电子毕业论文-计算机显示器

2013 届本科毕业设计（论文）绪论显示器是计算机重要的外部终端设备，是人机交换的窗口，它能够显示计算机输出的图像、图形、文本等信息，使计算机具有可交互性。实际上显示器同CPU、主板、内存一样，是计算机系统的重要组成部分。显示器电路的作用就是接受计算机显示卡送来的同步信号和视频信号，经处理后控制显像管和偏转系统把视频信号所代表的图像信息显示出来。显示器的一般结构分为五块：开关电源电路；行扫描电路；场扫描电路；模式识别与控制电路；视放与显像管附属电路。从显示器的角度来看，各视频标准主要规定了最高分辨率、信号接口形式、场同步、行同步信号的频率及同步脉冲的极性等。实际上显示卡和显示标准是相互统一的，显示标准最终体现在显示卡上，显示标准是由显示适配器实现的。在计算机显示系统的发展过程中，从最初的 MDA，经过CGA、 EGA、VGA、XGA、SVGA。相应的，常把符合不同的显示卡称为 CGA卡、EGA 卡等，把和它们相配的显示器也常称为 CGA 显示器、EGA 显示器等。分辨率是显示器的指每两个像素可以具有的色彩数目。常用两个数表示如800600，其中 800 代表水平方向的点数，后者代表垂直方向的扫描线数。两个数值越高，图像越清晰。显示器达到的最高分辨率是由象素的书目决定的。象素的多少可以用点距来衡量，点距指显像管荧光屏上每相邻两个象素之间的距离，点距越小，图像越清晰，分辨率也越高。若重现图像,必须把光信号转变为电信号,然后用电信号控制显像管达到图像重现的目的。经研究发现,自然界中的各种颜色几乎都可以由选定的三种单色光以适当的比例混合得到，且绝大多数的彩色光也可以分解成特定的三种单色光.这三种选定的颜色被称为三基色,也叫三原色,三基色互相独立,其中任一种基色是不能又另外两种基色混合得到,但它们相互以不同比例混合,可以得到不同的颜色,这就是彩色显示的三基色原理.2013 届本科毕业设计（论文）第一章 方案论证.1 开关电源部分。方案一： 串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源，这种传统的串联稳压器，调整管总是工作在放大区，流过的电流是连续的，这种稳压器的缺点是承受过载和短路的能力差，效率低，一般只有 35%60%。由于调整管上损耗较大的功率，所以需要采用大功率的调整管并装有体积很大的散热器。方案二：开关电源的调整管工作在开关状态，功率损耗小，效率可高达 70%95%，稳压器的体积小，重量轻，调整管的功率损耗小，散热器也随之减小。此外，开关频率工作在几十千赫，滤波电感、电容可用较小数值的元件，允许的环境温度也可大大的提高。开关电源与线性串联稳压电源的比较如表 2-1。表-1 开关电源与线性串联稳压电源的比较开关电源区别于线性电源的主要之处在于开关电源中的主要大功率器件，电源调整管在矩形脉冲的激励下，工作在开关（饱和、截止）状态，周期性地时断时通。鉴于理想开关损耗为 0，开关电源具有高效低耗等对线性电源无可比拟的优势而被用在各类电子设备中，其发展前景极其广阔。所以本设计电源电路采用开关稳压电源电路。2013 届本科毕业设计（论文）.2 行扫描部分：方案一：不带行振荡电路的行扫描电路：不带行振荡电路的行扫描电路由行极力电路、行输出电路和高压电路组成。显示卡送来的行同步脉冲信号直接加至行激励电路，使行扫描电路工作。这种电路在不连接计算机时，屏幕不会出现光栅，采用这种电路的大多是单色显示器。方案二：带行振荡电路、高压输出不独立的行扫描电路：此扫描电路由 AFC 电路、行振荡电路、行激励电路、行输出电路与高压电路组成，基本与彩色电视机的扫描电路组成一样。行振荡器用来形成行频振荡，它外接有 RC 定时元件，决定自由振荡频率。AFC 电路又称自动频率控制电路，它的作用是将计算机主机送来的行同步信号同行输出级产生的逆程脉冲在鉴相器中进行相位比较，并输出一个反映两者之间频率和相位差异的直流电压，用这个电压去控制行振荡器的振荡频率，就能达到行同步的目的。行激励也称行推动级，对行振荡器送来的信号进行功率放大，满足行输出级对驱动功率的要求，以推动行输出级工作。它也对行振荡级起到隔离作用，使行振荡器工作更稳定。.3 场扫描部分方案一：采用分立元件来构成场扫描电路。这样电路较复杂，各部分电路相互协调工作性能较差，行输出电压不稳定，耗电量大等缺点。方案二：采用集成电路 7401 和 7501（TDA4853PS）芯片以及附属电路来构成行扫描电路。它的场输出电压较稳定，省电，经济等优点。具体实现电路如下图 2-3 所示：图-3 场扫描实现电路图2013 届本科毕业设计（论文）比较之，采用分立元件来构成场扫描电路会影响场扫描电路的工作性能，而采用集成电路 7401（TDA4860）和 7501（TDA4853PS）芯片以及附属电路来构成行扫描电路，能够为场偏转线圈提供更稳定的场脉冲，从而使整个电路满足设计的要求。