VGA信号测试基本知识.docx

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VGA信号测试基本知识

VGA信号测试基础知识

Easy.08.11.20

这段时间为比亚迪客户做一有关VGA信号测试方案的支持，支持过后，总结了本文，向大家介绍这段时间我尝到的有关VGA信号测量的基础知识，希望能对大家在以后碰到这方面的支持能更顺利地明白客户的需求。

在此，感谢周涛对我的帮助！

1.VGA信号管脚定义

虽说有15根线，但常用测试项目中只要这么几根：

A.红基色

B.绿基色

C.蓝基色

D.蓝基，绿基，红基（这三根线与线缆的屏蔽线拧一起，起到模拟共地作用）

E.行同步

F.场同步

G.数字地线

以上七条线就是在测试过程中必用的线。

2.VGA信号规格与时序

给大家实验图片目的：

让大家看到真实的信号后，再来向大家介绍信号的规格与时序。

1）实验条件

A.视频信号源（把另一部电脑作为信号源）：

a.分辨率800*600

b.刷新率60Hz

c.装了NokiaMonitorTest，产生标准的视频信号软件。

B.匹配阻抗75欧

C.示波器PXI-5922

2）规格与时序

A.规格

a.红基色:

VPP=1.4V，Vmax=700mv

b.绿基色:

VPP=1.4V，Vmax=700mv

c.蓝基色:

VPP=1.4V，Vmax=700mv

d.场同步:

TTL脉冲电平，每扫描完一场输出一个脉冲。

根据每一场就输出一个场同步信号，如果刷新率是60Hz，这个场同步信号也应该是60Hz，也就是说周期为16.6667ms，实验结果如下：

（可以看附件里的sence-scan文件夹里的SEN-SCAN-WITH-CURSORS1.bmp图片）在ScopeCursor信息框中看到两个脉冲间的间隔也就是16.641ms，与理论值相差不大。

d.行同步:

TTL脉冲电平，每扫描完一行输出一个脉冲。

如果刷新率是60Hz，分辨率是800*600，那么行同步信号的频率应该是60*600=3.6MHz，也就是周期为27.8us，

e.

（可以看附件里的row-scan文件夹里的ROW-SCAN-WITH-CURSORS2.bmp图片）在ScopeCursor信息框中看到两个脉冲间的间隔也就是26.529us，与理论值相差不大。

场行同步图见下面：

B.时序

时序这个涉及到的概念较多，围绕的中心问题就是行场信号与视频信号的时序概念。

用下面实验的图来作解释：

a.在作为视频信号源的电脑上调好刷新率800*600，分辨率60Hz后，打开NokiaMonitorTest，选择颜色测试项，选择输出纯绿色，这时G=700mv，R=0mv，B=0mv。

