高清电视控制系统电路的工作原理

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高清电视控制系统电路的工作原理

  高清电视的控制系统与传统电视的控制系统相比,前者提供的控制信号更加丰富,如变频、扫描格式转换的各类控制、不同节目源格式识别等等控制信号。高清CRT电视控制系统电路按电路结构划分为以下几类:

  第一类与普通单片CRT电视控制系统电路组成相似。由独立的微处理器、E2PROM(存储器)、一时钟振荡外电路(晶体和电容)、复位电路等组成,其组成框图如上图所示。

  第二类高清电视控制系统电路采用普通电视机上的超级芯片(如TDA9370、TMPA8809、TMPA8823CPNG4N09、LA76931N等)作为主控微处理器。这类芯片在写入高清信号处理控制程序后便可实现对整机信号处理电路的控制。由于个别超级芯片因内存空间及引脚功能不能完全满足整机控制的要求,所以在超级芯片外挂了一块功能扩展块,对超级芯片引脚功能进行扩展。

  外挂功能扩展块又称“副CPU”,与主控CPU通过总线进行数据信息交换。中图为此类控制系统电路的组成框图。长虹CHD-7机芯(机型有CHD2995、CHD3495等)就是采用该类控制系统的代表。

  该机芯采用的超级芯片为TDA9370,副微处理器采用M37160,副微处理器的工作状态受超级芯片控制。

  第三类控制系统由微处理器、外挂FLASH块组成。这类控制系统生产的产品通常整机功能较多、变频过程复杂、字符显示丰富、清晰,控制系统执行的程序指令多,控制系统与被控电路间指令传送速度较快。这类控制系统中微处理器的ROM空间有限,不能满足整机电路工作程序运行要求,故在微处理器外挂有程序扩展存储区,即FLASH块。FLASH块存储的数据是整机运行程序指令的一部分,工作时要求微处理器必须快速从FLASH块中读取数据。为实现这一目标,微处理器与FLASH块间通常采用多路并行总线进行数据传送。这种控制系统只有微处理器与FLASH块间程序交换正确才能正常工作。由于这种控制系统传送的地址、数据、读写控制、片选、时钟信号等指令信号,都通过设置的多路总线通道来实现,故控制系统的微处理器的引脚数量较多。多路总线控制信号的优势是传送速度快、抗干扰能力强、数据流通量大传输频率相对串行IIC总线低。缺点是引脚数量多、故障排查费时,任一通道有故障,控制系统程序就不会运行,使整机无法工作。

  并行总线控制系统在采用多总线控制的同时,也采用了第一、二类控制系统电路中所采用的对被控电路进行控制的方式。目前多路并行总线控制系统在高清CRT电视、平板电视及背投电视上应用较为普遍,但在传统CRT电视中应用较少,对高清彩电不熟悉的同志对其工作过程的了解较少,故本期着重给大家介绍并行总线控制系统的工作原理及维修,下图为这类控制系统工作的流程框图。




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  此控制系统由M30622SPGP(MCU)、FLASH闪程IC和存储器组成。

  M30622SPGP引脚采用翅形封装,M30622SPGP采用刷新软件方式进行程序升级。

  对芯片功能和输入/输出端口进行功能定义。因此,不同品牌的电视产品即使使用同型号的CPU也不能互换。当然不同品牌使用的该芯片部分关键脚功能是不会受程序而改变的,如供电、时钟振荡晶体等。该CPU外挂FLASH程序块型号为W29C040或W27E040(U22)。W29C040是一块存储量为512kB(满足控制软件和丰富的图片显示存储),字长为8位、采用5V供电的FLASH。

  闪程IC(可擦写上百次),具有写入程序保存10年不丢失的特点。整机丰富的屏幕显示(如字符)以位图格式置入FLASH块中,控制系统工作后,CPU通过并行总线从闪程IC中读出这些位图信息传送给变频处理块作数字处理,然后随图像信号输往RGB混合处理电路,并在屏幕上显示出来。这样的屏幕显示方式,保证字符显示边沿无齿状,且更加清晰。

  并行总线控制系统与串行IIC总线控制系统工作方式究竟有何区别?控制系统中又是微处理器,又是FLASH块,引脚数量又多,如何工作?出了故障应从何处进行故障判定?这都是大家关心的话题。

