LCD 電視線路原理

1、PAGE PAGE 34第三章 LCD電視線路原理RF RF CVBS YCbCr 圖1：LCD電視原理框圖 DVI接 收器 LCD模塊 隔行/逐行 轉(zhuǎn)換模塊 數(shù)字YUV信號 S-Video 普通模擬 電視信號 處理 YUV/Sync 模擬信號/ 數(shù)字信號 轉(zhuǎn)換ADC LCD圖像 信號處理 (SCALER) 模擬VGA/ 數(shù)字VGA 信號轉(zhuǎn)換ADC DVI接收器 VGA接口 DVI接口 LCD顯示數(shù)據(jù) 或 伴音信號 1 21 3 4 6 5 8 7 CPU模塊 供電模塊 9 10 LCD電視的原理框圖如上圖1所示，主要由以下幾個部分組成：普通模擬電視信號處理模塊。該模塊與普通電視機中的電視信號

2、處理部分功能相同，其可接受多種輸入信號格式，如RF電視射頻信號、CVBS復(fù)合電視信號、S-Video信號、色差分量信號等。 RF電視射頻信號的接收一般使用一體化二合一高頻頭進行處理，處理后可直接輸出復(fù)合電視信號和解調(diào)的伴音信號。同時，高頻頭也可輸出第二伴音中頻信號SIF提供給帶麗音解碼的機型使用。高頻頭輸出的復(fù)合電視信號經(jīng)視頻解碼IC處理后，輸出模擬YUV（或RGB）信號及行場同步信號供數(shù)字板進行處理使用。模擬信號/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊。該模塊把三通道模擬YUV（或RGB）信號，通過AD轉(zhuǎn)換器處理后，轉(zhuǎn)變?yōu)?4路數(shù)字YUV（或RGB）信號提供給逐行處理板使用。隔行/逐行轉(zhuǎn)換模塊。該模塊把隔行格式的

3、數(shù)字YUV（或RGB）信號進行逐行處理后輸出一標(biāo)準(zhǔn)逐行格式的數(shù)字YUV（或RGB）信號。模擬VGA/ 數(shù)字VGA信號轉(zhuǎn)換模塊。該模塊主要用把PC輸出的標(biāo)準(zhǔn)模擬VGA視頻信號轉(zhuǎn)變成24位的并行數(shù)字VGA視頻信號。DVI串行/并行轉(zhuǎn)換模塊。這部分的功能主要由DVI接收器來實現(xiàn)。其接收PC輸出的標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)字視頻DVI信號，然后將其轉(zhuǎn)變?yōu)?4位（或48位）并行數(shù)字視頻信號。LCD圖像處理模塊 (SCALER)。該模塊的核心是一個高性能的平板圖像處理器，可對前端進來的多種格式數(shù)字視頻信號進行處理，輸出平板顯示模塊可接受的平板圖像顯示數(shù)據(jù)格式。其主要功能有：數(shù)字色度亮度處理、彩色校正、圖像大小縮放、畫質(zhì)改

4、善、運動補償、邊緣平滑等。DVI并行/串行轉(zhuǎn)換模塊。這部分的功能主要由DVI發(fā)送器來實現(xiàn)。其接收平板圖像處理器輸出的24位（或48位）平板圖像顯示數(shù)據(jù)，然后將其轉(zhuǎn)變?yōu)镈VI標(biāo)準(zhǔn)的串行輸出數(shù)據(jù)格式，直接連接帶DVI輸入接口的LCD顯示模塊。LCD顯示模塊。該模塊是LCD-TV的顯示終端，其接收平板圖像處理器輸出的平板圖像顯示數(shù)據(jù)（或DVI格式的平板圖像顯示數(shù)據(jù)，與LCD顯示模塊的輸入接口有關(guān)），經(jīng)內(nèi)部時序控制電路轉(zhuǎn)換后驅(qū)動LCD屏顯示出正確的視頻圖像。CPU模塊。提供人機接口及對電路的各個功能模塊進行功能設(shè)置和控制。10、供電模塊。對電源接口輸入的12V和24V直流電進行DC/DC轉(zhuǎn)換后，提供系

