Ремонт мониторов LCD затруднен высокой степенью интеграции применяемых компонентов. Практически вся электронная схема монитора представляет собой несколько микросхем, имеющих значительное количество выводов, и размещенных на печатной плате методом поверхностного монтажа. Значительная часть микросхем, применяемых в производстве LCD-мониторов, является уникальными микросхемами, разрабатываемыми исключительно для узкой области применения. Кроме того, сама LCD-панель, являясь сложнейшим электронным компонентом, выполнена в виде единого неразборного блока, который на самом деле состоит из множества составляющих. Все это, естественно, затрудняет ремонт на уровне отдельных элементов, но ведь и блочный ремонт всегда имел место, и этот метод ремонта всегда отличался высокой оперативностью. Но даже ремонт на уровне блоков требует от специалистов хорошего знания принципов работы устройства, знания его составляющих компонентов и их функций. Только при соблюдении этих условий можно говорить об эффективном, быстром и грамотном ремонте на уровне блоков. Именно в таком разрезе и рассматривается в этой статье LCD-монитор производства одного из лидеров отрасли – фирмы LG.
Монитор LG 885LE (LB885CU) является 18-дюймовым монитором TFT (размер активной области вывода 413х333 мм), поддерживающим стандарт SXGA. Базовая разрешающая способность этого монитора составляет 1280х1024 точек. Количество отображаемых цветовых оттенков – 16.581.375. Для обеспечения такой цветовой палитры используется 8-битное кодирование цвета. В составе LCD-панели имеется четыре лампы задней подсветки типа CCFL (флуоресцентная лампа с холодным катодом). Монитор оснащен двумя входными разъемами: аналоговым (D-SUB) и цифровым (DVI), что позволяет подключать данный монитор практически к любой видеокарточке. Диапазон строчной частоты этой модели монитора составляет 31 – 80 кГц, а диапазон кадровой частоты от 56 до 120 кГц. Кроме того, монитор оснащен хабом интерфейса USB.
Входные цепи
Как уже говорилось в описаниях характеристик монитора, данная модель оснащена двумя типами интерфейса.
1. Стандартным аналоговым интерфейсом типа DSUB-15, имеющим 15-контактов. Через разъем этого интерфейса на вход монитора подаются три аналоговых сигнала цвета (R,G,B) и два TTL-сигнала синхронизации: строчная (H) и кадровая (V). Этот интерфейс ничем не отличается от интерфейса мониторов с электронно-лучевыми трубками.
2. Универсальным интерфейсом DVI, через который информация может передаваться как в виде аналоговых сигналов R,G,B, так и в виде цифровых данных. Цифровые данные передаются по линиям дифференциальных пар TXn+ и TXn-.
И в том и в другом интерфейсе имеются сигналы для передачи данных между монитором и компьютером с использованием стандарта DDC. По линиям этого интерфейса передаются данные о параметрах монитора (для обеспечения технологии Plug&Play) и данные для управления настройками монитора. Передача данных по линиям DDC поддерживается центральным процессором монитора (MICOM), а для хранения данных о характеристиках монитора и о текущих его настройках имеются две микросхемы энергонезависимой памяти – NVRAM (24LC21).
К входным цепям также можно отнести коммутатор видеосигналов, который представляет собой интегральную микросхему BA7657F.На вход этой микросхемы подается две группы аналоговых сигналов цвета: с разъема D-SUB и с разъема DVI. На выход же коммутатора передается только одна из этих групп сигналов. Сигналы какого из интерфейсов должны передаваться на выход коммутатора, определяется сигналом CNTL-IN от микропроцессора.
Коммутация сигналов строчной (H) и кадровой (V) синхронизации осуществляется схемой селектора сигналов синхронизации, выполненной на дискретных элементах. Схема селектора также управляется сигналом CNTL-IN. Селектором сигналов синхронизации генерируется еще и сигнал H-PLL, необходимый для аналого-цифрового преобразователя. С помощью этого сигнала обеспечивается фазовая и частотная подстройка АЦП при преобразовании сигналов цвета. Отсутствие такой синхронизации может привести к сильному ухудшению качества изображения, размытой и дрожащей картинке.
Следует отметить то, что на вход селектора сигналов подается еще и сигнал, обозначаемый HSYNC4. Этот сигнал формируется ресивером TMDS. HSYNC4 является сигналом строчной развертки, и используется в том случае, когда монитор подключен с помощью разъема DVI и осуществляется передача цифровых данных по линиям дифференциальных пар. HSYNC4 выделяется ресивером TMDS из пары дифференциальных сигналов TXC+ и TXC-.
Аналого-цифровой преобразователь
Аналого-цифровым преобразователем, во-первых, осуществляется предварительное усиление сигналов цвета перед их конвертацией в цифровой вид, и, во-вторых, непосредственное преобразование аналоговых сигналов в цифровой вид. АЦП оснащен системой ФАПЧ (фазовой автоматической подстройки частоты), позволяющей добиться наилучшего качества преобразования. Преобразование аналогового сигнала в цифровой код осуществляется с частотой генерации точек, так называемой частотой pixel clock, находящейся в диапазоне 25-135 МГц.
