计算机硬件之显示器精选文档.ppt
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1、计算机硬件之显示器本讲稿第一页,共三十三页第六讲第六讲 之一之一 显示器原理与维护显示器原理与维护 计算机的显示子系统主要包括显示器计算机的显示子系统主要包括显示器(监示器监示器)和显示适配和显示适配器器(显示卡显示卡)组合在一起才能将组合在一起才能将CPU 送来的信息显示出来。送来的信息显示出来。我们首先来看一下我们首先来看一下显示器的工作原理显示器的工作原理,显示器的种类前,显示器的种类前面有提到过,这里主要介绍面有提到过,这里主要介绍CRT(Cathode Ray Tube)就是就是阴极射线管显示器的基本知识。阴极射线管显示器的基本知识。CRT分单色和彩色,但基分单色和彩色,但基本原理是
2、相似的,都是利用电子束高速轰击荧光粉发光而本原理是相似的,都是利用电子束高速轰击荧光粉发光而成像,其成像,其结构结构主要有显像管和显示器控制电路。显像管主要有显像管和显示器控制电路。显像管由电子由电子枪枪、偏转线圈偏转线圈、荫罩荫罩、荧光粉层荧光粉层和和玻璃外壳玻璃外壳组成组成。6.1显示器的工作原理显示器的工作原理本讲稿第二页,共三十三页 (3)管颈部分,内部装有电子枪,外部靠近锥体部管颈部分,内部装有电子枪,外部靠近锥体部分装有偏转线圈。电子枪主要是产生电子束,是分装有偏转线圈。电子枪主要是产生电子束,是CRT的核心。的核心。组成由灯丝、阴极组成由灯丝、阴极K、栅极、栅极G1、加、加速极速
3、极G2、聚焦极和阳极、聚焦极和阳极A(高压极高压极)我们先来看一下显像管的结构原理图。从外观看我们先来看一下显像管的结构原理图。从外观看CRT结构分三个结构分三个部分:部分:(1)荧光屏部分,其内表面涂有荧光粉构成荧光粉层。荧光屏部分,其内表面涂有荧光粉构成荧光粉层。(2)锥体部分,内外部都涂有导电的石墨层,外部装有阳极线引锥体部分,内外部都涂有导电的石墨层,外部装有阳极线引出端叫高压帽。出端叫高压帽。本讲稿第三页,共三十三页其结构如图其结构如图灯丝灯丝阴极筒阴极筒 K阴极阴极G1控制极控制极阳极阳极1阳极阳极2聚焦线圈聚焦线圈灯丝作用灯丝作用:加热阴极筒使:加热阴极筒使K阴极表面产生阴极表面
4、产生600800C高温高温K阴极阴极:受热后表面游离出电子,产生运动电子受热后表面游离出电子,产生运动电子G1控制栅极控制栅极 控制发射电子的数量,多则亮,少则屏幕发暗。控制发射电子的数量,多则亮,少则屏幕发暗。偏转线偏转线圈圈玻璃壳玻璃壳导电石墨层导电石墨层本讲稿第四页,共三十三页 阳极阳极:是建立一个强电场,吸引电子运动并加速电子直线运动。:是建立一个强电场,吸引电子运动并加速电子直线运动。聚焦线圈聚焦线圈:当电子束穿过阳极后就会发散,聚焦线圈使电子束:当电子束穿过阳极后就会发散,聚焦线圈使电子束从新会聚到一个点上,这个点就在荫罩小孔处。聚焦线圈是螺从新会聚到一个点上,这个点就在荫罩小孔处
5、。聚焦线圈是螺线圈,通直流电线圈,通直流电 一般是将阴极接地,控制极加负十几伏到负几十伏电压,阳极一般是将阴极接地,控制极加负十几伏到负几十伏电压,阳极则加几则加几KV几十几十KV高压,这样电子就会在这些电极所构成的电场高压,这样电子就会在这些电极所构成的电场中运动形成连续电子束射向荧屏。由于电子能量很小,必须在真空中运动形成连续电子束射向荧屏。由于电子能量很小,必须在真空中才能长距离运动。随着技术的发展,还有其它控制电极来调整电中才能长距离运动。随着技术的发展,还有其它控制电极来调整电子束的运动轨迹。子束的运动轨迹。本讲稿第五页,共三十三页 由于显示屏较大,要使电子束照亮屏幕上的所有像素点,