5、統(tǒng)需要的各種不同電壓。下面以TCL LCD2026電視為例，對LCD電視各個功能模塊的線路原理進行一些具體的分析。（詳細的電路原理請參照附圖的LCD-TV線路原理圖。）TCL LCD電視原理框圖如圖2所示。普通模擬電視信號處理模塊（模擬板）其電路原理如附圖1所示。該模塊主要由高頻頭（此高頻頭是外掛的一個小盒子）、視頻信號處理器IC201（TDA9321H）、麗音解碼器IC204（MSP3410G）、CPU微處理器IC1、EEPROM存儲器IC2（24C08）、動態(tài)梳狀濾波器IC203（TDA9181T）、畫質(zhì)改善器IC202（TDA9178T）、功率放大器IC206（TPA1517）、電源控制

6、器IC804（KA278R08）等IC及一些外圍器件組成。外掛的高頻頭盒子為一體化二合一高頻頭，內(nèi)部包含了普通數(shù)字高頻頭功能及多制式圖像伴音中頻解調(diào)功能，可直接輸出復(fù)合電視信號和解調(diào)的伴音信號。同時，高頻頭也可輸出第二伴音中頻信號SIF提供給帶麗音解碼的機型使用。該高頻頭采用單一5V電源供電，內(nèi)含DC/DC轉(zhuǎn)換器可把5V變?yōu)轭l率合成所需要的33V調(diào)諧高電壓。該高頻頭具有集成度高、電性能好、體積小重量輕等特點，在LCD電視上采用，一方面可以減小系統(tǒng)的體積及重量，另一方面可以簡化線路的設(shè)計、降低系統(tǒng)成本，同時也提高了系統(tǒng)的TV接收性能及可靠性。從端口P3-2的第5輸出的復(fù)合視頻信號CVBS經(jīng)C20

7、4耦合電容后從IC201的14腳送入IC201內(nèi)部進行處理。IC201使用飛利浦公司生產(chǎn)的高端視頻輸入處理IC，型號為TDA9321H。TDA931H的內(nèi)部集成了多制式圖像及伴音中頻解調(diào)處理功能（在本線路上沒有使用）、視頻輸入選擇開關(guān)、多制式視頻信號解碼及處理、YUV輸入輸出接口、行場同步小信號處理等功能。從14腳（CVBSint）進入的TV復(fù)合視頻信號，16腳（CVBS1）進入的AV視頻信號，18腳（CVBS2）進入的自測試圖像視頻信號（本機是空腳），20腳（CVBS3/Y3）、21腳（C3）和23腳（CVBS4/Y4）、24腳（C4）進入的S端子信號，經(jīng)內(nèi)部視頻輸入選擇開關(guān)選擇后，送入視頻

8、解碼單元進行處理，如果選擇的是復(fù)合視頻信號輸入，該信號經(jīng)選擇開關(guān)后將從26腳（COMB CVBS）輸出，經(jīng)Q1（BC847）緩沖后從IC203的12腳（Y/CVBSI）送入TDA9181T的內(nèi)部進行Y/C分離，分離出來的Y和C信號分別從IC203的14腳（Y/Vout）、16腳（COUT）輸出，經(jīng)電容C213、C214耦合，從IC201的28腳（COMB Y）、29腳（COMB C）送入IC201的內(nèi)部進行視頻解碼。解碼出來的YUV分量信號經(jīng)內(nèi)部處理后，分別從IC201的49腳（Yo）、50腳（Uo）和51腳（Vo）輸出，從IC202的6腳（Yin）、8腳（Uin）和9腳（Vin）進入TDA9

