系列经济型同步偏向控制器

4.3　TDA48XX 系列经济型同步偏向控制器

概述

本节主要讲解TDA4858经济型同步偏向控制器的工作原理和技术参数。通过本节的学习，维修人员能够掌握TDA4858芯片的功能和检测。

学习目标

▲ 熟悉TDA4858芯片的功能

▲ 掌握TDA4858芯片的工作原理

▲ 掌握TDA4858芯片的主要技术参数

本节重点

▲ TDA4858芯片的工作原理

本节难点

▲ TDA4858芯片的工作原理

TDA4858是经济型自动同步偏向控制器（Economy Auto Sync Deflection Controller）的集成电路。TDA4858对于自动同步显示器来说是高性能和高效率的解决方案。

TDA4858提供同步处理，并对行/场同步具有完全自动同步的能力，在模式变换之后，以非常短的上升时间自动同步，并能在很大范围内保护外部功率元器件保护。该集成电路产生驱动波形可以直接耦合到场放大级，例如耦合到TDA486X和TDA8351芯片中。

TDA4858提供附加外部功能，例如灵活的开关模式电源供电（SMPS）功能模块和几何调整装置，可以更好地提高图像的质量。

TDA4858和飞利浦TDA488X视频处理器系列一起使用，可获得一个非常先进的系统解决方案。

1.特点

（1）基本特点

• 具有行、场自动同步能力。

• 模拟信号、数字信号完全直流控制。

• 完善的几何控制功能（例如在调整垂直幅度、垂直位移时，东西向（EW）抛物波可以自动校正）。

• 灵活的开关模式供电（Switch Mode Power Supply, SMPS）模块功能，并具有反馈和前馈转换器。

• X射线防护。

• 具有保证全部功率元器件安全工作的启动、关闭顺序。• 良好的垂直线性。

• 稳定的内部电源电压。• SDIP32封装。（2）同步输入

• 可以处理所有同步信号（行、场、复合同步信号）。

• 视频钳位、垂直消隐和保护消隐的复合输出。

• 可选择外部视频钳位脉冲。

（3）行（H）部分

• 非常小的抖动（Jitter）。

• 频率锁相环可以平滑捕获扫描线频率。

• 用外部电阻进行从fmin到fmax的单一频率设定。

• 直流宽范围线性控制图像位置。

• 行驱动电路软启动。

图4-44　TDA4858引脚图

（4）场（V）部分

• 场幅大小与频率无关。

• 图像高度、图像位置和S形校正由直流控制。

• 直流耦合场放大级的差动电流输出。

（5）东西（EW）段

• 输出用于直流调整的EW抛物波。

• 图像宽度和梯形校正直流调整。

• 扫描频率任意跟踪EW抛物波。

• 备有附加直流控制的场线性、东西角校正、东西枕形平衡校正、东西平行四边形校正。

2.功能描述

图4-44是TDA4858引脚图，TDA4858的内部结构如图4-45所示，TDA4858的引脚功能见表4-2。

图4-45　TDA4858的方框图

表4-2　TDA4858引脚功能介绍

（1）水平同步分离和极性校正

H_SYNC（15脚）是行同步信号输入引脚，该引脚可以直流耦合TTL信号（行同步或复合同步信号），也可以交流耦合负向视频同步信号。视频同步钳位在1.28V，并且被限幅在1.4V。

直流耦合TTL信号限制了输入钳位电流，TTL信号被限制在1.4V。

分离的同步信号（无论是视频，还是TTL信号）被加在一个内部电容上积分，以便检测和规范该同步信号的极性。对于场同步积分器、锁相环PLL1、频率锁相环、规范的行同步脉冲经常被用作输入信号。

（2）场同步积分器

来自于H_SYNC规范的复合同步信号加在一个内部电容器上积分，以抽取出场同步脉冲。积分时间取决于H_REF（28脚）上的行振荡器的参考电流。积分器输出直接触发场振荡器，该信号可以用在V_SYNC（第14脚，正常同步信号输入脚），但是通常被用作这种模式的输出端。

