1、目 录第一章 显示器基本原理. 2第一节 显示器概况. 2第二节 显示器组成原理框图及各部分主要功能.9第三节 显像管基本知识.11第四节 行扫描电路.23第五节 场扫描电路.36笫六节 枕形失真及延伸性失真.40第七节 行场同步电路.45第八节 视频电路.46第九节 亮度对比度和自动亮度控制电路.61第十节 消隐和消亮点电路.66第十一节 显示器电源.68第十二节 多频显示器特点.86第十三节 大屏幕显示器特点.88第一章 显示器基本原理本章主要是针对初学者而编写的,所写内容是最基本的理论知识且不涉及很多的数学公式,只是定性地进行基本原理的阐述,易学易懂,比较容易握;另一方面本章的内容对每一
2、个显示器维修工作者来说又是必不可少的理论基础知识,因此这一章的内容又是非常重要的。第一节 显示器概况一.显示器发展概况显示器的发展是伴随计算机的发展而发展起来的。在颜色方面由(单色、绿色、黄色、琥珀色、纸白色)发展到彩色。单色显示器由单色发展到多灰度（16 个灰度）单色显示器，VGA 单色显示器而后发展为VGA 多频单色显示器，彩色显示器最初只有4 色，很快发展到8 色 16 色 64 色 2 n颜色。（从理论上讲颜色是无限的）,目前大屏幕可到数万种颜色。在分辨率方面：从低分辨率(320200) 到中分辨率640200 640350 640400,到高分辨率640480 800600 1024
3、768, 发展到超高分辨率12801024 1280128016001280 以上。显示方式为CGAEGA（ EGA Enhanced Graphic Adaptor）VGA（Video Graphic Adaptor） SVGA（Super Video Graphic Adaptor） 8514/A TVGA XGA ，VISA 等。输入信号从分离式的TTL 发展为模拟信号（Analog）。在扫描频率方面：行扫描（又称水平扫描）从单一频率到多频自动跟踪，其扫描范围从15.8kHz 到120kHz 甚至更高,场扫描频率从50Hz 到120Hz ,甚至更高。在显像管方面：从黑白显像管发展到彩色显
4、像管，从三枪到单枪，从曲面发展到平面，直角显像管点距（玻璃体上色点之间的距离称为点距）从0.6mm 以上,很快发展为0.39mm 0.31mm 0.25mm 0.21mm, 甚至更小。显像管点距越小，显示器的分辨率越高，显像管的价格越贵。显示器分辨率的高低除了与显像管的点距有关外，还与显示适配器（又称彩色显示控制卡，现在都作在主机板上）有关，即显示控制卡的分辨率。显像管的尺寸大小向两个方向发展：大屏幕发展到20 英寸以上，小屏幕小到9 寸以下。在电路方面：从分离元件 到局部采用集成电路，比如行场振荡采用集成电路 到显示器各组成部分（电源扫描电路、同步信号处理电路、视频信号处理电路等）均有部分电
5、路采用了集成电路；从小规模集成电路 中规模集成电路 大规模集成电路 到超大规模集成电路（SLSI ）以及微电脑的应用。在元器件方面：是从电子管 晶体管从大型元件 小型元件超小型元件（电阻、电容、电感、集成电路等）采用贴片技术，使得体积更小，提高了可靠性。显示器在应用方面：也越来越广泛而且在向高科技领域发展，如计算机辅助设计（CAD）、电脑辅助生产制造（CAM）、各种工作站（EWS0）、办公自动化（OA） 系统、高档微机监控系统和空中遥感绘图分析多媒体等。下面用原理方块图说明显示器的发展概况，如图1.1 所示：二：显示器种类显示器主要分两大类：一是平板式显示器，主要包括液晶显示器、等离子显示器、
6、真空荧光显示器、电致发光显示器等，其中液晶显示器在笔记本电脑中得到了极其广泛的应用。二是阴极射线管CRT 显示器。本书只介绍这类显示器。阴极射线管显示器的分类方法有几种，下面作具体说明：1、 按显示颜色分类可分为单色显示器和彩色显示器两种。单色显示器屏幕所显示字符(或图形)的颜色取决于显像管玻璃体所涂荧光粉的颜色,有绿色(Green )、黄色（Yellow）、 琥珀色（Amber）、 纸白色（Paper White）， 该类显示器称为多灰度单色显示器。单色显示器有12 英寸、14 英寸的，还有超小型VGA 多频单色显示器，这类显示器体积小、重量轻、图像清晰，最适用于户外或流动性强的工作场合。单
