計算機硬件之顯示器.ppt

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計算機維護基礎(chǔ)課程,,濟南大學驅(qū)動社硬件部,第六講之一顯示器原理與維護,計算機的顯示子系統(tǒng)主要包括顯示器(監(jiān)示器)和顯示適配器(顯示卡)組合在一起才能將CPU送來的信息顯示出來。,我們首先來看一下顯示器的工作原理，顯示器的種類前面有提到過，這里主要介紹CRT(CathodeRayTube)就是陰極射線管顯示器的基本知識。CRT分單色和彩色，但基本原理是相似的，都是利用電子束高速轟擊熒光粉發(fā)光而成像，其結(jié)構(gòu)主要有顯像管和顯示器控制電路。顯像管由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈、蔭罩、熒光粉層和玻璃外殼組成。,,,6.1顯示器的工作原理,,,,,,,,,(3)管頸部分，內(nèi)部裝有電子槍，外部靠近錐體部分裝有偏轉(zhuǎn)線圈。電子槍主要是產(chǎn)生電子束，是CRT的核心。組成由燈絲、陰極K、柵極G1、加速極G2、聚焦極和陽極A(高壓極),,,,我們先來看一下顯像管的結(jié)構(gòu)原理圖。從外觀看CRT結(jié)構(gòu)分三個部分：(1)熒光屏部分，其內(nèi)表面涂有熒光粉構(gòu)成熒光粉層。(2)錐體部分，內(nèi)外部都涂有導(dǎo)電的石墨層，外部裝有陽極線引出端叫高壓帽。,,,,其結(jié)構(gòu)如圖,,,,,,,,,,,,,,,燈絲,,,,,,,陰極筒K陰極,,,,G1控制極,,,,,,,,,陽極1,陽極2,,,聚焦線圈,,,,燈絲作用：加熱陰極筒使K陰極表面產(chǎn)生600~800C高溫,K陰極：受熱后表面游離出電子，產(chǎn)生運動電子G1控制柵極控制發(fā)射電子的數(shù)量，多則亮，少則屏幕發(fā)暗。,,,偏轉(zhuǎn)線圈,,,,,玻璃殼,導(dǎo)電石墨層,,,,,,,陽極：是建立一個強電場，吸引電子運動并加速電子直線運動。聚焦線圈：當電子束穿過陽極后就會發(fā)散，聚焦線圈使電子束從新會聚到一個點上，這個點就在蔭罩小孔處。聚焦線圈是螺線圈，通直流電,一般是將陰極接地，控制極加負十幾伏到負幾十伏電壓，陽極則加幾KV~幾十KV高壓，這樣電子就會在這些電極所構(gòu)成的電場中運動形成連續(xù)電子束射向熒屏。由于電子能量很小，必須在真空中才能長距離運動。隨著技術(shù)的發(fā)展，還有其它控制電極來調(diào)整電子束的運動軌跡。,由于顯示屏較大，要使電子束照亮屏幕上的所有像素點，須要有偏轉(zhuǎn)線圈來產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)電場來控制電子束從左上角開始掃描，順序掃描到右下角。人眼能有圖像或叫成像感覺的最低掃描要求是：每秒30幀(fps)，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,現(xiàn)在一般的顯示器場掃描頻為60--100，以800*600為例：行掃描的視頻帶寬為800*600*100Hz。利用人眼睛的視覺暫留特性，熒屏上的畫面即可呈現(xiàn)連續(xù)性的感覺。頻率高畫面靜止的感覺也就越強。,,,,我們來看一下完整彩色顯示系統(tǒng)的原理圖,,顯示卡,VRGBH,場掃描電路,前級平衡,視放,未級驅(qū)動,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,行掃描電路,,,,,高中低壓,CRT電源,,,,,,,,,,,,亮度線,場偏,行偏,高壓線,燈絲,,,,G,電子槍有三槍三束和單槍三束等技術(shù)，三個電子槍的排列有品字形和一字形，相對應(yīng)的熒光屏上的每個像素中的三個色點也是按品字或一字分布。