Структурная схема жк телевизора и принцип работы. Как работает жк телевизор
История человечества содержит целую череду замечательных открытий и изобретений. Телевидение - т. е. передача звука и изображения на огромные расстояния, по праву занесены в этот список.
Какие же физические процессы лежат в основе передачи и воспроизведения телевизионного изображения? Кому мы обязаны рождению телевизора?
Как рождалось телевидение
Над созданием дальновидения трудились ученые разных стран на протяжении многих десятилетий. Но телевизор изобрели российские ученые: Б. Л. Розинг, В. К. Зворыкин и Григорий Оглоблинский.
Первыми шагами, приблизившими мир к передаче изображения на расстояние, было разложение изображения на отдельные элементы с помощью диска немецкого инженера Пауля Нипкова, а также открытие фотоэффекта немецким учёным Генрихом Герцем. Первые телевизоры, работавшие на основе диска Нипкова, были механическими.
В 1895 году человечество обогатилось двумя великими изобретениями - радио и кино. Это послужило толчком для поисков способа передачи изображения на расстояние.
…Эра электронного телевидения началась с 1911 года, когда российский инженер Борис Розинг получает патент на передачу изображения на расстояние с помощью сконструированной им электронно-лучевой трубки.
Переданное изображение представляло собой четыре белых полосы на черном фоне.
В 1925 году ученик Розинга Владимир Зворыкин демонстрирует созданный им полноценный электронный телевизор.
Но на дальнейшие исследования и выпуск телевизионных приёмников нужны были огромные деньги. Известный американский предприниматель российского происхождения Дэвид Сорнов сумел оценить это великое изобретение. Он вложил необходимую сумму для продолжения работ.
В 1929 году совместно с инженером Григорием Оглоблинским Зворыкин создает первую передающую трубку - иконоскоп.
А в 1936 году в лаборатории В. Зворыкина получил путёвку в жизнь первый электронный телевизор на лампах. Это был массивный деревянный ящик с экраном в 5 дюймов (12,7) см. Регулярное телевещание в России началось в 1939 году.
Постепенно ламповые модели вытеснялись полупроводниковыми, а затем всего одна микросхема стала заменять всю электронную начинку телевизора
Очень кратко об основных этапах работы телевидения
В современной телевизионной системе можно выделить 3 этапа, каждый из которых выполняет свою задачу:
- преобразование изображения объекта в серию электрических импульсов, называемых видеосигналом (сигналом изображения);
- передача видеосигнала к месту его приёма;
- преобразование принятых электрических сигналов в оптическое изображение.
Как работает видеокамера
Производство телепрограмм начинается с работы передающей телевизионной камеры. Рассмотрим устройство и принцип работы такого устройства, разработанного Владимиром Зворыкиным еще в 1931 году.
Основной частью камеры (иконоскопа) является светочувствительная, мозаичная мишень. Именно на неё и проецируется изображение создаваемое объективом. Мишень покрыта мозаикой из нескольких миллионов изолированных серебряных крупинок, покрытых цезием.
Принцип работы иконоскопа основан на явлении внешнего фотоэффекта - выбивании электронов из вещества под действием падающего света. Падающий на экран свет, выбивает из этих крупинок электроны, количество которых зависит от яркости светового потока в данной точке экрана. Таким образом, на экране возникает невидимое для глаза электрическое изображение.
Здесь же в трубке имеется электронная пушка. Она создает электронный луч, который 25 раз в 1 секунду успевает «оббежать» мозаичный экран, считывая это изображение и создавая в электрической цепи ток, называемый сигналом изображения.
В современных камерах изображение фиксируется не на светочувствительной плёнке, а на цифровой матрице, состоящей из миллионов светочувствительных ячеек - пикселей. Свет, попадающий на ячейки, вырабатывает электрический сигнал. Причем, его величина пропорциональна интенсивности светового луча.
Для получения цветного изображения пиксели покрываются красным, синим и зеленым светофильтрами. В результате матрица фиксирует три изображения - красное, синее и зелёное. Их наложение и дает нам цветное изображение, фотографируемого объекта.
Как видеосигнал доходит до телевизора
Полученный видеосигнал имеет низкую частоту и не может распространяться на значительные расстояния. Поэтому в качестве несущей частоты используют высокочастотные э-м волны, модулированные (изменённые) видеосигналом. Они распространяются в эфире со скоростью 300 000 км/сек.
Телевидение работает на волнах метрового и дециметрового диапазона, которые могут распространяться только в пределах прямой видимости, т. е. не могут огибать земной шар. Поэтому для расширения зоны телевещания используют высокие телебашни с передающими антеннами, Так, Останкинская телебашня имеет высоту 540 метров.
С развитием спутникового и кабельного телевидения практическая значимость телебашен постепенно снижается.
Спутниковое телевидение осуществляется за счёт целого ряда спутников, расположенных над экватором. Наземная станция передает свои сигналы на спутник, который ретранслирует их на землю, охватывая достаточно обширную зону. Сеть таких спутников позволяет охватить телевещанием всю территорию Земли.
Кабельное телевидение предусматривает одну приёмную антенну, от которой телевизионные сигналы передаются к отдельным потребителям по специальному кабелю.
Как работает телевизор
Итак, в 1936 году в лаборатории В. Зворыкина был создан первый электронный телевизор с электроннолучевой трубкой (кинескопом). Конечно, с тех пор он претерпел много изменений, но все же рассмотрим, как происходит воспроизведение изображения в телевизоре с электроннолучевой трубкой.
Именно в этой стеклянной колбе и происходит превращение невидимого электронного сигнала в видимое изображение. В его узкой части расположена электронная пушка, а с противоположной стороны - экран, внутренняя поверхность которого покрыта люминофором. Пушка обстреливает это покрытие электронами. Количеством электронов управляет поступивший в приёмное устройство видеосигнал. Электроны, попадая на люминофор, вызывают его свечение. Яркость свечения зависит от количества электронов, попавших в данную точку. Совокупность точек разной светимости и создают картинку. Электронный луч обстреливает экран слева направо, строчка за строчкой, постепенно спускаясь вниз, всего 625 строк. Все это происходит с огромной скоростью. За 1 секунду электронный луч успевает нарисовать 25 статических картинок, которые мы воспринимаем как движущееся изображение.
Цветное телевидение появилось в 1954 году. Для создания всей гаммы цветов понадобилось 3 пушки - красная, синяя и зеленая. Экран, соответственно, снабдили тремя слоями люминофора соответствующих цветов. Обстрел красного люминофора из красной пушки создает красное изображение, из синей - синее и т. д. Их наложение создает всё многообразие цветов, соответствующих передаваемой картинке.
Почему телевизоры «похудели»
Описанные телевизионные приёмники с ЭЛ трубкой - это наше недавнее прошлое. На смену им пришли более изящные, плоские жидкокристаллические и плазменные модели. В ЖК телевизорах экраном служит тонкая матрица с огромной плотностью светящихся элементов (пикселей), позволяющих получить изображение хорошей чёткости.
Пиксели плазменного телевизора состоят из микроламп, заполненных газами 3-х видов. Их свечение и создает цветную картинку.
Цифровое и аналоговое телевидение
До недавних пор основным форматом телевидения был аналоговый формат. Однако телевидение всегда быстро реагировало на новые технологии. Поэтому последние годы видеотехника перешла на цифровой формат. Он обеспечивает более устойчивое и качественное изображение, а также чёткий звук. Появилась возможность передавать огромное количество телеканалов одновременно.
Полный переход на новый формат будет осуществлен к 2018 году. А пока можно пользоваться специальными приставками к старым телевизорам, и наслаждаться услугами цифрового телевидения.
Телевизионная аудитория самая многочисленная в мире. Ведь это не только способ развлечь себя, но и возможность обогащения кругозора, не выходя из дома. Особенное значение в этом плане играет интернет-телевидение, позволяющее пользователям выбирать пакет каналов по своим интересам и просматривать прошлые телевизионные программы.
Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя
Недавно меня спросили, в чём разница между ЖК и LED ? Отвечаю: и те, и другие (LCD и LED) относятся к жк (телевизорам с жидко-кристаллическим дисплеем). Конструктивно, отличаются от LCD телевизоров только способом подсветки ЖК-дисплея (или матрицы, кому как проще): вместо ламп используются светодиоды. Ну всё, статья закончена, пойду на пиво
Ладно, ладно, есть чего рассказать об истории развития LCD телевизоров Начнём с самого определения аббревиатуры: LED TV (сокр. от Light Emitting Diode TeleVision) - светодиодный телевизор. Вообще-то, если честно, он выглядит примерно так:
Это действительно LED или светодиодные экраны (панели), Вы часто их можете увидеть на главных улицах города, на футбольных стадионах или концертах. Основной их недостаток - "зернистость ", которая обусловлена размерами светодиодов. Сделать светодиод таким же маленьким, как пиксель на современной ЖК матрице, пока не получается, но, с большого расстояния, этой зернистости не заметно, а блочно - модульная конструкция позволяет собирать (как из кубиков) просто огромные экраны:
Однако, мы уже привыкли, что LED TV - это нечто совсем другое, а именно: телевизор с жидкокристаллическим дисплеем, подсветка экрана которого осуществляется светодиодной матрицей (LED). Такой термин как LED TV был введен корпорацией Samsung в 2007 году для продвижения собственной линейки жидкокристаллических телевизоров, подсветка в которых осуществлялась не лампами, а светодиодами. Если смотреть чисто внешне - "LED" тоньше, чем "LCD", а вот качество изображения стало гораздо лучше
Типы подсветок дисплея: Edge LED и Direct LED
Давайте разберёмся в типах светодиодной подсветки дисплея. Прежде всего, она бывает прямой - Direct LED
и торцевой - Edge LED
. Хотите знать больше?, тогда рекомендую ознакомится ещё с одной небольшой статьёй: Edge LED и Direct LED
.
