基于PIC單片機(jī)和LCD模塊對(duì)電流的驅(qū)動(dòng)

偏置電壓是通過使用外部梯形電阻網(wǎng)絡(luò)（電路見下圖）而產(chǎn)生。因?yàn)樘菪坞娮杈W(wǎng)絡(luò)連接在VDD和Vss之間，所以會(huì)有電流通過梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，電流大小與電阻成反比。也就是說，電阻越大，通過梯形電阻網(wǎng)絡(luò)的電流就越小。如果使用10kΩ電阻，且VDD=5V，則梯形電阻網(wǎng)絡(luò)將不斷消耗166μA的電流。這對(duì)于一些使用電池供電的應(yīng)用來說是很大的電流。

如何最大程度增大電阻，而又不會(huì)對(duì)顯示質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響？一些基本的電路分析可以幫助確定梯形網(wǎng)絡(luò)中電阻增大的程度。

LCD模塊實(shí)際上就是一個(gè)模擬多路開關(guān)，它交替地將LCD電壓連接到各個(gè)段和公共引腳（段電極和公共電極交叉于每一個(gè)LCD像素點(diǎn)）。LCD像素可用電容進(jìn)行模擬。梯形電阻網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)分接點(diǎn)可以用戴維南（Thevenin）等效電路進(jìn)行模擬。對(duì)于VLCD3和VLCD0，戴維南電阻為0；如它不為0的兩種情況，即對(duì)于VLCD2和VLCD1。

電路可以簡(jiǎn)化為如下圖所示的電路。

RSW是段多路開關(guān)的電阻；RCOM是公共多路開關(guān)的電阻。

對(duì)于戴維南電阻不為0的情況，戴維南電壓等于2/3 VDD或1/3 VDD。戴維南電阻等于梯形電阻網(wǎng)絡(luò)上部和下部的串聯(lián)電阻，其估算電阻的等效電路見右圖所示。

例如．可以用RC電路來模擬單個(gè)像素的驅(qū)動(dòng)器，在該電路中電壓在0V～VLCD2之間切換。對(duì)于LCD和PIC單片機(jī)，可以估算段和公共開關(guān)電路的電阻分別大約為4.7kΩ和0.4kΩ?？梢钥吹?，經(jīng)過像素的電壓從0變?yōu)閂TH的時(shí)間將取決于像素的電容和總電阻，而梯形電阻網(wǎng)絡(luò)戴維南電阻構(gòu)成了總電阻最主要的部分。

經(jīng)過像素（等效電路見下圖所示）的電壓的階躍響應(yīng)遵循以下公式：

通過處理公式．可以看到，像素電壓達(dá)到偏置電壓98%所需的時(shí)間等于4個(gè)時(shí)間常數(shù)（其階躍響應(yīng)見左圖）。

現(xiàn)在，需要估算電容。電容大小正比于像素的面積。我們可以測(cè)量像素的面積，并根據(jù)以下公式估算電容。很顯然，較大的顯示器（如數(shù)字墻鐘）將具有較大的像素和較高的電容。

希望時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于LCD驅(qū)動(dòng)波形的周期，以便最大程度地減少在VPIXEL上升到VTH的時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)以上的LCD驅(qū)動(dòng)波形的可能性。如果希望RC等于100μs，那么總電阻可以根據(jù)以下公式計(jì)算：

RTOTAL=l00μs/45pF=2.22MΩ

RTH=2.22MΩ-5.1kΩ≈2.2MΩ

LCD模塊內(nèi)的開關(guān)電路電阻相對(duì)于該電阻來說很小，所以梯形電阻網(wǎng)絡(luò)在VLCD2和VLCD1時(shí)的戴維南電阻可以視為就是RTOTAL。然后，可以計(jì)算R的值，從而得到正確的戴維南電阻。

R=3RTH/2=3.3MΩ

現(xiàn)在．可以計(jì)算通過梯形電阻網(wǎng)絡(luò)的電流（假設(shè)使用3.3MΩ的電阻）。

RLADDER=9.9MΩ，ILADDER=5V/9.9M=0.5μA

使用該過程估算梯形電阻網(wǎng)絡(luò)的最大電阻值，將可以顯著降低LCD應(yīng)用的功耗。不要忘記觀察顯示屏在其工作條件下（如溫度、電壓，甚至是濕度）的顯示情況．以確保對(duì)比度和顯示質(zhì)量良好。