고속 룰렛 규칙 사이트 표준 'MIPI'란?？모바일 테두리 돌출、자동차에도 적용 LVDS 탑재 룰렛 규칙버 IC의 세 가지 이점을 설명、공통 모드 노이즈에 대한 내성 및、높은 설계 자유도를 얻을 수 있음
2020.10.21
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더 화려하게、더 선명하게、더 멋지게...。현재、놀이기구와 아케이드 게임기는、이전에 비해 상당한 진화를 이루고 있습니다。
왜、이런 진화를 이룰 수 있었는지。물론、가장 큰 이유는 사용자의 요구일 것。사용자의 목소리에 부응하는 형태로、제품 기획이 진행된 것이 큰。그러나、이유는 그것만이 아님。기술적인 이유도 존재합니다。그것、LED(발광 다이오드)의 고휘도화 및 저비용화。고휘도 LED를 사용하면、1개의 LED로 더 밝은 디스플레이를 얻을 수 있음。게다가 비용 저하로、더 많은 LED를 사용할 수 있게 되었습니다。즉、놀이기구 및 아케이드 게임기의 표시 기능은、LED의 고휘도화와 저비용화의 시너지 효과로 크게 진화한 것。
왜、이런 진화를 이룰 수 있었는지。물론、가장 큰 이유는 사용자의 요구일 것。사용자의 목소리에 부응하는 형태로、제품 기획이 진행된 것이 큰。그러나、이유는 그것만이 아님。기술적인 이유도 존재합니다。그것、LED(발광 다이오드)의 고휘도화 및 저비용화。고휘도 LED를 사용하면、1개의 LED로 더 밝은 디스플레이를 얻을 수 있음。게다가 비용 저하로、더 많은 LED를 사용할 수 있게 되었습니다。즉、놀이기구 및 아케이드 게임기의 표시 기능은、LED의 고휘도화와 저비용화의 시너지 효과로 크게 진화한 것。
열악한 소음 환경
어뮤즈먼트 기기나 아케이드·게임기에 수많은 LED를 탑재하면、더 화려함、더 선명하고、더 화려한 연출 표시 가능。기기 제조업체에게、이 장점은 크다。
그러나 다른 한편으로、LED를 구동하는 '룰렛 규칙버 회로'의 설계가 어려워진다는 단점이 존재한다。왜냐하면、일반적으로 놀이 장비 및 아케이드 게임기 내부는、소음 환경이 열악하기 때문。이 기기 내부에는、다양한 고성능 LSI 및 고속 인터페이스 등이 탑재되어 있습니다、이들로부터 높은 레벨의 전자기 노이즈(EMI)가 방출됨。또、메달과 같은 접촉으로 인한 노이즈 발생도 발생할 수 있음。이러한 노이즈가 룰렛 규칙버 회로에 뛰어들면 LED의 오등등을 일으키는、사용자의 눈에는 위화감 있는 흐트러진 표시로 비쳐 버린다。
왜、LED의 오점등을 유발할 것인가。자세히 자세히 설명하겠습니다。일반적으로、놀이기구 및 아케이드 게임기에서、수많은 LED를 설치하려면、이를 구동하는 룰렛 규칙버 IC를 여러 개 사용。그러나、그 표시를 제어하는 하나의 CPU만。거기서 보통은、CPU와 여러 룰렛 규칙버 IC 사이에 어떤 인터페이스 기술을 사용하여 연결。
이 인터페이스 기술 후보는、I2C 인터페이스 방식과 시프트 레지스터 방식、3선식 직렬 인터페이스(2선식 직렬 인터페이스) 등이 있습니다、이 중 3선식 직렬 인터페이스(2선식 직렬 인터페이스)를 사용하는 경우가 많습니다。3선식은、3개의 신호선에서 데이터(SDA) 및 클록(SCL) 신호、슬레이브 선택(SS) 신호 보내기(그림 1)。2선식은、2개의 신호선에서 데이터(SDA) 및 클록(SCL) 신호 전송。