При прямой Direct LED или задней подсветке , светодиоды расположены по всей площади матрицы, равномерно освещая её через рассеиватель:
Толщина LED телевизора уменьшается, но не на много, по сравнению с LCD TV, в которых применена ламповая подсветка. Вот как выглядит матрица с яркими белыми светодиодами:
Торцевая или боковая подсветка Edge LED имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим принцип работы торцевой подсветки матрицы: светодиоды располагаются вверху и внизу, по бокам или по всему периметру матрицы, свет от них, через специальный светораспределитель, попадает на рассеиватель, а затем - на экран
На данном рисунке можно увидеть, почему телевизоры с задней подсветкой Direct LED не могут быть такими же тонкими, как при боковой подсветке : ни лампы, ни светодиоды нельзя вплотную прижать к рассеивателю, необходимо расстояние для рассеивания светового потока Благодаря торцевому расположению, светодиоды не занимают места позади рассеивателя, следовательно, такая конструкция позволяет значительно снизить толщину матрицы и всего телевизора.
Торцевая подсветка Edge LED более экономична (используется меньшее количество светодиодов), но и светит хуже (по этой же причине) Второй серьёзный минус - засветы . При минимальной толщине панели, получить идеальное светораспределение очень сложно, тонкий рассеиватель не справляется с такой задачей, в результате, на тёмных участках матрицы (без сигнала, к примеру) можно наблюдать светлые пятна (засветы), которые мешают комфортному восприятию изображения с экрана такого телевизора
До сих пор, мы с Вами говорили о статической (то есть непрерывной, постоянной) подсветке, пора перейти к рассмотрению динамической Основное отличие динамического типа подсветки от статического в том, что светодиоды не горят постоянно, всё зависит от изображения. Светодиодная матрица поделена на группы, каждая из которых управляема, благодаря такому управлению можно регулировать яркость свечения светодиодов каждой группы, обеспечивая более чёткую цветопередачу и глубокий "чёрный цвет"
Последним тип подсветки, который мы сейчас рассмотрим, является динамическая RGB прямая и боковая (торцевая) подсветка. При данном типе подсветки, используются светодиоды основных цветов: красного , зелёного и синего , а, иногда, ещё и белого (для лучшей цветопередачи)
Диоды могут быть расположены "по одному" или вот такими сборками, когда в одном корпусе расположены светопередающие элементы всех основых цветов:
Такая матрица способна не только "высвечивать" различные участки изображения с заданной яркостью, но и обеспечивать "засветку" нужной цветовой гаммой, в результате чего, изображения получается максимально "правильным", чётким и красивым
Хоть и "экономит" толщину матрицы, но не даёт такого эффекта, так как может "высветить" только общую картину (они ж просвечивают матрицу на всю длину или ширину), поэтому, как мне кажется, лучше оставить этот тип подсветки для внешних эффектов, которые прекрасно дополнят общую картину
Подведём итоги:
- LED - тоньше, особенно при использовании торцевой подсветки, но есть опасность "засветов"
- светодиоды имеют меньшее энергопотребление и не содержат ртути (в отличии от ламп)
- светодиоды служат дольше ламп (теоретически, время скоро покажет)
- в LED TV яркость, контрастность и чёткость изображения выше, чем у LCD (точнее, у ЖК матрицы с ламповой подсветкой)
- за счет динамической подсветки достигается максимально правильная и насыщенная цветопередача
В заключении:
- при этой технологии, основанной на использовании органических светодиодов
, такое понятие, как "подсветка
", вообще отсутствует, так как диоды основных цветов, формирующие изображение, расположены прямо "на экране" и светят сами, кроме того, такой телевизор можно будет и "в трубочку" свернуть, но это - уже другая история
Вся техника периодически может выходить из строя, и телевизор, который имеется практически в каждом доме, тому не исключение. Для возможности своевременной его починки собственными силами необходимо разбираться в схеме работы каскадов, их предназначении и взаимодействии друг с другом, а также представлять основы работы ТВ-приемника.
Основной принцип (технология) работы телевизора
Одним из главных устройств любого телевизора, обеспечивающим прием сигнала, является телевизионная антенна (ТА), причем главным параметром ее работы является правильное согласование выходного R активного вибратора с сопротивлением, присущим кабелю снижения (КС). Он необходим для того, чтобы передавать входящий импульс, принятый ТА и является коаксиальным кабелем высокой частоты, имеющим достаточный КПД (фидер).
Согласование необходимо для достижения более высокого КБВ (коэффициента бегущей волны) в самом кабеле снижения. Устройство согласования предназначено для преобразования R в величину, близкую по значению сопротивлению, которым обладает фидер.
Также ТА обязана иметь определенные значения по полосе пропускания, это является важным параметром, так как ее ширина напрямую определяет равномерность ее амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).
Структурную схему обычного, черно-белого телевизора можно представить:
Сигнал, поступающий с антенны, попадает на входное избирательное устройство (ВИУ), которое выделяет тот телевизионный сигнал, требующийся в определенный момент. С учетом того, что его U достаточно мало, далее следует его усиление посредством высокочастотного усилителя (УВЧ).
После усиления он идет на частотный преобразователь (ПЧ), представляющий собой смеситель с гетеродином, точность настройки которого необходима для получения высококачественного изображения (четкости, отсутствия любых искажений по фазе и качеству звука). Плюс, правильная и четкая подстройка способствует сглаживанию имеющихся помех, поступающих от других ТВ-каналов.
По количеству колебательных контуров гетеродин полностью аналогичен ВИУ. После настройки сигнала в гетеродине, он идет на смеситель, куда также приходит и параметр от ВИУ.
Согласно принципу работы смесителя, который переносит принимаемую частоту на промежуточную, в нем происходит умножение частоты имеющегося изображения и частоты звука на частотную составляющую гетеродина.
В результате этого на выходе получаются колебания частоты изображения i, а также звука f (все они - промежуточные).
f ПР = f Г – f С
Таким образом, на выходе ПЧ имеются промежуточная i изображения и звука, при этом первая должна быть на 6,5 МГц выше второй.
Независимо от того, какой канал настраивается, эти значения являются постоянной величиной и имеют следующие значения:
- i изображения = 38 МГц.
- f звука = 31,5 МгЦ.
Данные колебания хотя и являются высокочастотными, однако содержат меньшие f принятых сигналов. Если требуется точно его подстроить, в подобных ситуациях параметры гетеродина возможно регулировать посредством изменения С (емкости) в цепи колебательного контура.
Как правило, в современных моделях имеется блок АПЧГ, который автоматически подстраивает гетеродин.
Проходя через СК (селектор каналов телевизора), промежуточные частоты попадают в БУ, преобразующего промежуточную частоту получаемой картинки (УПЧИЗ).
После него усиленный импульс идет на детектор (ВД).
ВД осуществляет два основных предназначения:
- Выделение видеосигнала.
- Получение новой, 2-ой промежуточной частоты звуковой составляющей, которая представляет собой разницу между промежуточными частотными составляющими картинки и звуковой составляющей и равна 6,5 МГц.
Таким образом, ВД является ничем иным, как ПЧ.
После ВД сигнал видео идет на усилитель (УВС), а после - на модулятор самого кинескопа (МК).
Полученное значение(6,5 МГц) идет на УПЧЗ, после чего она передается на детектор (ЧД), выделяющий непосредственно сам звук, после чего отправляет его на УЧЗ и впоследствии – на громкоговоритель (ГР).
Синхронизирующий сигнал выделяется из УВС посредством блока синхронизации (БС) и, не претерпевая видоизменений, проходит все имеющиеся блоки.
В БС происходит его разделение на строчные и также кадровые импульсы при помощи блоков, осуществляющих развертку (БКР, БСР), после чего они идут на ОС.
После БС все импульсы, получаемые посредством БКР и БСР идут на выпрямитель высокого U (ВВ), необходимый для запитки одного из анодов кинескопа (К). Изначально напряжение на схему U подается из блока питания (БП).
Как уже было сказано, после УВС строчные, а также кадровые импульсы составляют полный готовый видеосигнал. Благодаря этому на экране К электронный луч двигается синхронно и с той же фазой, что и луч, который передается с трубки телецентра.
Видеосигнал содержит импульсы, гасящие луч в К, требуемые на обратный код указанных разверток (кадровых, строчных).
