显示器基础.docx
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显示器基础
第一章显示器概述
一、调节图标
对比度:
调整图像信号的明暗程度
亮度:
调整背景光栅(即调节控制栅极的电压)
水平宽度调整:
H.SIZE
垂直幅度调整:
V.SIZE
行相位调整:
单一的图像位置调整
场中心调整:
背景光栅跟随图像移动
枕形调整
二、荧光屏
荧光屏壁内侧涂有三基色荧光粉(红、绿、蓝)
☆注意:
通电时不可揭开高压帽,不可触摸高压嘴(肚脐眼),内有二万到三万伏高压。
尾管上套有磁环(用软磁铁构造),石墨导电层的地为显示器的地。
三、显像管的基本构成
灯丝:
加6.3V的直流电压给阴极加热(HT)
阴极:
加正几十伏直流电压,表面涂一次金属活性物质,受热向外发射电子
控制栅极:
负几十伏直流
加速极:
加正几百伏直流电压,使阴极发射的电子,以更快的速度轰击荧光粉点
聚焦极:
加正几千伏直流电形成电子透镜
高压阳极:
加2万多伏的高压在内部石墨导电层,以产生强大的电场力
显像管各极电压的高低对光栅和图像亮度的影响:
(1)高压阳极2万多伏高压越高,光栅和图像越亮。
(2)加速极正几百伏的电压越高,光栅和图像越亮。
(3)控制栅极负几十伏的电位越高,光栅和图像越亮。
(4)灯丝的电压越高,光栅越亮。
(5)阴极正几十伏的电位越低,光栅越亮。
四、电子元器件符号含义
电阻:
R电容:
C电感:
L二极管:
D
稳压二极管:
ZD三极管:
Q场效应管:
Q
三极管BCE场效应管GDS集成电路:
IC
变压器:
T跳线:
J晶振:
X
正温度系数热敏电阻:
PTC(PR)
负温度系数热敏电阻:
NTC(NR)
继电器:
RY测试点:
TP可调电阻:
VR
开关和微动开关:
SW保险电阻:
FB排插座:
P
五、主板上常用集成电路
TDA9302场输出芯片(即场块放大器)
TDA9111行场振荡芯片,交流信号产生源,具有一定频率的交流电
LM1279视频前置放大芯片用以驱动三基色阴极
LM2438视频末级放大芯片用以驱动三基色阴极
24CO4外存储器(EEPROM)一般为2K/4K/8K/16K
74LS14P数字门电路,反向器
UC3842电源管理芯片,内置振荡器
六、显示器主板维修时参考物理框图
七、显示器功能方框图
FBT:
高压包H.SYNC:
行同步信号V.SYNC:
场同步信号
八、各部位损坏几率统计
行扫描电路:
占40%
电源电路:
占30%
场扫描电路:
占15%-20%
视放电路:
占15%-20%
CPU:
<5
行场振荡:
<2
九、行管上加的直流电压
①能量来源过高会造成行管损坏
②如果掺杂了交流杂波会造成行管损坏
③行管B极控制信号如果不正常,也会造成行管损坏
④如果前级有交流杂波带入,后级的频率会不正确
十、显示器的分类
1.按显示颜色分类
CRT显示器按显示颜色可以分为单色显示器和彩色显示器两种
(1)单色显示器:
只能显示一种颜色,绿色(Green)、黄色(Yellow)、琥珀色(Amber)或纸白色(PaperWhite)。
(2)彩色显示器:
可以显示16色、16位增强色、256色或24位增强色等多种色彩丰富的颜色。
2.按视频输入信号的方式分类
(1)模拟显示器(视频输入信号是模拟信号)
(2)数字显示器(输入信号是分离式的TTL脉冲信号可以是单色或彩色)
3.按显卡接口分类
(1)MDA单色显示器