（3）垂直同步限幅和极性校正

加在V_SYNC（14脚）的场同步信号（TTL电平）被限幅在1.4V。场同步限幅器的输出信号在一个内部电容器上积分以便检测和规范此同步信号的极性。

如果检测出在H_SYNC脚上是复合同步信号，V_SYNC通常被用作一个完整的场同步信号的输出（例如在节电模式应用中）。

（4）视频钳位和垂直消隐发生器

在CL_BL（16脚）的视频钳位/场消隐信号是一个两级脉冲，它特别适用于视频集成电路，例如TDA488X系列，而且还可直接用于视频输出级。

较高的电平是视频钳位脉冲，此视频钳位脉冲是用行同步信号的下降沿来触发。视频钳位脉冲的宽度由内部单稳态触发器来确定。

CL_SEL（10脚）是视频钳位脉冲的选择输入端。如果CL_SEL接地，这时视频钳位脉冲是由行同步脉冲的下降沿来触发。如果要使视频钳位脉冲由行同步脉冲的上升沿来触发， 10脚就必须接Vcc。

脉冲的较低部分是场消隐脉冲，它直接来自于内部振荡器的波形。它开始于场同步信号，在场扫描开始时停止，这就获得了最佳的场消隐。

如果满足下列条件中的一种，场消隐将连续工作：

• H_FLB（1脚）没有行反峰脉冲；

• X射线保护被激活；

• 行驱动的软启动（H_PLL2电压太低）；

• V_CC（9脚）供电电压过低；

• 当频率锁相环在搜索模式时，PLL1没有锁住。

如果行同步频率低于有效范围，或者没有合适的行同步脉冲时，将不激活该消隐脉冲。

（5）频率锁相环

频率锁相环可以在一个很宽的频率范围内锁定行振荡器，它是通过复合搜索和锁相环PLL2工作来实现的。由两个外部电阻来确定频率范围，参考比例为：

在扩展应用中可以获得更大的频率范围。

如果没有同步信号，振荡器将以f_min频率自由振荡。同步条件的任何变化可以通过内部重合检测器检测出来。行同步和振荡频率之间的偏差大于4％，开始启动水平部分，水平部分进入到搜索模式。这意味PLLl控制电流立即关闭，之后内部频率检测器开始调谐振荡器。在H_PLL1（26脚）用一个非常小的直流电流完成这个具有确定变化率的调谐。当检测出行振荡和行同步重合时，搜索模式被PLL1的正常操作而取代。此操作保证了调谐的平滑，以避免在捉捕时变化太快。在这个理念下PLL1不允许加负载，此引脚上随频率变化的电压从内部通过取样—保持级、缓冲级送到H_BUF（27脚）。取样—保持级消除了所有产生于行同步或者来自于缓冲电压的复合场同步而引起的干扰。连接在管脚H_BUF和H_REF之间的外部电阻决定了频率范围。

（6）相位检测器PLL1

相位检测器是一个应用开关电流源的标准电路，它将行同步脉冲的中央与振荡锯齿波电压上的固定点进行比较。PLL1环滤波器连接到H_PLL1（26脚）。

（7）行振荡器

行振荡器是一个张弛振荡器，它需要在H_CAP（29脚）上接一个10nF的电容器。为了更好地控制画面的抖动，不能改变该电容的容量。

最大振荡频率是由连接在H_REF和地之间的电阻决定的。而连接在H_REF和H_BUF之间的电阻决定频率范围。H_REF处的参考电流还决定场同步积分器的积分常数。

（8）计算扫描频率范围

首先必须计算f_min和f_max，这需要增加相关的元器件得到最高和最低的同步频率f_s(max)、f_s(min)。振荡器是由来自于R_HREF、R_HBUF的不同电流驱动的。在最高振荡频率时，R_HBUF对扩展没有贡献。由于R_HBUF的作用使扩展指向较低的频率，它所依照的比率是：

n_s=f_s(max)/f_s(min)