  我们将微处理器(MCU)供电、时钟振荡、复位等与普通电视CPU工作条件及过程相同的这部分电路称作控制系统的基础电路。它们是保证整个控制系统工作的前提。从图4可发现,这样的微处理器(图中的U23)供电有多只脚参与,如14、60、96、97脚都是5V-1供电脚。这些脚虽然给芯片内不同的单元电路供电,但最终的结果一样,影响控制系统工作。这个5V-1不受开/待机控制。它来自开关电源。只要电源220V交流电接通,电源工作,这个电压便送入控制系统。⑩脚外接复位信号形成电路,复位信号的产生由11脚外接Q3与周围元件组成的电路来完成。11、13脚外接时钟振荡电路。这些电路的工作方式与串行总线控制系统几乎相同,当UOC及相关的这些脚外接电路正常工作时。控制系统就进入正常工作状态。

  在基础电路正常工作后。即测量时钟振荡晶体有正常的波形后,MCU按时序在时钟信号控制下,开始与FLASH块进行程序交换。从U23 79~86脚输出数据信号AD0~AD7去FLASH块中进行数据读写,从63~70脚、61、50~59脚输出地址控制信号A0~A18去FLASH块地址,从这些地址单元中读出AD0~AD7信号。地址信号及数据信号传送时序关系受FLASH块的WR(44脚输出)写指令、42脚输出RD读指令、48脚输出片选PS信号控制。只有微处理器与FLASH块间所有程序交换都运行正常,控制系统才能按程序规定从EEPROM中读出关机前相关数据,作好待机或一次开机状态准备,并从23、26脚输出相应开机指令灯显示控制信号和背景灯显示控制信号,实现待机状态时电源指示灯和背景灯全亮,完成程序运行交换。由此可看出。

  微处理器与FLASH块间程序运行采用的就是多路并行总线控制方式。而申行IIC总线控制技术只有两路信号,一路时钟信号SCL、一路数据信号SDA。在时钟信号控制下,数据总线传递地址信号、数据信号、地址识别信号、读写等指令信号按时序传递。对被控电路进行控制。相对讲,串行IIC总线信号的传输速度较慢。且数量也有限。

  CPU 17脚INT:此脚输出的是中断控制信号去变频块SVP-EX。变频电路内有许多自动检测识别电路,这些检溅电路接程序规定顺序地对相关信号电路进行检测,且在一定时序后给出中断信号,重新开始工作。如果没有中断指令出现,这些自动检测电路将处于一种死循环状态,会使电路状态发生变化,检测失控的情况。故软件规定,当程序运行几个周期后,控制系统将送出一个中断指令,程序又重新运行。此指令是在整机变频电路进入正常工作状态后送出的指令信号,故此脚对控制系统程序运行没有明显影响。

  ⑥脚BYTE:它的作用是设置外部存储器数据总线通道宽度。如果采用16位数据输出通道时,此脚将处于低电平。采用8位输出数据总线与外挂存储器进行数据交换时,此脚为高电平。长虹CHD-3机芯此脚外接电阻K324接在5V-1上,工作在4.9V,故CPU输往FLASH块的数据线采用AD0~AD7共8位。⑥脚外接电阻R324或通道电路出故障,将导致程序运行异常,不能二次开机。

  15脚NIM:通过R233(4.7kΩ)接5V电源上,中断信号输入脚,未用。其功能与17脚相同,对整机工作影响不明显。

  ⑦脚CNVSS或BYTE:芯片工作模式选择。CPU无需外挂FLASH块时,⑦脚接地。⑦脚接5V-1时,电路采用FLASH块组成微控处理模式。长虹CHD-3机芯MCU的⑦脚通过电阻R323(4.7kΩ)接5V工作电压,这表明控制系统采取外接FLASH块形成控制系统。

  37脚RDY:微处理器工作状态控制(外部输入)。此脚电平处于低电平时,MCU处于等待状态。实际电路中此脚通过电阻R234接在5V上,该电阻变质会引起电视机启动后又返回到待机状态,并且死机。

  45、47脚CS3、CS1:片选信号。显然该机芯微处理器输出控制信号还可能对多个IC进行总线控制。这两个脚未用时,为保证微处理器对外部电路正常控制,两脚通过电阻R236、R237接5V电源。