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,點距,,,,間距,不同的電子束只能照射到各自對應(yīng)的熒光點上，才能正確顯示，蔭罩板就是起這種作用。吸收掉多余電子和雜散電子。,,,從電子槍射出的電子束是直線發(fā)射的，顯示器要成像，電子束必須連續(xù)不斷地從左到右、從上到下地向CRT前面板發(fā)射電子束，那么電子束怎樣才能改變發(fā)射方向呢？這就需要用到偏轉(zhuǎn)線圈。它能產(chǎn)生強大的、不斷變化的磁場，電子束通過該磁場時由于受到磁力發(fā)生偏轉(zhuǎn)；磁場方向及強度不斷變化，電子束就能連續(xù)不斷地對熒光屏進行掃描。,,,電子束運行于正程時有電子束發(fā)射，處于逆程時沒有電子發(fā)射。所以在逆程時間內(nèi)像素為暗色而看不見，當能看到時我們叫它回掃線，使屏幕出現(xiàn)一條一條的亮線，這是回掃故障之一。,偏轉(zhuǎn)線圈分行偏轉(zhuǎn)和場偏轉(zhuǎn)兩套，一般做成一體使用。行偏轉(zhuǎn)中電流變化頻率較高。,顯示器的掃描方式有隔行掃描和逐行掃描兩種方式。隔行與逐行是相對的，隔行的掃描方式是將掃描線分為奇數(shù)條與偶數(shù)條，在掃描時先掃奇數(shù)條，再掃偶數(shù)條。,,,,,,,,,,,,,t,I,行偏轉(zhuǎn)線圈中電流波形,場偏轉(zhuǎn)線圈中電流波形,左上角,右下角,逐行掃描是指掃描的方式為一條接一條，連續(xù)性地掃描下來，而不是先掃描單數(shù)條再掃描偶數(shù)條。,行頻和場頻必須協(xié)調(diào)好才能完成正常顯示工作，這個任務(wù)是由行同步信號和場同步信號完成的，這兩個信號來自于顯示卡，相互之間的比例關(guān)系是由設(shè)定的顯示模式、分辨率、色屬性等由顯卡控制器計算后輸出的。,正程,逆程,,,行同步也叫水平同步信號，場同步也叫垂直同步信號，R、G、B三色信號也是從顯示卡上來的，所以顯示器完成的工作就是正確識別出顯示卡上傳來的組合信號，顯示器的帶寬要有足夠的寬度，否則顯示器將無法正常顯示，當帶寬不夠時，就會有重影、花屏、卷軸等現(xiàn)象出現(xiàn)。這時可以重新對顯示模式進行設(shè)定，以降低顯示卡的工作頻率。由于顯示器在掃描時要對每一個點進行屬性控制，控制的速度就是工作帶寬，這是一個模擬量，也就是視頻帶寬，視頻帶寬是指視頻放大處理電路的工作頻率最大值的0.7倍(線性區(qū))。計算公式為：顯示器帶寬=水平分辨率*垂直分辨率*場頻(理論值),,,蔭罩板位于熒光層后面，蔭罩板的安裝位置和剛度非常重要，如有移位、變形則有可能使顯示器無法正常顯示而報廢。蔭罩板上有許多微小細孔，每一個像素對著一個小孔，它的大小和數(shù)量決定了顯示的清晰程度。如今，蔭罩板已經(jīng)從點狀面板演變到了溝狀面板。面板的形狀也從球形、柱形演變到了“純平面”。但它再怎么變也是蔭罩板。為盡量吸收顯示時所產(chǎn)生的熱量和多余的電子，多數(shù)蔭罩板采用了鎳/鐵合金加強剛性。由于新型控制電路不斷出現(xiàn)，及不斷改進的工業(yè)設(shè)計，蔭罩板有可能被淘汰，最近出現(xiàn)的17寸，就沒有蔭罩板了。使成本大幅下降，其價格也下降不少。,控制方式有模擬控制和數(shù)字控制方式兩種，模擬控制方式是指用旋鈕來調(diào)整顯示器的亮度、對比度、顯示熒屏的尺寸、位置等變量。旋鈕比較多，時間長了容易因養(yǎng)化而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。,數(shù)字控制顯示器的控制方式變化比較多，總的來說就是用開關(guān)量將控制量送到控制電路板中，由單片機處理后對掃描電路進行控制，人工輸入的設(shè)定值會一直保持。同時數(shù)控顯示控制功能有所加強，新增加了枕形失真、梯形失真的校正控制。,,,,顯示器的接口接口主要是將H、V、R、G、B狀態(tài)檢測信號從顯示卡送到顯示器的通道，有15針的VGAD形接口和USB接口。