计算机彩色显示器信号源
宋 卫 星
（陕西理工学院物理系 陕西汉中 723001）
[摘 要] 用7555时基IC 构成的自由振荡器、触发器与用CD4060十四位二进制串行计数器、74LS161四位二进制同步计数器等构成的分频电路能够组成计算机彩色显示器信号源。
[关键词] 彩色显示器；7555时基IC ；分频电路
在计算机系统中，显示器是最为重要的输出设备。当前，CRT 式节能型彩色显示器是计算机系统的主流显示器。节能型彩色显示器的特点是，连接主机信号时显示器才能完全进入工作状态，否则它将处在待机状态。然而，计算机系统的硬件故障几率最高者当属显示器。对于故障彩色显示器来说，在维修过程中，必须连接计算机主机，同时还要按检测需要频繁地开关显示器，实际操作时为了确保主机显示卡的安全，又必须是开关整个计算机系统。在可视化操作系统条件下，利用显示器的屏显提示及鼠标关机已经不可能，利用键盘频繁关机也颇为烦琐。为此，有必要设计一种信号发生器，作为计算机彩色显示器维修、检测用信号源（以下简称彩显信号源），需要时可直接开关显示器，且无需考虑信号源的安全，使开关显示器的操作变得简单、快捷，给显示器的维修带来极大的方便。
1 彩显信号源的构成原理
1.1 图像形成原理
显示器显示图像是借助电子束在屏幕上的扫描完成
的。电子束在荧屏上从左到右，自上而下一行一行地扫描，扫描点的亮度及色彩由控制电子束流的电压来决定。对显示器来说，输入图像信号的高电平对对应于显示图像的亮点， 低电平对应于显示图像的暗点。要显示“井”字格图形，每场图像信号中，必须有等间隔、宽度相同的几个正脉冲（宽度为2~3行）与几条水平亮线相对应；同时，每一行信号中又必须有等间隔、宽度相同的几个正脉冲与几条垂直亮线相对应。按此原理产生的图像信号、同步信号波形如图1 所示。 1.2 彩显信号源的构成框图
本文所述的彩显信号源具有VGA 、SVGA 两种显示方式，它由可变8倍行频振荡、行同步信号形成、512、640倍分频、场同步信号形成、水平亮线信号形成、垂直亮线信号形成、图像信号合成、图像输出等电路构成，构成框图如图2所示。
2 彩显信号源的电路原理
彩显信号源的电路原理如图3所示。 2.1 可变8倍行频振荡电路
可变8倍行频振荡电路的功用是产生VGA 、SVGA 显示方式下252kH Z 、284kH Z 的方波。此信号经过脉宽处理及分频后作为垂直亮线信号及水平亮线信号，同时经8分频后又作为行同步信号，经512或640分频后又作为场同步信号。
由7555 IC1及外围定时元件R 2、R 3、R 5、C 1、C 2组成的无稳态多谐振荡器作为8倍行频振荡电路。电路的振荡周期为 T = 0.693C2 (R2+2R3+R5) 。 2.2 8倍分频电路
电路的任务是将8倍行频方波分频成为行频矩形波，由IC7（CD4040）集成电路完成。 2.3 行同步信号电路 2.3.1 行同步信号产生电路
用行频矩形波的下降沿触发单稳态触发器，产生宽度符合要求的正极性行频脉冲，此即行同步脉冲。现选定行同步信号为正极性脉冲, 脉宽约为5μS 。选用7555 IC4构成的单稳态触发器作为延时电路。常态时, 7555输出低电平, 有触发信号输入时7555输出高电平, 其延时时间由R 10、C 17决定，约为5μS 。 2.3.2 行同步信号相位调整电路
用7555 IC3构成的单稳态触发器用来完成行同步脉冲与垂直亮线信号间的相位处理，调整R 9可改变IC3输出正脉冲的宽度使行同步脉冲信号与其在时间上接近的垂直亮线信号对齐，以便消除行逆程期间出现的垂直亮线信号。
2.4 场同步信号处理电路
彩显信号源有相当于VGA 、SVGA 两种显示方式的扫描频率，VGA 方式时，行频为31.5kH Z ，场频为61.5H Z ；SVGA 方式时，行频为35.5kH Z ，场频为55.47H Z 。为保证图像稳定, 在此将行同步信号分频，使之成为场同步信号，确保行场扫描频率相位关系恒定。为此，在VGA 方式时，取行、
场频之比为f H f V =512； 在SVGA 方式时，取行、场频之比为f H f V =640。 2.4.1 512、640倍分频电路