6、须由于显示屏较大,要使电子束照亮屏幕上的所有像素点,须要有偏转线圈来产生偏转电场来控制电子束从左上角开始扫描,要有偏转线圈来产生偏转电场来控制电子束从左上角开始扫描,顺序扫描到右下角。人眼能有图像或叫成像感觉的最低扫描要求顺序扫描到右下角。人眼能有图像或叫成像感觉的最低扫描要求是:每是:每 秒秒30帧帧(fps),现在一般的显示器场扫描频为现在一般的显示器场扫描频为60-100,以,以800*600为例:行扫描的视频带为例:行扫描的视频带宽为宽为 800*600*100Hz。利用人眼睛利用人眼睛的视觉暂留特性,荧屏上的画面即可呈的视觉暂留特性,荧屏上的画面即可呈现连续性的感觉。频率高画面静止的
7、感现连续性的感觉。频率高画面静止的感觉也就越强。觉也就越强。本讲稿第六页,共三十三页我们来看一下我们来看一下 完整彩色显示系统的原理图完整彩色显示系统的原理图 显显示示 卡卡VRGB H场扫描电路场扫描电路前级前级平衡平衡视视放放未级未级驱动驱动行扫描电路行扫描电路高中低压高中低压CRT电源电源亮度线亮度线场偏场偏行偏行偏高压线高压线灯丝灯丝G 电子枪有三枪三束和单枪三束等技术,三个电子枪电子枪有三枪三束和单枪三束等技术,三个电子枪的排列有品字形的排列有品字形 和一字形,相对应的荧光屏上的每个像和一字形,相对应的荧光屏上的每个像素中的三个色点也是按素中的三个色点也是按品品字或字或一一字分布。字
8、分布。本讲稿第七页,共三十三页点距点距间距间距 不同的电子束只能照射到各自对应的荧光点上,才能正确显示,不同的电子束只能照射到各自对应的荧光点上,才能正确显示,荫罩板就是起这种作用。吸收掉多余电子和杂散电子荫罩板就是起这种作用。吸收掉多余电子和杂散电子。从从电电子子枪枪射射出出的的电电子子束束是是直直线线发发射射的的,显显示示器器要要成成像像,电电子子束束必必须须连连续续不不断断地地从从左左到到右右、从从上上到到下下地地向向CRT前前面面板板发发射射电电子子束束,那那么么电电子子束束怎怎样样才才能能改改变变发发射射方方向向呢呢?这这就就需需要要用用到到偏偏转转线线圈圈。它它能能产产生生强强大大
9、的的、不不断断变变化化的的磁磁场场,电电子子束束通通过过该该磁磁场场时时由由于于受受到到磁磁力力发发生生偏偏转转;磁磁场场方方向向及及强强度度不不断断变变化化,电电子子束束就能连续不断地对荧光屏进行扫描。就能连续不断地对荧光屏进行扫描。本讲稿第八页,共三十三页电子束运行于正程时有电子束发射,处于逆程时没有电子发射。所电子束运行于正程时有电子束发射,处于逆程时没有电子发射。所以在逆程时间内像素为暗色而看不见,当能看到时我们叫它回扫线,以在逆程时间内像素为暗色而看不见,当能看到时我们叫它回扫线,使屏幕出现一条一条的亮线,这是回扫故障之一。使屏幕出现一条一条的亮线,这是回扫故障之一。偏转线圈分行偏转
10、和场偏转两套,一般做成一体使用。行偏转线圈分行偏转和场偏转两套,一般做成一体使用。行偏转中电流变化频率较高。偏转中电流变化频率较高。显示器的扫描方式显示器的扫描方式 有隔行扫描和逐行扫描两种方式。隔行与逐行是相对的,隔有隔行扫描和逐行扫描两种方式。隔行与逐行是相对的,隔行的扫描方式是将扫描线分为奇数条与偶数条,在扫描时先扫奇行的扫描方式是将扫描线分为奇数条与偶数条,在扫描时先扫奇数条,再扫偶数条。数条,再扫偶数条。本讲稿第九页,共三十三页tI行偏转线圈中电流波形行偏转线圈中电流波形场偏转线圈中电流波形场偏转线圈中电流波形左上角左上角右下角右下角逐逐行行扫扫描描是是指指扫扫描描的的方方式式为为一
