李水

（北京信息職業(yè)技術學院電子與自動化學院，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)的課程教學中。通過對液晶電視的原理分析、信號測試、故障分析等學習，可以培養(yǎng)學生分析問題的能力，熟練使用各種測試儀器和綜合應用電子技術知識的能力。

1 液晶電視主板的工作原理

液晶電視機包括外部結構和內(nèi)部結構兩大部分。

外部結構主要包含液晶屏幕、操作顯示面板、電視機外殼、底座及內(nèi)置音箱等。內(nèi)部結構包含液晶面板（含液晶屏、源極驅(qū)動器、柵極驅(qū)動器和時序控制）、驅(qū)動板(主板)、邏輯板、背光板、電源板以及按鍵控制板等構成。當主板將輸出的圖像信號用屏線傳遞給邏輯板后，邏輯板輸出垂直和水平驅(qū)動信號，屏幕顯示圖像。

如圖1所示，主板常被稱為驅(qū)動板或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源發(fā)送來的模擬或者數(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進行AD轉換、畫質(zhì)增強、優(yōu)化、并按照當前顯示器的分辨率設置，開展相應的縮放處理，將處理后的視頻信號轉換成與液晶面板接口類型一致的數(shù)據(jù)格式，通過屏線發(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)如輸入信號識別、加電自檢、各種節(jié)電模式轉換等），存儲數(shù)據(jù)等。

時鐘信號產(chǎn)生電路接收圖像的行、場同步信號和外部晶振時鐘信號，經(jīng)過時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生各單元電路所需的時鐘信號。起到三個作用：（1）產(chǎn)生A/D轉換器的采樣時鐘。（2）產(chǎn)生驅(qū)動液晶屏面板的像素時鐘。（3）產(chǎn)生協(xié)調(diào)主板上各個模塊匹配工作的時鐘。

按鍵輸入接口接收按鍵板送來的開關信號，這個開關信號直接送到驅(qū)動板上的微處理器中，通過微處理器識別后，輸出控制信號控制相關電路完成相應的操作。

2 液晶電視輸入接口測試的目的

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不同，使用的信號線也不同，進入主板后的處理方式也不同。通過接口波形的測試，可以更深入的了解每種信號的組成，當液晶電視出現(xiàn)故障時，通過觀測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 實驗設備

為了得到標準的測試信號，我們使用電視信號發(fā)生器和數(shù)字電視實驗箱。使用電視信號發(fā)生器接口時需要注意：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內(nèi)容。首先我們來認識如圖所示各種接口。

■3.1 電視接口介紹

（1）AV接口：是目前數(shù)字機頂盒與電視機最常用的一種接口，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?，白色傳輸?shù)氖怯疑佬盘?，視頻信號則由黃色接口進行傳輸。

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

（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根信號線分別傳送亮度、紅色差、藍色差信號。亮度用Y標注，對應的是綠色接口；藍色差是指三基色信號中的藍色去掉亮度信號后的色彩差異信號，用Pb標注，對應的是藍色接口；紅色差是指三基色信號中的紅色去掉亮度信號后的色彩差異信號，以Pr標注。

（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的視頻傳輸標準。具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點，在彩色顯示器領域得到了廣泛的應用，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，采用非對稱分布的15針連接方式，只傳輸視頻信號。15針的分布如圖所示，1號引腳傳輸?shù)氖羌t基色，2號傳輸?shù)氖蔷G基色，3號傳輸?shù)氖撬{基色，4號、11號、12號、15號傳輸?shù)刂反a，5號用來自測試，6號是紅基色的地，7號是綠基色的地，8號是藍基色的地，9號保留，10號針腳是數(shù)字地，13號針腳傳輸?shù)氖切型叫盘枺?4號針腳傳輸?shù)氖菆鐾叫盘枴?/p>

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 實驗原理

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

圖4 標準彩條信號

表1 標準彩條信號的三基色組成

我們來分析標準彩條信號的紅綠藍三基色組成成分。1表示顏色有該基色，0表示顏色中沒有該基色，白色中三個基色都有，所以紅綠藍分別表示為111；黃色中有紅和綠兩個基色，故紅綠藍分別表示為110；青色中有綠和藍兩個基色，故紅綠藍分別表示為011；綠色中只有綠基色，所以紅綠藍分別為010；品色中有紅和藍兩個基色，故紅綠藍分別為101；紅色中只有紅基色，所以紅綠藍分別為100；藍色中只有藍基色，所以紅綠藍分別為001；黑色中沒有任何基色，故紅綠藍分別為000。然后按照這張表來繪制組成標準彩條圖像的三基色信號波形，如圖5所示。

圖5 三基色信號波形

5 測試步驟

現(xiàn)在我們使用示波器測量當電視信號發(fā)生器輸出彩條信號時，VGA線的R、G、B信號波形是否滿足圖5的理論分析結果。

（1）使用VGA線將電視信號發(fā)生器和液晶電視實驗箱連接起來。

（2）設置電視信號發(fā)生器，設置輸出為彩條信號，輸出模式設置為800×600，使實驗箱上顯示標準彩條信號。

（3）使用示波器測試并記錄VGA線的R、G、B信號。

注意：測試時示波器探頭和VGA接口中的相應的R、G、B信號針相連。

6 VGA線信號分析

通過測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。我們選取一個周期的信號，分析是否和表二的一致。

（1）紅基色信號

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

圖6 紅基色信號波形

（2）綠基色信號

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

圖7 輪椅運動控制系統(tǒng)程序流程圖

（3）藍基色信號

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

圖8 藍基色信號波形

7 小結

當液晶電視出現(xiàn)顯示的故障時，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自信號源的故障。當測試結果和理論分析一致時，就排除了來自信號源的故障。如果想判斷主板輸出的信號是否正確，可以注入一個信號，然后測量主板輸出信號的波形，如果波形滿足理論分析結果，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。