液晶电视伴音电路特点与故障分析 (液晶电视伴音电路详解)
编辑:rootadmin
液晶电视伴音电路主要由音频信号处理电路和音频功放电路两部分组成，其作用是对接收的第二伴音中频信号或从其他端口输入的音频信号进行解调、切换、音效处理、功率放大，最后驱动扬声器发声。液晶电视的伴音通道的基本形式主要有两种:一种是单芯片(又称主芯片)输出模拟音频信号，经音效电路或运放电路处理后再送给伴音功放电路，如图1所示;另一种是单芯片输出IS(IntergrateInterficeSound)数字音频信号，直接送给数字功放电路。在新型大屏幕单芯片液晶彩电中，多采用后一种方式，因为该方式元件数量少、电路简洁，有利于板件小型化。
从电视机AV、YPbPr、PC等端口输入的音频信号也被送到音频切换电路。切换选择后的音频信号经去加重、音效处理及电压放大后，输出工R音频信号，一路送往功放电路推动扬声器发声;另一路送往耳机功放电路，放大后的信号送往耳机插另外，很多单芯片还会单独输出AVL、R音频信号，分别经前置电路放大后，与电视机的AV音频输出孔相连，作为音频信号输出源。提示:1、在检修液晶彩电伴音异常故障时，可先插入耳机试听，若伴音正常，通常表明伴音前级电路正常，问题出在后级电路中;否则，说明问题出在前级电路中。2、部分单芯片(如RTD2674U、RTD2674S)内部的音频处理电路热稳定性能不高，工作一段时间后易出现无声或伴音中有噪音故障，这时可给单芯片安装散热片或风扇，以降低其工作温度，也可找到该芯片内部音频处理电路的供电端(如RTD2674U、RTD2674S的215脚)，将外部的供电电感换成一只10Ω-20Ω电阻，以降低其工作电流，从而提高电路的稳定性。二、D类功放电路在大屏幕液晶彩电中，伴音功放多采用D类功放电路，其名称的得来是缘于该电路中的功率管工作于开关状态，即工作于D类状态。该类功放电路连续输出功率大，自身损耗小，效率可达90%(是现有放大器中效率最高的)，并且可以大大减小散热器的尺寸，甚至无需外加散热片，如图4所示。D类功放取代普通功放(多工作于B类或AB类状态)是必然趋势，就如晶体管功放代替电子管功放一样。值得注意的是，由于在数字功放电路中，其功率放大单元也采用D类功放，因此不少人将D类功放称为数字功放或数码功放。其实，这种说法是不妥的，因为在液晶彩电中，常称的D类功放芯片，如TFA9810TTPA2012D2、TPA3001D1、TPA3113D2、TDA8932等，输入的是模拟音频信号，在芯片内部电路的作用下将模拟信号转变成脉冲信号，然后再进行放大，最后通过低通滤波器还原成模拟信号，送给扬声器使之发声。也就是说，这些D类功放输入的是模拟信号，输出的也是模拟信号。准确地讲，这些D类功放仍属于模拟功放。D类功放主要由调制器、功率放大器和低通滤波器组成，如图5所示。输入的模拟音频信号经过调制器后，变成与其幅度相对应的高频率脉冲信号，经脉冲推动器驱动功率放大器工作，最后经过低通滤波器还原出音频信号，以推动扬声器发声。调制器的作用是将输入的模拟音频信号变为PWM数字音频信号(即脉宽调制信号)。在部分D类功放电路中，调制器实为A/D(模/数)变换器;在一般的D类功放电路中，没有采用A/D变换电路得到PWM信号，而是用一只运放构成的比较器来完成，如图6所示。输入的音频信号加上一定直流偏置后送到运放的正输入端，通过自激振荡生成的三角波加到运放的负输入端，当音频信号幅度大于三角波幅度时，比较器输出“1";当音频信号幅度小于三角波幅度时，比较器输出“0"，这样就可将输入的音频信号变为脉冲宽度随信号波幅度变化的PWM(PuiseWidthModulation，脉宽调制)脉冲。功率放大器的作用是把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号，其功率管工作于开关状态。该类功放电路能够输出的最大功率由负载、电源电压和开关管允许流过的电流来决定。