下面是31.45kHz～64kHz应用的例子：

表4-3为全部范围的计算。

表4-3　全部范围的计算

因此振荡器的典型频率范围是：

电阻R_HREF、R_HBUF可以依照下列公式计算出来：

这里的n=f_max/f_min=2.35。

f_min的范围随着频率比率n_s=f_s(max)/f_s(min)的增大而增加，对较高的比率，此范围可以通过使用高精密度的电阻来减小。

（9）相位检测器PLL2

相位检测器PLL2与PLL1相似，H_FLB（1脚）的回扫脉冲与振荡器的锯齿波电压相比较，检测器PLL2通过调整H_DRV（7脚）输出脉冲的相位来补偿外部行偏转电路。

行反峰和行同步信号之间的相位差可以由H_POS（30脚）来控制。

如果H_PLL2接地，行输出脉冲、场输出电流、B⁺控制驱动脉冲都被抑制。这意味着H_DRV（7脚）、B_DRV（6脚）、V_OUT1（13脚）、V_OUT2（12脚）在此状态时都被悬空。PLL2和频率锁相环也被截止。CL_BL（16脚）将输出一个连续消隐信号。这种选择可以应用于软启动、保护和掉电模式。当重新恢复PLL2上的电压，将完成一个自动软启动顺序。如图4-46所示。

图4-46　PLL2自动软启动/关闭顺序

H_PLL2（31脚）上的电容决定软启动的时间。在软启动时此电容被一个恒定电流充电。在开始的时候行驱动级产生一个非常小的驱动脉冲，脉冲的宽度随着H_PLL2上电压的增加而增加，直到获得最终的占空比。这时B_DRV（6脚）、V_OUT1（13脚）、V_OUT2（12脚）将被重新使能。H_PLL2上的电压连续上升，直到H_PLL2进入了正常工作范围。当进入正常工作范围后，内部充电电流被释放。最后PLL2和频率锁相环被激活，并且CL_BL处的连续消隐电平也被去除。

（10）行相位调整

H_POS（30脚）可以提供一个与行同步脉冲和振荡器上的锯齿波之间相位差相关的线性调整，一旦调整相关的相位差，它在整个频率范围内保持不变。

H_POS是电流输入端，当H_POS在一个特殊调整电流范围内时，该端将提供一个内部参考电压。当H_POS接地，控制范围的对称轴被强制在它的中心数值上。然而行同步信号和行驱动脉冲之间的相位差只由PLL2决定。

（11）扫描驱动脉冲输出级

集电极开路的输出级允许直接驱动反向驱动器的晶体管，因为晶体管的饱和电压很低，为0.3V/20mA。为了保护行扫描开关晶体管，当Vcc低时，输出级晶体管截止（悬空），如图4-47所示。

图4-47　启动关闭顺序

驱动脉冲的占空比直接依赖于实际扫描频率，将在整个频率范围内保持最佳的驱动。

（12）X射线防护

X射线防护脚X_RAY（2脚）具有一个电压检测器，该电压检测器具有非常精密的门限电压。如果该脚的电压超过了这个门限电压一定时间，内部门电路开启，IC（集成电路）进入了保护模式。在这模式下，有几个脚将被强制进入以下的特殊状态：

• 行输出级（H_DRV）悬空。

• B⁺控制驱动级（B_DRV）悬空。

• 场输出级（V_OUT1、V_OUT2）悬空。

• CL_BL输出连续消隐信号。

• 连接在H_PLL2（31脚）的电容放电。

如果想复位回到正常操作模式上，Vcc必须暂时关闭。

（13）场振荡和幅度控制

该级是专为在改变同步频率条件时，快速地稳定放大器工作而设定。自由振荡频率f_osc由连接在23脚的电阻R_VREF和连接在24脚的C_VCAP决定。R_VREF的阻值使噪声、整个场操作和EW部分工作状态最佳，它还影响了几个内部的参照。因此R_VREF的阻值不能改变，所以用电容C_VCAP来选择场振荡器自由振荡的频率范围。计算公式如下：

f_osc = 1/(10.8×R_VREF×C_VCAP)

