LCD TV原理

发布时间:2021-09-26 09:14:45

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一 绪论 二 彩色电视制式
2.1 彩 电 制 概 色 视 式 述 2.1.1 NTSC 制概述 2.1.2 PAL 制概述 2.1.3 SECAM 制概述 2.2 彩色电视制式主要特点 2.2.1 NTSC 制主要参数及特点 2.2.2 PAL 制主要性能特点 2.2.3 SECAM 制主要特点 2.3 彩色电视制式编码、解码原理及框图 2.3.1 NTSC 制编码、解码原理及框图 2.3.2 PAL 制编码、解码原理及框图 2.3.3 SECAM 制编码、解码原理及框图 2.4 世界各地区制式差异 2.4.1 世界制式差异标准 2.4.2 中、美、欧、日制式差异



三 电视声音制式
3.1 3.2 电视声音制式分类 数字丽音(NICAM)基本原理 数字丽音概述 数字丽音信号产生 数字丽音信号发射 数字丽音信号解调

3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 4.1

LCD四 LCD-TV 基本架构及工作原理
LCD-TV 基本架构 液晶的定义 液晶的电光特性 液晶显示原理 液晶显示器件的采光技术 液晶显示器件的驱动 主板框图结构 主板运行原理及主要 IC 介绍 逆变器(inverter)原理 电源适配器(adapter)原理 4.2 Panel 基本工作原理 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.3 主板 4.3.1 4.3.2 4.4.1 4.4.2

4.4 Power 板原理

附录一: 附录一:Inverter 电路图 附录二: 附录二:Adapter 电路图 附录 3:LCD TV 各种视频端子概述 附录四: 附录四:参考文献

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一、 绪



电视技术发展到今天,其适用范围早已超越出广播娱乐界,已广泛发展到文化教育、科研管 理、工矿企业、医疗卫生、公安交通、军事宇航和人们日常生活的各个领域。随着信息和知识时 代的到来, 信息和数字技术飞跃发展, 电视技术在经历了从黑白电视到彩色电视的革命性转变后, 自然而然的进入了从模拟电视到数字电视的第二次革命。 所谓数字电视,是指传统的模拟电视信号经过量化和编码转换成二进制数的数字形式的电视 信号,然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录的系统,也可以用计算机进行处理、监测和 控制。采用数字技术获得比模拟设备更高的性能,并具有模拟技术所不能达到的新功能。 电视数字化革命的必然性根源于其相对优势: 1.信号质量高,抗干扰能力强 传统的模拟电视信号和杂波在传输和处理过程中存在着积累现象,在经过长距离传输或多次 复制后,信号质量会迅速下降;数字信号的杂波不会积累,经过多次传输处理,干扰和失真不容 易影响码的判决和恢复,其特性基本保持不变,数字电视广播用户接收到的图像质量和声音质量 几乎与电视台发送的质量一样, 。 2. 传输效率高,多功能复用 大家知道,在 6-8M 的带宽内只能传输一套电视节目,而数字电视信号经过压缩后能在同样 带宽内传送 4-5 套电视节目,利用有效的频道资源,数字技术还可实现多功能复用,例如将数字 图文信号插入场逆程中,可以传送各种数据信息和电子出版物,将声音插入声音载波上,可传送 多路立体声。数字信号在处理和传送过中具有很强的纠错功能。 3. 双向交互性 数字电视广播可将一点对多点的 “广播” 扩展为点对点的交互系统, 用户可根据个人爱好 “点 播”节目或信息,使 VOD(观众点播)成为现实。 4. 便于网络化 数字电视信号便于计算机网络应用环境,便于图象和声音存储与传输,实现电视节目的资源 共享。另外,由于存储电路的大规模集成化,不但提高了稳定性和可靠性,而且还使得数字电视 系统具有体积小、耗电低、价格便宜等优点。 为了适应数字电视的趋势以及结合当前技术的应用等综合因素,目前,市场上液晶电视无疑 是未来数字电视的竞争者之一。由于液晶模组都是数字视频显示设备,设计成数字电视,轻松方 便,还省去了模拟数字转换器(ADC)的成本。 液晶彩色电视机(LCD-TV)自 1975 年问世以来,其研制和生产发展十分迅速。LCD-TV 相 对于传统 CRT 电视而言, 是*面显示技术的一次重大突破。 LCD-TV 以其显示设备——TFT 液晶 面板为核心,应用了大规模数字电路,属于电视产品中的高端产品。由于 LCD-TV 采用液晶屏 和大规模集成电路相配接,因此它具有以下的特点: : (1) 体积小、重量轻,因而可以做成便携式和壁挂式,甚至做到手表上。 (2) 功耗小:液晶屏的驱动电压低、耗电小。 (3) 失真小:由于 LCD-TV 采用行列电极加信号,故不存在因电子束偏转所 产生的几何失真和三基色失聚问题。 (4) 昼夜都可以使用。液晶屏自身不发光,而是一种反射式透射外界光的被 动显示,因此特别适用于在室外阳光下观看,如晚上观看则需要机内光源提供背景光。 (5) 不产生损害人体健康的 X 射线。 (6) 电路简单,很容易实现功能扩展且稳定性高。 就目前的液晶电视技术而言,日本的技术最为先进。因为液晶显示器原本是用到电脑监视器

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上面,并不能直接搬过来当液晶电视,液晶电视要解决两个问题,一是视角问题,因为电脑监视 器是个人*距离使用,所以液晶电脑监视器的视角只需 40 度左右,而液晶电视是多人中距离使 用, 因此必须有 160 度左右广阔的视角, 广视角技术有日立 Super-IPS 技术, 富士通的 MVA 技术, 松下的 OCB 技术,三星的 PVA 技术,现代电子的 FFS 技术。二是时间响应速度的问题,电脑监 视器主要显示数据,所以反应时间相对要求不高,通常低于 40 毫秒就可以。而电视要播放动态 画面,以 NTSC60Hz 为例,每帧的时间是 16.7 毫秒,因此反应时间必须低于 16.7 毫秒,如果要 播放刷新速度更快的游戏节目或其他多媒体节目,需要更短的反应时间,最好低于 1 毫秒。缩短 响应时间的技术同样还是日立 Super-IPS 技术,富士通的 MVA 技术,松下的 OCB 技术等,三是 色彩问题,电视对色彩还原程度要求相当之高,远超过电脑监视器对色彩还原程度的要求。液晶 电视的色彩关键元件是彩色滤光片,液晶电视对彩色滤光片的要求有五点:①响应时间,帧速度 L/C 小于 1;②尽量宽的视角;③亮度不低于 400cd/*方米;④色彩再现比率达到 NTSC 的 70% 以上;⑤色温大于 9000K。这就要求彩色滤光片必须具备高色彩饱和度和高穿透度,这两个要求 是相互矛盾的。以目前的技术无法做到。从上述可见,液晶电视技术还有再完善的地方。 本毕业设计(论文)主体首先从电视制式入手,介绍了各种制式的分类和各自特点,研究了 电视信号的编码、解码原理,简单介绍了世界各国的制式情况。其次,介绍了电视声音制式,在 此部分, 主要探求了应用较广泛的数字丽音 (NICAM) 制式信号的形成、 发射和解码原理。 最后, 以冠捷公司(F764FSNJA2MTP)机型为例,研究了 LCD-TV 的整机架构,并着重分析了其内部 构成原理,包括重要电路和主要 IC。本论文主体部分分三大部分:彩色电视制式、电视声音制式 及 LCD-TV 架构。

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第二章 彩色电视制式
2.1 彩色电视制式概述 彩色电视制式就是对彩色电视信号进行加工、处理和传输的特定方式。 目前世界上的电视系统分为 3 大基本体系:NTSC、PAL 及 SECAM。 NTSC:National Television System Committee(联邦电视规格委员会),此规格由美国发明。 PAL:Phase Alternation Line(线相位交错) ,由德国提出。 SECAM:séquential couleur a mé- moire (连续彩色记忆),由法国所开发。 NTSC 制彩色电视 三种制式都是兼容制彩色制式,他们之间的最大区别在于对色差信号的传输与处理方式不 同。 2.1.1 NTSC 制概述 1953 年美国研制成功了世界上第一个兼容性彩色电视制式, 就是 NTSC 制。 NTSC 是 National Television System Committee(国家电视制式委员会)的缩写词。按色度信号处理、传输特点,称 为正交*衡调幅制,在正交*衡调制之前,将被压缩的色差信号 U、V 进行了一定的变换,从而 产生了 I、Q 信号,这样做,可对色差信号的频带进行进一步的压缩。NTSC 的原始规格是传送 单色信号(黑白影像)及声音, 每个频道的占用频宽为 6MHz, 但是与前一个频道必须保留 1.25MHz 的旁通带间隔, 实际使用频宽 4.75MHz, 影像传送为 AM(调幅)调变方式载波传送, 声音为 FM(调 频)调变方式载波传送。声音载波位于频道高频末端,占用 0.25MHz 频宽,因此实际影像亮度信 号(Y)使用频宽为 4.5MHz。如图 2.1.1 所示:

图 2.1.1 NTSC 制频道分配 后来为了彩色化,但又要保持与原系统兼容,因此在不变动原始规格的要求下,在 3.579MHz(一般略称为 3.58MHz)的位置, 90 度交错方式在亮度信号的波谷间插入色度信号(C), 以 调变幅度为 0.5MHz,如此便可兼容原黑白系统。波形如图 2.1.2 所示:

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图 2.1.2 NTSC 制波形 2.1.2 PAL 制概述 为了克服 NTSC 制的相位敏感性,1962 年德国的 W.Bruch 教授提出 PAL 制。PAL 是“Phase Alternation Line”逐行倒相的缩写。按色度信号的处理特点,PAL 制又称逐行倒相正交*衡调幅 制。PAL 制是在对色度信号采用正交*衡调幅的基础上,将其中一个色度分量(FV 分量) 进行逐 行倒相,在发端周期性地(半行频)改变 FV 分量的相序,在收端采用*均措施,以减轻传输相位 误差带来的影响。 PAL 制色度信号数字表达式为:F=(B-Y)sinwSCt±(R-Y)coswSCt=FU±FV。 PAL 制色同步信号有两个功能:一是给接收机恢复副载波提供一个基准频率和相位;二是给 FV 提供一个极性切换信息,使接收机收到色度信号后,能识别哪一行是+ FV ,哪一行是- FV 。 PAL 制色同步信号和 NTSC 制色同步信号的波形, 以及它们插入到视频信号中的位置完全相 同,它与 NTSC 制色同步信号的最大区别在于:PAL 制色同步信号中副载波是逐行倒相的,即 NTSC 行为+135°,PAL 行为 225°。 2.1.3 SECAM 制概述 SECAM 制彩色电视是法国工程师亨利·弗朗斯在 1956 年提出,1959 年开始研制,1966 年 研制成功。SECAM 制是法文顺序传送彩色与存储缩写词开头字母。为了克服 NTSC 制相位敏感 而研制了 PAL 制。SECAM 制中对 R-Y、B-Y 两个色差信号,采用逐行传送,因而在同一个时间 内,在传送通道中只存在一个色差信号,也就不会发生两个色差信号互串现象。SECAM 制是用 错开传输时间的办法来避免两个色差信号互串及因此而产生的彩色失真,所以 SECAM 制是一种 顺序——同时制。 2.2 彩色电视制式的特点 2.2.1 NTSC 制的主要参数及特点 NTSC 制是 1953 年美国研制成功的一种黑白兼容的彩色电视制式。NTSC 是 National Television Systems Committee(美国电视制式委员会)的缩写词。按色度信号的特点,又称为正 交*衡调幅制。 NTSC 制的色度信号由两个色差信号 B-Y 和 R-Y 分别对初相位为 0°和 90°的两个相同频 率的副载波*衡调幅混合而成。 为使已调信号不超过规定的界限和改善兼容效果,必须限制色度信号的峰值幅度,按恒亮 度原理 Y=0.299R+0.587G+0.114B,对 B-Y 和 R-Y 的信号幅度进行压缩,经计算后则有: U=0.493(B-Y)=(B-Y)/2.03 V=0.877(R-Y)=(R-Y)/1.14 U、V 信号的初始相位与 B-Y、R-Y 相同。 为了减少亮度和色度信号之间的相互干扰和串色,利用人眼对红黄之间的颜色的分辨力最强,而 对蓝和品红之间的颜色分辨力最弱的视觉特性,在色度图中是 I 轴表示人眼的最敏感的色轴,而

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以与之垂直的 Q 轴表示最不敏感的色轴。 Q、 正交轴与 U、 正交轴有 33°的夹角, 取 I V 表示 NTSC 制中的两色差信号。根据人眼特性而规定 Q 信号的带宽为 0.5MHZ,I 信号的带宽为 1.5MHZ。这样 Q 分量可以用窄带双边带传送,而 I 分量可以用不对称边带方式传送。 2.2.1.1 NTSC-M(美国制式)主要参数: 场频 fv=59.94Hz(60Hz);行频 fh=525*fv/2=15.734KHz;每帧 525 行;图象信号标称带宽 4.2MHz 伴音与图像*抵钗 4.5MHz;彩色副载波频率 fsc=3.57954506MHz。彩色全电视信号频 谱如图 2.2.1:

图 2.2.1 彩色全电视信号频谱 2.2.1.2 主要特点: (1) 色度信号编、解码方式最简单。 (2) 容易实现亮、色度信号的分离。采用 1/2 行间置,使亮度信号与色度信号频谱以最 大间距错开,亮度串色影响因之较小,故兼容性好. (3) 无影响图像质量的行顺序效应。 (4) 色度信号的相位失真对重现图像的色调影响大,相位敏感性。 2.2.2 PAL 制彩色电视主要性能 PAL 制主要优点 (1) 克服了 NTSC 制相位失真敏感的特点。由于电视信号受到发送端与接收端传输 系统非线形影响,非线形失真是不可避免的,尤其在传输过程中会产生微分相位失真,而这种失 真与亮度电*有关。彩色电视信号是把色度信号叠加在亮度信号上传送的,对不同的彩色,亮度 电*是不同的。所以 NTSC 制中,微分相位失真非常敏感。PAL 制中利用接收端超声延时线的* 均作用,使色度信号相位容限失真提高到±40°。 (2) PAL 制色信号对不对称边带传输具有较强抗御能力。传输系统元器件的不稳定 性,会造成色度信号在传输过程中抑制部分上下边带,从而又引入了相位失真。实践证明,PAL 制彩色电视接收机中的超声延时线的频率特性,对这种不对称边带所造成的相位失真,有较强的 抗御能力。 (3) 多径接收对 PAL 制影响较小。多径接收是指接收天线获得的信号,既有发射台 天线直射波信号,还包括来自一个或多个建筑物的发射波信号。前者称主波,后者称回波。回波 对亮度信号的影响将产生双重或多重黑白图像。这种影响对不同制式的彩色电视有较大的差别, PAL 制对多径接收影响最小。 2.2.2.2 PAL 制主要缺点 (1) 存在“百叶窗”效应。 (2) PAL 制设备比 NTSC 制复杂、成本高。主要原因:处理 PAL 制信号比 NTSC 制 复杂。 2.2.2.1

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(3)彩色清晰度比 NTSC 制低。主要原因:PAL 制色度信号在接收机中采取两行电* 均,这对于相邻两行色度信号内容有差别时,*均的结果,必然导致两行各自模糊,使垂直清晰 度下降。 2.2.3 SECAM 制的主要特点

(1) 在 NTSC 和 PAL 制中,两个色差信号是同时传送的。SECAM 制与它们不同,两 个色度信号不是采用同时传送,而是采用了顺序传送的方法。比如,第 n 行传送(R-Y),第 n+1 行传送(B-Y),……这样,由于两色度信号不同时出现,就从根本上消除了两色度信号间的相互 串扰的问题。此外,由于亮度信号 Y 仍是每行都传送的,即存在 Y 与(R-Y)或(B-Y)同时传送的问 题。 从这个意义上来说, SECAM 制又常被称为顺序---同时制、 NTSC 制和 PAL 制的 Y、 而 (R-Y)、 (B-Y)三个信号是同时传送的,因而被称为同时制。 (2) SECAM 制中,发送端对(R-Y)和(B-Y)两个色差信号采用了行轮换调频(FM)的 方式。因之,在接收端需采用一个行延迟线,使每一行色差信号可以使用两次。在被传送的一行 及未被传送的下一行(经过行延迟后)再使用一次,从而填补了未被传送的一行所缺的色差信号, 这一处理方法称为存储复用技术。 对色差信号采用调频制具有如下优点:第一,传输中引入的微分相位失真对大面积彩色的影 响减小,故微分相位容限可达±40°;第二,由于反映色差信号幅度的调频信号的频偏不受非线 性增益的影响,所以色度信号不受振幅失真及幅度型干扰的影响;第三,由于不采用正交*衡调 幅、因此也不必传送色度副载波的相位基准信息。 (3)为了传送两个色度分量,就必须采用两个副载波频率。由于已调频波的瞬时频率 会随图像内容而变化,所以也无法实现亮度信号与色度信号的频谱间置,因而彩色副载波会对画 面产生较严重的光点干扰。为减小这一干扰,SECAM 制采用了对彩色副载波强迫定相的方法。 具体定相措施如下: ①逐场倒相,即相邻场的彩色副载波相位相反; ②三行倒相,即每逢三行将彩色副载波倒相一次。通过这些强迫定相措施,再加上相邻行的 彩色副载波具有不同的频率,就可使彩色副载波干扰的光点可见度下降,从而改善兼容性。 (4)SECAM 制逐行轮换传送色差信号,使彩色垂直清晰度下降。对有垂直快速运动的 画面,其影响将有比较明显的反映。 此外,SECAM 制也存在着行顺序效应,且属于行顺序工作的原理性缺陷。而 PAL 制与之不 同,只是在存在误差的情况下引起串色,才表现出行顺序效应。 2.3 彩色制式编、解码原理及框图 2.3.1 NTSC 制编码器和解码器 2.3.1.1 NTSC 制编码器 通过对 NTSC 制彩色电视信号分析,得到 NTSC 制编码器方框图如图 2.3 所示:

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图 2.3 NTSC 制编码器框图 在 NTSC 制编码器中,矩阵电路作用是把 R、G、B 三个基色信号进行线性变换,组合成 Y、 R-Y、B-Y 三个信号。Y 信号和 R-Y、B-Y 三个信号带宽不同,带来延时时间不等,因此在 Y 通 道中加入了延时电路。低通滤波器作用是分别把 R-Y、B-Y 信号频带压缩到 0—1.3MHz 和 0— 0.5MHz。副载波移相 90°,分别和 R-Y、B-Y 进行正交*衡调幅。 副载波 fSC 信号经移相 180°和 K 脉冲进行*衡调幅,形成色同步信号。最后把 Y、FV、 FU 、 及 Cb 信号混合,形成彩色全电视视频信号。 1.3.1.2 525 行 NTSC *饴肫 从彩色全电视信号中,通过线性和非线性电路解调出 R、G、B 三个基色信号来的色度信号 处理电路,称为解码器。其方框图如图 2.4 所示。对照图 2.3 可以看出,解码器对信号处理过程 和编码器相反。 图 2.4 中在 Y 和 I 通道中都接有不同的延时线, 其作用是使 Y 和 I 信号与窄带的 Q 信号在时 间上保持一致。为了抑制副载波 fSC 对亮度信号 Y 的干扰,在 Y 通道中接有 fSC 陷波电路。 彩色全电视信号 FBAS 经过带通滤波器后,取出色度信号 F 和色同步信号 Cb,经色同步选 通电路选出色同步信号 Cb,用 Cb 去同步副载波再生电路,使其输出相位分别为 33°和 123°的两 路色副载波信号。这样 Q 信号和 I 信号与 33°和 123°副载波信号进行同步检波,解调出两个色差 信号来,最后在解码矩阵电路中,与亮度信号进行线性变换,解调出 R、G、B 三个基色信号。

图 2.4 NTSC *饴肫鞣娇蛲 2.3.2 PAL 制编码器和解码器 2.3.2.1 PAL 制编码器

所谓编码,就是把三基色电信号 R、G、B 编制成彩色全电视信号的过程,编码器就是用来 实现编码的电路。 PAL 制的编码过程为: ⑴、 将经过γ校正的 R、 B 三基色电信号通过矩阵电路, G、 变换成亮度信号 Y 和色差信号 (R-Y) 和(B-Y) 。 (2)、为了减小亮度信号对色度信号的干扰,让 Y 信号通过一个中心频率为副载波频率 fSC 的 陷波器并经过放大后与行、场同步及消隐信号相混合。此外,由于色差信号经滤波电路会引起附 加时延,为使亮度信号与色度信号能同时进入混合电路,需将亮度信号延时大约 0.6us。 (3) 、色差信号(R-Y)和(B-Y)经幅度加权和频带压缩后,得到已压缩信号 U 和 V。色差 信号 V 与+K 脉冲混合后与±COS WSCt 副载波同时加入*衡调幅器,经*衡调幅电路输出已调色差 信号±FV 和色同步信号的 FbU 分量;色差信号 U 与-K 脉冲混合后,对 Sin wSCt *衡调幅,得到已 调色差信号 FU 和色同步 FbU 分量。以上二色度信号分量与色同步信号分量混合后,最后得到色度 信号 F 和色同步信号 Fb。

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为得到逐行倒相的正交副载波±COS WSCt,需要设置 90°移相、180°倒相和 PAL 开关电路、 逐行倒相的半行频(7.8KHZ)开关控制信号фK(t) 。 (4) 、色度信号 F、色同步信号 Fb、亮度信号 Y 与消隐信号 A、同步信号 S 经混合电路后输 出彩色全电视信号 FBAS。 PAL 编码器方框图见图 2.5 所示:

图 2.5 PAL 制编码器方框图 摄像机输出的 R、G、B 三个基色信号,通过编码矩阵电路,变换成 R-Y、B-Y、Y 三个信号。 与 NTSC 制一样,为了兼容,减少 R-Y、B-Y 对 Y 信号干扰,R-Y、B-Y 经过低通滤波电路,只 保留 0—1.3MHz 的色度信号,再混入不同极性 K 脉冲,以便产生色同步信号。副载波 fSC 直接送 入 B-Y *衡调幅器。另一路经移相 90°并经逐行倒相后送入 R-Y *衡调幅器。 在亮度通道中,接入了一个以 4.43±1.3MHz 陷波电路,其目的是减少色度信号对亮度信号 的干扰。由于色度信号经低通滤波器及*衡调幅器后,必然引起附加延时,为使色度信号和亮度 信号混入时间上的一致性,在亮度通道中接入了一个延时电路。最后把亮度信号(Y) 、色度信号 (C)、色同步信号(S)、复合同步、复合消隐信号(A)混合,形成 PAL 制彩色全电视视频信号。 2.3.2.2 PAL *饴肫

把彩色全电视信号(FBAS)还原成三基色电信号的过程称为解码, 解码是编码的逆过程。 PAL *饴肫饔行矶嘀郑 PALS(简单解码)、PALN (锁相解码)、 PALD(延迟解码) 等。其中 PALD 应用较广,这种解码器中用超声延迟线构成梳状滤波器(该滤波器的频率特性像梳齿,由此而得 名) ,它将色度信号分离为 FU 和±FV 两个色度分离。梳状滤波器主要有超声延迟线、加法器和 减法器三部分电路组成。PALD 解码器主要包括亮度通道、色度通道、基准副载波恢复及基色输 出矩阵电路四大部分。 PAL *饴肫鞣娇蛲既缤 2.6 所示:

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图 2.6 PAL *饴肫鞣娇蛲 2.3.3 SECAM 制编码器和解码器 2.3.3.1 SECAM 制编码器

SECAM 制编码器框图如图 2.7 所示:

图 2.7 SECAM 制编码器框图 摄像机是把彩色图像分解成三个基色信号 R、G、B。通过矩阵电路,形成 Y、R-Y、B-Y 三 个信号。但后两者两个色差信号增益是不相等的。目的在于为了后面可以用限幅器和频率调制器 进行信号处理。 在 SECAM 制中,R-Y 用 DR 表示、B-Y 用 DB 表示。两路增益之比 DR/DB=230/280。半行频 开关是逐行选送 DR 和 DB,以及识别脉冲。两个色差信号经低通滤波器把信号频率(限制)压缩
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在 0—1.5MHz 之内,然后进行预加重处理,形成 DR′、DB′信号。 在编码矩阵内,除了形成 Y 和 DR′、DB′外,还要送入 9 个行频梯形脉冲识别信号,以相 反的极性分别与 DR′、DB′混合。 限幅器的作用是:DR 和 DB 经视频预加重后,对出现幅度过大的尖顶进行限幅,然后进入频 率调制器。频率调制器有一个锁相环路,通过半行频开关和由行消隐控制的门电路,使调制器输 出的副载波轮流与 fSR、fSB 两个基准副载波在行消隐期间进行相位比较,使行消隐期间输出频率 被锁定在两个基准频率 fSR、fSB 上(fSR=4.406MHz,fSB=4.250MHz) 。调频的色副载波经过倒钟行 特性的高频预加重网络,混合输出。在亮度通道中混入复合同步信号和消隐信号,在亮度通道中 加入 4.43MHz 陷波电路,抑制掉亮度信号中 4.43MHz 附*信号,以免对亮度信号产生干扰。再 经过延时与已调频色度信号混合,最后输出 SECAM 制彩色全电视信号。 2.3.3.2 SECAM *饴肫 SECAM *饴肫骺蛲既缤 2.8 所示:

