В настоящее время в самых распространенных мониторах используются электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) или CRT (Cathode Ray Tube). Их главный конкурент — жидкокристаллические (LCD — Liquid-crystal display) мониторы на тонкопленочных транзисторах (TFT — Thin-film transistor).
Технология производства этих мониторов более перспективна. Из табл. 1, в которой приведены сравнительные характеристики LCD- и ЭЛТ-мониторов, видны преимущества и недостатки LCD-мониторов на основе TFT по сравнению с ЭЛТ-мониторами.
Таблица 1.
|
Параметры |
LCD-мониторы на основе TFT |
ЭЛТ-мониторы |
|
Яркость |
от 170 до 250 Кд/м2 |
от 80 до 120 Кд/м2 |
|
Контрастность |
от 200:1 до 400:1 |
от 350:1 до 700:1 |
|
Угол обзора (по контрастности) |
110о…170о |
более 150о |
|
Угол обзора (по цвету) |
50о…125о |
более 120о |
|
Разрешение |
Одно значение разрешения с фиксированным размером пикселей. Монитор можно использовать оптимально только с этим разрешением. Взависимости от поддерживаемых монитором функций масштабирования можно использовать более высокое или более низкое разрешение, но они не оптимальны, т.е. возможны искажения изображения |
Поддерживаются различные значения разрешения. При всех поддерживаемых значениях монитор можно использовать оптимально. Ограничение накладывается только приемлемостью кадровой частоты (отсутствием мерцания изображения) |
|
Частота вертикальной развертки |
Оптимальная частота 60Гц, этого достаточно для отсутствия мерцания изображения |
Только при частотах свыше 75Гц отсутствует явно заметное мерцание изображения |
|
Не сведение цветов |
Нет |
Есть |
|
Фокусировка |
Очень хорошая |
Зависит от конкретной модели |
|
Геометрические искажения |
Нет |
Как правило, есть, зависят от конкретной модели |
|
Неработающие пиксели |
Есть (довольно часто встречается) |
Есть (очень редко встречается) |
|
Входной сигнал |
Аналоговый или цифровой |
Только аналоговый |
|
Масштабирование при разных значениях разрешения |
Отсутствует или используются методы масштабирования, не требующие больших накладных расходов |
Очень хорошее |
|
Точность отображения цвета |
Поддерживается True Color и имитируется требуемая цветовая температура |
Поддерживается True Color , и имеются специальные устройства калибровки цвета |
|
Гамма-коррекция (подстройка цвета под особенности человеческого зрения) |
Удовлетворительная |
Фотореалистичная |
|
Однородность яркости изображения |
Часто изображение ярче по краям |
Часто изображение ярче в центре |
|
Чистота (качество) цвета |
Хорошее |
Высокое |
|
Мерцание |
Нет на частоте кадровой развертки выше 60Гц |
Незаметно на частоте кадровой развертки выше 85Гц |
|
Время инерции |
20…30мс |
Пренебрежимо мало |
|
Формирование изображения |
Изображение формируется пикселями, число которых зависит только от конкретного разрешения LCD-панели. Шаг пикселей зависит только от размера самих пикселей, но не от расстояния между ними. Каждый пиксель формируется индивидуально, что обеспечивает великолепную фокусировку, ясность и четкость. Изображение получается более целостным и гладким |
Пиксели формируются группой точек (триады) или полосок. Шаг точки или линии зависит от расстояния между точками или линиями одного цвета. Врезультате четкость и ясность изображения сильно зависит от размера шага точки или шага линии и от качества ЭЛТ |
|
Электромагнитное излучение и энергопотребление |
Практически нет опасного уровня электромагнитных излучений. Потребление энергии примерно на 70% ниже, чем у ЭЛТ-мониторов с таким же размером экрана (от 25 до 40Вт) |
Всегда присутствует электромагнитное излучение, уровень которого зависит от соответствия ЭЛТ стандарту безопасности. Потребление энергии в рабочем состоянии на уровне 60-150Вт |
|
Размеры, масса |
Плоский дизайн (занимает мало места), малая масса |
Объемный дизайн (занимает много места), большая масса |
|
Интерфейс монитора |
Цифровой интерфейс, однако, большинство LCD-мониторов имеют встроенный аналоговый интерфейс для подключения к наиболее распространенным аналоговым выходам видеоадаптеров |
Аналоговый интерфейс |
Основные преимущества LCD-мониторов, которые перевешивают их недостатки, следующие:
- идеальная фокусировка;
- отсутствие геометрических искажений;
- идеальное сведение основных цветов;
- отсутствие мерцания изображения;
- практически полное отсутствие вредных электромагнитных излучений.
