液晶電視輸入接口測(cè)試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

李水

（北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與自動(dòng)化學(xué)院，北京，100000）

0 引言

液晶電視作為載體被使用在電子信息專業(yè)的課程教學(xué)中。通過(guò)對(duì)液晶電視的原理分析、信號(hào)測(cè)試、故障分析等學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力，熟練使用各種測(cè)試儀器和綜合應(yīng)用電子技術(shù)知識(shí)的能力。

1 液晶電視主板的工作原理

液晶電視機(jī)包括外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩大部分。

外部結(jié)構(gòu)主要包含液晶屏幕、操作顯示面板、電視機(jī)外殼、底座及內(nèi)置音箱等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含液晶面板（含液晶屏、源極驅(qū)動(dòng)器、柵極驅(qū)動(dòng)器和時(shí)序控制）、驅(qū)動(dòng)板(主板)、邏輯板、背光板、電源板以及按鍵控制板等構(gòu)成。當(dāng)主板將輸出的圖像信號(hào)用屏線傳遞給邏輯板后，邏輯板輸出垂直和水平驅(qū)動(dòng)信號(hào)，屏幕顯示圖像。

如圖1所示，主板常被稱為驅(qū)動(dòng)板或A/D板，從稱呼中可以反映出其在顯示器中的重要作用。它主要由微控制器(MCU)電路、存儲(chǔ)單元、視頻圖像處理電路、視頻輸人接口、按鍵輸入接口、液晶面板屏線接口等部分組成。

圖1 液晶電視主板的原理框圖

視頻輸入接口接收各種信號(hào)源發(fā)送來(lái)的模擬或者數(shù)字圖像送到圖像處理電路，視頻圖像處理電路將這些信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換、畫質(zhì)增強(qiáng)、優(yōu)化、并按照當(dāng)前顯示器的分辨率設(shè)置，開(kāi)展相應(yīng)的縮放處理，將處理后的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成與液晶面板接口類型一致的數(shù)據(jù)格式，通過(guò)屏線發(fā)送給液晶面板。

微處理器電路包括MCU（微控制器）、存儲(chǔ)器等。它控制各種顯示信息如亮度、色調(diào)等的調(diào)節(jié)和本身的狀態(tài)如輸入信號(hào)識(shí)別、加電自檢、各種節(jié)電模式轉(zhuǎn)換等），存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等。

時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路接收?qǐng)D像的行、場(chǎng)同步信號(hào)和外部晶振時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)過(guò)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生各單元電路所需的時(shí)鐘信號(hào)。起到三個(gè)作用：（1）產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘。（2）產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)液晶屏面板的像素時(shí)鐘。（3）產(chǎn)生協(xié)調(diào)主板上各個(gè)模塊匹配工作的時(shí)鐘。

按鍵輸入接口接收按鍵板送來(lái)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，這個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)直接送到驅(qū)動(dòng)板上的微處理器中，通過(guò)微處理器識(shí)別后，輸出控制信號(hào)控制相關(guān)電路完成相應(yīng)的操作。

2 液晶電視輸入接口測(cè)試的目的

液晶電視的輸入接口包括AV接口、S端子接口、分量接口、VGA接口和HDMI接口等。每種接口中傳遞的信號(hào)不同，使用的信號(hào)線也不同，進(jìn)入主板后的處理方式也不同。通過(guò)接口波形的測(cè)試，可以更深入的了解每種信號(hào)的組成，當(dāng)液晶電視出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)觀測(cè)輸入接口的波形判斷故障出現(xiàn)在主板部分還是主板之前。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

為了得到標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試信號(hào)，我們使用電視信號(hào)發(fā)生器和數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)箱。使用電視信號(hào)發(fā)生器接口時(shí)需要注意：不同的接口使用不同的傳輸線。不同的傳輸線有不同的信號(hào)內(nèi)容。首先我們來(lái)認(rèn)識(shí)如圖所示各種接口。

■3.1 電視接口介紹

（1）AV接口：是目前數(shù)字機(jī)頂盒與電視機(jī)最常用的一種接口，屬于模擬接口。接口由黃、白、紅三路RCA接頭組成。紅色和白色是音頻接口，紅色傳輸?shù)氖亲舐暤佬盘?hào)，白色傳輸?shù)氖怯疑佬盘?hào)，視頻信號(hào)則由黃色接口進(jìn)行傳輸。

（2）S-端子（ S-Video），或稱“獨(dú)立視頻端子” ：S指的是“Separate（分離）”，也稱為Y/C輸入接口。傳送亮度Y信號(hào)，色度C信號(hào)。

（3）色差分量接口：采用YPbPr 表示逐行掃描色差輸出和YCbCr表示隔行掃描色差輸出。色差分量接口利用3根信號(hào)線分別傳送亮度、紅色差、藍(lán)色差信號(hào)。亮度用Y標(biāo)注，對(duì)應(yīng)的是綠色接口；藍(lán)色差是指三基色信號(hào)中的藍(lán)色去掉亮度信號(hào)后的色彩差異信號(hào)，用Pb標(biāo)注，對(duì)應(yīng)的是藍(lán)色接口；紅色差是指三基色信號(hào)中的紅色去掉亮度信號(hào)后的色彩差異信號(hào)，以Pr標(biāo)注。