9、178T的內(nèi)部進行畫質(zhì)改善處理后，從IC202的19腳（Yout）、17腳（Uout）和16腳（Vout）輸出，經(jīng)Q203Q208三極管（BC847）組成的兩級緩沖器緩沖后從接口P201輸出到數(shù)字板的逐行轉(zhuǎn)換模塊做進一步處理。IC201分離出的行場同步信號也分別從60腳（HACLP）和61腳（VA），經(jīng)P201連接到數(shù)字板的逐行轉(zhuǎn)換模塊。從高頻頭送出來的第二伴音中頻信號SIF，經(jīng)電容CN28耦合后，連接到IC204（MSP3410G）的50腳（ANA_1+）。IC204為多標(biāo)準(zhǔn)麗音解碼IC，可解碼各種不同制式的數(shù)字伴音標(biāo)準(zhǔn)。IC204可根據(jù)當(dāng)前的伴音格式是立體聲伴音或是單聲道伴音而選擇高頻頭的

10、SIF為輸入或AUDIO為輸入。從AV輸入端口來的一路音頻信號分別IC204的44腳（SC1_LI）、45腳（SC1_RI）輸入。IC204根據(jù)當(dāng)前的工作模式選擇相應(yīng)的輸入通道，經(jīng)內(nèi)部處理后分別輸出兩路伴音信號。一路從IC204的17腳（DACA_R）和18（DACA_L）腳輸出，經(jīng)電容CN35、CN36耦合后，進入耳機功率放大器IC3（TDA2822D）的6、7腳，經(jīng)音頻放大后由1、3腳輸出音頻信號，主要用于監(jiān)聽，驅(qū)動小功率耳機。另一路從IC204的20腳（DACM_R）和21（DACM_L）腳輸出，送入IC206（TPA1517）進行功率放大后去推動喇叭發(fā)出聲音。IC206為3W x 2雙

11、通道立體聲功率放大器TPA1517，采用20腳DIP封裝，單9.5V-18V工作電壓，工作時無需散熱片，可利用電路板銅箔及自身散熱，其具體應(yīng)用線路如附圖1所示。模擬板的控制功能由IC1來實現(xiàn)。IC1為80C51內(nèi)核監(jiān)視器專用CPU，內(nèi)部集成512Byte數(shù)據(jù)RAM、64Kbyte 程序FLASH-ROM、AD轉(zhuǎn)換器、I2C總線接口、自測圖案發(fā)生器、行場同步信號處理器等功能。主要提供人機接口、模擬板設(shè)置及控制、與數(shù)字板通信等功能。主要管腳功能有：43腳和44腳為VGA行場同步輸入端，26腳和27腳為面板按鍵輸入端，19腳為紅外遙控信號輸入端，16腳為LCD面板電源控制輸出端，15腳為內(nèi)部自測試圖

12、案視頻輸出端，23腳和24腳為I2C總線時鐘及數(shù)據(jù)端。IC804為4腳TO-220封裝的8V四端穩(wěn)壓器，型號為KA278R08（或其他功能相當(dāng)?shù)男吞枺涔苣_功能及典型應(yīng)用如圖4所示。+12V +12V +1腳：VIN（電壓輸入）2腳：VOUT（電壓輸出）3腳：GND（接地）4腳：ON/OFF（輸出控制）1234+278R08 +8V 圖4：278R08管腳功能及典型應(yīng)用二、逐行轉(zhuǎn)換處理模塊這部分線路原理如附圖25所示。具體功能的實現(xiàn)主要由U3（AD9883）和U6（FLI2200）兩塊IC組成。AD9883是專為平板顯示模擬前端接口設(shè)計的模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路，采用80腳LQFP封裝，單一3.3V

13、供電電壓，內(nèi)置三通道8位140MHz采樣頻率AD轉(zhuǎn)換器，可輸出4:2:2標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻格式。從模擬板過來的YUV三路模擬色差分量信號，經(jīng)阻抗匹配和低通濾波去掉高頻干擾成分后，分別從AD9883的48、43和54腳耦合進AD9883內(nèi)部，經(jīng)3通道AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后分別從AD9883的29腳(RP3端口)、1219腳（RP1端口）和7077腳（RP5端口）輸出4:2:2格式的YUV數(shù)字視頻信號。從模擬板過來的行同步信號（HSYNC）和場同步信號（VSYNC），分別從30腳（HSYNC）和31腳（VSYNC）從送入AD9883的內(nèi)部，經(jīng)內(nèi)部PLL環(huán)路控制后，產(chǎn)生內(nèi)部工作所需的時鐘信號及與輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的