因此，采用方案二。.4 整机实现框图系统框图如图 2-1 所示图-1 显示器系统框图本系统电路设计共分五大模块：开关电源电路模块；行扫描电路模块；场扫描电路模块；模式识别与控制电路模块；视放与显像管附属电路模块。予视放 视频输出行输出场输出行 振场 振显像管模式识别控制电路高中压电 路开关电源2013 届本科毕业设计（论文）第二章 开关电源原理.1 开关电源的特点1.功耗小、效率高，开关稳压电源靠改变开关管的导通时间去改变输出电压的大小。开关管工作在开关状态，损耗小，效率 75%以上。2.体积小、重量轻，省掉了笨重的电源变压器，而使用频率较高的脉冲变压器。3.稳压范围大，电压可在 150V-260V 范围内变化正常工作。4.产生开关干扰，常采取与行频同步或抑制措施解决。开关电源具有效率高、体积小、重量轻等特点，被广泛应用计算机、通信设备、控制装置及家用电器等电子设备中。.2 开关电源的分类1. 依据负载连接方式分为：- (1)串联型 ：串联型开关管是连续控制的线性稳压电源，这种传统稳压电源技术比较成熟。并且已有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等特点。 (2)并联型：开关型稳压电源的开关调整管工作在开关状态，以功率晶体管（GTR）为例，当开关管饱和导通时，集电极和发射极两端的压降接近零，在开关管截止时，其集电极电流为零，所以其消耗的功耗小，效率可高达7095。稳压管体积小、重量轻，调整管功率损耗较小，散热器也随之减小，同时开关型稳压电源直接对电网电压进行滤波调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器，因此具有重量轻，体积小等特点。此外，开关频率工作在几十千赫，滤波电容器、电感器可用较小数值的元件。允许的环境温度也可大大提高，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为 220V10，而开关型稳压电源在电网电压从 110V260V 范围内变化时，都可获得稳定的输出电压。2. 依控制方式分为:- 脉宽调制型：振荡频率保持不变，通过改变脉冲宽度来改变和调节输出电压的大小。有时通过取样电路、偶合电路等构成反馈闭环回路，来稳定输出电压的幅度。2013 届本科毕业设计（论文）频率调整型：占空比保持不变，通过改变振荡器的振荡频率来调节和稳定输出电压的幅度。混合型：通过调节导通时间的振荡频率来完成调节和稳定输出电压幅度的目的。(1)脉冲宽度控制式 :脉冲宽度 改变,周期 T 不变。 - (2)频率控制式 :脉冲宽度 不变,周期 T 改变。3.依激励方式分为：（图 1.1）(1)自激式:开关管参与振荡 (2)他激式:开关管不参与振荡图.1-串联开关电源 此电路是储能元件 L 与负载 RL 串联的串联开关稳压电源。- 控制是改变占空比 ，即是改变开关管 Q 的导通时间。- 开关管 Q 导通,储能元件 L 充电，iL 流2013 届本科毕业设计（论文）经负载 RL，-开关管 Q 截止,电感 L 的反电势经二极管 D 放电，电流 iD 继续流过负载 RL。因此,D 是续流二极管。并联开关电源：此电路是储能元件 L 与负载 RL 并联的并联开关稳压电源。开关管 Q 导通，电感 L 充电。开关管 Q 截止，电感 L 的反电势经二极管 D 放电，电流 ID 流经负载 RL、RL 上输出电压经电容 C 滤波，得到直流输出电压 Uo。-变压器耦合电源此电路属于变压器次级电感 Lb 与负载 RL 并联，本质上也是并联开关电源。开关管 Q 导通，变压器初级电感 Lp 充电，次级 Lb 上感应电压上端为负，二极管 D 截止。开关管 Q 截止，次级的反电势使 D 导通，电流 ID 流经负载 RL, 经电容滤波，得到稳压输出 Uo。变压器耦合开关电源的特点是可以实现初次级隔离，常用于有视频、音频输入的电视机。.3 开关电源工作原理原理图如图 1.2 所示。它为推挽调宽型开关稳压电源。电路中误差放大器 A1的同相输入端（1 脚）接到由并联在输出端的两个电阻 22K 和 4.7K 组成的分压器上，反相输入端（2 脚）通过电阻 4.7K 与 TL494 内部基准电源的输出端（14 脚）相连。15 脚和 3 脚间电容 0.01uF 用于加大误差放大器的高频负反馈，降低其高频增益及抑制高频寄生振荡。死区时间控制端（4 脚）不直接接地，而通过电阻 10K 接地，并通过电容 10uF 和 14 脚相连。电阻和电容组成软启动电路。输入电流刚接通时，由于电容上两端电压不能突变，故 14 脚输出的基准电压 5V 全加在 4 脚上，使死区时间控制端处于高电平，死区时间比较器的输出也为高电平。