改善RGB LED應用于建筑照明過程中信號傳輸問題分析

圖5、地址累計加總示意圖

脈寬頻率反相確保傳輸穩定

在傳輸的過程中，因傳輸距離以及串接多級組件的關系，產生信號之失真與寬度改變，無法維持50%的工作周期，如此信號寬度改變重復累積之下，最后的信號脈寬將無法正確的驅動組件。其中脈寬之維持在于每一級傳輸單元輸入脈波信號之脈波寬度，以及輸出相等的脈波信號至下一級傳輸單元，如此可避免信號寬度改變。主要的脈寬改變原因之一為頻率信號中的正緣延遲與負緣延遲不一致所造成。若負緣延遲時間較長，亦即由高位準轉變為低位準之速度較慢；相對的正緣延遲時間較短，由低位準轉變為高位準之速度較快，則經過多級傳輸單元后，正脈波寬度即會越來越寬。頻率每經過一級驅動器會有傳輸延遲，且工作周期也會改變，如前述經過多級驅動器之后，工作周期無法保持50%,至第十級的輸入工作周期失真改變成為56.45%。

圖6、正脈波寬度改變示意圖

圖7、脈波工作周期實際波形量測

針對上述問題，常見的解決方式是將某一級傳輸單元所接收的頻率信號做反相，再輸出此一反相頻率信號至下一級傳輸單元，此種情形之下，每經過一級傳輸單元，頻率信號反相，本級的低位準變為下一級的高位準、本級的高位準變為下一級的低位準，因此本級的正緣變為下一級的負緣、本級的負緣變為下一級的正緣。

盡管此時正緣延遲與負緣延遲不一致，但由于頻率信號正緣，相對于其后的負緣時間上產生時間變化，如圖8之t1所示，會在下一級頻率信號反相之后，使頻率信號正緣變成頻率信號之負緣，而相對于其后的正緣時間上產生t2的時間變化，在相同條件下t1與t2會相互抵消，故使得脈寬維持在原先的輸入脈波寬度，如圖9所示為十級串接且每一極輸出反相，如此可減少頻率信號每通過一級驅動器時產生的脈寬失真，確保頻率寬度可以通過多級驅動器而不縮小或增大，第十級的輸入頻率依舊維持50%工作周期。

圖8、脈波寬度改變解決方式示意圖

圖9、脈寬反相之工作周期波形量測

隨著RGB LED應用多樣化，如何在精簡成本的考慮下，采用穩定可靠的傳輸技術，讓影像數據格式在傳輸過程中不因為外在環境變化而扭曲，就必須在傳輸頻率、級數及線材成本等之間作取舍。

由于傳輸距離越長，傳輸質量受到的影響即越嚴重，為解決此問題，本文提出二線傳輸模式并搭配智能型之數據自動尋址與自動栓鎖，以正確地傳送數據，并透過頻率信號波形反相，維持輸入頻率信號之脈波寬度與工作周期，透過上述方式，以確保傳輸系統的穩定性。