“显示器原理”教学中的一些特殊电路|教你三步看懂电路图
时间：2019-02-03 03:35:32 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 本文通过对显示器和电视机电路同异的比较，着重介绍了新型多频显示器中的一些特殊电路。适合在计算机、电视机原理基础课教学中作为补充内容。 关键词： 信号处理 多频扫描 二次电源电路 显示器原理
随着计算机的普及，“显示器原理”进入了些职业教育和高校的课程。与该课程相关的教师多数对电视机的原理较为熟悉，但对显示器的一些特殊电路还不甚了解。对显示器的一些特殊电路与电视机电路作对比说明，希望对同行的教学能有少许启发。如有不妥，请各位读者指正。
对于采用阴极射线管（CRT）的显示器和电视机，外观相似，但内部的电路结构和工作原理其实有很大区别，下面对其主要电路的区别分几个方面来说明。
一、信号处理电路
电视机一般接收的是射频（RF）信号，所以信号处理电路要比显示器复杂。显示器的输入信号一般是由计算机主机中的显示卡经15针信号插座送出的，显示卡有两种形式的输出信号，即数字信号和模拟信号。现在，常见的计算机一般都采用模拟信号方式输出。模拟信号包括R、G、B三基色信号和行同步、场同步信号。由于输入显示器的已经是三基色信号，行、场同步信号也很完整。因此，显示器中不再需要视频信号的还原解调电路，故R、G、B信号一般直接送入显示器的尾板。尾板电路中主要是视频信号处理电路和显像管附属电路，它包括视频信号预处理电路和末级视放电路。视频信号预处理电路包括视频放大、自动亮度控制、亮度和对比度控制、黑平衡和白平衡调节电路，该部分电路一般由专用集成电路和外围元件组成。末级视放电路是由三只高耐压、中功率组成的电压放大器，用来产生调制显像管阴极足够大幅度的三基色信号。现在也有集成末级视放电路的。另外，该电路还有高频补偿电路，补偿信号中失落的高频成分，提高图像的清晰度。显像管附属电路用来提供显像管工作所需的各种电压。顺便说一句，由于计算机中的音频信号由主机中的声卡通过解码产生，推动外接的有源音箱直接发声，和显示器无关，故显示器中一般没有音频电路。
二、扫描电路
显示器大多数采用逐行扫描。为支持不同档次的计算机和显示卡，以及用户不同的使用要求，显示器的最大扫描频率范围，行频要从15.8KHz到120KHz之间变化，场频要从50Hz到120Hz之间变化，这就是所谓“多频显示器”。普及型显示器都支持VGA和SVGA方式，它们的一般要求是：分辨率调整范围在640×480到1280×1024之间。相应行频变化范围约在30―70KHz，场频范围在60―120Hz之间。为达到这些要求，多频显示器除有和电视机相同的鉴相、振荡、同步、激励、输出等基本扫描电路外，还有以下特殊电路。
1.行、场同步信号频率的自动跟踪、极性处理与同步电路
显示器要在大范围内保持扫描同步，首先要有一个对同步信号的频率跟踪电路，以便对行、场振荡电路的振荡频率及时作出调整。原理是让行同步信号通过一个频率/电压（f/V）转换电路，电路的输出端经积分滤波器后输出一个与行同步信号频率成正比的电压信号，用这个信号控制振荡器RC定时电路的时间常数，达到改变振荡频率的目的。极性处理电路的任务是对行、场同步信号的极性进行识别并进行归一化处理的电路，这是因为由计算机显卡送入显示器的行、场同步信号的极性是随显示分辨率的不同而变化的，这些同步信号的不同极性的组合中含有不同视频模式的信息，显示器就是根据行、场同步信号的频率和极性对各种视频模式进行识别的。经模式识别后的行、场同步信号再进入极性处理电路，一律变成符合该显示器同步电路需要的极性。上过程就是归一化处理。处理后的行、场同步信号分别送入行、场振荡电路对其进行锁频、锁相，完成同步过程。
2.行幅度和场幅度自动调整电路
由公式iy=Ec・Ts/Ly知，行扫描电流iy与电源Ec、行正程时间Ts的乘积成正比，与偏转线圈电感量Ly成反比。当行频升高时，Ts变小，iy也相应变小，因为行幅度与iy成正比，所以，当扫描频率升高时，行、场幅度要缩小。多频显示器中，行幅度自动调整电路一般采用调整电源电压Ec、改变逆程电容、二极管调制器行幅度自动调整电路等方法。调整电源Ec的方法在后面电源内容中介绍。逆程电容调整法的原理是：当行周期一定时，逆程时间与行逆程电容成正比。当行频升高时，行周期变短，这时减小逆程电容，缩短逆程时间，相对增大了正程时间，即增大了行幅，反之亦然。另外，当行频变化时，适当调整逆程电容，使正程和逆程时间关系保持一定比例，也可防止图像右卷边，保证图像质量。实际电路中，一般是由多个逆程电容与开关三极管共同构成逆程电路，由微处理器控制三极管的导通、截止，改变了逆程电容的串、并联接入状态，即改变了容量，完成逆程电路的调整。
