1、第13章 I2C总线控制彩色电视机本章要点I2C总线系统的基本结构与功能I2C总线信号的传输方式与I2C总线传输的控制信号I2C总线系统与外部电路的连接方式I2C总线系统故障类型和检修方法I2C总线彩电的调整 总线一词源于计算机，是指计算机中用来传输信息的公共通道， I2C总线是英文“Inter Integrated Circuit Bus”的缩写，常译为“集成电路间总线”或“内部集成电路总线”。随着电子技术的不断发展，它被逐步用于家电领域。目前，I2C总线在彩电、录像机、影碟机等家电产品中的应用日趋广泛。,13.1.1 I2C总线系统的基本结构 1.I2C总线是串行总线系统 I2C总线是由两
2、根线组成，一根是串行数据线，常用SDA表示；另一根是串行时钟线，常用SCL表示。CPU利用串行时钟线发出时钟信号，用串行数据线发送或接收数据，实现对被控电路的调整与控制。由于I2C总线只有两根线，因此数据的传输方式是串行方式，其数据传输速度低于并行方式，但I2C总线占用CPU的引脚很少，只有两个，有利于简化CPU的外围线路。 在I2C总线系统中，CPU是核心，I2C总线由CPU电路引出，其他被控对象均挂接在I2C总线上，I2C总线系统电路结构如图13-1所示。,图13-1 I2C总线系统电路结构示意图,2.I2C总线接口电路 I2C总线上挂接的被控集成电路IC与普通彩电相同，但由于彩电中大部分
3、被控对象为模拟电路，而I2C总线上传输的却是数字信号，为便于通信，在被控对象中需要增加I2C总线接口电路。被控对象通过I2C总线接口电路接收由CPU发出的控制指令和数据，实现CPU对被控对象的控制。 受控IC中I2C总线接口电路如图13-2所示。接口电路一般由I2C总线译码器、D/A转换器和控制开关等电路组成。由CPU送来的数据信息经译码器译码和D/A转换后，得到模拟控制信号才能对被控IC执行控制操作。,图13-2 受控IC中I2C总线接口电路,13.1.3 I2C总线信号的传输方式 I2C总线中的两根线在传输各种控制信号的过程中是有严格分工的，其中SDA数据线用来传输各控制信号的数据及这些数
4、据占有的地址等内容；SCL时钟线用来控制器件与被控器件之间的工作节拍。为保证总线输出电路得到供电，SDA线和SCL线均通过上拉电阻和电源连接，当总线空闲时，SDA和SCL两线均保持高电平。I2C总线控制信号传输波形如图13-3所示。,图13-3 I2C总线控制信号传输波形,I2C总线彩电的识别 1) 由电路图识别I2C总线彩电：根据彩电的电路图，首先看CPU电路部分有没有I2C、2C、C以及I2C（ITT）这些标注。如果有，则这台彩电肯定采用了I2C总线系统。如果CPU电路上没有标注I2C、2C、C以及I2C（ITT），再看CPU中有没有SCL和SDA端口，找到SCL和SDA端口还不能完全说明
5、采用了I2C总线系统，还要看SCL和SDA线上是否至少挂接有存储器和视频/色度/扫描（或单片电视信号处理）集成电路，如果没有挂接视频/色度/扫描集成电路，则这台彩电不是I2C总线彩电。 2)由显像管电路板识别I2C总线彩电：采用I2C总线系统的彩电，其内部半可调电位器数量大大减少，且大多数I2C总线彩电都取消了显像管尾板上用于显像管白平衡调整的5个半可调电位器。因此，打开机壳，查看显像管尾板上有没有白平衡调整电位器，如果没有，那么就属于I2C总线彩电。,I2C总线彩电检修中应注意的问题 由于检修I2C总线CPU彩电与常规CPU彩电有很大区别，在检修时应注意以下几点： 1)首先检查I2C总线电路
6、。检修I2C总线CPU彩电时，先使用前面介绍的电压法对I2C总线系统进行检查，先排除I2C总线故障的可能性，可避免修理工作走弯路。特别要注意对CPU和视频/色度/扫描电路与I2C总线有关的引脚进行检查。 2)仔细观察I2C总线电压的变化。由于不能直接检查I2C总线CPU输出的各种控制量，而只能在进行本机键或遥控器操作时，通过观察I2C总线上的电压是否变化来间接检查CPU对外电路的控制是否正常。这是与常规CPU彩电检查时的最大区别。,3)遇有怪故障要先检查I2C总线系统和总线数据。采用I2C总线系统的彩电很可能会出现一些在常规彩电中不会出现的怪故障，这些故障有时用熟悉的彩电原理和检修思路来分析，