2.8 SECAM *饴肫鞣娇蛲 色度信号通过具有钟形幅频特性的带通滤波器,将色度信号选出并作高频去加重处理,因而 减小了杂波和亮度干扰。被送出的 DR′和 DB′信号经延时线 DL 和电子开关的存储复用电路, 形成了二路同时并存的 DR′和 DB′信号,然后分别经限幅和各自的鉴频解调,解调出色差信号 经视频去加重后进入矩阵电路,恢复 R、G、B 三个基色信号,去激励显像管,重现图像。 色同步电路从矩阵电路取得场消隐期间传送的 9 个行识别信号。由识别信号极性,控制识别 电路是否送出一个场触发脉冲使开关状态改变。这个触发脉冲出现在场消隐结束,因而保证每场 开始时,电子开关以正确的状态由半行频脉冲操纵工作。 2.4 世界各国制式差异 2.4. 1 世界各国电视系统规格概述 世界各地区电视系统规格差异极大,除一般所知的 NTSC、PAL、SECAM 三大主流以外, 各国均因频道利用或文化信息保护等因素,作部分修正以区隔。 主要为下列各项差异: (1) 频道及频率范围 一般电视频道分为 VHF-Low, VHF-High, UHF 三段主流。如美国频道 V-Low CH2-6 由
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CH2 影像射频 55.25MHz 及声音射频 59.75MHz 开始。 V-High CH7-13 由 CH7 影像射频 175.25MHz 及声音射频 179.75MHz 开始(每一频道增加 6MHz)。UHF CH14-69 由 CH14 影像射频 471.25MHz 及声音射频 475.75MHz 开始(每一频道增加 6MHz)。 主流如欧洲频道 V-Low CH2-4 由 CH2 影像射频 48.25MHz 及声音射频 53.75MHz 开始(每一频道增加 7MHz)。 V-High CH5-12 由 CH5 影像射频 175.25MHz 及声音射频 180.75MHz 开始(每一频道增加 7MHz)。 UHF CH21-69 由 CH21 影像射频 471.25MHz 及声音射频 476.75MHz 开始(每一频道增加 8MHz)。其它国家如日 本澳洲苏俄等均有特定的电视频道。 (2) 影像中频信号频率标准 主流如美国影像中频 45.75MHz 及声音中频 41.25MHz (相差 4.5MHz)。主流如欧洲影像中频 38.9MHz 及声音中频 33.4MHz (相差 5.5MHz)。其它国家如日本澳洲苏俄等均有特定的中频频率。 此时声音频率较影像低,与电视频道频率高低相反,是由于选台器外差线路造成。 (3) 声音中频信号频率标准 主流如美国声音中频 4.5MHz(System-M), 欧洲声音中频 5.5MHz(System-BG), 英国声音中 频 6.0MHz(System-I), 苏俄大陆声音中频 6.5MHz(System-DK),以上都使用 FM 调频方式。另外 法国系统采用独特的 6.5MHz AM 调变方式(System-L)。 (4) 水*及垂直同步频率标准 较单纯仅有美国的水*同步频率 15750Hz, 垂直同步频率 60Hz 与欧洲及其它的水*同步频 率 15625Hz, 垂直同步频率 50Hz 两种。 (5) 色同步频率及解调方式 彩色解调方式有美国的 NTSC 方式(彩色同步频率 3.58MHz), 欧洲的 PAL 方式(彩色同步频率 4.433MHz), 及苏俄东欧的 SECAM 方式(彩色同步频率 4.433MHz)。 原理上 NTSC 与 PAL 方式 极为类似, 都为 R-Y 与 B-Y Quadrate 调变方式, 即两者的调变副载波有 90 度相位差(PAL 称为 U 与 V)。此外 PAL 为 B-Y 信号在每隔一水*扫描线,即自动反转相位正负一次,也就是第一条线 为 R-Y 与 B-Y,第二条线则为 R-Y 与 -(B-Y), 依此类推。 SECAM 方式虽彩色同步频率 4.433MHz 与 PAL 相同, 则为 R-Y 与 B-Y 信号交替, 在每隔一水*扫描线轮流出现。也就是第一条线为 R-Y, 第二条线则为 B-Y,依此类推。 2.4.2 美国向、日本向、欧洲向、中国向的区别 美洲地区:大部分国家都采用 NTSC 彩色系统及使用美国标准频道调谐器, 但南美巴西与阿 根廷, 虽电视频道仍为美国标准频道(使用美国频道调谐器), 且声音中频也相同(4.5MHz), 却分 别为特殊的 PAL-M 及 PAL-N 彩色系统,其彩色解调电路与一般欧洲相同, 只是副载波频率分别 改变为 3.5756 MHz 及 3.5821MHz (标准 PAL 为 4.433MHz, NTSC 为 3.58MHz)。 此外需注意 PAL-N 垂直同步频率为 50Hz(其它各国均为 60Hz)。 由于一般南美客户都要求双系统(即 NTSC 附 加 PAL-M 或 N)及三区全系统, 在彩色解调电路除需选用双系统功能 IC 外, 副载波振荡水晶更需 以三组频率切换处理, 尤其 PAL-N 系统更需注意切换垂直同步频率为 50Hz。 欧洲地区: 大部分国家都采用 PAL 彩色系统, 及欧洲标准频道(声音中频为 5.5MHz)。 英国, 爱 尔兰则更改声音中频为 6.0MHz, 而苏俄及东欧, 南欧等原共产国家, 则采用 ME SECAM 彩色系 统, 及特定的 OIRT 频道, 且声音中频为 6.5MHz。 此外法国更采用完全不同的影像及声音调变 方式, 独特的内差频道及 FRENCH SECAM 彩色系统。本区除因 OIRT 频道需使用特定的调谐器 外 (也可使用较宽的澳洲频道调谐器代用), 其它均使用欧洲标准频道调谐器。 亚洲地区: 本区除台湾, 日本, 韩国, 菲律宾, 缅甸, 柬埔寨为标准的 NTSC 彩色系统(4.5MHz 的声音中频)外, 其它各国均为 PAL 彩色系统, 但声音中频则较复杂,大陆为 6.5MHz, 香港为 6.0MHz, 其它地区为 5.5MHz。 此外日本有特定的电台频道, 需使用特定之日本频道调谐器, 其 它 NTSC 系统国家则使用标准美国频道调谐器。 大陆的电台频道因电台频道较宽,使用其它调谐器 时, 会有部分频道无法收视。其它 PAL 系统国家则使用标准欧洲频道调谐器。

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电视系统代号说明: NTSC-M 为美国标准频道(仅日本不同), 声音中频 4.5MHz, NTSC 彩色系统。 PAL-B/G 为欧洲标准频道, 声音中频 5.5MHz, PAL 彩色系统。 PAL-I 为欧洲标准频道, 声音中频 6.0MHz, PAL 彩色系统。 PAL-D 为 OIRT 标准频道, 声音中频 6.5MHz, PAL 彩色系统。 PAL-M 为美国标准频道, 声音中频 4.5MHz, PAL 彩色系统(M 频率)。 PAL-N 为美国标准频道, 声音中频 4.5MHz, PAL 彩色系统(N 频率)。 SECAM-DK 为 OIRT 标准频道, 声音中频 6.5MHz, SECAM 彩色系统(ME)。 SECAM-L 为法国特定频道, 声音中频 6.5MHz(AM), SECAM 彩色系统(French)。 各地区差异见表 2.1 美国向 TV SYSTEM VHF LOW NTSC M 55.25MHZ~160.0 0 MHZ 160.00MHZ~454. 00MHZ 454.00MHZ~801. 25MHZ 45.75MHZ 41.25MHZ 6MHZ 4.5MHZ V-CHIP CLOSED CAPTION 日本向 NTSC M 91.25MHZ~165.2 5 MHZ 171.25MHZ~463. 25MHZ 471.25MHZ~765. 25MHZ 58.75MHZ 54.25MHZ 6MHZ 4.5MHZ 欧洲向 PAL D/K B/G I SECAM L 48.25MHZ~158.0 0 MHZ 160.00MHZ~442. 00MHZ 442.00MHZ~863. 25MHZ 38.9MHZ 33.4MHZ 7MHZ 5.5MHZ TELETEXT 中 国 向 PAL D/K 49.75MHZ~168.2 5 MHZ 168.25MHZ~471. 25MHZ 471.25MHZ~863. 25MHZ 38.0MHZ 31.5MHZ 8MHZ 6.5MHZ

VHFHIGH UHF PICTURE IF SOUND IF 频道带宽 伴音* 其它

表 2.1 美国向、日本向、欧洲向、中国向区别列表

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第三章
3.1 电视声音制式分类 (1)BTSC System (USA, Taiwan) Input Mono User select Mono SAP Stereo SAP (CH3) Stereo Mono SAP Stereo Mono SAP Stereo L output CH1

电视声音制式

R output CH1 CH1 (Or no sound) CH1 CH1 CH3 CH1 CH1+ CH2 CH1+ CH2 (Or no sound) CH2

CH1 (Or no sound) CH1 CH1 CH3 CH1 CH1+ CH2 CH1+ CH2 (Or no sound) CH1

表 3.1 BTSC System (USA, Taiwan) (2)EIA-J FM-FM System (Japan) Input Mono Stereo Dual User select Mono Stereo Mono Stereo Main Sub Main+Sub L output CH1 CH1 CH1+ CH2 CH1 CH1 CH2 CH1 R output CH1 CH1 CH1+ CH2 CH2 CH1 CH2 CH2

表 3.2 EIA-J FM-FM System (Japan) (3)NICAM [B/G, D/K, I, LJ, AML, FM [Germany, A2] System (Europe, China) Input Mono Stereo Dual User select Mono Stereo Mono Stereo Sound A (1) Sound B (2) Sound A+B(1+2)[option] L output CH1 CH1 CH1+ CH2 CH1 CH1 CH2 CH1 R output CH1 CH1 CH1+ CH2 CH2 CH1 CH2 CH2

表 3.3 NICAM [B/G, D/K, I, LJ, AML, FM [Germany, A2] System (Europe, China) 3.2 NICAM(数字丽音的基本原理) 3.2.1 NICAM 概述 NICAM(数字丽音)是 Near Instantaneous Companded Audio multiplex 的缩写词,意为“准 瞬时压缩与扩展声音多路复用” ,是由英国广播公司(BBG)开发研究成功的,由于其数据传输 率为 728Kbps,因此,这种数字声频被称为 NECAM-728。这种电视伴音的数字技术既可以用于
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地面广播, 也可以用于卫星电视广播。 它具有模拟电视声音不可比拟的优点, NICAM 通道中, 在 ; 既可以传送立体声节目,也可以传送双语节目,还可以传送数字信息。具有传送的声音动态范围 大、音质好、信噪比高、串音小等优点。 3.2.2 NICAM 信号的产生 NICAM 信号的产生,主要基于 CCITT 国际电报电话咨询委员会规定的 J17 建议中给出的预 加重特性标准。当有音频信号并且分为左、右两个声道或 A、B 两路送入 NICAM 信号编码器时, 首先要经过预加重网络进行处理,再进入模/数变换电路,如图 3.1 所示。音频信号首先经预加重 处理的目的是使音频信号在模/数变换和电视恢复等过程中产生的噪声得以降低。 音频信号经预加 重处理后,又经 1.5kHz 低通滤波器进行滤波,以避免取样时产生的频谱折转混叠。音频中的两 路信号经各自的预加重和低通滤波后,一同送入模/数转换电路,进行二进制数码编程。在这一过 程中,音频的取样频率为 32kHz,带宽为 16kHz,产生的二进制数据为 14bit。 14bit 的音频信号码流,经压缩器压缩到 10bit 后再加入 1bit 的奇偶校验位,使之形成 11bit 的信号码流。然后送入位元交织电路。1bit 的奇偶校验位的作用,是为电视接收机中的解码器提 供检查错误的依据,以使解码器正确无误地恢复原始信号。 为防止干扰和提高系统的稳定性,减少出现多位误码对所传数据造成的影响,对数据信号施 以“位元交织”处理,即把原来的数据码序打乱,再按一定的规则重新排列。这样经过交织后的 信号码流,即使在传输和接收机产生若干位的连续差错,在解码器中经交织处理恢复原来的数据 次序,这些误码将分散到不同的取样值中去,从而使一个样值中出现多个错误的概率大为下降, 提高了信号的抗误码能力。 NICAM 信号编码方框图如图 3.1 所示:

图 3.1 NICAM 信号编码方框图 3.2.3 NICAM 信号的发射 由 NICAM 信号编码产生的二进制数据流,要与 AM 图像和 FM 模拟声音一起发射出去,供 接收端使用。但是,如果只是随意对其进行叠加,必将造成相互干扰,为此,为降低数字声信号 调制载波能量对 FM 模拟声音信号和图像信号的干扰,对交织后的数据流还要进行扰码处理,即 向已经交错的数据加入伪随机二进制的数据流,以及 40%的余弦滚降型滤波。 当脉冲数字编码完成后,主要是对其进行调制。调制方法主要采用差分正交相移键控 (DQPSK) 数字调制方式。 调制后的数字声信号和调频的模拟声音信号及调幅的图像信号进行相 加,由 RF 发射机通过天线发射出去。其工作方框图如图 3.2 所示:

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图 3.2 NICAM 信号调制、叠加、发射方框图 3.2.4 NICAM 信号的解调 当 NICAM 的 RF 信号被接收机接收后, 必须要由解码器将其数据码流还原来模拟音频信号, 才可听到美丽的声音。为此,数字声信号,首先要经调谐器进入准分离声音解调电路,得到中心 频率为 5.65MHz(PAL-D 制 NICAM)的数字载波信号,然后再送到数字处理通道。如图 3.3 所 示:

图 3.3 NICAM 信号解调方框图 在数字声处理通道中,由 DQPSK 解调出 NICAM 信号码流,再经扰码复原电路,取出数据 流中的随机数据。然后根据存储器中保存的管理程序去掉交错恢复位元顺序,变成原来的 11 位 字,然后再按数据发送的标定系数把这些字扩展 成 11 位字的形式,并在奇偶校验位的基础上纠 正错误,解码后获得 14bit 的实时数据流,它含有左、右声道或 A、B 声道的信号。利用数/模变 换,还原出声音信号。

3.3

立体声﹑ MTS 立体声﹑双语声播出系统的架构

3.3.1 概述 我们国家使用的电视播出系统是采用 NTSC 规格,与美国采用的方式是一样的,其间频率 分为 VHF(Lo) (90 ~ 108 MHz) VHF(Hi) (170 ~ 222 MHz) UHF (470 ~ 770 MHz) ﹑ ﹑ 三个波段, (Video —视讯) 影像 是采用波幅调变方式 (AM — Amplitude Modulation)声音 , (Audio — 音讯) 则是采用频率调变方式 (FM — Frequency Modulation) 每一电视频道的频宽为 6MHz, 。 影像载波中心频率在频宽最低点加 1.25 MHz 的位置,声音载波中心频率在频宽最高点减 0.25 MHz 的位置,而影像与声音载波中心频率的差为 4.5 MHz。如图 3.4 所示:

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图 3.4 NTSC 播出系统频谱 3.3.2 MTS 播出系统架构 MTS(Multi Channel Television Sound)是 NTSC 独有的立体﹑双语播出系统。其发展的目 的在于提高电视声音传送的品质和多元化,MTS 系统更提供了原先无此系统的兼容性,让使用 较旧电视的收视用户也能听到立体的混合单声道音,可以将电视的声音处理为立体(Stereo)的 方式播出,也可以提供副声道(SAP -- Second Audio Program)作为第二语言的播出服务。 MTS 播出系统架构包含了下列数项规格: ①主载波音频讯号: 调频方式的主载波音频讯号提供了左﹑右声道的和,频宽 (Band Width)为 50 ~ 15KHz , 并装置有预加强(Pre-emphasis)电路,传统而无 MTS 系统的电视亦可接收此波段的混合单声道 音(Mono Sound) 。 ②副载波音频讯号: 调幅方式的副载波音频讯号提供了左﹑右声道的差,频宽为 50 ~ 15KHz ,并装置有抑 制杂音系统及压缩器,而传统且无 MTS 系统收不到此波段的混合声音。 ③导引讯号: 导引讯号(Pilot)提供了激活立体播出编码器(Encoder)及立体接收的译码器(Decoder) 的工作,在配备 MTS 系统的家用电视与录像机上并可激活其指示灯。 ④第二语言载波音频讯号: 调频方式第二语言(SAP)载波音频讯号提供另一种声音频道的选择,频宽为 50 Hz~ 10KHz ,且装置有抑制杂音系统及压缩器,在外语节目与新闻中极为方便。 ⑤专业频道讯号: 专业频道讯号提供语音(Voice)和资料(Data)传送的功能,前者可利于电视工作人员联 络通讯用,后者可传送文字(Text)或数据资料,最常用于播出节目单的翻页表。