АЦП представляет собой интегральную микросхему AD9884. На выходе АЦП каждому цвету соответствует 16-разрядное число, т.е. на выходе АЦП формируется 48-битный поток данных, который обрабатывается видеопроцессором. Но не стоит полагать, что цвет каждой точки преобразуется в 16-разрядное число. Микросхемой AD9884 значение цвета каждой точки преобразуется в 8-разрядный цифровой код, но для увеличения производительности системы имеется возможность на входе АЦП формировать значения сразу для двух точек – четной и нечетной. В результате этого и получается 16-рзрядная шина данных.
Приемник TMDS
Интерфейс DVI базируется на использовании стандарта TMDS для передачи данных в цифровом виде. Цифровые данные передаются в последовательном виде по низковольтной дифференциальной шине, состоящей из нескольких дифференциальных пар. В данном мониторе каждому сигналу цвета соответствует одна дифференциальная пара. Еще одна – четвертая дифференциальная пара (TXC+ и TXC-) используется для передачи сигналов синхронизации. Данные, переданные на монитор в последовательном виде должны быть преобразованы в параллельный код. Такое преобразование осуществляется микросхемой приемника (ресивера) TMDS, на выходе которого каждому цвету соответствует 16-разрядный параллельный код (8 бит для четных точек и 8 бит – ля нечетных). Итоговый 48-разрядный поток данных обрабатывается видеопроцессором.
Видеопроцессор
Видеопроцессор, являясь микросхемой высокой степени интеграции, обеспечивает обработку данных, полученных либо от АЦП, либо от TMDS-ресивера. Видеопроцессор выполняет функцию масштабирования изображения. Это означает следующее. Если компьютером, или другим источником сигналов, формируется изображение с разрешением, отличающимся от 1280х1024 (например, пользователь установил режим 1024х768), то изображение необходимо каким-либо образом преобразовать к формату 1280х1024. Только в этом случае можно надеяться на более качественное изображение. Преобразование любого разрешения к виду 1280х1024 осуществляется методом интерполяции, проводимой видеопроцессором в соответствии с управляющей программой.
Для осуществления интерполяции требуется наличие оперативной памяти, являющейся буфером кадра. Именно для организации такого буфера в составе монитора имеются микросхемы синхронной памяти динамического типа (SDRAM). Доступ к этой памяти осуществляет видеопроцессор с использованием обычных сигналов обслуживания динамической синхронной памяти.
Программирование видеопроцессора и его настройка на определенный режим работы осуществляется центральным процессором с использованием внутренней системной шины. Эта шина является 8-разрядной мультиплексированной шиной (MAD0-MAD7).
На выходе видеопроцессора формируются сигналы для управления передатчиками шины LVDS. Для увеличения пропускной способности используется два передатчика LVDS – для четных и для нечетных точек экрана. Цвет каждой точки на выходе видеопроцессора кодируется 8-разрядным параллельным кодом.
Передатчики LVDS
Передача данных непосредственно на LCD-панель в данной модели монитора осуществляется по шине LVDS. Данные по этой шине передаются в последовательном виде дифференциальными сигналами. Использование LVDS обеспечивает лучшую помехозащищенность передаваемых данных, а также уменьшает количество проводников между основной платой монитора и LCD-панелью, что, несомненно, повышает надежность системы и упрощает процесс разработки и производства монитора.
Преобразование параллельных данных в последовательный вид осуществляется микросхемами передатчиков LVDS, типа LVDS83.
Микропроцессор
Микропроцессором монитора, как и положено, обеспечивается общее управление компонентами системы. Микропроцессором определяются режимы работы, считывается состояние кнопок панели управления, формируются сигналы управления LCD-панелью, осуществляется настройка микросхем АЦП и видеопроцессора и т.д. В качестве микропроцессора используется микросхема PIC-контроллера широкого применения – это M68HC05BD48. Функции этой микросхемы определяются «прошивкой» внутреннего ПЗУ, т.е. управляющей программой.
USB-HUB
Монитор оснащен хабом USB, обслуживание которого осуществляется специализированной микросхемой – TUSB2040A. Эта микросхема фактически является микроконтроллером с собственной управляющей программой.
Инвертор
Инвертором обеспечивается формирование питающего напряжения для ламп задней подсветки LCD-панели. Инвертор из постоянного напряжения +12В создает импульсное высокочастотное напряжение 700В.
DC/DC преобразователь
Преобразователем постоянного напряжения в постоянное напряжение осуществляется формирование питающих напряжений для всех компонентов системы. На вход монитора подается от внешнего сетевого адаптера напряжение +12В, в то время как для питания микросхем требуются напряжения +5В и +3.3В. Преобразование +12 Вольт в +5 Вольт и в +3.3Вольта осуществляется импульсным методом DC/DC преобразователем.
Для USB-хаба имеется отдельный преобразователь.
Напряжение +3.3В получается из напряжения +5В с помощью обычного линейного стабилизатора напряжения.