现在的新型显示器中广泛采用的是一种二极管调制行幅度自动调整电路原理：电路如图1，图中T为行输出管，D为阻尼二极管，D1、D2为调制二极管，Ly为行偏转线圈，FBT为行输出变压器，Lm为调制线圈，Um为调制电压。该电路的特点是用电压Um的变化可以控制偏转线圈中电流的变化。由微处理器或控制电路送来的行幅度控制信号经放大电路后，经A端由Lm送入，控制Um电压。当Um升高时，抬高了行偏转线圈Ly下端的电压，上端电压保持不变，故行偏转线圈两端电压减小，行偏转电流iy减小，行幅变窄；Um降低时，行偏转电流iy增大，行幅变宽，这样达到自动调整行幅的目的。行幅调整反馈信号一般取自行输出变压器上的绕组。
场幅度调整的原理一般是：由微处理器根据不同的视频模式识别信号给场扫描电路送出适当的控制信号，控制对锯齿波形成电路RC充电电流的大小，以改变锯齿波的幅度，达到自动控制场幅度的目的。
3.枕形失真自动校正和S校正自动调整电路
我们知道，由于显像管中电子束的偏转半径和荧光屏的曲率半径不同，会引起特有的“枕形失真”和“延伸失真”。为此，在电视机中都加有枕形校正和S校正电路，由于这两个校正电路的补偿参数都和扫描频率有关，故在多频显示器中，该部分电路也与电视机不同。枕形失真自动校正电路中，去掉了电视机中常用的枕形校正变压器，而利用前面介绍过的二极管调制器行幅度自动调整电路进行枕形校正，原理是：由微处理器根据不同的视频模式识别信号确定场频后，给送入Lm线圈的行幅控制信号上再叠加一个与场频一致的抛物波，适当控制该抛物波的凹凸程度，使一场的行扫描线在水平方向上呈鼓形，刚好与枕形失真抵消，达到自动校正的目的。
显示器中，对图像的几何失真度要求很高。在S校正电路中，当行频变化时，要适当改变S校正电容的容量，以得到最佳效果，即最小的几何失真。实际电路中，在一个较小的S校正电容上并联数个经晶体管控制的S校正电容，这些晶体管作为开关由微处理器控制，根据不同的行频决定电容在电路中的接通数量，控制行扫描电流波形的S弯曲程度，达到最佳S校正。
4.行、场中心自动调整电路
在扫描电路中，由于存在晶体管等非线性元件，以及行扫描电路工作在开关状态等因素，会产生信号在传输过程中的延迟，延迟量与扫描频率有关。多频显示器中，当扫描频率改变时，延时量发生变化，使扫描信号的相位发生变化，这将会引起图像在屏幕上的偏移，行、场中心自动调整电路就用来消除偏移，它们的电路实际上是由微处理器根据频率变化时不同的延迟量，给行、场偏转线圈上加上一个适量的直流电流分量，使光栅产生一个与延时量相反的偏移量，使行、场中心始终和屏幕中心重合。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 以上调整和校正电路除有自动控制电路外，还有手动控制电路，以弥补自动的不足，同时也方便使用者。手动控制的方式很多，在新型多频显示器中，一般由不多的几个按键用菜单方式集中进行多项控制，采用面板参数调整电路，在微处理器控制下，把经菜单选中的某一控制量调整的脉冲经D/A电路转换为模拟量加至被控部位。在有效调整范围内，操作者可随意进行调整。该类显示器一般都采用带屏显接口的视频信号处理电路，故调整量可直观地显示在屏幕上。调整内容除对比度，亮度外还有：行幅、场幅、行中心、场中心、枕形失真、梯形失真、画面旋转、自动消磁等。
三、电源电路
显示器电源多采用并联型自激式冷底板，由开关变压器初、次级线圈进行电路隔离，取样反馈电路一般用光电耦合器隔离。国产显示器现多采用性能优良的集成电路UC3842做电源脉宽调制器（PWM），开关脉冲的频率在30―50KHz之间。为降低开关损耗和简化驱动电路，电源调整管多采用场效应管。
显示器电源比较有特点的电路是在主电源次级。前面述及，多频显示器中当频率升高时，行幅度要变窄，大范围的行幅度调节其实要用提高行电源Ec的方法，其它方法只能在小范围调节。如在不同的显示模式下，当行频从31.5KHz升高到48.4KHz时，行电源Ec约从90V要升高到150V。Ec电源的调节电路称二次电源电路，原理如图2所示，一般有a、b两种电路。a图为一种串联式电压调节电路，图中T为调整管，栅极由微处理器送入经模式识别后有一定占空比，并经电路放大的方波信号，控制调整管工作在开关状态，对直流电源进行斩波输出。显然，输入方波的占空比决定了输出电压的高低。电路的输入端接开关电源给行扫描电路的供电端，输出端的脉动直流电经L、C滤波后作为Ec送给行输出电路。由原理知，该电路输入端电压要高于输出电压。
b图为一种并联式电压调节电路，图中T为开关管，L为贮能线圈，D为续流二极管。当开关管栅极输入微处理器控制的方波后，在T导通期间，由电源经输入端向L输入电能，根据焦耳楞次定律，L中产生自感电势，方向左正右负，该自感电势产生的磁能贮存在L中；在T截止期间，L中自感电势变为左负右正，磁能变为电能，和输入端电压叠加后经二极管D输出，L中的贮能大小（即输出电压大小）与T的导通时间成正比。该电路的输出电压为输入端直流电压和L中自感电势平均值之和，故输出电压要等于或大于输入端电压。输出电压大小决定于微处理器控制的方波占空比。该电路最大的优点是：当二次电源电路出现故障时，行电源电压自动降低，避免了可能对行扫描电路造成的损坏。因此，现在的新型显示器多用该类电路。
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