靳廣龍

【摘?要】本文介紹了VGA信號(hào)接口引腳定義，VGA信號(hào)同步方式，根據(jù)VGA信號(hào)特點(diǎn)建立了顯示器VGA信號(hào)路徑模型，以及干擾模型，結(jié)合工作和生活中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)顯示器VGA視頻畫(huà)面顯示故障進(jìn)行了具體分類，并做了一定程度的分析。

【關(guān)鍵詞】VGA;同步方式;行;場(chǎng);干擾

1 引言

顯示器上的視頻信號(hào)可分為兩大類，模擬視頻信號(hào)和數(shù)字視頻信號(hào)。模擬視頻信號(hào)具有成本低和還原性好的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是容易失真，數(shù)字視頻信號(hào)不會(huì)失真，可非線性編輯增加特效。VGA信號(hào)就是模擬信號(hào)的一種。

VGA工作原理是將顯存內(nèi)以數(shù)字格式存儲(chǔ)的圖像（幀）信號(hào)在RAMDAC里經(jīng)過(guò)模擬調(diào)制成模擬高頻信號(hào)，然后再輸出到等離子成像，這樣的VGA信號(hào)在輸入端LED顯示屏內(nèi)，就不必經(jīng)過(guò)矩陣解碼電路的換算，從而實(shí)現(xiàn)最短的視頻傳輸過(guò)程，優(yōu)點(diǎn)還有無(wú)串?dāng)_、無(wú)電路合成分離損耗等。

2 VGA信號(hào)概述

2.1簡(jiǎn)介

VGA（Video Graphics Array）是IBM公司在1987年推出的使用模擬信號(hào)的一種視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)，在當(dāng)時(shí)具有分辨率高，顯示速率快，顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)，在彩色顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

目前VGA 技術(shù)的應(yīng)用還主要基于VGA顯示卡的計(jì)算機(jī)、筆記本等設(shè)備。對(duì)于一些嵌入式VGA顯示系統(tǒng)，可以在不使用VGA顯示卡和計(jì)算機(jī)的情況下，實(shí)現(xiàn)VGA圖像的顯示和控制，此系統(tǒng)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于超市、車站、飛機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的廣告宣傳和提示信息顯示，也可應(yīng)用于工廠車間生產(chǎn)過(guò)程中的操作信息提示顯示，還能以多媒體形式應(yīng)用于日常生活。

需要指出的是在VGA 顯示模式下顯示計(jì)算機(jī)的輸出數(shù)據(jù)時(shí)還要加上數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號(hào)和行、場(chǎng)同步信號(hào)，然后通過(guò)電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中，方能現(xiàn)實(shí)。

2.2 引腳定義：

VGA信號(hào)接口定義如下：

1 紅色視頻信號(hào)（Red）;

2綠色視頻信號(hào)（Green）;

3藍(lán)色視頻信號(hào)（Blue）;

4顯示器標(biāo)識(shí)信號(hào)#2（Monitor ID Bit）;

5地線（Gnd）;

6紅色視頻信號(hào)地線（Red Gnd）;

7綠色視頻信號(hào)地線（Green Gnd）;

8藍(lán)色視頻信號(hào)地線（Blue Gnd）;

9未連接（No Pin）;

10同步信號(hào)地線（Sync Gnd）;

11顯示器標(biāo)識(shí)信號(hào)#0（Monitor ID Bit 0）;

12顯示器標(biāo)識(shí)信號(hào)#1/SDA（Monitor ID Bit 1 or SDA）;

13水平/復(fù)合同步信號(hào)（Horizontal Sync or Composite Sync）;

14垂直同步信號(hào)（Vertical Sync）;

15顯示器標(biāo)識(shí)信號(hào)#3/SCL（Monitor ID Bit 3 or SCL）。

2.3 VGA信號(hào)同步方式

視頻中的每一副畫(huà)面都是由線組成，每一條線是由一個(gè)個(gè)像素點(diǎn)組成，線上的每一個(gè)像素點(diǎn)反映視頻信號(hào)的強(qiáng)度。

分離的行和場(chǎng)同步信號(hào)用來(lái)定義每行和每幀的結(jié)束。也就是說(shuō)，一個(gè)行同步信號(hào)表示一行結(jié)束，一個(gè)場(chǎng)同步信號(hào)表示一幀結(jié)束。