故 2 个晶体管处于截止状态，开关电源无输出，以后随着电容充电的进行，电容两端电压逐渐升高，电阻 10K 两端电压逐渐降低， 2 个晶体管逐渐开启。正常工作时，10K 两端电压近似为 0。 2013 届本科毕业设计（论文）图.2 开关电源原理图.4 开关电源的主要技术指标.4.1 电气技术指标电气技术指标分为输入电气指标和输出电气指标。1.输入电气指标开关电源的输入电器指标有输入电源相数、额定输入电压及电压的变化范围、频率、输入电流等。2.输出技术指标输出技术指标包括额定输出电压、额定输出电流、稳压精度、输出电压可调范围等。稳压精度也称为输出电压精度或电压调整率，是开关电源的主要技术指标。.4.2 噪音和滤波这项指标需要通过专业仪器才能直观量化判断，主要是 220V 交流电经过开关电源的滤波和稳压变换成各种低电压的直流电，噪音标志输出直流电的平滑程度，滤波品质的高低直接关系到输出直流电中交流分量的高低，也被称为波纹系数，这个系数越小越好。2013 届本科毕业设计（论文）.4.3 瞬间反映能力当输入电压在瞬间发生较大的变化（在允许范围之内） ，输出的稳定电压值恢复正常所用的时间，也是电源对异常情况的反应能力。.4.4 开机延时这是一种新的概念，电源在接通之初到提供稳定的输出必然需要一定的时间的稳定周期，在这个周期中电压的稳定度很难保证，所以电源设计者让电源延时100ms-500ms，等电源稳定后再向电脑提供高质量的电源。2013 届本科毕业设计（论文）第三章 行、场扫描电路设计.1 行扫描电路和场扫描电路.1.1 行扫描电路设计一：作用行扫描电路在显示器电路中占有重要的地位，它不但给行偏转线圈提供线性良好的周期性锯齿波电流，以产生交变磁场使电子束作水平扫描运动，而且还利用行扫描电路的工作特点产生显像管显示图象时所需的阳极高压，以及加速极、聚焦极所需的中压等，只有在这些电压的作用下，显像管内的电子束才能以极大的能量轰击荧光屏,使荧光粉发光。二：特点1、给行偏转线圈提供良好、功率足够的行偏转锯齿波电流，从而使显像管内的电子束在水平方向偏转，作周期性的行扫描运动。2、引入行输出变压器（也叫回扫变压器，Fallback Transformer）,简称FBT，作用是给彩色显像管及其他电路提供各种直流电压和行逆程电压 。其工作原理是：在逆程期间，行扫描电路会产生峰值很高的脉冲电压，称为逆程脉冲电压。通过行输出变压器对逆程脉冲的变压作用，然后再经整流、滤波就可为显像管提供阳极高压和加速极、聚焦极所需的中压，以及栅极所需的负电压。3、行扫描电路被同步脉冲同步后，使显示器的行扫描频率及相位与计算机主机发出的信号一致，保证在屏幕上稳定的显示字符或图形。4、为使逆程期间不显示图象，行扫描电路应给其他相关的电路提供行消隐信号，使行逆程期间的电子束截止，行消隐信号一般加至视放电路或是显像管附属电路，无论哪一种方法都应达到消隐的目的。三：结构组成如图-1, 它由行振荡、行推动、行输出、高中压电路、自动频率控制电路组成。2013 届本科毕业设计（论文）图-1 行扫描电路框图1、行振荡级。形成行频振荡,外接 RC 定时元件,决定其自由振荡频率。行振荡在 AFC 电路的控制下, 其振荡频率可在一定频率范围内变化。行振荡器输出被同步的矩形振荡脉冲送至行推动级。2、行推动级。对行振荡器送来的信号进行放大（脉冲放大） ，满足行输出及对驱动功率的要求，以推动行输出级工作。它也对行振荡级起隔离作用，使行振荡器工作更稳定。3、行输出级。驱动行偏转线圈，为之提供锯齿波电流，并通过（FBT）以及相应的整流电路输出高、中压。本级工作在大电流、高电压（脉冲）状态，是行扫描电路的重中之重，并且在整机中的故障率很高。4、AFC 电路。即自动频率控制电路。它将计算机主机送来的行同步信号与行输出级反送来的代表行振频率相位的逆程脉冲在鉴相器中进行频率比较，并输出一个反映两者之间频率、相位差的直流电压，该电压去控制行振荡频率，以达到行同步的目的。这是一种自动闭环控制方式，不同于场扫描的开环（直接）控制方式，亦称之为锁相环电路。.2 场扫描电路 一、作用：场扫描电路又称场偏转或垂直偏转系统。主要是向场偏转线圈（V-DY）提供场锯齿波电流。以形成水平交变磁场，使显像管内电子束在垂直方向上偏转，实现场扫描。 二、特点：1.为完成显像管电子束的垂直扫描，必须使场偏转线圈中流过场锯齿波电流。同时要求锯齿波电流线形良好，以保证图像不失真。为此在电路中通常采取各种措施，对场扫描线性失真进行补偿和矫正。2013 届本科毕业设计（论文）2.场扫描电路应能在计算机送出的场同步脉冲信号同步。当没有信号输入时，场扫描电路应工作在自由振荡状态下；当有同步信号输入时，场振荡应能被同步，使场扫描电路的振荡频率和同步信号的频率相同，以保证图像稳定显示。3.为消隐电路提供场消隐脉冲，使电子束在场逆程扫描截止，以消除此期间在屏幕上产生的回扫线。4.给枕校电路提供锯齿波电压，消除光栅在水平方向产生的枕形失真。