В качестве примера реализации LCD-монитора на основе TFT рассмотрим мониторы Samsung SyncMaster 570S TFT/580S TFT. Их основные технические характеристики приведены в табл. 2.
Таблица 2.
|
Характеристика |
Значение |
|
Тип LCD-панели |
TFT-LCD-панель, RGB вертикальные полосы, размер видимой области 15 дюймов, размер пикселя 0,297ґ0,297мм |
|
Диапазон частот синхронизации
|
Частота строк: 30…61кГц |
|
Частота кадров: 50…75Гц |
|
Входы видеосигнала |
Аналоговые, 0,714В±5%, положительной полярности, импеданс 75Ом |
|
Входы синхросигналов |
Раздельные для НSYNC и VSYNC, полный синхросигнал (по каналу GREEN) |
|
Полоса пропускания видеотракта |
0…80МГц |
|
Размер видимой области экрана (по горизонтали/по вертикали) |
304 /228мм |
|
Питание |
Источник переменного тока 90…264В, 50…60Гц или источник постоянного тока 12В, 3А |
|
Потребляемая мощность |
Не более 25Вт |
Структурная схема мониторов приведена на рис. 1, схема соединений — на рис. 2, принципиальная схема — на рис. 3, а осциллограммы сигналов в контрольных точках схемы — на рис. 4. В результате сравнения структурных схем LCD-TFT и ЭЛТ-мониторов (см. рис. 1 и [1]), можно сделать вывод, что их схемотехника принципиально отличается и у первого она значительно проще.
Отсутствие источников высокого напряжения и их потребителей в схеме LCD-TFT-монитора значительно повышает его надежность и безопасность для здоровья по сравнению с ЭЛТ-монитором. В состав схемы монитора входят следующие узлы:
- источник питания (ИП);
- микропроцессор (МП) и энергонезависимая память;
- синхроселектор и схема синхронизации;
- аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
- схема масштабирования и LCD-контроллер;
- LCD-интерфейс;
- LCD-панель.
Рис. 1
ИП (рис. 3.1) формирует стабилизированные напряжения +12, +5 и +3,3 B, необходимые для работы всех узлов монитора. В свою очередь, на ИП от сетевого адаптера AC/DC поступает нестабилизированное постоянное напряжение +12 В.
Кроме того, в конструкции LCD-панели имеется импульсный преобразователь, формирующий из постоянных напряжений +12 и +5 В переменное напряжение 500В частотой 48 кГц для питания двух ламп подсветки LCD-панели (на принципиальной схеме отсутствует). ИП построен на основе интегральных стабилизаторов напряжения IC101 (+5 В), IC103 (+3,3 В) и IC104 (+5 В).
Рис. 2
Для реализации определенной логики работы узлов монитора напряжения +12, +5 и +3,3В подаются на схему через электронные ключи IC102 и IС901. Напряжение +12В коммутируется ключом IC901, который управляется сигналом SW_REG_ENB, поступающим с выв. 6 IС401 (рис. 3.3). Напряжения +5 и +3,3В коммутируются ключом IC102, управляемым сигналами SW_REG_ENB и PANEL_EN, приходящими с IС401 (выв. 6 и 5).