Чтобы выделить непосредственно синхроимпульсы, имеется селектор (ССИ), который находится всегда в запертом состоянии и переходит в открытое состояние из-за импульсов синхронизации. Так как амплитуда синхроимпульсов всегда выше амплитуды сигнала изображения для самых черных элементов, и происходит их выделение. При этом их значение будет соответствовать понятию «чернее черного».
Также ССИ обладает функцией разделения на строчные и кадровые синхроимпульсы посредством измерения разницы по длительности между строчными и кадровыми импульсами (длительность последних выше).
Таким образом, посредством процедуры дифференцирования получают строчные синхроимпульсы, а при помощи интегрирования – кадровые синхроимпульсы.
После ССИ кадровые синхроимпульсы идут на ГКР (генератор кадровой развертки), где на выходном каскаде из отклоняющих катушек получается напряжение пилообразной формы, что и продуцирует линейный ток I пилообразной формы.
Отклоняющие катушки ОС, обеспечивающие кадровку, соединяются с ГКР при помощи выходного кадрового трансформатора (ВТК), обеспечивающего полное согласование R каскада (лампового) с R отклоняющих катушек. Как вариант, подсоединение может быть выполнено полупроводниками ГКР, так как их R значительно меньше.
Посредством ОС, установленной на горловину трубки кинескопа (К), происходит управление электронным лучом, при этом воздействие на него осуществляется с помощью магнитного поля соленоидов ОС.
Строчные синхроимпульсы проходят на устройство, обеспечивающее автоматическую частотную и фазовую подстройку самой строчной развертки (АПЧиФ). Там же происходит сравнение по длительности строчных синхроимпульсов и импульсов обратного хода самой строчной развертки, которые приходят с ГСР.
Если длительность строчных синхроимпульсов и импульсов обратного хода с ГСР совпадает, на выходе АПЧиФ U будет равняться нулю.
Если по длительности наблюдаются отклонения в ту или иную сторону, на выходе получается U, пропорциональное величине данного отклонения. При этом, полярность напряжения будет зависеть от времени поступления импульсов с ССИ и ГСР.
За счет имеющейся инерционности АПЧиФ, импульсные помехи, также попадающие вместе с входящим сигналом, не оказывают никакого влияния на его работу.
Выходное напряжение с АПЧиФ идет на ГСР, который в свою очередь меняет частотную составляющую напряжения развертки.
Упрощенная электрическая принципиальная (структурная) схема телевизора
Согласно представленной в предыдущем подпункте структурной схеме, становится понятным расположение и взаимодействие отдельных блоков между собой.
С учетом развития технологий, принципы построения схем и работы значительно видоизменились, так как с течением времени телевизоры с черно-белым экраном сменились вначале цветными, а затем и ЖК и плазменными.
В связи с этим, в классическую структурную схему в связи с переходом на цветное вещание были добавлены новые элементы, такие как:
- БЦ – блок цветности.
- БДУ – блок, обеспечивающий управление на расстоянии.
- БКВУ – блок, обеспечивающий коммутацию всех внешних устройств.
Что касается современных, ЖК и плазменных панелей, количество различных блоков в них значительно больше.
Устройство, принципы работы черно-белых моделей (аналоговых)
Все черно-белые телевизоры, относящиеся как к ламповым, так и полупроводниковым моделям, имеют схожую структурную компоновку.
Как видно из представленного рисунка, добавлены следующие устройства:
- Метровый селектор каналов (СКМ).
- Дециметровый селектор каналов (СКД).
- Усилитель промежуточной f изображения (УПЧИ).
Сигналы звука и картинки, усиленные и преобразованные в блоке, переключающем каналы телевизора (ПТК), поступают в УПЧИ.
С учетом того, что частота колебаний гетеродина отличается по значению от f поступающего импульса (выше), как уже указывалось, разница между промежуточной i картинки и звука составляет 6, 5 МГц.
Для получения изображения самого высшего качества, требуется точно настроить гетеродин на входе на нужную частоту, которая обеспечивает четкость видеоизображения и чистоту звукового сигнала, а также отсутствие искажений по фазе.
Все подобные телевизоры имеют функцию как ручной, так и автоматической подстройки
Ручная настройка помогает обеспечить правильную подстройку при приеме тестовой таблицы.
Автоматическая настройка крайне необходимо при различных коммутациях, таких как включение и прогрев самого устройства (меняется частотная составляющая гетеродина), скачка напряжения в электросети, внешних помехах или переключении требуемых каналов.
АПЧГ (автоматическая частотная подстройка гетеродина)
АПЧГ выполняется с ОС и содержит в себе различитель и элемент управления.
Различитель представляет собой не что иное, как дискриминатор фаз, где на вход идет U промежуточной частоты. Таким образом, если телевизор подстроен точно, U на выходе будет равняться нулю.
При имеющемся отклонении частоты гетеродина (от 38 МГц, номинальной), на выходе появляется управляющее U расстройки.
U расстройки идет на устройство, называемое варикапом, который соединено с контуром гетеродина в ПТК. Таким образом, данное U меняет f гетеродина ту сторону, которая противоположна расстройке.
Но полностью устранить имеющуюся расстройку АПЧГ не в состоянии, потому в наличии всегда имеется ее остаточные значения. При этом, чем выше коэффициент автоподстройки, тем меньше будет значение остаточной расстройки.
Зачастую, стандартным решением в устройствах подобного типа является использование АПЧГ по промежуточной f и УПТ (усилителем постоянного I). При такой схеме остаточная расстройка составляет порядка 50 кГц (изначально присутствует в 1,2 МГЦ).
Также многие модели первого поколения комплектуются следующими блоками:
- Автоматической регулировкой усиления (АРУ), обеспечивающим постоянное поддержание каких-либо значений.
- Автоматической постройкой по f и фазе (АПЧиФ).
В данных моделях за счет АПЧиФ в ГСР предусмотрена частотная и фазовая автосинхронизация с подобными параметрами синхроимпульсов от телецентра. Также обеспечивается надежная синхронизация строчной развертки сигнала на входе, если он ослаблен или присутствуют импульсные помехи, что актуально для моделей с большой диагональю экрана.
Далее, на выходе ФД (фазового детектора), который в обязательном порядке имеется в подобных моделях, будет присутствовать постоянное U, при этом его полярность и значение будут находиться в прямо пропорциональной зависимости от угла сдвига фаз импульсов.
Если данный угол будет нулевым, напряжение на выходе ФД также будет иметь нулевое значение. При других его величинах, данное U идет на управляющую сетку ЗРГ (задающий релаксационный генератор) через фильтр низких частот (НЧФ).
Если напряжение начинает меняться, происходят изменения также и в частоте собственных колебаний ЗРГ. Таким образом, данные колебаний затухнут лишь тогда, когда их расхождение с углом сдвига фаз и f синхроимпульсов также сведется к нулю.
В зависимости от схемы построения, АПЧиФ не всегда способен компенсировать все возможные отклонения f ЗРГ. Во избежание подобной проблемы в таких телевизорах с простой схемой АПЧиФ устанавливается ручная регулировка.
Что касается моделей первого класса, за счет правильного выбора схемы АПЧиФ с широким диапазоном полосы, захватывающей f ЗРГ, отпадает необходимость в установке возможности ручной подстройки. Это достигается за счет контроллера, фазового дискриминатора, который запоминает последнюю величину пикового U разностной f.
Устройство, принципы работы цветных телевизоров (аналоговых)
Данные модели являются аналоговыми и выполнены на полупроводниках.
В отличие от предыдущего изображения, в составе цветного телевизора на полупроводниках добавлены такие новые составляющие:
- Плата дистанционного управления (ДУ).
- Видеопроцессор, укомплектованный декодером цветности.
- Декодер, обеспечивающий телетекст.
- Плеер DVD.Плеер-USB.
Схема, устройство, принципы работы ЖК и плазменных панелей
В данных моделях схема значительно изменена, так как в отличие от аналогового, сигнал обрабатывается цифровым способом.
Основные блоки, присущие подобным устройствам, следующие:
- Инвертор. Благодаря ему обеспечивается напряжение, необходимое для запитки светодиодов или ламп подсветки.
- Память, в которой хранятся данные о настройках – ПЗУ.
- Оперативная память, которая принимает непосредственное участие в их обработке – ОЗУ.
Таким образом, принцип действия телевизора во всех моделях остается одним и тем же, однако за счет развития современных технологий составляющие элементы претерпели значительные изменения.
Мечта о "плоских" телевизорах и мониторах, имеющих очень небольшой размер в глубину, возникла, не одно десятилетие назад. Но только в последние годы она воплотилась в реальность: появились серийные модели на плоских отображающих панелях.
Электронно-лучевые трубки (кинескопы), служащие основой любого телевизора, существуют уже многие десятилетия и постоянно совершенствуются. Однако они имеют и недостатки: наличие высокого напряжения, большие объемные габариты (особенно а глубину при больших размерах изображения) и др. Поэтому разработчики всегда стремились к новым идеям при создании отображающих устройств. Одна из них - использование жидкокристаллического вещества в качестве клапана для пропускания световых потоков. Окончательно эта идея воплотилась в виде ЖК дисплеев (панелей) - LCD (Liquid Crystal Display). Быстрый рост их производства за рубежом привел к появлению как большого числа моделей "плоских" телевизоров, так и компьютерных мониторов.
