1、 什么是脉冲调宽制？写出脉冲调制信号的数学表达式， 并画出其波形。 脉冲调制是指用脉冲作为载波信号的调制方法。在脉 冲调制中具有广泛应用的一种方式是脉冲调宽。 59 U 调制信号 脉冲调宽信号 t x o x T B t o 脉冲调宽信号的波形： T脉冲周期(不变)，等于载波频率的倒数。 B脉冲宽度(变化)，为调制信号x的线性函数。 60 1. 参量调宽 3.4.1 脉冲调制原理及方法 3.4.1.3 电路调宽 R4 R3 VD1 R2 R6 VD2 RP C uc uo VS R5 - + + N R1 =常数差动传感器 周期不变 充电时间 放电时间 输出脉冲信号的频率不变，占空比随传感器电
2、阻R2R3变化。 61 2. 电压调宽 3.4.1.3 电路调宽 uc u R3R4 C R 2 R R1 ux VS uo u+ - + + N （1） 若ux0，则u+大 ： uo=Ur，C充电时间长； uo=-Ur，C放电时间短。 即输出脉冲占空比大。 （2） 若ux，通常 至少要求c10。这样，解调时滤波器能较好地 将调制信号与载波信号分开，检出调制信号。若被 测信号的变化频率为0-100Hz，则载波信号的频率 c1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应为900- 1100 Hz。信号解调后，滤波器的通频带应100 Hz ，即让0-100Hz的信号顺利通过，而将900 Hz以上 的信号
3、抑制，可选通频带为200 Hz。 63 相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与在电路构成 上最主要的区别是什么？ 相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要的区别是 相敏检波电路能够鉴别调制信号相位，从而判别被测量变化 的方向。 在性能上最主要的区别是 相敏检波电路具有判别信号 相位和频率的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力。 从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所 需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。有了参考信 号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。参考信号应与 所需解调的调幅信号具有同样的频率，采用载波信号作参考 信号就能满足这一条件。 64 从相敏检波器的工作机理说明为
4、什么相敏检波器与调幅电 路在结构上有许多相似之处？它们又有哪些区别？ 只要将输入的调制信号乘以幅值为1的载波信号就可以得到 双边频调幅信号。若将再乘以，就得到 利用低通滤波器滤除频率为和的高频信号后就得到调制信号， 只是乘上了系数1/2。这就是说，将调制信号ux乘以幅值为1的载波 信号就可以得到双边频调幅信号us，将双边频调幅信号us再乘以载 波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。这就是相敏检波电 路在结构上与调制电路相似的原因。 相敏检波器与调幅电路在结构上的主要区别是调幅电路实现低频 调制信号与高频载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏检波 器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经
5、滤波后输出低频解调 信号。这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同 。 65 开关式全波相敏检波电路 66 全波精密检波电路 67 精密整流型全波相敏检波电路 68 P93 脉宽调制电路 电容C在两个半周期通过不同的电阻进行充电，充电时间常数不同，从而输 出信号的占空比随着两支充电回路的阻值而变化，即输出信号的脉宽受被测信 号调制。 Rp2和Rp3为差动电阻传感器的两臂，其和为一常量。 69 第4章 信号分离电路 4.1 滤波器基本知识 4.2 RC滤波电路 4.3 集成有源滤波器 4.4 跟随滤波器 作用：选择频率的作用。提取有用的测量信号， 滤除噪声和无用信号。 70 1、4种
