LCD电路原理技术培训教材

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,LCD MONITOR/PANEL,电路原理技术培训教材,1,P,C,机,ADAPTER,U304 LM2596S,RGB,HS,VS,SCL,SDA,CN200,DDC,24LC21,U203,U305,AIC1084,5V,50MHz,U200,GMZAN1,CN200,U302,MCU,U201,X300,20MHz,E,2,PROM 24LC04,主基板,DC/DC 变换器,数据驱动器,TFT-LCD屏,（PANEL),背光源,功 能 键,INVERTER,接 口 电 路,控 制 电 路,数据驱动器,DCLK,RA0RA7,GA0GA7,BA0BA7,RB0RB7,GB0GB7,LCD显示模块,12V,3.3V,LCD显示器整体架构,BB0BB7,ENAB,U300,白平衡调整,2,T560K LCD MONITOR概述,LCD,显示器原理,RS232通讯（用于,工厂模式时调整）,升压板,PANEL 及冷阴,极荧光管,主板及接口电路,CCFT,电源适配器,按键小板,视频信号-DDC接口,AC-IN 100V240V,PC机,LCD MONITOR包括：,主板、 PANEL、升压板、电源板、按键板。,主板包括：接口控制逻楫（含信号接口， 键板接口，INVERTER接口，Adapter接口)，信号处理逻辑（含ADC模数转换，定标缩放灰度控制等）MCU,DDC(即插即用）DC-DC转换等。,升压板用于驱动PANEL背灯管（升压板即INVERTER) 。,电源板则提控12V DC/3.5A 给主板及升压板等模块供电。(电源板即电源适配器Adapter) 。,图,1,3,自产Adapter电路图,图,2,4,Adapter即电源适配器，由于LCD是低电压工作，而一般市用电网提供的是110V或220V的交流电压，所以需要在显示器上专门配有电源适配器其作用就是将电网的220V交流电压转换成12V的直流电压向整个LCD Monitor供电。由于显示器内部的主板上还有电压转换，所以12V的电压输入就能满足要求。,在LCD Monitor中Adapter采用的是开关电源设计方法。开关电源具有体积小、重量轻、变换效率高等优点，因此被广泛应用于电子产品中，特别是脉宽调制（PWM）型的单片开关电源。PWM型开关电源的特点是固定开关频率，改变脉冲宽度来调节占空比。其基本工作原理：交流220V输入电压经过整流滤波电路变成直流电压，再由开关功率管斩波和高频变压器降压，得到高频矩形波电压，经整流滤波后获得所需要的直流输出电压。脉宽调制器是这类开关电源的核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制开关功率管的通断状态，来调节输出电压的高低，达到稳压的目的。,以下将要介绍的电源适配器就是这种类型的脉宽调制的单片开关电源。它所用的是UC3842脉宽调制集成控 制器。UC3842有下列性能特点：, 它属于电流型单端PWM调制器，具有管脚数量少、外围电路简单、安装调试简便、性能优良、价格低廉,等优点。能通过高频变压器与电网隔离，适合于构成无工频变压器的2050W小功率开关电源。, 最高开关频率为500kHz，频率稳定度达0.2%。电源效率高，输出电流大，能直接驱动双极型功率晶体,管或VMOS管、DMOS管、TMOS管。, 内部有高稳定的基准电压源，典型值为5.0V，允许有0.1%的偏差。温度系数为0.2mV/。, 稳压性能好。其电压调整率可达0.01%/V。启动电流小于1mA，正常工作电流为15mA。 除具有输入端过压保护与输出端过流保护电路之外，还设有欠压锁定电路，使工作更稳定、可靠。, 可调整的振荡电路，可精确地控制占空比，具有自动补偿功能。,T560K电源电路分析,5,该电路属于单端反激式变换器。所谓单端，是指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧，并且只有一个输出端。所谓反激，是指MOS开关功率管导通时，整流二极管D911截止，电能就储存在高频变压器的初级电感线圈中；当MOS功率管关断时D911导通，初级线圈上的电能传输给次极绕组，并经过D911输出。以下图,3,是该电路的工作原理框图。,图,3,电路的工作原理框图,ADAPTER 原理框图,（一）, 带锁定的PWM，可以进行逐个脉冲的电流限制。,C901,C903,L901,BD901,C904,T901,D911,C921,C922,ZD901,Q902,Q903,R936,R937,R905,R910,IC901,Q901,R930,R929,IC905,IC903,6,(二）. 电路讲解：,1.AC,电源经过整流出为280V直流电压，通过启动电路给IC901（3842）PIN7供电,正常约为（15V左右),4脚,开始振荡约58KHZ然后6脚输出PWM波给开关管（Q901），使之整个开关电源工作；同时在8脚输出。,5V的基准电压。开关电源工作，T901 PIN(1)感应电动势，经D902整流出14V电压给IC901供电。次级绕组,10、11、8 、9输出感应电动势经过D911整流滤波输出12VDC电压。,如图4所示电路。当UC3842(6)输出的如图,4,的波形，Q901做开关状态，其工作频率为58.5kHz，占空比为,11.4%。