显示单色(分辨率为720*350)
(2)CGA彩色显示器
显示4种颜色(分辨率为320*200或640*200)
(3)EGA彩色显示器
显示16种颜色(分辨率为640*350)
(4)VGA彩色显示器
显示256种颜色(分辨率为640*480,640*400,640*350)
(5)SVGA彩色显示器
显示256种颜色(分辨率为640*350,640*400,640*480),(800*600,1024*768,1280*1024或者更高)
4.按扫描频率分类
(1)单频显示器(行扫描频率固定不变)
(2)多频显示器(目前市场上的主流显示器)
十一、显示器的结构
1.物理结构
(1)外部:
①外壳
②控制面板(模拟控制按钮、单键飞梭、数控型按钮)
③底座
④显示屏
(2)内部:
①金属屏蔽罩
②显像管(管座、电子枪、荫罩、荧光膜、荧光屏)
③偏转线圈(行偏转线圈、场偏转线圈)
④消磁线圈
⑤视频板
⑥色纯汇聚校正组件
⑦光栅旋转线圈
⑧主电路板(开关、电源输入接口、信号输入接口、CPU等电子元件)
2.电路结构
①显示器开关电源
②系统控制电路
③视频信号处理电路
④同步信号处理电路
⑤行扫描电路
⑥场扫描电路
⑦视频放大电路
⑧显像管附属电路(亮度控制电路、白平衡调整电路、关机消亮点电路、行场消隐电路、动态汇聚电路、光栅旋转电路、消磁电路)
十二、显示器的主要技术参数
1.像素和分辨率
像素是指屏幕上能够独立控制颜色和亮度的最小单位;分辨率是指在屏幕上的单位面积上有多少个像素点,它是图像清晰程度的标志。
在CRT显示器中像素有红,绿,蓝三种颜色的荧光点组成,像素点越多,表示显示器的图像越清晰。
2.点距和栅距
点距就是指显像管上的两个最接近的同色荧光点之间的直线距离。
点距是显像管重要参数之一,单位是毫米。
点距越小,影像看起来越清晰。
一般显示器点距为0.2—0.28mm,若17吋显示器的点距大于0.28mm就会导致图像模糊不清。
栅距是指条栅状荫罩式显像管平行的光栅之间的距离。
一般在0.25mm以下。
3.显像管
显示器之间最大的差别就是显像管,在相同的可视面积下,显像管的品质是决定显示器性能是否优越最关键的因素。
通常所说的显示器尺寸就是指显像管尺寸,一般用英寸(吋)表示。
目前主流的纯平显像管制造厂商有LG(未来窗)SAMSUMG(丹娜管)SONY(特丽珑)三菱(钻石珑)日立(锐利珑)等品牌。
4.荫罩
分为孔状荫罩和条栅状荫罩两种类型。
它安装在与荧光屏内壁距离很近的地方,并与阳极相连。
由很薄的钢板制成。
上面开有40多万个小孔。
它的作用是在于保证三个电子束共同穿过同一个荫罩孔,准确的激发荧光粉,使之发出红、绿、蓝三色光。
是显像管的造色机构。
5.扫描频率
显像管电子枪发射出的电子束在行偏转磁场的作用下从荧光屏的左上角开始,向右做水平扫描(称为行扫描正程),扫完一行后迅速又回到左边(称为行扫描逆程);如此逐次扫描直至到屏幕的右下角,工作完成了整个屏幕一帧(称为场正程),接着从右下角跳至左上角继续扫描(称为场逆程)。
行扫描正程时间+行扫描逆程时间称行周期,其倒数为行频。
电子束每秒在屏幕上的扫描水平线称为水平刷新率。
场扫描正程时间+场扫描逆程时间称场周期,其倒数为场频。
每秒在屏幕上显示的图像数称为垂直刷新率。
行频分别与场频、分辨率成正比,场频越高或者水平线数越多,要求的行频也越高。
反过来说,行频越高,则允许显示器分辨率可变范围越大,场频也越高,显示器越好.
