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1、第一节 显示器概况一.显示器发展概况显示器的发展是伴随计算机的发展而发展起来的。在颜色方面由(单色、绿色、黄色、琥珀色、纸白色)发展到彩色。单色显示器由单色发展到多灰度（16 个灰度）单色显示器，VGA 单色显示器而后发展为VGA 多频单色显示器，彩色显示器最初只有4 色，很快发展到8 色 16 色 64 色 2n颜色。（从理论上讲颜色是无限的）,目前大屏幕可到数万种颜色。在分辨率方面：从低分辨率(320200) 到中分辨率640200 640350 640400,到高分辨率640480 800600 1024768, 发展到超高分辨率12801024 1280128016001280 以上。
2、显示方式为CGAEGA（ EGA Enhanced Graphic Adaptor）VGA（Video Graphic Adaptor） SVGA（Super Video Graphic Adaptor） 8514/A TVGA XGA ，VISA 等。输入信号从分离式的TTL 发展为模拟信号（Analog）。在扫描频率方面：行扫描（又称水平扫描）从单一频率到多频自动跟踪，其扫描范围从15.8kHz 到120kHz 甚至更高,场扫描频率从50Hz 到120Hz ,甚至更高。在显像管方面：从黑白显像管发展到彩色显像管，从三枪到单枪，从曲面发展到平面，直角显像管点距（玻璃体上色点之间的距离称为点距
3、）从0.6mm 以上,很快发展为0.39mm 0.31mm 0.25mm 0.21mm, 甚至更小。显像管点距越小，显示器的分辨率越高，显像管的价格越贵。显示器分辨率的高低除了与显像管的点距有关外，还与显示适配器（又称彩色显示控制卡，现在都作在主机板上）有关，即显示控制卡的分辨率。显像管的尺寸大小向两个方向发展：大屏幕发展到20 英寸以上，小屏幕小到9 寸以下。在电路方面：从分离元件 到局部采用集成电路，比如行场振荡采用集成电路 到显示器各组成部分（电源扫描电路、同步信号处理电路、视频信号处理电路等）均有部分电路采用了集成电路；从小规模集成电路 中规模集成电路 大规模集成电路 到超大规模集成电
4、路（SLSI ）以及微电脑的应用。在元器件方面：是从电子管 晶体管从大型元件 小型元件超小型元件（电阻、电容、电感、集成电路等）采用贴片技术，使得体积更小，提高了可靠性。显示器在应用方面：也越来越广泛而且在向高科技领域发展，如计算机辅助设计（CAD）、 电脑辅助生产制造（CAM）、各种工作站（EWS0）、办公自动化（OA） 系统、高档微机监控系统和空中遥感绘图分析多媒体等。下面用原理方块图说明显示器的发展概况，如图1.1 所示：二：显示器种类显示器主要分两大类：一是平板式显示器，主要包括液晶显示器、等离子显示器、真空荧光显示器、电致发光显示器等，其中液晶显示器在笔记本电脑中得到了极其广泛的应用
5、。二是阴极射线管CRT 显示器。本书只介绍这类显示器。阴极射线管显示器的分类方法有几种，下面作具体说明：1、 按显示颜色分类可分为单色显示器和彩色显示器两种。单色显示器屏幕所显示字符(或图形)的颜色取决于显像管玻璃体所涂荧光粉的颜色,有绿色(Green )、黄色（Yellow）、 琥珀色（Amber）、 纸白色（Paper White）， 该类显示器称为多灰度单色显示器。单色显示器有12 英寸、14 英寸的，还有超小型VGA 多频单色显示器，这类显示器体积小、重量轻、图像清晰，最适用于户外或流动性强的工作场合。单色显示器由于价格便宜，曾经很受银行和邮电部门的欢迎。彩色显示器所采用的彩色显像管有