이러한 직렬 인터페이스에 잡음이 생기면、전파하는 신호에 악영향을 미친다。특히、신호 파형이 왜곡、올바른 신호 전송이 불가능해집니다。소음이 뛰어넘는 경로는 다양하다。매우 가까이 발생한 노이즈가 시리얼 인터페이스에 직접 뛰어들어 신호에 악영향을 미칠 경우、소음이 접지로 뛰어들어 접지 전위를 흔들어、직렬 인터페이스를 전파하는 신호에 부정적인 영향을 미칠 수 있음。
두 경우 모두、직렬 인터페이스를 전파하는 신호의 파형이 크게 왜곡됩니다、올바른 신호 전송이 불가능함。결과、LED가 필요할 때 켜지지 않거나、불필요할 때 켜져 버리는 상황을 초래。
그러나 다른 한편으로、LED를 구동하는 '룰렛 규칙버 회로'의 설계가 어려워진다는 단점이 존재한다。왜냐하면、일반적으로 놀이 장비 및 아케이드 게임기 내부는、소음 환경이 열악하기 때문。이 기기 내부에는、다양한 고성능 LSI 및 고속 인터페이스 등이 탑재되어 있습니다、이들로부터 높은 레벨의 전자기 노이즈(EMI)가 방출됨。또、메달과 같은 접촉으로 인한 노이즈 발생도 발생할 수 있음。이러한 노이즈가 룰렛 규칙버 회로에 뛰어들면 LED의 오등등을 일으키는、사용자의 눈에는 위화감 있는 흐트러진 표시로 비쳐 버린다。
왜、LED의 오점등을 유발할 것인가。자세히 자세히 설명하겠습니다。일반적으로、놀이기구 및 아케이드 게임기에서、수많은 LED를 설치하려면、이를 구동하는 룰렛 규칙버 IC를 여러 개 사용。그러나、그 표시를 제어하는 하나의 CPU만。거기서 보통은、CPU와 여러 룰렛 규칙버 IC 사이에 어떤 인터페이스 기술을 사용하여 연결。
이 인터페이스 기술 후보는、I2C 인터페이스 방식과 시프트 레지스터 방식、3선식 직렬 인터페이스(2선식 직렬 인터페이스) 등이 있습니다、이 중 3선식 직렬 인터페이스(2선식 직렬 인터페이스)를 사용하는 경우가 많습니다。3선식은、3개의 신호선에서 데이터(SDA) 및 클록(SCL) 신호、슬레이브 선택(SS) 신호 보내기(그림 1)。2선식은、2개의 신호선에서 데이터(SDA) 및 클록(SCL) 신호 전송。
그림 1 3선식 시리얼 인터페이스를 탑재한 룰렛 규칙버 IC의 접속 예
이러한 직렬 인터페이스에 잡음이 생기면、전파하는 신호에 악영향을 미친다。특히、신호 파형이 왜곡、올바른 신호 전송이 불가능해집니다。소음이 뛰어넘는 경로는 다양하다。매우 가까이 발생한 노이즈가 시리얼 인터페이스에 직접 뛰어들어 신호에 악영향을 미칠 경우、소음이 접지로 뛰어들어 접지 전위를 흔들어、직렬 인터페이스를 전파하는 신호에 부정적인 영향을 미칠 수 있음。
두 경우 모두、직렬 인터페이스를 전파하는 신호의 파형이 크게 왜곡됩니다、올바른 신호 전송이 불가능함。결과、LED가 필요할 때 켜지지 않거나、불필요할 때 켜져 버리는 상황을 초래。
공통 모드 잡음에 강함
이미 자인 일렉트로닉스는、이러한 외래 노이즈 문제를 해결할 수 있는 룰렛 규칙버 IC 'THL35xx 시리즈'를 판매 중이다(그림 2)。