11、一条条接接一一条条,连连续续性性地地扫扫描描下下来来,而而不不是是先先扫扫描描单单数数条条再再扫扫描描偶偶数条。数条。行频和场频必须协调好才能完成正常显示工作,这个行频和场频必须协调好才能完成正常显示工作,这个任务是由行同步信号和场同步信号完成的,这两个信号来任务是由行同步信号和场同步信号完成的,这两个信号来自于显示卡,相互之间的比例关系是由设定的显示模式、自于显示卡,相互之间的比例关系是由设定的显示模式、分辨率、色属性等由显卡控制器计算后输出的。分辨率、色属性等由显卡控制器计算后输出的。正程正程逆程逆程本讲稿第十页,共三十三页 行同步行同步 也叫水平同步信号,也叫水平同步信号,场同步场同步
12、也叫垂直同步信号,也叫垂直同步信号,R、G、B三色信号也是从显示卡上来的,所以显示器完成的工作就三色信号也是从显示卡上来的,所以显示器完成的工作就是正确识别出显示卡上传来的组合信号,显示器的带宽要有是正确识别出显示卡上传来的组合信号,显示器的带宽要有 足足够的宽度,否则显示器将无法正常显示,当带宽不够时,就会有够的宽度,否则显示器将无法正常显示,当带宽不够时,就会有重影、花屏、卷轴等现象出现。这时可以重新对显示模式进行设重影、花屏、卷轴等现象出现。这时可以重新对显示模式进行设定,以降低显示卡的工作频率。由于显示器在扫描时要对每一个定,以降低显示卡的工作频率。由于显示器在扫描时要对每一个点进行属
13、性控制,控制的速度就是工作带宽,这是一个模拟量,点进行属性控制,控制的速度就是工作带宽,这是一个模拟量,也就是视频带宽,视频带宽是指视频放大处理电路的工作频率最也就是视频带宽,视频带宽是指视频放大处理电路的工作频率最大值的大值的0.7倍倍(线性区线性区)。计算公式为:。计算公式为:显示器带宽显示器带宽=水平分辨水平分辨率率*垂直分辨率垂直分辨率*场频场频(理论值理论值)本讲稿第十一页,共三十三页荫荫罩罩板板 位位于于荧荧光光层层后后面面,荫荫罩罩板板的的安安装装位位置置和和刚刚度度非非常常重重要要,如如有有移移位位、变变形形则则有有可可能能使使显显示示器器无无法法正正常常显显示示而而报报废废。
14、荫荫罩罩板板上上有有许许多多微微小小细细孔孔,每每一一个个像像素素对对着着一一个个小小孔孔,它它的的大大小小和和数数量量决决定定了了显显示示的的清清晰晰程程度度。如如今今,荫荫罩罩板板已已经经从从点点状状面面板板演演变变到到了了沟沟状状面面板板。面面板板的的形形状状也也从从球球形形、柱柱形形演演变变到到了了“纯纯平平面面”。但但它它再再怎怎么么变变也也是是荫荫罩罩板板。为为尽尽量量吸吸收收显显示示时时所所产产生生的的热热量量和和多多余余的电子,多数荫罩板采用了的电子,多数荫罩板采用了镍镍/铁合金铁合金加强刚性。加强刚性。由由于于新新型型控控制制电电路路不不断断出出现现,及及不不断断改改进进的的
15、工工业业设设计计,荫荫罩罩板板有有可可能能被被淘淘汰汰,最最近近出出现现的的17寸寸,就就没没有有荫荫罩罩板板了了。使使成成本本大大幅下降,其价格也下降不少。幅下降,其价格也下降不少。本讲稿第十二页,共三十三页控制方式控制方式 有模拟控制和数字控制方式两种,模拟控制方式是有模拟控制和数字控制方式两种,模拟控制方式是指用旋钮来调整显示器的亮度、对比度、指用旋钮来调整显示器的亮度、对比度、显示荧屏的尺寸、显示荧屏的尺寸、位置等变量。旋钮比较多,时间长了容易因养化而出现不稳定位置等变量。旋钮比较多,时间长了容易因养化而出现不稳定现象。现象。数字控制显示器的控制方式变化比较多,总的来说就是用数字控制显
16、示器的控制方式变化比较多,总的来说就是用开关量将控制量送到控制电路板中,由单片机处理后对扫描电路开关量将控制量送到控制电路板中,由单片机处理后对扫描电路进行控制,人工输入的设定值会一直保持。同时进行控制,人工输入的设定值会一直保持。同时 数控显示控制数控显示控制功能有所加强,新增加了枕形失真、梯形失真的校正控制。功能有所加强,新增加了枕形失真、梯形失真的校正控制。本讲稿第十三页,共三十三页显示器的接口显示器的接口 接口主要是将接口主要是将H、V、R、G、B状态检测信号从显示卡送到显状态检测信号从显示卡送到显示器的通道,有示器的通道,有15针的针的VGA D形接口和形接口和USB接口。接口。15