  从上面介绍的一些特殊引脚功能可以看出。有的引脚直接影响控制系统程序工作,显然这是普通控制系统中看不到的。

  使用遥控器或本机按键开机,电源指示灯开始闪烁工作,表明控制系统已能进入正常工作状态,且能对开机指令进行译码、并执行此命令。在开机几秒种内,指示灯在连续闪烁期间微处理器将从35脚输出KST复位信号去变频电路,如SVP-EX11作程序初始操作,随后63~70脚输出8路数据流控制信号。注:这8路信号与去FLASH块的地址信号A0~A7是共用8路通道。这充分表明MCU与FLASH块是一个整体,它们共同组成了对被控电路的控制,虽然引脚相同,但传递的控制指令信号因时序和命令的不同,相互间不会发生错误。在8路数据信号输出的同时,伴随的RD、WR等指令也将输出。RD信号从42脚输出,CS片选信号(控制系统控制多个芯片时将有芯片识别控制信号的输出)从④脚输出,读指令RJ)、片选CS信号经U22(74HC02)延时整形,再从U22输出RD、CS信号去变频电路。同时38脚输出ALE地址锁存信号去变频电路。8路数字信号与SVP-EX11交换识别都是在这4路信号的控制下完成。12路数字信号交换成功后,35脚送往SVP-EX11的RST信号便完成复位过程。这时电源指令闪烁便停止,与此同时微处理器从33、34脚输出IIC总线去调谐器、中放处理电路、行场脉冲形成块、RGB混合处理电路、音频信号处理块等进行识别控制,这时电视机便启动正常工作,屏幕上便有图像出现。

  由此可见,并行总线控制系统工作有自己严格的时序关系。控制系统输出的并行总线主要是对变频块进行控制。对传统的单元电路的控制仍采用串行IIC总线,SVP-EX11直接接收TV、AV、VGA、HDTV各种格式的信号,并要作相应处理。

  故要求控制系统与之相关的控制信号传送速度要快,因为SVP-EX11要同时执行对不同格式信号进行识别、判定、切换。且作亮色解码、ADC转换及扫描格式归一处理(变频)等。

  下面再介绍一下其他几个特殊功能控制脚。

  图4中MCLJ的①、②脚标有MUSIC-R/L,是开/关机音乐信号,这是高档高清电视产品才有的功能。此音频信号经相关电路切换后去伴音功放。在扬声器中发出开/关机音乐。

  ③脚CARD-PWK为读卡控制输出。电视机具有读卡功能时,此脚输出读卡电路板电源启动开关控制信号。

  98脚AV、SW为S端子使用识别控制信号。MCU识别98脚电压即可判定S端子使用状态。S端子使用时,此脚被短接到地,工作电压维持在0V。未使用S端子时,S端子接触片与地断开,98脚通过上拉电阻保持在高电平状态。控制系统通过识别98脚电压,启动AV切换电路接通AV1通道或S端子通道信号去后续电路处理。

  71脚STB,开/待机控制脚。用于对开关电源工作状态进行控制。待机为高电平5V,二次开机后为低电平2.4V。

  76脚Buzzer:蜂鸣器工作控制声音输出,二次开机后,按本机按键或遥控任何按键,76脚均会输出信号经电阻R193(100n)去控制蜂鸣器工作注:此脚只有在部分产品上有此功能。无蜂鸣功能的电视。

  通过指示灯显示效果实现控制与感应的一致。

  23、26脚LED、LED2:指示灯控制输出。现在的电视机指示灯显示较丰富,指示灯显示分本机指示灯和本机键控背景指示灯。有的程序规定,电源指示不管开待机均可常亮,背景灯在待机时全亮,二次开机后全熄,只有在进行本机功能操作时,背景指示灯才会亮,且闪烁。26脚定义为按键背景指示灯控制脚,进行按键操作时,此脚输出变化脉冲。从而实现指示灯闪烁显示,同时76脚蜂鸣控制信号也输出,故耳朵也能听到控制声音了。

  要说明的是,不同的产品指示灯显示方式会因程序改变显示有所不同。这就是我们前面讲的,有些输入/输出脚的功能会因软件而改变,就是这个道理。

  99脚TML,20脚KOTATE:这两路控制信号组成地磁校正控制信号。

  92、93脚标的KEY2、KEY1,为本机电压输入端。

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