为了获得行场频之比为512、640的关系, 用IC8（CD4040十四位二进制串行计数器）构成27（=128）倍分频器，用IC6（74LS161四位二进制同步计数器）构成4（5）倍分频器；27倍分频器与4倍分频器串联，即可完成512倍的分频；27倍分频器与5倍分频器串联，即可完成640倍的分频。
分频电路输出的场频方波因宽度太宽不宜直接作为场同步信号。由IC8⑥脚输出的场频方波经IC5B 变换为脉冲宽度大约5μS 的正极性脉冲，此即场同步信号。
3 图像信号产生电路
图像为“井”字格图形，这就要求图像信号中包含垂直亮线信号（8倍行频脉冲）及水平亮线信号（8倍场频脉冲）。
3.1 垂直亮线信号形成电路
垂直亮线信号由IC1输出的8倍行频脉冲经IC2变换为负脉冲而成; 垂直亮线总数为8，为避免在回扫期出现垂直亮线，可借助R 9调节行同步信号相位，使某一行同步脉冲信号与其在时间上接近的垂直亮线信号对齐，再利用非门IC10C 、模拟开关IC9C 使行同步脉冲总是关掉这一垂直亮线信号，实现垂直亮线的行逆程消隐；同理，利用IC10A 、IC9A 实现垂直亮线的场逆程消隐。
3.1 水平亮线信号形成电路
水平亮线信号直接由IC8⑦脚输出的8倍场频脉冲经IC5A 变换为负脉冲而成。
经IC9C 、IC9A 模拟开关控制的8倍行频负脉冲与IC5A ⑤脚输出的8倍场频负脉冲送至与非门IC10B ，经与非运算后得到正极性的垂直亮线与水平亮线信号的叠加，此即图像信号，经射极输出器进行阻抗变换后作为图像信号输出。
图3所示电路计算机仿真实验通过后，经过PCB 计算机辅助设计、安装、调试, 其电路成品已正常使用两年．
[ 参 考 文 献 ]
[1] 郝鸿安, 徐红媛. 555集成电路实用大全[M]. 上海: 上海科学普及出版社, 1996.1~22.
[2]《显示器电路原理与维修》编写组. 显示器电路原理与维修[M]. 北京: 电子工业出版社, 1992.1~9 ; 293~314.
计算机彩色显示器信号源
宋 卫 星
（陕西理工学院物理系 陕西汉中 723001）
[摘 要] 用7555时基IC 构成的自由振荡器、触发器与用CD4060十四位二进制串行计数器、74LS161四位二进制同步计数器等构成的分频电路能够组成计算机彩色显示器信号源。
[关键词] 彩色显示器；7555时基IC ；分频电路
在计算机系统中，显示器是最为重要的输出设备。当前，CRT 式节能型彩色显示器是计算机系统的主流显示器。节能型彩色显示器的特点是，连接主机信号时显示器才能完全进入工作状态，否则它将处在待机状态。然而，计算机系统的硬件故障几率最高者当属显示器。对于故障彩色显示器来说，在维修过程中，必须连接计算机主机，同时还要按检测需要频繁地开关显示器，实际操作时为了确保主机显示卡的安全，又必须是开关整个计算机系统。在可视化操作系统条件下，利用显示器的屏显提示及鼠标关机已经不可能，利用键盘频繁关机也颇为烦琐。为此，有必要设计一种信号发生器，作为计算机彩色显示器维修、检测用信号源（以下简称彩显信号源），需要时可直接开关显示器，且无需考虑信号源的安全，使开关显示器的操作变得简单、快捷，给显示器的维修带来极大的方便。
1 彩显信号源的构成原理
1.1 图像形成原理
显示器显示图像是借助电子束在屏幕上的扫描完成
的。电子束在荧屏上从左到右，自上而下一行一行地扫描，扫描点的亮度及色彩由控制电子束流的电压来决定。对显示器来说，输入图像信号的高电平对对应于显示图像的亮点， 低电平对应于显示图像的暗点。要显示“井”字格图形，每场图像信号中，必须有等间隔、宽度相同的几个正脉冲（宽度为2~3行）与几条水平亮线相对应；同时，每一行信号中又必须有等间隔、宽度相同的几个正脉冲与几条垂直亮线相对应。按此原理产生的图像信号、同步信号波形如图1 所示。 1.2 彩显信号源的构成框图
本文所述的彩显信号源具有VGA 、SVGA 两种显示方式，它由可变8倍行频振荡、行同步信号形成、512、640倍分频、场同步信号形成、水平亮线信号形成、垂直亮线信号形成、图像信号合成、图像输出等电路构成，构成框图如图2所示。