Если синхроимпульсы поступают от персонального компьютера (ПК) по каналу зеленого цветового сигнала PC_GREEN, синхроселектор IC105 выделяет полный синхросигнал SOG_CSYNC (осц. 7 на рис. 4) и подает его на вход микроконтроллера МП — выв. 22 IC401. МП формирует из него строчные и кадровые синхроимпульсы M_HSYNC и М_VSYNC (выв. 21, 20), которые используются схемой синхронизации IC303 (рис. 3.1) для формирования сигналов управления схемой масштабирования IC301 (рис. 3.2).
Система управления монитором реализована на основе микропроцессора IC401 типа ST72E75_3 (рис. 3.3). Работа МП синхронизируется внутренним генератором, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором Х401 (24 МГц), подключенным к выв. 32 и 33 микросхемы. Для сброса всех узлов МП в исходное состояние используется схема сброса IC402, формирующая импульс отрицательной полярности, поступающий на выв. 40 МП после подачи на него питания.
В зависимости от наличия и частоты синхросигналов, поступающих на вход МП (выв. 15, 24), он формирует выходные сигналы управления ИП, схемой синхронизации, АЦП и схемой масштабирования. Регулировка параметров изображения осуществляется системой экранного меню (OSD). Для доступа и управления системой OSD служат кнопки, расположенные на передней панели монитора. В составе МП имеются два цифровых интерфейса. Первый интерфейс (IC401, выв. 29, 30) используется для управления по шине I2C АЦП и схемой OSD (IC201, выв. 39, 42). По второму интерфейсу (IC401, выв. 27, 28) МП передает данные на компьютер для реализации стандарта Plug & Play.
Для хранения информации о регулируемых и нерегулируемых параметрах к первому интерфейсу подключена микросхема энергонезависимой памяти IC404, а ко второму — IC403. К выв. 31, 42 IC401 через ключи Q401, Q402 подключен светодиодный двухцветный индикатор режима работы монитора. Назначение остальных выводов МП будет рассмотрено в процессе описания схемы. Для питания МП на его выв. 10 и 25 поступает напряженияе +5В от стабилизатора IC101.
Видеосигналы основных цветов с конт. 1, 2, 3 соединителя CN201 (см. рис. 1, 2) через согласующие резисторы R209, R211, R213 и разделительные конденсаторы С132, C134, C136 поступают на входы АЦП — выв. 12, 20, 28 IC201 (рис. 3.1). В состав микросхемы IC201 входят стабилизатор напряжения, три широкополосных (250 МГц) видеоусилителя, схемы фиксации уровней черного в видеосигналах, трехканальный 8-битный АЦП, интерфейс с шиной I2C, схема синхронизации АЦП и выходные каскады микросхемы, совместимые по уровню с ТТЛ-логикой.
Сигнал управления схемами фиксации уровней черного PCCLAMP также формирует МП (выв. 16). Отсюда он поступает на выв. 89 IC201. Для синхронизации АЦП на выв. 93, 94 IC201 подаются синхросигналы HSYNC и COAST, формируемые МП из входных строчных синхроимпульсов.
На выходах IC201 (выв. 52-58, 61-68, 71-78) формируются 8-битные коды видеосигналов основных цветов PCBLUE (7-0), PCGREEN (7-0) и PCRED (7-0), которые поступают для дальнейшей обработки на входы схемы масштабирования и LCD-контроллер — IC301 выв. 9, 13-19, 30, 31, 34-39, 50-52, 54, 56-59 (рис. 3.2). Для стабилизации частоты внутреннего генератора микросхемы к ее выв. 139 подключен кварцевый резонатор Х301 (75 МГц). Работа IC301 синхронизируется внешними сигналами PCHSYNC, PCVSYNC, PCCLK, которые формирует схема синхронизации IC303 (рис. 3.1).
