顯示器VGA視頻信號干擾分析

靳廣龍

【摘?要】本文介紹了VGA信號接口引腳定義，VGA信號同步方式，根據VGA信號特點建立了顯示器VGA信號路徑模型，以及干擾模型，結合工作和生活中的經驗，對顯示器VGA視頻畫面顯示故障進行了具體分類，并做了一定程度的分析。

【關鍵詞】VGA;同步方式;行;場;干擾

1 引言

顯示器上的視頻信號可分為兩大類，模擬視頻信號和數字視頻信號。模擬視頻信號具有成本低和還原性好的優點，缺點是容易失真，數字視頻信號不會失真，可非線性編輯增加特效。VGA信號就是模擬信號的一種。

VGA工作原理是將顯存內以數字格式存儲的圖像（幀）信號在RAMDAC里經過模擬調制成模擬高頻信號，然后再輸出到等離子成像，這樣的VGA信號在輸入端LED顯示屏內，就不必經過矩陣解碼電路的換算，從而實現最短的視頻傳輸過程，優點還有無串擾、無電路合成分離損耗等。

2 VGA信號概述

2.1簡介

VGA（Video Graphics Array）是IBM公司在1987年推出的使用模擬信號的一種視頻傳輸標準，在當時具有分辨率高，顯示速率快，顏色豐富等優點，在彩色顯示領域得到了廣泛的應用。

目前VGA 技術的應用還主要基于VGA顯示卡的計算機、筆記本等設備。對于一些嵌入式VGA顯示系統，可以在不使用VGA顯示卡和計算機的情況下，實現VGA圖像的顯示和控制，此系統具有成本低、結構簡單、應用靈活的優點，廣泛應用于超市、車站、飛機場等公共場所的廣告宣傳和提示信息顯示，也可應用于工廠車間生產過程中的操作信息提示顯示，還能以多媒體形式應用于日常生活。

需要指出的是在VGA 顯示模式下顯示計算機的輸出數據時還要加上數字/模擬轉換器將數字信號轉變為R、G、B三原色信號和行、場同步信號，然后通過電纜傳輸到顯示設備中，方能現實。

2.2 引腳定義：

VGA信號接口定義如下：

1 紅色視頻信號（Red）;

2綠色視頻信號（Green）;

3藍色視頻信號（Blue）;

4顯示器標識信號#2（Monitor ID Bit）;

5地線（Gnd）;

6紅色視頻信號地線（Red Gnd）;

7綠色視頻信號地線（Green Gnd）;

8藍色視頻信號地線（Blue Gnd）;

9未連接（No Pin）;

10同步信號地線（Sync Gnd）;

11顯示器標識信號#0（Monitor ID Bit 0）;

12顯示器標識信號#1/SDA（Monitor ID Bit 1 or SDA）;

13水平/復合同步信號（Horizontal Sync or Composite Sync）;

14垂直同步信號（Vertical Sync）;

15顯示器標識信號#3/SCL（Monitor ID Bit 3 or SCL）。

2.3 VGA信號同步方式

視頻中的每一副畫面都是由線組成，每一條線是由一個個像素點組成，線上的每一個像素點反映視頻信號的強度。

分離的行和場同步信號用來定義每行和每幀的結束。也就是說，一個行同步信號表示一行結束，一個場同步信號表示一幀結束。

VGA接口根據同步信號的不同可分為下列三種：

1）3線同步（綠同步）

3線同步方式是將復合同步信號（實際是行場同步信號的異或XOR）編碼在綠色通道。

2）4線同步（3基色信號+復合同步信號）

4線同步方式是將場行同步信號放在了13腳的復合同步信號中。

3）5線同步（3基色信號+場行同步信號）

5線同步方式就是把行同步信號放在了13腳，場同步信號放在了14腳中。

一般的顯示器都可以接受5線同步方式;至于4線同步和3線同步，那就要看顯示器硬件方案中是否可以從綠信號或復合同步信號中分離出場行同步信號了，并不是所有顯示器都支持。理論上VGA接口只要接上了上面主要的信號線和地，就可以顯示了。

3 VGA顯示圖像干擾分析

3.1 VGA顯示器信號路徑等效分析

理想情況下主機VGA信號到顯示器輸入信號路徑如圖2。

V1是主機信號源為真實顯示的信號內容，經過信號線流出到顯示器內部經過終端電阻后同樣路徑流回主機端，但是真實環境中存在線路電阻、干擾、串擾等情況，實際等效如圖3。

信號在路徑上傳輸有串擾和干擾情況，等效疊加一個信號源V2，信號路徑存在地線電阻，顯示器設備內部開關電源工作電源回流路徑如果和該視頻信號路徑重合會疊加一個地線噪聲信號V3，顯示器真正獲取的信號是V1、V2、V3三種信號的疊加。正是因為這三種信號的疊加形成了不同的顯示干擾。

3.2 顯示器顯示原理

VGA顯示器基本顯示原理為內部高速AD按照固定的采樣時序對模擬VGA信號采集，轉換為數字信號，然后送到液晶顯示通道顯示處理。采樣時序如圖4。

上圖黑色豎線為顯示器AD采樣時刻，實現模擬視頻信號到數字轉換，為實現精準顯示就需要模擬視頻信號本身無干擾和AD采樣時刻準確。

3.3 VGA顯示主要故障分析

在工程應用中經常會遇到VGA信號顯示不正常，常見的有水波紋，抖動，閃爍，模糊等現象，針對不同現象機理分析如下。

（1）拖尾現象，屏幕不清晰，顯示字符的邊緣模糊，有重影

這種多數都是由線材質量引起的，VGA是模擬信號，線材阻抗的變化和不匹配會在傳輸線路中產生一個反射信號，這個信號會在發送端和接收端來回震蕩，這個反射信號疊加就是干擾信號V2，最終導致顯示器采集到的信號是V1和V2的疊加，最終導致采集的信號和真實信號有誤差，體現到顯示器上就是噪點、拖尾、圖像邊緣模糊等現象，如果傳輸距離較遠，VGA信號衰減嚴重，干擾增加，拖尾現象就越嚴重。

（2）圖像抖動

顯示器顯示采樣時鐘是從行同步信號經過鑒頻和鎖相環產生的，如果行同步信號被干擾會導致行顯示位置不準確，從顯示器上看到就是左右抖動，如果場同步信號被干擾，會導致上下顯示位置不準確，最終看到的就是上下抖動。

4結束語

本文先從VGA信號特點展開，建立了顯示器VGA信號路徑模型，以及干擾模型，對顯示器畫面顯示故障進行了具體分類和相應的分析，以期對生活和工作中遇到的顯示器VGA視頻畫面故障定位起到一些幫助作用。

參考文獻：

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（作者單位：太原航空儀表有限公司 顯示技術研究所）