2 彩显信号源的电路原理
彩显信号源的电路原理如图3所示。 2.1 可变8倍行频振荡电路
可变8倍行频振荡电路的功用是产生VGA 、SVGA 显示方式下252kH Z 、284kH Z 的方波。此信号经过脉宽处理及分频后作为垂直亮线信号及水平亮线信号，同时经8分频后又作为行同步信号，经512或640分频后又作为场同步信号。
由7555 IC1及外围定时元件R 2、R 3、R 5、C 1、C 2组成的无稳态多谐振荡器作为8倍行频振荡电路。电路的振荡周期为 T = 0.693C2 (R2+2R3+R5) 。 2.2 8倍分频电路
电路的任务是将8倍行频方波分频成为行频矩形波，由IC7（CD4040）集成电路完成。 2.3 行同步信号电路 2.3.1 行同步信号产生电路
用行频矩形波的下降沿触发单稳态触发器，产生宽度符合要求的正极性行频脉冲，此即行同步脉冲。现选定行同步信号为正极性脉冲, 脉宽约为5μS 。选用7555 IC4构成的单稳态触发器作为延时电路。常态时, 7555输出低电平, 有触发信号输入时7555输出高电平, 其延时时间由R 10、C 17决定，约为5μS 。 2.3.2 行同步信号相位调整电路
用7555 IC3构成的单稳态触发器用来完成行同步脉冲与垂直亮线信号间的相位处理，调整R 9可改变IC3输出正脉冲的宽度使行同步脉冲信号与其在时间上接近的垂直亮线信号对齐，以便消除行逆程期间出现的垂直亮线信号。
2.4 场同步信号处理电路
彩显信号源有相当于VGA 、SVGA 两种显示方式的扫描频率，VGA 方式时，行频为31.5kH Z ，场频为61.5H Z ；SVGA 方式时，行频为35.5kH Z ，场频为55.47H Z 。为保证图像稳定, 在此将行同步信号分频，使之成为场同步信号，确保行场扫描频率相位关系恒定。为此，在VGA 方式时，取行、
场频之比为f H f V =512； 在SVGA 方式时，取行、场频之比为f H f V =640。 2.4.1 512、640倍分频电路
为了获得行场频之比为512、640的关系, 用IC8（CD4040十四位二进制串行计数器）构成27（=128）倍分频器，用IC6（74LS161四位二进制同步计数器）构成4（5）倍分频器；27倍分频器与4倍分频器串联，即可完成512倍的分频；27倍分频器与5倍分频器串联，即可完成640倍的分频。
分频电路输出的场频方波因宽度太宽不宜直接作为场同步信号。由IC8⑥脚输出的场频方波经IC5B 变换为脉冲宽度大约5μS 的正极性脉冲，此即场同步信号。
3 图像信号产生电路
图像为“井”字格图形，这就要求图像信号中包含垂直亮线信号（8倍行频脉冲）及水平亮线信号（8倍场频脉冲）。
3.1 垂直亮线信号形成电路
垂直亮线信号由IC1输出的8倍行频脉冲经IC2变换为负脉冲而成; 垂直亮线总数为8，为避免在回扫期出现垂直亮线，可借助R 9调节行同步信号相位，使某一行同步脉冲信号与其在时间上接近的垂直亮线信号对齐，再利用非门IC10C 、模拟开关IC9C 使行同步脉冲总是关掉这一垂直亮线信号，实现垂直亮线的行逆程消隐；同理，利用IC10A 、IC9A 实现垂直亮线的场逆程消隐。
3.1 水平亮线信号形成电路
水平亮线信号直接由IC8⑦脚输出的8倍场频脉冲经IC5A 变换为负脉冲而成。
经IC9C 、IC9A 模拟开关控制的8倍行频负脉冲与IC5A ⑤脚输出的8倍场频负脉冲送至与非门IC10B ，经与非运算后得到正极性的垂直亮线与水平亮线信号的叠加，此即图像信号，经射极输出器进行阻抗变换后作为图像信号输出。
图3所示电路计算机仿真实验通过后，经过PCB 计算机辅助设计、安装、调试, 其电路成品已正常使用两年．
[ 参 考 文 献 ]
[1] 郝鸿安, 徐红媛. 555集成电路实用大全[M]. 上海: 上海科学普及出版社, 1996.1~22.
[2]《显示器电路原理与维修》编写组. 显示器电路原理与维修[M]. 北京: 电子工业出版社, 1992.1~9 ; 293~314.