T901开始工作，在高电平,Q901导通，T901的初级线圈有电流流过，产生上正下负的电压，则次级,产生下正上负的感应电动势，这时次级上的二极管D911截止，此阶段为储能阶段；而低电平时，开关管截,止，初级线圈上的电流在瞬间变为0，初级的电动势为下正上负，在次级上感应出上正下负的电动势，此,时D911导通，有电压输出。再经过整流滤波后即可输出。,图4 T901工作回路,7,图5-1 UC3842(6) 脚输出脉冲（=58.9KHz）,当开关管工作时，在其DS极上产生如图5-8所示的电压波形。由图中可以看出该电压波形有较大的浪涌电压和振铃现象，其浪涌电压的峰-峰值超过70V这是由MOS管自身关断时产生和内部二极管的反向恢复特性产生的浪涌电压，由于在电路中没有加RC吸收电路或加二极管来抑制而产生的。,图5-6中T901的次级输出端的二极管上并接了一RC（R931、R932、C920）回路，用于吸收二极管D911上产生的浪涌电压。,2、稳压原理,：,取样电路由IC903 IC905 R936 R937 R924 等组成的作用使电源稳定在12V输出 。,当输出电压超出12V时，IC905控制极R的电位上升 ，,V,k下降，IC903 PIN1、2电流加大，,使IC903 PIN4、,3,电流加大,IC901 PIN2电压上升，那么IC901 PIN6输出PWM波脉宽变窄，,输出电压下降。 反之，IC901 PIN6输出PWM波变宽、输出电压上升，达到稳压电压输出作用。,其中的IC905为TL431芯片。其内部原理图如图5-10所示。其内部有一个电压比较器，该电压比较器的,反相输入端接内部基准电压，该基准电压提供一个基准的比较电压，该电压为2.495V2%。该比较器,的同相输入端接外部控制电压，比较器的输出用于驱动一个NPN的晶体管，使晶体管导通，电流就可,以从阴极,K,端流向阳极,A,。,图5-2 Q901漏极电压波形（=58.9KHz）,8,3、保护电路,：,在以下三种状态，保护电路起动：,1）当IC901 pin3电压1V时,2)当IC901 pin1电压1V时,3）当输出电压太高时， PIN7下降约4V,前两种是电流反馈型，当负载短路，开关调整管Q901导通时间变长及电流增大，很容易过流损坏。,过流保护由取样电阻R930、R929组成，当流过Q901电流增大，R930两端电压也上升，IC901 PIN3,升高到1V时保护动作。,过压保护,：当取样误差反馈电路或脉宽调整电路发生故障时，由于开关管Q901导通时间过长会引起,输出电压急剧上升，当超过18V时ZD901击穿，Q903B极电压上升，Q902、Q903保和导通，使IC901的,PIN7电压下降约4V，IC3842停止工作。,12V的直流电压经过R936，R937分压，在R937上产生电压该电压直接加到TL431的R端，由电路上的电阻参数可知该电压正好能使TL431导通。这样就有电流流过,发光,二极管，光电耦合器IC903开始工作。至此完成电压的取样。,图5-3 TL431原理图,9,升压板电路原理图,图,6,10,图7-1,图7-2,11,UC3842工作原理：,UC3842为电流驱动型脉宽调制组件，共有8个引脚，其脚功能有：,脚：误差放大器输出补偿端,脚：直流稳压电源的电压负反馈输入端,脚：直流稳压电源的输出电流取样检测信号输入端,脚：IC内部的锯齿波电压生成器的振荡电容,C,T,和振荡电阻,R,T,的连接端,脚：地,脚：UC3842的调制脉冲输出端。采用两管推拉输出式（图腾式）向外输出调制脉冲,脚：直流供电,V,CC,的输入端,脚：基准电压+5V的输出端,外部直流供电电压,V,CC,经UC3842 脚送入组件中，并经两路分别送到内部，施密特触发器的同相端及Q管C极，由于在施密特触发器的同相端上并联有36V的稳压二极管，所以该组件,V,CC,输入端同时具有过压保护（最大输入电压36V)和欠压保护控制功能。,组件内的欠压保护功能是由一个具有滞后控制特性的电压比较器来完成的。在开机使，加到,V,CC,端的电压必须大于16V，可是一旦开机工作后，只要,V,CC,端电压不小于10伏，UC3842仍可维持正常工作，此也即是欠压保护的回差为6伏。,如图所示，从施密特触发器送出电压波直接加到5V基准电源产生器，产生5V基准电压。只要5V基准电压正常，则组件内的振荡器将分别向外送出准锯齿波脉冲V 和矩形脉冲,V,.,此处振荡,器的工作频率由,R,T,C,T,12,决定。,V,1,正脉冲出现在,V,的放电时间间隔。,V,1又被分成二路分别加到或非门的一个输入端和R-S触发器的S端（置,1,端）。,由直流开关电源输出电压取样电路（R936,R937,IC905,IC903,R924,R925)所得到得负反馈控制电路经UC3842脚送到组件内的误差放大器的“一”端，而由,5,V,基准电压经（R+R)分压器分压后得到约2.5V的参考电平加到误差放大器的“十”端。则误差放大器输出的,V,0,是被误差放大器进行反相放大的控制信号。此,V,0,再经D1、D2、2R 和 R组成的衰减器后得到控制信号,V,2,它加到电流检测比较器“一”端。,V,2,值由以下式得出：,V,2=, 且0,V,2,1,V,( 因有稳压二极管钳位于,1,伏所致）。,因误差放大器是工作在反相放大工作状态，所以控制电压,V,2,与从脚送入的负反馈控制电压具有以下的变化关系，即：当脚的VFB幅度 时（此意味着直流开关电源的输出端电压偏高） 则,V,0,V,2,反之，当,V,FB,V,0,V,2,上述变化状况，可从图的工作波形图中体现在反馈电压与,V,2,变化关系曲线上。此即是对应于,t,3,时刻出现的,V,2,应在直流开关电源输出端的电压VB偏高的条件下产生。而在,t,20,时刻所出现的,V,2,应是在直流开关电源输出端的电压,V,A,偏低时产生。