b.我们把G信号线接至ch0，把行扫描线接至ch1，在示波器面板上设置autosetting。

出来如下图信号图。

我们把上图中画了绿色圆框的区域拿出来介绍基本概念，如下图：

由于我们所测的是纯绿色的图像，在有效视频区是一恒定的电平，大家有兴趣也可以看看非纯色的图像的电平。

注意：

每个有效视频区间的电平就是每一行的视频信号。

3.VGA测试常用术语

1）DUT-Deviceundertest

任何一个VGA信号源均被称为DUT，即待测设备。

2）Fps

即屏幕刷新率或垂直频率或更通俗称为场频。

3）FCP

像素时钟周期定义为传送一个像素需要的时间。

为了更好地说明像素时钟的概念及其重要性，800*600分辨率。

800与600的乘积就是屏幕的像素数，将获得的乘积与Fps相乘，就可以得到该分辨率下每秒钟传输的像素数，即传输速率，它的倒数即是像素时钟周期。

4）VSIS标准

视频电子标准协会VESA（VideoElectronicsStandardsAssociation）对VGA信号测试所作出的规定。

VSIS推荐标准分为三个部分。

第一部分为同步信号规范，它包括的参数有同步逻辑电平、同步抖动和同步跳变等。

这些规范列在表的开始部分，以确保使用VGA接口连接的两个器件之间的兼容性。

如果没有正确的同步，那么其它也不会正常。

第二部分为模拟视频输出参数，包括RGB视频电平的规定、噪声和信号跳变等。

这些参数是模拟接口性能的关键参数，以确保它在事实上能够传输人们希望达到的分辨率。

最后，对测试电路部分的接口两端负载作了规定。

不适当的负载实质上会改变同步和RGB视频信号的过渡响应。

详细的评测参数可上网：

www.vesa.org查询。

5）常用VGA矩阵测试信号：

A.垂直栅格：

黑白垂直条纹交替图案，由RGB＝FFh的100个像素和随后的RGB＝00h的100个像素组成并重复这一组合。

这种栅格图案用于RGB视频幅度和瞬态响应测量。

水平显示的、从全黑到全白的灰度渐变斜坡或台阶信号。

B.斜坡信号：

视频信号由0到700mv线性变化所产生的白到黑线性图，用于RGB线性和单调性测量。

C.全白平场信号：

用于RGB视频噪声测量。

D.窗口信号：

视频信号在某行的中间有突变而产生的黑白突变信号，与全白平场信号一样，用于RGB视频噪声测量。

E.彩条信号：

彩条测量来自于视频行业。

在彩条信号中给出8个不同的彩色信号，导致不同白/黑RGB组合的RGB电压电平值。

例如，红色是R=700mV，G=0mV，B=0mV；黄色是R=700mV，G=700mV，B=0mV；白色是R=G=B=0mV。

因此，8种彩色总共给出所有的24个电压测量值。

F.32级阶梯波：

它提供黑（00h）白（FFh）之间32个等间距的电平上进行的，使用的是阶梯波测试信号。

对于阶梯波中的每一个台阶，均相对于该通道的行后肩电平以测量RGB电压。

然后这样来比较电压：

G对B、G对R，以及B对R。

用来比较RGB通道间的幅度匹配状况，专业名称叫通道间的失配测试。

4.VGA常见测试项目

1）同步测量

包括为H和V同步，H和V定时，H同步抖动三个测试项

A.H和V同步

其实就是对HV同步信号的各项参数进行分析，这里也是以图来介绍HV同步信号的各项参数。

VSIS对标准VGA信号中的行场同步信号的以上abcdefg各项参数作了极值限定，作为HV同步的测试标准。

B.H和V定时

H定时和V定时测量是将同步位置即脉冲位置与RGB视频信号进行比较，请回忆我们上面介绍时序时用到的两幅图，定时在这里与时序是相同的概念。

进行这一项测试有助于确定显示器能否正确居中以及是否有正确的可寻址行数。

因为在实际情况下，上方和下方的行会被剪裁，左方和右方的点会因消隐也被剪裁。

拿像素点来讲，800*600的分辨率，虽然理论每行有800个点，但实际不可能显示800个点，一般只显示640个点，行同步时间96点，行消隐前肩16点，行消隐后肩48点，共160点行消隐期。

C.H同步抖动

行同步功能是用来正确地规定每一图像显示行的位置。

在理想情况下，从一个H同步脉冲到下一个H同步脉冲的时间应当是恒定的。

如果H同步定时发生变化，那么在一帧中的图像部分就会发生水平位移。

这种同步定时的变化称为抖动。

VSIS规定H同步抖动的最大峰峰值为像素周期的30％。

2）视频测量

包括很多项，以下介绍常见的项测试

A.亮度电平

亮度电平测量用来测定DUT输出全白（其值为FFh）和黑图像信号（其值为00h）时的RGB电压电平值。

适当的电平对于显示器的正确亮度和对比度是重要的。

就理想状况而言，白电平应是700mV而黑电平应是0mV。

这些数值是绝对测量值，是以RGB信号的返回线（接地端）作为参考。

测量时使用“VerticalGrille（垂直栅格）”测试图案。

B.彩条测试

当彩条的各种组合被激活时，利用彩条来观察RGB信号特性是否正确将是一种很好的方法。

例如，R信号是否受到G信号开启或关闭的影响？

这只需比较黄条和红条电压值就知道了。

还有，由于彩条是只能通过行来识别的，所以通常就可以用来观察行倾斜。

在理想情况下，白条、黄条、青条和绿条应当都具有相同的G信号数值，标称值为700mV。

如果G开始为700mV，但是在后面的3个彩条中其电平值向下漂移，那么在G通道中可能就存在着行倾斜。

C.通道间失配

通道间的失配用来比较RGB通道间的幅度匹配状况。

用32个等间距的电平，即阶梯波测试信号。

这一点前面已经介绍过了。

D.视频瞬变

视频瞬变特性是用来评估RGB通道中黑白电平跳变时的保真度。

这项测量使用的是垂直栅格测试图案，由黑到白的过渡时间是一个像素的时间。

每个通道均按10％至90％白电平幅度测量上升时间和下降时间、过冲（正向跳变）、下冲（负向跳变）和恢复稳定所需时间（settlingtime）。

E.线性

线性是用来检查DUT在黑白之间的变化特性。

在理想情况下，如果斜率恒定的黑白之间的斜坡测试信号加在DUT的输入端，其输出也应当是斜率恒定的斜坡。

一般而言，DUT的输出斜坡会给出某种斜率的变化。

这种变化表示出现了线性误差。

通过黑白斜坡信号输入与输出的电平测量，可以测试线性误差。

F.通道间畸变

通道间畸变是用来测量RGB分量通道在时间上是否对准。

如果没有对准，那么RGB信号的跳变就不会在显示器上的同一点发生。

例如，当信号由黑跳变到白时，如果B和G通道的显示与R相关，就可能有窄的红边界出现。

由于H同步抖动，还可能观察到较少量的漂移。

VSIS规定任意两个通道之间的时间漂移量的最大值为像素时钟周期的50％。

G.噪声抑制比

这是一项单个RGB通道中的噪声测量。

VSIS规定峰至峰噪声测量是在白色图案上进行的，带宽在500MHz以上。

峰至峰噪声值不应超过白色电压（标称值为700mV）的5％。

5.小结

VSIS作为测试标准，有着多种多样的测试项目，在实际应用中，我们并不需要执行完整的VSIS测试。

而是需要根据客户的信号应用场合，来确定测试项目。

例如对于图像绘制的PC视频应用，应当注重噪声，瞬态响应，RGB亮度电平，通道间匹配（包括通道间的幅度匹配和时间对准）以及H同步抖动等项目的测量，这对图像绘制应用是十分有利的。

最后，需要注意的是，VSIS测试没有检测运动相关图像的失真。

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