Пример построения LCD-монитора.

Пример построения LCD-монитора (Samsung SyncMaster 77O TFT).

                Структурная схема монитора Samsung SyncMaster 770 TR  приведена на рис. 1.  В состав схемы монитора входят следующие узлы:

-  источник питания (ИП),

-  микропроцессор (МП) и энерго­независимая память,

-  синхроселектор и схема синхро­низации,

-  коммутатор видеосигналов,

-  аналого-цифровой преобразова­тель (АЦП), предусилитель и схе­ма синхронизации,

-  схема масштабирований и LCD-контроллер,

-  схема экранного меню (OSD),

-  LCD-интерфейс,

-  LCD-панель.

Источник питания формирует стабилизированные напря­жения +12, +5 и +3,3 В, необходи­мые для работы всех узлов монито­ра. В свою очередь, на ИП от сете­вого адаптера через соеди­нитель поступает нестабили­зированное постоянное напряжение +14 В. Кроме того, в конструкции LCD-панели имеется импульсный преобразователь, формирующий из постоянных напряжений +12 и +5В переменное напряжение 500В час­тотой 48 кГц для питания двух ламп подсветки LCD-панели. ИП построен на основе интегральных стабилизаторов напряжения +5В, +3,3В и +12 В. Для реализации определен­ной логики в работе узлов монитора напряжение +5В подается на схему через управ­ляемый сигналами ключ. С этой же целью на­личие напряжения на выходе кана­ла +3,3В ИП определяется управляющим сигна­лом, который через ключ подается на управляющий вход стабилизато­ра +3,3 В.

Синхроимпульсы (СИ) по­ступают от персонального компьюте­ра по каналу зеленого цветового сиг­нала GREEN, синхроселектор U8 выделяет полный синхро­сигнал SOG_SYNC и с его выхода сиг­нал поступает на вход коммутатора IC207 и МП. На второй вход коммутатора IC207 через мультиплек­соры IC204-IC206 поступают строчные СИ от одного из источников сигнала. На выходе мультиплексора IC207 формируются сигналы, ко­торые используются схемой синхро­низации для формировании сигналов управления схемой масштабирования IC406. Кадровые СИ от двух ис­точников также поступают на мульти­плексоры IC204 и IC205, а с их выхо­дов - на входы коммутатора видеосигналов IC201. Выходной синх­росигнал V_SYNC снимается с выхода IC201 и используется МП для форми­рования сигналов управления и син­хронизации.

Рис.1. Пример блок-схемы LCD-монитора Samsung SyncMaster 77O TFT.

 Система управления монитором реализована на основе МП IC501 (5Т72Е75_3) Работа МП син­хронизируется внутренним генератором, частота которого стабилизирова на кварцевым резонатором Х501(24 МГц). Для сброса всех уз­лов МП в исходное состояние исполь­зуется схема сброса, формирующая импульс отрицательной поляр­ности, поступающий на МП после подачи на него питания.  В зависимосги от наличия и частоты синхро­сигналов, поступающих на входы МП, он формирует вы­ходные сигналы управления ИП, схе­мой синхронизации, АЦП и схемой масштабирования. Регулировка пара­метров изображения осуществляется с помощью OSD. Для доступа и управ­ления схемой OSD служат кнопки SW1-SW6, расположенные на передней панели монитора.

В составе МП имеются четыре цифровых интерфейса (I²C).  Первый интерфейс используется для управления по шине I²C схемой OSD (IC404). По второму интер­фейсу МП передает данные на компьютер для реализа­ции стандарта Plug & Play. По третье­му интерфейсу МП управляет схемой масштабирования IC406. Четвертый интерфейс служит для управления схемой АЦП. Для хранения информа­ции о регулируемых и нерегулируе­мых параметрах к первому интерфей­су подключена микросхема энергоне­зависимой памяти IC503, а ко второму - IC502. 

I²С - это двунаправленная асинхронная шина с последовательной передачей данных внутри одного устройства, содержащая всего 2 сигнальные линии - линию данных (SDA) и линию синхронизации (SCL). В состоянии покоя уровень сигнала в линиях соответствует логической единице ("I"). Такой режим реализуется путем использования в цепях питания (+ 5 В) источников с трехстабильным выходом, что позволяет подключать к шине периферийные устройства непосредственно. Это могут быть устройства КМОП, НМОП и биполярные. Суммарная емкость линий шины должна быть не больше 400 пФ (входная емкость на каждую интегральную схему должна быть в пределах от 5 до 10 пФ), допустимая длина соединительных линий в шине не более 2 м.

         Данные передаются группами бит (кодовыми словами), один дополнительный бит - в качестве квитирующего ("acknowledge" - ACK). Импульсы данных и синхронизации формируются источниками, являющимися ведущими ("master") для всей системы. Перед началом передачи данных сигнальная и синхронизирующая линии находятся в состоянии логической "I". Началом (стартом) передачи служит уровень, соответствующий логическому "0" в линии данных. Прием информации с линии данных происходит при уровне в линии синхронизации, соответствующем логической "I". Изменения данных могут происходить только при уровне в сигнальной линии, соответствующем логическому "0". В момент поступления девятого бита линия данных остается в состоянии логической "I", а от приемника по этой же линии поступает бит-квитанция, имеющая уровень логического "0". Передача заканчивается, когда в обеих линиях (сигнальной и синхронизирующей) уровень соответствует логической "I".              