6、荫罩管，自会聚管，而荫罩管已逐渐被淘汰。彩色显示器可给出无限种颜色，因此显示的图形效果令人满意，由于彩色显像管的成本高而造成彩色显示器的价格较贵，特别是17 寸以上的大屏幕彩色显示器就更贵了。但是近两年由于市场竞争价格大幅度下降。2 按显示卡分类可分为5 种。（1） MDA 单色显示器，与之相配合使用的是IBM PC 微机和单色显示适配卡（Monochrome Display Adapter）， 它只能提供文本方式，分辨率为720350 ，行频为18.432kHz， 场频为50Hz。 而大力神（Hercules） 单色显示适配卡具有图形显示功能，分辨率为720350， 后来又有多灰度单色显示器
7、。3 按扫描频率分类。可分为单频显示器和多频显示器。（1） 单频显示器行扫描频率固定不变。各种型号的显示器开始都是单频显示器，后来发展为多频显示器。（2） 多频显示器，它是目前市场上最流行的显示器，也是今后显示器发展的方向。4. 按输入信号分类可分为两种。（1）数字TTL 显示器，这种显示器的输入信号是分离式的TTL 脉冲信号，其输入视频信号最多有6 个（R、G、B各两个）。最多可显示颜色为2=64， n 为视频信号的个数，最少为3 个，最多为6 个。CGA、EGA 彩色显示器就属于这一类。（2）模拟（Analog ）显示器，其视频输入信号只有三个模拟信号。这种显示器从理论上讲可显示无穷多的色
8、彩，但实际上要受彩色显示控制卡显示能力的限制。这种显示器是今后发展的方向。显示方式见表1.1三、扫描问题对于扫描问题，在这里不讲具体电路的工作原理，而是对逐行扫描和隔行扫描做些介绍，以便更多人了解什么叫逐行扫描和隔行扫描，为什么电视采用隔行扫描方式，为什么有的显示器采用逐行扫描，有的显示器采用隔行扫描，而同一种型号显示器为什么既可采用逐行扫描又可采用隔行扫描等。电子束在显像管荧光屏上的有规律的运动叫扫描。电子束在显像管荧光屏上作水平方向的扫描，通常叫水平扫描或行扫描，本章采用行扫描这个术语：电子束在显像管荧光屏上作垂直方向的扫描，通常叫垂直扫描或场扫描。本章采用场扫描这个术语。显示器的扫描与电
9、视一样，扫描方式是从左到右自上而下地扫描。在水平方向先从左到右进行正程扫描，接着快速从右端回到左端完成一周工作，整段时间称为“行扫描周期”，其重复频率叫“行频”用fH 表示。在垂直方向先自上而下进行正程扫描，接着快速从下端回到上端完成一周，工作整段时间称为“场扫描周期”。 其重复频率叫“场频”，以fv 表示。一般人的眼睛对低于46Hz 的频率会感到屏幕在闪烁，为了克服这种闪烁我国电视采用隔行扫描，而有的显示器也采用隔行扫描，我国电视采用625 行制，在垂直方向上将一帧图像分成625 行来传送，规定一秒钟内将图像由上而下地传送25 遍，传送一遍叫一帧，因此帧频是25Hz 。25Hz 的扫描频率对
10、人来讲太不适应了，于是将625 行分成两次传送，每次传送312.5 行（叫做一场），因此场频是50Hz 。满足隔行扫描的条件是场频与行频之间要满足下式关系：fH =（ n + 1/2 ）fv假设fz 表示“帧频”， 因为fv 等于fz 的两倍，所以有fH =（ 2n + 1 ）fz实际扫描过程是连续不断的，所谓隔行是指在一幅画面上，扫描时间相继的两行是落在相隔一行的空间位置上。对于逐行扫描帧频与场频是一样的。若采用隔行扫描，一幅中的第一场扫描奇数行（第1、3、5、7、9行），第二场扫描偶数行（第2、4、6、8行）。隔行扫描用示意图表示，见图1.2图中编号1 2 3表示扫描的时间顺序，两边的编号
11、、表示扫描行的空间顺序（位置）。实线表示正程扫描轨迹，虚线表示逆程扫描轨迹。从图可见，第一场扫描了、 行，第5 行开始不久转入垂直逆程，第6 行开始一段之后转入垂直正程，第二场开始，第7 行至第10 行，扫描了、 行，第10 行结束。第二场转入逆程，逆程结束转入第三场。第三场的扫描与第一场完全重合，第四场的扫描与第二场完全重合。以后重复进行。显示器的扫描频率与扫描线数的关系与电视相同。但显示器的垂直分辨率与扫描线数不完全是一个概念。四、显示方式与行场频率的关系在行场扫描问题中已讲到我国电视标准行扫描频率为15625Hz， 场扫描频率为50Hz 每场的扫描线数为312.5 线，即行频/场频= 1