低通滤波器的作用是把大功率PWM波形中的声音信息还原出来。由于流过此处的电流较大，若采用电阻、电容(RC)结构的低通滤波器，在电阻上会消耗大量电能，这显然是不允许的，所以此处采用IC低通滤波器。当占空比大于1:1的脉冲到来时，C的充电时间大于放电时间，输出电平上升;当窄脉冲到来时，放电时间长，输出电平下降，正好与原音频信号的幅度变化相一致，这样就能将原音频信号还原出来。提示:D类功放又称为开关放大器，具有效率高、体积小、失真低等优点。该类音频功率放大器工作时，先将输入的模拟音频信号[或者PCM(英文PulseCodeModulation的缩写，表示脉冲编码调制，即模拟信号取样、量化处理)信号]变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)脉冲信号，然后用PWM或PDM脉冲信号去控制大功率开关器件的通/断，以实现功率变换。与普通AB类音频功放块相比，D类功放块内部集成的单元电路较多，引脚也较多，供电也为多组:功放单元一般采用较高的电压供电，振荡器、运放、PWM调制、模式控制等电路一般采用一组或多组低电压供电。图4所示的伴音功放块为nxP公司生产的高效D类功放TDA8932。该IC内置两个独立的差分输入及功率放大电路，模拟音频信号输入端为14、15脚与②、③脚，放大后的输出端为22、27脚，其工作电压为10V~36V，在供电为24V的情况下，连续输出功率为2X15W(双声道立体声，RL=4Ω)或1x30W(单声道全桥应用，RL=8Ω)。该IC的典型应用电路如图7所示。TDA8932的输出端对地接有阻容串联电路(R542、C529，R543、C531)，目的是防止高频自激。L22、C530及L23、C532的参数需根据扬声器阻抗的大小进行调整。Q27为静音控制三极管，受CPU输出的A-MUTE信号控制。Q28、Q29等元件组成开/关机静音控制电路，Q28的b极外接电阻R553与电容C181，e极外接R552、R554及C211。在开机瞬间，+24V电压一路通过R553给C181充电，另一路R552、R554分压后给C211充电，显然C211两端的电压上升较快，即Q28的e极电压比b极电压上升快，Q28导通，其c极输出高电平，Q29导通，其c极输出低电平，送给TDA8932的⑤脚(静音控制端)，以实现开机静音功能。在关机瞬间，+24V电压消失C181中存储的电荷通过D42及+24V负载放电，其放电速度远快于C211的放电，即在此阶段Q28的e极电压一直高于b极电压，Q28导通，Q29也导通，TDA8932的⑤脚一直为低电平，从而达到关机静音的目的。提示:D类功放的检修思路与普通功放基本相同:先将电视机音量开到适中位置，手拿镊子轻触功放块的输入端，听喇叭中是否有“喀喀”声。若有，则表明前级电路有问题;若无，检查功放的供电与静音控制是否正常。另外，该类功放的音频输出端的直流电压约为功率放大电路供电的一半，若相差较大，多为功放块损坏。三、数字伴音功放电路数字功放电路是指对输入的数字信号进行功率转换，最后通过低通滤波器输出大功率模拟信号的放大电路。该类电路输入的信号是数字信号，输出的是模拟信号，在功放级完成数字信号的DAC转换，所以国外也将该类功放电路称为功率DAC电路。数字功放芯片内含串行数据输入、DRC(Dy-namicRangeControl，动态量程控制)、SRC(SampleRateConvertor，采样率转换)、微控制、保护逻辑、功率放大(D类)等电路，具有体积小、外围元件少等优点，如图8所示。在液晶彩电中，常用的的数字伴音功放芯片型号较多，如TA2020、TAA2008、TA2024、TAS5101DAPR、TAS5122DCA、TAS5706A、TAS5707、TAS5711、TDA8933BTW、STA333W、STA559BW、MSH9000等。