14、數(shù)據(jù)同步時鐘信號（U3的67腳：DATACK）和行同步信號（U3的66腳：HSOUT）、場同步信號（U3的64腳：VSOUT）。U3輸出的數(shù)字格式Y(jié)UV信號及同步信號分別從U6的2027腳（Y分量輸入）、815腳（U分量輸入）、3039腳（V分量輸入）、40腳（數(shù)據(jù)同步信號）、3腳（行同步信號）和4腳（場同步信號）輸入，經(jīng)U6內(nèi)部逐行轉(zhuǎn)換、畫質(zhì)改善、運動補償及邊緣平滑等處理后，從U6的6572腳和93102腳輸出16位數(shù)據(jù)格式的逐行YUV數(shù)字信號，U6的8992腳和117腳輸出對應(yīng)的各種同步時鐘信號。U6采用是數(shù)字視頻去隔行處理芯片F(xiàn)LI2200，內(nèi)含多種畫質(zhì)改善功能，可支持525行60Hz

15、NTSC或625行50Hz PAL/SECAM制式信號輸入，可自動檢測輸入視頻信號的制式，支持多種逐行輸出數(shù)據(jù)格式（8/10/16/20位YUV或24/30位YPbPr/RGBHV），內(nèi)含SDRAM控制器（可在外部連接2M x 32bit SDRAM），內(nèi)置兩線I2C總線接口，內(nèi)置時鐘發(fā)生器及顯示時序發(fā)生器等功能部件。FLI2200采用176腳的封裝，3.3V和2.5V雙電壓供電。其具體得外圍電路連接及外部SDRAM連接如附圖35所示。三、VGA接口模塊VGA接口主要處理PC輸出的標(biāo)準(zhǔn)VGA信號，包括模擬VGA信號和數(shù)字VGA信號兩部分。1、模擬VGA接口模擬VGA接口的具體線路如附圖6、附圖

16、7和附圖10所示。這部分主要由U11芯片的模擬接口部分及一些外圍元器件組成。U11的型號為JAG ASM，它是一片高集成度、功能強大的平板圖像處理芯片。其采用388腳的封裝，3.3V和2.5V雙電壓供電。內(nèi)部集成了功能強大的平板圖像縮放處理器（SCALER）、5路獨立的輸入前端（兩路模擬輸入接口，兩路數(shù)字輸入接口，一路16位視頻信號輸入接口）、3通道8位135MHz ADC、SDRAM控制器、PLL時鐘控制器及一些畫質(zhì)改善功能增強等功能模塊。JAG ASM內(nèi)部集成了3通道8位135MHz ADC，因此其可和模擬輸入直接連接，其提供的兩路模擬輸入接口可同時輸入兩路模擬VGA信號。本機只使用了一路

17、模擬輸入接口來連接一路模擬VGA信號輸入。從標(biāo)準(zhǔn)15針VGA接口（DB15）進來的RGB三路模擬信號經(jīng)阻抗匹配及低通濾波后，分別從U11的模擬信號輸入接口（A12腳：R1N、A13腳：R1P、A16腳：G1N、A17腳：G1P、A20腳：B1N和A21腳：B1P）輸入到U11的內(nèi)部，經(jīng)內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為24位數(shù)字RGB信號后，再送入LCD圖像處理器進行相應(yīng)的處理。2、數(shù)字VGA接口（為可選部分，在有DVI輸入接口的機型才有）數(shù)字VGA接口的具體線路如附圖10和附圖16所示。這部分主要由DVI接收芯片U28（SiI161）和U11的數(shù)字接口部分及一些外圍元器件組成。SiI161是Silicon