 Законченный пакет данных ("передача") состоит из нескольких байтов. После стартового бита в линию к потребителю посылается адрес (7 бит) блока-адресата, которому предназначена данная информация. Восьмой бит предопределяет режим следующего кодового слова, т. е. будет ли оно передаваться от ведущего узла ("0") или приниматься потребителем-адресатом ("I"). Квитирующий бит (ACK) при этом поступает от последнего закончившего прием данных, блока. Если восьмой бит имел значение "I", то принявший посылку адресат становится источником информации и посылает свои данные прежнему ведущему узлу (рис. 2). Частота обмена (не обязательно постоянная) ограничена сверху величиной 100 кГц, для стандартного режима и 400 кГц для скоростного, что позволяет организовать программно-управляемую реализацию контроллера интерфейса.

Рис. 2. Формат потока данныхт на I²C

К выводам IC501 через ключи подключен двух­цветный светодиодный индикатор ре­жима работы монитора.  Для питания МП на него подается   напряженияе +5 В от стабилизированного источника питания.

Имеется возмож­ность подключения монитора одновременно к двум источникам аналогового сиг­нала. Для этого монитор имеет два соединителя разного типа D-SUB и 13W3. Выбором источника управляет пользователь с помощью кнопки панели управления формирует сигнал комму­тации на коммутатор видеосигналов  IC201. На входы коммутатора IC2Q1 по­ступают аналоговые видеосигналы и кадровые СИ от двух источников (соединителей CN201 и CN202). На его выходах присутствуют видеосиг­налы и кадровые СИ от источника, выбранного пользователем.

Видеосигналы основных цветов через согласующие резисторы и разделительные конденсато­ры поступают на входы АЦП (IC300). В состав микросхемы вхо­дят стабилизатор напряжения, три широкополосных видеоусилителя, схемы фиксации уровней черного в видеосигналах, трехканальный 8-битный АЦП, интерфейс с шиной  I²C, схема синхронизации АЦП и вы­ходные каскады микросхемы, сов­местимые по уровню с ТТЛ-логикой.

Сигнал управления схемами фик­сации уровней черного формирует МП.  Отсюда он поступает на IC300 Для син­хронизации АЦП на IC300 подаются синхросигналы, формируемые МП из входных строчных синхроимпульсов. На выходах IC300 формируются 24-битные коды видеосигналов основных цветов, которые посту­пают для дальнейшей обработки на входы схемы масштабирования  IC406.

Для этой модели монитора реко­мендуемое разрешение SXGA (1280x1024), но кроме этого мони­тор обеспечивает поддержку полно­экранных расширенных режимов XGA [1024x768), SVGA (800х500) и VGA (640x480). Однако при разре­шении, соответствующем режиму XGA и меньшем, символы и изобра­жения могут получиться грубыми и нестабильными Причина в том, что базовое число пикселов для 17 ” TFT-панели было выбрано для режима SXGA. Поэтому для воспроизведе­ния изображений в режимах XGA, SVGA или VGA они должны быть подвергнуты преобразованию.

Чтобы обеспечить качественное изображение при многорежимной работе монитора, разработана и реа­лизована функция усовершенство­ванного масштабирования изобра­жения (Image Enhancement Fjnction), которая, используя метод нелинейной интерполяции для увеличения изображения, позволяет получить ее качественное воспроизведение при разрешении, отличающемся от базового. Эта функция реализована с помощью схемы масштабирования IC406. Для стабилизации частоты внутреннего генератора микросхемы используется кварцевый резонатор Х401 (14,3 МГц). Работа IC406 син­хронизируется внешними сигналами, которые формируют схема синхро­низации (внутри IC300) и МП. Для временного хранения данных микро­схема IC406 использует внешнее ОЗУ, реализованное на микросхемах IС401-IС403.

Схема OSD IC404 (экранное меню) фор­мирует сигнал коммутации и видео­сигналы OSD, которые выдаются с микросхемы и поступают на вход коммутатора IC406. Для синхронизации изображения на OSD подаются строчные и кадровые СИ, формируемые мик­росхемой IC406.Схемой OSD управ­ляет МП по шине I²С.

В состав микросхемы IC406 вхо­дит LCD-контроллер, который фор­мирует 8-битные коды видеосигна­лов, которые поступают для дальнейшей обработки на входы схемы LCD-ин­терфейса IС601. Для управления LCD-интер­фейсом микросхема IC406 формиру­ет сигналы синхронизации. LCD-интер­фейс формирует цифровой 20-бит­ный код управления шинными деши­фраторами LCD-панели. Конструктив­но они расположены на самой LCD-панели, и их выходы управляют за­светкой каждого отдельного пиксела.