7、色显示器由于价格便宜，曾经很受银行和邮电部门的欢迎。彩色显示器所采用的彩色显像管有荫罩管，自会聚管，而荫罩管已逐渐被淘汰。彩色显示器可给出无限种颜色，因此显示的图形效果令人满意，由于彩色显像管的成本高而造成彩色显示器的价格较贵，特别是17 寸以上的大屏幕彩色显示器就更贵了。但是近两年由于市场竞争价格大幅度下降。2 按显示卡分类可分为5 种。（1） MDA 单色显示器，与之相配合使用的是IBM PC 微机和单色显示适配卡（Monochrome Display Adapter）， 它只能提供文本方式，分辨率为720350 ，行频为18.432kHz， 场频为50Hz。 而大力神（Hercules）
8、 单色显示适配卡具有图形显示功能，分辨率为720350， 后来又有多灰度单色显示器。（2） CGA 彩色显示器分辨率为640200，行频为15.8kHz ，场频为60Hz。现在基本被淘汰。（3） EGA 彩色显示器分辨率为640350，行频为21.8kHz，场频为60Hz 。现在基本被淘汰。（4） VGA 彩色显示器与之配合使用的显示卡是VGA（Video Graphic Array）卡，其分辨率为640480、 640400、640350，行频为31.5kHz，场频为60Hz/70Hz。 可显示颜色为256 种，另外有VGA 单色显示器，这两种显示器所运行的应用程序可互换，它们的输入信号均为
9、R、G、B 模拟信号。单色显示器用灰度表示彩色信号。（5） 多频显示器，多频显示器由美日两国在80 年代率先推出。多频显示器可与任何显示视配卡直接相连。多频显示器首先推出的是TTL 信号输入的双频显示器，显示方式有CGA 和EGA两种。例如AST、IBM、COMPAQ、GW 等公司都曾生产过该种显示器。很快又推出TTL 和VGA 两用显示器，这种显示器的频率范围还不高，只有31.5kHz。随后VGA 双频显示器就出现了即所谓SVGA 显示器它的频率上升为35.52kHz，分辨率为800600， 并兼容标准VGA。随着计算机及其应用的迅速发展，对显示器的要求越来越高，因此CGA、EGA 两种显示
10、器也已逐渐被淘汰，于是VGA 多频显示器就得到了极为广泛的应用和发展，目前据悉它的行频可达到120kHz 甚至更高，场扫描频率可达120Hz 或更高。3 按扫描频率分类。可分为单频显示器和多频显示器。（1） 单频显示器行扫描频率固定不变。各种型号的显示器开始都是单频显示器，后来发展为多频显示器。（2） 多频显示器，它是目前市场上最流行的显示器，也是今后显示器发展的方向。4. 按输入信号分类可分为两种。（1）数字TTL 显示器，这种显示器的输入信号是分离式的TTL 脉冲信号，其输入视频信号最多有6 个（R、G、B各两个）。最多可显示颜色为2 =64， n 为视频信号的个数，最4 少为3 个，最多
11、为6 个。CGA、EGA 彩色显示器就属于这一类。（2）模拟（Analog ）显示器，其视频输入信号只有三个模拟信号。这种显示器从理论上讲可显示无穷多的色彩，但实际上要受彩色显示控制卡显示能力的限制。这种显示器是今后发展的方向。显示方式见表1.1三、扫描问题对于扫描问题，在这里不讲具体电路的工作原理，而是对逐行扫描和隔行扫描做些介绍，以便更多人了解什么叫逐行扫描和隔行扫描，为什么电视采用隔行扫描方式，为什么有的显示器采用逐行扫描，有的显示器采用隔行扫描，而同一种型号显示器为什么既可采用逐行扫描又可采用隔行扫描等。电子束在显像管荧光屏上的有规律的运动叫扫描。电子束在显像管荧光屏上作水平方向的扫描
12、，通常叫水平扫描或行扫描，本章采用行扫描这个术语：电子束在显像管荧光屏上作垂直方向的扫描，通常叫垂直扫描或场扫描。本章采用场扫描这个术语。显示器的扫描与电视一样，扫描方式是从左到右自上而下地扫描。在水平方向先从左到右进行正程扫描，接着快速从右端回到左端完成一周工作，整段时间称为“行扫描周期”，其重复频率叫“行频”用fH 表示。在垂直方向先自上而下进行正程扫描，接着快速从下端回到上端完成一周，工作整段时间称为“场扫描周期”。 其重复频率叫“场频”，以fv 表示。一般人的眼睛对低于46Hz 的频率会感到屏幕在闪烁，为了克服这种闪烁我国电视采用隔行扫描，而有的显示器也采用隔行扫描，我国电视采用625
