改善RGB LED应用于建筑照明过程中信号传输问题分析

图5、地址累计加总示意图

脉宽频率反相确保传输稳定

在传输的过程中，因传输距离以及串接多级组件的关系，产生信号之失真与宽度改变，无法维持50%的工作周期，如此信号宽度改变重复累积之下，最后的信号脉宽将无法正确的驱动组件。其中脉宽之维持在于每一级传输单元输入脉波信号之脉波宽度，以及输出相等的脉波信号至下一级传输单元，如此可避免信号宽度改变。主要的脉宽改变原因之一为频率信号中的正缘延迟与负缘延迟不一致所造成。若负缘延迟时间较长，亦即由高位准转变为低位准之速度较慢；相对的正缘延迟时间较短，由低位准转变为高位准之速度较快，则经过多级传输单元后，正脉波宽度即会越来越宽。频率每经过一级驱动器会有传输延迟，且工作周期也会改变，如前述经过多级驱动器之后，工作周期无法保持50%,至第十级的输入工作周期失真改变成为56.45%。

图6、正脉波宽度改变示意图

图7、脉波工作周期实际波形量测

针对上述问题，常见的解决方式是将某一级传输单元所接收的频率信号做反相，再输出此一反相频率信号至下一级传输单元，此种情形之下，每经过一级传输单元，频率信号反相，本级的低位准变为下一级的高位准、本级的高位准变为下一级的低位准，因此本级的正缘变为下一级的负缘、本级的负缘变为下一级的正缘。

尽管此时正缘延迟与负缘延迟不一致，但由于频率信号正缘，相对于其后的负缘时间上产生时间变化，如图8之t1所示，会在下一级频率信号反相之后，使频率信号正缘变成频率信号之负缘，而相对于其后的正缘时间上产生t2的时间变化，在相同条件下t1与t2会相互抵消，故使得脉宽维持在原先的输入脉波宽度，如图9所示为十级串接且每一极输出反相，如此可减少频率信号每通过一级驱动器时产生的脉宽失真，确保频率宽度可以通过多级驱动器而不缩小或增大，第十级的输入频率依旧维持50%工作周期。

图8、脉波宽度改变解决方式示意图

图9、脉宽反相之工作周期波形量测

随着RGB LED应用多样化，如何在精简成本的考虑下，采用稳定可靠的传输技术，让影像数据格式在传输过程中不因为外在环境变化而扭曲，就必须在传输频率、级数及线材成本等之间作取舍。

由于传输距离越长，传输质量受到的影响即越严重，为解决此问题，本文提出二线传输模式并搭配智能型之数据自动寻址与自动栓锁，以正确地传送数据，并透过频率信号波形反相，维持输入频率信号之脉波宽度与工作周期，透过上述方式，以确保传输系统的稳定性。