计算机硬件之显示器课件

计算机维护基础课程第六讲之一显示器原理与维护计算机的显示子系统主要包括显示器(监示器)和显示适配器(显示卡)组合在一起才能将CPU送来的信息显示出来。我们首先来看一下显示器的工作原理，显示器的种类前面有提到过，这里主要介绍CRT(CathodeRayTube)就是阴极射线管显示器的基本知识。CRT分单色和彩色，但基本原理是相似的，都是利用电子束高速轰击荧光粉发光而成像，其结构主要有显像管和显示器控制电路。显像管由电子枪、偏转线圈、荫罩、荧光粉层和玻璃外壳组成。6.1显示器的工作原理

(3)管颈部分，内部装有电子枪，外部靠近锥体部分装有偏转线圈。电子枪主要是产生电子束，是CRT的核心。组成由灯丝、阴极K、栅极G1、加速极G2、聚焦极和阳极A(高压极)我们先来看一下显像管的结构原理图。从外观看CRT结构分三个部分：(1)荧光屏部分，其内表面涂有荧光粉构成荧光粉层。(2)锥体部分，内外部都涂有导电的石墨层，外部装有阳极线引出端叫高压帽。

阳极：是建立一个强电场，吸引电子运动并加速电子直线运动。聚焦线圈：当电子束穿过阳极后就会发散，聚焦线圈使电子束从新会聚到一个点上，这个点就在荫罩小孔处。聚焦线圈是螺线圈，通直流电一般是将阴极接地，控制极加负十几伏到负几十伏电压，阳极则加几KV~几十KV高压，这样电子就会在这些电极所构成的电场中运动形成连续电子束射向荧屏。由于电子能量很小，必须在真空中才能长距离运动。随着技术的发展，还有其它控制电极来调整电子束的运动轨迹。由于显示屏较大，要使电子束照亮屏幕上的所有像素点，须要有偏转线圈来产生偏转电场来控制电子束从左上角开始扫描，顺序扫描到右下角。人眼能有图像或叫成像感觉的最低扫描要求是：每秒30帧(fps)，现在一般的显示器场扫描频为60--100，以800*600为例：行扫描的视频带宽为800*600*100Hz。利用人眼睛的视觉暂留特性，荧屏上的画面即可呈现连续性的感觉。频率高画面静止的感觉也就越强。我们来看一下完整彩色显示系统的原理图

显示卡VRGBH场扫描电路前级平衡视放未级驱动行扫描电路高中低压CRT电源亮度线场偏行偏高压线灯丝G电子枪有三枪三束和单枪三束等技术，三个电子枪的排列有品字形和一字形，相对应的荧光屏上的每个像素中的三个色点也是按品字或一字分布。电子束运行于正程时有电子束发射，处于逆程时没有电子发射。所以在逆程时间内像素为暗色而看不见，当能看到时我们叫它回扫线，使屏幕出现一条一条的亮线，这是回扫故障之一。偏转线圈分行偏转和场偏转两套，一般做成一体使用。行偏转中电流变化频率较高。

显示器的扫描方式

有隔行扫描和逐行扫描两种方式。隔行与逐行是相对的，隔行的扫描方式是将扫描线分为奇数条与偶数条，在扫描时先扫奇数条，再扫偶数条。tI行偏转线圈中电流波形场偏转线圈中电流波形左上角右下角逐行扫描是指扫描的方式为一条接一条，连续性地扫描下来，而不是先扫描单数条再扫描偶数条。行频和场频必须协调好才能完成正常显示工作，这个任务是由行同步信号和场同步信号完成的，这两个信号来自于显示卡，相互之间的比例关系是由设定的显示模式、分辨率、色属性等由显卡控制器计算后输出的。正程逆程