,另外在R930取样电阻上会生成随时间线性增长变化的,V,8,电流检测信号。,V,8,控制信号电压被馈送到脚并加到组件内的电流检测比较器的“十”端。由于,V,2,最大值是被箱位在,1,伏上。所以可由此得出流过R930的最大峰值电流只能为：Imax=,=,= 2.56A,下面分析图中的各相关波形关系。当直流开关电源的输出电压偏高时（对应着从直流开关电源的输出端反馈回来的控制信号使得,V,2,=,V,B,时。当,t,=,t,2,时，由UC3842脚开始向Q901的G极送去正的脉宽调制信号,13,V,6,这样一来，从R930上所取得的,V,8,将会与电感,L,1,中所流过的电感电流 成比例的按线性增长。当,t=t,3,时，由于,V,8,已超过,V,2,这时就会在电流检测比较器输出端产生一个脉宽为（,t,4-,t,3,)很窄的正脉冲,。,此,V,3,被加到,R-S,触发器的R端（置O端），则在其,Q,端就会输出正脉冲,V,4,此,V,4,的宽度只能,t,5,-,t,3。,这是因为在,t,5,时刻，下一个周期的,V,1,触发脉冲又加到了,R-S,触发器的,S,端（置,1,端），此,V,4,脉冲串被送到或非门的又一个输入端。另外由内部电源欠压保护比较器输出端输出的正值高电平信号首先在或非门的输入端被反相一下变为零伏低电平后才送到或非门的输入端。只所以在正常工作状态，内部电源欠压保护比较器输出是正值高电平，是因为UC3842内部,5,V基准电源因故而处于欠压工作状态时，则内部电源欠压保护比较器，因,“一”端接有3.6V参考电压，使其输出变成零伏低电平的缘故。根据,或非门的工作原理，由于在,t,3,-,t,2,这段时间间隔内，上述三路控制信号（,V,1、,V,4,及OV)都同时处于低电平状态，所以在或非门的输出端可得到脉宽为,t,3,-,t,2,正的调制脉冲（,V,6,)输出（在,A,端处），而在,B,输出端处将输出,V,7,控制信号（,V,7,极性与,V,6,正好相反）。如此一来，UC3842组件内的,Q1和Q2管在上述,V,6、,V,7,控制信号的作用下，就构成了能向Q901的,G,极提供推拉式输出的脉宽调制信号（PWM)。这时的,V,6,脉宽将会变得较窄，从而使Q901的导通程度减小，漏电流减小，T901变压器中储能减少，从而使直流开关电源的输出电压下降，抵消了原先输出电压的偏高，达到使输出电压稳定的目的。反之，当直流开关电源的输出电压偏低时，则UC3842脚输出的,V,6,的脉宽将会变得较宽，从而使直流开关电源的输出电压又会提升，从而达到使输出电压最终稳定的效果。,14,INVERTER 原理,介绍：INVERTER即是升压板，是DC转AC升压电路。它将主板送入12V直流电压转换成1500V-1800V,的高压交流电，频率30-50KHZ，电流6-9mA（以上数值是因PANEL的特性参数差异而不同）,PANEL的灯管在高压交流电作用下被点亮，1500V-1800V的交流电持续1-2S降至600-800V的,稳定电压，电流约6mA。因此INVERTER具有以下几个功能：,能够产生1500V以上的高压交流电，并且在短时间内迅速降至800V左右，这段时间约持续1-2S，电压的曲线如图,8,所示；,2. 由于Inverter提供电流的大小将影响冷阴极荧光灯管的使用寿命，因此输出的电流应,小于9mA，需要有过流保护功能；,3. 出于使用的考虑，要有控制功能，即在按power 键OFF之后，灯管不亮，该控制信号可以由主板上的MCU或GmZan1提供。,秒,图,8,15,一、,INVERTER的基本组成框图,Inverter输入接口部分：,Inverter输入部分有3个信号它们分别为：12V直流输入V,IN,、工作使能电压,ENB,(ON/OFF)及Panel电流控,制信号,DIM。其中12V直流由Adapter提供；ENB电压由主板上的MCU或GMZAN1提供，其值为0或4.9V，当ENB=0,时，Inverter不工作，而ENB=4.9V时，Inverter处于正常工作状态；而DIM电压由主板提供，其变化,范围在05V之间，将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端IC,1,脚，Inverter向负载提供的电流也将,不同，DIM值越小，Inverter输出的电流就越大。,电压启动回路：,下图电路是常用的电源控制回路，,由一个PNP和一个NPN管组成,它有两个工作阶段：,电源控制回路,图,9,图,10,(ON/OFF),IC,1,16,1、TL5001的各脚功能简要说明,PIN1：输出占空比可调节的方波 PIN5：短路保护,PIN2：VCC供电 PIN6：占空比限制,PIN3：误差比较器输出 PIN7：振荡器外接电阻,PIN4：反馈 PIN8：地,二,、,PWM IC （TL5001）的,工作原理,第一阶段：,当ON/OFF电压为低电平（0V）时，Q1管处于截止状态，因此Q2管也截止，此时Q2管,e极,上的直流电,压不能加到IC1脚（TL5001）的Pin2输入端，所以IC1因无输入而不工作，Pin1就无输出脉冲，因此,整个,Inverter就不工作；,第二阶段：,ON/OFF为高电平，此时,Q1管饱和导通，Q2管B极被拉低，因Q2为PNP管，且其,e,极上加有12V的直流,12V电压加至IC供电脚Pin2，启动IC工作，IC1就有脉冲输出去控制开关管工作，整个,Inverter就处于,正常工作状态，输出高压去点亮Panel的背光灯灯管。