淺析彩電芯片的工作條件與故障檢測

黎志鋼

摘要：近幾年，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，很多新型彩色電視機都采用了I2C總線技術(shù)和新的電路，給電視機維修帶來新的問題。本文通過一些維修實例和對一些新知識的理解，進(jìn)一步淺析彩電微處理器（CPU）正常工作的條件。

關(guān)鍵詞：微處理器（CPU）；I2C總線；超級單片彩電專用集成電路

中圖分類號：G718.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）14-0246-02

以前，我們維修遙控彩色電視機的時候，判斷微處理器（CPU）是否正常工作，往往進(jìn)行三步的檢測：第一，檢測CPU的電源腳是否有+5V電源電壓；第二，檢測CPU時鐘振蕩電路是否產(chǎn)生脈沖信號；第三，檢測CPU復(fù)位腳的復(fù)位電壓是否達(dá)到要求。很多維修人員記憶里總是記著：微處理器（CPU）正常工作需要滿足三個條件，①+5V供電（正負(fù)0.2V），②時鐘振蕩正常，③清零復(fù)位?？墒?，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代新型彩色電視機采用了一些新的技術(shù)（I2C總線）和新的電路，新型彩電中微處理器（CPU）正常工作的條件也不只是原來的電源、晶振、復(fù)位三個條件，CPU正常工作的條件已經(jīng)發(fā)生了演變。下面，我們來淺析一下CPU正常工作的條件。

一、工作電壓必須正確

CPU的供電腳與接地腳間的電壓正確，是CPU正常工作的首要條件。目前，很多彩色電視機電路采用了超級單片彩電專用集成電路，如TDA93XX系列，其CPU在超級芯片內(nèi)，CPU正常工作所需的電源電壓為+3.3V。另外在TDA93XX中，IC54腳是CPU內(nèi)TV信號處理器和場處理器數(shù)字電源腳，IC56腳是CPU內(nèi)微控制芯片數(shù)字電源腳，IC61腳是CPU接口電路數(shù)字電源腳，這里三個數(shù)字電源腳都屬于CPU部分的供電腳，當(dāng)彩電控制系統(tǒng)控制功能異常，我們檢修時首先測量TDA9380芯片61、56、54腳的供電電壓是否正常，正常時均應(yīng)為穩(wěn)定的+3.3V。

二、時鐘信號必須正常

在CPU的振蕩電路（OSC）引腳外圍，一般都有一個晶體和兩個瓷片電容，它們與集成電路內(nèi)部的OSC電路一起作用，產(chǎn)生時鐘振蕩脈沖（時鐘信號），如圖1 Z601、C618、C619。彩電遙控控制過程是不斷重復(fù)“取指→譯碼→執(zhí)行”的過程，所有這些操作都按一定順序進(jìn)行，時鐘信號的作用就是引導(dǎo)CPU處理各種指令信號及控制各種功能電路工作都按統(tǒng)一時序進(jìn)行。因此，CPU正常工作需要時鐘信號，時鐘信號也是CPU正常工作的條件之一。如圖1，檢修彩電CPU控制部分故障時，在檢測TDA9380芯片CPU的供電腳電壓正常的前提下，接下來檢查芯片58、59腳的外圍元件晶體Z601（12MHz）和跨接在晶體上的兩個瓷片電容C618、C619，判斷這些元件是否變質(zhì)，如果有元件變質(zhì)會導(dǎo)致CPU不工作，出現(xiàn)彩電控制部分的故障。

三、復(fù)位電壓必須標(biāo)準(zhǔn)

CPU的復(fù)位即是清零，是將CPU內(nèi)部所有的計數(shù)器清零，使CPU的工作“一切從零開始”。CPU復(fù)位端復(fù)位工作后，復(fù)位端只有變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，CPU才開始工作。有人把CPU的復(fù)位比作部隊出操時的“立正”口令，而把復(fù)位端變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)比作“起步走”口令。圖1中，TDA9380芯片的60腳是CPU的復(fù)位端，彩電開機時，復(fù)位端會出現(xiàn)瞬態(tài)高低電平變化的電壓（有的機型復(fù)位端接地）。

四、輸入矩陣電路各個按鍵必須處于常開狀態(tài)

矩陣電路是CPU的外圍電路之一。很多時候，在矩陣電路中會出現(xiàn)按鍵開關(guān)漏電短路，按鍵漏電短路有兩種情況：一種情況，如果按鍵短路符合設(shè)計程序的短路，那么這時等于向CPU輸入了短路的信息，而且正好符合CPU的矩陣電路設(shè)計程序，經(jīng)譯碼器后，執(zhí)行該信息賦予的功能。由于CPU采用串行輸入方式，在同一時間內(nèi)只能執(zhí)行一個命令，當(dāng)有兩個指令輸入時，只執(zhí)行首先輸入的指令，因此，按鍵短路時，CPU只能執(zhí)行該短路信息賦予的功能，再按其他按鍵和遙控均無效，電視機停在短路信息時的控制狀態(tài)，引發(fā)CPU控制故障。另一種情況，如果按鍵短路不符合設(shè)計程序的短路，也就是說此種短路信息不符合CPU的矩陣電路設(shè)計程序，經(jīng)譯碼器識別無法執(zhí)行控制功能，CPU不能正常工作，呈現(xiàn)“死機”現(xiàn)象。

