Ремонт телевизоров.

На главную

Телепрограмма на текущую и следующую неделю

Глава 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Глава 1. Система управления и контроля современных телевизоров

источник: http://www.radiofan.ru

1.1. Система передачи информации в телевизорах

Прежде чем перейти к рассмотрению цифровых устройств в современных телевизорах, необходимо кратко остановиться на способе преобразования аналогового сигнала в цифровой формат. Принципиально оцифровка аналогового сигнала в телевизоре мало отличается от записи звуковых сигналов на компакт-диск.. Хотя, конечно, не применяется такой сложный процесс кодирования оцифрованных данных, что связано с гораздо большей инерционностью человеческого зрения, нежели слуха.

1.1.1. Оцифровка аналоговых сигналов

При цифровой обработке аналоговый полезный сигнал преобразуется в цифровую информацию. Исходный аналоговый сигнал раскладывается на отдельные узкие импульсы, после чего измеряется их амплитуда, которая заносится в преобразователь. В этом преобразователе происходит кодирование выбранной величины в двоичный код. Такую аналоговую величину, представленную двоичным кодом, очень удобно в цифровом виде передавать, обрабатывать цифровыми методами и сохранять в памяти.

На рис. 1.1. представлена  схема процесса оцифровки аналогового сигнала.

Рис. 1.1.  Схема преобразования аналогового сигнала в цифровую информацию

Слева на рис. 1.1 показано изменение амплитуды ступенчатого сигнала градаций серого с импульсом синхронизации по строкам. Снятие амплитуды аналогового сигнала в определенные моменты времени принято называть выборкой. Обработанный схемой выборки аналоговый сигнал трансформируется в импульсно-амплитудно-модулированный с фиксированными интервалами времени. Частоту снятия амплитуды сигнала определяют как тактовую частоту осуществления выборки. На рисунке показана тактовая частота выборки и линии, проведенные от перепадов сигнала тактовой частоты к аналоговому сигналу, которые указывают, какое значение амплитуды при этом измеряется. Чем выше выбирается тактовая частота выборки, тем точнее восстанавливается исходный аналоговый сигнал в результате обратного преобразования. Известно, что после дискретизации правильно могут быть восстановлены только те сигналы, частота которых меньше, чем половина тактовой частоты осуществления выборки. На рисунке для наглядности тактовая частота показана существенно ниже необходимой.

Точность, с которой воспроизводится исходный аналоговый сигнал, зависит также от того, насколько точно измеряются мгновенные значения амплитуды при выборке. Цифровая информация представляется в виде логических «0» и «1», что для цифровой техники, в отличие от аналоговой, означает, что напряжение сигнала может иметь только два состояния: Н (high-высокий) и L (low-низкий), которые соответствуют одному биту (единице цифровой информации). Для однозначного определения различных мгновенных значений аналогового сигнала можно каждое из них представлять в виде цифрового кода (комбинации бит). Например часто используется 4-х битовый код, при котором мгновенное значение амплитуды аналогового сигнала представляется комбинацией четырех L и Н уровней, что дает возможность иметь 24 = 16 различных значений напряжения. В выбранном на рис. 1.1 примере аналоговое изменение напряжения поделено на 16 различных значений амплитуды, которое охарактеризовано 4-х битовым кодом. Наивысшее значение напряжения соответствует четырехразрядному кодовому слову НННН, а низшее — кодовому слову LLLL. Каждый из четырех разрядов кодового слова выводится в виде импульсной последовательности по отдельному проводнику (линии). Эти линии обычно объединяются в многопроводную шину, которая в схемах имеет специальное обозначение.