虽然数字功放芯片的引脚较多，但在实际检修中，主要检测供电(为多组)、复位总线、待机控制、数字信号输入与输出等几类引脚端的电压或波形。下面以德州仪器公司生产的数字功放芯片TAS5711(在8Ω负载下，输出功率可达20W)为例进行说明，其应用电路如图9所示。TAS5711的2、3、34、35、40、41、44、45脚为内部A~D四通道功率放大电路的供电端，其供电电压为8V~26V(在液晶彩电中多为12V或24V);13脚为3.3V模拟电路供电端，27脚为3.3V数字电路供电端。23脚(SDA)、24脚(SCL)分别为总线数据、时钟端，用于传输控制命令。15、20、21、22脚是IIS数字音频信号输入端。其中，15脚(MCLK)为主时钟输入端，20脚(LRCLK)为串行音频数据左右时钟输入端，21脚(SCLK)为串行音频数据时钟输入端，22脚(SDIN)为串行音频数据输入端。①脚(OuT-A)、46脚(OUT-B)分别为左、右声道音频信号输出端，36脚(ouT-D)、39脚(ouT-C)分别为左、右重低音音频信号输出端。25脚(RESET)是复位端，低电平有效。19脚(PND)是待机控制端，当该脚为低电平时，IC内部电路进入低功耗状态。在需要静音时，主芯片输出AMP-MUTE静音控制信号，使19脚呈低电平，从而实现静音。
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值得一提的是在伴音功放电路中，部分液晶彩电(尤其是小屏幕液晶彩电)采用普通AB类或B类音频功放，如TDA1517、TDA7297、LA4225等，这些功放也曾用于CRT彩电中，其电路特点已有介绍，故本文不再介绍。一、音频信号处理电路简述随着电路集成技术的不断进步，在近几年生产的液晶彩电中，音频信号处理电路并不是完全独立的电路，而是将其主要电路集成在单芯片内部。对于单芯片而言，除集成有音频信号处理电路外，还集成有MCUA/D转换、视频解码、梳状滤波、图像缩放、LVDSTX等电路。液晶彩电中的单芯片不仅是整机的控制中心，还是音视频信号的前级处理中心，对电视机的画质、音质有着非常重要的影响。用于液晶彩电的单芯片型号很多，如台湾晨星科技公司(Mstar)生产的MST6M48、MST6M181/182、TSUMV26、TSUMV59系列等，台湾联发科技公司生产的MT8222/8223、MT8227等。在国产大屏幕液晶彩电中，Mstar单芯片最为常见，如当前LED液晶彩电广泛采用TSUMV59XUS-Z1作为主芯片，如图2所示。TSUMV59XUS-Z1主要具有以下特点:(1)具有多路信号输入功能，支持1080P高清信号;(2)内置音效处理模块，支持平衡、高音、低音调整等功能;(3)采用3D视频解码技术进行亮色分离，具用动态亮度调整功能，图像艳丽，画质清晰;(4)具有全制式电视信号接收，视频、音频格式自动检测，通电自动检测USB及通电自动播放多媒体等功能。单芯片对音频信号处理的大致流程如下:高频调谐器输出复合中频信号(IF)送给单芯片，先经IC内部的中频信号放大电路放大，再由选频电路将TV中频伴音信号分离出来，然后进行AGC(自动增益控制)放大，最后由音频解调器解调出音频信号，送往音频切换电路，如图3所示。从电视机AV、YPbPr、PC等端口输入的音频信号也被送到音频切换电路。切换选择后的音频信号经去加重、音效处理及电压放大后，输出工R音频信号，一路送往功放电路推动扬声器发声;另一路送往耳机功放电路，放大后的信号送往耳机插另外，很多单芯片还会单独输出AVL、R音频信号，分别经前置电路放大后，与电视机的AV音频输出孔相连，作为音频信号输出源。提示:1、在检修液晶彩电伴音异常故障时，可先插入耳机试听，若伴音正常，通常表明伴音前级电路正常，问题出在后级电路中;否则，说明问题出在前级电路中。