18、 Image公司生產(chǎn)的平板連接數(shù)字接收器，該芯片使用了Silicon Image公司的PanelLink數(shù)字技術(shù)，可支持VGA到UXGA（可選帶寬25-162MHz），兼容DVI1.0接口標(biāo)準(zhǔn)，支持24位16.7M真彩色，支持1像素/時鐘或2像素/時鐘24位或48位輸出格式。SiI161采用100腳TQFP封裝，單一3.3V供電電壓。具體線路連接如附圖16所示。四、LCD圖像處理模塊 (SCALER)TCL LCD-TV的LCD圖像處理模塊主要是基于GENESIS MICROCHIP公司JAG ASM芯片（在電路圖上的標(biāo)號為U11）的一個具體實現(xiàn)方案。除了上面所述有關(guān)U11的模擬及數(shù)字接口功能

19、外，U11還提供多個接口來連接不同的功能輸入，來支持構(gòu)成一個功能強大的LCD平板顯示控制處理方案。1、SDARM接口U11內(nèi)置一個SDRAM接口，可與標(biāo)準(zhǔn)的SDRAM芯片提供無縫連接。U11與SDRAM芯片的連接如附圖8和附圖9所示。附圖9中的U12和U13為兩片容量為2M x 32bit的SDRAM芯片，型號為K4S643232C（或其他功能相同的標(biāo)準(zhǔn)SDARM芯片型號），采用86腳標(biāo)準(zhǔn)TSOP封裝，3.3V供電電壓，輸入輸出符合LVTTL電平標(biāo)準(zhǔn)。兩片SDRAM芯片并聯(lián)連接，構(gòu)成2M x 64bit結(jié)構(gòu)，為U11提供容量為16MB的數(shù)據(jù)RAM供圖像數(shù)據(jù)處理及幀數(shù)據(jù)緩沖使用。2、數(shù)字視頻輸入

20、接口。U11提供兩個24位數(shù)字視頻輸入接口，可以同時連接兩個24位DVI兼容數(shù)字視頻輸出或1個48位DVI兼容數(shù)字視頻輸出。本機只使用了一路24位數(shù)字視頻輸入接口。從DVI接收器芯片（U36：SiI161）輸出的24位數(shù)字視頻信號經(jīng)保護電阻后直接送入U11的數(shù)字視頻輸入口PA（PA00PA23），供U11內(nèi)部的LCD圖像處理器處理。3、視頻信號輸入接口U11內(nèi)置一個獨立的16位視頻信號輸入接口，可提供與視頻解碼器輸出或MPEG2解碼器輸出等標(biāo)準(zhǔn)輸出視頻格式的直接連接。在本設(shè)計中，視頻信號輸入接口連接U6（FLI2200）輸出的經(jīng)過去隔行處理后的標(biāo)準(zhǔn)16位逐行格式視頻信號。具體的線路連接如附圖4

21、和附圖10所示。4、LCD顯示接口這部分的具體線路如附圖11附圖13所示。U11在CPU的控制下從各個接口輸入的信號中選擇一路，然后送到內(nèi)置的LCD圖像處理器中進行處理（主要包括畫質(zhì)處理、格式變換、大小縮放、時序變換等）。經(jīng)過內(nèi)部的一系列處理后，數(shù)字視頻信號被變換為符合LCD平板顯示的數(shù)據(jù)格式及時序，從U11的平板顯示接口輸出48位（或36/24位/18位，具體的位數(shù)視LCD平板模塊的輸入接口而定，由CPU控制U11選擇）平板顯示數(shù)據(jù)和4路同步控制信號。U11平板顯示輸出接口可直接連接標(biāo)準(zhǔn)48位或24位并行顯示數(shù)據(jù)輸入模式的LCD模塊，對于支持LVDS信號輸入的LCD模塊，U11平板顯示輸出接

