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基于I2C总线遥控彩电原理及故障演示装置的研制




关键词:
1 引言
    在电视技术教学时,电路复杂,对于电视机中各种元件产生故障的现象难以显示在屏幕上,教师只能依靠原理分析作出判断,将电路原理和实物相脱离,造成学生难学,教师难教的普遍现象。而在学生实际操作时,信号流程不直观,有相当危险性。针对这些问题,给出了一种基于I2C总线的遥控彩电原理及故障演示装置,将电视机内部电路的元件与电路原理图以放大的形式显示,增强了教学的现场感和真实感。

2 总体设计方案
2.1 电视机机芯的选择
   
电视机的机型按集成度分有中规模、大规模和超大规模集成电路遥控彩色电视机;按屏幕大小分有中小屏幕、中等屏幕、大屏幕彩色电视机;按平面度方面分有直角平面、超平面、全平面、镜面、纯平面彩色电视机。从教学内容考虑,主要介绍东芝两、四片机大规模集成电路彩色电视机原理与维修技术和超大规模单片机的彩色电视机原理。
    根据以上因素的考虑,故选用三洋单片机LA76818A,2l英寸平面直角显像管,以LC8635—28CP为CPU的遥控系统,设计了2l英寸直角平面遥控彩色电视机原理及故障演示装置。图l为三洋单片机芯整机电路图。

    LA76818机芯是三洋公司以单片式集成电路LA76818为大规模小信号处理电路为主的机芯。LA76818内部包括图象/伴音中频处理、亮度/色度信号处理、行/场偏转小信号处理电路等,不需外接lH基带延迟线。当处理SECAM制信号时,只要外接一只免调试SECAM解调电路LA7642即可。机芯功能是由三洋公司微处理器LC863348A经I2C总线来实现的。
2.2 整机结构设计
   
电路板尺寸尽量要选择大些,以满足讲解彩电原理及故障演示时远距离观看要求。用两块覆铜板拼接成长2.4米、宽1.2米的电路板。正面画出整机电路原理图,并在符号旁安装元件,在背面制作印刷电路图,连接元件。当电视机的机型和电路板的尺寸选定后,就对各部分电路进行布局。边框采用矩形和方形的空腹钢材组成,板的右下角留有安装显像管的位置,用铆钉将两块覆铜板固定在边框上,两块覆铜板之间的合缝用镀锌铁皮锡焊连接。底座设计要保证整个设备平衡,地脚装有4个橡胶轮。


3 电路原理图
   
电路原理图的正确性直接决定整机的性能。根据原理图对印刷电路图中的元件进行布局,正面是一个完整的彩电原理图,在元件符号旁安装元件,便于教学中测试、讲解原理以及故障演示。该装置电路原理图和印刷电路图的设计完全不同于一般电子设备。对于教学装置来说,为了教学方便,原理图和印刷电路都应设计得大一些,便于学生远距离观看。
    设计2.4 m×1.2 m的印刷电路板会产生各种干扰。因此,在设计电路原理图时要考虑信号的完整性和电路的抗干扰技术。在电路原理图设计时,信号流程从上到下或从左到右,使用交叉走线应尽量少,信号线应尽量短以减小因线路过长引起的分布电容、漏感。
    由于利用Protel99 SE设计的电路图只能用打印机打印输出,与其他软件不兼容,文件格式也不能替换。如果将SCH文件复制到Photoshop下,放大后图像变虚。因此就需要采用Photoshop软件绘制电路图。

4 印刷电路图
   
根据电流大小,尽量加宽布线。电源线、地线的走向应与信号方向一致。在印制板的电源输入端应接上10~100μF的去耦电容。数字地与模拟地分开。接地线应尽量加粗,至少能通过3倍于印刷电路板上的容许电流,布线线宽一般应达5~8 mm。接地线应尽量构成死循环回路,这样减少地线电位差。
4.1 印刷电路板的抗干扰设计
   
电视机的整机系统设计时,应充分考虑并满足抗干扰性的要求,避免在设计完成后再去增加抗干扰的补救措施。抗干扰设计的基本原则:抑制干扰源,提高敏感元件的抗干扰性。由于高频干扰噪声与有用信号的频带不同,因此可通过滤波器来滤除高频干扰,也可利用隔离光耦解决。要特别注意抑制。而抑制辐射干扰则通过增加干扰源与敏感元件的距离,用地线将其隔离或在敏感元件上加装屏蔽罩。
4.2 印刷电路板图设计
   