5.显示器从一种模式转换到另一种模式下工作，通常会引起场幅的变化。为此场扫描电路应能在模式识别电路的控制，实现场幅（V-SIZE 或 V-HEIGHT）的自动调整。应设有场幅、场中心（V-CENT）调整装置，使用户根据需要随时调整。三、结构组成：1、概述。如图-2，它由场振荡、场锯齿波形成、场激励、场输出、场线性补偿等电路组成。图-2 场扫描电路框图2、场振荡电路。是一个自激震荡器，用以产生场脉冲信号。在同计算机主机相连显示图象时，振荡电路应能被场同步信号所同步，场振荡电路的自由振荡频率一般可以进行调节，称为场同步调节。3、场锯齿波形成电路。其原理是利用电容的充电、放电来形成锯齿波电压，电容充放电之间的转换是用振荡电路产生的脉冲电压控制的，以形成周期性的锯齿波电压输出。4、场激励电路。又称场推动电路，用来放大锯齿波电压，以推动场输出级的正常工作。5、场输出电路。是功率放大级，为场偏转线圈提供一定幅度的锯齿波电流，以便产生足够的偏转磁场，满足垂直偏转幅度的要求。同时为消隐电路提供逆程脉冲，以消除回扫线；为左右枕校电路提供锯齿波电压，消除水平枕形失真。6、场线性补偿电路。是利用反馈、预失真等措施校正场锯齿波的失真，以便达到最佳的场扫描线性。该电路一般跨接在场输出级与场激励之间，也可跨接在场输出级与场锯齿波形成电路之间或锯齿波形成电路与场激励之间。2013 届本科毕业设计（论文）在设计中，场振荡电路、锯齿波形成电路大都采用一块集成电路，场输出级大多也集成在一个集成电路内，这样既大大简化了场扫描电路，又便于日常维修。2013 届本科毕业设计（论文）第四章 模式识别、节能控制、视放及附属电路.1 模式识别电路模式识别电路主要由行同步、场同步信号极性转换电路、行同步、场同步信号频率的自动跟踪与控制电路组成。.1.1 显示模式切换与控制电路显示模式切换与控制电路的作用是使显示器能够识别不同模式下的行频、场频，根据判定的结果进行切换控制调整电路参数，让电路按照当前模式下的行频、场频频率工作，保持同步，显示正常。控制电路包括：行幅与行中心位置调整电路、S 校正电路、场幅与场中心调整和节电功能电路等。.1.2 同步、场同步信号极性转换电路 彩色显示器能够兼容各种显示模式，对应其行扫描、场扫描频率也是相应的变化的，和彩色电视机接收不同的是，彩色显示器直接接收从显示卡输出的行同步、场同步信号，一方面，不同的显示模式对应的行频率、场频率不同，其正负极性也是变化的，另一方面，行扫描、场扫描电路中的行振荡、场振荡电路需要的行同步、场同步信号的极性是不变的，这样，就需要行同步、场同步信号极性转换电路，来完成各种不同显示模式时行同步、场同步信号极性的转换，使其满足行振荡、场振荡电路的要求。.1.3 同步、场同步信号频率自动跟踪与控制电路 不同的显示模式，需要的行同步、场同步信号的频率是不一样的，为了使得显示器的行振荡器、场振荡器在各种显示模式下，都能够与从显示卡上输入的行同步、场同步信号保持严格同步，需要设有不同显示模式时的行同步、场同步信号频率的自动识别与跟踪电路。2013 届本科毕业设计（论文）不同型号的显示器，其行扫描、场扫描集成电路所需要的同步信号的极性如表-1 ：表-1 常用行扫描、场扫描集成电路所需同步信号极性表从表中可以看出，行扫描、场扫描集成电路有两种，一种集成电路对输入的同步信号的极性有要求（如 TDA9102） 。需要单独设置同步极性转换电路对来自显示卡的同步信号的极性进行处理，使之满足集成电路的要求。另一种集成电路对输出的同步信号的极性则没有要求（如 TDA4853 等） ，也就是说，在该集成电路内部已设置有同步极性转换电路，不需要外加电路来单独处理同步信号的极性。.2 显示器视放电路设计显示器视放电路主要作用是把显示卡输出的三路 R、G 、B 视频信号放大到足够的幅度和功率，并使之满足一定的极性条件，然后去驱动显像管，控制显像管发射电子束的强弱，以便在荧光屏上重现图像。显像管附属电路主要为显像管的灯丝、栅极、加速级、聚焦级、高压阳极提供工作电压。这部分电路还有一些2013 届本科毕业设计（论文）附加功能，如对比度调节，自动亮度控制，亮度调节，白平衡调节等，这些功能大部分是由视频放大实现的，有少部分功能，如亮度调节等也可由显像管附属电路实现。其组成方框图设计如图 5-1：图-1 视放与显像管附属电路.3 显示器节能控制电路显示器是整个计算机系统中消耗功率最多的部件之一。一般 17 英寸彩色兼容显示器的功率消耗约为 100W 左右，故使显示器具有绿色节能功能非常必要。目前生产的显示器都设计有绿色节能功能。绿色节能显示器必须满足“能源之星”的协议。该协议规定：显示器在非正常工作状态时的功耗不能超过 30W。目前达到能源之星要求的设计方案为 VESA（视频电子标准协会）的 DPMS标准。