液晶电视输入接口测试实验设计

李水

（北京信息职业技术学院电子与自动化学院，北京，100000）

0 引言

液晶电视作为载体被使用在电子信息专业的课程教学中。通过对液晶电视的原理分析、信号测试、故障分析等学习，可以培养学生分析问题的能力，熟练使用各种测试仪器和综合应用电子技术知识的能力。

1 液晶电视主板的工作原理

液晶电视机包括外部结构和内部结构两大部分。

外部结构主要包含液晶屏幕、操作显示面板、电视机外壳、底座及内置音箱等。内部结构包含液晶面板（含液晶屏、源极驱动器、栅极驱动器和时序控制）、驱动板(主板)、逻辑板、背光板、电源板以及按键控制板等构成。当主板将输出的图像信号用屏线传递给逻辑板后，逻辑板输出垂直和水平驱动信号，屏幕显示图像。

如图1所示，主板常被称为驱动板或A/D板，从称呼中可以反映出其在显示器中的重要作用。它主要由微控制器(MCU)电路、存储单元、视频图像处理电路、视频输人接口、按键输入接口、液晶面板屏线接口等部分组成。

图1 液晶电视主板的原理框图

视频输入接口接收各种信号源发送来的模拟或者数字图像送到图像处理电路，视频图像处理电路将这些信号进行AD转换、画质增强、优化、并按照当前显示器的分辨率设置，开展相应的缩放处理，将处理后的视频信号转换成与液晶面板接口类型一致的数据格式，通过屏线发送给液晶面板。

微处理器电路包括MCU（微控制器）、存储器等。它控制各种显示信息如亮度、色调等的调节和本身的状态如输入信号识别、加电自检、各种节电模式转换等），存储数据等。

时钟信号产生电路接收图像的行、场同步信号和外部晶振时钟信号，经过时钟信号发生器产生各单元电路所需的时钟信号。起到三个作用：（1）产生A/D转换器的采样时钟。（2）产生驱动液晶屏面板的像素时钟。（3）产生协调主板上各个模块匹配工作的时钟。

按键输入接口接收按键板送来的开关信号，这个开关信号直接送到驱动板上的微处理器中，通过微处理器识别后，输出控制信号控制相关电路完成相应的操作。

2 液晶电视输入接口测试的目的

液晶电视的输入接口包括AV接口、S端子接口、分量接口、VGA接口和HDMI接口等。每种接口中传递的信号不同，使用的信号线也不同，进入主板后的处理方式也不同。通过接口波形的测试，可以更深入的了解每种信号的组成，当液晶电视出现故障时，通过观测输入接口的波形判断故障出现在主板部分还是主板之前。

3 实验设备

为了得到标准的测试信号，我们使用电视信号发生器和数字电视实验箱。使用电视信号发生器接口时需要注意：不同的接口使用不同的传输线。不同的传输线有不同的信号内容。首先我们来认识如图所示各种接口。

■3.1 电视接口介绍

（1）AV接口：是目前数字机顶盒与电视机最常用的一种接口，属于模拟接口。接口由黄、白、红三路RCA接头组成。红色和白色是音频接口，红色传输的是左声道信号，白色传输的是右色道信号，视频信号则由黄色接口进行传输。

（2）S-端子（ S-Video），或称“独立视频端子” ：S指的是“Separate（分离）”，也称为Y/C输入接口。传送亮度Y信号，色度C信号。

（3）色差分量接口：采用YPbPr 表示逐行扫描色差输出和YCbCr表示隔行扫描色差输出。色差分量接口利用3根信号线分别传送亮度、红色差、蓝色差信号。亮度用Y标注，对应的是绿色接口；蓝色差是指三基色信号中的蓝色去掉亮度信号后的色彩差异信号，用Pb标注，对应的是蓝色接口；红色差是指三基色信号中的红色去掉亮度信号后的色彩差异信号，以Pr标注。

（4）VGA（Video Graphics Array）接口，即视频图形阵列，是IBM公司在1987年提出的使用模拟信号的视频传输标准。具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用，又称为D-Sub接口。VGA接口及管脚定义如图2所示。

图2 VGA管脚图及管脚定义

VGA接口是15针的梯形插头，分成3排，每排5个，采用非对称分布的15针连接方式，只传输视频信号。15针的分布如图所示，1号引脚传输的是红基色，2号传输的是绿基色，3号传输的是蓝基色，4号、11号、12号、15号传输地址码，5号用来自测试，6号是红基色的地，7号是绿基色的地，8号是蓝基色的地，9号保留，10号针脚是数字地，13号针脚传输的是行同步信号，14号针脚传输的是场同步信号。

VGA接口分为公头和母头，如图3所示，有针的为公头，另外一种为母头。

图3 VGA接口

4 实验原理

我们使用VGA线将电视信号发生器和液晶电视实验箱连接好，调出彩条信号显示在液晶电视屏幕上。如图4所示。

图4 标准彩条信号

表1 标准彩条信号的三基色组成

我们来分析标准彩条信号的红绿蓝三基色组成成分。1表示颜色有该基色，0表示颜色中没有该基色，白色中三个基色都有，所以红绿蓝分别表示为111；黄色中有红和绿两个基色，故红绿蓝分别表示为110；青色中有绿和蓝两个基色，故红绿蓝分别表示为011；绿色中只有绿基色，所以红绿蓝分别为010；品色中有红和蓝两个基色，故红绿蓝分别为101；红色中只有红基色，所以红绿蓝分别为100；蓝色中只有蓝基色，所以红绿蓝分别为001；黑色中没有任何基色，故红绿蓝分别为000。然后按照这张表来绘制组成标准彩条图像的三基色信号波形，如图5所示。

图5 三基色信号波形

5 测试步骤

现在我们使用示波器测量当电视信号发生器输出彩条信号时，VGA线的R、G、B信号波形是否满足图5的理论分析结果。

（1）使用VGA线将电视信号发生器和液晶电视实验箱连接起来。

（2）设置电视信号发生器，设置输出为彩条信号，输出模式设置为800×600，使实验箱上显示标准彩条信号。

（3）使用示波器测试并记录VGA线的R、G、B信号。

注意：测试时示波器探头和VGA接口中的相应的R、G、B信号针相连。

6 VGA线信号分析

通过测量我们得到以下波形，示波器的水平灵敏度为20us /div，波形的行周期为 T= 26μs。我们选取一个周期的信号，分析是否和表二的一致。

（1）红基色信号

在一个行周期内，如图6所示，图中标出的为0011001100，前边两位00是同步头与表一中红基色的分析结果相同。

图6 红基色信号波形

（2）绿基色信号

在一个行周期内，如图7所示，图中标出的为0011110000，前边两位00是同步头，与表一中绿基色的分析结果相同。

图7 轮椅运动控制系统程序流程图

（3）蓝基色信号

在一个行周期内，如图8所示，图中标出的为0010101010，前边两位00是同步头，与表一中蓝基色的分析结果相同。

图8 蓝基色信号波形

7 小结

当液晶电视出现显示的故障时，我们需要判断故障的部位位于主板之前、还是之后。使用本论文中的方法可以排除主板之前来自信号源的故障。当测试结果和理论分析一致时，就排除了来自信号源的故障。如果想判断主板输出的信号是否正确，可以注入一个信号，然后测量主板输出信号的波形，如果波形满足理论分析结果，故障范围为主板之后逻辑板、液晶屏等部位，如果不满足有可能是主板出现故障。