7、常常觉得不可思议。因此，在修理中如果遇到了这类现象，应首先检查I2C总线系统和I2C总线数据。 4)缺功能要检查I2C总线系统和I2C总线数据。如果维修的彩电基本功能工作正常，只是缺少了一项或几项本应具有的功能，则应该进入本机的维修状态，对I2C总线中的功能设置数据进行检查，排除I2C总线数据设置错误的可能性。,5)注意检查I2C总线系统中的存储器。I2C总线系统中的E2PROM存储器除了要存储常规彩电中一些模拟量控制数据外，还要存储各被控电路的调整数据及电路状态设置数据，如RF-ACC、副亮度、副对比度、副音量、场幅、场线性、场中心、行幅、枕校、白平衡调整等数据。在每次开机时，CPU都要从存
8、储器中调出这些数据，然后通过I2C总线送往各被控电路，这样才能使电视机正常工作。因此若I2C总线的存储器发生问题，可能会产生种种奇怪的故障。,I2C总线系统故障类型和检修方法 1.I2C总线端口电压降低 I2C总线端口电压低，可从以下几方面进行检查： 1)检查CPU I2C总线SCL、SDA引脚接+5V电源的上拉电阻及+5V电源。 2)检查CPU I2C总线SCL、SDA引脚和被控集成电路SCL、SDA引脚对地有无短路现象。如果发现有对地短路现象，应将I2C总线上挂接的集成电路逐一断开，若断开某一集成电路或组件电路后，总线电压恢复正常，则说明故障出在这一电路。 3)检查I2C总线外部电路元件，
9、包括保护稳压管、抗干扰电容、上拉电阻和隔离电阻。 4)检查SCL、SDA之间有无短路现象。 5)看被控集成电路上是否设置有I2C总线接口电路专用电源端子，检查此端子电压是否正常。,2.CPU的I2C总线无时钟和数据信号输出 CPU的I2C总线无时钟和数据信号输出时,用万用表测试集成电路I2C总线,若处于固定高电平且按操作键时电压也不抖动，说明CPU的I2C总线没有输出时钟和数据信号，可用示波器测试波形做进一步的确认，并应检查以下两个方面： 1)检查CPU是否设置了I2C总线关断控制引脚，若有，检查此引脚外电路。 2)检查CPU电路和存储器。,3.I2C总线彩电的软件故障 经测试I2C总线电压正
10、常，且SCL、SDA端电压抖动，说明有正常的时钟和数据传输。此时可进入I2C总线彩电的维修状态，检查并调整有关数据。下列故障现象一般都与I2C总线数据有关： 1)电视机的某些功能消失，应检查模式或选项数据。 2)电视机信号弱，应检查RF AGC数据。 3)显像管白平衡不良，应检查或调整与白平衡相关项目数据。 4)光栅失真或行、场幅不正确，应检查或调整与扫描及校正相关项目数据。 5)搜台不存储故障，应检查或调整与AFT相关项目数据。,13.3 I2C总线彩电的调整 在I2C总线彩电中几乎所有电路的调整，如：高放AGC、副亮度、副对比度、副音量、场幅、场线性、场中心、行幅、枕校、白平衡及白平衡调整
11、时关闭场扫描，都要通过I2C总线进行。另外在I2C总线彩电的调整项目中还有电路设置与功能设置数据的调整。以上这些调整都必须进入I2C总线彩电的维修状态才能进行。,有以下情况时需要通过I2C总线对彩电进行调整： 1)彩电使用日久及元器件特性变化引起电视机某些性能变化时需进行电路调整，如AGC、副亮度、行幅、场幅、枕形失真等。 2)在更换某些元器件后也需对电路进行调整，如在更换存储器IC后可能需要对电路进行调整；在更换I2C总线上挂接的受控集成电路后，如有不正常的现象出现，也需要对电路进行调整。 3)出现某些故障时需要检查或调整数据。一般最常需要调整项目多为光栅失真调整，如行幅、场幅、场线性、图像
12、中心位置、枕形失真调整等。,I2C总线被控电路调整的基本原理 I2C总线中的高频调谐器、图像中放、亮度信号处理电路、色解码电路、行场扫描偏转电路、显像管电路等都经过软件设计化，具有I2C接口。挂在I2C总线上的被控集成电路，都内置有压控元件或压控单元电路(如RF AGC、场幅、行中心、副亮度、白平衡等压控单元调整电路)，相当于普通彩电中设置的可调元件。通过I2C总线寻址将调整项目的数据由地址译码器选择写入被控集成电路中的锁存器，经DA转换成其对应值的模拟控制电压（电流）或开关量，去改变内置压控元件或压控单元或逻辑电路的参数。,1.I2C总线副对比度调整电路 副对比度电路是亮度信号增益通道中的压