13、 行制，在垂直方向上将一帧图像分成625 行来传送，规定一秒钟内将图像由上而下地传送25 遍，传送一遍叫一帧，因此帧频是25Hz 。25Hz 的扫描频率对人来讲太不适应了，于是将625 行分成两次传送，每次传送312.5 行（叫做一场），因此场频是50Hz 。满足隔行扫描的条件是场频与行频之间要满足下式关系：fH =（ n + 1/2 ）fv假设fz 表示“帧频”， 因为fv 等于fz 的两倍，所以有fH =（ 2n + 1 ）fz实际扫描过程是连续不断的，所谓隔行是指在一幅画面上，扫描时间相继的两行是落在相隔一行的空间位置上。对于逐行扫描帧频与场频是一样的。若采用隔行扫描，一幅中的第一场扫描
14、奇数行（第1、3、5、7、9行），第二场扫描偶数行（第2、4、6、8行）。隔行扫描用示意图表示，见图1.2图中编号1 2 3表示扫描的时间顺序，两边的编号、表示扫描行的空间顺序（位置）。实线表示正程扫描轨迹，虚线表示逆程扫描轨迹。从图可见，第一场扫描了、 行，第5 行开始不久转入垂直逆程，第6 行开始一段之后转入垂直正程，第二场开始，第7 行至第10 行，扫描了、 行，第10 行结束。第二场转入逆程，逆程结束转入第三场。第三场的扫描与第一场完全重合，第四场的扫描与第二场完全重合。以后重复进行。显示器的扫描频率与扫描线数的关系与电视相同。但显示器的垂直分辨率与扫描线数不完全是一个概念。四、显示方
15、式与行场频率的关系在行场扫描问题中已讲到我国电视标准行扫描频率为15625Hz， 场扫描频率为50Hz 每场的扫描线数为312.5 线，即行频/场频= 15626/50 = 312.5 线因为电视采用隔行扫描，每一帧画面（一幅画面）分两次扫描完成625 线，电视隔行扫描理论对显示器完全适用。计算机的组成可分成三部分，即计算机主机、显示系统和电源。原理方框图如图1.3所示。显示系统包括显示控制卡和显示器。显示控制卡输送给显示器的信号有行、场同步信号，以保证显示画面的稳定有序，R、G、B（ TTL 或Analog 信号）输送给显示器可随时观察计算机的工作过程和结果。显示卡的晶振频率（或2 分频，4
16、 分频等）决定了点频（点周期），显示卡的总偏程值决定了每行最高点数和垂直行数，而点频决定了行场频率。显示系统的显示方式首先（最主要的）是由显示卡决定行、场扫描频率，每行最高可显示点数和每场有可显点的最高行数，实际上还要看显示器显像管荫罩孔的数目和显示器荧光屏有效尺寸以及视频信号通道的带宽是否满足要求。从以上分析可以看出显示卡的制作决定了显示方式，包括：行、场频率及其信号极性、分辨率、视频信号（TTL 或Analog 信号）。比如CGA 卡行频为15.85kHz，分辨率为640200,视频信号为TTL 电平脉冲信号，16 色。VGA 标准行频为31.5kHz ，场频为70.08Hz， 分辨率为6
17、40480 ，视频信号为模拟信号（Analog），颜色为无穷。某一型号显示器的最高分辨率要有相应的显示卡配合使用，它取决于显像管荫罩孔的数目和孔距（即显像管点距），显示器屏幕有效显示尺寸以及视频信号通道的带宽。根据计算和实际经验得知，一个14 英寸点距为0.31mm 的显示器在水平方向可实现800 个可显点（像素），而不可能实现1024 个可显点，既使计算机设置1024768 的显示模式，虽然显示器可以工作在1024768 显示方式，但效果是不好的会造成字符、图形的边缘模糊，其主要原因是显示屏幕小显像管的点距不够小。比如IBM 8514/A 要实现1024768 的显示，则要求使用0.28mm
18、 点距16 英寸以上的显像管，若使用14 英寸显像管，则要求它的点距为0.24mm ，这样才能达到满意的效果。五、显示器失真问题不管是单色显示器还是彩色显示器的图像（包括字符显示）都会存在程度不同的失真问题。由于产生失真的原因不同，又分为几何失真和非线性失真两种。几何失真是由于物理原因造成的，例如：偏转线圈制作工艺误差及其安装误差等。而非线性失真是由于各元件都存在电阻损耗或元件性能在使用过程中变坏等原因造成的。所以不能笼统的谈论失真问题。下面对两种不同性质的失真问题进行简单的分析。1、 几何失真几何失真有枕形失真、梯形失真、平行四边形失真、桶形失真、倾斜失真5 种。光栅几何失真示意图见图1.4
