基于I2C總線遙控彩電原理及故障演示裝置的研制

1 引言
    在電視技術(shù)教學(xué)時(shí)，電路復(fù)雜，對(duì)于電視機(jī)中各種元件產(chǎn)生故障的現(xiàn)象難以顯示在屏幕上，教師只能依靠原理分析作出判斷，將電路原理和實(shí)物相脫離，造成學(xué)生難學(xué)，教師難教的普遍現(xiàn)象。而在學(xué)生實(shí)際操作時(shí)，信號(hào)流程不直觀，有相當(dāng)危險(xiǎn)性。針對(duì)這些問題，給出了一種基于I2C總線的遙控彩電原理及故障演示裝置，將電視機(jī)內(nèi)部電路的元件與電路原理圖以放大的形式顯示，增強(qiáng)了教學(xué)的現(xiàn)場(chǎng)感和真實(shí)感。

2 總體設(shè)計(jì)方案
2．1 電視機(jī)機(jī)芯的選擇
    電視機(jī)的機(jī)型按集成度分有中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路遙控彩色電視機(jī)；按屏幕大小分有中小屏幕、中等屏幕、大屏幕彩色電視機(jī)；按平面度方面分有直角平面、超平面、全平面、鏡面、純平面彩色電視機(jī)。從教學(xué)內(nèi)容考慮，主要介紹東芝兩、四片機(jī)大規(guī)模集成電路彩色電視機(jī)原理與維修技術(shù)和超大規(guī)模單片機(jī)的彩色電視機(jī)原理。
    根據(jù)以上因素的考慮，故選用三洋單片機(jī)LA76818A，2l英寸平面直角顯像管，以LC8635—28CP為CPU的遙控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了2l英寸直角平面遙控彩色電視機(jī)原理及故障演示裝置。圖l為三洋單片機(jī)芯整機(jī)電路圖。

    LA76818機(jī)芯是三洋公司以單片式集成電路LA76818為大規(guī)模小信號(hào)處理電路為主的機(jī)芯。LA76818內(nèi)部包括圖象／伴音中頻處理、亮度／色度信號(hào)處理、行/場(chǎng)偏轉(zhuǎn)小信號(hào)處理電路等，不需外接lH基帶延遲線。當(dāng)處理SECAM制信號(hào)時(shí)，只要外接一只免調(diào)試SECAM解調(diào)電路LA7642即可。機(jī)芯功能是由三洋公司微處理器LC863348A經(jīng)I2C總線來實(shí)現(xiàn)的。
2．2 整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    電路板尺寸盡量要選擇大些，以滿足講解彩電原理及故障演示時(shí)遠(yuǎn)距離觀看要求。用兩塊覆銅板拼接成長(zhǎng)2．4米、寬1．2米的電路板。正面畫出整機(jī)電路原理圖，并在符號(hào)旁安裝元件，在背面制作印刷電路圖，連接元件。當(dāng)電視機(jī)的機(jī)型和電路板的尺寸選定后，就對(duì)各部分電路進(jìn)行布局。邊框采用矩形和方形的空腹鋼材組成，板的右下角留有安裝顯像管的位置，用鉚釘將兩塊覆銅板固定在邊框上，兩塊覆銅板之間的合縫用鍍鋅鐵皮錫焊連接。底座設(shè)計(jì)要保證整個(gè)設(shè)備平衡，地腳裝有4個(gè)橡膠輪。

3 電路原理圖
    電路原理圖的正確性直接決定整機(jī)的性能。根據(jù)原理圖對(duì)印刷電路圖中的元件進(jìn)行布局，正面是一個(gè)完整的彩電原理圖，在元件符號(hào)旁安裝元件，便于教學(xué)中測(cè)試、講解原理以及故障演示。該裝置電路原理圖和印刷電路圖的設(shè)計(jì)完全不同于一般電子設(shè)備。對(duì)于教學(xué)裝置來說，為了教學(xué)方便，原理圖和印刷電路都應(yīng)設(shè)計(jì)得大一些，便于學(xué)生遠(yuǎn)距離觀看。
    設(shè)計(jì)2．4 m×1．2 m的印刷電路板會(huì)產(chǎn)生各種干擾。因此，在設(shè)計(jì)電路原理圖時(shí)要考慮信號(hào)的完整性和電路的抗干擾技術(shù)。在電路原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，信號(hào)流程從上到下或從左到右，使用交叉走線應(yīng)盡量少，信號(hào)線應(yīng)盡量短以減小因線路過長(zhǎng)引起的分布電容、漏感。
    由于利用Protel99 SE設(shè)計(jì)的電路圖只能用打印機(jī)打印輸出，與其他軟件不兼容，文件格式也不能替換。如果將SCH文件復(fù)制到Photoshop下，放大后圖像變虛。因此就需要采用Photoshop軟件繪制電路圖。