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第四章 LCD-TV 基本架构及工作原理
4.1 LCD-TV 基本架构 总体说来, LCD-TV 分为三大部分: 主板(main board)、 电源板 (power board) 液晶面板 、 (panel) 。 如图 4.1。

图 4.1 LCD-TV 整机框图 (1)主板:用于将从高频头中输出的中频信号(视频中频和音频中频)或从其他端口输入的视 频和音频信号进行解码处理,然后再将信号以数字信号形式输入 panel. (2)电源板:电源板又可以分为 adapter 和 inverter 两部分。其中,Adapter(电源适配器)用于 将 90~240V 的交流电压转变为 12V 的直流电源供给显示器工作。Inverter(逆变器)用于将主板 或 Adapter 输出的 12V 的直流电压转变为 PANEL 需要的高频的 1500~1800V 的高压交流电,用 于点亮 PANEL 的背光灯。 (3)PANEL:该部分为液晶显示用模块,它是液晶显示器的核心部件,其包含液晶板和驱动电 路。 在以下各节中,将对构成 LCD -TV 的各部分的工作原理进行研究。 4.2 Panel 基本工作原理 Panel 部分即是液晶显示模块 LCM,它是整个液晶显示器的核心部分。它是一种将液晶显示 器件、连接件、集成电路、PCB 线路板、背光源、结构件配在一起的一体化组件。本章将对液晶 显示的基本原理,液晶的驱动以及液晶模块的构成进行简要的介绍。 4.2.1 液晶(Liquid Crystal)的定义 液晶显示器是以液晶为基本材料的组件,由于液晶是介于固态和液态之间,不但具有固态晶 体光学特性,又具有液态流动特性,所以液晶可以说是处于一个中间相的物质。而要了解液晶的 所产生的光电效应,我们必须先来解释液晶的物理特性,包括它的黏性(visco-sity)与弹性 (elasticity)和其极化性(polarizalility) 。液晶的黏性和弹性从流体力学的观点来看,可 说是一个具有排列性质的液体,依照作用力量的不同方向,会有不同的效果。就好像是将一簇细

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短木棍扔进流动的河水中,短木棍随着河水流着,起初显得凌乱,过了一会儿,所有短木棍的长 轴都自然的变成与河水流动的方向一致,达到排列状态,这表示黏性最低的流动方式,也是流动 自由能最低的一个物理模型。 此外,液晶除了有黏性的特性反应外,还具有弹性的表现,它们都是对于外加的力,呈现出 方向性的特点。也因此光线射入液晶物质中,必然会按照液晶分子的排列方式传播行进,产生了 自然的偏转现象。至于液晶分子中的电子结构,都具备着很强的电子共轭运动能力,所以,当液 晶分子受到外加电场的作用,便很容易的被极化产生感应偶极性(induced dipolar) ,这也是液 晶分子之间互相作用力量的来源。而一般电子产品中所用的液晶显示器,就是利用液晶的光电效 应,藉由外部的电压控制,再通过液晶分子的光折射特性,以及对光线的偏转能力来获得亮暗差 别(或者称为可视光学的对比) ,进而达到显像的目的。 4.2.2 液晶的电光特性 液晶同固态晶体一样具有特异的光学各向异性。而且这种光学各向异性伴随分子的排列结构 不同将呈现不同的光学形态。例如,选择不同的初期分子取向和液晶材料,将分别得到旋光性、 双折射性、吸收二色性、光散射性等各种形态的光学特性。一旦使分子取向发生变化,这些光学 特性将随之变化,于是在液晶中传输的光就受到调制。由此可见,变更分子的排列状态即可实行 光调制。 由于液晶是液体,分子排列结构不象固态晶体那样牢固。另一方面液晶又具有显著的介电各 向异性△ε和自发偶极子 P0。一旦给液晶层施加上电压,则在介电各向异性△ε和自发偶极子 P0 和电场的相互作用下, 分子排列状态很容易发生变化。 因此利用外加电场即可改变液晶分子取 向,产生调制。这种由电场产生的光调制现象叫做液晶的电光效应(electro-optic effect) 。 它是液晶显示的基础。 这种光学特性可通过表面处理、液晶材料选择、电压及其频率的选择获得。 4.2.3 液晶显示原理 1. 液晶的物理特性 液晶的物理特性是:当通电施加上电场时,液晶排列变得有秩序,使光线容易通过;不通电 时排列混乱,阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透,从技术上说,液晶面板包含 了两片相当精致的无钠玻璃薄板,中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时,液晶本身会一排 排站立或扭转呈不规则状,因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物,由长棒 状的分子构成。在自然状态下,这些棒状分子的长轴大致*行。但将液晶倒入一个经精良加工的 开槽*面,液晶分子长轴会顺着槽排列。所以,假如那些槽非常*行,则各分子也是完全*行的。 2. 液晶显示的主要工作模式 由液晶显示的四种基本原理而派生出多种工作模式。主要有:TN 模式、STN 模式、FLC 模 和液晶-聚合物模式等。由于液晶显示的众多不同分支,本章只介绍目前应用得最为广泛的 TFT-LCD 中使用的 TN 模式。 TN 模式是在 1971 年由 Schadt 等人发表的, 它是在液晶显示中最早获得广泛应用的一种模式。 由于它具有电压低,功耗小,寿命长以及易于实现多灰度、全彩色显示等特点,使它始终成为液 晶显示的主流工作模式。它是利用液晶材料的旋光性,采用电压调光的工作原理。 TN 模式液晶显示器件的基本构成:在涂有透明电极的两块玻璃之间夹有介电各向异性为正 的向列相液晶, 液晶厚度约为几微米, 电极表面做*行取向处理。 为使液晶分子成 90°扭曲排列, 上下基板的取向方向为正交设置, 同时, 为防止液晶层出现畴区等缺陷, 在取向上要设置 1°~2° 的预倾角,并在液晶中掺入能形成单一右旋或左旋的手性材料。盒子外侧的两片偏振片有两种设 置方式:一是起偏器光轴和检偏器光轴分别*行(或垂直)于入射侧和出射侧分子取向方向,呈 正交状态,称之为常白方式。另一种是起偏器光轴*行(或垂直)于入射侧分子取向方向,而检 偏器的光轴垂直(或*行)于出射侧分子取向,两偏振片光轴呈*行状态。称之为常黑模式。

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TN 型液晶显示(LCD)原理 LCD 技术是把液晶灌入两个列有细槽的*面之间。这两个*面上的槽互相垂直(相交成 90 度)。也就是说,若一个*面上的分子南北向排列,则另一*面上的分子东西向排列,而位于两 个*面之间的分子被强迫进入一种 90°扭转的状态。 由于光线顺着分子的排列方向传播, 所以光 线经过液晶时也被扭转 90°。但当液晶上加一个电压时,分子便会重新垂直排列,使光线能直射 出去,而不发生任何扭转。 LCD 是依赖极化滤光器(片)和光线本身,自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实 际是一系列越来越细的*行线。这些线形成一张网,阻断不与这些线*行的所有光线。极化滤光 器的线正好与第一个垂直, 所以能完全阻断那些已经极化的光线。 只有两个滤光器的线完全*行, 或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配,光线才得以穿透。 (如图 4.2) 3.

图 4.2 光线穿透示意图 LCD 正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成,所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光 线。但是,由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶,所以在光线穿出第一个滤光器后,会被液晶分 子扭转 90 度,最后从第二个滤光器中穿出。另一方面,若给液晶加一个电压,分子又会重新排 列并完全*行,使光线不再扭转,所以正好被第二个滤光器挡住。总之,加电将光线阻断,不加 电则使光线射出。 (如图 4.3)通常显像面积上亮区域都比黑区域大,所以这种方式有利于省电。

图 4.3 光线阻断示意图 从液晶显示器的结构来看,无论是笔记本电脑还是桌面系统,采用的 LCD 显示屏都是由不 同部分组成的分层结构。LCD 由两块玻璃板构成,厚共约 1mm,其间由包含有液晶(LC)材料的 5μm 均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光,所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管, 而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板是由荧光物质组成的在灯管 照射下可以再发射光线,其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏 振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元 格结构中,一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极, 电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压进而改变液晶的旋光状态。液晶材料的作 用类似于一个个小的光阀。在液晶材料的周边是控制电路部分和驱动电路部分。当 LCD 中的电 极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的扭转折射,然后经 过第二过滤层的过滤,最后在屏幕上显示出来。 4.彩色再现: 目前对于液晶显示而言, 主要采用加法混色法来再现彩色。 根据三基色学说和颜色混合定律, 很容易理解加法混色的工作原理。 加法混色 (如图 4.4 所示) 采用红 (Red) 绿 、 (Green) 蓝 、 (Blue) 三基色,简称 RGB 混色法。混合色的光谱为:

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I (λ ) = α ? I 0 (λ ) ? K r ? Tr (λ ) + K g ? Tg (λ ) + K b ? Tb (λ )

[

]

2-1

其中 Tr (λ ) , Tg (λ ) , Tb (λ ) 分别为对应脚注颜色的光谱, K r 、 K g 、 K b 分别表示各种颜色强度 的系数,α是入射光利用率的系数, I 0 (λ ) 表示入射光的光谱。

图 4.4 加法混色三基色透射光谱 彩色液晶显示器一般是通过控制所施加的电压大小,使各 K 值在 0~1 之间变化,从而控制所显 示的颜色。 4.2.4 液晶显示器件的采光技术 液晶显示器件是被动型显示器件,它本身不会发光,是靠调制外界光实现显示的。外界光是 显示器件进行显示的前提条件。因此在液晶显示装配、使用中,要解决采光问题。目前液晶显示 的采光技术分为自然光采光技术和外光源设置技术。而外光源设置有背光源,前光源和投影光源 三种技术。这里主要介绍 TFT-LCD 的背光源技术。 背光源采光技术的两大任务是: 1. 使液晶显示器件在有无外界光的环境下都能够使用; 2. 提高背景光亮度,改善显示效果。 液晶显示背光源的特点: 1. 亮度均匀一致,能形成均匀的面光源; 2. 亮度高,并可调亮度范围; 3. *板、薄型,适于装配; 4. 重量轻; 5. 光色悦目、基色准确、对液晶显示器件有较好的透过能力; 6. 功耗低,效率高; 在目前的 TFT-LCD 中采用的是冷阴极荧光灯(CCF)为背光源的。这是一种依靠冷阴极气体 放电,激发荧光粉而发光的光源。掺有少量水银的稀薄气体在高电压下会产生电离,被电离的气 体的二次电子发射,轰击水银蒸气,使水银蒸气被激发,发射出紫外线,紫外线激发涂布于管壁 的荧光粉层,使其发光。由于电致发光的荧光粉品种齐全,转化率高,所以这种光源可制成三基 色准确、色温高、亮度高的理想光源。冷阴极荧光灯大都作成管型,所以 CCF 是管型线光源,用 作液晶显示背光源时,必须将其变为面光源。要实现线光源到面光源的转变,需要在液晶显示模 块后加背光板,这样可以使光源均匀的通过滤色膜产生 RGB 三基色,通过液晶材料的光调制就可 以实现彩色显示效果。 4.2.5 液晶显示器件的驱动 液晶的光学传输特性取决于分子排列状态,改变分子的排列状态就可以改变液晶层光学传输特 性,这就是液晶电子学的应用基础。而液晶分子排列的改变可以通过电、磁、热等外部场的作用 来实现。我们把这种通过外电场作用来改变分子排列状态的过程称为液晶显示器的驱动。液晶显

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示器常用的驱动方式分为如表 4-1 所示的几种类型。

表 4-1 LCD 驱动方式 目前,在 LCD Monitor 方面,使用的都是采用 TFT(薄膜式晶体管)LCD,它采用的是有源矩 阵的驱动方式。因此本节将先对 TFT 器件进行简要的介绍,再着重介绍有源矩阵的驱动方式。 1. 薄膜式有源矩阵液晶显示器介绍 由于普通的矩阵液晶显示器的电光特性对多路、视频活动图象显示是很难满足要求的,因为 每个像素都等效于一个无极电容,显示中会产生串扰。为了改善,又会限制驱动的路数。因此在 每个像素上设计一个非线性的有源器件,使每个像素可以被独立驱动,从而克服了串扰,解决了 大容量多路显示遇到的困难,提高了画面质量,使多路显示画面成为可能。 有源矩阵液晶显示器件根据有源器件的种类可分为如表 2-2 所列的多种类型。

表 4-2 有源液晶显示器件分类

图 4.5 TFT 有源矩阵驱动 LCD 的基本结构 以下将对主流的 a-siTFT 三端有源矩阵液晶显示器件进行介绍。 a-siTFT 是一种非晶硅-薄膜晶体管类型的三端有源矩阵液晶显示器件。 它制作容易, 基板玻 璃成本低,导通比大,可靠性高,容易大面积化。因此受到广泛应用。图 4.5 为其基本结构。 同一般液晶显示器件类似,a-SiTFT 液晶显示器件也是在两片玻璃之间封入液晶,而且液晶 显示器件就是普通的 TN 型方式。不过,其玻璃基板则与普通液晶显示器件大不相同,在下玻璃 板上要配制上扫描线和寻址线(即行、列线) ,将其组合成一个个矩阵,在其交点上再制作上 TFT 有源器件和像素电极,如图 4.6 所示。

