МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК

Рис.2

Многие современные мониторы могут использоваться как USB-хаб, к которому могут подключаться различные USB устройства. Поэтому в составе монитора может появиться еще одна печатная плата, соответствующая USB-хабу, но наличие этой платы, естественно, является опциональным.

На основной плате управления располагаются микропроцессор монитора и скалер. Этой платой осуществляется обработка входных сигналов монитора и преобразование их в сигналы управления LCD-панелью. Именной этой платой во многом определяется качество изображения, воспроизводимого на экране монитора. Основное отличие моделей мониторов друг от друга заключается в конфигурации этой печатной платы, в типе установленных на ней микросхем и в их «прошивке».

Плата лицевой панели управления представляет собой узкую печатную плату, на которой расположены только лишь кнопки и светодиод.

Плата источников питания (в документации LG ее обозначают, как LIPS), представляет собой комбинированный источник питания, который состоит из двух импульсных преобразователей: основного блока питания и инвертора задней подсветки. Этой платой формируются все основные напряжения, необходимые для работы и основной платы, и LCD-панели, а также формируется высоковольтное напряжение для ламп задней подсветки. Именно эта печатная плата дает наибольшее количество различных проблем и отказов LCD-мониторов.

Но существует и второй вариант компоновки, при котором кроме LCD-матрицы в мониторе имеется четыре печатные платы:

— основная плата управления и обработки сигналов (Main PCB);

— плата блока питания (Power PCB);

— плата инвертора задней подсветки (Back Light Inverter PCB);

— плата лицевой панели управления.

В данном варианте компоновки блок питания и инвертор задней подсветки представляют собой отдельные печатные платы (рис.3).

Тестирование интерфейса

Разобравшись с основами функционирования интерфейса LVDS и порядком передачи данных, отметим несколько ключевых положений, которые необходимо иметь в виду при тестировании LCD-панели.

Во-первых, осуществлять тестирование LVDS-интерфейса очень удобно, а точнее сказать, возможно, только одним способом – выводом на экран шаблонного изображения. Таким шаблоном может быть: зеленое поле, красное поле, синее поле и белое поле. Вывод на экран однородного изображения позволяет создать на линиях LVDS интерфейса структурированный сигнал, который можно изучать осциллографом. Так, например, если выводить на экран белое поле то активный сигнал (прямоугольные импульсы) мы будем наблюдать на все четырех дифференциальных парах (при 24-битном кодировании цвета). А если загрузить изображение красное поле, то активность можно будет наблюдать на трех дифференциальных парах (RX0, RX2 и RX3). RX2 будет активен только за счет того, что эта линия используется для передачи сигналов синхронизации (HS, VS и DE), и эта линия будет активна даже при выводе на экран черного поля.

Во-вторых, наиболее точное управление цифровыми интерфейсами, к которым, в частности, относится и LVDS, характерно лишь для мониторов, подключаемых к компьютеру через входной интерфейс DVI. В том случае, когда используется аналоговый интерфейс и обработка сигналов осуществляется аналого-цифровым преобразователем, вносящим заметные искажения, на линиях LVDS могут появляться или, наоборот, отсутствовать отдельные биты цифрового потока. Кроме того, очень удобно использовать такие программы управления цветом, которые позволяют задавать цифровое значение цвета. К сожалению, современные программы, использующиеся сервисными специалистами для активизации цветов (например, Nokia Test), такими функциями не обладают, а поэтому с помощью них невозможно осуществлять полнофункциональное тестирование интерфейса LVDS. О том, что это за программы, где их взять и как ими пользоваться для тестирования мониторов, мы расскажем на страницах нашего журнала в 2008 году.

В заключение обзора, хочется отметить, что на текущий момент времени на рынке складывается ситуация, при которой 19-дюймовые мониторы становятся стандартными мониторами для персональных компьютеров классической комплектации. Это означает, что в скором времени 19-дюймовые дисплеи станут «обычными пациентами» сервисных центров, а сервисным инженерам придется вплотную столкнуться с вопросами их диагностики и тестирования.

EEPROM

В энергонезависимой памяти, в первую очередь, хранятся данные о настройках монитора и заданные пользователем установки. Эти данные извлекаются из EEPROM в момент включения монитора и инициализации микропроцессора. При каждой настройке монитора и установке нового пользовательского значения какого-либо параметра изображения, эти новые значения переписываются в EEPROM, что позволяет их сохранить. В современных мониторах в качестве EEPROM , в основном, применяются микросхемы с последовательным доступом по шине I2C (сигналы SDA и SCL). Это микросхемы типа 24C02, 24C04, 24C08 и т.д.

DDC- EEPROM

Все современные мониторы поддерживают технологию Plug&Play, которая предполагает передачу от монитора в сторону ПК паспортной и конфигурационной информации о мониторе. Для передачи этих данных используется последовательный интерфейс DDC, которому на интерфейсе соответствую сигналы DDC-DATA (DDC-SDA) и DDC-CLK (DDC-SCL). Сама паспортная информация хранится в еще одном EEPROM, который, практически, напрямую соединен с интерфейсным разъемом. В качестве EEPROM используются те же микросхемы 24C02, 24C04, 24C08, а также может использоваться и более специализированная – 24C21.