Обычно 16 уровней представления значения аналогового сигнала (или по другому — квантования) бывает недостаточно, чтобы после обратного преобразования цифровой информации сохранить точное представление аналогового сигнала. Очевидно, что чем больше таких уровней имеется (т. е. чем меньше шаг квантования), тем точнее определяется уровень сигнала в этой точке и меньше расхождение между исходным сигналом и его цифровым представлением. Такие ошибки называют шумами квантования, которые в значительной мере определяют Отношение сигнал/шум, из чего можно сделать однозначный вывод, что чем меньше шаг квантования, тем меньше и шумы. Кстати, исходя из этих соображений, при оцифровке Hi-Fi-сигналов с их большим динамическим диапазоном они работают как минимум с 14-ти битовыми кодовыми словами, которые дают возможность представить 16384 значений амплитуды аналогового сигнала. При оцифровке сигналов изображения такая точность представления необязательна из-за инерционных свойств человеческого глаза, и куда более важным представляется использование достаточно высокой частоты выборки. В настоящее время обычно используется 8-ми битовая кодировка сигнала, что дает возможность представлять 256 различных уровней. Заметим, что для дальнейшей передачи цифровых сигналов с одного микропроцессора на другой, в этом случае необходимо иметь 8 отдельных проводников. Это объясняет наличие большого количества выводов у цифровых микросхем с параллельной передачей данных.

Преобразование аналогового сигнала в цифровой кодированный сигнал выполняется аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), как показано на рис. 1.2. Здесь же показан аналоговый сигнал, который, пройдя в АЦП преобразование в соответствии с прикладываемой тактовой частотой, на выходе имеется в закодированном цифровом виде.

Рис. 1.2. Аналого-цифровой преобразователь

1.1.2. Система информационных шин

Управление общим перемещением цифровых данных в схеме телевизора происходит с помощью центрального узла управления (CCU -Central Control Unit). Цифровая информация перемещается от передатчиков к приемникам по системе проводников (шин). Каждый подключенный к цифровым линиям блок имеет сопряжение (Interface), представляющее собой систему проводников, определенные уровни напряжения сигналов и так называемые протоколы обмена. Обмен данными в двунаправленных линиях происходит последовательно в обоих направлениях; блок при этом может работать и как передатчик информации, и как приемник.

Необходимым условием транспортирующей способности шины является подключение ее к источнику напряжения питания. Обычно проводники шин подключаются к источнику питания через нагрузочные резисторы. В состоянии покоя на проводниках шины высокий (Н) уровень. Когда уровень на соответствующей линии шины изменяется с Н на L, что является приказом абонента шины, начинается передача информации. Информация передается последовательно следующими друг за другом блоками. Сначала передаются адресные биты и задается режим работы памяти (запись или чтение), затем следуют блоки данных. В конце передачи уровень на линии изменяется с L на Н.

Итак, передача цифровых данных и управляющих сигналов производится по специально устроенным проводникам, обеспечивающим бесперебойный обмен цифровой информацией между устройствами, подключенными к этим проводникам. Должен быть также установлен вид передачи данных (последовательный или параллельный). Все эти условия оговариваются в различных системах устройства цифровых шин. В телевизорах обычно применяются три различных системы устройства цифровых шин с последовательной передачей данных (последовательных шин):

1. Шина IM (Intermetall Bus) 2. Шина Томсона 3. Шина I2C.

Цифровые шины с параллельной передачей данных (параллельные шины) в телевизорах могут состоять из разного количества проводников. Комплект линий, из которого состоит параллельная шина, зависит, прежде всего, от задач, решаемых в процессе обработки телевизионных сигналов с помощью этой шины.

В схеме конкретной модели телевизора может быть как одна, так и несколько цифровых шин, одинаковых или разных видов в тех или иных сочетаниях, используемых для обеспечения выполнения разного рода задач. Кроме того, существуют так называемые PLL-шины, которые используются для однонаправленной передачи данных по трем линиям в системах ФАПЧ.
Во всех случаях, когда речь идет о комплекте сигнальных линий, из которых состоит та или иная цифровая шина, надо иметь ввиду, что в комплект входит и «общий» провод.

Шина IM

Шина IM довольно широко используется в цифровых телевизорах. Речь идет о трехпроводной шине, которая состоит из:
- линии данных - DATA;
- линии синхронизации - CLOCK;
- линии идентификации - IDENT.

Линия DATA является двунаправленной, а линии CLOCK и IDENT — однонаправленными. Это означает, что по линии DATA информация передается как от блока-инициатора обмена (Master) к подчиненным блокам (Slave), так и в обратном направлении. По линиям же CLOCK и IDENT сигналы передаются только от блока Master к блокам Slave. Шина IM выполняется в двух вариантах: IM-IDS (Slow) — для медленных потоков информации и IM-IDF (Fast) — для быстрых потоков. В схеме телевизора, для того чтобы можно было определить, какой из этих вариантов используется, обычно маркируется линия идентификации (IDENT).