行同步也叫水平同步信号，场同步也叫垂直同步信号，R、G、B三色信号也是从显示卡上来的，所以显示器完成的工作就是正确识别出显示卡上传来的组合信号，显示器的带宽要有足够的宽度，否则显示器将无法正常显示，当带宽不够时，就会有重影、花屏、卷轴等现象出现。这时可以重新对显示模式进行设定，以降低显示卡的工作频率。由于显示器在扫描时要对每一个点进行属性控制，控制的速度就是工作带宽，这是一个模拟量，也就是视频带宽，视频带宽是指视频放大处理电路的工作频率最大值的0.7倍(线性区)。计算公式为：显示器带宽=水平分辨率*垂直分辨率*场频(理论值)控制方式有模拟控制和数字控制方式两种，模拟控制方式是指用旋钮来调整显示器的亮度、对比度、显示荧屏的尺寸、位置等变量。旋钮比较多，时间长了容易因养化而出现不稳定现象。数字控制显示器的控制方式变化比较多，总的来说就是用开关量将控制量送到控制电路板中，由单片机处理后对扫描电路进行控制，人工输入的设定值会一直保持。同时数控显示控制功能有所加强，新增加了枕形失真、梯形失真的校正控制。

显示器的接口接口主要是将H、V、R、G、B状态检测信号从显示卡送到显示器的通道，有15针的VGAD形接口和USB接口。15针的D形接口定义如下：6.2.1显象管故障现象判断：(1)由于显象管是高度真空的，不能漏气，所以当有裂缝时，内部会有打火声或啪、啪放电声，严重的会在开显示器时爆炸。这种显示器只能换显示管或报废处理。(2)荫罩板移位、局布变形、冲磁故障，这种故障表现为图象色彩不正常、显示变形、部分亮度不均匀或发暗。在正常显示时转动显示器或有强磁场干扰等因素，很容易使荫罩板带有磁性，从而改变电子束运动方向使显示屏变色，所以在显示屏的外框中有消磁线圈，在每次开显示器时作用一次。6.2显示器的常见故障及排除方法1.行扫描电路结构方框图行同步脉冲极性调整AFC行振荡行激励行推动行输出行输出变压器(高压包)行偏转线圈行消隐脉冲高压、中压、低压2.场扫描电路结构方框图场同步脉冲场振荡锯齿波形成、线性调整场激励场推动场输出场偏转线圈场消隐信号6.2.2CRT显示器基本原理图4)字符左右扭曲是水平同步信号频率不稳定，上下行错位。可能原因有：信号电缆插头接触不良，脉冲极性调整器故障(74LS86坏)，水平同步电位器接触不良，显卡产生的水平同步信号有问题。(5)垂直不同步不能稳定地显示一屏信息，是由于垂直同步信号频率不稳定，可调整垂直同步旋钮，也可能是显卡输出的信号质量有问题。(6)屏暮上字符倾斜此种敌障多数是由于偏转线圈移位造成的，只要调整偏转线圈到合适位置即可。

6.2.3.显示器常见故障现象及分析（9）显示器内高压打火这种故障原因有两种；一是灰尘太多引起高压漏电，二是由于高压线绝缘不良，只要除尘和换线就能解决间题。（7）屏幕上显示的字符，左边太，右边小。根据此种故障现象，可以断定是行输出管的输出特性线性程度不好，换上好的行输出管就能解决问题。（8）屏幕上的字符乱抖动这种情况通常是显示器内的变压器有漏磁干扰引起的。还有可能是显示器附近有磁场。这时应把变压器用软铁皮包住接地，将显示器远离磁场。（1）供电系统故障导致黑屏。故障现象：开机后主机面扳指示灯不亮，听不到主机内电源风扇的旋转声和硬盘自检声，整个系统无声无息。此种现象是主机内没有正常供电造成的。检查处理办法：供电系统故障可由交流电供电线路断路、交流供电电压异常、微机电源故障或主机内有短路现象等原因造成。供电系统故障不一定是主机电源损坏所致，当交流供电电压异常（超压或欠压）、主机电源空载和机内有短路现象时，主机电源内部的保护电路启动，自动切断电源的输出以保护主机内的设备。