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图 4.6 TFT 有源矩阵液晶显示屏的电极排布 2. TFT-LCD 的驱动原理 由于 TFT-LCD 矩阵结构是由一块带有 TFT 三端元件阵列和像素电极阵列的基板与另一块带有 彩色膜和公共电极的基板,以及由此两基板叠合后夹入的液晶层构成,此外,此方式的扫描线和 信号线都设置在同一个三端子元件的基板上。扫描线与该行上所有 TFT 元件的栅极相连,而信号 线与该列上所有的 TFT 元件的源电极相连。TFT-LCD 的等效电路如图 4.7 所示。在以行顺序驱动 方式依次扫描行电极过程中,当某行一旦被选通,则该行上所有的 TFT 开关元件同时被行脉冲闭 合,变成低阻(Ron)导通状态。与行扫同步,各列信号电荷分别通过列电极从保持电路送入与 导通元件 TFT 相连的各相应像素电容, 信号电压被记录在像素电容和储存电容上。 当行选一结束, TFT 开关元件即断开(处于高阻 Roff 状态) ,被记录的信号电压将被保持并持续驱动像素液晶, 直到下帧扫描到来之前。称此驱动为准静态驱动。由此工作过程可看出,扫描电压只做 TFT 元件 的开关电压之用,而驱动液晶的电压是信号电压通过导通 TFT 元件对像素电容充电后在像素电极 和公共电极之间形成的电位差 VLC。VLC 大小决定于信号电压 Vs。可见,采用 TFT 元件作有源矩 阵驱动,可实现开关电压和驱动电压分开,从而可达到开关元件的开关特性和液晶像素的电光特 性的最佳组合,可获得高像质显示。

a

TFT-LCD 等效电路

单像素 TFT 工作原理 图 4.7 TFT 工作原理 达到稳定输出的作用,能使输出电压稳定在 12V 左右。

b

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主板( board) 4.3 主板(main board)原理 4.3.1 主板框图结构 LCD-TV 的主板是以集成电路(IC)为主体的模块化化设计。以冠捷公司 F764FSNJA2MTP (三菱 17”)主板为例,如图 4.8 所示,它主要使用的有:NJM2244(信号选择器) 、VPC3230 Decode(视频解码)、SPV301A(中央控制器) 、LVDSTH63(LVDS 信号输出)等功能 IC。整体框 图如下:

图 4.8 主板整体框图 4.3.2 主板运行原理及主要 IC 介绍 (1)高频调谐器 如图 4.9 所示,高频电视信号由高频 TV 调谐器 BTF-PK46XZ 输入,经其内部变频、鉴频、 检波后取得复合视频信号 CVBS(Tuner-OUT)和伴音的音频信号(TV-AUDIO), 对于数字伴音, 高频头则输出伴音中频 IF(TV-IF),其工作运行由 I2C 总线实施控制。

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图 4.9 Tuner 电路结构图 (2) NJM2244(选择开关) 由于现代电视有多种视频输入方式,如:CVBS,AV,S-VIDEO,D 端子等等,所以当用户选择信号方 式时,就需要有开关来作切换。在 F764FSNJA2MTP 中,采用选择器是 NJM2244 的 3 选 1 集成开 关。当有不同的信号从不同的接口中输入,根据需要它会自动切换信号。它的内部结构框图如图 4.10 所示:

图 4.10 内部结构框图 它根据 SW1,SW2 上的电*来决定要选择的信号,其工作电*如图 4.11 所示:

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图 4.11 Input Control Signal—Output Signal (3)Video Decoder(视频解码) 由 NJM2244 选择的信号,送入到视频解码器 VPC3230(其内部原理框图如图 4.12 所示), 信源选择由 I2C 总线来实施控制。VPC3230 是具有 4 线延迟的高集成度梳状滤波器。它可以处理 各种彩色制式(包括 NTSC,PAL,SEACM 及各种衍生的制式)的视频信号,同时具有 4 个 CVBS 输入端,1 个 S-VIDEO 输入端和两个色差信号输入端。在 VPC3230 前级设置有 2×AD 转换器, 把模拟视频信号变换成 16 位数字 YC (亮、 信号, 16 条引线并行输出。 色) 由 该芯片外接 20.25MHZ 的晶体振荡器。视频解码器的 16 线 YC 输出数字信号加到视频处理器。

图 4.12.

VPC3230 内部原理框图

(4)A/D Converter (模数转换) AD9883 内部集成了 3 个模/数转换器 (ADC) R、 B 三色各用一个。 , G、 每个 ADC 都是 8-bits 输出,用于将输入的模拟 RGB 信号转换成 8-bits 的数字信号,如图 4.13 所示,分别为 R0-R7、 G0-G7、B0-B7。信号支持:AD9883 芯片支持数字分离信号、数字混合信号和模拟混合信号。支

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持所有的这些信号都不需要额外的外围电路。

图 4.13 AD9883 外围电路图 (5)SPV301A(显示器控制器) SPV301A 是一个易操作、 功能强大的单芯片模拟和数字的显示器控制器。 它既可以处理从视 频解码器中输出的数字信号,也可以处理从连接 PC 的 D-SUB 接口中输出的信号。它提供 3D 动 画自适应隔行扫描,画中画、画外画视频模式,JPEG 解码以及存储媒体界面,OSD 处理功能。 由 VPC3230 输出的 2×8 位的 YC 数字信号送到 SPV301A 中,它有 280 条引脚,为了提供给 TFT-LCD 显示屏的所需信号,由 24 条引脚输出 8 位 R、G、B 信号。此外,输入的模拟 R、G、 B 信号、 行同步 HS 及场同步 VS 信号经 AD9883 转换后输出 24 位数字 R、 B 信号也可经 SPV301A G、 转换成 3×8 位的 R、G、B 数字信号。时钟信号由外接一个 14.318MHZ 的晶振提供。OSD 屏显 字符主要由 SPV301A 片内 OSD 控制器在接受微控制器相关指令后下载。SPV301A 也外接一个 SDRAM 来存储帧信号。此外,SPV301A 控制 IC 内有电源程序管理。SPV301A 输出的 24 位 R、 G、B 信号最后经 LVDS(低压差分信号)送入到 PANEL 中去。 (6)MCU 微控制器系统是以 8051 微处理器为核心,内设有 64KB 快闪 ROM 和 1024B RAM,并设有 4 个 8 位 I/O 端口、两个 16 位定时器/计数器以及两个外部中断,1 个 RS-232 端口,与微控制器配 合的有 E2PROM,用以实施 I2C 总线控制。本机在以上的运行当中,MCU 通过 I2C 总线与各 IC 通 信。微控制器与 GMZAN1 通过 Pin2-Pin5 组成的 4-bits 串行口进行通信;Pin7 为数据传输提供控 制信号 HFS,在 HFS 为高电*时,允许通信,HFS 为低电*时,Pin2-Pin5 不输出;Pin6 为输出 为时钟信号 HCLK,它为串行通信提供同步时钟(参考表 4-3MCU 引脚功能表) 。该串行口工作 时 Pin5-Pin2 用作 HDATA3-HDATA0,在读/写数据的指令下数据的传送顺序为 D3-D0,D7-D4, D11-D8;每 12 位的数据/地址采用 3 个时钟,而不是用 12 个时钟进行传输。

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MCU 引脚功能(匹配 GMZAN1)
2、HDATA0 3、MFB7(HDTA1) 4、MFB8(HDATA2) 5、MFB9(HDATA3) 6、HCLK 7、HFS 8、BACKLIGHT_EN 9、PANEL_EN 10、RST 11、RXD 13、TXD 14、IRQ 15、MFB2 16、SDA 17、SCL 18、RST1 19、NGA_CON 20、XTAL1 21、XTAL2 22、GND 24、25、26 36、WP 38、KEY2(GREEN) 39、KEY3(AUTO) 40、KEY4(ENTER) 41、KEY5(RIGHT) 42、KEY6(LEFT) 43、KEY7(POWER) 44、35(电源) 微控制器 MCU 的 Pin10 为复位脚,其外接电路如图 4.14 所示:当显示器开机时开始对电容 C103 充电,在 R105 上产生压降,A 点电位升高,产生一个上升沿的触发信号,使 MCU 复位, 使得微控制器从程序寄存器的 00 地址开始执行。
+5V

与 GMZAN1 的通讯时的四位数据位。

时钟 允许位 控制 INVERTER 的开关 控制 PANEL 的电源开关 复位信号 白*衡通信时,与外部通信的引脚(RS232 通信口) 中断位 多功能引脚 与 U300(4K EEPROM)的通信 复位一脚 判断信号线是否插入 时钟引脚 接地端 PANEL SELECT 端 可写端

37、 KEY1 (ORANGE) 与 KEYBOARD 连接,控制 KEYBOARD

C103 22uF A R105 10K GND

C D101 1N4148 RST

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图 4.14 RST 信号输入 微控制器的 Pin19 为 NGA_CON 信号输入端,与 PC 输入直接相连用于判断信号线是否接好 以及输入信号的模式是否是合法的。如果无连接或输入不支持模式将会在屏幕上显示相应的信 息。 微控制器 MCU 的 Pin14 外部中断 INT0 与 GMZAN1 的中断控制器相连,在外部 PC 输入信 号发生改变时,由 GMZAN1 产生中断信号给 MCU,MCU 响应该中断,进入输入信号处理子程 序,将输入信号转换为与显示器匹配的 RGB 信号输出。 微控制器 MCU 的 Pin11 和 Pin13 的串行通信口 RXD 和 TXD 被用于 RS232 通信,在工厂模 式下调整显示器白*衡时与外部的数据传输用。在调整白*衡时,MCU 通过串行通信口从外部 缓冲区读取白*衡调整数据。再通过 Pin16 和 Pin17 输出到 U300 存储。U300 为 24C04 的 4KB EEPROM。 8051MCU 与 U300 通信用的 Pin16 和 Pin17 被定义为 I2C 串行总线接口,U300 为 AT24C 系 列 E2PROM 芯片。 (7)VDSTH63(LVDS 信号输出) LVDS(Low Voltage Differential Signaling)是一种低摆幅的差分信号技术,它使得信号在 差分 PCB 线对或*衡电缆上以几百 Mbps 的速率传输, 其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声 和低功耗。VDSTH63 内部原理框图如图 15:

图 4.15 VDSTH63 内部原理框图

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(8) 2C 总线 、I 在现代电子系统中,有为数众多的 IC 需要进行相互之间以及与外界的通信。 *年来,随着 电子技术和半导体技术的不断发展和进步,为了更好地协调 IC 器件之间的通信,提高硬件使用 效率和简化电路设计,许多厂家相继提出了一些器件接口协议,比较著名的有 Motorola 公司的 SPI 串行协议,NS 公司的 Microwave 总线协议和 Philips 公司的 I C 总线协议。Philips 开发的 这种用于内部 IC 控制的简单的双向两线串行总线 I C,因协议因其规范的完整性、结构的独立性 和使用的简单性而被广大用户青睐,I C 总线支持任何一种 IC 制造工艺,并且 PHILIPS 和其他厂 商提供了种类非常丰富的 I C 兼容芯片。 作为一个专利的控制总线, C 已经成为世界性的工业标 I 准。 I C 总线是 1980 年由 Philips 公司推出的, 目前世界上采用的 I C 总线有两个规范, 它们分别 是由荷兰飞利浦公司和日本索尼公司提出的。 现在广泛采用的是飞利浦公司的 I C 总线技术规范, 现有很多 I C 专用芯片可以应用, 其中包括时钟—日历(clock-calendar)芯片和 LCD 显示驱动器。 采用 I C 技术的单片机以及外围器件已广泛应用于家用电器、通讯设备及各类电子产品中,而且 应用范围将会越来越广。此外,I C 协议很容易由微处理器或 PC 机和并行口来仿真。 所谓 I C 就是 IIC,是 inter Integrated Circuit(内部集成线路)三个英文单词取第一个字 母构成的缩写。I C 总线用两条线(SDA 和 SCL)在总线和装置之间传递信息,在微控制器和外部设 备之间进行串行通讯或在主设备和从设备之间的双向数据传送。两条通讯线通过上拉电阻被拉升 至+5V。在控制系统中的每个集成电路可以通过一个 CMOS 缓冲器来读每一条线路,也可以通过 一个栅极开路的 FET 管将每一条线的电*下拉。因此,对每个芯片说来,每条线既是输入线,又 是输出线。 I C 总线支持所有 NMOS、CMOS、I L 工艺制造的器件,通过两根线(SDA——串行数据线,SCL
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

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——串行时钟线) 在连到总线上的器件之间传送信息, 根据地址识别每个器件——不管是单片机、 LCD 驱动器、存贮器还是键盘接口——根据器件的功能可以工作于发送或接收方式。虽然 LCD 驱 动器只能是接收器,而存贮器可以发送和接收数据。另外,对于发送器和接收器来说,在进行数 据传送时可以认为是主器件或从器件(见表 1) 个主器件是启动在总线上传送数据并产生时钟 。1 以允许传送的器件,这时任何被寻址的器件认为是从器件。 表 1 I C 总线术语定义 术语 发送器 接收器 主器件 从器件 多主器件 仲裁 同步
2 2

说明 把数据送至总线的器件 从总线上接收数据的器件 启动传送、产生时钟信号、终止传送的器件 被主器件寻址的器件 多个主器件可以同时企图控制总线而不破坏信息、 多个主器件同时企图控制总线时只允许一个主器件控制总线并不破坏信息 二个以上器件时钟信号同步过程