12、5626/50 = 312.5 线因为电视采隔行扫描，每一帧画面（一幅画面）分两次扫描完成625 线，电视隔行扫描理论对显示器完全适用。计算机的组成可分成三部分，即计算机主机、显示系统和电源。原理方框图如图1.3所示。显示系统包括显示控制卡和显示器。显示控制卡输送给显示器的信号有行、场同步信号，以保证显示画面的稳定有序，R、G、B（ TTL 或Analog 信号）输送给显示器可随时观察计算机的工作过程和结果。显示卡的晶振频率（或2 分频，4 分频等）决定了点频（点周期），显示卡的总偏程值决定了每行最高点数和垂直行数，而点频决定了行场频率。显示系统的显示方式首先（最主要的）是由显示卡决定行、场扫
13、描频率，每行最高可显示点数和每场有可显点的最高行数，实际上还要看显示器显像管荫罩孔的数目和显示器荧光屏有效尺寸以及视频信号通道的带宽是否满足要求。从以上分析可以看出显示卡的制作决定了显示方式，包括：行、场频率及其信号极性、分辨率、视频信号（TTL 或Analog 信号）。比如CGA 卡行频为15.85kHz，分辨率为640200,视频信号为TTL 电平脉冲信号，16 色。VGA 标准行频为31.5kHz ，场频为70.08Hz， 分度不同的失真问题。由于产生失真的原因不同，又分为几何失真和非线性失真两种。几何失真是由于物理原因造成的，例如：偏转线圈制作工艺误差及其安装误差等。而非线性失真是由于
14、各元件都存在电阻损耗或元件性能在使用过程中变坏等原因造成的。所以不能笼统的谈论失真问题。下面对两种不同性质的失真问题进行简单的分析。1、 几何失真几何失真有枕形失真、梯形失真、平行四边形失真、桶形失真、倾斜失真5 种。光栅几何失真示意图见图1.4。下面从电工学原理角度讲一讲偏转线圈的工作原理，以及由偏转线圈引起的几何失真。偏转线圈分行偏转线圈和场偏转线圈，它们分别使电子束作水平和垂直方向的扫描。当偏转线圈有电流通过时就产生磁场，电子束在磁场作用下就在屏幕上从左至右，从上到下进行反复扫描。 行偏转线圈分上下两部分，产生垂直方向的磁场，使电子束作水平方向的偏转，场偏转线圈分左、右两部分，产生的磁场
15、是水平方向的，使电子束作垂直方向的偏转。如果行、场偏转线圈的磁场彼此不垂直，光栅就会产生平形四边形失真，若磁场不对称，一边强一边弱，光栅就会产生梯形失真。但偏转线圈作好后就不能改变，如果失真太严重就得作废；不太严重可通过放在偏转线圈周围的附加磁性物质所产生的附加磁场来修正，使光栅几何失真限定在规定范围内。由于对几何失真要求越来越严格，上述办法已不能满足需要，所以当前最流行的显示器都采用电子调整或通过电路进行调整的方法。2、 非线性失真一般系指行、场扫描引起的失真，即行线性失真和场线性失真。行线性失真主要原因是由于行输出管放大倍数不够大，高频特性不好以及阻尼管、偏转线圈等都不是理想元件，且存在电阻损耗等原因造成的，一般利用行线性调整线圈进行调整。但行扫描频率不断提高，从15kHz 上升到120kHz，甚至更高，采用固定不变的线性调整已不能满足要求，所以当前较高档次显示器均采用动态行线性调整（将在第二章详细介绍）。场线性失真主要原因是场输出管性能不良等原因造成的。3、 延伸性失真延伸性失真是由于电子束在荧光屏的中心区域与边缘在相同角速度下，而线速度不同造成的失真。这个问题将在本章第七节中讲述。第二节 显示器组成原理框图及各部分主要功能一、原理框图显示器由行扫描电路、场扫描电路、视频处理电路、视频放大电路、同步信号