分祈处理如下：.供电系统出现故障时，首先检查交流供电电源是否接入主机。确认交流供电电源接入主机后，将耳朵靠近开关电源，短时间打开电源开关通电并注意听，如果听到电源内部发出“滋滋滋”的响声，说明电源处于“自保护”工作状态，其原因是交流供电电源不正常或机内有短路现象，导致电源“自保护”可按下述步骤进行检查：①用万用表电压档测量主机插头处的交流供电电压，若超过240V或低于15OV，主机电源内的超压和欠压保护电路将启动，停止对机内设备供电，请换用稳压电源或UPS电源供电。②如交流电压供电正常，故障依然存在，则逐一拨去主机内接口卡和其他设备电源线、信号线，再通电试机。应该主要检查显示器、显示卡、内存、CPU和主板。由于不自检黑屏故障没有任何提示信息，逼常先对主板放电处理,再采用“最小系统法”检查处理。“最小系统法”是指只保留主板、内存条、CPU、显示卡、显示器和电源等基本设备组成的最小系统，经检查确认保留的最小系统能正常工作以后，再进一步检查其他设备。使用最小系统法时，在打开机箱拔去其他设备前，建议先用替换法检查显示器是否能正常工作。如果仅保留最小系统，通电后电脑还是不能正常工作，一般用替换法依次检查内存条、显示卡和CPU。确认显示器、内存条、显示卡和CPU能够工作后，故障可能存在于主板或电源，区分是主板或电源故障的最简单方法是换一只好电源试一试。（3）自检失败黑屏故障。故障现象：开机后主机面板指示灯亮，机内风扇正常旋转，能听到硬盘盘片的旋转声、自检内存发出的“嗒嗒”声和PC喇叭的报警声。看到启动时键盘右上角指示灯闪亮，但显示器无显示。

检查处理方法：由故障现象说明主机电源供电基本正常，主板的大部分电路没有故障，且内存的前64KB可以正常读写，BIOS诊断程序开始运行且能够通过喇叭发出报警信号。此故障主要源于显示器、显示卡、内存、主板和电源等硬件。此类故障障大多能通过喇叭报警判断故障的大概部位。由于不同版本的BIOS声音信号编码方式不同，所以没有一个统一的判断标准。此处只以微星5158主板（AWABDBIOS）为例，介绍其检查处理方法。.如果听到的是“嘟嘟嘟”连续短声。说明机内有轻微短路现象，请立即关机，打开机箱，逐一拔去接囗卡和其他设备如电源线、信号线，然后通电试机，如拔出某设备时系统恢复正常，则是该设备损坏或安装不当造成的短路故障。如只保留连接主扳电源线通电试机，仍听到的是“嘟嘟嘟”连续短声，故障原因有：

①主板与机箱短路，可取下主板通电检查。

②电源负载能力差，换只电源试试。

③主板有短路故障。

.如果听到的是间断超长声。说明是内存检测出错，使用ATX电源的用户此时用机箱面板电源轻触开关无法关机，只有直接拔掉电源线。将内存条拔下，用橡皮擦一下内存条的“金手指”后，仅保留一条168线内存条，重新插入安装好试一试，如果还是不行，请用替换法检查内存条。慢速一长三短是检测显示器出错，请检查显示器与显示卡的信号线插头是否接触良好，显示器接显示卡插头插针是否有折、断现象。请用橡皮擦净显示卡的金手指，若还是不行，换一块好显示卡插上试一试。.如果听到的是其他报警声，请注意不同BIOS检测出硬件故障时PC喇叭响声是不相同的。在确认显示器能正常工作后打开机箱，听听拔下显示卡前后的响声是否有变化，可帮助你进一步检查故障所在部位。显示器的故障现象多种多祥，只要能遵循上述的分析规律，一般是能得到结论并排除的。对比度、色彩、刷新速度

CRT显示器的对比度可高达700：1。如今LCD显示器中属于精英的机种则是450：1或500:1。而对比度在250：1甚或是200：1以下并不会少见。任何依赖这些色彩层次的细节会在处理过程中遗失掉,这样的低对比度造成稍暗的色彩会被显示成黑色。CRT显示器可以显示1,600万色（32位）。而这当中的大部分上限曾经是260,000色，LCD可显示16位色深的显示画面，2003年有的声称可以显示24位色深，其中主要是用软插值的方法实现的。即LCD尚未达到CRT显示器的色彩数。LCD图形会呈现出粗粒状、班点状的纹理，而非显示无接缝变化的色彩。6.3CRT和LCD比较第三点CRT显示器，你应该不会希望使用比85Hz还慢的画面刷新率。而当最快画面刷新率被视为一个不错的品质评价标准时，在此却找不到有相应刷新率的LCD显示器来。理想的情况下，你可以将你的CRT显示器设定在85Hz到100Hz。在LCD显示器上，图形并不由电子射线来产生，而是pixeltriads（三元像素），每个像素由红、绿和蓝的子像素组