液晶電視輸入接口測試實驗設計

李水

（北京信息職業技術學院電子與自動化學院，北京，100000）

0 引言

液晶電視作為載體被使用在電子信息專業的課程教學中。通過對液晶電視的原理分析、信號測試、故障分析等學習，可以培養學生分析問題的能力，熟練使用各種測試儀器和綜合應用電子技術知識的能力。

1 液晶電視主板的工作原理

液晶電視機包括外部結構和內部結構兩大部分。

外部結構主要包含液晶屏幕、操作顯示面板、電視機外殼、底座及內置音箱等。內部結構包含液晶面板（含液晶屏、源極驅動器、柵極驅動器和時序控制）、驅動板(主板)、邏輯板、背光板、電源板以及按鍵控制板等構成。當主板將輸出的圖像信號用屏線傳遞給邏輯板后，邏輯板輸出垂直和水平驅動信號，屏幕顯示圖像。

如圖1所示，主板常被稱為驅動板或A/D板，從稱呼中可以反映出其在顯示器中的重要作用。它主要由微控制器(MCU)電路、存儲單元、視頻圖像處理電路、視頻輸人接口、按鍵輸入接口、液晶面板屏線接口等部分組成。

圖1 液晶電視主板的原理框圖

視頻輸入接口接收各種信號源發送來的模擬或者數字圖像送到圖像處理電路，視頻圖像處理電路將這些信號進行AD轉換、畫質增強、優化、并按照當前顯示器的分辨率設置，開展相應的縮放處理，將處理后的視頻信號轉換成與液晶面板接口類型一致的數據格式，通過屏線發送給液晶面板。

微處理器電路包括MCU（微控制器）、存儲器等。它控制各種顯示信息如亮度、色調等的調節和本身的狀態如輸入信號識別、加電自檢、各種節電模式轉換等），存儲數據等。

時鐘信號產生電路接收圖像的行、場同步信號和外部晶振時鐘信號，經過時鐘信號發生器產生各單元電路所需的時鐘信號。起到三個作用：（1）產生A/D轉換器的采樣時鐘。（2）產生驅動液晶屏面板的像素時鐘。（3）產生協調主板上各個模塊匹配工作的時鐘。

按鍵輸入接口接收按鍵板送來的開關信號，這個開關信號直接送到驅動板上的微處理器中，通過微處理器識別后，輸出控制信號控制相關電路完成相應的操作。

2 液晶電視輸入接口測試的目的

液晶電視的輸入接口包括AV接口、S端子接口、分量接口、VGA接口和HDMI接口等。每種接口中傳遞的信號不同，使用的信號線也不同，進入主板后的處理方式也不同。通過接口波形的測試，可以更深入的了解每種信號的組成，當液晶電視出現故障時，通過觀測輸入接口的波形判斷故障出現在主板部分還是主板之前。

3 實驗設備

為了得到標準的測試信號，我們使用電視信號發生器和數字電視實驗箱。使用電視信號發生器接口時需要注意：不同的接口使用不同的傳輸線。不同的傳輸線有不同的信號內容。首先我們來認識如圖所示各種接口。

■3.1 電視接口介紹

（1）AV接口：是目前數字機頂盒與電視機最常用的一種接口，屬于模擬接口。接口由黃、白、紅三路RCA接頭組成。紅色和白色是音頻接口，紅色傳輸的是左聲道信號，白色傳輸的是右色道信號，視頻信號則由黃色接口進行傳輸。

（2）S-端子（ S-Video），或稱“獨立視頻端子” ：S指的是“Separate（分離）”，也稱為Y/C輸入接口。傳送亮度Y信號，色度C信號。

（3）色差分量接口：采用YPbPr 表示逐行掃描色差輸出和YCbCr表示隔行掃描色差輸出。色差分量接口利用3根信號線分別傳送亮度、紅色差、藍色差信號。亮度用Y標注，對應的是綠色接口；藍色差是指三基色信號中的藍色去掉亮度信號后的色彩差異信號，用Pb標注，對應的是藍色接口；紅色差是指三基色信號中的紅色去掉亮度信號后的色彩差異信號，以Pr標注。