2、部分单芯片(如RTD2674U、RTD2674S)内部的音频处理电路热稳定性能不高，工作一段时间后易出现无声或伴音中有噪音故障，这时可给单芯片安装散热片或风扇，以降低其工作温度，也可找到该芯片内部音频处理电路的供电端(如RTD2674U、RTD2674S的215脚)，将外部的供电电感换成一只10Ω-20Ω电阻，以降低其工作电流，从而提高电路的稳定性。二、D类功放电路在大屏幕液晶彩电中，伴音功放多采用D类功放电路，其名称的得来是缘于该电路中的功率管工作于开关状态，即工作于D类状态。该类功放电路连续输出功率大，自身损耗小，效率可达90%(是现有放大器中效率最高的)，并且可以大大减小散热器的尺寸，甚至无需外加散热片，如图4所示。D类功放取代普通功放(多工作于B类或AB类状态)是必然趋势，就如晶体管功放代替电子管功放一样。值得注意的是，由于在数字功放电路中，其功率放大单元也采用D类功放，因此不少人将D类功放称为数字功放或数码功放。其实，这种说法是不妥的，因为在液晶彩电中，常称的D类功放芯片，如TFA9810TTPA2012D2、TPA3001D1、TPA3113D2、TDA8932等，输入的是模拟音频信号，在芯片内部电路的作用下将模拟信号转变成脉冲信号，然后再进行放大，最后通过低通滤波器还原成模拟信号，送给扬声器使之发声。也就是说，这些D类功放输入的是模拟信号，输出的也是模拟信号。准确地讲，这些D类功放仍属于模拟功放。D类功放主要由调制器、功率放大器和低通滤波器组成，如图5所示。输入的模拟音频信号经过调制器后，变成与其幅度相对应的高频率脉冲信号，经脉冲推动器驱动功率放大器工作，最后经过低通滤波器还原出音频信号，以推动扬声器发声。调制器的作用是将输入的模拟音频信号变为PWM数字音频信号(即脉宽调制信号)。在部分D类功放电路中，调制器实为A/D(模/数)变换器;在一般的D类功放电路中，没有采用A/D变换电路得到PWM信号，而是用一只运放构成的比较器来完成，如图6所示。输入的音频信号加上一定直流偏置后送到运放的正输入端，通过自激振荡生成的三角波加到运放的负输入端，当音频信号幅度大于三角波幅度时，比较器输出“1";当音频信号幅度小于三角波幅度时，比较器输出“0"，这样就可将输入的音频信号变为脉冲宽度随信号波幅度变化的PWM(PuiseWidthModulation，脉宽调制)脉冲。功率放大器的作用是把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号，其功率管工作于开关状态。该类功放电路能够输出的最大功率由负载、电源电压和开关管允许流过的电流来决定。低通滤波器的作用是把大功率PWM波形中的声音信息还原出来。由于流过此处的电流较大，若采用电阻、电容(RC)结构的低通滤波器，在电阻上会消耗大量电能，这显然是不允许的，所以此处采用IC低通滤波器。当占空比大于1:1的脉冲到来时，C的充电时间大于放电时间，输出电平上升;当窄脉冲到来时，放电时间长，输出电平下降，正好与原音频信号的幅度变化相一致，这样就能将原音频信号还原出来。提示:D类功放又称为开关放大器，具有效率高、体积小、失真低等优点。该类音频功率放大器工作时，先将输入的模拟音频信号[或者PCM(英文PulseCodeModulation的缩写，表示脉冲编码调制，即模拟信号取样、量化处理)信号]变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)脉冲信号，然后用PWM或PDM脉冲信号去控制大功率开关器件的通/断，以实现功率变换。与普通AB类音频功放块相比，D类功放块内部集成的单元电路较多，引脚也较多，供电也为多组:功放单元一般采用较高的电压供电，振荡器、运放、PWM调制、模式控制等电路一般采用一组或多组低电压供电。图4所示的伴音功放块为nxP公司生产的高效D类功放TDA8932。