VGA接口根據(jù)同步信號(hào)的不同可分為下列三種：

1）3線同步（綠同步）

3線同步方式是將復(fù)合同步信號(hào)（實(shí)際是行場(chǎng)同步信號(hào)的異或XOR）編碼在綠色通道。

2）4線同步（3基色信號(hào)+復(fù)合同步信號(hào)）

4線同步方式是將場(chǎng)行同步信號(hào)放在了13腳的復(fù)合同步信號(hào)中。

3）5線同步（3基色信號(hào)+場(chǎng)行同步信號(hào)）

5線同步方式就是把行同步信號(hào)放在了13腳，場(chǎng)同步信號(hào)放在了14腳中。

一般的顯示器都可以接受5線同步方式;至于4線同步和3線同步，那就要看顯示器硬件方案中是否可以從綠信號(hào)或復(fù)合同步信號(hào)中分離出場(chǎng)行同步信號(hào)了，并不是所有顯示器都支持。理論上VGA接口只要接上了上面主要的信號(hào)線和地，就可以顯示了。

3 VGA顯示圖像干擾分析

3.1 VGA顯示器信號(hào)路徑等效分析

理想情況下主機(jī)VGA信號(hào)到顯示器輸入信號(hào)路徑如圖2。

V1是主機(jī)信號(hào)源為真實(shí)顯示的信號(hào)內(nèi)容，經(jīng)過(guò)信號(hào)線流出到顯示器內(nèi)部經(jīng)過(guò)終端電阻后同樣路徑流回主機(jī)端，但是真實(shí)環(huán)境中存在線路電阻、干擾、串?dāng)_等情況，實(shí)際等效如圖3。

信號(hào)在路徑上傳輸有串?dāng)_和干擾情況，等效疊加一個(gè)信號(hào)源V2，信號(hào)路徑存在地線電阻，顯示器設(shè)備內(nèi)部開(kāi)關(guān)電源工作電源回流路徑如果和該視頻信號(hào)路徑重合會(huì)疊加一個(gè)地線噪聲信號(hào)V3，顯示器真正獲取的信號(hào)是V1、V2、V3三種信號(hào)的疊加。正是因?yàn)檫@三種信號(hào)的疊加形成了不同的顯示干擾。

3.2 顯示器顯示原理

VGA顯示器基本顯示原理為內(nèi)部高速AD按照固定的采樣時(shí)序?qū)δMVGA信號(hào)采集，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后送到液晶顯示通道顯示處理。采樣時(shí)序如圖4。

上圖黑色豎線為顯示器AD采樣時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)模擬視頻信號(hào)到數(shù)字轉(zhuǎn)換，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)顯示就需要模擬視頻信號(hào)本身無(wú)干擾和AD采樣時(shí)刻準(zhǔn)確。

3.3 VGA顯示主要故障分析

在工程應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)遇到VGA信號(hào)顯示不正常，常見(jiàn)的有水波紋，抖動(dòng)，閃爍，模糊等現(xiàn)象，針對(duì)不同現(xiàn)象機(jī)理分析如下。

（1）拖尾現(xiàn)象，屏幕不清晰，顯示字符的邊緣模糊，有重影

這種多數(shù)都是由線材質(zhì)量引起的，VGA是模擬信號(hào)，線材阻抗的變化和不匹配會(huì)在傳輸線路中產(chǎn)生一個(gè)反射信號(hào)，這個(gè)信號(hào)會(huì)在發(fā)送端和接收端來(lái)回震蕩，這個(gè)反射信號(hào)疊加就是干擾信號(hào)V2，最終導(dǎo)致顯示器采集到的信號(hào)是V1和V2的疊加，最終導(dǎo)致采集的信號(hào)和真實(shí)信號(hào)有誤差，體現(xiàn)到顯示器上就是噪點(diǎn)、拖尾、圖像邊緣模糊等現(xiàn)象，如果傳輸距離較遠(yuǎn)，VGA信號(hào)衰減嚴(yán)重，干擾增加，拖尾現(xiàn)象就越嚴(yán)重。

（2）圖像抖動(dòng)

顯示器顯示采樣時(shí)鐘是從行同步信號(hào)經(jīng)過(guò)鑒頻和鎖相環(huán)產(chǎn)生的，如果行同步信號(hào)被干擾會(huì)導(dǎo)致行顯示位置不準(zhǔn)確，從顯示器上看到就是左右抖動(dòng)，如果場(chǎng)同步信號(hào)被干擾，會(huì)導(dǎo)致上下顯示位置不準(zhǔn)確，最終看到的就是上下抖動(dòng)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文先從VGA信號(hào)特點(diǎn)展開(kāi)，建立了顯示器VGA信號(hào)路徑模型，以及干擾模型，對(duì)顯示器畫(huà)面顯示故障進(jìn)行了具體分類和相應(yīng)的分析，以期對(duì)生活和工作中遇到的顯示器VGA視頻畫(huà)面故障定位起到一些幫助作用。

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（作者單位：太原航空儀表有限公司 顯示技術(shù)研究所）