新型彩显维修点点通
彩显I\(^{2}\)C总线系统的原理与检修

🏠 首页 《无线电》杂志 2005年 🔗 第8期 🔗 第22页 分类:家电与维修 🔗 华雷广 🔗

I\(^{2}\)C总线在显示器中的应用给显示器的生产带来了根本性的变化。它简化了电路,大大减少了生产过程中的各类手动调整项目,而且提高了性能和稳定性,使用也更加方便。在维修上,这种显示器也与一般显示器有着很大的不同。

图1
图1 🔍原图 (567×205)

判断一台显示器是否属于“总线型”,主要是看各受控IC是否设有数据线和时钟线端口,而且是否与CPU、存储器相连接。有的显示器有CPU,也有存储器,而且CPU和存储器之间也有数据线和时钟线,但不属于总线系统。其原因在于没有其他的集成电路与CPU、存储器通过数据线、时钟线相连,也就是说,其他集成电路都没有数据线和时钟线接口。在这样的机型中,CPU对各模拟量的控制是通过CPU自身设有的不同的输出接口(如场幅V-SIZE、场中心V-CENT、行幅H-SIZE等 )与有关的被控IC之间进行“单线联系”和“单向联系”,以达到控制和调整的目的。这种显示器只能被称为“数控显示器”,以厦华15Y等机型为代表。

工作过程和原理

I\(^{2}\)C总线系统的工作过程是以CPU为核心进行的。这里以LG FB795C彩色显示器为例,简要地说明总线系统是怎样工作的。有关电路见图2。

图2
图2 🔍原图 (709×458)

1.刚开机时的工作过程

按下显示器的电源开关后,CPU/IC401(D16F78B)的11脚得到5V供电,13、14脚内部和外部构成的振荡电路开始工作。10脚内部及其外部元件在开机瞬间进行低电平复位。此时,CPU按照自有的程序,从存储器中取出各个被控IC的具体数据,然后根据每个具体IC的地址码,把相应的数据通过总线送到相应的被控IC,被控IC根据接收到的数据指令,执行相应的工作状态,调整相关的电路,如几何幅度、白平衡状态、亮度等。与此同时,CPU还根据检测到的主机发来的行场同步信号的情况,识别出主机显卡设置的一系列的数据(如分辨率等),与存储器中的存储数据对比,然后从存储器中取出对应的信息,通过总线发送给相关IC执行。例如根据主机显卡设置的图像分辨率,指令行场扫描和二次电源集成电路IC701工作在相应的行频率和场刷新率上,同时使得二次电源的输出电压等各项指标自动调整到合适的电压值。


2.调整设置时的工作过程

当用户调整显示器数据以及维修人员进入维修模式进行调整时,总线系统有以下工作过程:

(1)识别键盘指令:新型显示器普遍采用了电压比较式键盘输入电路,当按下按键时,每个按键会对应着不同的电压值,通过键盘输入端口送给CPU。本例机型的键盘信号输入端口是IC401的26脚(KEY)。CPU根据不同的电压值来识别是哪个按键被按下,然后再从存储器中取出对应的菜单图标,显示在屏幕上。由于维修模式的设置,进入用户菜单调整与进入维修模式调整后的菜单显示界面和内容是有所不同的,这一点,CPU也可根据按键被按下的情况来自动识别。

(2)对各受控IC进行寻址:按动按键选中待调整的项目时,CPU会自动识别并确定项目的代码,再通过33脚(SCL)、34脚(SDA)向执行该项目数据调整的受控IC发出寻址信号。本机的受控IC有3个:行场扫描和二次电源控制集成电路IC701(TDA4856)、视频前置放大集成电路IC302(M52743)、字符显示控制集成电路IC301(LSC4565P2)。各受控IC收到信息后,便通过自身的SCL和SDA端口对CPU的询问进行回应。

(3)调用受控IC数据:CPU收到各受控IC的回应信息后,便从存储器IC402(SS24C08)中自动调出待调整项目在受控IC中的控制信息或者用户的个人设定信息。

(4)数据修改与存储:改写用户个人数据时,只需要用按键选中要改写的项目,然后再按动相应的按键进行数据的“增”或者“减”,使待调整项出现直观的数据变化。此时,注意这些变化的数据并观察图像方面的变化,达到要求时,按“退出”,调整数据便保存在了存储器IC402中。维修人员用特定的方法进入“维修模式”对控制数据的修改在原理上与上述相同,所不同的是,不允许用户调整的项目在这里都可得到调整。需要说明一点,有的显示器在维修模式下把数据改写以后必须在特定的条件下才能存储,如ACER 78G显示器,只有在场刷新率为75Hz时才能把改写后的数据保存在E\(^{2}\)PROM中。

故障特点和检修方法

I\(^{2}\)C总线系统的任何组成部分都有出故障的可能,而且出现故障后没有特定的规律。当用常规方法检修无果时,我们应该考虑总线问题,或者说,遇到疑难故障时,要养成检查总线的习惯。总线系统引起的故障主要有以下四种原因:CPU或其外围电路故障,时钟线或数据线电压异常,存储器损坏或数据紊乱,受控IC损坏。相应的检修方法如下:


1.对CPU进行检查:
由于CPU是总线系统的“大脑”与核心,若CPU出问题肯定会导致整个总线系统无法工作。检查时按照CPU工作的“外部四要素”来判断CPU是否具备正常工作的外部条件。一是检查CPU的供电。既要保证5V电压在数值上处于正常范围内,又要保证5V供电的平滑滤波,不受干扰。二是检查CPU的复位。要检查复位端子的电压值是否明显异常,从而首先判断外围复位电路有无故障。CPU如果得不到正常的复位电压,内部的程序不能工作。三是检查CPU的振荡(OSC)。在CPU的OSC引脚外围,一般都有一个晶体振荡器和两个瓷片电容,与内部电路一起作用形成时钟振荡脉冲。如果没有振荡脉冲,CPU则不能工作。四是检查键盘输入电路。要检查键盘按键有无漏电。当产生漏电时,如果漏电电压与某个按键按下时对应的电压基本相符,那么CPU就会判断有按键按下,从而只执行该按键对应的指令而不执行别的指令,造成CPU功能失效。


2.对时钟线和数据线的检查:
时钟线(SCL)和数据线(SDA)上的电压一般为3~5V,二者电压很接近,而且当有数据传输时,其电压会变低而且抖动。如果测量的结果符合以上情况,则可判断总线系统的传输基本正常。如果测得静态电压过低,或者在总线工作的时候(如进入菜单做某个项目的调整)测得的电压不抖动,说明总线系统异常。


3.对存储器的检查:
由于显示器内的E2PROM数据采用的是二进制编程文件,所以没有像电视机那样的以表格形式显示的初始数据供参考,因而给检修带来了不便。常用的方法是用存储器读写器拷贝正常机型的E2PROM数据保存下来,以后检修同类机型时,如怀疑数据有问题,可以很方便地对故障机的数据进行“复制”。实践证明,这个方法是很有效的。网络的发展给这个方法提供了更大的可行性,现在大型的家电维修网站里都有一些显示器E\(^{2}\)PROM数据可供免费下载,读者可以下载后保存备用。


4.对受控IC的检查:
受控IC造成总线异常的原因,一般是硬件损坏,按常规方法检查即可,此处不再赘述。

故障检修实例


例1:一台ACER(宏基)78G 17寸纯平彩显,开机后无反应,但指示灯正常。


分析与检修:
在不连接主机的情况下,开机后无高压、无显示,但电源指示灯为绿色,正常。连接主机后开机,故障现象相同。测量主电源各路输出,除了二次电源的供电端(45V)略高外,其他都稍微低于正常值,据此判断行电路没工作。测量行场扫描和二次电源控制集成电路IC701(TDA4856)的供电脚为0V,灯丝也没电压。分析认为可能是节能控制电路出了问题,但是根据指示灯正常而且不连接主机时也不能开机来判断,又和节能电路无关。因此,估计是CPU出了问题。按照CPU工作的四个要素进行逐项检查,没发现问题。对晶振、5V滤波电容进行了代换后,故障依旧。在这种情况下,不得不怀疑是总线系统出了问题。测量时钟线和数据线电压值,发现时钟线(SCL)虽然电压值为正常的4.7V,但一直处于抖动状态,不正常,而数据线(SDA)为0.05V,更不正常,正常应该也为4.7V。试分别断开各个受控IC的SDA输入端,发现当断开OSD处理集成电路IC901(AP3114B)的SDA端7脚外接电阻R1906(100Ω)时,显示器出现了光栅,测量SDA线的电压恢复为正常值4.7V,SCL线的电压也不再抖动,因此判断IC901损坏。测量IC901的7脚对地电阻为0Ω,证实判断正确。更换一只AP3114B,故障排除。


例2:一台EMC(华冠)D777-DXHF17彩显场不同步,其他正常。


分析与检修:
根据故障现象,初步判断场振荡或场同步信号处理电路有问题。该机小信号处理电路采用了飞利浦公司的TDA9109,其20脚内接场锯齿波发生器,22脚外接的是场锯齿波发生器AGC环路记忆电容。仔细检查其外围元件未见异常,怀疑TDA9109内部的场振荡或场同步信号处理电路损坏,但代换后故障依旧。为排除主机信号造成这种现象的可能,用示波器测量主机送到CPU行场信号输入端的同步信号波形及幅度都正常,CPU送到TDA9109第1、2脚行场同步脉冲输入脚的波形周期也能随显示模式的改变而改变,但22脚上场锯齿波波形周期丝毫没有改变。根据新型彩显I2C总线控制的特点,在不同的模式下,显示器的CPU还要根据显示模式的不同从存储器中取出数据控制TDA9109的行场振荡频率,以和主机显卡保持一致。由于该机其他功能都正常,说明CPU、总线传输等电路都是正常的,有可能是存储器的数据出了问题。重写该机的E\(^{2}\)PROM数据,故障排除。

文/华雷广