CPU나 복수의 룰렛 규칙버 IC와의 사이를 접속하는 인터페이스 기술에 「LVDS(Low Voltage Differential Signaling)」를 채용함으로써 문제를 해결했다(그림 3)。
LVDS는、저진폭 차동 전송 방식 채택。진폭은、100Ω종료 시 단 350mV。신호 전송 방법、2개의 신호선、즉, 한 쌍의 신호선 사용。자인 일렉트로닉스 룰렛 규칙버 IC에서、2쌍 LVDS 탑재、이것을 사용하여 데이터 신호와 클럭 신호 보내기。
일반적으로 LVDS 기술은、'노이즈 특성이 뛰어나다'라고 표시됨。2가지 이유。하나는 방사 전자기 잡음(EMI)이 적다。저진폭의 차동 전송 방식을 채용하고 있기 때문。이 때문에、주변 전자 회로, 인터페이스 등에 미치는 부정적인 영향을 최소화。
다른 하나는、외래 노이즈에 대한 내성이 높다。예:、외래 노이즈가 접지로 뛰어들어 접지 전위가 흔들릴 때、1쌍을 구성하는 2개의 신호선에 동일한 노이즈가 있습니다。그러나、LVDS는 차동 전송 방식을 채택했기 때문에、수신 회로에서 두 신호의 차이 계산。이 때 노이즈 성분이 상쇄되기 때문에、외래 노이즈의 영향을 받기 어려움(그림 4)。
일반적으로、이런 접지 전위의 흔들림과、전원의 흔들림 등으로 인한 노이즈를 '공통 모드 노이즈'라고 합니다。즉、LVDS는 공통 모드 노이즈에 매우 강합니다.、외래 노이즈를 뛰어넘는 방법에 따라 대응하기 어려운 경우도 있기 때문에、필터 요소를 삽입하는 등 기기 환경에 맞는 대응이 필요함)。
그림 2 LVDS 탑재 룰렛 규칙버 IC의 간략화된 블록도
CPU나 복수의 룰렛 규칙버 IC와의 사이를 접속하는 인터페이스 기술에 「LVDS(Low Voltage Differential Signaling)」를 채용함으로써 문제를 해결했다(그림 3)。
그림 3 LVDS를 탑재한 룰렛 규칙버 IC의 접속 예
LVDS는、저진폭 차동 전송 방식 채택。진폭은、100Ω종료 시 단 350mV。신호 전송 방법、2개의 신호선、즉, 한 쌍의 신호선 사용。자인 일렉트로닉스 룰렛 규칙버 IC에서、2쌍 LVDS 탑재、이것을 사용하여 데이터 신호와 클럭 신호 보내기。
일반적으로 LVDS 기술은、'노이즈 특성이 뛰어나다'라고 표시됨。2가지 이유。하나는 방사 전자기 잡음(EMI)이 적다。저진폭의 차동 전송 방식을 채용하고 있기 때문。이 때문에、주변 전자 회로, 인터페이스 등에 미치는 부정적인 영향을 최소화。
다른 하나는、외래 노이즈에 대한 내성이 높다。예:、외래 노이즈가 접지로 뛰어들어 접지 전위가 흔들릴 때、1쌍을 구성하는 2개의 신호선에 동일한 노이즈가 있습니다。그러나、LVDS는 차동 전송 방식을 채택했기 때문에、수신 회로에서 두 신호의 차이 계산。이 때 노이즈 성분이 상쇄되기 때문에、외래 노이즈의 영향을 받기 어려움(그림 4)。
그림 4 LVDS의 노이즈 특성이 높은 이유
일반적으로、이런 접지 전위의 흔들림과、전원의 흔들림 등으로 인한 노이즈를 '공통 모드 노이즈'라고 합니다。즉、LVDS는 공통 모드 노이즈에 매우 강합니다.、외래 노이즈를 뛰어넘는 방법에 따라 대응하기 어려운 경우도 있기 때문에、필터 요소를 삽입하는 등 기기 환경에 맞는 대응이 필요함)。
캐스케이드와 멀티 드롭의 혼합 가능