4 印刷電路圖
    根據(jù)電流大小，盡量加寬布線。電源線、地線的走向應(yīng)與信號(hào)方向一致。在印制板的電源輸入端應(yīng)接上10～100μF的去耦電容。數(shù)字地與模擬地分開。接地線應(yīng)盡量加粗，至少能通過3倍于印刷電路板上的容許電流，布線線寬一般應(yīng)達(dá)5～8 mm。接地線應(yīng)盡量構(gòu)成死循環(huán)回路，這樣減少地線電位差。
4．1 印刷電路板的抗干擾設(shè)計(jì)
    電視機(jī)的整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后再去增加抗干擾的補(bǔ)救措施?？垢蓴_設(shè)計(jì)的基本原則：抑制干擾源，提高敏感元件的抗干擾性。由于高頻干擾噪聲與有用信號(hào)的頻帶不同，因此可通過濾波器來濾除高頻干擾，也可利用隔離光耦解決。要特別注意抑制。而抑制輻射干擾則通過增加干擾源與敏感元件的距離，用地線將其隔離或在敏感元件上加裝屏蔽罩。
4．2 印刷電路板圖設(shè)計(jì)
    需要全面了解所選用元件及各種插座的規(guī)格、尺寸面積等。從電磁場(chǎng)兼容性、抗干擾能力等方面考慮來確定元件的布局。
4．3 覆銅板上印刷電路圖
    印刷電路圖是以原理圖為基準(zhǔn)，采用Protel99SE繪制。每個(gè)元件都有相應(yīng)位置，印刷電路圖中元件的安裝位置與原理圖中的元件位置相對(duì)應(yīng)。Photoshop輸出PCB圖時(shí)一定要鏡像，然后將印刷電路圖用復(fù)寫紙復(fù)印在覆銅板上，注意線條均勻。復(fù)印后經(jīng)全面檢查無誤就可鉆孔安裝元件。
    鉆孔時(shí)首先要精確測(cè)量相關(guān)特殊元件的引腳距離、孔徑大小，特別是集成電路、變壓器、延時(shí)線等關(guān)鍵元件，然后確定孔位，用手電鉆打孔。
    覆銅板上應(yīng)將畫好的印刷圖全部涂滿油漆，形成大面積接地，注意線條邊緣要光滑，彎曲部分應(yīng)涂成圓角，元件過孔周圍要保持一定距離，以便于元件焊接。
4．4 印刷電路板的腐蝕
    腐蝕印刷電路通常采用的是三氯化鐵水溶液，這里采用雙氧水加鹽酸的水溶液進(jìn)行腐蝕，將覆銅板上未涂漆部分的銅皮腐飾掉。用汽油將印刷電路板上的油漆洗掉，洗滌時(shí)電路板要豎直放置，防止過多的汽油通過過孔流向正面影響原理圖。
4．5 元件檢測(cè)
    根據(jù)三洋LA76818A單片機(jī)整機(jī)電路圖，利用Protel99 SE自動(dòng)生成元件列表，匯總出該裝置共用341個(gè)元件。按照元件類別歸納元件名稱、數(shù)量、型號(hào)及參數(shù)。對(duì)于關(guān)鍵元件還要檢測(cè)其主要性能指標(biāo)和特性要求。

5 整機(jī)電路的安裝與調(diào)試
    安裝之前要對(duì)各種元件的導(dǎo)線、開關(guān)、電位器、接插件進(jìn)行預(yù)加工，包括：焊接部位的浸錫，元件引腳浸錫和成形，導(dǎo)線和跨接線的下料、剝皮、浸錫。
5．1 故障演示元件
    在安裝整機(jī)元件之前，要確定故障演示所需更換元件，確定原則：常見故障、易產(chǎn)生的故障元件。應(yīng)設(shè)置各部位多種故障。設(shè)置故障元件時(shí)需采用插接件進(jìn)行安裝?？筛鶕?jù)不同的元件引腳的直徑選用不同孔徑的插接件。
5．2 整機(jī)印刷線路板的安裝
    本故障演示設(shè)備的所有元件都安裝在2．4 m×1．2 m的線路板上。先依次安裝電阻、電容、二極管、三極管、電感、集成電路，然后安裝演示故障元件的插接件。調(diào)試時(shí)安裝元件，最后安裝聯(lián)接導(dǎo)線和跨接線，應(yīng)注意各元件的電源供電線路應(yīng)斷開，防止印刷板短路和焊接不良造成短路，影響整機(jī)工作，測(cè)量和調(diào)試各部分時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)。