15針的D形接口定義如下：,,,6.2.1顯象管故障現(xiàn)象判斷：(1)由于顯象管是高度真空的，不能漏氣，所以當有裂縫時，內(nèi)部會有打火聲或啪、啪放電聲，嚴重的會在開顯示器時爆炸。這種顯示器只能換顯示管或報廢處理。(2)蔭罩板移位、局布變形、沖磁故障，這種故障表現(xiàn)為圖象色彩不正常、顯示變形、部分亮度不均勻或發(fā)暗。在正常顯示時轉(zhuǎn)動顯示器或有強磁場干擾等因素，很容易使蔭罩板帶有磁性，從而改變電子束運動方向使顯示屏變色，所以在顯示屏的外框中有消磁線圈，在每次開顯示器時作用一次。,,,6.2顯示器的常見故障及排除方法,對于因開機轉(zhuǎn)動顯示器而沖磁變色的故障，可以用消磁器對顯示屏消磁，也可以每隔10分鐘開關(guān)一次顯示器，讓消磁線圈產(chǎn)生消磁磁場來中合蔭罩上的磁性。對于因蔭罩板移位、局布變形而引起的故障，是不能修復(fù)性故障，只能……。(3)燈絲燒斷故障，正常時燈絲亮時可以從CRT尾部看到紅色點亮的燈絲，如果燒斷了，就不能顯示，但是不能顯示故障一般不是燈絲燒斷故障，只有經(jīng)過檢測手段來確認。這種故障可以用高壓放電法來試一下運氣，修不好只能報廢了或換顯示管。,,,1.行掃描電路結(jié)構(gòu)方框圖,行同步脈沖,,極性調(diào)整,,AFC,,行振蕩,,行激勵,,行推動,,行輸出,行輸出變壓器(高壓包),,行偏轉(zhuǎn)線圈,,,,行消隱脈沖,,,,,高壓、中壓、低壓,2.場掃描電路結(jié)構(gòu)方框圖,場同步脈沖,,場振蕩,,鋸齒波形成、線性調(diào)整,,場激勵,,場推動,,場輸出,,場偏轉(zhuǎn)線圈,場消隱信號,,,,,,,,,6.2.2CRT顯示器基本原理圖,4)字符左右扭曲是水平同步信號頻率不穩(wěn)定，上下行錯位?？赡茉蛴校盒盘栯娎|插頭接觸不良，脈沖極性調(diào)整器故障(74LS86壞)，水平同步電位器接觸不良，顯卡產(chǎn)生的水平同步信號有問題。(5)垂直不同步不能穩(wěn)定地顯示一屏信息，是由于垂直同步信號頻率不穩(wěn)定，可調(diào)整垂直同步旋鈕，也可能是顯卡輸出的信號質(zhì)量有問題。(6)屏暮上字符傾斜此種敵障多數(shù)是由于偏轉(zhuǎn)線圈移位造成的，只要調(diào)整偏轉(zhuǎn)線圈到合適位置即可。,,,,6.2.3.顯示器常見故障現(xiàn)象及分析,（9）顯示器內(nèi)高壓打火這種故障原因有兩種；一是灰塵太多引起高壓漏電，二是由于高壓線絕緣不良，只要除塵和換線就能解決間題。,（7）屏幕上顯示的字符，左邊太，右邊小。根據(jù)此種故障現(xiàn)象，可以斷定是行輸出管的輸出特性線性程度不好，換上好的行輸出管就能解決問題。（8）屏幕上的字符亂抖動這種情況通常是顯示器內(nèi)的變壓器有漏磁干擾引起的。還有可能是顯示器附近有磁場。這時應(yīng)把變壓器用軟鐵皮包住接地，將顯示器遠離磁場。,（10）彩色不好或沒有彩色出現(xiàn)這種故障其中一種原因可能是顯示器失調(diào)，可通過調(diào)整顯示器的彩色控制來解決。若無效，則可能是彩色信號不正確。也可能是3根彩色信號線脫焊造成的。如果不是顯示器本身的問題，則需檢修或更換顯示卡。6.2.4.顯示器典型故障及解決方法微機啟動時顯示器黑屏，是較常見的故障之一。“啟動黑屏”可分為供電系統(tǒng)故障導(dǎo)致黑屏、不自檢黑屏故障和自檢黑屏故障三種類型，以下討論黑屏故障的現(xiàn)象、產(chǎn)生原因和檢查處理辦法。,,,（1）供電系統(tǒng)故障導(dǎo)致黑屏。故障現(xiàn)象：開機后主機面扳指示燈不亮，聽不到主機內(nèi)電源風扇的旋轉(zhuǎn)聲和硬盤自檢聲，整個系統(tǒng)無聲無息。此種現(xiàn)象是主機內(nèi)沒有正常供電造成的。,檢查處理辦法：供電系統(tǒng)故障可由交流電供電線路斷路、交流供電電壓異常、微機電源故障或主機內(nèi)有短路現(xiàn)象等原因造成。