Рис.9

Здесь были рассмотрены лишь базовые варианты современной схемотехники, хотя во всем многообразии моделей и торговых марок LCD-мониторов можно встретить самые различные комбинации представленных блок-схем. В сводной таблице 1 отражены типы применяемых микросхем и особенности схемотехники наиболее массовых моделей мониторов LG.

Таблица 1. Особенности схемотехники TFT-мониторов компании LG

Аналитический обзор данных, представленных в таблице 1, позволяет сделать несколько интересных выводов.

Во-первых, практически все, представленные в таблице 1 мониторы, имеют одинаковую схему компоновки, которая, кстати, характерна практически для всех современных мониторов, независимо от фирмы-производителя.

Во-вторых, LG в своих мониторах в качестве управляющего процессора использует, преимущественно, микроконтроллер MTV312, разработанный фирмой MYSON TECHNOLOGY. Этот микроконтроллер в своей основе имеет известнейший микропроцессор 8051. Кроме того, в состав микроконтроллера входят ОЗУ, Flash-ПЗУ, АЦП, процессор синхронизации, цифровые порты и целый ряд других элементов.

В-третьих, необходимо отметить, что в некоторых моделях мониторов могут использоваться различные типы LCD-панелей. Так, например, под крышкой мониторов, продаваемых под торговой маркой FLATRON 1710B, можно встретить LCD-панели трех разных типов: LM170E01-A4, HT17E12-100, M170EN05V1, и это является весьма распространенной практикой практически всех производителей мониторов. Но интересным является тот факт, что иногда фирма LG в своих мониторах использует панели других производителей, являясь при этом крупнейшим мировым их производителем. Принадлежность LCD-панели можно определить по ее маркировке, первые буквы которой и определяют производителя:

LM – панели производства LG-PHILIPS

HT – панели производства HITACHI

M – панели производства AUO

FLC – панели производства FUJITSU

Скалер

Микросхемой скалера осуществляется обработка сигналов, приходящих от ПК. Скалер в большинстве случаев представляет собой многофункциональную микросхему, в состав которой обычно входят:

— микропроцессор;

— ресивер (приемник) TMDS, которым обеспечивается прием и преобразование в параллельный вид данных, передаваемых по интерфейсу DVI;

— аналого-цифровой преобразователь – АЦП (ADC), которым осуществляется преобразование входных аналоговых сигналов R/G/B;

— блок ФАПЧ (PLL), который необходим для корректного аналого-цифрового преобразования и синхронного формирования сигналов на выходе АЦП;

— схема масштабирования (Scaler), которая обеспечивает преобразования изображения с входным разрешением (например, 1024х768) в изображение с разрешением LCD-панели (например, 1280х1024);

— формирователь OSD;

— трансмиттер (LVDS), который осуществляет преобразование параллельных данных о цвете в последовательный код, передаваемый на LCD-панель по шине LVDS.

Кроме этих основных элементов, в составе некоторых скалеров можно выделить еще схему гамма-коррекции, интерфейс для работы с динамической памятью, схему фрейм-граббера, схемы конвертации форматов (например, YUV в RGB) и т.п.

Фактически, скалер является микропроцессором, оптимизированным под выполнение вполне определенных задач – обработку изображения. Скалер настраивается на формат входных сигналов, получая соответствующие команды от центрального процессора монитора.

Если в составе монитора имеется фрейм-буфер (оперативная память), то работа с ним является функцией именно скалера. Для этого многие скалеры оснащаются интерфейсом для работы с динамической памятью.

Пример функциональной схемы скалера GM5020, используемого в мониторе LG FLATRON L1811B, представлен на рис.5. Особенностью этого скалера является то, не содержит внутреннего LVDS-трансмиттера, и формирует сигналы цвета в виде параллельного 48-разрядного потока цифровых данных. При использовании скалера GM5020 требуется еще и внешний LVDS-трансмиттер, представляющий собой специализированную микросхему.

Рис.7

3) Третий вариант характеризуется наличием на основной плате MAIN BOARD всего одной «активной» микросхемы. Под термином» активная микросхема» мы подразумеваем микросхему, имеющую собственную систему команд, программируемую под выполнение различных функций и способную выполнять какую-либо обработку сигналов. В некоторых мониторах (например, в FLATRON L1730B и L1710S), мы видим всего одну такую микросхему, которая совмещает в себе и функции микропроцессора и функции скалера. Так как подобные микросхемы могут использоваться в различных моделях мониторов, и так как в составе микросхемы имеется микропроцессор, для работы которого требуется наличие управляющих кодов, то на плате MAIN BOARD мы найдем еще и микросхему постоянного запоминающего устройства – ПЗУ (ROM). Эта микросхема, которая чаще всего является 8-разрядным ПЗУ с параллельным доступом, содержит управляющую программу для работы комбинированной микросхемы скалера-микропроцессора. Часто микросхема ПЗУ является электрически перепрограммируемой, и поэтому ее часто обозначают, как FLASH. Практически во всех мониторах LG в качестве ПЗУ используются микросхема семейства AT49HF. Блок-схема мониторов с такой схемотехникой представлена на рис.8.