6 電視機(jī)各電路測(cè)試與調(diào)試
6．1 電源調(diào)整
    數(shù)字電壓表接在電壓輸出端；調(diào)節(jié)電位器，使其輸出的直流電壓為115 V±0．2 V。只要115 V電壓正常，其余5 V、12 V、17 V、24 V、180 V電壓也正常，否則，電源電路就有問題，應(yīng)排除。
6．2 集成電路、晶體管的測(cè)試
    測(cè)試電路中集成電路LA76818A、LC863528CP、TDA2003、AN5522的各引腳電壓應(yīng)符合系統(tǒng)要求。特別是在CPU工作時(shí)，電源電壓、復(fù)位電壓、時(shí)鐘振蕩電路應(yīng)保證工作正常。在三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試參數(shù)。
6．3 中放調(diào)整
    掃頻儀測(cè)試中放電路的幅頻特性曲線，38 MHz中頻電視信號(hào)電平為60 dB，對(duì)38．5 MHz、30 MHz、31．5 MHz的中頻信號(hào)應(yīng)有不同程度吸收。
6．4 AGC調(diào)整
    天線端輸入電平為60 dB的PAL制射頻信號(hào)，處于I2C總線模式。調(diào)整RFAGC數(shù)據(jù)使單片集成電路LA76818A的4引腳輸出高放AGC電壓為2．4 V±O．05 V。
6．5 聚焦極、簾柵極與白平衡調(diào)整
    調(diào)試前整機(jī)預(yù)熱5分鐘；輸入黑白測(cè)試卡，信號(hào)強(qiáng)度為70~80 dB，調(diào)節(jié)聚焦電位器，使圖像聚焦最佳。簾柵極與白平衡調(diào)整按照說明調(diào)整。

7 總線調(diào)整
7．1 維修總線
    將音量調(diào)到最小，按一次遙控器上的“招回”鍵，再按音量“減”，按“招回”鍵，依次進(jìn)入工廠維修模式。按頻道增減鍵“P+”或“P-”鍵選擇調(diào)整項(xiàng)目，選中項(xiàng)目的字符由綠色變?yōu)榧t色。按音量增減鍵“VOL+”或“VOL一”鍵，調(diào)整選中的項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，調(diào)整結(jié)束后關(guān)機(jī)即可退出工廠維修模式。
7．2 總線調(diào)整
    進(jìn)入維修總線調(diào)整模式，行中心、場(chǎng)線性、場(chǎng)S校正、場(chǎng)中心及場(chǎng)幅度調(diào)整調(diào)整，按照相應(yīng)的步驟調(diào)整，以達(dá)到要求。用萬用表直流檔測(cè)量總線電壓，表針指示總線脈沖電壓平均值，通過表針指示位置有助于判斷和分析電路故障。本機(jī)正常狀態(tài)下的總線電壓約為4．3 V。如果總線電壓達(dá)到5 V電源電壓，同時(shí)出現(xiàn)死機(jī)，應(yīng)檢查復(fù)位電路V802是否損壞。VD804是否短路。如果總線電壓為0 V，處于待機(jī)狀態(tài)，可能是晶體振蕩器X801損壞或R835開路。如果故障現(xiàn)象為三無，總線電壓擺動(dòng)，應(yīng)檢查N701第15引腳外接的濾波元件是否損壞。

8 結(jié)語
    彩電示教系統(tǒng)裝置應(yīng)用現(xiàn)代電視新技術(shù)，結(jié)合目前市場(chǎng)上常用的彩電典型電路，通過設(shè)計(jì)將其擴(kuò)展成大型示教板。這樣可直觀看到內(nèi)部電路，通過測(cè)試點(diǎn)測(cè)試電路參數(shù)，極大地方便了現(xiàn)代電子信息教學(xué)與培訓(xùn)。