Рассмотрим принцип работы и варианты конструкции таких дисплеев . В общем известно, что ЖК вещество (материал) модулирует внешний световой поток под действием электрического поля или тока. Конкретная работа ЖК дисплеев основана на использовании эффекта вращения плоскости поляризации светового потока слоем нематического ЖК вещества (так называемого твист-эффекта).
Конструкция ЖК панели показана на рис. 1.
Панель содержит две плоскопараллельные подложки из прозрачного материала (обычно стекла толщиной около 1 мм), расположенные одна относительно другой с фиксированным зазором, в который введен ЖК материал. На внутренних сторонах подложек нанесены электроды адресации в виде определенного рисунка. В качестве прозрачного проводящего слоя электродов используют пленку оксида индия.
Слои ориентирующих покрытий, нанесенные на электроды адресации, предназначены для задания определенной ориентации ЖК молекул в рабочем материале. Зазор между подложками задают калиброванные шарообразные или цилиндрические распорные элементы (спейсеры), диаметр которых может быть в пределах 3...25 мкм. После сборки (склеивания) панель герметизируют по всему периметру, причем слой герметика также имеет спейсеры. На внешние стороны подложек наклеены поляроиды с определенной ориентацией плоскости поляризации.
Принцип работы ЖК ячейки (пиксела) панели с использованием твист-эффекта иллюстрирует рис. 2.
Молекулы ЖК материала обладают дипольным моментом. В результате взаимодействия электрических полей диполей образуется спиралеаидная структура из молекул ЖК вещества. Слои ориентирующих покрытий на верхней и нижней подложках совместно с дипольной структурой ЖК материала в отсутствие электрического поля обеспечивают поворот плоскости поляризации светового потока на 90°. Ориентированный так слой нематического ЖК вещества обладает свойством поляризации проходящего через него светового потока. Плоскости поляризации верхнего и нижнего поляризационных фильтров повернуты один относительно другого на 90°.
Как видно на рис. 2,а, световой поток сначала проходит через верхний поляризационный фильтр. При этом его половина, не имеющая азимутальной поляризации, теряется. Остальная часть уже поляризованного света, проходя через слои ЖК материала, поворачивает плоскость поляризации на 90°. В результате ориентация плоскости поляризации светового потока будет совпадать с плоскостью поляризации нижнего фильтра и поток будет проходить через него практически без потерь.
Если ЖК вещество поместить в электрическое поле, подав на электроды адресации напряжение так, как показано на рис. 2,6, спиралевидная молекулярная структура в нем разрушается. Проходящий через ЖК материал световой поток уже не изменяет плоскость поляризации и почти полностью поглощается нижним поляризационным фильтром. Следовательно, ЖК вещество имеет два оптических состояния: прозрачное и непрозрачное. Отношение коэффициентов пропускания в обоих состояниях определяет контрастность изображения.
Для обеспечения управления оптическим состоянием ячеек-пикселов (элементов изображения) панели требуется сформировать такие напряжения на электродах адресации, чтобы состояние каждого пиксела изменялось без изменения состояния других. Исходя из этого топология электродов адресации ЖК панели представляет собой матрицу, образованную системой строчных и столбцовых электродов, расположенных конструктивно на двух параллельных прозрачных подложках. Элементы (пикселы) телевизионного изображения в ЖК панели образуются на пересечении строчных и столбцовых электродов. Для реализации управления большим числом элементов изображения (а в телевизорах это практически всегда так) применяют мультиплексирование сигналов.
Несколько вариантов топологии матриц, используемых в ЖК панелях, представлено на рис. 3.
Вариант на рис. 3,а - самый простой и наиболее популярный. Вариант на рис. 3,6 позволяет получить более широкий шаг выводов для подачи столбцовых управляющих сигналов. Варианты на рис. 3,в иг - разновидности архитектуры Dual Scan (или Dauble Scan), при которой обеспечивается уменьшение числа мультиплексируемых строк, что позволяет еще больше увеличить контрастность изображения. Фактически в этих случаях формируются два отдельных экранных поля, зазор между которыми незаметен. Адресация сигналов для обоих полей происходит одновременно.
Различают два способа адресации в ЖК панелях: пассивный и активный. При пассивной адресации используют временное мультиплексирование строк без применения каких-нибудь ключевых элементов. Недостатками такого способа можно назвать низкий коэффициент мультиплексирования при малой контрастности, сильное проявление кросс-эффекта и сложная система формирования управляющих сигналов.
При активной адресации для каждого пиксела на пересечении строки и столбца создают ключевой элемент по схеме, изображенной на рис. 4.
Такие элементы позволяют использовать более низкий коэффициент мультиплексирования. Контрастность изображения при этом получается значительно выше. Однако ЖК панели с активной адресацией гораздо дороже панелей с пассивной адресацией, что удорожает и построенные на них аппараты. Активными ключевыми элементами чаще всего служат тонкопленочные полевые транзисторы TFT (Thin Film Transistor). На рис. 5,а показан вариант топологии, а на рис. 5,б - принципиальная схема ключевого элемента активной адресации на таком транзисторе.
Цветные фильтры размещают на внутренней стороне ближней к зрителю подложки ЖК панели. Материалами для изготовления фильтров служат тонкие пленки различных красителей. Их наносят по различным технологиям: осаждением из растворов или из газовых сред, печатным способом и др. Варианты топологии цветных фильтров иллюстрирует рис. 6 (R - для красного цвета, G - зеленого, В - синего).
Число строк ЖК панелей определяет коэффициент мультиплексирования. Чаще всего применяют низкомультиплексированные панели со значениями коэффициента 1:2, 1:3 и 1:4. В зависимости от этого в конкретных устройствах управления создается несколько уровней постоянного напряжения, из которых формируются напряжения управления строками и столбцами необходимой формы.
На рис. 7 изображены диаграммы напряжений адресации в ЖК панелях с коэффициентом мультиплексирования 1:3. На нем ВР0-ВР2 обозначают сигналы строчных выходов; Sn-Sn+2 - сигналы столбцовых выходов; UDD - напряжение питания контроллера управления панелью; Ulcd - напряжение смещения, питающее выходные формирователи сигналов; Uoбp, равное Udd - Ulcd. - образцовое напряжение; Тк - период кадровой развертки.
Для создания светового потока в ЖК панелях применяют устройство задней подсветки, которое содержит источник излучения, светораспределители (световоды) и один или два отражателя. Источником излучения служат лампы накаливания, светодиоды, электролюминесцентные панели, чаще всего, люминесцентные лампы.
На рис. 8 представлены типовые конструкции устройств задней подсветки с фронтальным (рис. 8,а) и торцевым (рис. 8,6) расположением люминесцентной лампы.
Использование ЖК панелей рассмотрим на примере одной из популярных моделей LC-20C2E фирмы SHARP. Фирма начала изготовление "плоских" телевизоров одной из первых - еще в 1996, 1997гг., возглавив до этого список разработчиков и изготовителей ЖК панелей. Сейчас список моделей на этих панелях у фирмы SHARP превышает десяток, а размер экрана по диагонали уже перешагнул 40 дюймов (около 92 см).
TFT ЖК панель (LCD) описываемой модели имеет размер экрана по диагонали 20 дюймов и характеризуется значительным углом обозрения (160° как по горизонтали, так и по вертикали). Модель обладает существенно более низким по сравнению с обычными телевизорами энергопотреблением (не более 45 Вт).
Телевизор рассчитан на прием сигналов в радиочастотных стандартах В/G/L/D/K/l/M/N и по системам цветности PAL/SECAM/NTSC. Селектор каналов (тюнер) телевизора позволяет настроить и запомнить 197 телевизионных каналов, в том числе и в интервалах кабельного телевидения (CATV). Усилитель 3Ч телевизора обеспечивает мощность по 2,5 Вт в двух каналах воспроизведения звука.
Усовершенствованная матричная ЖК панель имеет разрешение 921x600 пикселей. Яркость свечения экрана - не хуже 430 кд/м2. Срок службы используемых для подсветки LCD люминесцентных ламп - 60000 ч.
Телевизор питается от источника постоянного напряжения 13 В Пр и пользовании специального сетевого адаптера, входящего в комплект поставки, телевизор может питаться и от сети переменного напряжения 110...240 В частотой 50/60 Гц. Габариты телевизора (ширина, высота, глубина) - 476,6x556,4x229,4 мм. Масса аппарата - 8 кг.
Для обеспечения комфортности просмотра плоскость экрана телевизора можно наклонить относительно перпендикулярной к подставке плоскости на 5° вперед или на 10° назад, а также повернуть на 40° вправо или влево относительно среднего положения. Внешний вид телевизора показан на рис. 9.
Схема соединений плат и устройств телевизора представлена на рис. 10.