（4）VGA（Video Graphics Array）接口，即視頻圖形陣列，是IBM公司在1987年提出的使用模擬信號的視頻傳輸標準。具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優點，在彩色顯示器領域得到了廣泛的應用，又稱為D-Sub接口。VGA接口及管腳定義如圖2所示。

圖2 VGA管腳圖及管腳定義

VGA接口是15針的梯形插頭，分成3排，每排5個，采用非對稱分布的15針連接方式，只傳輸視頻信號。15針的分布如圖所示，1號引腳傳輸的是紅基色，2號傳輸的是綠基色，3號傳輸的是藍基色，4號、11號、12號、15號傳輸地址碼，5號用來自測試，6號是紅基色的地，7號是綠基色的地，8號是藍基色的地，9號保留，10號針腳是數字地，13號針腳傳輸的是行同步信號，14號針腳傳輸的是場同步信號。

VGA接口分為公頭和母頭，如圖3所示，有針的為公頭，另外一種為母頭。

圖3 VGA接口

4 實驗原理

我們使用VGA線將電視信號發生器和液晶電視實驗箱連接好，調出彩條信號顯示在液晶電視屏幕上。如圖4所示。

圖4 標準彩條信號

表1 標準彩條信號的三基色組成

我們來分析標準彩條信號的紅綠藍三基色組成成分。1表示顏色有該基色，0表示顏色中沒有該基色，白色中三個基色都有，所以紅綠藍分別表示為111；黃色中有紅和綠兩個基色，故紅綠藍分別表示為110；青色中有綠和藍兩個基色，故紅綠藍分別表示為011；綠色中只有綠基色，所以紅綠藍分別為010；品色中有紅和藍兩個基色，故紅綠藍分別為101；紅色中只有紅基色，所以紅綠藍分別為100；藍色中只有藍基色，所以紅綠藍分別為001；黑色中沒有任何基色，故紅綠藍分別為000。然后按照這張表來繪制組成標準彩條圖像的三基色信號波形，如圖5所示。

圖5 三基色信號波形

5 測試步驟

現在我們使用示波器測量當電視信號發生器輸出彩條信號時，VGA線的R、G、B信號波形是否滿足圖5的理論分析結果。

（1）使用VGA線將電視信號發生器和液晶電視實驗箱連接起來。

（2）設置電視信號發生器，設置輸出為彩條信號，輸出模式設置為800×600，使實驗箱上顯示標準彩條信號。

（3）使用示波器測試并記錄VGA線的R、G、B信號。

注意：測試時示波器探頭和VGA接口中的相應的R、G、B信號針相連。

6 VGA線信號分析

通過測量我們得到以下波形，示波器的水平靈敏度為20us /div，波形的行周期為 T= 26μs。我們選取一個周期的信號，分析是否和表二的一致。

（1）紅基色信號

在一個行周期內，如圖6所示，圖中標出的為0011001100，前邊兩位00是同步頭與表一中紅基色的分析結果相同。

圖6 紅基色信號波形

（2）綠基色信號

在一個行周期內，如圖7所示，圖中標出的為0011110000，前邊兩位00是同步頭，與表一中綠基色的分析結果相同。

圖7 輪椅運動控制系統程序流程圖

（3）藍基色信號

在一個行周期內，如圖8所示，圖中標出的為0010101010，前邊兩位00是同步頭，與表一中藍基色的分析結果相同。

圖8 藍基色信號波形

7 小結

當液晶電視出現顯示的故障時，我們需要判斷故障的部位位于主板之前、還是之后。使用本論文中的方法可以排除主板之前來自信號源的故障。當測試結果和理論分析一致時，就排除了來自信號源的故障。如果想判斷主板輸出的信號是否正確，可以注入一個信號，然后測量主板輸出信號的波形，如果波形滿足理論分析結果，故障范圍為主板之后邏輯板、液晶屏等部位，如果不滿足有可能是主板出現故障。