VGA单色显示器电路简介 1994-01-07 由于笔者水平有限，加之时间仓促，难免有错误之处，敬请批评指正。 一、VGA单色显示器简介 VGA单色显示器是一种双频显示器，它除全兼容VGA显示器的640×480显示方式外，还支持800×600和1024×768(隔行扫描)方式。在VGA单显中，显示模式的转换是自动适应的。为了能给显示器自动区分显示模式提供识别依据，在不同的显示模式下，主机的显示适配器送来的行、场同步信号频率和极性都有所不同。表1列出了几种典型显示模式下行、场同步信号的频率和极性。由于VGA显示适配器对640×200的显示模式采用了两次扫描技术(即一行内容重复显示两次)，故应归入640×400模式之中。 表 1 显示 行同步信号 场同步信号 模式 频率 极性 频率 极性 640×350 31.5KHz + 70Hz - 640×400 31.5KHz - 70Hz + 640×480 31.5KHz - 60Hz - 800×600 35.2KHz -/+ 56Hz -/+ 1024×768 35.5KHz + 87Hz + 从上表可知，VGA单显的行频有31.5KHz和35.5KHz两种，场频为56～87Hz。为了能在行、场频率变化很大的 情况下稳定地工作，VGA单显采取了一些特殊的技术。在VGA单显中设置了频率识别电路和极性识别电路，将不同频率的行同步信号转变为高低不同的逻辑电平，用来控制行振荡电路中定时电阻的大小，从而实现行频的自动转换。当显示模式改变时，场频的改变或扫描线数的改变都会引起场幅大小的变化，VGA单显为此也设置了自动场幅调整电路，将频率识别和极性识别电路的输出电平通过不同的组合译码而得到各模式下所需的场幅控制信号，用来改变场幅控制电路中电阻的大小，从而达到自动调整场幅大小的目的。 此外，因不同模式下的同步信号极性可能不同，而振荡电路所需同步信号的极性却往往是确定的，所以显示器还须设置专门的同步信号极性调整电路，使得无论输入的同步信号正负极性如何，输出端总能得到正(或负)极性的输出脉冲。 JL-9142型VGA单色显示器主要性能参数如下： 1.显像管：35SG31Y4-W2，佛山市南方电子音像公司产品 尺寸 35cm(14英寸)平面直角 发光颜色 纸白色 2.电源： 电压 AC220V(或110V)50HZ 功耗 ≤35W 3.扫描频率： 行频 31·5/35·5KHZ 帧频 50～86HZ 视频输入： 解像率 1024×768 灰度 64级 电平 模拟信号 二、VGA单显单元电路简介VGA单色显示器主要由开关电源电路、行扫描电路、场扫描电路以及视频放大电路等组成。现将各单元电路工作原理简介如下： 1.开关电源工作原理 开关电源电路的作用，是将交流市电经过整流降压变为各单元电路工作所需的稳定低压直流电源。它还向显像管提供灯丝电源。VGA单显的电源采用了典型的并联自激式脉宽调制开关稳压电源。它具有以下特点： (1)体积小，重量轻，效率高； (2)电源电压适应范围宽； (3)输出电压稳定，抗干扰能力强； (4)与市电隔离，安全，易与外界接口； (5)电路较复杂，对元件性能要求较高。 电源部分由整流滤波电路、脉宽调制驱动电路、低压整流滤波电路、反馈控制电路和保护电路等组成，工作原理已见诸许多书刊文章，此处不再赘述。 电源输出约15V电压(A10端)供给行输出电路和场振荡电路，并经IC6输出12V稳定电压，为行振荡电路、视放电路及显像管灯丝供电；经IC2输出5V电压作为IC1、IC302的电源。 Q17基极所接的同步绕组，是用绝缘导线在行输出变压器的磁芯上绕了两圈得到的，它将行反峰脉冲电压引至Q17基极，迫使开关电源的振荡频率与行频同步，以避免开关变压器产生的电磁幅射对显示内容产生的干扰。 VGA单显在取样电路中增加了Q14，它以行输出管Q11的集电极电压为输入控制电源反馈电路，以在不同的行频下维持其电压的稳定性，调整VR40可以改变该电压的大小。应当注意，如果在维修时断开了行输出电路的电源，开关电源的输出电压将会上升至25V左右，但这并非意味着电源电路产生了故障。 2.行扫描电路工作原理 行扫描电路的主要作用是： (1)给行偏转线圈提供周期与主机信号同步的锯齿波扫描电流； (2)通过行输出变压器的各绕组，供给显像管各极所需的正负直流高压； (3)在水平扫描的回程期间，向视频电路提供行消隐脉冲，以消除屏幕上的回扫线。 行扫描电路主要由行同步信号极性调整、行振荡及自动行频转换、行推动、行输出和高压发生等部分组成。 