建的。計算機制造商要么構建了具有內置圖形的低成本單元，要么構建了具有內置第三方圖形的高端機器。包含第三方圖形總是使系統的成本高得多。2004年，NVIDIA與行業領先的筆記型電腦製造商合作，創建了一致的繪圖界面，稱為MXM?1，這將允許制造商創建與任何供應商的任何圖形解決方案兼容的筆記本電腦設計。這允許從單個系統設計進行多種配置和可升級性，類似于臺式計算機多年來允許的。

圖 1 顯示了一個實際的 MXM GPU，其一側邊緣有一排標準 MXM 連接器。通過一些切換，筆記本電腦制造商可以設計一個包含內置芯片組供應商圖形的主板和一個MXM插槽，用于升級到更高功率的第三方圖形。

圖1.MXM GPU，在底部邊緣顯示標準 MXM 連接器引腳。

升級筆記本設計以允許附加圖形模塊比簡單地添加更多內存要困難一些，因為必須解決模塊的冷卻問題。但是，筆記本電腦制造商可以減少需要設計和盤點的不同主板的數量。因此，消費者期望的特定圖形可以在最終組裝時解決。在許多情況下，零售商或分銷商可以在消費者收到筆記本電腦之前添加請求的模塊，從而減少滯后時間和因設備具有錯誤的圖形功能而失去銷售的可能性，以滿足客戶的需求。

當消費者或供應商將圖形卡添加到臺式計算機時，消費者只需將顯示器插入卡上的 VGA 或 DVI 連接器即可。在筆記本電腦中，該裝置具有用于驅動的LCD屏幕。事實上，內置LCD屏幕幾乎可以肯定是消費者將使用的主屏幕。如果高端顯卡僅用于外部圖形，那么購買該卡就沒有意義了。

傳統上，筆記本電腦顯示器使用帶狀電纜從圖形卡接收數據。MXM應用中的數據以四對或八對LVDS信號的形式進行通信，其中模塊輸入是具有多達16個通道的PCI Express（PCIe）接口，輸出包括VGA，TMDS（用于DVI????/HDMI?）、顯示端口?和 LVDS。

如果筆記本電腦制造商希望設計使用內部圖形作為最低成本型號，但可以升級到第三方圖形以獲得高端型號，則必須切換幾組信號。本文僅討論LVDS信號。低成本筆記本電腦使用單鏈路LVDS，而高端系統使用雙鏈路LVDS。預計每對數據速率可能高達800Mbps。LVDS信號是直流耦合的，因此它們不存在長期直流平衡的問題。這些信號具有~1.25V的直流分量，擺幅為±250mVP-P（分鐘）。接收靈敏度為100mVP-P，從而允許發射和接收信號之間的損耗為 8dB。

為了切換LVDS信號，開關插入的總損耗不應超過1dB。此外，開關應具有低電容，以免添加可能導致反射和失配的電抗元件。MAX4889 PCIe無源開關滿足這些需求，非常適合LVDS應用。工作在+3.3V時，它可以輕松處理整個LVDS信號范圍（0.67V至1.8V），輸入電容<2pF。對于 0Mbps ≤ LVDS 數據速率，插入損耗< 5.800dB。

MAX4889在2：1應用中切換四對信號，具有兩個可能的信號源（內部圖形或MXM圖形）和一個目的地。對于18位圖形，只需要一個MAX4889;對于24位圖形，必須使用兩個MAX4889開關。MAX4889用于在內部圖形或MXM模塊兩個信號源之間進行選擇，測試是否存在MXM模塊，如果存在，則允許選擇MXM作為圖形源。

圖2所示為MAX4889在24位圖形應用中用于切換四對LVDS信號。雖然預計LVDS開關用于整套上限和下位，但該圖僅顯示R、G、B（高位）和時鐘信號2為了清楚起見。由于這是一個24位圖形應用，第二個MAX4889開關（未顯示）將用于處理低位。

圖2.MAX4889在24位圖形應用中切換4889個LVDS信號對。請注意，僅顯示上位和時鐘;第二個MAX<>將處理較低的位。

結論

MXM 允許筆記本電腦制造商構建一個可以使用內部圖形以最低成本的主板，或者允許使用附加 MXM GPU 來改進圖形并滿足消費者需求。為了使MXM模塊和內部圖形都能尋址筆記本電腦的LCD面板，必須執行某種形式的切換。理想的開關是電氣開關，因此系統可以簡單地感知MXM模塊的存在，或者用戶可以手動選擇內部或MXM圖形。無論哪種情況，開關都是通過半導體開關完成的，以確?？煽啃院妥钚〕叽?功率要求。MAX4889是用于LVDS的理想開關。當采用 3.3V 工作時，該器件可輕松處理高達 800Mbps 的 LVDS 信號電平，在任何工作條件下均消耗 120μA ≤電流，插入 0.5dB 損耗<并具有 2pF 電容<。

審核編輯：郭婷