该IC内置两个独立的差分输入及功率放大电路，模拟音频信号输入端为14、15脚与②、③脚，放大后的输出端为22、27脚，其工作电压为10V~36V，在供电为24V的情况下，连续输出功率为2X15W(双声道立体声，RL=4Ω)或1x30W(单声道全桥应用，RL=8Ω)。该IC的典型应用电路如图7所示。TDA8932的输出端对地接有阻容串联电路(R542、C529，R543、C531)，目的是防止高频自激。L22、C530及L23、C532的参数需根据扬声器阻抗的大小进行调整。Q27为静音控制三极管，受CPU输出的A-MUTE信号控制。Q28、Q29等元件组成开/关机静音控制电路，Q28的b极外接电阻R553与电容C181，e极外接R552、R554及C211。在开机瞬间，+24V电压一路通过R553给C181充电，另一路R552、R554分压后给C211充电，显然C211两端的电压上升较快，即Q28的e极电压比b极电压上升快，Q28导通，其c极输出高电平，Q29导通，其c极输出低电平，送给TDA8932的⑤脚(静音控制端)，以实现开机静音功能。在关机瞬间，+24V电压消失C181中存储的电荷通过D42及+24V负载放电，其放电速度远快于C211的放电，即在此阶段Q28的e极电压一直高于b极电压，Q28导通，Q29也导通，TDA8932的⑤脚一直为低电平，从而达到关机静音的目的。提示:D类功放的检修思路与普通功放基本相同:先将电视机音量开到适中位置，手拿镊子轻触功放块的输入端，听喇叭中是否有“喀喀”声。若有，则表明前级电路有问题;若无，检查功放的供电与静音控制是否正常。另外，该类功放的音频输出端的直流电压约为功率放大电路供电的一半，若相差较大，多为功放块损坏。三、数字伴音功放电路数字功放电路是指对输入的数字信号进行功率转换，最后通过低通滤波器输出大功率模拟信号的放大电路。该类电路输入的信号是数字信号，输出的是模拟信号，在功放级完成数字信号的DAC转换，所以国外也将该类功放电路称为功率DAC电路。数字功放芯片内含串行数据输入、DRC(Dy-namicRangeControl，动态量程控制)、SRC(SampleRateConvertor，采样率转换)、微控制、保护逻辑、功率放大(D类)等电路，具有体积小、外围元件少等优点，如图8所示。在液晶彩电中，常用的的数字伴音功放芯片型号较多，如TA2020、TAA2008、TA2024、TAS5101DAPR、TAS5122DCA、TAS5706A、TAS5707、TAS5711、TDA8933BTW、STA333W、STA559BW、MSH9000等。虽然数字功放芯片的引脚较多，但在实际检修中，主要检测供电(为多组)、复位总线、待机控制、数字信号输入与输出等几类引脚端的电压或波形。下面以德州仪器公司生产的数字功放芯片TAS5711(在8Ω负载下，输出功率可达20W)为例进行说明，其应用电路如图9所示。TAS5711的2、3、34、35、40、41、44、45脚为内部A~D四通道功率放大电路的供电端，其供电电压为8V~26V(在液晶彩电中多为12V或24V);13脚为3.3V模拟电路供电端，27脚为3.3V数字电路供电端。23脚(SDA)、24脚(SCL)分别为总线数据、时钟端，用于传输控制命令。15、20、21、22脚是IIS数字音频信号输入端。其中，15脚(MCLK)为主时钟输入端，20脚(LRCLK)为串行音频数据左右时钟输入端，21脚(SCLK)为串行音频数据时钟输入端，22脚(SDIN)为串行音频数据输入端。①脚(OuT-A)、46脚(OUT-B)分别为左、右声道音频信号输出端，36脚(ouT-D)、39脚(ouT-C)分别为左、右重低音音频信号输出端。25脚(RESET)是复位端，低电平有效。19脚(PND)是待机控制端，当该脚为低电平时，IC内部电路进入低功耗状态。在需要静音时，主芯片输出AMP-MUTE静音控制信号，使19脚呈低电平，从而实现静音。 