供電系統(tǒng)故障不一定是主機電源損壞所致，當交流供電電壓異常（超壓或欠壓）、主機電源空載和機內(nèi)有短路現(xiàn)象時，主機電源內(nèi)部的保護電路啟動，自動切斷電源的輸出以保護主機內(nèi)的設(shè)備。分祈處理如下：.供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，首先檢查交流供電電源是否接入主機。,,,確認交流供電電源接入主機后，將耳朵靠近開關(guān)電源，短時間打開電源開關(guān)通電并注意聽，如果聽到電源內(nèi)部發(fā)出“滋滋滋”的響聲，說明電源處于“自保護”工作狀態(tài)，其原因是交流供電電源不正常或機內(nèi)有短路現(xiàn)象，導(dǎo)致電源“自保護”可按下述步驟進行檢查：①用萬用表電壓檔測量主機插頭處的交流供電電壓，若超過240V或低于15OV，主機電源內(nèi)的超壓和欠壓保護電路將啟動，停止對機內(nèi)設(shè)備供電，請換用穩(wěn)壓電源或UPS電源供電。②如交流電壓供電正常，故障依然存在，則逐一撥去主機內(nèi)接口卡和其他設(shè)備電源線、信號線，再通電試機。,如撥出某些設(shè)備時主機電源恢夏工作，則是剛撥出的設(shè)備損壞或安裝不當。③如撥出所有設(shè)備的電源線后，電源仍處于無輸出狀態(tài)，說明是電源故障，請維修電源。如果主機電源未工作，請先檢查安裝在主機內(nèi)機箱前面板上的電源開關(guān)是否正常，如開關(guān)完好，一般是主機電源故障。,（2）不自檢黑屏故障。故障現(xiàn)象：開機后主機面扳指示燈亮，機內(nèi)風扇正常旋轉(zhuǎn)，但顯示器無顯示。啟動時鍵盤右上角三個指示燈不閃爍，聽不到自檢內(nèi)存發(fā)出的“嗒嗒”聲和PC喇叭報警聲。檢查處理方法：由故障現(xiàn)象可以看出，主機電源供電基本正常，但未能啟動BIOS中的自檢程序而發(fā)生了死機。,,,應(yīng)該主要檢查顯示器、顯示卡、內(nèi)存、CPU和主板。由于不自檢黑屏故障沒有任何提示信息，逼常先對主板放電處理,再采用“最小系統(tǒng)法”檢查處理。“最小系統(tǒng)法”是指只保留主板、內(nèi)存條、CPU、顯示卡、顯示器和電源等基本設(shè)備組成的最小系統(tǒng)，經(jīng)檢查確認保留的最小系統(tǒng)能正常工作以后，再進一步檢查其他設(shè)備。使用最小系統(tǒng)法時，在打開機箱拔去其他設(shè)備前，建議先用替換法檢查顯示器是否能正常工作。如果僅保留最小系統(tǒng)，通電后電腦還是不能正常工作，一般用替換法依次檢查內(nèi)存條、顯示卡和CPU。確認顯示器、內(nèi)存條、顯示卡和CPU能夠工作后，故障可能存在于主板或電源，區(qū)分是主板或電源故障的最簡單方法是換一只好電源試一試。,,,（3）自檢失敗黑屏故障。故障現(xiàn)象：開機后主機面板指示燈亮，機內(nèi)風扇正常旋轉(zhuǎn)，能聽到硬盤盤片的旋轉(zhuǎn)聲、自檢內(nèi)存發(fā)出的“嗒嗒”聲和PC喇叭的報警聲?？吹絾訒r鍵盤右上角指示燈閃亮，但顯示器無顯示。檢查處理方法：由故障現(xiàn)象說明主機電源供電基本正常，主板的大部分電路沒有故障，且內(nèi)存的前64KB可以正常讀寫，BIOS診斷程序開始運行且能夠通過喇叭發(fā)出報警信號。此故障主要源于顯示器、顯示卡、內(nèi)存、主板和電源等硬件。此類故障障大多能通過喇叭報警判斷故障的大概部位。由于不同版本的BIOS聲音信號編碼方式不同，所以沒有一個統(tǒng)一的判斷標準。此處只以微星5158主板（AWABDBIOS）為例，介紹其檢查處理方法。,,,.如果聽到的是“嘟嘟嘟”連續(xù)短聲。說明機內(nèi)有輕微短路現(xiàn)象，請立即關(guān)機，打開機箱，逐一拔去接囗卡和其他設(shè)備如電源線、信號線，然后通電試機，如拔出某設(shè)備時系統(tǒng)恢復(fù)正常，則是該設(shè)備損壞或安裝不當造成的短路故障。