在不需要调整的情况下，要想得到具有稳定放大倍数的自由振荡f_osc，自由振荡的频率最小要低于最小触发频率的10％。表4-4给出了这种关系。

表4-4　f_osc整个范围计算

50Hz～110Hz计算结果：

V_AGC（22脚）在场扫描期间具有较高的输入阻抗，因此不用外加负载。另外在扫描期间，由于充电电流的原因可能会造成输出的非线性。

在1︰2.5的整个频率范围内，由于调整会造成自由振荡频率不稳定。但是通过减小C_VCAP的容量可以使整个频率范围向频率高端移动（70Hz～160Hz）。

（14）场幅、场相位、S校正调整

V_POS（17脚）是图像垂直位置直流调整输入端。该脚在锯齿波输出端V_OUT1、V_OUT2（13、12脚）与EW驱动输出端EW_DRV（11脚）之间提供一个相位移动，因此在整个图像的移动过程中几何失真将保持不变。

差动输出电流的幅度（V_OUT1、V_OUT2）可以通过V_AMP（18脚）来调整，这是由直流与动态调制波形合成调整。

V_SCOR（19脚）是用来调整场S校正信号的输出量。场幅、场位移的调整同样可以影响EW抛物波、S校正波形。这种相互作用的结果，使调整图像幅度和位置之后EW抛物波和S校正要重新调整。

V_POS是一个电流输入端。该脚在I_VPOS处的一个特殊调整范围内，提供一个内部参照电压。将V_POS（17脚）接地，将控制范围的对称轴强制在其中心数值上。

V_SCOR是在5V电压下的电流输入端，在该电平上叠加了一个很小的正向场锯齿波，用来调整外部的差动放大器，这样可以进一步使用直流调整功能，而不是像场倾斜和场线性那样直接调整，如图4-48所示。

图4-48　19脚和20脚上与17脚、18脚、21脚、23脚上的叠加波形

（15）EW抛物波（包括行幅度和梯形校正）

EW_DRV（11脚）可以提供一个完整的EW驱动波形，EW抛物波的幅度、直流成分的移动（行幅度）、梯形校正都可以通过分离的直流来控制。

EW_PAR（21脚）通常用来调整抛物波的幅度，这种调整可以由直流和动态调制波合成调整。EW抛物波的幅度也受垂直幅度的影响。该抛物波本身就和图像垂直位置V_POS有关系。

EW_WID（32脚）可提供两种操作模式：

① 模式1：行幅度是通过EW_WID（32脚）直流控制，会使EW_DRV输出的直流位移。由于扫描频率是通过在H_REF（28脚）上的电流检测出来的，所以这种模式用来驱动EW调制级，而调制级正需要一个与扫描频率成正比的电压。

② 模式2：EW_WID（32脚）接地，EW_DRV不再随扫描频率变化。行幅度的调整必须加在B⁺控制放大器的输入端BIN（5脚）。这模式用来驱动EW调制器，而该调制器需要一个依赖于扫描频率的电压。

EW_TRP（20脚）用来调整EW驱动波形的梯形校正量。EW_TRP（20脚）是5V电压下的电流输入端，在这个电平上叠加一个很小的正向倾斜（开口向上）的抛物波，以达到调整外部差动放大器的目的。这将可以进一步选择直流调整功能，而不像EW-角、EW-枕形平衡那样直接得到。EW_TRP接地，控制范围的对称轴被强制在其中心数值上。

（16）B⁺控制部分

EASDC的B⁺控制功能模块包含一个互导运算放大器OTA（Operational Transconductance Amplifier）、一个电压比较器、触发器和充放电电路。

OTA的同相输入端在内部接在高精度的参考电压上，反向输入端接第5脚（BIN）。内部的钳位电路限制了OTA的最大正向输出电压。

它的输出本身连接在B_OP（3脚）和电压比较器的反向输入端上。电压比较器的同向输入可以通过B_SENS（4脚）连接。

B⁺驱动脉冲由内部的触发器产生，并且通过集电极开路的输出级输出到B_DRV（6脚）。当H_DRV（7脚）脉冲的上升沿到来时，触发器置位。输出信号的下降沿与H_DRV脉冲的上升沿之间延迟了t_d（B_DRV），当B_SENS上的电压超过了B_OP上的电压时，电压比较器的输出电压使触发器复位，这时B_DRV集电极开路的输出级再次被悬空。内部放电电路使电容器在B_SENS处放电。B_DRV在较低输出电压处被再次激活。