符合这些标准的显示器都具备电源管理系统，它是指当用户长时间开机且不使用时，显示器会自动的转入节电状态，屏幕上无任何显示。实现这一点，除了显示器具备这一功能外，要求主机也要具有相应的功能，两者之间需相互配合。根据 DPMS 标准的规定，显示器是根据行同步、场同步信号的有无来确定是否进入节电状态，以便恢复正常显示。VESA 的 DPMS 标准所定义的显示器电源管理主要有 4 种状态，见下表-2 所示表-2 显示器电源管理的 4 种工作状态2013 届本科毕业设计（论文）第一是正常工作模式，在此模式显示器被激活，并得到两个同步信号，进入正常字符、图形显示状态。 第二是后备模式，此时显示卡只输出行同步信号，而停止输出行同步信号，在该模式下，显示器功率消耗减少 20%，一般通过控制显像管电子枪，使其停止电子束发送，或用全屏幕消隐信号来达到节能目的。第三是挂起模式，在此时显示卡输出行同步信号而不输出场同步信号。此模式根据能源之星要求功耗应该小于 30W。第四是关闭模式，此时显示卡同时停止输出行同步、场同步信号，使显示器“黑屏”并切断了显示器电源电路几乎全部的电源输出，有的甚至使显示器的电源电路都处于间歇振荡状态，以尽可能地节约功耗。2013 届本科毕业设计（论文）第五章 显示器电路中的特特殊电路.1 显示模式切换与控制电路.1.1 显示模式的含义显示模式是指计算机运行的软件对显示卡的控制方式，主要包含了分辨率的大小,是图形显示方式还是字符显示方式，能显示颜色得数量，显示缓冲内存的起始地址等。显示方式的选择，可以由计算机运行的软件自动选择，也可以由操作者根据需要选择。分辨率是显示模式的一个重要方面，它对显示器的工作状态影响很大。原因是分辨率不同，扫描频率不同，当从一种扫描频率转换到另一种扫描频率时，电路的参数要作调整，如行振荡频率、场振荡频率，S 校正电容等要改变，才能保证显示器的正常工作，显示正常。显示模式主要是指行，场扫描频率与显示卡送出的行，场同步信号频率不同，相应的电路会调整，以适应“同步” 需要，改变行、场扫描频率。这部分电路常叫做“显示模式切换与控制电路” 。5.1.显示模式切换与控制电路作用显示器能够识别不同显示模式下的行频、场频，根据判定的结果进行切换控制调整电路参数，让电路在当前的行频、场频频率下工作，保持同步，显示正常。.2 行幅与行中心位置调整电路2013 届本科毕业设计（论文）.2.1 行幅调整电路行幅调整电路分为行幅自动调整和手动调整。当显示模式切换时，行同步信号频率随着发生了变化。如果行同步信号频率增大，导致行振荡频率增加，行正程扫描时间 Ts 会减小，由行扫描电流幅度公式 Ipp=2Ip=EcTs/Ly 可知，行扫描电流减小会导致使行幅变窄，行逆程脉冲电压Up=Ec/2（ Ts/Tr-1）+1 减小；如果行同步频率减小，则行扫描行幅会变窄，行逆程脉冲电压会上升。要保证在不同的行振荡频率下，行幅变化小，根据 Tpp 公式可知，行频增大，Ts 减小，Ip 不变，可以增大 Ec 或减小 Ly，一般行偏转选线圈制好后 Ly 不变，因此，只有增大行输出级的供电电压 Ec；反之，减小 Ec。控制 E c 增大或减小的方法：当行扫描电流增大或减小时，会使行逆程脉冲幅度值随着改变，利用这一改变送至开关电源电路中去控制相应的电路，完成电源电压 Ec 的增大或减小的切换。.2.2 行中心位置调整电路只要行中心位置调整电位器调节适当就会使光栅（图像）位置在荧光屏中心位置，从而达到调整行中心的目的。.3 S 校正电路与行逆程电容自动切换电路S 校正电路的作用：利用 S 校正电容与行偏转线圈串联形成谐振电路，在行扫描的正程时形成 S 校正电流，解决显象管的两边延伸性失真。由于计算机显示卡输出的行同步信号频率不是固定的，显示模式不同时，行同步信号频率变化相当大，在不同的行频下，S 校正补偿量不同。如果采用固定 S 校正电容是无法解决补偿问题的。为此，在显示器电路中设计了随行频变化自动切换与 S 校正电流大小的电路。当行频升高时，自动切换电路把 S 校正电容减小；当行频降低时，自动切换电路把 S 校正电容增大。就电路而言，它由频率/ 电压转换集成小；运算放大集成块，三极管或场效应管等元件组成。 （1） 频率/电压转换集成块 LM331 与场效应管组成的自动 S 校正电路。（2） 继电器构成的 S 校正电容自动切换电路。（3） 行逆程电容自动切换电路。.4 场幅调整与场中心调整电路2013 届本科毕业设计（论文）.4.1 场幅调整电路计算机进行显示模式切换，当场同步信号频率发生变化时，若与场振荡频率相差较大，一方面会影响场同步，另一方面会使显示出的文字、图形、图像场幅变长或变短。为了在不同显示模式下，图像既同步，又长幅基本不便，因此，设计出了相关电路进行自动同步，自动调整场幅。自动调整场幅范围大，但如果某显示模式下，场同步信号频率相差很大时，自动调整电路就会不能再把图像调整满意，为此又设计出了手动调整场幅或电调调整通过机内 CPU 去控制相应电路。