行同步信号极性调整电路由IC1-1和IC1-4组成，无论主机输入的行同步信号极性如何，经该电路后均变为正极性信号。此信号经Q18等送入行振荡集成电路IC7(型号为LM1391P)的3脚，控制行振荡频率与其同步。AFC信号从行输出管Q11集电极取出，经R90、C63等耦合至IC7第4脚，控制行振荡的相位，可由H.PHASE电位器进行微调。自动行频识别电路的核心是IC302(NE555)，它接成单稳态电路方式，每当行同步信号到来一次，其3脚就输出一个宽度恒定的正脉冲波。当行频为31.5KHz时，IC302的3脚输出的脉冲串经R44和C29滤波后的平均电压较低，Q8发射极电位也较低，可控硅Q9的R、A之间电压较高使其导通，Q13基极电位降低而趋于截止，IC7振荡频率也较低；当行频为35.5KHz时，IC302的3脚平均输出电压增高，Q9截止Q13导通，IC7的振荡频率也升高，从而达到自动转换行频的目的。 行推动电路由Q12、行推动变压器T2等组成。行输出电路由行输出管Q11、行输出变压器T5及附属元件组成。本电路采用了电源反馈自举提升回路，将Q11集电极电压提升为20V左右，从而使行输出管在高电压小电流状态下工作。其工作原理与一般黑白电视机基本相同。显像管各极所需的正负直流高压及视放输出级的直流电源，都是由行输出变压器各绕组的逆程反峰电压经升压、整流、滤波后供给的。在正常情况下，A1、G1、G2、G4各端电压分别为70V、-20V、600V和80V左右。 由于VGA单显采用平面直角显像管，在一行的扫描过程中，电子束射向屏幕边缘和屏幕中心所走的路程远近差别很大，这样在屏幕中心和边缘就很难同时得到清晰的光点。为弥补这一点，VGA单显在行偏转线圈支路的S校正电容C61上并接了变压器T3。工作时C61两端波形为与场频相同、开口向上的抛物线状电压，T3的副边将这电压提升至数百伏，与VR33中心抽头的直流电压迭加后送到聚焦极，当扫描点处于屏幕中心时聚焦极电压较低，扫描点接近屏幕边缘时聚焦极电压变高，使显像管电子束焦距在一行周期内自行调整，从而实现动态聚焦，达到了兼顾中心区和边缘区清晰度的目的。 3.场扫描电路工作原理 场扫描电路的作用，主要是给场偏转线圈提供与场同步信号同步的锯齿波电流，它由场同步信号极性调整、场振荡及场幅自动调整、场输出电路等组成。 VGA单显的场扫描电路是用场扫描专用集成电路IC4(型号为TDA1170N)实现的，该集成电路的基本工作原理也已多见于书刊。IC1-2和IC1-3组成场同步信号极性调整电路，无论主机输入信号的极性如何，总能输出负极性的同步信号。该信号通过Q10送入IC4的8脚使电路振荡频率与外信号同步。TDA1170同步能力很强，在56～87Hz的场频下都能很好地实现同步，但由于不同模式的场频相差较大，导致场幅相差也较大。为了解决这个问题，设置了电子开关Q5，其基极接至IC1的8脚，当输入负同步信号时，IC1的8脚为低电平，Q5截止，IC4的7脚所接为R69、V.SIZE与R64串联后的电阻，阻值较大；而当输入正极性同步信号时，IC1的8脚为高电平，Q5饱和，IC4的7脚对地总电阻值变小(行同步信号极性识别电路IC1-4的11脚输出电平也有一定的调节作用)，因场幅大小受IC4的7脚外接电阻值控制，所以在不同场频下，场幅基本没有很大的变化。 场消隐电路由Q6等组成，其输出与D1 5、D14等组成的行消隐电路输出迭加后由J1端送往视放电路。 5.视频电路工作原理 视频电路由视频信号放大和行、场消隐电路组成。由于VGA单显的水平清晰度在1000线以上，视频通道必须具有良好的通带宽度，为保证足够的灰度等级还应具有良好的线性放大倍数和足够的电压输出幅度(≥30～50Vp-p)。 VGA单显的视放电路全部做在显像管尾板上，主要由IC5(M51392P)等组成前置放大级，由Q3、Q4共射-共基电路组成电压放大输出级，以提高其耐压特性。行场消隐信号由J1端输入。为获得良好的频率特性，级间均采用直流耦合方式。 须指出的是，VGA单显的视频输入信号只取了显示卡的G通道信号，所以在某些情况下不能正确地再现VGA屏幕，如在金山汉字系统下屏幕右下角的时钟数字(红色)就无法显示，这并非故障所造成。 为了减少扫描光栅的几何畸变，VGA单显在显像管偏转线圈的塑料骨架上沿圆周装了八只小磁铁，通过旋转其中某一只或几只的角度，可改变电子束的运动方向，以补偿光栅的畸变，但一般不宜随意调动。