19、。下面从电工学原理角度讲一讲偏转线圈的工作原理，以及由偏转线圈引起的几何失真。偏转线圈分行偏转线圈和场偏转线圈，它们分别使电子束作水平和垂直方向的扫描。当偏转线圈有电流通过时就产生磁场，电子束在磁场作用下就在屏幕上从左至右，从上到下进行反复扫描。行偏转线圈分上下两部分，产生垂直方向的磁场，使电子束作水平方向的偏转，场偏转线圈分左、右两部分，产生的磁场是水平方向的，使电子束作垂直方向的偏转。如果行、场偏转线圈的磁场彼此不垂直，光栅就会产生平形四边形失真，若磁场不对称，一边强一边弱，光栅就会产生梯形失真。但偏转线圈作好后就不能改变，如果失真太严重就得作废；不太严重可通过放在偏转线圈周围的附加磁性物
20、质所产生的附加磁场来修正，使光栅几何失真限定在规定范围内。由于对几何失真要求越来越严格，上述办法已不能满足需要，所以当前最流行的显示器都采用电子调整或通过电路进行调整的方法。2、 非线性失真一般系指行、场扫描引起的失真，即行线性失真和场线性失真。行线性失真主要原因是由于行输出管放大倍数不够大，高频特性不好以及阻尼管、偏转线圈等都不是理想元件，且存在电阻损耗等原因造成的，一般利用行线性调整线圈进行调整。但行扫描频率不断提高，从15kHz 上升到120kHz，甚至更高，采用固定不变的线性调整已不能满足要求，所以当前较高档次显示器均采用动态行线性调整（将在第二章详细介绍）。场线性失真主要原因是场输出
21、管性能不良等原因造成的。3、 延伸性失真延伸性失真是由于电子束在荧光屏的中心区域与边缘在相同角速度下，而线速度不同造成的失真。这个问题将在本章第七节中讲述。第二节 显示器组成原理框图及各部分主要功能一、原理框图显示器由行扫描电路、场扫描电路、视频处理电路、视频放大电路、同步信号处理电路、亮度调整电路、自动亮度（ABL ）控制电路、电源和显像管等八部分组成。原理框图见图1.5 所示。二、各框主要功能1、 视频处理电路目前流行的显示器绝大部分是VGA 彩色显示器，但个别用户还在使用TTL（CGA、EGA）彩色显示器，所以该电路包括这两种显示器的内容。VGA 显示器视频处理电路的主要功能是，将计算机
22、送入的R、G、B模拟脉冲信号进行视频处理后送入视频放大电路。视频处理电路多数都采用M51387 或LM1203N 两种芯片。TTL彩色显示器视频处理电路先将TTL 数字信号进行放大整形,然后进行释码处理，再将TTL 信号变成模拟信号，送入视频放大电路。整形放大一般采用三极管，释码处理常采用N82S147AN（同DM74S472N）或N82S135N， D/A 转换电路前几年常采用分离元件，现在均采用集成电路。两种显示器视频处理电路都具有对比度控制功能，亮平衡调整功能等。2、 视频放大电路主要功能是对经过视频处理后的模拟信号进行放大，常通过射极跟随器输出送入显像管阴极RK、GK、BK。该电路还具
23、有暗平衡调整功能，保证屏幕背景颜色适宜，该电路有足够的带宽和放大量，保证图像清晰不失真。3、行扫描电路（1） 输送给行偏转线圈线性良好的行频锯齿波电流，峰值可达几个安培。（2） 供给显像管所需要的工作电压、阳极高压，单色显像管为14-17kV，14 英寸彩色显像管为22-30kV，17 英寸以上大屏幕为26-34kV。为14-20 英寸彩色显像管提供聚焦极电压5-8kV，为14 英寸彩管提供加速极电压：250-450V。为亮度控制电路提供-170-400Vpp 脉冲电压，为灯丝提供6.3V 直流或20-30VPP行脉冲电压。目前生产的彩色显示器显像管灯丝电压大多数型号采用电源供电，有些显示器还
24、由电脑控制。（3） 给显像管提供行消隐信号，使行扫描逆程中电子束被截止，实际上电子束没有完全截止，只是屏幕亮度在适合的情况下不出现回扫线。（4） 向行扫描集成电路（AFC）鉴相器提供行逆程脉冲信号。经积分变为锯齿波作为比较信号与同步信号进行比较，达到行扫描频率和相位与同步信号的频率和相位完全同步，保证屏幕图像稳定。（5） 向高压保护电路提供高压取样脉冲。（6） 国外一些显示器还提供高压直流取样电压送入高压稳定电路。4、 场扫描电路（1） 为场偏转线圈提供线性良好的锯齿波电流。（2） 能够方便地调整场扫描频率幅度和线性确保图像在垂直方向稳定。（3） 为显像管提供场消隐信号。5 、同步信号处理电路随显示方式的多种变化，扫描频率升高范围加宽，行场同步信号的频率和极性也随之变化。该电路要根据行振荡芯片对同步信号极性的要求提供极性一致的同步信号。另外同步信号的幅