场幅调整电路分别为场幅自动调整和场幅手动调整或电调调整电路。.4.2 场中心调整电路为了使图形，图像在荧光屏上上下位置合适，在显示器面板上安装有供操作者调整场中心电位器或按键。其基本原理：在场扫描锯齿波电流上叠加一个可以调节的电流偏流，实现场中心的调整 。.5 节电功能电路显示器的“节电功能 ”状态又叫 “睡眠状态”。显示器开机后，常时间没有使用，他会自动进入低功耗状态，实现节能的目的。显示器的节电功能的实现，还要计算机的配合才能实现，因为只有计算机才能检测到是否有操作者在使用。主要检测键盘，鼠标是否是有信号传递给计算机，当常时间没有使用计算机的键盘，鼠标后，计算机主板通过显示卡向显示器发出控制信号（行，场同步信号） ，显示器根据控制信号经过处理后，控制相应电路停止工作，处于“睡眠状态” 实现节电功能。节电功能的工作原理：根据行、场同步信号有无告知相关电路进行自动控制，使部分停止工作，降低能耗，实现节能。可见，当显示器处于待机状态时，电源输出电压置降低，输出功率降低，同时关断了部分电路的工作电源，实现了节约电能的目的。.6 行电源控制调整电路显示器行输出级的供电电压应随行扫描频率的变化而变化，以补偿行扫描频率变化引起的行扫描电流和阳极高压的变化，使它们保持稳定，不补偿的基本原2013 届本科毕业设计（论文）理：行扫描频率升高时，行输出级供电电压随之升高。当显示器扫描频率变化范围为 30 到 60khz 时，行输出级供电电压应在 50 到 120V 之间变化。当行扫描频率不同时，该电路能自动调整行输出电路的供电电压，保证行扫描电流和阳极高压的稳定，使电子束水平扫描稳定，则图像稳定。.7 微处理器与 IC 总线控制技术新型多频彩色显示器中采用了微处理器和 IC 总线的控制技术，取代了以往显示器中的调整元件。如：亮度，对比度调整电位器，行幅，行中心位置调整电位器，枕形失真校正，桶形失真校正电位器，场幅，场中心位置，场线性调整电位器，白平衡，暗平衡调整电位器等，且能实现节电功能自动控制。在新型彩色显示器电路板上，只有开关电源电路，可能有一只可调电阻，其他电路上均无可调电阻。其目的在于大大提高了显示器工作的稳定性，可靠性，长寿性，使故障率大大降低。因此，必须对新技术进行了解和掌握，才能跟上潮流。微处理器与 IC 总线控制技术，其实质是把新型彩色电视机上的新技术移植到新型彩色显示器上，但要作必要的改进，才能适合彩色显示器的特点。2013 届本科毕业设计（论文）第六章 显示器整机电路原理分析显示器电路结构共分为五块：开关电源电路；节能控制电路；行、场扫描电路；模式识别与控制电路；视放与显像管附属电路。其整机原理图见附录二.1 开关电源电路.1.1 主干电路交流电网 220V 经 BD701 整流，C708 滤波，得到不稳定的 300V 直流电压。其中一路经启动电阻 R702 为 UC3842 提供启动电源，使其内部振荡器开启工作，6 脚输出脉冲，启动开关管 Q701 导通。另一路经脉冲变压器 109 中感应出上正下负电压，这时次级各绕组感应电压为上负下正，各整流二极管处于反偏截止状态，脉冲变压器为储能阶段。经过一段时间芯片内部振荡器状态翻转，4 脚电压上升到峰值，6 脚停止输出脉冲，Q701 从导通变截止，绕组 109 中感应的电压为上负下正，次级各绕组上正下负，各整流二极管正向导通，变压器存储的能量释放出来，经 L、C 滤波为直流电压，输出供负载使用，同时补偿各滤波器的能量损耗。该显示器电源采用了 UC3842 核心构成的并联他激式开关电源，取样方式为直接取样，即取样电压来自开关电源主电压 180V 输出端。.1.2 一次电源电路。UC3842 是一款称为“绿色芯片”的开关电源控制电路，采用高压直接启动，2013 届本科毕业设计（论文）直接使用 300V 整流电压作为启动电压，省去了常规开关电源电路中由电阻降压组成的启动电路。UC3842 可以适应的市电交流电压范围是 90V270V。TEA1504 为脉宽调整稳压电路。但是，它可以根据负载的轻重自动改变工作频率，当开关电源处于正常工作状态时，工作在较高的频率上（50KHZ100KHZ，可由外部电路设定） ，当开关电源轻载时，开关电源会自动降低工作频率，以减小开关电源的开关损耗。在 UC3842 上，还设置了 ON|OFF 控制电路，可使用普通的功能开关代替较贵的电源开关。在开关电源 OFF 状态（没有切断市电整流电路） ，电源功耗仅为 100MW。UC3842 内设的保护电路有：去磁保护，过压保护，欠压保护，芯片过热保护以及保护动作后的安全软启动电路（降低输出功率） 。可见该机电源电路不但新颖，简捷，而且工作可靠。图-1 Uc3842 内部框图表-1 Uc3842 各管脚说明2013 届本科毕业设计（论文）.1.3 自动消磁电路。