行频=场频*电子束水平扫描线数÷0.93
行频又称为“水平扫描频率”,指电子枪每秒在荧光屏上扫过的水平线的数量,其值等于“场频×垂直分辨率×1.04”,单位为KHz(千赫兹)。
行频是一个综合分辨率和场频的参数,该值越大,显示器可以提供的分辨率越高,稳定性越好。
以1204×768的分辨率、85Hz的场频为例,显示器的行频至少应为68KHZ,目前CRT显示器比较主流的行频系列是:
70KHz,85(86)KHz,96KHz等。
行频就是Y轴坐标对应的像素刷新的频率,就是一秒内刷新多少次;
场频就是X轴坐标对应的像素刷新的频率。
6.视频带宽
所谓带宽是显示器视频放大器通频带宽度的简称,一个电路的带宽实际上是反映该电路对输入信号的响应速度。
带宽越宽,惯性越小,响应速度越快,允许通过的信号频率越高,信号失真越小,它反映了显示器的解像能力。
带宽低,则信号失真太大,带宽高,会造成不必要的浪费。
这是因为带宽达到一定值后若再增加,对某一频率的信号来说其波形的改善十分有限,而为增加带宽所付的代价却非常昂贵,所以要折衷考虑。
带宽=场频*(电子束水平扫描线数÷0.93)*(每条水平扫描线上的像素个数÷0.8)视频宽带是指每秒电子枪扫描过的总像素数,单位为MHZ(兆赫)。
带宽=水平分辨率×垂直分辨率×场频(画面刷新次数)
带宽=水平像素(行数)×垂直像素(列数)×刷新频率/0.7(有效系数)
例如:
分辨率1024×768、刷新频率85HZ的画面,所需要的带宽为:
带宽=1024×768×85/0.7=97MHZ
视频带宽是显示器的最基本的频率特性。
带宽越宽则表明显示器电路可处理的频率范围带宽的值越大,显示器性能越好,相应的价格也会更高。
一般100MHZ左右的显示器带宽已经默认为一个基本标准。
7.隔行扫描和逐行扫描
隔行和逐行扫描是显像管电子枪对屏幕的扫描方式。
隔行扫描是先扫描奇数行,后扫描偶数行,通过两次扫描来完成对图像的更新。
奇场与偶场合在一起才组成完整的一帧图像。
(绝大多数的电视机就是这种扫描方式)。
逐行扫描是由左上角开始,向右逐点扫描,直至右下角,只需一次扫描即可完成对图像的更新。
隔行与逐行相比,隔行图像有闪烁感,易使眼睛疲劳,而逐行相对隔行而言没有闪烁感,对眼睛伤害较小。
8.屏幕可视区域
由于显像管荧光屏是非球面而近似平面,将引起光栅枕形失真,尤其是屏幕边缘的地方更明显,所以制造的时候四周都留有黑框,避开显示质量不好的部分。
15吋显示器的可视范围在13.8吋左右,17吋的可视范围显示器在16吋左右。
9.动态聚焦
动态聚焦是指电子枪扫描屏幕时,对电子束在屏幕中心和四角聚焦的差异进行自动修补的功能。
可以更好地提高屏幕四周的图像清晰度。
10.安全认证和绿色环保
由于CRT显示器在工作时候会放射对人体不好的X射线,因此现在的显示器必须通过TCO95认证甚至TCO99极其严格的认证。
绿色环保就是让显示器在用户长时间不使用的时候下进入节能状态。
十三、CRT显示器的工作原理
CRT显示器的核心部件是CRT显像管。
CRT显像管使用电子枪发射高速电子,经过垂直和水平的偏转线圈,来控制高速电子的偏转角度,最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光,通过电压来调节电子束的功率,屏幕上就会形成明暗不同的光点,从而形成各种图案和文字。
彩色显像管屏幕上的每一个像素点都由红R绿G蓝B三种涂料组合而成,由三束电子束分别激活这三种颜色的磷光涂料,用不同强度的电子束调节三种颜色的明暗程度就可得到所需的颜色。
通过加装的荫罩(或荫栅)对电子束进行更加精确的控制,正确瞄准的电子束穿过每个磷光涂层光点相对应的屏蔽孔,荫罩(或荫栅)拦下所有散乱的电子束,以避免它们打到错误的磷光层。
十四、自会聚彩色显像管工作原理
所谓电子束会聚就是红R、绿G、蓝B三个电子束在整个屏幕都分别击中自己的基色荧光粉色点上。
自会聚就是用非均匀偏转磁场是R、G、B电子束自动会聚,自动消除三电子束的失聚,而不用外电路的动态调整。
装置产生非均匀磁场的偏转线圈叫做“动会聚自动校正偏转线圈”。
场偏转磁场为桶形结构,行偏转磁场为枕形结构。