17、 针的针的D形接口形接口定义定义如下:如下:本讲稿第十四页,共三十三页6.2.1 显象管故障现象判断显象管故障现象判断:(1)由于显象管是高度真空的,由于显象管是高度真空的,不能漏气,所以当有裂缝时,内部会有打火声或啪不能漏气,所以当有裂缝时,内部会有打火声或啪、啪放电声,、啪放电声,严重的会在开显示器时爆炸。这种显示器只能换显示管或报废严重的会在开显示器时爆炸。这种显示器只能换显示管或报废处理。处理。(2)荫罩板移位、荫罩板移位、局布变形、冲磁故障,这种故障局布变形、冲磁故障,这种故障表现为图象色彩不正常、显示变形、部分亮度不均匀或发表现为图象色彩不正常、显示变形、部分亮度不均匀或发暗。在正
18、常显示时转动显示器或有强磁场干扰等因素,很暗。在正常显示时转动显示器或有强磁场干扰等因素,很容易使荫罩板带有磁性,从而改变电子束运动方向使显示容易使荫罩板带有磁性,从而改变电子束运动方向使显示屏变色,所以在显示屏的外框中有消磁线圈,在每次开显屏变色,所以在显示屏的外框中有消磁线圈,在每次开显示器时作用一次。示器时作用一次。6.2 显示器的常见故障及排除方法显示器的常见故障及排除方法本讲稿第十五页,共三十三页对于因开机转动显示器而冲磁变色的故障,可以用消磁器对显对于因开机转动显示器而冲磁变色的故障,可以用消磁器对显示屏消磁,也可以每隔示屏消磁,也可以每隔10分钟开关一次显示器,让消磁线圈产分钟开
19、关一次显示器,让消磁线圈产生消磁磁场来中合荫罩上的磁性。对于因荫罩板移位、生消磁磁场来中合荫罩上的磁性。对于因荫罩板移位、局布变局布变形而引起的故障,是不能修复性故障,只能形而引起的故障,是不能修复性故障,只能。(3)灯丝烧灯丝烧断故障断故障,正常时灯丝亮时可以从,正常时灯丝亮时可以从CRT尾部看到红色点亮的尾部看到红色点亮的灯丝,如果烧断了,就不能显示,但是不能显示故障一般灯丝,如果烧断了,就不能显示,但是不能显示故障一般不是灯丝烧断故障,只有经过检测手段来确认。这种故障不是灯丝烧断故障,只有经过检测手段来确认。这种故障可以用高压放电法来试一下运气,修不好只能报废了或换可以用高压放电法来试一
20、下运气,修不好只能报废了或换显示管。显示管。本讲稿第十六页,共三十三页1.行扫描电路结构方框图行扫描电路结构方框图行同步行同步脉冲脉冲极性极性调整调整AFC行行振振荡荡行行激激励励行推动行推动行行输输出出行输出变压器行输出变压器(高压包高压包)行偏转行偏转线圈线圈行消隐脉冲行消隐脉冲高压、中压、低压高压、中压、低压2.场扫描电路结构方框图场扫描电路结构方框图场同步场同步脉冲脉冲场场振振荡荡锯齿波锯齿波形成、形成、线性调线性调整整场场激激励励场场推推动动场场输输出出场偏转场偏转线圈线圈场消隐信号场消隐信号6.2.2CRT显示器基本原理图显示器基本原理图本讲稿第十七页,共三十三页4)字符左右扭曲字
21、符左右扭曲 是水平同步信号频率不稳定,上下行错位。可是水平同步信号频率不稳定,上下行错位。可能原因有:信号电缆插头接触不良,脉冲极性调整器能原因有:信号电缆插头接触不良,脉冲极性调整器 故障故障(74LS86坏坏),水平同步电位器接触不良,显卡产生的水平,水平同步电位器接触不良,显卡产生的水平 同步信同步信号有问题。号有问题。(5)垂直不同步垂直不同步 不能稳定地显示一屏信息,是由于垂直不能稳定地显示一屏信息,是由于垂直同步信号频率不稳定,可调整垂直同步旋钮,也可能是显卡同步信号频率不稳定,可调整垂直同步旋钮,也可能是显卡输出的信号质量有问题。输出的信号质量有问题。(6)屏暮上字符倾斜屏暮上字
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