В каждом соединительном разъеме указаны число контактов и условно способ их соединения с контактами разъема другого блока: "1 в 1" или "вперекрест". В основном контакты соединены первым способом контакт 1 - с контактом 1,2 - с контактом 2 и т. д. Лишь разъемы МТ и МА между платой тюнера и основной платой соединены "вперекрест". Например, контакты разъемов МТ распаяны так: контакт 1 - к контакту 20, контакт 2 -к контакту 19 и т. д. То же относится и к разъемам МА, только в них - 30 контактов. Это необходимо помнить при изучении принципиальных схем блоков и ремонте Телевизор, кроме ЖК панели, на рисунке не показанной, и двух динамических головок, содержит семь плат: тюнера (Tuner PWB), основной (Main PWB) и видео (Video PWB), звуковой выходной (S-Out PWB), переключателей (Switch PWB) и двух инверторов (Inverter A PWB и Inverter В PWB), а также устройство задней подсветки (Back Light) ЖК панели. Через разъемы LS и LG на ЖК панель с основной платы поступают исходные управляющие (Source) и стробирующие (или сканирующие) сигналы (Gate).
На плате тюнера находится непосредственно сам тюнер, а также расположены микроконтроллер управления с телетекстом и устройством OSD (On Screen Display - отображение на экране служебной или дополнительной информации), микросхемы ПЗУ, программируемого ЗУ и сброса микроконтроллера, переключатели аналоговых сигналов R, G, В (как внешних, так и сформированных микроконтроллером), стабилизаторы напряжений 5; 9 и 10,1 В, а также разъемы для подачи внешних видеосигналов и сигналов звука, в том числе разъем SCART.
На основной плате размещено большинство устройств телевизора, в том числе процессор обработки мультимедийных сигналов звука (в нем же находится канал обработки сигналов ПЧ звука), буферный усилитель, предварительный усилитель сигналов 3Ч, синхроселектор, переключатель выбора режимов TV/AV. Кроме того, она содержит микроконтроллер управления (отличающийся от установленного на плате тюнера), микросхемы ЭПЗУ и сброса микроконтроллера, видеопроцессор с АЦП, контроллер ЖК панели с устройством внешней памяти (FIFO), аналоговый мультиплексор, детектор ошибок ламп подсветки, устройства градуировки образцовых напряжений и общего управления панелью, ЦАП и импульсный источник питания, формирующий все необходимые для работы узлов телевизора напряжения: 3,3; 5; 8; - 8; 14; 28 и 31 В.
Небольшая видеоплата включает в себя элементы согласования входного гнезда J5001 (через него подают внешний полный видеосигнал AV3) и специального гнезда SC5001 (предназначено для подачи внешнего сигнала S-VHS, т. е. отдельно компонентов яркости Y и цветности С) с последующими цепями телевизора.
Звуковая выходная плата содержит усилитель мощности сигналов ЗЧ, стабилизатор напряжения питания усилителя, каскады блокировки звука, а также детекторы ошибок люминесцентных ламп подсветки.
На плате переключателей расположены кнопки клавиатуры управления, приемник ИК излучения системы ДУ гнездо подключения головных телефонов и ключ переключения напряжения дежурного режима.
Платы инверторов А и В необходимы для преобразования постоянного напряжения 13 В, подаваемого извне через разъем J3702 платы тюнера, в переменные напряжения 200...300 В частотой 400 Гц, которые через разъемы Р6751 и Р6551 поступают на люминесцентные лампы устройства задней подсветки ЖК панели.
Конкретная конструкция ЖК панели (TFT LCD) рассматриваемой модели телевизора изображена на рис. 11.
Она выполнена в виде так называемого "бутерброда". На экранирующей плате помещены одна за другой две отражающие пластины, входящие в состав устройства задней подсветки Устройство включает в себя также шесть люминесцентных ламп (на рисунке показаны только две из них). В качестве светораспределителя служа световоды имеющие дифракционную структуру призматического сечения О назначении спейсеров уже было сказано в первой статье цикла Далее расположены диффузионная и призматическая пластины
Цель применения всех перечисленных приспособлений - максимально использовать световой поток и обеспечить равномерное его распределение в рабочей зоне подсветки.
Пластина цветного фильтра о которой также раньше было рассказано находится непосредственно за панелью Сама ЖК панель имеет контакт ные разъемы для подачи исходных управляющих сигналов (LSD Source) и стробирующих (сканирующих) сигналов (LSD Gate). На рисунке показаны фрагменты ленточных кабелей, по которым направляются эти сигналы.
Весь рассмотренный "бутерброд" стянут восемью винтами два из них изображены на рисунке).
Структурная схема платы тюнера показана на рис. 12.
(нажмите для увеличения)
Схема остальных узлов телевизора "Sharp - LC-20C2E представлена на рис. 13.
(нажмите для увеличения)
Принципиальная схема платы тюнера представлена на рис. 14.
(нажмите для увеличения)
Радиочастотный сигнал RF поступает непосредственно на антенный вход самого тюнера (см. рис. 12), находящегося на плате тюнера. На его выходах формируются следующие сигналы: SSIF - сигнал ПЧ звука, который через контакт SIF разъема SC902/SC901 проходит на основную плату (см. рис. 13), а именно - на процессор обработки мультимедийных сигналов звука IC901 (1X3371 СЕ); CCVS (см. рис. 12) - полный цветовой телевизионный видеосигнал, который через контакт TV V того же разъема приходит на микросхему коммутатора видеосигналов (см. рис. 13) основной платы IC402 (NJM2235M); AUDIO MONO (см. рис. 12) - монофонический сигнал 3Ч, который через контакт MONOS того же разъема подан также на микросхему IC901 основной платы (см. рис. 13).
Кроме того, сигнал CCVS (см. рис. 12) через змиттерные повторители (на транзисторах Q33, Q13, Q14) поступает на контакт VIDEO OUTPUT разъема для подключения внешних устройств SC903 (SCART).
На плате тюнера находятся также два гнезда J902, J903, необходимых для подключения левого (L) и правого (R) внешних громкоговорителей. На эти гнезда через усилительные каскады (на транзисторах Q8, Q9, Q11, Q12) проходят сигналы SOUND L/R с соответствующих контактов (SC2 OUT L/R) разъема SC902/SC901, на который они поступают с микросхемы IC901 основной платы (см. рис. 13).
Через соответствующие контакты (см. рис. 12) разъема SC903 (SCART) на телевизор подают сигналы 34 AV SOUND L/R и изображения AV PICTURE. Эти сигналы через контакты SC2 IN L/R и V2 IN разъема SC902/SC901 приходят на основную плату (см. рис. 13), причем звуковые сигналы - на процессор IC901, а видеосигналы - на видеопроцессор IC801 (VPC3230D).
С основной платы на плату тюнера через контакты разъема SC901/SC902 поступают звуковые сигналы SC1 OUT L/R и видеосигналы V2 OUT. Причем первые - со звукового процессора IC901 через буферный усилитель IC902 (NJM4560M), а вторые - с видеопроцессора IC801 (выход VO). И те, и другие сигналы в конечном итоге попадают на выходные контакты соединителя SCART (AV SOUND OUT IVR и AV PICTURE OUT) для записи на видеомагнитофон (см. рис. 12).
Сформированные процессором обработки сигналов звука IC901 (см. рис. 13) сигналы 3Ч проступают на предварительный усилитель на микросхеме IC304 (BH3543F+), а с него через контакты разъема Р2003/Р4004 - на находящееся на плате переключателей гнездо подключения головных телефонов J4001. Принципиальная схема платы переключателей представлена на рис. 15.
(нажмите для увеличения)
Процессор обработки сигналов звука IC901 формирует также звуковые сигналы левого и правого каналов DACM L/R (см. рис. 13 в предыдущей части), которые сначала проходят ФНЧ на микросхеме IC903 (NJM4560M), а затем переключатель каналов IC303 (NJM2283F). Переключатель управляется командой L/R, подаваемой с микроконтроллера управления основной платы IC2001 (IX3565CE).
Сигналы 3Ч левого и правого каналов через контакты разъема Р3301/Р3302 попадают на звуковую выходную плату, принципиальная схема которой показана на рис. 16. Они приходят на входы усилителя мощности 3Ч на микросхеме IC3305 (L44635A+). Усиленные сигналы через контакты разъемов Р304 и Р305 поступают на динамические головки левого L и правого R каналов. Микросхема питается от источника PA VCC (см. рис. 13) напряжением 13 В. Как уже указано, оно сначала проходит с платы тюнера на основную плату, а затем на звуковую выходную плату через контакты разъема Р3301/Р3302.
(нажмите для увеличения)
Как уже было перечислено в предыдущих частях цикла, на плате тюнера (см. рис. 12) расположен микроконтроллер управления 19 (ST92R195), совмещенный с устройствами OSD, телетекста и выделения из сигнала необходимой информации. С микроконтроллером непосредственно связаны микросхемы ЭППЗУ (EEPROM) 13 (TMS27C2001 - 10), статического ОЗУ (SRAM) I6 (W24257 - AS - 35), ЗУ 12 (24C32) и сброса (RESET) И (TS831 - 4IDT).
