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系統(tǒng)集成工程中的常見問題分析2
2005-01-24
上期討論了由于傳輸系統(tǒng)的幅頻特性及群延時特性造成的圖像模糊、拖尾等現(xiàn)象,并提出了相應的解決方案。本期主要討論以下幾個問題:1、由于系統(tǒng)電源地線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(tǒng)或接插件等阻抗不匹配引起的重影反射及顯示不穩(wěn)定等。
1、由于系統(tǒng)電源地線處理不當造成的低頻干擾分為三類:
一是由于開關電源引起的不共地;二是設備信號連接地線接觸不良;三是由于布線施工中,零、火、地線混亂造成的不共地。以下分別予以說明。
一 由于開關電源引起的不共地:現(xiàn)在工程中所用設備,絕大部分都是利用開關電源,在高頻變壓時彼此是隔離的,即使是模擬電源,大都會用到隔離變壓器,沒有公共端,就設備本身而言,信號地線是獨立的,或者說設備之間的信號地線間沒有關系,如下圖:
因此設備間的信號地之間會形成電位差,即電壓。這個電壓可能在幾十伏到一百多伏,有時甚至會出現(xiàn)兩臺設備間機殼放電的情況。設備信號在連接時,例如通過矩陣切換器,由于信號地之間有電壓,就必然形成電流,而此電流如果沒有泄放途徑,會通過信號通道進行回流,這樣會把電源地線或信號地線的波動帶入信號通道,形成干擾。尤其是信號路數(shù)增多時,彼此間的電壓都不同,影響會更大。常見的現(xiàn)象是出現(xiàn)低頻的滾道,如由上到下,或由下到上的明暗滾道,滾動的頻率較低,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設備的保護地一定要連通,而且是同一個保護地,這樣即使設備的信號地間有電壓時,也可以通過保護地進行泄放,而不會影響到信號本身。因此在選用設備時,一定要考慮其電源線的接法,如果沒有保護地(二線制),可能在應用中,尤其是較大系統(tǒng)中會出問題,再就是設備的電源地線引腳千萬不要破壞。另外就是設法在信號傳輸過程中進行隔離傳輸,如利用平衡傳輸或是光纖傳輸?shù)?,以解決共地問題,這類應用以后會經(jīng)常用到,并且應該是今后的發(fā)展方向。
二 設備信號連接地線接觸不良:設備信號連接時地線接觸不良有兩個方面,一是接頭焊接時地線虛焊或漏焊,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(shù)字的行場信號,10為數(shù)字地;ID Bit為屏幕與主機之間的控制或地址碼。 但在實際工程中,經(jīng)常會在地線的連接中出現(xiàn)錯誤,如果將某些腳(如4,5,9,15等)接到地線上,以大屏顯示這種應用而言不至于出現(xiàn)什么問題,但如果10腳未接地的話,恐怕就要出現(xiàn)地線不通的情況,因此如果用到這類接頭時建議先測量一下,看看彼此的定義是否一樣,當然有時為了避免出現(xiàn)這種情況,有些設備將不用的引腳全部接地了,雖然不標準,但挺實用,只是如果要用到相應的控制位時會出問題,這一點應該知道,目前可這樣用。 三 由于布線施工中,零、火、地線混亂造成的不共地。這類問題在現(xiàn)場施工中極為常見,甲方或施工方會信誓旦旦地稱電源地線沒有問題,但常常會發(fā)現(xiàn)零、火線位置混亂,地(保護地)基本不通的現(xiàn)象或是電源線與信號線共用橋架等,這樣有時會出現(xiàn)直接燒毀設備情況。因此建議在進場施工時先用萬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制的左零、右火、中心地的規(guī)則,以防設備擊穿等惡性事故。這類問題不是技術問題,施工時細心檢查就能避免,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,會引起電路的自激,表現(xiàn)的現(xiàn)象為較細的網(wǎng)紋或字符邊上有很細的邊。解決辦法很簡單,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(tǒng)或接插件等阻抗不匹配引起的重影反射及顯示不穩(wěn)定:這類問題比較棘手。其表現(xiàn)現(xiàn)象為字符邊上有略暗、但邊界清晰的重影,或是大屏出現(xiàn)不規(guī)律的黑屏、并報出沒有信號的報警。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而言會引起不穩(wěn)定。對任一輸入和輸出電路而言,我們可以將其簡化為如下模型:
按照電路原理要求,當輸出阻抗與輸入阻抗相等時,即所謂匹配時,輸入點是半功率點,輸入電路是無反射吸收,當輸出阻抗與輸入阻抗不相等時,輸入點不是半功率點,會形成反射。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,并且時間有延遲。這與過去電視機重影的原理類似。發(fā)射臺發(fā)射的信號,直接到達天線。
形成主信號,同時發(fā)射臺的信號發(fā)射到大樓上,經(jīng)反射后到達天線被接收,形成輔信號,主輔信號除強度不同外,還有時間差。電視機收到兩個一樣的有時差的信號,其顯示的內(nèi)容就形成重影,如圖:
在傳輸系統(tǒng)中對R.G.B信號的反射會形成重影,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,因此傳輸過程中行場的阻抗不匹配是必然出現(xiàn)的,并且與傳輸距離有關。這將會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行的時鐘鎖相,這種失真將引起鎖相的不穩(wěn)定,現(xiàn)在的投影機等大都采用數(shù)字鎖相方式,即每行的時鐘個數(shù)有明確數(shù)量,并且鎖相范圍很小(提高鎖相精度)。輕微的失真會使顯示內(nèi)容的邊界或直豎線的邊界不齊,較嚴重的失真會引起失步即鎖相失敗,于是投影機將報出無信號輸入的情況。其實在這種情況下,如果利用CRT顯示器檢查會發(fā)現(xiàn)有信號,只是鎖相可能會不太好,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(tǒng)中包括接頭,電纜甚至設備本身阻抗很難或根本不可能調(diào)整,這個問題不易解決。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,正常時都能看出有勾邊現(xiàn)象,如果再略有反射,這種現(xiàn)象會更加明顯。這類問題目前沒有什么好辦法能解決,只能是在工程中或選購設備時,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(zhuǎn)接次數(shù)等。 我們將在傳輸過程中影響信號的質(zhì)量的原因分類歸納,形成下表,以供參考:
現(xiàn)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 | 用長線驅(qū)動 |
圖像拖尾 | 群延時 | 同上 |
圖像分色 | R.G.B傳輸不對稱 | 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(wěn)定 | H.V有反射 | 破壞反射,能解決 |
以上談到的問題基本能覆蓋常見工程中問題的80-90%。有時會有幾種現(xiàn)象同時出現(xiàn),此時應盡可能將其一一分解,不同的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因不同,解決方法也不盡相同.
(轉(zhuǎn)載)