На рис. 1.3 представлены временные диаграммы сигналов в линиях шины IM. Все три линии подключены к источнику положительного напряжения, поэтому в состоянии покоя на них присутствует напряжение высокого уровня. Обмен данными начинается в тот момент, когда уровень напряжения на линиях идентификации и синхронизации изменяется с высокого на низкий. Короткий импульс на линии идентификации свидетельствует об окончании процесса обмена.

На рис. 1.4 показана конфигурация системы с использованием шины IM. Передача данных производится по командам ведущего устройства (Master), которое в телевизорах обычно располагается в центральном узле управления (CCU). Все периферийные устройства работают как ведомые Slave, и передача данных происходит в одном направлении. Все три линии шины подключены через нагрузочные резисторы к источнику положительного напряжения. Стрелки справа означают, что к шине можно подключать и другие устройства.

Рис. 1.3. Временная диаграмма сигналов шины IM

Рис. 1.4. Конфигурация системы с шиной IM

При проверке шины в процессе устранения неисправности важно лишь установить, имеется ли в соответствующих линиях сигнал синхронизации и сигналы данных. Заключение о правильности передаваемой информации с помощью обычного осциллографа сделать практически невозможно.

Шина Томсона

Эта система применяется в телевизорах для управления функциями устройства управления и чаще всего в комбинации с другими системами.

Рис. 1.5. Временная диаграмма сигналов шины Томсона

Рис. 1.6. Конфигурация системы с шиной Томсона

Также как и шина IM, шина Томсона состоит из трех линий:
- линии данных - DATA;
- линии синхронизации - CLOCK;
- линии разрешения доступа - ENABLE.

На рис. 1.5 представлены временные диаграммы сигналов в линиях шины Томсона. Из рисунка видно, что передача данных начинается, когда уровень напряжения на линиях CLOCK и ENABLE изменяется с высокого на низкий. Конец передачи сигнализируется коротким импульсом на линии ENABLE. На рис. 1.6 показана конфигурация системы с шиной Томсона. Стрелки на линии данных указывают, что передача информации возможна в обоих направлениях. В этой системе также возможно подключение к шине нескольких устройств. При неисправности в одной из линий шины процесс обмена данными прекращается.

Шина I2C

Шина I2C (Inter Integrated Circuit) является чаще всего используемой в телевизионных приемниках и применяется для всех задач управления. Шина 12C — это двухпроводная шина, состоящая из:
- линии данных - SDA (Serial Data);
- линии синхронизации - SCL (Serial Clock).

Передача данных в этой системе возможна в обоих направлениях. На рис. 1.7 представлены временные диаграммы сигналов в линиях шины 12C. Здесь же показаны условия начала и остановки обмена информацией.

Рис. 1.7. Временная диаграмма сигналов шины I2C

Рис. 1.8. Конфигурация системы с шиной I2С

Параллельные шины

При параллельной передаче данных каждому разряду передаваемого цифрового кода соответствует своя отдельная линия. Обработка данных может осуществляться побайтно (1 байт = 8 бит) или словами различной разрядности. Этим объясняется различное количество информационных линий, из которых могут состоять параллельные шины в цифровых телевизорах. Обычно используются 4, 7 или 8 линий. Первая и последняя линии имеют в сервисной документации следующие обозначения:

MSB — Most Significant Bit (старший значащий бит). Измерения следует начинать на этой линии, так как этот разряд имеет наибольший вес, и в случае короткого замыкания или обрыва в этой цепи информация будет сильно искажена.

LSB — Least Significant Bit (младший значащий бит). Отсутствие цифровой информации в этой линии по причине той или иной неисправности в схеме телевизора реально сказывается на качестве, например, изображения на экране телевизора, очень незначительно и вполне может быть даже незамеченным.

Отдельные линии, по которым подаются управляющие сигналы, обозначаются следующим образом:

CS — Chip Select — сигнал активирования соответствующей микросхемы;
ОЕ — Output Enable — сигнал, разрешающий чтение данных;
WE — Write Enable — сигнал, разрешающий запись данных.

Продолжение главы 1 >>

Глава 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

На главную