LVDS를 탑재한 룰렛 규칙버 IC는、이외에도 큰 특징이 있습니다。그것、룰렛 규칙버 IC를 연결하는 방법의 설계 자유도가 매우 높습니다。
앞서 언급했듯이 놀이 장비 및 아케이드 게임기에서는、수많은 LED를 구동해야 하므로、여러 개의 룰렛 규칙버 IC 사용。디스플레이를 제어하는 하나의 CPU만。따라서、CPU와 여러 룰렛 규칙버 IC 사이를 연결해야 함。연결 방법은、계단식과 멀티드롭 방식의 두 가지가 있습니다。
캐스케이드 방식이란?、이른바 '수주 연결'이라는 이름。룰렛 규칙버 IC의 후단에 하나의 룰렛 규칙버 IC를 연결、더 후단에 하나의 룰렛 규칙버 IC를 연결。이렇게 하면 하나의 LVDS 인터페이스에 여러 개의 룰렛 규칙버 IC를 여러 번 연결할 수 있습니다。
하나의 멀티 드롭 방식은、1개의 LVDS 인터페이스에 여러 개의 룰렛 규칙버 IC를 매달아 연결하는 방식이다。즉、LVDS 인터페이스에 스텁(분기) 제공、그 분기 앞에 룰렛 규칙버 IC를 연결하는。
자인 일렉트로닉스의 룰렛 규칙버 IC는、캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식 모두에 대응 가능(그림 5)。게다가、양자를 혼합할 수 있음。캐스케이드 방식과 멀티드롭 방식은 각각 장점과 단점이 있음。계단 방식은、구성이 간단하지만、크게 사행하거나、분기하기가 어렵습니다。멀티드롭 방식은、쉽게 분기할 수 있지만、배선이 많아져 실장 면적이 비교적 커진다。
자인 일렉트로닉스의 룰렛 규칙버 IC를 사용하면、2개의 연결 방식을 적재 적소에서 구분할 수 있다。특히 놀이 장비에서、'작물'을 구성할 때 유용함。제공물이란、회전하거나、슬라이딩할 움직이는 부분입니다。여기에는 소형 PCB가 내장되어 있습니다、가동부에 장착된 LED를 구동하는 룰렛 규칙버 IC 구현。이 룰렛 규칙버 IC를 캐스케이드 방식으로 연결하는 것은 어렵습니다。LVDS 인터페이스를 선형으로 만들 수 없기 때문。여기서 분기를 설치하고 멀티 드롭 방식으로 연결。
앞서 언급했듯이 놀이 장비 및 아케이드 게임기에서는、수많은 LED를 구동해야 하므로、여러 개의 룰렛 규칙버 IC 사용。디스플레이를 제어하는 하나의 CPU만。따라서、CPU와 여러 룰렛 규칙버 IC 사이를 연결해야 함。연결 방법은、계단식과 멀티드롭 방식의 두 가지가 있습니다。
캐스케이드 방식이란?、이른바 '수주 연결'이라는 이름。룰렛 규칙버 IC의 후단에 하나의 룰렛 규칙버 IC를 연결、더 후단에 하나의 룰렛 규칙버 IC를 연결。이렇게 하면 하나의 LVDS 인터페이스에 여러 개의 룰렛 규칙버 IC를 여러 번 연결할 수 있습니다。
하나의 멀티 드롭 방식은、1개의 LVDS 인터페이스에 여러 개의 룰렛 규칙버 IC를 매달아 연결하는 방식이다。즉、LVDS 인터페이스에 스텁(분기) 제공、그 분기 앞에 룰렛 규칙버 IC를 연결하는。
자인 일렉트로닉스의 룰렛 규칙버 IC는、캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식 모두에 대응 가능(그림 5)。게다가、양자를 혼합할 수 있음。캐스케이드 방식과 멀티드롭 방식은 각각 장점과 단점이 있음。계단 방식은、구성이 간단하지만、크게 사행하거나、분기하기가 어렵습니다。멀티드롭 방식은、쉽게 분기할 수 있지만、배선이 많아져 실장 면적이 비교적 커진다。