I C 是多主机总线,这意味着可以由所连的多个器件控制总线。主器件通常是 1 个微控制器, 让我们考察连到 I C 总线上 2 个微计算机之间的数据传送(见图 4.16) 。在总线上可以找到主和 从、发送和接收关系的特征,但应注意这种关系不是永久的,而仅取决于此时数据传送的方向。 数据传送是以下述方式进行的。 若微机 A 要把信息送至微机 B ——微机 A(主器件)寻址微机 B(从器件) ; ——微机 A(主发送)把数据送至微机 B(从接收) ; ——微机 A 终止传送。 若微机 A 要从微机 B 接收信息 ——微机 A(主器件)寻址微机 B(从器件) ; ——微机 A(主接收)接收从机 B(从发送)数据; ——微机 A 终止传送。 在这种情况下主器件(微机 A)产生定时时钟和终止数据传送。 可能有多个微机接到 I C 总线上,也就是说可能同时有几个主器件企图启动总线传送数据, 为了避免这种情况引起的混乱,就产生总线仲裁,总线仲裁(竞争)过程依赖总线上各个器件的
2 2

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线“与” 。如果有两个或两个以上主器件企图把信息送到总线,一旦 1 个主器件送“1”而另 1 个 送“0” ,这个主器件就退出总线竞争。在竞争过程中,时钟信号是各个主器件产生的异步时钟的 线“与” 。在 I C 总线上产生的时钟总是对应于主器件的。在传送数据时每个主器件产生自己的 时钟,主器件产生的时钟仅在慢速的从器件拉宽低电*或在竞争中被另 1 个主器件所改变。
2

图 4.16 典型的 I2C 总线结构 4.4 Power 板工作原理 4.4.1 Inverter 原理 Inverter 即逆变器,又叫电压升压板。它是专为 Panel 的背光灯提供工作电源的。Panel 用 的背光灯采用的是冷阴极荧光灯管(CCF) ,该灯管的工作电压很高,正常工作时的电压为 600~ 800V,而启动电压则高达 1500~1800V,工作电流则为 5~9mA。因此 Inverter 需要有如下功能: 1. 能够产生 1500V 以上的高压交流电,并且在短时间内迅速降至 800V 左右,这段时间约持续 1-2S,电压的曲线如图 4.17 所示;

图 4.17 Inverter 输出电压变化波形 2. 由于 Inverter 提供电流的大小将影响冷阴极荧光灯管的使用寿命,因此输出的电流应小于 9mA,需要有过流保护功能; 3. 出于使用的考虑,要有控制功能,即在显示暗画面的时候,灯管不亮,该控制信号可以由主 板上的 MCU 或 GmZan1 提供; Inverter 是一种 DC TO AC 的变压器,它其实与 Adapter 是一种电压逆变的过程。Adapter 是将市电电网的交流电压转变为稳定的 12V 直流输出,而 Inverter 是将 Adapter 输出的 12V 直 流电压转变为高频的高压交流电;两个部分同样都采用了目前用得比较多的脉宽调制(PWM)技 术,其核心部分都是一个 PWM 集成控制器,Adapter 用的是 UC3842,Inverter 则采用 TL5001 芯

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片。TL5001 的工作电压范围 3.6~40V,其内部设有一个误差放大器,一个调节器、振荡器、有 死区控制的 PWM 发生器、低压保护回路及短路保护回路等。以下是 TL5001 的引脚定义: Pin1:脉冲电压输出端; Pin2:电源供电端; Pin3:内部误差放大器输出端; Pin4:反馈电压输入端; Pin5:过流(短路)保护端; Pin6:死区(过压)保护端; Pin7:振荡输入端; Pin8:接地端。 TL5001 的输出同样可以用于驱动 MOS 开关管工作。附图 3 为 Inverter 工作电路图。以下将对 Inverter 的工作原理进行简要分析。 1. Inverter 工作原理框图 图 4.18 为 Inverter 工作原理框图:

图 4.18 2.

Inverter 工作原理框图

Inverter 输入接口部分: Inverter 输入部分有 3 个信号它们分别为:12V 直流输入 VIN、工作使能电压 ENB 及 Panel 电流控制信号 DIM。其中 12V 直流由 Adapter 提供;ENB 电压由主板上的 MCU 提供,其值为 0 或 3V,当 ENB=0 时,Inverter 不工作,而 ENB=3V 时,Inverter 处于正常工作状态;而 DIM 电压由 主板提供,其变化范围在 0~5V 之间,将不同的 DIM 值反馈给 PWM 控制器反馈端,Inverter 向负 载提供的电流也将不同,DIM 值越小,Inverter 输出的电流就越大。 3. 电压启动回路: 图 4.19 的电路是常用的电源控制回路,由一个 PNP 和一个 NPN 管组

图 4.19 电源控制回路 成,它有两个工作阶段:第一阶段,当 ENB 电压为低电*(0V)时,Q1 管处于截止状态,因此 Q2 管也截止,此时 Q2 管 C 集上的直流电压不能加到 IC1(TL5001)的 Pin2 输入端,所以 IC1 因无输入而不工作, Pin1 就无输出脉冲, 因此整个 Inverter 就不工作; 第二阶段, 为高电*, ENB 此时 Q1 管饱和导通,Q2 管 B 极被拉低,因 Q2 为 PNP 管,且其 C 集上加有 12V 的直流电压, 故 Q2 导通,12V 电压加至 IC 供电脚 Pin2,启动 IC 工作,IC1 就有脉冲输出去控制开关管工作, 整个 Inverter 就处于正常工作状态,输出高压去点亮 Panel 的背光灯灯管。 4. TL5001PWM 控制器简介: 图 4.20 为 TL5001 的内部原理图。 ⑴ 内部参考电压: 由直流供电 VCC 产生的 2.5V 基准电压用于向内部电路提供电源,并且作为误差放大器和过

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流保护比较器提供比较的基准电压。经过衰减器产生的 1V 基准电压输入到误差放大器的同相输 入端,作为误差放大器的比较电压。 ⑵ 误差放大器: 误差放大器将一个 DC-DC 的输出电压同 1V 的参考电压进行比较并产生一个误差信号提供给 PWM 比较器。直流变换器的输出电压是通过选择误差放大器的外接电阻(如图 4.21) ,由下式可 计算出:

图 4.20 TL5001 内部原理图

? R ? V0 = ?1 + 1 ? × 1 V ? R ? ? 2 ?

4-1

误差放大器的输出电压在Pin3的COMP端输出,用于补偿直流变换控制环的稳压效果。因为 放大器的输出只能提供45 ?A的电流,而总的直流负载却有100kΩ或更多。

图 4.21 误差放大器工作原理图 振荡器和 PWM: 振荡器的频率可以通过在 Pin7 的 RT 端与 GND 之间串接一个电阻来设置的,其范围是 20~ 500kHz,因此电阻的取值范围应在 15~250kΩ之间。如附图 1 中的 R6。 振荡器的输出是一个三角波电压,其最小值为 0.7V,最大值 1.3V。脉宽调制比较器将误差 放大器的输出和死区控制(DTC)输入与三角波电压进行比较。当三角波电压比这两个电压中较 小的那个大时就关闭晶体管的输出。 ⑷ 过压保护: 在 Pin6 的 DTC 端提供了一个限制输出转换占空比的方法。在该端与地之间接一个电阻,这 样在 DTC 端就可以得到一个死区参考电压,它与振荡器输出的三角波电压进行比较。当该电压等 于或小于 0.7V 时,输出的占空比为 0%;如果该电压大于或等于 1.3V 时,输出的最大占空比为 ⑶

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100%。 ⑸ 欠压保护: 当输入电压过低时,欠压保护电路将关闭输出晶体管的输出以及当输入电压低于 3V 时,将 复位短路保护电路。 ⑹ 短路保护(SCP) : TL5001 内部有一个短路保护回路,当转换器的输出发生短路时,它将切断电源,当 SCP 回路 处于工作状态时,它将阻止开关打开直到内部电路被复位。可以通过用减少输入电压直到欠压电 路起作用或通过外部拉低 SCP 端。以下是 SCP 回路工作原理: 当发生短路时,误差放大器在 COMP 端的输出提高以增加电源转换占空比,试图适应输出电 压。 COMP 达到 1.5V 时, 比较器 1 就开始启动 RC 计时电路。 当 SCP 如果短路在一定的时间内消除, 误差放大器的输出将降到 1.5V 以下,整个电路开始正常的转换工作;如果在这段时间内短路继 续存在。计时器将启动自锁电路,并关闭输出晶体管。 (如图 4.22)

图4.22 TL5001内部短路保护电路 改变连接在SCP脚和地之间的Cscp的大小, 可以改变计时器工作的时间, 该电容通过一个185k Ω的Rscp电阻向2.5V端产生一个185mV的初始电压时,该电路开始工作,当电容的电压达到1V时, 计时完毕,这时SCP比较器2的输出拉高,导通Q2管,关闭计时电路。通过以下等式可以设置计时 电路工作的时间:

VSCP = (2.5 ? 0.185) 1 ? e ? t / τ + 0.185
其中 τ = RSCP ? C SCP 计时时间 t SCP 是 VSCP = 1 V时的计时时间。而

(

)

4-2

C SCP = 12.46 × t SCP
其中 t SCP 的单位是秒,电容的单位是uF。

4-3

t SCP 要比转换器的上升时间来得大,一般是10~15倍,否则的话电路将不启动。
⑺ 输出晶体管: TL5001的输出级是一个集电极开路的晶体管,其最大的工作电流为21mA,电压为51V。在以 下情况下晶体管才会有输出:振荡器的三角波电压低于DTC和误差放大器的输出电压;欠压电路 不处于工作状态;短路电流保护电路不处于工作状态。 5. 直流变换

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由MOS开关管和储能电感L1及D1组成了电压变换电路,TL5001输出的脉冲经过Q4、Q5组成的 推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作,使得直流电压对L1进行充放电,这样就从L1的另一端 输出了如图4.23的交流电压:

图4.23 L1输出电压波形(?=101.5KHz) 由于电路中的 MOS 开关管 Q3 采用 P 沟道场效应管,因此当 U1 输出脉冲为低电*时对 L1 进行充 电,高电*时 Q3 截止,L1 放电。Q3 输出的脉冲波形如图 4.24。图中的 Q4、Q5 组成的推挽放大 电路是起放大作用,由于 U1 输出脉冲的电流较小,不能直接驱动 MOS 管 Q3 工作,因此必须加上 放大电路加以放大。过压保护电路: 利用 TL5001 的 DTC 死区控制电路可以组成一个过压保护电路,其工作原理(如图 4.25) :当 L1 输出电压过高时,当它超过 D2 管的稳压值 9.1V

图 4.24 Q3 输出电压波形(?=189KHz) 时,D2 管将会被击穿,使得 Q6 管导通,这样就把 U1 的 Pin6 脚 DTC 的电压拉低,使得其电压值 低于 0.7V,内部死区控制电路就关闭输出晶体管的输出。

图 4.25 过压保护电路 6. LC 振荡及输出回路: C9 和 PT1 初级线圈组成 LC 振荡, Q7、 组成 PUSH-PULL 回路, Q8 它们处于交替工作状态, R13、R14、R15、R16 为启动电阻。如图 4.26 为其工作波形。由图中可以看出 Q7、Q8 的输出电 压在 PT 上迭加通过 LC 振荡就产生了高压正弦交流电输出。 在输出方面, C10、 C11 为耦合分压电容。 当负载的 Panel 灯管未点亮时, 输出回路没有导通, 由 PT1 产生的 1600V 的高压电通过电容耦合作用加在负载两端,这样就满足了冷阴极荧光灯的 启动条件,荧光灯被点亮。此时输出回路导通,有电流流过电容,由于电容有阻抗存在,因此电 容两端就产生了压降,选择电容的参数值就可以使通过电容衰减后加在负载两端的电压变为 800V 左右的工作电压。 7. 输出电压反馈: 当负载工作时,在 R17、R18 两端有交流电压存在,该电压经过 D3、C12 整流滤波后,得到 一个直流的采样电压。将该电压反馈给 TL5001 的 Pin4 端,用于反馈控制 TL5001 输出脉冲的占 空比,达到稳定 Inverter 输出的作用。

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图 4.26 LC 振荡电路工作波形(?=50.6KHz) 4.4.2 Adapter 部分电路分析 Adapter 即电源适配器,由于 LCD 是低电压工作,而一般市用电网提供的是 110V 或 220V 的 交流电压,所以需要在显示器上专门配有电源适配器其作用就是将电网的 220V 交流电压转换成 12V 的直流电压向整个 LCD Monitor 供电。由于显示器内部的主板上还有电压转换,所以 12V 的 电压输入就能满足要求。 在 LCD Monitor 中 Adapter 采用的是开关电源设计方法。开关电源具有体积小、重量轻、变 换效率高等优点,因此被广泛应用于电子产品中,特别是脉宽调制(PWM)型的单片开关电源。 PWM 型开关电源的特点是固定开*德剩 改变脉冲宽度来调节占空比。 其基本工作原理: 交流 220V 输入电压经过整流滤波电路变成直流电压,再由开关功率管斩波和高频变压器降压,得到高频矩 形波电压,经整流滤波后获得所需要的直流输出电压。脉宽调制器是这类开关电源的核心,它能 产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号, 控制开关功率管的通断状态, 来调节输出电压的高低, 达到稳压的目的。 以下将要介绍的电源适配器就是这种类型的脉宽调制的单片开关电源。它所用的是 UC3842 脉宽调制集成控制器。UC3842 有下列性能特点: ⑴ 它属于电流型单端 PWM 调制器,具有管脚数量少、外围电路简单、安装调试简便、性能 优良、价格低廉等优点。能通过高频变压器与电网隔离,适合于构成无工频变压器的 20~50W 小 功率开关电源。 ⑵ 最高开*德饰 500kHz,频率稳定度达 0.2%。电源效率高,输出电流大,能直接驱动 双极型功率晶体管或 VMOS 管、DMOS 管、TMOS 管。 ⑶ 内部有高稳定的基准电压源,典型值为 5.0V,允许有±0.1%的偏差。温度系数为 0.2mV/℃。 ⑷ 稳压性能好。其电压调整率可达 0.01%/V。启动电流小于 1mA,正常工作电流为 15mA。 ⑸ 除具有输入端过压保护与输出端过流保护电路之外,还设有欠压锁定电路,使工作更稳 定、可靠。 ⑹ 可调整的振荡电路,可精确地控制占空比,具有自动补偿功能。 ⑺ 带锁定的 PWM,可以进行逐个脉冲的电流限制。 如图 4.26 即为 UC3842 的内部框图。其各引脚的作用如下: Pin1:自动补偿; Pin2:电压反馈输入端; Pin3:过流检测端; Pin4:振荡输入端; Pin5:接地端; Pin6:脉冲输出端; Pin7:直流输入端; Pin8:基准电压输出端;