,2、TL5001工作原理：,INVERTER输出反馈：,TL5001第4脚为INVERTER输出反馈电路，反馈回路由R17、R18、D4、C12、C4、R5构成，负,载信息通过该回路取样反馈到,IC,1,内部的比较器（如图11）。,空载保护：,当CON3和CON2没有接Panel背景灯管负载时，TL5001第4脚没有反馈电压，这时IC,1,内部误差放大器,输出为高电位，即Comp(IC,1,Pin3)为高电位，并超出DTC电压值，使输出关掉，即IC,1,Pin1 PWM 输出关,掉,同时，由于Comp电位的升高，通过内部电路SCP comparator1的比较，使输出为低电位，内部基准,2.5V为SCP外接电容,C,7,充电，当电位升到大于1V时，SCP comparator2动作也同样使输出关掉。,17,DTC（dead tine control）占空比限制：,TL5001第6脚为DTC，该脚电位取决于外接电阻（IC,1,内部一个恒流源,在DTC外接形成固定电压）。,OSC 振荡器：,TL5001内部集成一个振荡频率从20k500K的可以改变振荡频率的振荡器，振荡频率取决于IC,1,第7,脚RT外接电阻，外接电阻从15K到250K。公司INVERTER外接电阻为33K，振荡频率为185KHZ，振荡三角,波App.值从0.7到1.3V之间，Comp、OSC、DTC三路比较生成PWM波形，通过改变flyable的值可以线性,的改善Q4（14431）S极的输出电压，从而改变Panel背景灯的亮度，达到panel画面亮度改变的目的。,SCP（short circuit protection）:,Tl5001内部有防止输出短路的保护回路，当输出对地短路时，内部基准,电压对SCP外接电容,C,7充,电达到1V时，关掉1脚输出的PWM。（即此时SCP COMP2输出为高电平，经反,相器后为低电平，再经“与”门后为低电平，使Q截止造成IC,1,脚无PWM输出）另外此时，PWM/DTC,COMP的同相端也被拉成低电平，其输出也为低电平，使“与”门的另一输入端也为低电平，从而保证Q,可靠的截止，使IC,1, 脚无PWM输出，Q2为加速Q1截止，则使SCP Comp,2,输出“H”电平，从而使IC,1,脚,无PWM输出。,UVLO（低电压保护under voltage-wckout protection）：,TL5001内部带有低电压保护，当输入供电太低时，,UVLO输出也低，PWM/DTC COMP输出为低，保护回路将PWM输出关掉。,Error Crmphfier(误差放大)：,TL5001第3 、4脚内部带一个误差放大器，4脚为FB反馈信号同误差放大器+端1V,基准电压比较，输出的3脚COMP同4脚FB输入是一种反相的关系，4脚输入若为线性增大，COMP输出为线,性减小。,18,3、IC内部方框图：,TL5001内部原理图11,与门,+,_,+,_,Q1,Q2,_,+,_,+,_,Q,19,1） TL5001第1脚外接的Q3、D1构成一个射极跟随器，改善PWM波形的瞬变,t,r时间，加速Q4导通与截止， Q4,（S14431）外接8个脚，主要目的为散热作用。,2） D3、R14、Q7、R13构成过压保护电路，当负载电压过高时，D3击穿，Q7导通，R13并入R8，大大降低DTC,的电压，使ComP电压远远超过DTC值，达到关掉输出之目的。,4.INVERTER的其它原理：,3) 下面就INVERTER的Q5、Q6 、PT,1,、L1等有关电路作个说明，如图,13,所示：使用晶体管换流器（即DC,AC电压转换器）叫作罗耶（Royer)电路。PT,1,各绕组极性如红点所示为同极性端。,当S合上，Q1、Q2有,i,CE 、,i,CE2,流动，两者不可能完全相等（因Q1、Q2及参数差异）。设,i,CE1,i,CE2,则在,N1上感生的感应电压，端为正，它使Q1导通更大，同理N2端也为正，使Q2导通减小。,此时在N1流过得电流IC,1,同时变压器铁芯内的磁通Q与I,C1,以同样的形式随时间成正比增加。若变压器铁芯使用图的矩形磁滞特性曲线时，磁通到饱和后就不再增加，则由,e=,可知，N,1,绕组两端的电压变为零，使N,1,、N,2,也感应出前述反向的电压，则使Q2导通，Q1截止。,此后Q2的I,C2,与Q1开始情况类似,I,C2,同样增加，使磁通又会饱和，又会转变到Q1导通，Q2截止，至此完成一个周期。这样周而复始，Q1、Q2轮流导通振荡之。,振荡频率求法：,在 内，由于磁通,特性在+,M,和-,M,间变化，所以平均感应为,V,CC,。,由,V,CC=,V= = = =4,f,N,1,。若铁芯截面积为A(CM,2,),饱和磁通密度为,B,S,(高斯）。,则,V,CC=,4,f,N,1,B,S,AX10,-8,(伏）。考虑到晶体管，铁芯绕组的损耗，均与频率有关，所以不能选择特别低或高的振荡频率，一选用50Hz120KHz左右。,20,图12-2,图12-3,图12-1,V,CC,21,晶体管从ON OFF时，由于变压器漏感的影响，在C-,e,间往往会出现尖峰电压，此值很大，,会损坏晶体管，应加一个电容C,用以消除尖峰电压。,图中的Q1、Q2即对应INVERTER总图中的Q5 、Q6, C对应总图中C9 。,总图中的D2起续流二极管左用。,实测INVERTER正常工作后，各点波形及频率如下：,D2与L1交点波形,PT1输入端（Q5的C极）,PT1次级（C10的右边，即CON2脚）,此24V,P-P,经变压器PT,1,升压，得到PT,1,次级输出交流高达1800V,P-P,，并以此点亮冷阴极背光荧光灯管。,图13-1,图13-2,图13-3,22,T541主板电路分析,主板是由PANEL控制逻辑，灰度系数控制逻辑，DC,t,ODC转换逻辑。