• 反馈模式

在应用中OTA被用作误差放大器，该误差放大器的输出级具有电压限制。在H_DRV信号的上升沿触发并置位。当取自于电流感应电阻B_SENS上的电压超过了B_OP上的电压时，产生复位。如果在扫描周期内没有复位信号，这将在下一个H_DRV脉冲的上升沿强制触发器复位。当B_SENS脚的电压下降并且低于V_{RESTAR（BSENS）}的门限电压后，触发器立即置位。如图4-49所示。

• 前馈模式

如图4-50所示，在这种模式中，B_SENS由外部的RC组合提供一个脉冲的宽度。此脉冲宽度独立于行频率。电容通过外部电阻充电，并且通过内部的放电回路放电。

图4-49　反馈模式应用电路与波形图

图4-50　前馈模式应用电路与波形图

当触发器由内部电压比较器复位时，形成了正常工作的放电回路。这时电容将以恒定的电流放电，直到获得内部控制停止电平V_{STOP（BSENS）}，此电平将被保持到下一个H_DRV脉冲再次置位触发器并关闭放电回路的时候。

如果在一个扫描周期内没有复位产生，下一个H_DRV的上升沿将自动开启放电回路，使触发器复位。当B_SENS上的电压达到门限电压V_{RESTART（BSENS）}，放电回路将自动关闭。触发器立即置位。这种行为是通过与充放电相关的方法使B⁺控制驱动脉冲达到最大的占空比。

（17）电源稳压器、参考电压、保护

ASDC提供了一个非常稳定的内部稳压电源，所有内部参考电压都来自此电源。特别为低噪声设计的内部参考空间作为内部行、场电源的参照。对场输出级，所有内部参考电流、驱动电流都是通过外部电阻来驱动的。为了在开启/关闭和最差的条件下保护偏转电路和CRT，它将执行一个特殊的防护模式。这种防护模式功能见表4-6。

当进入了防护模式，ASDC的几个引脚被强制为以下的状态：

• H_DRV（行驱动输出）悬空。

• B_DRV（B⁺控制驱动输出）悬空。

• V_OUT1、V_OUT2（场输出）悬空。

• CL_BL输出连续消隐信号。

• H_PLL2处的电容放电。

当通过9脚上的电压激活保护模式时，所有这些功能将严格按顺序完成。X射线防护或者H_PLL2激活的所有动作将同时出现。

如果是在9脚上电源引起的复位，回到正常操作模式的操作与图6-58所示的开启顺序一样。增加供电电压的第一个动作是激活在CL_BL上的连续消隐电平。当此电平超出了H_DRV的门限，内部电流开始对H_PLL2处的外部电容充电，PLL2将软启动。在此相位开始时，行驱动级产生一个很小的输出脉冲，脉冲的宽度随着H_PLL2上的电压而增加，达到最后的占空比。然后PLL2上的电压超出了B_DRV、V_OUT1、V_OUT2的动作门限。在连续消隐电平被去掉之前，PLL2上的电压超过了最后一对门限，PLL2开始工作，频率锁相环也被使能。

用提高H_PLL2上电压的方法使之回到正常的操作模式，其操作顺序稍有不同。这时所有功能的激活只受H_PLL2上电压的影响。

如果防护模式是由供电或X射线防护的原因被激活，那么只完成在H_PLL2电容的内部放电。

因为TDA48XX系列是现在引用得比较广泛的行、场处理芯片，在这一节里比较详细地介绍了比较典型的TDA4858芯片。如果用户想要得到更详细的信息，请参看PHILIPS公司的有关资料。

表4-6　防护模式激活和解除的方法