13、控放大器（VCA），如图13-13所示，增益调整范围为-3. 5+2.3dB，以保证亮度信号的灰度等级为 8级。可见设置副对比度调整电路，其目的是要保证基色信号峰峰值得到线性放大，使图像层次丰富而清晰。,检修工作中如需调整副对比度时，可按约定的操作通过遥控输入微处理器，在微处理器控制下进入维修模式，然后选用CNTC菜单项，并作数据调节，则被调整IC的地址与数据以I2C数据格式送到数据线上，被寻址IC内的I2C接口电路，便产生一控制电压，该电压的大小随调节数据值的大小而变化，用此电压去调整亮度压控放大器（VCA）增益，便改变亮度放大器的总增益，也就改变了对比度的大小，使屏显的灰度等级达到满意为止
14、，其调节范围可达64级。没有标准信号源时，可接收电视节目，调节CNT的数据，达到图像层次丰富清晰即可。,2. I2C总线副亮度调整电路 亮度是人眼对电视图像明暗程度的感觉，对比度是图像最大亮度与最小亮度的比值。保持对比度不变，使图像更明亮一点或更暗一些的调节，就是亮度调节。亮度调节实际上是调节显像管栅阴之间的直流电压。副亮度调整电路设在亮度输出电路中，通过改变输出电路的直流电压来调节视放的工作点，从而实现亮度的调节，其范围为1V。副亮度I2C 总线调整原理组成电路如图13-14所示。,I2C总线副亮度调整过程：首先按密码操作，进入维修模式。再按动调整项目数据增减键（约定的操作键），则主控微处理
15、器中的编码器按照I2C数据格式编制出调整命令送到数据总线上，被寻址IC通过I2C 接口电路将该调整数据变成一直流控制电压，通过电平移动电路，去改变亮度输出电路的直流电平，使亮度发生微小改变，直到满足指标为止，最后按约定的操作将此数据存入挂在总线上的存储器中。,3. I2C总钱白平衡调整电路 白平衡是指彩色电视机在接收黑白图像信号或接收彩色图像信号的黑白部分时，其三基色通过荧光屏合成的光，在任何对比度和亮度情况下都不应出现彩色。白平衡调整又分为暗平衡调整和亮平衡调整，暗平衡调整主要是消除显像管三束电子的截止电压不相同，造成重现低亮度图像时，黑白部分出现的彩色（即白不平衡）；白平衡调整是为补偿因各
16、电子束调制特性不一致，引起重现高亮度图像时，黑白部分出现的彩色。 白平衡调整电路，一般设置在OSD被控集成块内，其内置的R，G，B截止/驱动器采用压控放大器（VCA），其基本组成电路如图13-15所示。,现以B为例说明调整过程：按约定操作遥控器让彩电进入维修模式，选择 B CUT（ 蓝截止 ）项，并作数据调整，通过 I2C总线寻址，将调整蓝截止的数据写入被寻址集成电路内的I2C 接口电路，便按调整数据值产生相应的控制电压，改变B驱动截止电路的静态工作点，解决显像管三束电子的截止电压不相等，达到低亮度图像时白平衡。选择B DRV（蓝激励），调节数据，则被控IC便按调整数据产生相应的控制电压，去改
17、变B激励压控放大器的增益，使单色（蓝）信号激励幅度受到调整，最终使三色束电子流产生的屏幕亮度相同，以补偿显像管调制特性不一致和三种荧光粉发光效率的差异，达到高亮度时白平衡。,4 .I2C总线东西枕校调整电路 I2C总线东西枕校调整电路基本组成如图13-16所示。,按约定的操作进入维修模式，微处理器在接收到东西枕校操作信息后，便输出调整项目地址与调整数据。通过I2C 总线送入被寻址IC内的此接口，产生控制电压，该电压的大小随调节数据的大小而变化。用此电压调整场抛物波与场锯齿波的校正量，利用锯齿波来消除因场抛物波形不良而造成的水平梯形失真，并使两波形产生互补，合成输出凸型场抛物波去调制行扫描电流，
18、使电子束在靠近屏幕中心的每一个起始点和结束点速度加快，行幅加大，从而达到 东/西枕校的目的。再将此数据读回，存入E2PROM记忆单元之中。,5.I2C总线场幅调整电路 I2C总线场幅调整原理基本组成电路如图 13-17所示。 通过遥控输入进入维修模式，微处理器在接收到调整场幅操作信息后，便输出调整项目地址与调整数据，通过总线寻址，则被寻址IC内部的I2C接口电路产生控制电压，去调整50Hz（或60Hz）场锯齿波形成电路中决定场幅的RC放电时间常数的大小，改变场锯齿波的斜率，就可以达到调整场幅的目的，直到满幅为止。再将此数据读回存放入存储器。,6. I2C总线场线性调整电路 I2C总线场线性调整基本组成电路如图13-18所示。,操作遥控器进入维修模式，微处理器在接收到场线性调整操作信息后，便输出调整项目地址与调整数据，通过I2C总线寻址，被寻址的IC内部的I2C接口电路便产生控制电压，对场输出电路中的交、直流负反馈量进行调整，以改善扫描电流的线性，直到线性良好为止，此数据再存入存储器中。,