在显像管出厂时,偏转线圈都已经固定,不能随意调整其位置。
因为电子束的中心轴线与偏转线圈的磁场中心轴线相重合,否则动会聚将受到破坏。
自会聚管的偏转线圈,型号不同不能代换。
十五、显示器电路的功能
1.主电源电路
主电源电路主要是为整机负载电路提供工作电压。
如5V、6.3V、12V、80V、120V、26V电压等
为同步信号极性处理和微处理器等一般集成电路提供5V供电电压
为显像管灯丝提供6.3V电压
为行、场扫描和视频等小信号处理电路提供12V电压
为视频输出放大器供电,栅极控制80V,阴极控制120V
为场输出放大器供电,根据输出电路不同电压从26V-120V不等。
为行输出电源电路供电,串联型160V-200V,并联型50V-70V。
2.行输出电源电路
行输出电源电路为行输出电路提供的工作电压随行频升高而升高,其变化范围与行频自动同步范围大小有关。
行输出供电通常用B+表示,范围变化在100V左右。
3.视频预处理电路
将R、G、B模拟信号进行放大,并进行黑电平箝位、对比度和亮度控制
TTL彩色显示器首先将TTL数字信号进行缓冲放大,再经接口电路倒相和隔离,由数字处理电路进行信号变换、整形和换色,随后,经数/模(D/A)变换电路将数字电路变换为模拟信号。
4.视频放大电路
是对经过视频处理后的模拟信号进行放大,通过射极跟随器输出,送入显像管阴极RK、GK、BK,它还有暗平衡调整功能,能够保证屏幕背景颜色适宜。
为了确保画面清晰,要求该电路由足够的带宽和放大量。
5.同步信号处理电路
是将显卡输出的行、场同步信号进行极性处理,满足行、场扫描电路正常工作的需要。
同时,还产生节能、S校正电容切换和行场幅度控制等多种自动控制信号。
6.行扫描电路
为行偏转线圈提供线性良好和峰值可达几安的行锯齿波电流,以产生垂直方向的偏转磁场,使显像管的电子束完成水平方向的扫描,即行扫描。
为显像管提供正常工作的阳极、聚焦和加速极电压。
早期的显示器的显像管灯丝也由行输出电路供电。
现在17吋以上的显示器为了提高工作的稳定性能,将行输出电路与高压产生电路分离。
行输出电路仅为行偏转线圈提供锯齿波电流,而阳极高压、聚焦极电压和加速极电压均由独立的逆变电路产生。
向行扫描集成电路中的AFC(行频自动控制)电路提供行逆程脉冲信号。
向高压保护电路提供高压取样脉冲。
为行输出电源电路提供取样电压,以便行输出管的供电随行频升高而升高。
为X射线保护电路提供取样电压,以免行输出电源电路、行逆程电容等异常,引起行逆程脉冲过高带来的危害。
为开关电源提供“锁频”脉冲。
使开关电源工作被行频同步,以免开关电源与行扫描电路互相干扰。
具有行幅和行中心调整功能。
具有水平枕形和梯形等失真校正功能。
具有OSD功能的显示器,行输出电路还为OSD处理电路提供用于水平定位的行同步脉冲,具有场动态聚焦功能的显示器,该电路还需提供行频抛物波信号。
7.场扫描电路
为场偏转线圈提供线性良好的,并有足够幅度的锯齿波电流,以便使电子束完成垂直方向的扫描,即场扫描。
具有场幅和场中心的调节功能,确保图像在垂直方向稳定。
能够为水平枕形校正和行动态聚焦电路提供正常的场频抛物波信号。
能够提供正常的场消隐信号,以免逆程期间出现场回扫线。
具有OSD功能的显示器,场输出电路还为OSD处理电路提供用于垂直定位的场同步脉冲。
新型显示器还有鱼尾纹消除功能。
8.亮度和自动亮度控制电路
显像管电子的发射量有两种控制方式:
阴极电压控制和栅极(G1)控制。
阴极控制,范围小,一般为45-185V,由电位器调整电压的大小,通过视放电路改变阴极电压的大小。
栅极控制,通过改变栅极电压的大小,来调整阴极电子的发射量。
亮度控制电路为栅极提供0-60V直流电压,这种控制方式范围大,基本取代了阴极控制方式。
自动亮度控制(ABL)电路,由于某些原因使得显像管阳极高压升高,图像背景亮度即显像管光栅太亮,缩短显像管寿命,而且对人的眼睛有害。
为了避免这种现象的出现,显示器一般都采用自动亮度控制电路,简称ABL(极高压补偿电路)电路。
该电路将行输出变压器阳极高压负端(由于显像管亮度变化而产生的)电压变化进行取样,此电压叫ABL控制电压,经控制电路放大加到视频处理电路中的对比度控制电路,通过对比度控制电路使显像管的亮度变暗,恢复正常。