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该 IC 用于 Adapter 的电路图如附图 2 所示。这里采用 N 沟道 MOS 功率场效应管作为开关功 率管,设计的输出电压 Vo=12V。以下将分析该电路的工作原理。

图 4.26 UC3842 内部框图 1、 Adapter 原理框图: 该电路属于单端反激式变换器。 所谓单端, 是指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧, 并且只有一个输出端。所谓反激,是指 MOS 开关功率管导通时,整流二极管 D911 截止,电能就 储存在高频变压器的初级电感线圈中;当 MOS 功率管关断时 D911 导通,初级线圈上的电能传输 给次极绕组,并经过 D911 输出。以下图 4.28 是该电路的工作原理框图。

图 4.28 电路的工作原理框图 2、 输入交流滤波 该部分的主要作用是用于防止由交流输入线引入的噪声,抑制电源内部产生的反馈噪声。该滤波 器被设计成为电磁兼容(EMI)滤波器。 开关电源是把工频交流整流为直流后,再通过开关变为高频交流,其后再整流为稳定直流的 一种电源,这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形产生的噪声。在输入侧泄露 出去就表现为传导噪声和辐射噪声,在输出侧泄露出去就表现为纹波。外部噪声会进到电子设备 中,而供给负载的电源噪声也会泄露到外部。若电源线中有噪声电流通过,电源线就相当于天线 向空中辐射噪声。为此,在开关电源的输入侧要介入电容与电感构成的滤波器,用于抑*涣鞯 源产生的 EMI。 噪声分为共态噪声和正态噪声。对于单相电源,输入侧有 2 根交流电源线和 1 根地线。在电 源输入侧 2 根交流电源线与地线之间产生的噪声为共态噪声;2 根交流电源线之间产生的噪声为 正态噪声。这就要求在电源输入侧接入的 EMI 滤波器要滤除这两类噪声。

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在该 Adapter 中使用如下图 4.29 的 EMI 滤波器。它由共态扼流圈 L901,

图 4.29 交流滤波及桥式整流滤波电路 跨接线路电容 C901 以及线路高通滤波电容 C902 和 C903 构成。其中,L901 用于滤除低频共态噪 声,C901 用于滤除低频正态噪声,C902 和 C903 用于滤除高频共态和正态噪声。 图中 R901、R902 用于拔掉电源时对电容起放电作用。 3、 桥式整流及滤波 当 220V 交流输入经桥式整流输出后经滤波电容 C903 滤波后生成一高压的直流电压其大小为 1.414VAC,C900 起滤除高频电磁干扰用。 4、 软启动电路 软启动电路如图 4.30 所示,图中的电阻 R 为 R905、R906、R907、R908、R909、R910 的等效 电阻, 由于这些电阻的阻值很大, 所以其工作电流很小。 刚启动开关电源时, UC3842 所需要的+16V 工作电压由 R、C906 电路

图 4.30 电源软启动电路 提供。+300V 直流高压经过 R 降压后加至 UC3842 的输入端 Vin,利用 C906 的充电过程使 Vin 逐 渐升至 16V 以上。也就实现了软启动。一旦开关功率管转入正常的工作状态,自馈线圈 N2 上所 建立的高频电压经 D902、C906 整流滤波后,就作为芯片的工作电压。此时由于 R、C906 电路的 电流很小不能为芯片提供工作电压。至此启动过程结束。 5、 脉宽调制控制器 UC3842 图 4.26 为 UC3842 内部框图。 UC3842 属于电流控制型脉宽调制器。所谓电流控制型是指,一方面把自馈线圈的输出电压 Vin 反馈给误差放大器,在与基准电压进行比较之后,得到误差电压 Vr;另一方面初级线圈中的 电流在取样电阻 R930 上建立电压,直接加到过流检测比较器的同相输入端,与 Vr 作比较,进而 控制输出脉冲的占空比,使流过开关功率管的最大峰值 Ipm 电流总是受误差电压 Vr 的控制,这 就是电流控制型的原理。其优点是调整速度快,一旦+300V 输入电压发生变化,就立即引起 Ipm 的变化,迅速调整输出脉冲的宽度。 +5V 的基准电压源有三个作用:一是供振荡器使用;二是衰减成+2.5V,接误差放大器的同相 输入端, 作为基准信号; 三是向内部的其他电路提供工作电源。 +5.0V 基准电压经过定时电阻 R919 给定时电容 C910 充电,然后 C910 再经过芯片内部电路进行放电,从第 4 脚就得到锯齿波电压。 振荡频率的计算公式为:

f ≈

1 .8 R919 ? C 910

5-1

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将 R919=20kΩ,C910=3900pF 代入上式,?≈24kHz。需要指出,尽管 UC3842 的最高工作频率可 达 500kHz,但一般不超过 250kHz,以免造成工作不稳定。 UC3842 的电源供电端与地之间并接了一个 34V 的齐纳二极管,以保证内部电路工作在 34V 以下,防止高输入电压带来的损坏。 UC3842 的误差放大器同相输入端接在内部的+2.5V 基准电压上,反相输入端接收外部控制信 号。在输出端和反相输入端之间可外接 RC 补偿网络,在使用过程中可改变 RC 的取值来改变放大 器的闭环增益和频率响应。 UC3842 还能自动限流,将 Ipm 限制在 1.18A。把过流检测电阻上的电压直接加在过流检测比 较器的同相输入端。只要该电压达到 1V,就会使比较器翻转,输出变成高电*,将 PWM 锁存器置 零,使脉冲调制器处于关闭状态,从而实现过流保护。 由于噪声干扰的影响,开关功率管有可能超负荷工作而损坏,为此芯片设有 PWM 锁存器。其 作用是保证在每个时钟周期内只输出一个脉宽调制信号,能消除在过流检测比较器翻转时产生的 噪声干扰。 。 输入欠压锁定电路的开启电压为 16V,关断电压为 10V。仅当 Vin>16V 时 UC3842 才能启动, 此时芯片工作电流约为 1mA,自馈电后变成 15mA。当输入欠压时,开关功率管迅速关断。 UC3842 的输出级为图腾柱式输出电路, 输出晶体管的*均电流为 200mA 最大峰值电流可达± 1A。 6、 高压保护回路 高压保护回路如图 4.31 所示,当电网电压升高超过最大值时,自馈线圈输出的电压也将升 高。该电压将会超过 18V,此时 ZD901 被击穿,R916

图 4.31 高压保护回路 上就会产生压降, 当这个压降有 0.6V 时将使 Q903 导通, 拉低 Q902 的基极电位, Q902 也导通, 使 这样 UC3842 Pin8 的 5V 基准电压通过 D904、Q903 直接接地,产生瞬间短路电流,使 UC3842 迅 速关断脉冲输出。因此 Adapter 也就没有电压输出,达到高压保护作用。 7、 开关功率管及限流电路 如图 4.32 所示电路图。UC3842 的 Pin6 脚输出一个如图 4.33 所示的脉冲波,该脉冲的频率 为 58.5kHz,占空比为 11.4%。该脉冲控制功率管 Q901 的按其工作频率进行开关动作。这样变压 器就开始工作,电流从 Q901 的漏极流向源极,在 R930 上产生电压。R930 为电流检测电阻,由它 产生的电压直接加到 UC3842 的过流检测比较器的同相输入端,只要该电压超过 1V,将使 UC3842 内部的电流保护电路启动,使 Pin6 关闭,实现过流保护。这就是限流电路的工作原理。 8、 直流变换回路(变压器 T901) 如图 4.32 所示电路。当 UC3842 输出的如图 4.33 的波形,Q901 做开关状态,其工作频率为 58.5kHz,占空比为 11.4%。T901 开始工作,在高电* Q901 导通,T901 的初级线圈有电流流过, 产生上正下负的电压,则次级产生下正上负的感应电动势,这时次级上的二极管 D911 截止,此 阶段为储能阶段;而低电*时,开关管截止,初级线圈上的电流在瞬间变为 0,

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图 4.31 T901 工作回路 初级的电动势为下正上负,在次级上感应出上正下负的电动势,此时 D911 导通,有电压输出。 再经过整流滤波后即可输出。

图 4.33 UC3842 输出脉冲(?=58.9KHz) 当开关管工作时,在其 DS 极上产生如图 4.34 所示的电压波形。由图

图 4.34 Q901 漏极电压波形(?=58.9KHz) 中可以看出该电压波形有较大的浪涌电压和振铃现象, 其浪涌电压的峰-峰值超过 70V 这是由 MOS 管自身关断时产生和内部二极管的反向恢复特性产生的浪涌电压,由于在电路中没有加 RC 吸收 电路或加二极管来抑制而产生的。 图 4.31 中 T901 的次级输出端的二极管上并接了一 RC(R931、R932、C920)回路,用于吸 收二极管 D911 上产生的浪涌电压。 R926、D905 组成波形整形回路,改善 Q901 的开关速度。ZD903 起保护功率管的作用。由于 噪声干扰或元件本身产生的干扰会在 UC3842 的输出脉冲上产生尖峰脉冲干扰,当此电压加到

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Q901 的 G 极时,如果其值超过 18V 时将击穿齐纳二极管 ZD903,保护功率管。 当关机时 T901 的初级线圈还有电流,此时 Q901 已截止,D901、R911、C905 即形成放电回 路,C905 同时还有起滤除高频谐波的作用。 9、 输出整流滤波回路 D911、C921、C922、L902、C923 和 C924 构成了电容和 LC 滤波器。使得输出为 12V 的直流电 压向 LCD Monitor 供电。 10、 电压取样和反馈回路 如图 4.35 所示的电路图为,电流、电压取样和反馈回路。图中的 IC905 为 TL431 芯片。其 内部原理图如图 4.36 所示。其内部有一个电压比较器,该电压比较器的反相输入端接内部基准 电压,该基准电压提供一个基准的比较电压,该电压为 2.495V±2%。该比较器的同相输入端接外 部控制电压,比较器的输出用于驱动一个 NPN 的晶体管,使晶体管导通,电流就可以从 Cathode 端流向 Anode。

图 4.35 电压、电流取样和反馈电路 12V 的直流电压经过 R936,R937 分压,在 R937 上产生电压该电压直接加到 TL431 的 R 端,由电 路上的电阻参数可知该电压正好能使 TL431 导通。这样就要电流流过发光二极管,光电耦合器 IC903 开始工作。至此完成电压的取样。

图 4.36 TL431 原理图 如果电网电压升高导致输出电压随之升高, 这样流过 IC903 光电耦合器的电流也就随之增大, 光电耦合器内部发光管的亮度越大,光敏三极管的内阻就越小,则流过光敏管端的电阻也就随之 增大,这样在 R924 上产生的电压就越大,该电压经 R925 加到 UC3842 内部误差放大器的反相输 入端,从而控制 UC3842 输出脉冲的占空比,降低输出电压。这样就构成了过压输出反馈回路,

达到稳定输出的作用,能使输出电压稳定在 12V 左右。

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3 4 + C1 150U/25V C2 0.1U/25V Q2 Q1 DTC144WKA C3 F1 0.1U/25V 2A/63V TP1 1 TP_SMD 1 TP2 TP_SMD 1 TP3 TP_SMD CON1 Vin GND ENA DIM NC 1 2 3 4 5 0 R3 R1 30K C4 33L8009-6L-H 0.1U/25V R2 5.1k C7 2.2K C5 0.01U/25V R5 51K 10U/16V 1U/25V R4 C6 1 2 3 4 R11 470 DTA144WKA R10 3.9K Q4 SST3904 Q5 SST3906

6 5 D2 11B D1 SR24 1 R12 68K 3 Q6 DTC143EKA C9 Q7 2SC5706 2 3 Q8 2SC5706 2 1 0.15U/100V 3,4 6 2 1 7 R17 R7 open C8 1U/25V R8 68K 1.1K R18 1K C10 C11 22P/3KV 22P/3KV D3 1 TP_SMD TP6 1 TP_SMD TP5 80LL15T-10-YS 5 PT1 11 TP4 1 TP_SMD 2 1 2 CON3
SM04(4.0)B-BHS-1-TB

R13 2K

R14 2K

R15 2K

R16 2K

U1

TL5001CD 8 OUT GND 7 VCC RT 6 COMP DTC 5 FB SCP

R9 4.7K R6 33K

BAV99

C12 1

0.1U/25V CON2
SM04(4.0)B-BHS-1-TB

is power GND is signal GND

AOC (Top Victory) Electronics Co., Ltd.
Title Size A Date:

FOR HANNSTAR(X84) 2LAMPS .INVERTER
Document Number Rev
A

INPC5216A3(715L917-1-4)
Sheet
1

of

1

F901 1 2 2A/250V C902 1000 R901 684 (1206) C901 0.33/300V CN901 L E N C903 1000 R902 684 (1206) + C904 100UF/400V R903 684 (1206) R905 304 (1206) R906 304 (1206) R907 304 (1206) NR901 8 ohm R904 684 (1206) R908 304 (1206) R909 304 (1206) R910 304 (1206) D901 FR107 5 C905 1500/1KV R911 100K/2W 2 10.11 3 L901 73L174-26-T BD901 93L50-460-8 2KBP06M 1 8.9 T901 80L600-3-L

R931 100 (1206)

R932 100 (1206)

C920 65L517K-681-2T 680PF,500V,10%

R933 242 (1206)

LED1 81L2-3-2

D911 93L60-227 MBR20100CT,TO220

L902 73A253-91-L -12V R938 242 (1206) + C921 1000UF,16V + C922 1000UF,16V

+ C923 470UF,16V C924 0.1uF,25V,Y5V GND

t

C925 6 R912 129 (1206) D912 93L60-227 MBR20100CT,TO220 R934 471 (1206) R936 9K31,1% (0603) C928 104,25V,X7R (0805)