Схема OSD IC302 (рис. 3.1) формирует сигнал коммутации OSD_EN и видеосигналы OSD_BLU, OSD_GRN, OSD_RED, которые снимаются с выв. 12-15 микросхемы и поступают на входы IС301, — выв. 77, 71-73. Для синхронизации изображения OSD на выв. 5, 10 IC302 подаются строчные и кадровые синхроимпульсы. Схемой OSD управляет МП по шине I2C.
LCD-контроллер микросхемы IC301 формирует 8-битные коды видеосигналов DBR (7-0), DAR (7-0), DBG (7-0), DAG (7-0), DBB (7-0), DAB (7-0) и сигналы синхронизации DVS, DHS, DH_CLK (осц. 8 на рис. 4), DEN (осц. 2 на рис. 4), которые подаются на схемы LCD-интерфейса — IC304, IC305. LCD-интерфейс формирует цифровой 20-битный код управления шинными дешифраторами LCD-панели. Конструктивно они расположены на самой LCD-панели, их выходы управляют засветкой каждого отдельного пикселя.
Характерные неисправности мониторов и способы их устранения
1. При включении монитора сетевой индикатор не светится, монитор не работает
Вольтметром проверяют наличие напряжения +12В на соединителе CN101 (рис. 3.1). Если напряжения нет или оно значительно меньше нормы, проверяют исправность сетевого адаптера, наличие контакта в соединителе. Если на СN101 есть +12В, а на выв. 4 стабилизатора IC101 отсутствует +5В, проверяют предохранитель FT104 и стабилизатор IC101. Если +5В имеется, проверяют стабилизаторы +5 В (IC104) и +3,3 В (IC103). Если они исправны, переходят к проверке МП.
Если он исправен, то его сигналы PANEL_EN (выв. 5) и SW_REG_EN (выв. 6) должны быть активны (см. табл. 3, в которой указаны режимы по постоянному току IC401 в режиме 1024х768/75 Гц), ключи Q101, Q102 открыты и на выв. 5, 8 IC102 должно быть соответственно +5 и +3,3 В. Если указанные сигналы неактивны, проверяют внешние элементы МП: Х401 (24 МГц), IC402, С408, С409, ZD401. Если они исправны, — заменяют МП.
Таблица 3.
|
№ вывода IC401 |
Сигнал (напряжение,
В) |
№ вывода IC401 |
Сигнал (напряжение,
В) |
№ вывода IC401 |
Сигнал (напряжение,В) |
|
1 |
0…5 |
15 |
импульсы |
29 |
5 |
|
2 |
0 или 5 |
16 |
импульсы |
30 |
5 |
|
3 |
5 |
17 |
5 |
31 |
0 |
|
4 |
5 |
18 |
не используется |
32 |
импульсы, 24МГц |
|
5 |
4,6 |
19 |
не используется |
33 |
импульсы, 24МГц |
|
6 |
0 |
20 |
импульсы ТТЛ-уровня |
34 |
5 |
|
7 |
5 |
21 |
импульсы ТТЛ-уровня |
35 |
5 |
|
8 |
5 |
22 |
импульсы ТТЛ-уровня |
36 |
3,8 |
|
9 |
общий |
23 |
общий |
37 |
5 |
|
10 |
5 |
24 |
импульсы ТТЛ-уровня |
38 |
0 |
|
11 |
5 |
25 |
5 |
39 |
5 |
|
12 |
не используется |
26 |
не используется |
40 |
5 |
|
13 |
5 |
27 |
0 |
41 |
общий |
|
14 |
5 |
28 |
0 |
42 |
5 |
2. Сетевой индикатор светится зеленым цветом, но изображение отсутствует
Вначале визуально проверяют работоспособность ламп подсветки LCD-панели. Если они светятся, проверяют наличие тактовых импульсов на выв. 81, 83 и 84 IC201. Если их нет, проверяют наличие сигнала НSYNC_PLL на выв. 94 IC201 (осц. 5 на рис. 4) и при его наличии заменяют IC201. Если сигнала на выв. 94 IC201 нет, проверяют наличие сигнала PC_HSYNC_IN на выв. 9 IC106 (осц. 6 на рис. 4). Если сигнал есть, заменяют буфер IC106. Если синхросигнал поступает по каналу GREEN, проверяют сигнал SOG_CSYNC на выв. 1 IC105 (осц. 7 на рис. 4) и его прохождение через буфер IC106 (выв. 2, 12). Если синхросигналов на выв. 9 IC106 или выв. 1 IС105 нет — проверяют источник сигналов (компьютер) и наличие контактов в соединителе CN201.