如只保留連接主扳電源線通電試機，仍聽到的是“嘟嘟嘟”連續(xù)短聲，故障原因有：①主板與機箱短路，可取下主板通電檢查。②電源負載能力差，換只電源試試。③主板有短路故障。.如果聽到的是間斷超長聲。說明是內(nèi)存檢測出錯，使用ATX電源的用戶此時用機箱面板電源輕觸開關(guān)無法關(guān)機，只有直接拔掉電源線。將內(nèi)存條拔下，用橡皮擦一下內(nèi)存條的“金手指”后，僅保留一條168線內(nèi)存條，重新插入安裝好試一試，如果還是不行，請用替換法檢查內(nèi)存條。,,,,.如果聽到自檢發(fā)出的“嗒嗒嗒”聲，看到鍵盤右上角三個指示燈閃亮后，PC喇叭不再發(fā)出其他響聲，且能感受到硬盤在啟動操作。說明自檢通過，很可能是顯示器故障，請檢查顯示電源是否接通、顯示器電源開關(guān)是否打開、顯示器的亮度和對比度旋鈕是否被意外關(guān)死，排除上述可能后，最好將顯示器連接到其他電腦上一試。.如果聽到的喇叭聲為一長三短（或一長兩短），屬于顯示器出錯，快速一長三短（或一長兩短）則是檢測顯示卡出錯。系統(tǒng)板BIOS中的自檢功能規(guī)定了系統(tǒng)故障的蜂鳴代碼，用戶可以根據(jù)喇叭發(fā)出的聲音來判斷故障的所在部位。不同版本的BIOS的蜂鳴代碼稍有差別。如果喇叭發(fā)屮的聲音是快速一長三短（或一長兩短，有些機器也可能為一長八短），通常是顯示卡與主板插槽接觸不良所致。,,,,,慢速一長三短是檢測顯示器出錯，請檢查顯示器與顯示卡的信號線插頭是否接觸良好，顯示器接顯示卡插頭插針是否有折、斷現(xiàn)象。請用橡皮擦凈顯示卡的金手指，若還是不行，換一塊好顯示卡插上試一試。.如果聽到的是其他報警聲，請注意不同BIOS檢測出硬件故障時PC喇叭響聲是不相同的。在確認顯示器能正常工作后打開機箱，聽聽拔下顯示卡前后的響聲是否有變化，可幫助你進一步檢查故障所在部位。顯示器的故障現(xiàn)象多種多祥，只要能遵循上述的分析規(guī)律，一般是能得到結(jié)論并排除的。,,,對比度、色彩、刷新速度CRT顯示器的對比度可高達700：1。如今LCD顯示器中屬于精英的機種則是450：1或500:1。而對比度在250：1甚或是200：1以下并不會少見。任何依賴這些色彩層次的細節(jié)會在處理過程中遺失掉,這樣的低對比度造成稍暗的色彩會被顯示成黑色。CRT顯示器可以顯示1,600萬色（32位）。而這當中的大部分上限曾經(jīng)是260,000色，LCD可顯示16位色深的顯示畫面，2003年有的聲稱可以顯示24位色深，其中主要是用軟插值的方法實現(xiàn)的。即LCD尚未達到CRT顯示器的色彩數(shù)。LCD圖形會呈現(xiàn)出粗粒狀、班點狀的紋理，而非顯示無接縫變化的色彩。,6.3CRT和LCD比較,第三點CRT顯示器，你應(yīng)該不會希望使用比85Hz還慢的畫面刷新率。而當最快畫面刷新率被視為一個不錯的品質(zhì)評價標準時，在此卻找不到有相應(yīng)刷新率的LCD顯示器來。理想的情況下，你可以將你的CRT顯示器設(shè)定在85Hz到100Hz。在LCD顯示器上，圖形并不由電子射線來產(chǎn)生，而是pixeltriads（三元像素），每個像素由紅、綠和藍的子像素組成。圖形品質(zhì)則視這些半導(dǎo)體能夠多快地來重復(fù)開跟關(guān)。這個速度被稱為響應(yīng)時間。對我們測試的顯示器來說，響應(yīng)時間范圍從25到8ms（毫秒）。換句話說，每秒鐘最多顯示的圖形從40個到125個不等。簡單說，CRT存在閃爍，而LCD沒有閃爍。也因為如此，LCD顯示器最大的缺點就是拖尾現(xiàn)象，2004年出的LCD拖尾現(xiàn)象大大減少。總體來說LCD仍然無法與CRT在品質(zhì)上相提并論，但LCD對你的眼睛來說要比CRT輕松，CRT則可能在你使用長時間后造成頭痛。,,基本對比表,本講內(nèi)容結(jié)束,返回主目錄,本講座首頁,結(jié)束,,,