D902 PS102R + C906 100UF/25V

IC903 56L139-3 R917 472 (0805) ZD901 18V (1206) C900 4700PF

R935 102 (0805)

R928 102 (0603)

R918 472 (0805)

C915 474,25V,Y5U (0805)

Q902 57L417-6 PMBS3906 Q903 57L417-4 PMBS3904

R915 471 (0805)

K FB901 71L55-19-T IC905 56L158-4-T TL431 R A

C926 474,25V,Y5U (0805) R937 2K43,1% (0603)

D904 1N4148 (1206)

C908 104,16V,X7R (0603)

R916 472 (0805)

C927 103,50V,X7R (0805)

R923 100 (1206)

R900 240

C909 104,16V,X7R (0603)

R919 24K,1/6W,1% 8 7

IC901 56L379-25 UC3842ADM 6

D905 1N4148 (1206)

Q901 57L724-4 2SK2996 R927 103 (0805) ZD901 18V (1206)

K IC902 56L158-4-T TL431 IC903 56A139-3 R A C912 105,16V,X7R (0805) R922 104 (0805) R920 623 (0805)

C910 102,50V,NPO

4 1 3 2 R921 683 (0805) C929 104,25V,X7R (0805) C913 5 C911 152,50V,X7R (0603) 101,50V,NPO (0603)

R926 101 (1206)

C914 102,50V,X7R (0603)

R929 102 (0805)

71L55-2 Bead DRAWED BY: RIVER WU APPROVED BY: JEFF LIN Title R930 0.47,2W TPV ADAPTER SCHEMATIC Size C Date: Document Number MODEL: ADPC12416A* Sunday, October 27, 2002 Sheet 1 of 1 Rev

R925 2K,1/6W,5%

R924 102 (0805)

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附录 3:LCD TV 各种视频端子概述
RF 射频端子 复合视频 V 端子 S 端子 分量色差端子 V 三基色 RGB 端子 VGA 和 SVGA 端子 数字视频 D 端子 SCRAT 接口 DVI HDMI 随着新型的视频播放机和新型电视机的大量上市,大家接触到的视频信号输出,输入端子的种类就越来越多。由于一些新型视频端子 并不为大众所熟悉,就带来了在器材选购和使用上的迷茫和疑惑。本文将对目前出现在 DVD 机,数字机顶盒和高清晰度卫星接收机以 及电视机上的视频端子逐一介绍。 1、RF 射频端子------------------经天线接受得到 RF 信号 RF 射频端子是最早在电视机上出现的,原意为无线电射频(Radio Frequency),这种端子虽然历史悠久,对其外形和结构人人熟悉,但 并不一定都了解它的特点。实际上,RF 射频端子是一种高频信号连接端子。由于电视的视频信号和音频信号需要通过发射进行远距离 传播,故此必须使用高频信号。而高频调制时两种信号是混合的。最后解调出来信号质量大大下降。因此,RF 射频端子连接的电视机 的最终图像效果,质量是最差。因此,用户在使用视频播放机如录像机、LD 机与电视机连接时,如果电视机不是最老式的只有 RF 接 口的,一定不要用 RF 接口,而要用 AV 接口或其他更高档的接口。 2、复合视频 V 端子(即 V 端子)------------------RF 经高频解调可得到 AV 信号,即 Composite Signal V 端子是 Video(视频)端子的简称,它是声/画分离的视频端子,只管图像信号的传输,而音频信号通过另外的端子连接。最常见的是 被称作 AV 端子的接口组,它是由三个独立的 RCA 插头(又叫莲花接口 RCAjack)组成的,其中的 V 接口连接复合视频信号,为黄色 插口;L 接口连接左声道声音信号信号,为白色插口;R 接口连接右声道声音信号,为红色插口。这种复合视频信号没有经过 RF 射频 信号那些调制、放大、检波、解调等过程,信号保真度相对较高,一般可达 350-450 线。 3、S 端子 --------------------AV 信号经 YC 分离电路可以得到与 S 端子上格式等同的信号,即 Y/C 信号

前几年介绍 S 端子原理的文章很多,相对于普通视频端子来说,被称为超级视频端子(Super Video)也就是 S 端子的来源。 S 端子是用专用的连接线,便宜的二、三十,进口的二、三百一根。其结构独特,插头为 4 针,总线为一根,但包括了五路,由于 S 端 子传输的视频信号保真度比 V 端子的更高,用 S 端子连接到的视频设备下,其水*清晰度可达 400-480 线。 使用S 端子的主要目的,就是为了要传送已经经过Y/C 分离的影像讯号,在S 端子讯号线之内,我们可以发现其Y 信号与C 信号是分 开传送的,而一般同轴Video 信号线传送的则是Y、C 混合的影像信号。如何善用S 端子改善您目前的AV 效果,其实是一门很大的学 问,因为并不是所有的Video 器材使用了S 端子之后就能得到最好的视讯效果。在使用S 端子的同时,首先要确定器材本身所具备的 Y/C 分离电路是否够水*,如果您的电视机内部已经具备了相当高级的Y/C 分离线路,而您影碟机内部的Y/C 分离线路效果甚至还比

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不上电视机本身的线路,如果直接用S端子连接影碟机到电视机,其画质表现可能还比不过使用一般的同轴讯号线呢!当然了,目前市 面上的电视机内部的Y/C 分离线路大都比不上影碟机或是录放机的Y/C 分离电路,上述的问题您暂时可以不用担心,如果您使用的是 很高级的Monitor,您不妨试试直接使用同轴讯号线,搞不好同轴的效果还要比S 线来的好呢!有一个地方比较值得加以注意的,那就 是环绕处理器或是AV 控制中心上面的影像输入输出端子。有的环绕处理器、AV 控制中心内部即具有Y/C 分离线路,其效果可能比影 碟机的Y/C 分离要来得好,但可能也比不上影碟机的Y/C 分离线路,我们不妨亲自实验一下熟优熟劣,再确定何处该使用同轴线,何 处该用S 线。

4、分量色差端子 V 由于 DVD 机的中、高档机中用了分量色差端子,*两年已有不少的文章介绍过这种端子的原理、特点,这里只介绍几个容易混淆的内 容。 A.何为分量 分量是指视频三基色 RGB 中的任何一种基色,它们各为复合色彩中的一个组成部分。 B.何为色差 色差是分量基色去掉亮度信号后的信号差,即:红色差为 R-Y,绿色差为 G-Y,蓝色差为 B-Y。 C.为何不用 3 个色差,而只有两个色差 因为 Y\R\G\B 这 4 个量有一个数学关系,当有了亮度信号 Y、红色差 R-Y 和蓝色差 B-Y 这三个 量后,就可以从数学上求出还原后的 Y、R、G、B4 个量,省去 G-Y 绿色差有利于减少电路。 高质量的 DVD 机再配上高质量的电视机,通过分量色差端子还原的图像水*清晰度可达 600 线。 5、三基色 RGB 端子 三基色 RGB 端子的情况比分量色差端子要复杂些。因为它既有模拟的,又有数字的;既有分离借口的,又有组合接口的;既有几口的, 也有十几口的。 三基色 RGB 端子,是比分量色差端子效果好的连接端子。在视频播放机中直接将图像信号转化为独立的 RGB 三种基色,并直接通过 RGB 端子输入电视机或显示器中作为显像管的激发信号。由于省去了许多转换,处理电路连接格式的转化,可以令图象得到比分量色 差连接格式更高的保真度,获得最佳的图象效果。 6、VGA 和 SVGA 端子 -------------------传输 RGB 信号 VGA 这个英文缩写经常碰到,主要用在两种场合人们最早接触得夺得还是电视机上获其他机子的一个装置,即 VGA 可变增益放大器, 通过 VGA,能增减信号的增益,以求获得稳定的、接*标准强度的信号。 VGA 另一个频频出现的地方,就是计算机硬件系统中了。VGA 实际上是计算机系统中的显示器的一种常用了类型,其解像度为 640X480P。而 SVGA 即 SuperVGA,即增强型或超级型 VGA 显示器,它的分辨率提高了约一个扩展槽,将计算机上的文字、表格和图 形通过电缆输给显示器,它的分辨率提高了约一倍,即 1024X768P。标准的 VGA 和 SVGA 插口都是 15 针的专用插口,VGA 和 SVGA 的插口和电缆并没有区别,只不过是传输的信号规格不一样。 7、数字视频 D 端子

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D 端子即 Digital(数字)的意思,是目前最前卫的视频接口端子,它虽然在结构上与 RGB 数字端子和 SVGA 端子有相似和相同的地方, 但它并不属于 RGB 端子或 SVGA 端子,它采用了类似计算机的多针 D 型插接头,用来直接传输数字图像信号,根据传输数字信号的规 格不同,D 端子已经形成了一个系列的型号。目前有 D1、D2、D3、D4、D5,系列序号越高,传输数据的规格越高。 D 端子是數碼視頻制式所採用的接口,現時有 5 種 D 端子,規格如下: D1 - 480i D2 - 480i, 480p D3 - 480i, 480p, 1,080i D4 - 480i, 480p, 1,080i, 720p D5 - 480i, 480p, 1,080i, 720p, 1,080p D 端子的數字越大,可兼容的制式越多和越高。 以上 i 即 "Interlace" 隔行掃描的意思, p 即指 "Progressive" 逐行掃描,逐行掃描的效果比隔行掃描好。 目前,带有 D 端子的电视机,只有在国外的高档电视机中才得一见。如三洋、东芝、松下等公司。目前已知道的应用到电视机上的最 高规格是 D4 端子。利用它,可以连接高清晰度 DVD 机、数字摄像机、数码相机等的高质量图像信号,也可以连接数字高清晰度卫星 接收机,数字摄录机,数码照相机等的高质量图象信号,也可以连接机顶盒收看 720P 逐行扫描的和 1080i 隔行扫描的数字高清晰度电 视图象。今后,将应用到 D5 端子,可以用来连接更高规格的 1080P 的逐行扫描图象。 8. Scart 接口 Scart 在 HDTV 规格中并不使用 YPbPr,而是直接使用 R、G、B 三原色来表达。

9、DVI 接口

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DVI 接口,传输速度高达约 8GBPS(165MHZ x 24bit x 2),适合传输无压缩、高清晰度视频信号。最高支持 QXGA(2048x1536)格式。 现在有不少显卡都具有 DVI 输出,比如华硕的 AGP-V7100(一年前的产品了)。DVI 是现在等离子显示器的标准输入接口。部分在美 国销售的高清晰模拟电视机也具有 DVI 接口,只不过名称成了 DVI-HDTV,实际上就是标准的 DVI 接口。在模拟电视机上采用 DVI 接口的目的是利用数字传输不容易受干扰的特性, 但对图像质量的提高并不显著。 市面上也有极少的高档逐行 DVD 播放机具有 DVI 输出。 10、 HDMI

由于 DVI 是面向电脑开发的,因此一共具有 29 只脚,体积也比较大,并且不支持声音的传输,因此并不太适合用在普通的家用电器设 备上。于是业界又联合推出了 HDMI(DVI-CE)接口。HDMI 的最高传输速度是 3.95GBPS,支持 HDTV 信号的无压缩传输,并支持 8 声道 96KHZ 或 1 个声道的 192KHZ 数字伴音。这样就可以使用一根线完成高清晰度图像和数字伴音的传播。HDMI 接口宽 2.1 厘米,高 1.5 厘米。HDMI 是 Hi-Definition Multimedia Interface 的简称,在正式推出前也叫 DVI-CE(Digital Visual Interface-Consumer Electornics)。推 出 HDMI 标准的日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊(RCA)、东芝希望 HDMI 会成为将来高清晰度电视信号、蓝光 DVD 播放机的标准数字信号输入/输出接口。 公司现有的仪器的输出信号格式及其支持: FLUKE54200 可输出信号格式:RF、AV(CVBS) 、Y/Cb/Cr、R/G/B、Y/C 可支持视频端子:RF、AV、3RCA(分量色差端子) 、三基色 RGB 端子、S 端子、SCART 接口 TG-19CC 可输出信号格式:RF、AV(CVBS) 、Y/Cb/Cr、R/G/B、Y/C 可支持视频端子:RF、AV、3RCA(分量色差端子) 、三基色 RGB 端子、S 端子 VG-848 可输出信号格式:AV、Y/Cb/Cr、Y/Pb/Pr、RGB、DVI、VGA、XVGA、D5 可支持视频端子:AV、3RCA( (Y/Pb/Pr、Y/Cb/Cr、720P、1080i、1080p) 、三基色 RGB 端子、D 端子(D5)、D-SUB、S 端子 DVD Sony 欧规 DVD 可支持视频端子:AV,SCART 接口,S 端子 SONY 日规 DVD 可支持视频端子:AV,3RCA(Y/Pb/Pr、Y/Cb/Cr) 端子(D2), S-端子 ,D 菲力普 欧规 DVD 可支持视频端子:AV,SCART 接口,S 端子,3RCA(Y/Pb/Pr、Y/Cb/Cr) JVC 美规 DVD

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可支持视频端子:AV,3RCA(Y/Pb/Pr、Y/Cb/Cr) 端子 ,S 松下 VCR 可支持视频端子:AV

参考文献

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

裴昌幸. 电视原理与现代电视系统. 李宏、张家田.液晶显示器件应用技术. 李和林.电视机原理与接收. 康华光.电子技术模拟部分(第四版). 沈大林.新型彩色显示原理与检修. 柴天恩.*板显示器件原理及应用. 郭强.液晶显示应用技术.

西安:西安电子科技大学出版社,1998. 北京: 机械工业出版社, 2004. 西安:西安电子科技大学出版社,1998. 北京:高等教育出版社,1999 北京:电子工业出版社,2003. 北京: 机械工业出版社,1997. 北京:电子工业出版社,2003.

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