Если тактовые импульсы на выв. 81, 83 и 84 IC201 имеются, проверяют наличие сигналов на выв. 20, 22 IC303 (осц. 9, 10 на рис. 4). Если их нет, проверяют входные сигналы микросхемы — выв. 34, 39 (осц. 11, 1 на рис. 4). Если эти сигналы отсутствуют, проверяют IC201 и IC401. Если сигналы на выв. 20, 22 IC303 есть, проверяют сигналы на выв. 30, 31 IC304, IC305 (осц. 2, 3 на рис. 4). При отсутствии сигналов проверяют синхроимпульсы на выв. 141 и 142 IC301 (осц. 8 на рис. 4) и если их нет при исправном резонаторе Х301 заменяют IC301.
Если тактовые сигналы на выв. 141 и 142 IC301 есть — заменяют микросхемы LCD-интерфейса IC304 и IC305. Если выходные сигналы IC304 и IC305 (конт. 2-22 CN301) есть и их форма соответствует осц. 4 на рис. 4, то заменяют LCD-панель.
3. Отсутствует одна или несколько вертикальных линий (четных или нечетных) на изображении или изображение полностью отсутствует
Если форма сигналов на одном из конт. 2-22 CN301 не соответствует осц. 4 на рис. 4, проверяют микросхемы IC304 и IC305 и связанные с ними элементы. Если сигналы в норме — заменяют LCD-панель.
4. Отсутствует изображение OSD
Если при нажатии одной из кнопок передней панели монитора на выв. 12 IC302 появляются импульсы (осц. 12 на рис. 4), заменяют IC302. Если импульсов нет, проверяют наличие строчных и кадровых синхроимпульсов на выв. 5, 10 IC302. Если синхроимпульсы отсутствуют — заменяют IC301. Если импульсы на выв. 12 IC302 есть — проверяют IC302 и связанные с ней элементы.
5. Нет реакции монитора на нажатие одной или всех кнопок его передней панели
Нажимают одну из кнопок передней панели монитора и проверяют изменение потенциала на соответствующем выв. 13 или 14 IC401. Если потенциал не изменяется, омметром проверяют кнопку и наличие контактов в соединителе CN402. Если сигналы на выв. 13 и 14 IC401 есть, то длительность импульсов на шине SDA IС401 (выв. 30) должна изменяться. Если этого не происходит, заменяют МП. Если сигнал на выв. 30 IC401 изменяется, проверяют микросхему OSD IC302 в соответствии с п. 4.
6. Не регулируется яркость изображения
Регулируют яркость и проверяют изменение напряжения на выв. 1 IC401 в диапазоне 0…5 В. Если напряжение изменяется, проверяют LCD-панель. В противном случае заменяют IC401.
Скачать комплект схем LCD-мониторов "Samsung SyncMaster 570S/580S TFT" - rar 128kb.
Н. Тюнин
Литература:
1. М. А. Воронов, А. В. Родин, Н. А. Тюнин. Ремонт мониторов. Солон-Р, 2000.
2. Samsung Electronics, Service Manual SyncMaster 570STFT (RN15LS), SyncMaster 580STFT (RN15LO).
РС9-2002