На выходах микроконтроллера формируются сигналы основных цветов R, G, В (VPC - TEXT на принципиальной схеме), соответствующие выбранному режиму его работы: либо сигналы телетекста, либо сигналы OSD (номера программ, настройки на программы, регулировки параметров и т. п.). Эти сигналы поступают на входы выполненного на микросхеме 14 (ТЕА5114А) переключателя аналоговых сигналов R, G, В. На его другие входы приходят сигналы основных цветов R, G, В с другого подобного переключателя на микросхеме ИЗ. На нее поданы сигналы R, G, В через контакты внешнего соединителя SC903 (SCART). Переключателями управляет микроконтроллер по цепям FB.OSD (переключатель I4) и RGB CONT (переключатель I13). В результате на выходах переключателя I4 появляются сигналы основных цветов, которые через контакты разъема SC802/SC801 (см. рис. 13) проходят на микросхему видеопроцессора и АЦП IC801 основной платы.
Принципиальная схема основной платы состоит из шести частей. Три из них представлены на рис. 17.1 - 17.3.
(нажмите для увеличения)
(нажмите для увеличения)
(нажмите для увеличения)
Микроконтроллер управления платы тюнера I9 (см. рис. 12 в предыдущих частях) формирует также строчные Н и кадровые V синхронизирующие импульсы, поступающие через контакты разъема SC802/SC801 сначала (см. рис. 13 в предыдущих частях) на видеопроцессор IC801 и контроллер управления ЖК панелью IС 1201 (IX3378CE), а с последнего - на микроконтроллер управления основной платы IC2001. Между микроконтроллерами платы тюнера и основной платы происходит обмен информацией посредством показанных на рис. 12 и 13 синхронизирующих и управляющих сигналов SUB CLK, SUB IN, SUB OUT, M/S IN, M/S OUT, H (HSY) и V (VSY).
На плате тюнера (см. рис. 12) находятся также входное гнездо J3702 для подключения источника постоянного напряжения 13 В и окружающие его предохранители. Это напряжение через контакты разъема Р904/Р901 подано на основную плату, а через контакты разъемов Р702/Р6555 и Р703/Р6755 - на платы инверторов В и А соответственно.
На видеопроцессор IC801 (см. рис. 13) поступают следующие аналоговые видеосигналы: AV1 - с коммутатора видеосигналов TV/AV (с микросхемы IC402 по команде с микроконтроллера управления IC2001); AV2 - с разъема SCART платы тюнера; AV3 - через контакт разъема Р903/Р5001, на который приходит внешний видеосигнал V3 IN с одного из гнезд разъема J5001 видеоплаты, и сигнал цветности V1 SC - через контакт того же разъема Р903/Р5001, на который с гнезда разъема SC5001 видеоплаты проходит сигнал цветности SC (S-VHS). Принципиальная схема видеоплаты изображена на рис. 18.
Через контакты разъема Р903/Р5001 (см. рис. 13) поданы также звуковые сигналы V3 IN L и V3 IN R (с двух других гнезд разъема J5001 видеоплаты), которые поступают на процессор обработки сигналов звука IC901. Сигнал яркости V1 SY (S-VHS) с гнезда разъема SC5001 видеоплаты попадает на коммутатор видеосигналов TV/AV (микросхема IC402).
Микросхема IC801 преобразует приходящие на нее аналоговые видеосигналы в цифровые: восьмибитовые сигналы яркости VPYO-VPY7 и цветности UVO-UV7, а также строчные HSY, кадровые VSY и другие (LLC1, LLC2, FIELD) сигналы синхронизации и управления. С выхода микросхемы IC801 аналоговый полный видеосигнал VO, помимо разъема SC901/SC902, приходит на синхроселектор на микросхеме IC401 (BA7046F). Выделенные ей синхроимпульсы CSYNC проходят на микроконтроллер управления IC2001, а импульсы HD - на аналоговый переключатель, выполненный на микросхеме IC2007 (TC4W53U). На последний поданы и синхронизирующие импульсы HSYc видеопроцессора IC801. В зависимости от состояния этого переключателя, управляемого сигналом HSYNC SW, поступающим с микроконтроллера управления 19 платы тюнеpa, на его выходе формируется сигнал OSD HD высокого или низкого уровня. Он попадает на тот же микроконтроллер 19 платы тюнера и управляет в нем работой устройств OSD и телетекста.
На микроконтроллер управления основной платы IC2001 с платы переключателей через контакты разъема Р4004/Р2003 проходят управляющие сигналы с клавиатуры передней панели SW4002-SW4004, SW4006-SW4008 и приемника ИК излучения RMC4002 (см. рис. 15 в предыдущих частях).
С микроконтроллером управления IC2001 (см. рис. 13) связаны микросхемы ЭППЗУ (EEPROM) IC2004 (BR24C08F) и сброса (RESET) IC2002 (PST529DM).
Сформированные видеопроцессором IC801 цифровые сигналы яркости, цветности и синхронизации поступают на большую (160 выводов) микросхему-контроллер IC1201 (IX3378CE), которой в основном и формируются цифровые сигналы управления ЖК панелью: R0- R5 - красного, GO-G5 - зеленого, ВО В5 - синего цвета и СК - синхронизации. Все они проходят на панель через контакты разъема SC1201 (LCD Source). Совместно с контроллером IC1201 работают микросхемы внешней памяти (FIFO) IC1202 (PD485505) и аналогового мультиплексора 1С 1205 (TC4052BF) Мультиплексированные сигналы GCK приходят на ЖК панель через контакт разъема SC1202 (LCD Gate).
Образцовое напряжение REV с контроллера IC1201 подано на устройство градуировки образцовых напряжений ЖК панели, выполненное на микросхемах IC1102-IC1104 (NJM4565V), 1С 1106- IC1108 (NJM4580V) и IC1105, IC1110 (BU4053V). На выходе устройства формируется пять постоянных образцовых напряжении (V0 V16 V32 V48 V64) по ступающих на ЖК панель через контакты разъема SC1201 и используемых для формирования уровней напряжений строк и столбцов панели.
Микросхема ЦАП IC1101 (MB8346BV) создает десять постоянных уровней А01-А08, А010, А012, управляющих устройством градуировки образцовых напряжений, а сама микросхема IC1101, в свою очередь, управляется цифровыми сигналами DAC1 SC, MPDA и MPCLK, подаваемыми на нее с микроконтроллера IC2001. Последний формирует также сигнал CONTROL, управляющий контроллером ЖК панели IC1201.
На микросхеме 1С 1109 (NJM353M) выполнено устройство общего управления строками и столбцами ЖК панели. Оно создает управляющие сигналы VCOM, CS СОМ и CS СОМ1, подаваемые через контакты разъемов SC1201 и SC1202 на панель. Постоянное напряжение А011 на одном из выходов ЦАП IC1101 обеспечивает режим по постоянному току (BIAS) устройства общего управления ЖК панелью.
Для получения переменных напряжений питания люминесцентных ламп устройства задней подсветки в ЖК панели телевизор имеет две одинаковые платы инверторов А и В. На них собраны преобразователи постоянного напряжения в переменное по схеме, показанной на рис. 19 для инвертора А (обозначения элементов инвертора В отличаются только второй цифрой) Они представ ляют собой автогенераторы, работающие на частотах 30.. .65 кГц. Автогенераторы включают в себя по три (с параллельно соединенными первичными обмотками) импульсных трансформатора Т6751-Т6753 в инверторе А и Т6555- Т6557 в инверторе В (по числу используемых ламп) и по два высокочастотных транзистора Q6751, Q6752 на плате А и Q6551, Q6552 на плате В.
(нажмите для увеличения)
В момент подачи напряжения питания 13 В на повышающих (вторичных) обмотках всех трансформаторов появляются высоковольтные (свыше 1 кВ) импульсы, что обеспечивает начальную ионизацию разрядных промежутков ламп и лавинный пробой в них. После перехода автогенераторов в рабочий режим на вторичных обмотках трансформаторов создается переменное напряжение амплитудой не менее 300 В, которое поступает на так называемые "горячие" (LIGHT НОТ) выводы всех ламп через контакты LH1 -LH3 разъемов Р6751 и Р6551. "Холодные" (LIGHT COLD) выводы ламп (контакты LC1-LC3) подключены к звуковой плате (см. рис. 16 в предыдущем номере). На ней имеются детекторы ошибок ламп, выполненные на сборках полевых транзисторов Q3600-G3602. Упрощенная схема подключения трех люминесцентных ламп HL1- HL3 к инвертору А и цепей на звуковой выходной плате изображена на рис. 20. Сигнал ошибки L ERR через контакт разъема Р3302/Р3301 (см. рис. 13) попадает на микроконтроллер управления IC2001, что обеспечивает кратковременный перевод телевизора в дежурный режим STBY. После пяти циклов включения/выключения ламп, если ошибка не устранилась, телевизор выключается.