该显示器的消磁电路采用由微处理器和继电器组成的自动消磁电路。具体工作过程是：在进入开机状态的瞬间，微处理器 7801 消磁控制端 23 脚输出高电平，使电流放大管 7103 导通。7103 导通后，12V 电压经继电器 1104 的 1 脚，2 脚，7103 的 C-E 结构成导通回路，于是 1104 的驱动线圈中有磁场产生，使得交流触点 3，触点被吸合。交流触点被吸合后，消磁电路被接入电路中。此时，利用消磁电阻 3124 的热敏性能，在消磁线圈中产生一个由强变弱的交变磁场，完成对显像管及其附件的消磁过程，约 2S 后，7801 的 23 脚变为低电平，继电器 1104的交流触电释放。这样，不但降低了 3124 的故障率，而且提高了消磁电路的效率。.1.4 自动稳压过程反馈绕组 87 上感应的脉冲电压经 D703、D704、C711、C712 整流滤波得到直流电压，为 UC3842 提供工作电源。同时该电压经R711、 C713、R712、VR701 、R714 分压加至 UC3842 的第 2 脚，作为反馈电压以调整 UC3842 内部振荡器的开关驱动脉冲的占空比，使输出电压稳定，达到自动2013 届本科毕业设计（论文）稳压的目的。调节 VR701 可改变取样电压和输出电压的大小。 C713、R712 可以提高稳压电源的动态响应速度。.1.5 开关振荡器的同步电源启动时的自由振荡频率由 R715、C717 决定。整机工作后，整机工作后，振荡频率被经由 C718、R716、R717、D706、R718 整形后的正极性行频脉冲所同步，此举是为了消除行扫描电路和开关电源之间的相互干扰。行频应高于自由振荡频率。.1.7 电压输出电路T701 的 1 脚输出的脉冲电压经由 D706 整流，C726 滤波，L708 扼流得到125V 的直流电压，为 48KHz 行频下的行输出级工作电源。T701 的 2 脚由 D710整流，C725 、 L707 滤波得到 88 直流电压，为视放电路电源，同时也是行输出级在 31.5KHz、 35.5KHz 行频时的电源。 125V 和 88V 两个不同的行电源是由 Q702切换的。当控制识别电路识别行频为 48KHz 时， Q703、Q702 导通，使行输出级电源为 125V，否则是 88V。营造两个行输出级电源，是为了消除显示模式不同时，行频变化对行幅、阳极高压产生的影响，处理原则是行频越高，行输出级电压也应越高，这一问题在显示器中普遍存在。T701 的 4、5、6 脚分别经整流滤波电路输出三路电源，它们是： 6.3V，显像管灯丝电源；12V，行、场振荡、予视放的工作电源； 20V，场输出、行推动级电源。.2 行描电路.2.1 行扫描电路本设计中行扫描电路采用新型专门为数字化显示器行、场扫描小信号处理电路设计的集成块 TDA4853。它的主要功能有：行、场小信号产生、处理，失真校正信号处理、ABL 电路节电功能管理等。1、TDA4853 集成块资料TDA4853 集成块引脚功能如图 7-2 所示：2013 届本科毕业设计（论文）图-2TDA4853 集成块引脚功能2、行扫描电路分析如附录二所示为多频彩显行扫描电路。主要由行振荡集成块 TDA4853、行激励级 7605、行激励变压器 5601、行输出管 7606、行输出变压器 5611 及特殊电路（7616、7615 行中心调整、行幅调整、枕形失真校正、桶形失真校正、行输出电源控制等电路）组成。显示器正常开机后，集成块 7501 获得从电源供给的 12V 电压。集成块内部行振荡起振，产生自由行频方波，其频率决定于 7501 外接的行振荡定时元件 RC和内部行振荡电路。当显示模式不同时，其行、场同步信号频率发生变化。计算机显卡通过电缆线，把行、场同步信号加到微处理器集成块 7801（LSC501985P）27、28 脚，内部电路经过识别、转换处理后，从 7801（10）脚输出复合同步信号控制脉冲，到7501（17）脚控制其行振荡频率，使行振荡频率与显示器目前模式下的行同步信号频率同步。同步了的行频方波从 7501（8）脚输出，通过电容 2601 耦合到行激励管 7605 栅极 G（7605 为自给偏压偏置电路，电阻 3602 使栅、源极间构成直流通路，二极管 6605 为保护作用） 。不同显示模式下，7605 栅极电流电压略有不同，从而控制其导通状态。改变漏源极之间的等效电阻，使行激励变压器 5601 初次级间很好地匹配，把行频脉冲输送到行输出管 7606 基极控制其工作状态，产生行扫描锯齿波电流，使电子束做水平方向的扫描。行输出变压器 5611 高压绕组把行逆程脉冲经过升压、整流产生阳极高压2013 届本科毕业设计（论文）（H.V）加到显示器高压嘴处。分压获得的加速极电压（SCREEN）和聚焦极电压（FOCUS）分别加到显像管的加速极和聚焦极 .