传输TTL电平信号到LCD显示模块电路等,组成,MCU：8051单片机，主要作电源控制OSD控,制，频率计算,RS232通讯等。,GMZAN1:集成,ADC、OSD、SCALER，把计算,机输入的RGB模拟视频信号转换为数字信号,并通过插补缩放处理，输出至液晶显示器,PANEL时序控制电路。,U304(8050)是将12V变成 5V 。,U305(A1C1084)是将5V 3.3V,V306：5V 2.5V。,U203(24LC21)：1KB,E,2,PRom用于存储DDC数据,（设备的基本参数，制造厂商，生产名称，最,大行频，可支持的分辩率等）,U300(24C04): 4KB E,2,PRom ，用于存储自动,生成数据，白平衡数据，POWER KEY状态及,POWER ON计数数据等。,U305,U304,U200,U201,5V,DDC,RA(0.7),GA(0.7),BA(0.7),RB(0.7),GB(0.7),BB(0.7),TXD,RXD,RS232,白平衡调整,图 14,23,MCU脚功能说明：,MCU(含64KROM,512byteRAM,8XC51(即8052分列），作频率切换通讯,OSD菜单控制，MODE检测，电源控制等。RS232通讯等，8051单片机,86it的MCU。,(20)(21)PIN接X300(20MHz)时钟晶体，C303、C306频率补偿。,(10)PIN复位“H”电平有效，复位完后由(18)PIN输出“L”对GMZAN1进行二次复位（实际(10)PIN为,尖峰时复位）,串行通行，MCU于GMZAN1间。HDATAO(2)PIN数据位，HCLK主控时钟(6)PIN,HFS主控帧同步（7),PIN,IRQ,(14)PIN中断请求。因某些TIMING输入条件，使GMZANI芯片产生中断，输出IRQ信号给MCU 。,(8)(9)PIN(NC),(37)(38)(39)(40)(41)(42)(43)为KEY板各功能键控制。,(11)(13)RXD、TXD为工厂模式调整白平衡用。,(31)(32)为（NC）脚，因MONITOR为按键型。,(24)(25)PIN为（NC),(26)PIN为控制（+3.3V)电路用，当(26)PIN为“L”Out时 Q307,OFF Q308“G”极“H”,Q308 ON +5V加到U305 U305 Out+3.3V。,（19）PIN为空信号检测脚“H”为空信号,“L”为有接信号。,(44)PIN(35)PIN为供电脚。,(22)PIN接地。,(16)(17)PIN为SDA、SCL与E,2,PROM通讯。,(3)(4)(5)PIN多功能总线与GMZANI间通讯，(15)也是。,24,(29)(30)PIN分别为背光灯，PANEL允许控制脚。,(27)(28)PIN为（NC),(33)PIN(NC)。,MCU必须有显示器PANEL的所有TIMING参数，这些参数储存在E,2,PROM中。GMZAN1 PANEL接口支持目前几,乎所有的厂家PANEL。,PANEL接口三组参数：PANEL CLK,PANEL DATA,PANEL 控制（Control),25,C,V,DD,RV,DD,A,DC-,V,DD,主控接口,时钟生成,PANEL接口,GMZAN1 芯片,U200,TCLK,U201,DV,DD,CN200,R,G,B,Hsync,Vsync,信号入接插,U302,IRQ,HFS,HCLK,HDATA,MFBs,12,RESETn,24,Even DATA,PCLK,PHS,PVS,PDISPE,O,dd,DATA,24,电源,Pbias,+12V,+5/3.3V,PANEL TFT,GMZAN1典型配置图,图15,A D C,/U300,MCU、,E,2,PROM,主 控 接 口,26,GMZANI电路说明：图形处理器,一,.当前PC机的Monitor最通用的4种分辩率标准：SVGA、XGA、SXGA、UXGA。,（1）SVGA 超级视频图形阵,最少分辩率为800600个像素，较适用于15的屏，随着屏幕尺寸加大，,必须要求增多扫描线，扩张每条线上的像素才能保证高质量图像。,（2）XGA扩张图形阵,分辩率为1024X768个像素，适用于17和19,显示屏。,(3) SXGA超级XGA,分辩率为1280X1024个像素，适用于21和25,显示屏,已达到高清TV要求。,（4）,UXGA特级XGA,分辩率为1600X1200个像素，适用于30以上的显示屏，用于高级工程设计,制图，GMZANI,型控制器能为XGA、SVGA应用提供最佳匹配的控制。,二.GMZAN1显示器控制的性能：,（1）内部集成有135MHz三组ADC(模数变换器），外部R、G、B信号直接加到三组ADC的输入端，其变换频率高,达135MHz.,(2) 三组ADC为8bit的，则所有彩色的像素均用24位来量化。其图像分辩率可以从640X480直到1024X768,（85Hz)调节，且无需加上帧缓冲存储器。另其内部有预放大电路。模拟信号RGB输入可达XGA/85Hz,支持,复合同步绿色信号输入(Sync on Green)及复合同步信号Mode。,（3）提供良好的标度引擎设置的规则与TFT-LCD光显示器相匹配，从而对整个画面提供一致的光强，并利用,GMZAN1中的SinQ/Q改变标度旋转器，使得测试光源透明并增强鲜明度。,（4）支持多种视频输入格式，其接口为不同的视频传输格式，提供通用连接性。,（5）内设串行数字接收器，即可每一时钟周期接收一个像素，也可以每个周期接收两个像素。