（4）VGA（Video Graphics Array）接口，即視頻圖形陣列，是IBM公司在1987年提出的使用模擬信號(hào)的視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)。具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)，在彩色顯示器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，又稱為D-Sub接口。VGA接口及管腳定義如圖2所示。

圖2 VGA管腳圖及管腳定義

VGA接口是15針的梯形插頭，分成3排，每排5個(gè)，采用非對(duì)稱分布的15針連接方式，只傳輸視頻信號(hào)。15針的分布如圖所示，1號(hào)引腳傳輸?shù)氖羌t基色，2號(hào)傳輸?shù)氖蔷G基色，3號(hào)傳輸?shù)氖撬{(lán)基色，4號(hào)、11號(hào)、12號(hào)、15號(hào)傳輸?shù)刂反a，5號(hào)用來(lái)自測(cè)試，6號(hào)是紅基色的地，7號(hào)是綠基色的地，8號(hào)是藍(lán)基色的地，9號(hào)保留，10號(hào)針腳是數(shù)字地，13號(hào)針腳傳輸?shù)氖切型叫盘?hào)，14號(hào)針腳傳輸?shù)氖菆?chǎng)同步信號(hào)。

VGA接口分為公頭和母頭，如圖3所示，有針的為公頭，另外一種為母頭。

圖3 VGA接口

4 實(shí)驗(yàn)原理

我們使用VGA線將電視信號(hào)發(fā)生器和液晶電視實(shí)驗(yàn)箱連接好，調(diào)出彩條信號(hào)顯示在液晶電視屏幕上。如圖4所示。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)

表1 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)的三基色組成

我們來(lái)分析標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)的紅綠藍(lán)三基色組成成分。1表示顏色有該基色，0表示顏色中沒(méi)有該基色，白色中三個(gè)基色都有，所以紅綠藍(lán)分別表示為111；黃色中有紅和綠兩個(gè)基色，故紅綠藍(lán)分別表示為110；青色中有綠和藍(lán)兩個(gè)基色，故紅綠藍(lán)分別表示為011；綠色中只有綠基色，所以紅綠藍(lán)分別為010；品色中有紅和藍(lán)兩個(gè)基色，故紅綠藍(lán)分別為101；紅色中只有紅基色，所以紅綠藍(lán)分別為100；藍(lán)色中只有藍(lán)基色，所以紅綠藍(lán)分別為001；黑色中沒(méi)有任何基色，故紅綠藍(lán)分別為000。然后按照這張表來(lái)繪制組成標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像的三基色信號(hào)波形，如圖5所示。

圖5 三基色信號(hào)波形

5 測(cè)試步驟

現(xiàn)在我們使用示波器測(cè)量當(dāng)電視信號(hào)發(fā)生器輸出彩條信號(hào)時(shí)，VGA線的R、G、B信號(hào)波形是否滿足圖5的理論分析結(jié)果。

（1）使用VGA線將電視信號(hào)發(fā)生器和液晶電視實(shí)驗(yàn)箱連接起來(lái)。

（2）設(shè)置電視信號(hào)發(fā)生器，設(shè)置輸出為彩條信號(hào)，輸出模式設(shè)置為800×600，使實(shí)驗(yàn)箱上顯示標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)。

（3）使用示波器測(cè)試并記錄VGA線的R、G、B信號(hào)。

注意：測(cè)試時(shí)示波器探頭和VGA接口中的相應(yīng)的R、G、B信號(hào)針相連。

6 VGA線信號(hào)分析

通過(guò)測(cè)量我們得到以下波形，示波器的水平靈敏度為20us /div，波形的行周期為 T= 26μs。我們選取一個(gè)周期的信號(hào)，分析是否和表二的一致。

（1）紅基色信號(hào)

在一個(gè)行周期內(nèi)，如圖6所示，圖中標(biāo)出的為0011001100，前邊兩位00是同步頭與表一中紅基色的分析結(jié)果相同。

圖6 紅基色信號(hào)波形

（2）綠基色信號(hào)

在一個(gè)行周期內(nèi)，如圖7所示，圖中標(biāo)出的為0011110000，前邊兩位00是同步頭，與表一中綠基色的分析結(jié)果相同。

圖7 輪椅運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)程序流程圖

（3）藍(lán)基色信號(hào)

在一個(gè)行周期內(nèi)，如圖8所示，圖中標(biāo)出的為0010101010，前邊兩位00是同步頭，與表一中藍(lán)基色的分析結(jié)果相同。

圖8 藍(lán)基色信號(hào)波形

7 小結(jié)

當(dāng)液晶電視出現(xiàn)顯示的故障時(shí)，我們需要判斷故障的部位位于主板之前、還是之后。使用本論文中的方法可以排除主板之前來(lái)自信號(hào)源的故障。當(dāng)測(cè)試結(jié)果和理論分析一致時(shí)，就排除了來(lái)自信號(hào)源的故障。如果想判斷主板輸出的信號(hào)是否正確，可以注入一個(gè)信號(hào)，然后測(cè)量主板輸出信號(hào)的波形，如果波形滿足理論分析結(jié)果，故障范圍為主板之后邏輯板、液晶屏等部位，如果不滿足有可能是主板出現(xiàn)故障。