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系統集成工程中的常見(jiàn)問(wèn)題分析2

2005-01-24

上期討論了由于傳輸系統的幅頻特性及群延時(shí)特性造成的圖像模糊、拖尾等現象,并提出了相應的解決方案。本期主要討論以下幾個(gè)問(wèn)題:1、由于系統電源地線(xiàn)處理不當造成的低頻干擾;2、由于環(huán)境電磁干擾和設備自激引起的高頻干擾;3、由于設備或傳輸系統或接插件等阻抗不匹配引起的重影反射及顯示不穩定等。 

    1、由于系統電源地線(xiàn)處理不當造成的低頻干擾分為三類(lèi):

    一是由于開(kāi)關(guān)電源引起的不共地;二是設備信號連接地線(xiàn)接觸不良;三是由于布線(xiàn)施工中,零、火、地線(xiàn)混亂造成的不共地。以下分別予以說(shuō)明。

    一 由于開(kāi)關(guān)電源引起的不共地:現在工程中所用設備,絕大部分都是利用開(kāi)關(guān)電源,在高頻變壓時(shí)彼此是隔離的,即使是模擬電源,大都會(huì )用到隔離變壓器,沒(méi)有公共端,就設備本身而言,信號地線(xiàn)是獨立的,或者說(shuō)設備之間的信號地線(xiàn)間沒(méi)有關(guān)系,如下圖:

     

    因此設備間的信號地之間會(huì )形成電位差,即電壓。這個(gè)電壓可能在幾十伏到一百多伏,有時(shí)甚至會(huì )出現兩臺設備間機殼放電的情況。設備信號在連接時(shí),例如通過(guò)矩陣切換器,由于信號地之間有電壓,就必然形成電流,而此電流如果沒(méi)有泄放途徑,會(huì )通過(guò)信號通道進(jìn)行回流,這樣會(huì )把電源地線(xiàn)或信號地線(xiàn)的波動(dòng)帶入信號通道,形成干擾。尤其是信號路數增多時(shí),彼此間的電壓都不同,影響會(huì )更大。常見(jiàn)的現象是出現低頻的滾道,如由上到下,或由下到上的明暗滾道,滾動(dòng)的頻率較低,為工頻或低于工頻(由于差拍引起的),或是較低頻的圖像明暗變化,解決的方案是要求所有相關(guān)設備的保護地一定要連通,而且是同一個(gè)保護地,這樣即使設備的信號地間有電壓時(shí),也可以通過(guò)保護地進(jìn)行泄放,而不會(huì )影響到信號本身。因此在選用設備時(shí),一定要考慮其電源線(xiàn)的接法,如果沒(méi)有保護地(二線(xiàn)制),可能在應用中,尤其是較大系統中會(huì )出問(wèn)題,再就是設備的電源地線(xiàn)引腳千萬(wàn)不要破壞。另外就是設法在信號傳輸過(guò)程中進(jìn)行隔離傳輸,如利用平衡傳輸或是光纖傳輸等,以解決共地問(wèn)題,這類(lèi)應用以后會(huì )經(jīng)常用到,并且應該是今后的發(fā)展方向。   

    二 設備信號連接地線(xiàn)接觸不良:設備信號連接時(shí)地線(xiàn)接觸不良有兩個(gè)方面,一是接頭焊接時(shí)地線(xiàn)虛焊或漏焊,只要細心一些就可避免,二是對接頭的理解有不同,按照VGA接頭(15HD)的標準,各引腳的定義如下:

1PIN—Red

2PIN—Green

3PIN—Blue

4PIN—ID Bit

5PIN—N/C

6PIN—R.GND

7PIN—G.GND

8PIN—B.GND

9PIN—No.Pin

10PIN—GND

11PIN—ID Bit

12PIN—ID Bit

13PIN—H Sync

14PIN—V Sync

15PIN—N/C

    其中1、2、3為模擬的紅、綠、藍信號,6、7、8為對應的模擬地;13、14為數字的行場(chǎng)信號,10為數字地;ID Bit為屏幕與主機之間的控制或地址碼。 但在實(shí)際工程中,經(jīng)常會(huì )在地線(xiàn)的連接中出現錯誤,如果將某些腳(如4,5,9,15等)接到地線(xiàn)上,以大屏顯示這種應用而言不至于出現什么問(wèn)題,但如果10腳未接地的話(huà),恐怕就要出現地線(xiàn)不通的情況,因此如果用到這類(lèi)接頭時(shí)建議先測量一下,看看彼此的定義是否一樣,當然有時(shí)為了避免出現這種情況,有些設備將不用的引腳全部接地了,雖然不標準,但挺實(shí)用,只是如果要用到相應的控制位時(shí)會(huì )出問(wèn)題,這一點(diǎn)應該知道,目前可這樣用。 三 由于布線(xiàn)施工中,零、火、地線(xiàn)混亂造成的不共地。這類(lèi)問(wèn)題在現場(chǎng)施工中極為常見(jiàn),甲方或施工方會(huì )信誓旦旦地稱(chēng)電源地線(xiàn)沒(méi)有問(wèn)題,但常常會(huì )發(fā)現零、火線(xiàn)位置混亂,地(保護地)基本不通的現象或是電源線(xiàn)與信號線(xiàn)共用橋架等,這樣有時(shí)會(huì )出現直接燒毀設備情況。因此建議在進(jìn)場(chǎng)施工時(shí)先用萬(wàn)用表或搖表徹底檢查一遍,保證所有的電源插座符合二相三線(xiàn)制的左零、右火、中心地的規則,以防設備擊穿等惡性事故。這類(lèi)問(wèn)題不是技術(shù)問(wèn)題,施工時(shí)細心檢查就能避免,這里不作討論。 2 由于環(huán)境電磁干擾和設備自激引起的高頻干擾:由于VGA信號帶寬很寬,因此所用芯片及電路設計的寬帶比較寬,在較差的電磁環(huán)境中,由于空間的電磁干擾,會(huì )引起電路的自激,表現的現象為較細的網(wǎng)紋或字符邊上有很細的邊。解決辦法很簡(jiǎn)單,破壞其自激條件即可。原則上講,不用的端口(輸入口與輸出口)應加75歐的負載匹配,防止干擾和破壞自激。 3 由于設備或傳輸系統或接插件等阻抗不匹配引起的重影反射及顯示不穩定:這類(lèi)問(wèn)題比較棘手。其表現現象為字符邊上有略暗、但邊界清晰的重影,或是大屏出現不規律的黑屏、并報出沒(méi)有信號的報警。這都是由于反射引起的,對R.G.B而言反射引起的是形成重影,對H.V而言會(huì )引起不穩定。對任一輸入和輸出電路而言,我們可以將其簡(jiǎn)化為如下模型:

 

    按照電路原理要求,當輸出阻抗與輸入阻抗相等時(shí),即所謂匹配時(shí),輸入點(diǎn)是半功率點(diǎn),輸入電路是無(wú)反射吸收,當輸出阻抗與輸入阻抗不相等時(shí),輸入點(diǎn)不是半功率點(diǎn),會(huì )形成反射。比較形象地講,輸出電路將能量傳送到輸入電路,而輸入電路并不能全部吸收,有些富裕部分又反送回輸出電路。很明顯,輸出電路不可能吸收這部分能量,又將其送回到輸入電路,能量有些損耗,并且時(shí)間有延遲。這與過(guò)去電視機重影的原理類(lèi)似。發(fā)射臺發(fā)射的信號,直接到達天線(xiàn)。 

    形成主信號,同時(shí)發(fā)射臺的信號發(fā)射到大樓上,經(jīng)反射后到達天線(xiàn)被接收,形成輔信號,主輔信號除強度不同外,還有時(shí)間差。電視機收到兩個(gè)一樣的有時(shí)差的信號,其顯示的內容就形成重影,如圖:

    在傳輸系統中對R.G.B信號的反射會(huì )形成重影,對H.V信號而言,由于TTL電路是高阻,從510歐至5000歐都可能,一般通用是1500歐的,但接頭電纜等阻抗是75歐的,因此傳輸過(guò)程中行場(chǎng)的阻抗不匹配是必然出現的,并且與傳輸距離有關(guān)。這將會(huì )造成同步信號波形失真,破壞接收電路中利用其波形的上升或下降沿進(jìn)行的時(shí)鐘鎖相,這種失真將引起鎖相的不穩定,現在的投影機等大都采用數字鎖相方式,即每行的時(shí)鐘個(gè)數有明確數量,并且鎖相范圍很小(提高鎖相精度)。輕微的失真會(huì )使顯示內容的邊界或直豎線(xiàn)的邊界不齊,較嚴重的失真會(huì )引起失步即鎖相失敗,于是投影機將報出無(wú)信號輸入的情況。其實(shí)在這種情況下,如果利用CRT顯示器檢查會(huì )發(fā)現有信號,只是鎖相可能會(huì )不太好,甚至并不嚴重。 既然產(chǎn)生的原理是由于阻抗不匹配造成的反射,解決的方案應是盡可能匹配或破壞反射,對H.V信號而言,破壞反射是可行的,我們有許多方法破壞反射,在實(shí)際應用中取得了很好的效果。但對R.G.B信號只能是盡可能匹配。由于傳輸系統中包括接頭,電纜甚至設備本身阻抗很難或根本不可能調整,這個(gè)問(wèn)題不易解決。如BNC接口,要求是用75歐的,但市面上大量的BNC接口是50歐的(便于生產(chǎn));電纜應要求75歐±2歐,但這一指標有時(shí)很難保障;有些投影設備為了提高清晰度,對高頻提升較大,正常時(shí)都能看出有勾邊現象,如果再略有反射,這種現象會(huì )更加明顯。這類(lèi)問(wèn)題目前沒(méi)有什么好辦法能解決,只能是在工程中或選購設備時(shí),盡可能保證R.G.B的阻抗匹配,采用標準的接頭及電纜,減小轉接次數等。 我們將在傳輸過(guò)程中影響信號的質(zhì)量的原因分類(lèi)歸納,形成下表,以供參考: 

現象

原因

解決方案

低頻滾道或干擾其它圖像

電源干擾接頭聯(lián)線(xiàn)虛焊或不對應

檢查共地

圖像變暗

電纜幅頻持性不好或增益不對或功率不匹配

用長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)

圖像拖尾

群延時(shí)

同上

圖像分色

R.G.B傳輸不對稱(chēng)

查電纜或其它設備

高頻細網(wǎng)紋

自激

破壞自激、加負載

圖像重影

不匹配,反射

匹配,較難解決

圖像不穩定

H.V有反射

破壞反射,能解決

  以上談到的問(wèn)題基本能覆蓋常見(jiàn)工程中問(wèn)題的80-90%。有時(shí)會(huì )有幾種現象同時(shí)出現,此時(shí)應盡可能將其一一分解,不同的現象產(chǎn)生的原因不同,解決方法也不盡相同. 

 

 

    (轉載)


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