9.CPU控制电路
通过I2C总线实现对偏向、存储、视频前置和OSD芯片的协调和控制功能,并能和PC进行沟通,是显示器的指挥中枢。
第二章显示器基本电路
1.整流滤波电路
由于显示器中使用的是直流电,因此必须把市电(正弦波交流电)经电源电路转换成为直流电。
而绝大多数电子设备使用的是低压直流电,且市电为220V,因此还必须把交流市电进行降压(通过变压器)。
将交流电压(电流)变换为单向脉冲直流电压(电流)的过程叫整流(AC-DC)。
整流滤波电路是通过变压器、桥式整流、滤波电路来实现。
2.三极管的电流放大作用
三极管是组成放大电路的核心器件,是一种“电流控制型”电子元件。
三极管的最大特点是具有电流放大作用,这是由它的内部结构决定的。
为了实现放大作用,需要给三极管提供一定的外部条件,即集电极电压大于基极电压,基极电压大于发射极电压。
用符号表示为Uc>Ub>Ue。
Ub>Ue叫发射结正向偏置,Uc>Ub叫集电结反向偏置。
只有满足这两个条件,三极管才能实现放大作用。
三极管的放大作用是用“小电流”控制“大电流”,而不是对能量的放大。
而电流的分配关系是Ie=Ic+Ib,NPN型和PNP型都成立,这个关系符合节点电流定律“流入某节点的电流之和等于流出该节点电流之和”。
有基极电流流过,就有集电极电流产生。
基极电流越大,集电极电流也越大;反之,基极电流越小,集电极电流越小。
换句话说,基极电流有较小的变化(增大或减小),就可以引起集电极电流较大的变化(增大或减小)。
这就是三极管的电流放大作用。
三极管的放大是有一定限度的,当Ib增大到一定值后,无论再如何增大Ib,Ic都不再增大,Ic不可能超过Vcc/(Rc+Rce)这个值。
如在维修中测量到Ube低于0.5V或Uce接近电源电压时,三极管是截止状态。
如测量到Ube在0.7V,而Uce0.1V时,三极管处在饱和状态。
三极管损坏后的常见现象:
1b-e结击穿短路和开路
2c-e结击穿短路和开路
3c-b结击穿短路。
一般来讲,c-e结击穿短路时,c-b结大多也击穿短路。
三极管的最主要参数---共射放大系数(
),另外还有特征频率、极限参数。
值表征了三极管的电流放大能力,
值越大,对小信号的放大能力越强。
但是
值不能过大,若过大,三极管的性能将会变得不稳定。
三极管的功率越大,
值越小。
通常情况下三极管的
值在50-150之间。
3.基本放大电路
(1)放大电路的组成
放大电路也叫放大器,是由三极管、电阻、电源、耦合电容、负载等构成。
三极管是放大电路的核心元件,担负着电流放大作用。
(2)共射极放大电路
①固定偏置放大电路
②分压偏置放大电路
(3)共集电极放大电路
(4)共基极放大电路
4.多级放大电路
多级放大电路的组成
信号在多级放大器之间的传递
1电容耦合
前后两级工作点互不影响,由于电容对低频信号的衰减大,不适合传递变化缓慢的信号,电容体积大,不利于集成。
2直接耦合
元器件少,利于集成,前后级工作点相互影响,任一级有问题影响整个电路。
3变压器耦合
能够进行阻抗变换,不影响前后级工作点,但变压器体积大,不利于集成。
5.功率放大器
双电源互补对称功率放大器(OCL电路)
单电源互补对称功率放大器(OTL电路)
单电源互补对称功率放大器电路故障检修
故障现象:
中点电压不正常
易坏器件:
上功率管,下功率管
6.简单稳压电路
稳压二极管构成的稳压电路
稳压效果好,输出电压不可调,输出电流很小。
当输入电压过高时,稳压二极管开始工作,使电压稳定在二极管的耐压值之内,使其输出的电压正常。
三端集成稳压电源
特点:
输出电压不可调
LM78系列:
正电压输入,正电压输出,常见型号LM7805,LM7809,LM7812等。
LM79系列:
负电压输入,负电压输出,常见型号LM7905,LM7909,LM7912等。
LM78系列与LM79系列,输入输出电压相同,但极性不同,管脚排列不同。
与LM78系列相似的有CW78系列的等。
7.开关电路
三极管的两种工作状态
截止状态,三极管工作时,集电极工作始终为0.