,（6）集成了高速数字时钟恢复电路，以保证在最坏情况下，也能完全锁定到源像素时钟。即有PLL锁相电,路。GMZAN1中所需的各种时钟信号均由50MHz的基准频率产生。,27,（7）内设有集成OSD控制器以及RAM、ROM(用户可扩张字符用的），也可扩充外部OSD支持，支持字,符与图形显示，有闪烁镶嵌，透明效果。,（8）具有,10,bit可编程GAMMA矫正（灰度系数）。,（9）具有1或4位数据位接口。用4线接口与MCU相连，采用简单四线串行接口，直接与MCU相连。当,把数据宽度从1增加到4时，能扩张成7线连接。,（10）具有自适应的对比度增强电路。,（11）输出格式，支持8或,6,Bit的PANEL接口，单、双像素输出格式。,（12）具有自动设置、自动调整（相位、图像自动调整、自动侦测输入格式）。,（13）有160个引脚。,28,二、,Gmzan1总方框图,时钟恢复回路,GmZan1有一个内部的时钟恢复回路，这个回路由一个DDS直接数字合成的数字时钟合成器和模拟电路PLLVCO组成。它用来产生取样时钟信号，以采集模拟的RGB数据。这个回路锁定于输入的行同步信号，以从MCU的晶振输出或GMZAN1外接的50MHz晶振产生的TCLK时钟输入产生的RCLK作为参照时钟。时钟恢复回路用来调整取样时钟频率（SCLK）；在每个行同步信号输入的上升沿产生反馈信号。包括第一个和最后一个行同步信号都可以产生60MHz的频率。在工作电压及温度要求的范围内，可以在1ms之内实现。,RCLK 参照时钟,模拟R G B,图（16）,GMZAN1（图形处理）芯片功能描述,GMZAN1是高性价比的SVGA/XGA.LCD显示器图形处理器内含 ：时钟恢复、模数转换ADC、数据通道(缩放灰,度系数)OSD控制，PANELTIMING控制主控接口等电路。如框图（16),三路,ADC 取样,源时序生成计算,(STG模块）,定标插补缩放处理,gamma系数,调整与消抖,PANEL TIMING,控制,时钟恢复,电路,屏时钟,生成电路,OSD 控制,主控接口,MCU,TO,PANEL,灰度,29,模/数转换器（ADC）,GmZan1内部集成了3个模/数转换器（ADC），每一色一个（R、G、B）。,每一个ADC由一个内置的CLAMP回路，,通过一些大约10nF的滤波电容，一些杂讯可以被消除，CLAMP的脉冲位置和宽度是可以通过编程实现。,信号支持：,GmZan1,芯片支持数字分离信号、数字混合信号和模拟混合信号。支持所有的这些信号都不需要,额外的外围电路。,每个ADC都是8-bits输出，用于将输入的模拟R G B信号转换成8-bits的数字信号，分别为R0-R7、G0-G7、,B0-B7。,Pin,Connection for RGB Input,信号的连接请参照下表,GmZan1 Pin Name,CRT Signal Name,Red+(#95),Red,Red- (#94),N/A (Tie to Analog GND for Red on the board),Green+(#91),Green,Green- (#90),N/A (Tie to Analog GND for Green on the board),Blue+(#87),Blue,Blue- (#86),N/A (Tie to Analog GND for Blue on the board),HSYNC/CS (#150),Horizontal Sync,VSYNC (#148),Vertical Sync,当PANEL的时钟信号与取样时钟信号（或一半）不同时，有一个屏时钟用来驱动PANEL。它是由一个和时钟恢复回路一样的回路产生的。它们的区别在于：取样时钟信号锁定于行同步输入信号，而驱动时钟信号锁定于取样时钟信号。,图 17,30,源时序产生器（STG）,STG模块定义了一个图形抓取窗口，并且发送数据给数据通道模块。,图（18）显示了这个窗口的定义。在水平的方向,它被定义在,SCLKs(等价的像素计算). (equivalent to a pixel count). 在纵向的方向,它被定义在行.所有以“Source” 开头的参数均被定义在GmZan1的寄存,器中。请注意场总值只跟输入信号有关。,参考点定义如下：, 一行的第一像素：在取样时钟信号的上升沿，极性从低的向高的像素。, 帧的首行： 在行同步信号的上升沿，极性从低的向高的行。,图 18,参考点,起点,宽度,高度,总行数,31,源时序TIMING生成检测。,当它收到一个信号（R G B 以及同步信号）后，源TIMING计算单元(STM)会用信号和TCLK来作为参,考，计算行、场的 TIMING。通过对每个参数的取样，得出水平方向的最大值，和最小值，计算的值,每一行都会更新根据行的参 数值求得出场的参数。行同步输入信号的边缘值用来检查场同步输入,信号的极性。,中断请求事件,说明,Timing,事件,以下三者之一：, 场同步输入信号的触发沿, Panel 行的计数器 (可编程控制), 每 10ms,三者不能两两同时出现,Timing,变化,以下三者之一：, 无信号, DDS 超出极限错误, 行、场信号变化超出了极限,极限值可编程控制,输入信号TIMING计算,输入的数据由模数转换器输向源TIMING产生器（STG）模块。STG模块定义1 个图像抓取窗口，并且发,送到数通道模块。输入TIMING计算模块包括：源TIMING 计算（STM）模块和中断请求（IRQ）控制器，,输入TIMING的参数是由STM模块计算储存在寄存器中。,中断请求控制器：某些输入的TIMING条件能使GMZAN1芯片产生中断。