行输出变压器 5611（1）脚接有行输出管 7606 集电极、行偏转线圈 H.DY，经 7501（1）脚提供行逆程脉冲。5611（2）脚接行电源电压，不同显示模式下电压值不同，使 5611 产生的阳极电压保持稳定，保证电子束扫描稳定，产生稳定图像。5611（3）脚提供的行频脉冲经过二极管 6513 整流、电容 2516 滤波获得直流电压约 64V，通过电阻 3533、3534 加到集成块 7501（2）脚。另一路通过电阻 3405、二极管 6403 到场扫描 7401（8）脚作为行输出级的泵电源。行输出变压器 5611（9）脚提供的行逆程脉冲通过限流电阻 3651、二极管6637 整流，电容 2647 滤波获得180V 电压，通过电阻 3550、亮度电位器 3511至显像管栅极控制图像亮度兼作为关机消亮点电压。5611（10）脚绕组上接有电感 5610、电阻 3652 至显像管接地线相连接。5611（6）为自动亮度控制端，接于电阻 3653、3658、二极管 6516 及其相关电路，完成自动亮度控制过程，控制电子束流，实现自动亮度控制。.2.2 场扫描电路场扫描电路用 TDA4860（7401）及外围电路组成，7401 的引脚功能如下：（1） 脚为场功放级正电源电压供电端（+VCC） 。（2） 脚为场幅与场中心位置对应参考电压输入端。（3） 脚为场锯齿波电压输入端。（4） 脚为场输出电源端。（5） 脚为场锯齿波放大输出端（V.OUT）（6） 脚为场功放级负电源电压供电端（-VCC） 。（7） 脚为场输出电源端。（8） 脚为行逆程泵电源电压端。（9） 脚为空脚。本设计场扫描电路参看图.2 或附录三。由多频综合处理集成块7501（TDA4853 ）其内部场扫描小信号处理电路与（ 22） 、 （30）脚等外围元件组成场扫描小信号完善的电路。显示器开关电源电路正常工作后，输出正确的各组电压值，其中有一组 12V直流电压至多频综合集成块 7501（10）脚供电电源端。通过内部的电路稳压、供给场扫描小信号处理电路，使集成块内部场扫描部分的运算比较器、逻辑控制电路控制电路其工作态度，对集成块 7501（22）脚外接的场锯齿波电容 2522 充电放电，形成场锯齿波电压。2013 届本科毕业设计（论文）图-3 场扫描电路场同步信号脉冲 7801（10）脚输出至 7501（17）脚，经过内部电路识别、转换、处理后，控制着充、放电时间常数（TRC）使场锯齿波电压频率与场同步信号频率同步，保证图像场同步。如果显示模式变化，会使场同步信号脉冲频率发生变化，经过显示器内的微处理器 7801 识别、判定、转换、处理后输出相应的控制电压，也从集成块 7501（17）脚输入，去控制调整对电容 2522 充电放电的快慢，改变时间常数，从而保证不同显示模式下场同步。如果不同显示模式下，场幅、场中心位置等发生变化，可以通过显示器面板上的相应按键进行调整。通过机内部的微处理器的 7801 进行识别、转换、编码处理后，经过数据线去控制相应电路完成参数调整。经过一系列的调整，转换处理后的符合要求的场锯齿波电压从 7501（13）脚输出，经过积分网路（3543、2408 等）到场输出集成块 7401（3）脚。场输出功率放大集成块 7401 工作于 OCL 放大状态，失真小，驱动能力强，性能稳定可靠。经过内部放大电路把场锯齿波电压进行功率放大后，线性良好、幅值足够的场锯齿波电流从 7401（5）脚输出，通过场偏转线圈 V.DY 产生磁场，使电子束在垂直方向上扫描。.4 模式识别与控制电路模式识别与控制电路以微处理器 7801 为核心，主要用来判别并转换行同步，场同步脉冲的极性根据主机输入的行同步，场同步信号与固化在存储器中的模式数据比较判别显示模式，根据识别结果通过总线和模拟量控制电路，控制光栅2013 届本科毕业设计（论文）各个参量的调节，微处理器还根据主机送来的行，场信号进行节能控制。主机送来的行同步信号送到微处理器 7801 的 13 脚，主机送来的场同步信号送到微处理器 7801 的 15 脚，微处理根据输入行，场同步脉冲，识别出当前的显示模式，从微处理器的 14 脚，17 脚输出转换极性后的行同步，场同步信号，加到 TDA4841PS 的 15 脚， 14 脚，同时通过总线和模拟量控制电路，控制行幅，场幅，枕校量，行相位，行 S 校正等参量，实现自动校正。.5 视放与显像管附属电路视频电路主要由视频信号放大和视频输出电路组成，采用交流输出方式。7301（TDA4886 ）是飞利浦公司最新推出的 I2C 总线控制 RGB 三基色信号处理电路，同时还可以完成对比度调节，自动亮度控制（ABL） 、脉冲钳位、白平衡调整、屏显处理等功能。下面简单介绍几种电路：.5.1 对比度控制电路对比度控制是由微处理器 7801 通过总线控制视频信号处理电路 7301 来完成，当进行对比度调节时，微处理器通过