需要全面了解所选用元件及各种插座的规格、尺寸面积等。从电磁场兼容性、抗干扰能力等方面考虑来确定元件的布局。
4.3 覆铜板上印刷电路图
   
印刷电路图是以原理图为基准,采用Protel99SE绘制。每个元件都有相应位置,印刷电路图中元件的安装位置与原理图中的元件位置相对应。Photoshop输出PCB图时一定要镜像,然后将印刷电路图用复写纸复印在覆铜板上,注意线条均匀。复印后经全面检查无误就可钻孔安装元件。
    钻孔时首先要精确测量相关特殊元件的引脚距离、孔径大小,特别是集成电路、变压器、延时线等关键元件,然后确定孔位,用手电钻打孔。
    覆铜板上应将画好的印刷图全部涂满油漆,形成大面积接地,注意线条边缘要光滑,弯曲部分应涂成圆角,元件过孔周围要保持一定距离,以便于元件焊接。
4.4 印刷电路板的腐蚀
   
腐蚀印刷电路通常采用的是三氯化铁水溶液,这里采用双氧水加盐酸的水溶液进行腐蚀,将覆铜板上未涂漆部分的铜皮腐饰掉。用汽油将印刷电路板上的油漆洗掉,洗涤时电路板要竖直放置,防止过多的汽油通过过孔流向正面影响原理图。
4.5 元件检测
   
根据三洋LA76818A单片机整机电路图,利用Protel99 SE自动生成元件列表,汇总出该装置共用341个元件。按照元件类别归纳元件名称、数量、型号及参数。对于关键元件还要检测其主要性能指标和特性要求。

5 整机电路的安装与调试
   
安装之前要对各种元件的导线、开关、电位器、接插件进行预加工,包括:焊接部位的浸锡,元件引脚浸锡和成形,导线和跨接线的下料、剥皮、浸锡。
5.1 故障演示元件
   
在安装整机元件之前,要确定故障演示所需更换元件,确定原则:常见故障、易产生的故障元件。应设置各部位多种故障。设置故障元件时需采用插接件进行安装。可根据不同的元件引脚的直径选用不同孔径的插接件。
5.2 整机印刷线路板的安装
   
本故障演示设备的所有元件都安装在2.4 m×1.2 m的线路板上。先依次安装电阻、电容、二极管、三极管、电感、集成电路,然后安装演示故障元件的插接件。调试时安装元件,最后安装联接导线和跨接线,应注意各元件的电源供电线路应断开,防止印刷板短路和焊接不良造成短路,影响整机工作,测量和调试各部分时应重点检测。

6 电视机各电路测试与调试
6.1 电源调整
   
数字电压表接在电压输出端;调节电位器,使其输出的直流电压为115 V±0.2 V。只要115 V电压正常,其余5 V、12 V、17 V、24 V、180 V电压也正常,否则,电源电路就有问题,应排除。
6.2 集成电路、晶体管的测试
   
测试电路中集成电路LA76818A、LC863528CP、TDA2003、AN5522的各引脚电压应符合系统要求。特别是在CPU工作时,电源电压、复位电压、时钟振荡电路应保证工作正常。在三极管的静态工作点进行测试参数。
6.3 中放调整
   
扫频仪测试中放电路的幅频特性曲线,38 MHz中频电视信号电平为60 dB,对38.5 MHz、30 MHz、31.5 MHz的中频信号应有不同程度吸收。
6.4 AGC调整
   
天线端输入电平为60 dB的PAL制射频信号,处于I2C总线模式。调整RFAGC数据使单片集成电路LA76818A的4引脚输出高放AGC电压为2.4 V±O.05 V。
6.5 聚焦极、帘栅极与白平衡调整
   
调试前整机预热5分钟;输入黑白测试卡,信号强度为70~80 dB,调节聚焦电位器,使图像聚焦最佳。帘栅极与白平衡调整按照说明调整。


7 总线调整
7.1 维修总线
   
将音量调到最小,按一次遥控器上的“招回”键,再按音量“减”,按“招回”键,依次进入工厂维修模式。按频道增减键“P+”或“P-”键选择调整项目,选中项目的字符由绿色变为红色。按音量增减键“VOL+”或“VOL一”键,调整选中的项目的数据,调整结束后关机即可退出工厂维修模式。
7.2 总线调整
   
进入维修总线调整模式,行中心、场线性、场S校正、场中心及场幅度调整调整,按照相应的步骤调整,以达到要求。用万用表直流档测量总线电压,表针指示总线脉冲电压平均值,通过表针指示位置有助于判断和分析电路故障。本机正常状态下的总线电压约为4.3 V。如果总线电压达到5 V电源电压,同时出现死机,应检查复位电路V802是否损坏。VD804是否短路。如果总线电压为0 V,处于待机状态,可能是晶体振荡器X801损坏或R835开路。如果故障现象为三无,总线电压摆动,应检查N701第15引脚外接的滤波元件是否损坏。

8 结语
   
彩电示教系统装置应用现代电视新技术,结合目前市场上常用的彩电典型电路,通过设计将其扩展成大型示教板。这样可直观看到内部电路,通过测试点测试电路参数,极大地方便了现代电子信息教学与培训。

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