,中断产生条件,32,主机接口,GMZAN1的微处理器接口有两种操作模式：,GMB120兼容模式和一个4BIT 串行接口模式,。,GMB120兼容4BIT信号模式由一个数据位(HDATAO),一个画面同步信号(HFS)，一个时钟信号(HCLK)和一个,中断请求信号（IRQ）组成，当MFB6(U200(106)PIN)未接一个上拉电阻时进入这个模式(即R317NC时）,本机即为此模式。,4-bits串行接口模式：该模式下每个时钟沿有4个数据位，当MFB6（Pin106）接一个下拉电阻（O,）,时，进入这个模式。在此模式下，一个复位脚拉低时设置芯片到一个已知状态。当CVDD稳定之后(CVDD,是PANEL/存储器电源+3.3V)RESETn必须保持“L”电平至少100ns，以便复位芯片到已知状态，另此时,MFB97用于HDATA3-1(99)PIN的HDATA用于HDATAO,4bit串行接口模式。,数据通道,它包含缩放过滤器、GAMMA控制调整、数据消抖、R/G/B偏置、OSD发生器。作用是对取样8Bit的 R/G/B,数据信号进行插补缩放处理、亮度、对比度、色温等调整，最终输出能被PANEL接受的最大解析度模式。,主板输入接口,主板提供一个15脚的连接器用于与PC连接，作为显示信号输入端口，如下图19，其各PIN 定义参考见,下表,33,PIN,MNEMONIC,SIGNAL,1,RV,红色信号,2,GV,绿色信号,3,BV,蓝色信号,4,NC,没有,5,GND,接地,6,RG,红色接地,7,GG,绿色接地,8,BG,蓝色接地,9,+5 V,+5 V电源 (从 PC来),10,SG,同步地,11,NC,None,12,SDA,I,2,C总线,13,HS,行同步,14,VS,场同步,15,SCL,I,2,C总线,图 19,34,源时钟恢复电路描述,GMZAN1(显示图形处理器）时钟恢复电路部分功能说明。,1、取样时钟（SCLK)生成电路方框图见（20）,取样时钟（SCLK）回路锁定于输入信号的行同步信号，经取样相位延迟和直接数字时钟合成器,（DDS)跟踪调节及模拟锁相（PLL)及(VCO)生成取样时钟（SCLK)信号，其信号在每一行同步信号输入,的上升沿产生反馈信号，取样时钟信号的频率范围是10-135MHZ。,2、晶振时钟（TCLK）生成,晶振时钟是由U201振荡器直接生成50MHZ 、TCLK输入GMZAN1的PIN141脚，生成RCLK作为参照时钟。,3、参照时钟（RCLK)生成,参照时钟（RCLK)是由输入的TCLK经过模拟锁相（PLL)及（VCO)和比例因子生成RCLK,作为取样时,钟（SCLK）的参照时钟。,4、PANEL时钟信号即屏时钟（PCLK)是由PANEL数据的每周期的单像素频率的定时时钟信号，实际PCLK,在一个时钟周内可以显示PANEL双像素，在其屏时钟与取样时钟不同的情况下，PANEL时钟是驱动,时钟（DCLK)经DDS和PLL生成。,5、驱动时钟（DCLK)_生成,（1）驱动时钟（DCLK)是由RCLK经过DDS/PLL及源水平总程分频生成的时钟（DCLK）、周期等于单,像素/时钟周期模式下的PCLK。,（2）当PANEL的时钟信号和取样时钟（或一半）不同时，要有一个屏时钟用来驱动PANEL、其时钟是,由PLL分频中的M和N值确定，M和N值是由软件通过寄存器计算得来的。,35,三、取样时钟（SCLK）生成电路方框图,H-sync,取样相位,延迟,模拟PLL及,VCO,粗调,模拟PLL,及VCO,信源水平总程分频,PLL 分频除,M,CLK 分频,（除N),微调,SCLK,取样时钟,RCLK,参照时钟,TCLK,50MHZ,PLL除N,PLL 除2,DCLK/n 驱动时钟,RCLK,参照时钟,（驱动屏时钟）,图 20 时钟恢复取样时钟生成电路,TCLK 晶振时钟,SCLK 取样时钟,RCLK 基准时钟,DCLK 屏驱动时钟,DDS数字时钟同步,DDS,OUT,SCLK/,M,予标器,2或1,过标器,2(或1),或1,预标器,36,四、数据通道方框,数据通道功能说明,（参考图21）,数据通道内含,：,缩放过滤器GAMMA校正，R G B 偏置、PANEL去抖动等电路组成。,SCALING IC是将VGA输出不同的解析度与频率的信号最终转变成LCD PANEL可以接受的解析度与频率,。,缩放过滤器,：,GmZan1,缩放过滤器使用了,Genesis,公司的先进专利技术，可以提供高质量的实时视频和图象缩放。,对ADC模块输出的8Bit数据信号进行图像几何处理，数字运算。例：输入信号为640*480，PANEL的显,示为1024/640=X, 768/480=Y,用X, Y 值来进行计算，以实现1024*768扫描。(即进行插补处理）,混合,PANEL DATA,抖动抑制,混合、,PANEL接口,灰度调整,GAMA校正,消除抖动,R G B偏置,缩放过滤器,混合,8bit,采样数据,10bit,8/6bit,TO Panel data,8bit/6Bit,背景颜色,内部OSD,外部OSD,图21,8Bit,8,37,GAMMA校正,：用来调整TFT PANEL所显示的R G B 数据的特性参数。整个GAMMA校正也可以被设成是独立的,三个通道。另外，GAMMA校正也可以被用做对比度、亮度、白平衡（色温）的调整，它以8bit,输入，并产生一个10位输出数据信号，目的移走输入数据中的非线性,使其输出信号真正代表,线性亮度。,R G B偏置,：,RGB偏移为每个颜色通道提供了一个简单的转换（正或负）。它可以在有限的范围内进行简,单的亮度调整。它的值在0-FFH之间。