Постоянное (DC) напряжение питания 13 В через контакты разъема Р904/Р901 (см. рис. 12 и 13) с платы тюнера проходит на основную плату, где находится источник питания - преобразователь постоянного напряжения в другие постоянные (DC/DC преобразователь), выполненный на ключевом полевом транзисторе Q702 (К2503), импульсном трансформаторе Т701 и микросхеме ШИМ-контроллера IC702 (NJM2377M)
Источник питания формирует хорошо стабилизированные напряжения 3,3 В - микросхемой-стабилизатором IC752 (BA033FP), 5 В - микросхемой-стабилизатором IC751 (AN8005M) и транзисторами Q751, Q753, 31 В - транзистором Q204 с ОУ микросхемы IC201, 28 В - транзисторами Q201, Q202 со вторым ОУ микросхемы IC201 и 8 В - сдвоенными транзисторами разной структуры Q203, а также стабилизированные только за счет обратной связи на ШИМ-контроллер IC702 напряжения 5 и -8 В. Для выключения источника питания в дежурном режиме на DC/DC преобразователь приходит команда STBYc микроконтроллера управления IC2001.
Управление большинством устройств телевизора обеспечивается микроконтроллером управления IC2001 по цифровой шине I2С (сигналы данных SDA и синхронизации SCL).
Остальные три части принципиальной схемы основной платы представлены на рис. 21.
(нажмите для увеличения)
(нажмите для увеличения)
(нажмите для увеличения)
В телевизоре "Sharp - LC-20C2E" возможны три способа вхождения в режим регулировки микроконтроллера основной платы. Для их пояснения на рис. 22 и 23 изображены вид панели управления телевизора, расположенной под ЖК дисплеем, и вид ПДУ соответственно, а также указано назначение кнопок и других элементов.
В первом способе включают питание телевизора и нажимают на кнопку М ПДУ.
Во втором способе предусмотрено сначала одновременное нажатие на кнопки MENU и TV/VIDEO на панели управления телевизора и включение питания, а затем - одновременное нажатие на кнопки уменьшения громкости (-) и номера канала (CHv).
Третий способ связан с соединением вывода 81 или 82 микроконтроллера управления IC2001 основной платы (контрольные точки ТР2001 или ТР2002 соответственно) с общим проводом и дальнейшим включением питания аппарата. В этом случае будет инициализирована память, т. е. такой способ применим при замене микросхем IC2004 или IC2001 в процессе ремонта.
После вхождения в режим, перемещая курсор вверх или вниз кнопками Δ и Δ ПДУ, выбирают необходимый параметр регулировки:
- напряжение питания +B5V (5,00+0,05 В);
- установка модели (С2Е);
- установка размера экрана по диагонали (20 дюймов);
- регулировка общего режима (напряжения смещения COM BIAS) ЖК панели (до получения наилучшей контрастности);
- установка уровня черного в каналах сигналов R и В (до получения оптимального баланса белого).
В каждом случае, нажимая на кнопки VOLUME+ и VOLUME- на ПДУ, устанавливают необходимое значение.
Для вхождения в режим регулировки микроконтроллера платы тюнера сначала нажимают на кнопку MENU на панели управления телевизора. Затем, нажимая на кнопку Δ ПДУ, добиваются изображения, показанного на рис. 24, и в течение 1 с нажимают на кнопку М ПДУ. Далее, перемещая курсор вверх или вниз кнопками Д и V ПДУ, выбирают необходимый параметр регулировки.
- установка размера по горизонтали;
- установка значений параметров видеотракта (задержка сигнала яркости, контрастность, насыщенность, цветовой тон, задержка АРУ) в соответствии с указанными в таблице.
Значения устанавливают теми же кнопками VOLUME+ и VOLUME- на ПДУ.
При ремонте таких телевизоров необходимо соблюдать не меньшую осторожность, чем при ремонте обычных телевизоров. Весьма желательно работать в антистатическом браслете и на электропроводящем коврике, так как все панели "боятся" электростатических зарядов.
Прежде чем приступить к ремонту, необходимо убедиться в правильности установки параметров так, как это описано выше. Для ориентирования при ремонте на рис. 25 представлено размещение плат и других устройств в телевизоре, а также расположение разъемов. Широкими черными стрелками на нем показаны направления поиска разъемов для облегчения снятия и установки плат.
Рассмотрим возможные неисправности телевизора на конкретных примерах.
1. Нет изображения и звука.
Прежде всего проверяют целостность предохранителей F2-F4 на плате тюнера (см. рис. 14). Если какой-нибудь из них (или несколько) имеет обрыв, то проверяют цепи нагрузки на отсутствие короткого замыкания. При его обнаружении прежде всего проверяют исправность трансформатора T701 источника питания и транзисторов Q702, Q751, Q753 и ключевого элемента Q752 основной платы (см. рис. 21, часть 6).
Если короткого замыкания нет, проверяют наличие постоянных напряжений на выходах выпрямителей и стабилизаторов источника питания. При отсутствии всех напряжений питания проверяют исправность микросхемы IC702, транзисторов Q702, Q703, а также отсутствие обрыва предохранителей FB701, FB708, FB709 и первичных обмоток трансформатора Т701.
При отсутствии какого-нибудь одного питающего напряжения проверяют исправность соответствующего выпрямителя во вторичных цепях трансформатора Т701 и стабилизатора напряжения.
2. Нет изображения.
Проверяют наличие цифровых видеосигналов на соответствующих выводах микросхем IC801 (см. рис. 17, часть 3) и IC1201 (см. рис. 21, часть 4) основной платы. Если обнаружено их отсутствие на выходах той или иной микросхемы, то прежде, чем их заменять (это делают в самую последнюю очередь), проверяют режим микросхемы по постоянному току. Он не должен отличаться от указанного на принципиальной схеме более чем на ±10 %. Лишь после этого принимают решение о замене микросхемы или какого-нибудь из окружающих ее элементов.
Если же на выходах микросхемы IC1201 присутствуют необходимые видеосигналы и они поступают на ЖК панель, то вначале проверяют поступление сигналов и напряжений на микросхему IC1205, а затем - исправность ее самой, а также поступление мультиплексированных сигналов на панель.
Проверяют также поступление образцового напряжения REF с микросхемы IC1201 (см. рис. 21, часть 4) на устройство градуированных напряжений (см. рис. 21, часть 5), исправность входящих в него микросхем IC1102- IC1108, IC1110 и наличие градуированных напряжений на контактах разъемов панели (см. рис. 21, часть 4).
В заключение обследования делают вывод о неисправности самой панели.
3. Нет изображения при подаче сигнала на антенный вход.
Сначала проверяют наличие напряжений 5, 9, 12 и 31 В на соответствующих контактах разъемов тюнера (см. рис. 14). Необходимо иметь в виду, что если напряжения 5,12 и 31 В поступают с источника питания, находящегося на основной плате, то напряжение 9 В стабилизируется микросхемой 15 платы тюнера, которая может выйти из строя. Проверяют также другие стабилизаторы - микросхемы НО, И1 и транзисторы Q18 и Q28, находящиеся на плате тюнера.
Затем проверяют наличие видеосигнала CCVS на выходе тюнера. Его отсутствие указывает на неисправность тюнера. Если сигнал имеется, необходимо проследить (цепь TV V), поступает ли он на вход (вывод 3) микросхемы IC402 (см. рис. 17, части 1 и 3) и на ее выход (вывод 7). Если на выходе микросхемы сигнала нет, то либо микросхема неисправна, либо на ее управляющие входы (выводы 2 и 4) не приходят соответствующие сигналы команд (TV/AV и AV/IR) с микроконтроллера управления IC2001 (см. рис. 17, части 2 и 3).
Если сигнал на выходе микросхемы IC402 есть, проверяют исправность транзистора Q420 основной платы (см. рис. 17, часть 3) и поступление сигнала на вывод 73 микросхемы IC801. Если сигнал имеется, то микросхема вышла из строя.
4. Нет изображения при подаче сигнала на один из видеовходов.
При такой неисправности возможны три случая.
Если нет изображения при подаче сигнала S-VHS (первый случай) на гнездо SC5001 видеоплаты (см. рис. 18), проверяют прохождение сигнала яркости V1 SY - V1 V через видеоплату, контакты разъема Р5001/Р903, микросхему IC402 (выводы 1 и 7) и транзистор Q420 основной платы (см. рис. 17, части 1 и 3) на вывод 73 микросхемы IC801 при соответствующих командах с микроконтроллера управления IC2001 (см. выше). Как и в предыдущей неисправности, если сигнал имеется, микросхема дефектна.
Возможно отсутствие изображения при подаче видеосигнала на контакт 20 разъема SCART (второй случай). Проверяют прохождение сигнала V2 V через плату тюнера (см. рис. 14), контакты разъемов SC902/SC901, транзистор Q421 основной платы (см. рис. 17, часть 3) на вывод 74 микросхемы IC801. Если сигнал приходит, микросхема неисправна.
И наконец, если нет изображения при подаче видеосигнала на гнездо J5001 (третий случай) видеоплаты (см. рис. 18), проверяют прохождение сигнала V3 IN - SY OUT через видеоплату, контакты разъема Р5001/Р903 (см. рис. 17, часть 1), транзистор Q820 основной платы (см. рис. 17, часть 3) на вывод 75 микросхемы IC801. Если сигнал присутствует, микросхема также неисправна.
5. Нет звука в динамических головках.
