在笔记本电脑中切换LVDS图形

与可以轻松升级视频图形功能的台式计算机不同，笔记本电脑历来无法进行此类升级。理想情况下，笔记本电脑设计将允许显卡成为附加功能。为了实现这种可能性，一个简单的解决方案是在设计中添加一个开关，该开关将选择内部图形或附加卡的LVDS输出。由于MAX4889可以在两个LVDS源之间切换至单个目的地，因此是笔记本电脑设计的理想选择。

多年来，视频图形一直是消费者可以在台式计算机中随意升级的功能。早期的IBM计算机配置了MGA（单色图形适配器）或CGA（彩色图形适配器）。消费者可以选择相同型号的计算机，但根据所选的显示器选择任一图形卡。这些早期的适配器演变成为VGA（视频图形阵列）标准，它可以分别驱动具有多种颜色或灰度的单色或彩色图形。

视频图形已经取得了如此长足的进步，以至于GPU（图形处理器单元）已成为台式计算机中最复杂的处理器之一。这些处理器已经发展成为微型完整系统，具有多达512MB的内存和非常复杂的浮点处理，以及驱动各种显示器的多个输出。

近年来，笔记本电脑的销量已超过台式电脑。笔记本电脑的成本急剧下降，许多消费者将笔记本电脑视为台式机的替代品。带有全尺寸键盘的 17 英寸笔记本电脑是台式机的非常合理的替代品。有了家中的WiFi，消费者只需要插入交流电源即可为设备充电，所有的电线，键盘，鼠标和扬声器都消失了。然而，高端笔记本电脑也被游戏玩家和家庭/远程办公专业人士使用，他们都需要大屏幕和全尺寸键盘。

直到2007年，几乎所有的笔记本电脑都是用内部图形构建的。计算机制造商要么构建了具有内置图形的低成本单元，要么构建了具有内置第三方图形的高端机器。包含第三方图形总是使系统的成本高得多。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，这将允许制造商创建与任何供应商的任何图形解决方案兼容的笔记本电脑设计。这允许从单个系统设计进行多种配置和可升级性，类似于台式计算机多年来允许的。

图 1 显示了一个实际的 MXM GPU，其一侧边缘有一排标准 MXM 连接器。通过一些切换，笔记本电脑制造商可以设计一个包含内置芯片组供应商图形的主板和一个MXM插槽，用于升级到更高功率的第三方图形。

图1.MXM GPU，在底部边缘显示标准 MXM 连接器引脚。

升级笔记本设计以允许附加图形模块比简单地添加更多内存要困难一些，因为必须解决模块的冷却问题。但是，笔记本电脑制造商可以减少需要设计和盘点的不同主板的数量。因此，消费者期望的特定图形可以在最终组装时解决。在许多情况下，零售商或分销商可以在消费者收到笔记本电脑之前添加请求的模块，从而减少滞后时间和因设备具有错误的图形功能而失去销售的可能性，以满足客户的需求。

当消费者或供应商将图形卡添加到台式计算机时，消费者只需将显示器插入卡上的 VGA 或 DVI 连接器即可。在笔记本电脑中，该装置具有用于驱动的LCD屏幕。事实上，内置LCD屏幕几乎可以肯定是消费者将使用的主屏幕。如果高端显卡仅用于外部图形，那么购买该卡就没有意义了。

传统上，笔记本电脑显示器使用带状电缆从图形卡接收数据。MXM应用中的数据以四对或八对LVDS信号的形式进行通信，其中模块输入是具有多达16个通道的PCI Express（PCIe）接口，输出包括VGA，TMDS（用于DVI®®®™/HDMI™）、显示端口™和 LVDS。

如果笔记本电脑制造商希望设计使用内部图形作为最低成本型号，但可以升级到第三方图形以获得高端型号，则必须切换几组信号。本文仅讨论LVDS信号。低成本笔记本电脑使用单链路LVDS，而高端系统使用双链路LVDS。预计每对数据速率可能高达800Mbps。LVDS信号是直流耦合的，因此它们不存在长期直流平衡的问题。这些信号具有~1.25V的直流分量，摆幅为±250mVP-P（分钟）。接收灵敏度为100mVP-P，从而允许发射和接收信号之间的损耗为 8dB。

为了切换LVDS信号，开关插入的总损耗不应超过1dB。此外，开关应具有低电容，以免添加可能导致反射和失配的电抗元件。MAX4889 PCIe无源开关满足这些需求，非常适合LVDS应用。工作在+3.3V时，它可以轻松处理整个LVDS信号范围（0.67V至1.8V），输入电容<2pF。对于 0Mbps ≤ LVDS 数据速率，插入损耗< 5.800dB。

MAX4889在2：1应用中切换四对信号，具有两个可能的信号源（内部图形或MXM图形）和一个目的地。对于18位图形，只需要一个MAX4889;对于24位图形，必须使用两个MAX4889开关。MAX4889用于在内部图形或MXM模块两个信号源之间进行选择，测试是否存在MXM模块，如果存在，则允许选择MXM作为图形源。

图2所示为MAX4889在24位图形应用中用于切换四对LVDS信号。虽然预计LVDS开关用于整套上限和下位，但该图仅显示R、G、B（高位）和时钟信号2为了清楚起见。由于这是一个24位图形应用，第二个MAX4889开关（未显示）将用于处理低位。

图2.MAX4889在24位图形应用中切换4889个LVDS信号对。请注意，仅显示上位和时钟;第二个MAX<>将处理较低的位。

结论

MXM 允许笔记本电脑制造商构建一个可以使用内部图形以最低成本的主板，或者允许使用附加 MXM GPU 来改进图形并满足消费者需求。为了使MXM模块和内部图形都能寻址笔记本电脑的LCD面板，必须执行某种形式的切换。理想的开关是电气开关，因此系统可以简单地感知MXM模块的存在，或者用户可以手动选择内部或MXM图形。无论哪种情况，开关都是通过半导体开关完成的，以确保可靠性和最小尺寸/功率要求。MAX4889是用于LVDS的理想开关。当采用 3.3V 工作时，该器件可轻松处理高达 800Mbps 的 LVDS 信号电平，在任何工作条件下均消耗 120μA ≤电流，插入 0.5dB 损耗<并具有 2pF 电容<。

审核编辑：郭婷