22、口輸出的數(shù)據(jù)及同步控制信號則要經(jīng)過轉(zhuǎn)換后才能與帶LVDS輸入的LCD模塊連接，這個轉(zhuǎn)換功能由DVI發(fā)送器芯片來實現(xiàn)。由U11輸出的24位平板顯示數(shù)據(jù)及4路同步信號送入U15進行格式轉(zhuǎn)換。U15采用TI公司的平板連接發(fā)送器芯片，型號為SN75LVDS83，56腳TSOP封裝，3.3V單供電電壓，時鐘頻率從31MHz-68MHz，支持SVGA到SXGA格式，提供28路并行輸入4路LVDS輸出。轉(zhuǎn)換后的4路LVDS信號分別從U15的47腳（Y0P）和48腳（Y0M）、45腳（Y1P）和46腳（Y1M）、41腳（Y2P）和42腳（Y2M）、37腳（Y3P）和38腳（Y3M）、39腳（CLKOUTP）和

23、40腳（CLKOUTM）輸出。這部分的電路原理如附圖13所示。5、CPU接口U11通過一個8位的并行接口與外部CPU連接，為了減少管腳，接口采用分時復(fù)用模式，低8位地址與數(shù)據(jù)復(fù)用一個8位口（MCAD07）。U11與CPU連接的其他管較為：MCA8、MCA9：與CPU連接的第8和第9位地址線，MCALE：高電平有效地址鎖存信號輸入，MCRD#：低電平有效讀控制信號輸入，MCWR#：低電平有效寫控制信號輸入，INTR#：低電平有效中斷請求輸出。具體線路如附圖10和附圖14所示。五、LCD模塊1024 1024 1 數(shù) 據(jù) 驅(qū) 動 電 路 柵極驅(qū)動 768 1 TFT-LCD面板 （1024 x R

24、GB x 768） 時序 控制 LVDS芯片（可選） RGB 電源控制電路 并行信號 LVDS信號（可選） 直流電源 背光燈驅(qū)動電源 背光燈（CCFL） 圖5：LCD模塊內(nèi)部組成原理框圖 TCL的LCD電視采用專為LCD-TV開發(fā)的有源矩陣TFT-LCD顯示屏模塊，具有亮度更高、對比度更大、視角更寬、響應(yīng)速度更快、分辨率更高（液晶屏幕的最佳分辨率一般可達1024X768，較傳統(tǒng)電視300500線的分辨率，具有更高的清晰度）、壽命更長、色彩豐富（該屏擁有16.7百萬的色彩，畫面層次分明，顏色絢麗真實）等特點。其內(nèi)部原理框圖如圖5所示。六、CPU及供電模塊LCD電視CPU及供電部分的線路原理如附圖

25、14及附圖15所示，其具體線路原理與普通電視上的大體相同，提供整個系統(tǒng)的功能控制及電源供給。附：IC引腳功能1、Sii161管腳功能類型符號功能電壓值引腳輸出QE0-QE23QO0-QO23ODCKDEHSYNCVSYNCCTL1-CTL324位偶數(shù)據(jù)輸出24位奇數(shù)據(jù)輸出輸出數(shù)據(jù)時鐘數(shù)據(jù)輸出允許行同步輸出場同步輸出通用控制輸出3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS10-17,20-27,30-3749-56,59-66,69-774446484740-42輸入RX0+RX0-RX1+RX1-R

26、X2+RX2-RXC+RXC-EXT_RESTMDS電壓差分信號輸入數(shù)據(jù)對匹配電阻連接端模擬差分電壓909185868081939496控制OCK_INVPIXSDFOSTAG_OUTSTSCDTPDOPDODCK極性控制像素輸出格式選擇ODCK輸出格式選擇數(shù)據(jù)輸出格式選擇輸出驅(qū)動能力選擇同步檢測輸出輸出驅(qū)動掉電控制輸入省電模式控制輸入3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS3.3 V CMOS1004173892電源VCCGNDOVCCOGNDAVCCAGNDPVCCPGND數(shù)字內(nèi)核電源數(shù)字內(nèi)核接地輸出部分電源輸出部