Проверяют наличие сигналов 34 на выходах (выводы 12 и 8) микросхемы IC3305 звуковой выходной платы (см. рис. 16) и их поступление через контакты разъемов Р304 и Р305 на динамические головки. Если сигналов нет, проверяют режим микросхемы по постоянному току и, прежде всего, наличие напряжения питания 13 В на ее выводе 7. Если режим соответствует указанному на схеме, проверяют поступление на микросхему входных сигналов 3Ч через контакты 8 и 9 разъемов Р3302/Р3301 с основной платы (см. рис. 21, часть 6). На ней проверяют исправность микросхем IC303, IC903 (см. рис. 17, часть 1) и окружающих их элементов а также поступление на них сиг налов DACM R и DACM L с процессора IC901 (выводы 27 и 28 соответственно).
И наконец, проверяют исправность самого процессора IC901, окружающих его элементов и поступление на его входы звуковых сигналов MONOS (на вывод 60) и SIF (на вывод 67) с платы тюнера (см. рис. 14). Может быть, конечно, неисправен и сам тюнер, если оба эти сигнала отсутствуют.
Дополнительно проверяют уровень напряжения блокировки на выводе 53 микросхемыIC2001 (см рис 17,часть2) который должен быть низким. В ином случае звук будет блокирован
6. Нет звука в головных телефонах.
Поиск причины неисправности начинают с проверки наличия звуковых сигналов на выводах 24 и 25 процессора IC901 на основной плате (см. рис. 17, часть 1). Если их нет, проверяют исправность процессора и окружающих его элементов.
Если сигналы присутствуют, сначала проверяют исправность ми кросхемы IC304 и окружающих ее элементов, а затем прохождение сигналов HR и HL (см. рис. 17, части 1 и 2) через контакты разъема Р2003/Р4004 на гнездо подключения головных телефонов J4001. Оно находится на плате переключателей (см. рис. 15).
7. Нет звуковых сигналов на линейном выходе.
Проверяют наличие сигналов 3Ч на выводах 36 и 37 процессора IC901 (см. рис. 17, часть 1). Если их нет, обследуют процессор и окружающие его элементы.
Если сигналы есть, проверяют исправность микросхемы IC902 и, если она и окружающие ее элементы исправны, дальнейшее прохождение сигналов V2R0, V2LO через контакты разъема SC901/SC902 на разъем SCART платы тюнера (см. рис. 14).
8. Нет баланса белого цвета.
В зависимости от цветового оттенка изображения проверяют размахи сигналов RO-R5 на контактах 18-23 разъема SC1201 (см. рис. 21, часть 4) ЖК панели, сигналов GO-G5 на контактах 25-30 и сигналов ВО-В5 на контактах 32-37. Если отсутствуют сигналы R или их размах значительно уменьшен, проверяют исправность резисторов в сборках R1202, R1203, если сигналы G - в сборках R1204, R1205, а если сигналы В - в сборках R1206, R1207.
В случае, когда все резисторы исправны, но каких-нибудь из названных сигналов нет или они малы, обращают внимание на режим контроллера IC1201 и затем принимают решение о его неисправности.
9. Не светятся лампы устройства задней подсветки.
Если не светятся все лампы, го, скорее всего, на контакты 2 разъемов R703/P6755 и R702/P6555 плат инверторов (см. рис. 14 платы тюнера) подана команда блокировки OFLO через разъемы SC902/SC901 с вывода 34 контроллера IC1201 (см. рис. 17, часть 1 и рис. 21, часть 4), останавливающая работу обоих преобразователей. В нормальном рабочем режиме на указанном выводе контроллера должен быть высокий уровень напряжения. Неисправным в этом случае может быть и ключевой элемент Q3603, расположенный на основной плате.
Но наиболее вероятна неисправность, при которой не светятся три лампы подсветки. В таком случае сначала проверяют целостность предохранителей F1 и F5 на плате тюнера (см. рис. 14), через которые проходит напряжение питания 13 В на платы инверторов. Если предохранители целы, проверяют работоспособность соответствующего преобразователя напряжения (см. рис. 19), т. е. исправность его элементов, в первую очередь - транзисторов и трансформаторов.
Если же не светится только одна лампа, то либо она неисправна, либо оборвана одна из обмоток соответствующего трансформатора в преобразователях.
Литература
- Самарин А. В. Жидкокристаллические дисплеи. Библиотека инженера. - М.: Солон-Р, 2002.
- Крылов Е. Подсветка LCD-дисплеев. - Компоненты и технологии, 2001, № 6, с. 18-20.
Смотрите другие статьи раздела .
Современные технологии в производстве телевизоров позволяют производителям выпускать высококачественные, надежные, ультрасовременные устройства, которые к тому же могут иметь действительно огромные размеры экранов. В частности, наибольшим распространением пользуются жидкокристаллические экраны. Устройство ЖК телевизора позволило достичь отличной глубины цвета, высокой четкости изображения, и при этом такие устройства потребляют мало электроэнергии.
В данной публикации речь пойдет об устройстве, а также принципе работы LCD телевизора, но для начала стоит разобрать, что же такое LCD-дисплей и какими преимуществами он обладает.
1. Что такое LCD телевизор
Для того чтобы понять, как работает ЖК телевизор, стоит понять, что вообще такое ЖК или LCD экран.
LCD – это сокращение от Liquid Crystal Display, что в переводе на русский язык означает – жидкокристаллический дисплей. Таким образом, ЖК и LCD телевизор – это одно и то же. Что такое телевизор знает каждый, а вот принцип работы ЖК телевизора известен далеко не всем. Заключается он в использовании специальных молекул, получивших название – жидкие кристаллы, за свои уникальные особенности. Они находятся в жидком состоянии и под воздействием электромагнитного поля способны принимать цилиндрическую форму и менять свое положение. Кроме этого такое вещество имеет оптические свойства присущие кристаллам, они способны преломлять лучи света, и в зависимости от своего положения пропускать или поглощать тот или иной световой спектр.
Другими словами они являются светофильтрами (поляризаторами), которыми можно управлять при помощи электричества. Благодаря этому появляется возможность управлять процессом поляризации, то есть управлять тем, какой спектр видимого излучения будет проходить через слой жидких кристаллов, а какой спектр будет поглощаться. Так и возникает изображение на экране.
2. Устройство LCD телевизора
Главным элементом в ЖК телевизорах является матрица. Она представляет собой некий массив их огромного множества мельчайших элементов, которые именуются – пиксели. Именно пиксели и формируют изображение. Благодаря современным технологиям производители достигли возможности управлять каждым пикселе в отдельности. Матрица ЖК телевизора имеет несколько слоев. Ключевая роль принадлежит двум первым слоям. Они сделаны из абсолютно чистого и прозрачного, а также свободного от натрия стеклянного материала, именуемого субстратом (или подложка). Между этими слоями и располагаются молекулы жидких кристаллов, а точнее тончайший слой из этих молекул.
Суть работы матрицы заключается в том, что эти молекулы пропускают только определенный спектр излучения, оставляя основные три цвета – синий, зеленый и красный. В зависимости от технологии, освещение молекул жидких кристаллов может осуществляться двумя способами:
- Отражение света;
- Прохождение света.
Проще говоря, принцип работы LCD матрицы заключается в фильтрации света миллионами отдельных затворов (пикселей). Они собраны в сетку (если посмотреть на экран телевизора через мощное увеличительное стекло, то можно увидеть эту сетку) и являются неким фильтром, который пропускает только три основных цвета – синий, зеленый и красный, из которых в дальнейшем и формируется многоцветная картинка.
В качестве источника света в первых LCD телевизорах использовались люминесцентные лампы, одна на сегодняшний день эта технология освещения считается устаревшей. Вместо ламп сегодня производители используют светодиоды – так называемая LED подсветка ЖК матрицы.
3. Как устроен плазменный экран: Видео
4. Частота обновления экрана ЖК телевизора
Очень часто в момент покупки телевизора мы сталкиваемся с таким показателем, как частота обновления экрана. Этот параметр определяет, сколько кадров в секунду способен отобразить экран телевизора. Стоит отметить, что на качество изображения в фильмах это никак не влияет, так как даже минимальный показатель на сегодняшний день составляет не менее 60 Гц (60 кадров в секунду), что значительно больше, чем частота обычной киносъемки – 24 Гц, и даже частоты видео-контента в европейских странах – 50 Гц.
Высокая частота обновления экрана ЖК телевизора необходима только при подключении к компьютеру. Это отображается на плавности анимации элементов рабочего стола и приложений. Кроме этого, частота обновления экрана ни на что не влияет.
Но от чего же тогда зависит качество изображения? А зависит она от времени отклика матрицы ЖК. Отклик матрицы – это время, которое необходимо для того чтобы жидкие кристаллы смогли отреагировать на поступившие сигналы и изменить свое положение, тем самым изменить цвет передаваемого изображения. Благодаря современным технологиям, ЖК матрицы имеют достаточно быстрый отклик, благодаря чему они практически не уступают своим прямым конкурентам – плазменным панелям, но при этом LCD телевизоры имеют существенной больший ресурс.