그림 5 캐스케이드 방식과 멀티 드롭 방식
자인 일렉트로닉스의 룰렛 규칙버 IC를 사용하면、2개의 연결 방식을 적재 적소에서 구분할 수 있다。특히 놀이 장비에서、'작물'을 구성할 때 유용함。제공물이란、회전하거나、슬라이딩할 움직이는 부분입니다。여기에는 소형 PCB가 내장되어 있습니다、가동부에 장착된 LED를 구동하는 룰렛 규칙버 IC 구현。이 룰렛 규칙버 IC를 캐스케이드 방식으로 연결하는 것은 어렵습니다。LVDS 인터페이스를 선형으로 만들 수 없기 때문。여기서 분기를 설치하고 멀티 드롭 방식으로 연결。
버퍼 IC 필요 없음
자인 일렉트로닉스의 룰렛 규칙버 IC는、다른 특징 중 하나가 있습니다。
LVDS 리피터 기능을 내장하고 있다。
기존、2선식 또는 3선식 직렬 인터페이스를 사용하는 경우、연결 거리가 길어지면 신호 파형의 왜곡이나 진폭 저하가 커집니다、올바르게 데이터/클럭 신호를 전송할 수 없게 될 가능성이 높음。거기에서、프린트 기판 입구에 TTL 버퍼 IC를 삽입해야 했습니다。
그러나、자인 일렉트로닉스 룰렛 규칙버 IC에는 LVDS 리피터 기능이 내장되어 있습니다。리피터 기능이란、LVDS 신호 수신、신호 라인, 케이블 등에서 발생한 스큐 및 지터를 흡수、전압축과 시간축 모두 이상적인 상태로 정형하여 LVDS 신호를 다시 전송하는 것이다。이 때문에 버퍼 IC의 외장은 불필요하게 됩니다、프린트 기판 실장 면적 및 비용을 절감할 수 있게 됨。
자인 일렉트로닉스의 룰렛 규칙버 IC는、출력 채널 수가 24ch인、구동 방식(정전압 구동/정전류 구동) 및 PWM 신호의 주파수 선택에서、총 4개 제품 라인업(표 1)。PWM 신호의 주파수는 37kHz 및 3.5kHz 제품 있음、3.5kHz 제품(THL3512/THL3514)이면 EMI를 낮게 억제할 수 있습니다。
LVDS 리피터 기능을 내장하고 있다。
기존、2선식 또는 3선식 직렬 인터페이스를 사용하는 경우、연결 거리가 길어지면 신호 파형의 왜곡이나 진폭 저하가 커집니다、올바르게 데이터/클럭 신호를 전송할 수 없게 될 가능성이 높음。거기에서、프린트 기판 입구에 TTL 버퍼 IC를 삽입해야 했습니다。
그러나、자인 일렉트로닉스 룰렛 규칙버 IC에는 LVDS 리피터 기능이 내장되어 있습니다。리피터 기능이란、LVDS 신호 수신、신호 라인, 케이블 등에서 발생한 스큐 및 지터를 흡수、전압축과 시간축 모두 이상적인 상태로 정형하여 LVDS 신호를 다시 전송하는 것이다。이 때문에 버퍼 IC의 외장은 불필요하게 됩니다、프린트 기판 실장 면적 및 비용을 절감할 수 있게 됨。
자인 일렉트로닉스의 룰렛 규칙버 IC는、출력 채널 수가 24ch인、구동 방식(정전압 구동/정전류 구동) 및 PWM 신호의 주파수 선택에서、총 4개 제품 라인업(표 1)。PWM 신호의 주파수는 37kHz 및 3.5kHz 제품 있음、3.5kHz 제품(THL3512/THL3514)이면 EMI를 낮게 억제할 수 있습니다。
표 1 제품 라인업