所以，我們說鍵盤輸入矩陣電路是否正常也就當(dāng)仁不讓穩(wěn)居CPU正常工作的條件內(nèi)。

五、I2C總線要正常

I2C總線實際是由一根串行時鐘線（SCL）和一根串行數(shù)據(jù)線（SDA）組成的雙向串行數(shù)據(jù)總線。I2C總線技術(shù)的應(yīng)用，很好地解決了彩電中CPU與眾多的集成電路之間的輸入/輸出接口問題，大大簡化了電路。彩電中，CPU和被控集成電路之間僅有一根串行時鐘線（SCL）和一根串行數(shù)據(jù)線（SDA）連接，CPU通過I2C總線與被控的集成電路進(jìn)行通信，向被控集成電路發(fā)送控制數(shù)據(jù)，也通過I2C總線接收被控集成電路向CPU發(fā)送回來的數(shù)據(jù)，隨時“掌握”整機工作狀態(tài)。當(dāng)CPU要控制某個被控集成電路完成某項操作時，就從I2C總線發(fā)送出要控制的IC地址和控制數(shù)據(jù)，于是，掛接在I2C總線上的每一個接收集成電路都要對CPU送來的地址數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，以判斷是否是向集成電路發(fā)送的控制數(shù)據(jù)，如果地址數(shù)據(jù)相等，接收集成電路立即向CPU送回一個應(yīng)答（確認(rèn)）信號，并將CPU發(fā)出的控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成本集成電路所需的控制電壓（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）以完成相應(yīng)的控制操作。如果I2C總線中的SCL和SDA上的電壓變化和波形異常，CPU就不能通過I2C總線（SCL和SDA）對所掛接的各集成電路進(jìn)行控制，造成CPU工作不正常。

六、I2C總線通斷控制腳電壓要符合要求

具有I2C總線功能的CPU除了必須設(shè)置的串行時鐘線引腳SCL、串行數(shù)據(jù)線引腳SDA以外，在很多CPU上還設(shè)置了便于工廠生產(chǎn)線調(diào)試使用的I2C總線接通/關(guān)斷控制引腳，通過一個上拉電阻接在+5V電源上，當(dāng)該腳接規(guī)定的電平（一般為低電平）時，CPU對I2C總線的控制權(quán)交由生產(chǎn)線調(diào)試計算機接管，計算機可把預(yù)先設(shè)定或調(diào)整好的數(shù)據(jù)寫入存儲器，而彩電CPU不能再通過I2C總線對所掛接的各集成電路進(jìn)行控制，彩電處于生產(chǎn)調(diào)試狀態(tài)，只有當(dāng)該腳為高電平時，CPU才具有控制功能，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。可見I2C總線通斷腳的作用非常重要，同樣可以作為CPU正常工作的條件。檢修具有I2C總線功能的CPU時，順便檢查以下I2C總線通斷控制腳。

七、行、場逆程脈沖

部分彩電（如東芝機型）的CPU在正常工作時常常要檢測送至CPU的行、場逆程脈沖是否正常（包括信號有無，波形、幅度是否正常等），一旦異常，CPU就不能正常工作。故檢查CPU工作條件工作電源、復(fù)位、時鐘振蕩、鍵盤矩陣電路均無異常，還需檢測送至CPU的行、場逆程脈沖是否正常，行、場逆程脈沖同樣也作為CPU正常工作的條件。

八、被控集成電路的接口電路及其電源電壓必須正常

現(xiàn)在的一些大屏幕彩電中，掛接在I2C總線上的被控集成電路大多屬于模擬電路，為了通過I2C總線與主控CPU進(jìn)行通信，每一個被控集成電路中，都必須設(shè)有一個I2C總線的接口電路，而這個I2C總線接口電路則屬于數(shù)字電路。為了避免數(shù)字電路與模擬電路之間的相互干擾，常常為數(shù)字電路與模擬電路設(shè)置單獨的供電端子，在具有I2C總線接口的集成電路中常常單獨設(shè)置I2C總線接口電路專用電源端子，在檢修中，我們通常容易忽略I2C總線接口電路電源引腳的檢查，如果這一電源引腳的電壓不正常，就會使得I2C總線接口電路工作不正常。在I2C總線控制系統(tǒng)中，由于I2C總線具有自動檢測功能，而I2C總線檢測被控集成電路時，首先是通過被控集成電路的接口電路進(jìn)行通信的，如果被控集成電路失去了接口電路的正常電源電壓，總線判斷被控集成電路有故障，于是控制系統(tǒng)CPU內(nèi)部電路禁止發(fā)出控制指令。這也清楚地表明，被控集成電路的接口電路及其電源電壓必須正常是CPU正常工作的一個條件。

綜上所述，彩色電視機控制系統(tǒng)中，CPU正常工作的條件已經(jīng)演變?yōu)殡娫?、晶振、?fù)位，鍵入、I2C總線、I2C總線通斷控制、行場逆程脈沖和被控集成電路中接口電路及其電源八個條件。隨著技術(shù)的更新，數(shù)字電路的應(yīng)用，CPU正常工作的條件仍在演變，我們在維修彩電的實踐中，要隨時跟進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，積累資料，不斷總結(jié)經(jīng)驗，只要清楚CPU正常工作的條件，檢修彩電控制部分電路時，故障才能迎刃而解。

參考文獻(xiàn)：

[1]王錫勝.超級芯片彩色電視機電路原理調(diào)試與檢修[M].北京：人民郵電出版社，2004.