这种调整比计算,Gamma Table,要快得多，同时用户可以通,过它来对,OSD,进行快速的亮度调整。偏移的范围从,127级,到,127级,。,PANEL 数据消抖,：对于那些R G B 输入小于8位的，GMZAN1会提供一些规则的或是随机的去抖动方式，这,使PANEL的图像看起来更平滑。,PANEL 背景色,：显示器的背景色是可选的，一般情况下设为黑色。,OSD 控制：,GMZAN1芯片有一个内部（屏幕显示）OSD控制器集成字型ROM。芯片还支持外部OSD 控制器 ,以提供一个用户接口，内部和外部OSD窗口可以显示于PANEL的任意位置，OSD窗口不受缩放操,作影响，其大小将保持一致。,PANEL接口：,GmZan1,能与目前常见的640x480, 800x600 and 1024x768 分辨率的Panel兼容。一般采用双像,素传输方式，分为奇（ODD）、偶（EVEN）传输。传输模式如下图：,双像素传输,模式时序,图 22,38,LCD PANEL开启控制,：LCD PANEL开启与关闭是按照一个固定顺序的，否则，将损坏PANEL。,所以，GMZAN1有一个严格驱动顺序。,A:state0（POWER OFF)此时PPWR PBIAS为低电平，PANEL被强制为0，此时PANEL关闭(PPWR屏供电，PBIAS屏遍,置）,B:state1、（POWER ON)此时PPWR为高电平，供电开启，但数据还为0，PBIAS为0。,C:state2、（PANEL驱动允许）此时PBIAS为0，灯管不亮，其它为高电平。,D:state3（PANEL正常工作）此时四个信号全为高电平，PANEL显示。,PANEL的关闭顺序,也是同理：先关闭TFT-EN、后关闭PBIAS，接着数据信号、最后关闭PPWR电平，整个PANEL停止,工作。,t1、t2、t3的时间可以从编程上实现。,PANEL显示允许信号,PANEL 电源控制,数据信号,灯管控制,五、LCD,PANEL,开启控制时序,图 23,39,以下为,ZAN1,管脚功能表：若非特殊情况，不用的输入PIN须接地，不用的输出PIN须悬空。,表,1 :,模数转换,ZAN1,管脚功能表,PIN #,名称,输入/出,描述,77,ADC_VDD2,ADC逻辑电路电源，需外接一0.1of 旁路电容至pin 78 (ADC_GND2),78,ADC_GND2,ADC逻辑电路电源地,79,ADC_VDD1,ADC时钟电路电源，需外接一0.1of 旁路电容至pin 80 (ACD_GND1),80,ADC_GND1,ADC时钟电路电源地,81,SUB_GNDA,ADC参照系统保护地,82,ADC_GNDA,ADC模拟部分地,84,ADC_VDDA,ADC模拟部分电源，需外接一0.1of 旁路电容至pin 82 (ADC_GNDA),83,Reserved,保留内部测试用，无需连接,85,ADC_BGNDA,蓝色模拟信号地,88,ADC_BVDDA,蓝色模拟信号电源，需外接一0.1of 旁路电容至pin 85(BGNDA).,86,BLUE-,I,负极性蓝色模拟信号通道,87,BLUE+,I,正极性蓝色模拟信号通道,89,ADC_GGNDA,绿色模拟信号地,92,ADC_GVDDA,绿色模拟信号电源，需外接一0.1of 旁路电容至pin 89 (ADC_GGNDA).,90,GREEN-,I,负极性绿色模拟信号通道,91,GREEN+,I,正极性绿色模拟信号通道,93,ADC_RGNDA,红色模拟信号地,96,ADC_RVDDA,红色模拟信号电源，需外接一0.1of 旁路电容至pin 93 (ADC_RGNDA).,94,RED-,I,负极性红色模拟信号通道,95,RED+,I,正极性红色模拟信号通道,40,表,2 : OSD,及接口部分,PIN #,Name,I/O,Description,98,HFS,I,主控帧同步信号,103,HCLK,I,主控接口时钟信号,99,HDATA,I/O,主控数据信号,100,RESETn,I,复位“L,”有效,101,IRQ,O,中断输出,115,OSD-HREF,O,外部,OSD,控制行同步信号输出,116,OSD-VREF,O,外部,OSD,控制场同步信号输出,117,OSD-Clk,O,外部,OSD,控制时钟信号输出,118,OSD-Data0,I,外部,OSD,控制数据输入通道,0,119,OSD-Data1,I,外部,OSD,控制数据输入通道,1 因U200外部OSD芯片无，则这些脚未用。,120,OSD-Data2,I,外部,OSD,控制数据输入通道,2,121,OSD-Data3,I,外部,OSD,控制数据输入通道,3,122,OSD-FSW,I,OSD,窗口显示允许,123,MFB11,I/O,多功能总线,11 均悬空,124,MFB10,I/O,多功能总线,10,102,MFB9,I/O,多功能总线,9,，也用于本地数据通信,4-,BIT,接口设置,104,MFB8,I/O,多功能总线,8,，也用于本地数据通信,4-,BIT,接口设置,105,MFB7,I/O,多功能总线,7,，也用于本地数据通信,4-,BIT,接口设置,106,MFB6,I/O,多功能总线,6,，内接上拉电阻，当被外部拉低时（如复位），也用于本地数据通信,4-,BIT,接口设置现本机,R317,（,NC),为,gmb120,兼容，,4,信号模式,107,MFB5,I/O,多功能总线,6,，,内接上拉电阻，当被外部拉低时（如复位），,PIN141,、,PIN142,可外接一晶体作振荡器，实际接U201(50MHz),109,MFB4,I/O,多功能总线,4 悬空,11