饱和导通状态,基极电流达到一定程度,集电极电流不受其控制。
三极管构成的开关电路
开关电路的故障检修
三极管容易工作不良,可能工作响应时间很慢,三极管被击穿,不能工作,基极电阻阻值是否正常,集电极阻值是否正常。
第三章二次电源电路
一、跑电路原则:
(1)按主通路线查找主要元件
(2)反向追查电路
(3)跑到供电源头停止,跑到地线为止
二、二次升压电路的工作原理
(1)行管C极的主供电电源工作起来后,T901的10脚和地之间次级线圈感应出的交流电,经D919整流,C931滤波,得到78V的直流电压,通过L906、FB907加到Q911的D极,同时还通过D925给C951、C432充电,再经T402初级线圈加到行管C极,给行管提供最原始的供电。
(2)升压过程:
开机同时,IC401、28J输出与行频一致的方波脉冲控制信号,经Q912、Q920推挽放大,C941耦合,R962限流,加到Q911的G极,使Q911工作在开关状态。
当G极为高电压时,D、S极导通,L906储存能量;当G极为低电平时,D、S极截止,L906释放能量V⊿和原始的78V一起经D925整流,C951、C432滤波,再经T402初级线圈加到行管C极,此时行管C极电压得到提升,此时C951、C432存储能量。
(3)行管C极的持续供电,当Q911的D、S极导通时,78V经L906充电,D925正端能量被短路到地,此时C951、C432释放出能量,通过T402初级线圈维持行管C极供电,D925截止,起到隔离作用。
(4)同步提升过程:
当分辨率和刷新率升高时,行频振荡率增加,行管负载加重,要求供电能量随之增加。
此时,升压控制信号频率,随之升高,使Q911导通,截止的次数增加,L906存储的能量增加,释放出来的能量增加,给行管C极提供的总能量增加;反之,当分辨率和刷新率降低,行管C极的供电电压,也随之降低。
电解电容:
易漏电容量变小、鼓包、放炮(击穿几率为零)
普通电容:
易击穿,漏电容量变小
(5)二次升压电路常规损坏元件如图
①C2是升压储能电解电容,是二次升压第一易损件,常见的规格有:
耐压值为160V、200V、250V、400V,容量为10µF,22µF,47µF,100µF。
通常规格是47µF/250V。
极易鼓包、漏电、放炮。
(a)轻微漏电时,外表不易看出损坏,造成背景光栅上有黑条干扰,稍微严重时,在较高的分辨率下,画面水平方向上分叉抖动,伴随着高低亮度画面转换时,图像大范围收缩,行管C极供电电压不稳定。
(b)严重漏电时,电容鼓包或引脚被腐蚀断路,造成烧行管或烧升压管(场效应管)
②Q1是二次升压管,常见的型号有:
IRF630、634、620、640、644、740、K2141、K2134、IRF630或IRF634代换(最好用IRF634代换),是二次升压第二易损件。
(a)单独击穿时,造成黑屏,无高压,个别显示器会出现机叫、灯闪、电源其他电路输出不稳定、上下浮动,时高时低。
(b)Q1击穿时,R1必定烧毁(R1=1Ω),是一只保险电阻,可以直接短路(多数显示器不装此电路)
(c)当D极和S极击穿时,R3必定烧毁(R3=0.33Ω,2W),多数情况会被烧断,偶尔变值。
用万用表测依然通,必须更换,如果此电阻变值会造成不升压故障(R3过流保护电阻,R4有可能被烧毁,R4=1KΩ1/4W),如果R4烧毁,则升压控制芯片多数也会被烧毁。
(升压控制芯片的判断方