6、常的波器及示意、性能。 2、 函数的定，由 函数我可以得到波器 的幅和相特性。 3、波器特性的逼近：有哪几种逼近方法，什么候 采用什么的逼近方法？ 4、二阶有源滤波器的分类，结构，会推导其传递函数，并根 据其获得特征参数kp，w0，等。 5、会设计有源滤波器。 重点：模拟滤波器的传递函数与频率特性；压控电 压源型滤波电路；无限增益多路反馈型滤波电路； 有源滤波器设计。 第4章 信号分离电路 71 4.1.1 滤波器的类型 1. 按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器。 2. 按功能(频率)分：低通、高通、带通、带阻滤波器。 3. 按电路元件分：LC无源滤波器、RC无源滤波器、由特 殊元件构成
7、的无源滤波器、RC有源滤波器。 4. 按微分方程(传递函数)的阶数分：一阶滤波器、二阶滤 波器、高阶滤波器。 4.1 滤波器基本知识 第4章 信号分离电路 72 低通： 高通： 带通： 带阻： 二阶有源滤波器二阶有源滤波器 73 4.1.4.1 巴特沃斯逼近： 这种逼近的基本原则是使幅频特性在通带内最为平坦， 并且单调变化。其幅频特性为 4.1.4 滤波器特性的逼近 74 4.1.4 滤波器特性的逼近 0.5 1.0 /0 n=2n=4n=5 12 0 a)幅频特性 1 -180 /0 n=5 n=4n=2 -360 2 0 b)相频特性 图4-7 三种巴特沃斯低通滤波器频率特性 75 4.1
8、.4.2 切比雪夫逼近： 这种逼近方法的基本原则是允许通带内有一定的波动量 Kp。其幅频特性为 4.1.4 滤波器特性的逼近 4.1.4.3 贝赛尔逼近： 这种逼近与前两种不同，它主要侧重于相频特性，其 基本原则是使通带内相频特性线性度最高，群时延函数最 接近于常量，从而使相频特性引起的相位失真最小。 76 4.1.4 滤波器特性的逼近 /00 0.5 12 巴 贝切切 1.0 -180 -360 12 贝 巴 切切 /0 0 图4-8 四种五阶低通滤波器频率特性 24680 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 t/t0 巴贝 切 uo(t)/ui 图4-9 三种二阶低通滤 波器阶跃响应
9、77 4.2.2 压控电压源型滤波电路(同相放大器) 4.2 RC滤波电路 uo(t) Y2Y1 Y4 Y3 Y5 R0 R ui(t) + - + N 78 压控电压源型滤波器的特点 元件数目少 对运放理想程度要求不高 结构简单 增益和截止频率独立，调 整方便（） 正反馈，稳定性差（） uo(t ) Y2Y 1 Y4 Y3 Y5 R 0 R ui(t) + - + N 79 4.2.3 无限增益多路反馈型滤波电路(反相放大器) 4.2 RC滤波电路 - + + N Y4 Y1 Y3 Y2 Y5 R ui(t) uo(t) 80 4.2.5 RC有源滤波器设计 有源滤波器的设计主要包括以下四个
10、过程： 确定传递函数（应用特点确定、阶数） 低通、高通、带通、带阻 特征频率：固有频率、转折频率、截止频率 巴特沃斯、切比雪夫、贝赛尔逼近 选择电路结构（特性要求、低灵敏度） 压控电压源、无限增益多路反馈、双二阶环 选择有源器件（器件特性、噪声、Ri、Ro ） 计算无源元件参数（预设、先C后R） 81 * 4.2.5.4 无源元件参数计算 1在给定转折频率fc下，参考表4-2选择电容C1； 2计算电阻换标系数：K=100/fc C1 (C1单位为F) ； 3由KP查表 (由类型决定)确定C2及归一化电阻值ri； 4计算电阻实际值：Ri=Kri ； 5确定电阻标称值。 4.2.5 RC有源滤波器
11、设计 fc/Hz100k C1/F100.1 0.10.0 1 0.010.00 1 (1000100)10-6(10010) 10-6 表4-2 二阶有源滤波器设计电容选择用表 82 83 84 第5章 信号运算电路 作用：实现各种数学运算，如表面粗糙度测量。 5.1 比例运算放大电路 5.2 加法、减法运算电路 5.3 对数、指数和乘、除运算电路 5.4 微分、积分运算电路 5.5 常用特征值运算电路 5.6 函数性运算电路 85 1. 利用反相加法运算电路实现减法运算 5.2 加法、减法运算电路 5.2.3 减法运算电路 - + N2 + R 1 uo R 2 ui1 Rf ui2 -
12、+ N1 + uo1 R 1 R 3 R =R1/2 R =R2/R3/Rf 2. 利用单一运放差分输入实现减法运算 86 四、乘方和立方运算电路 图 平方运算电路 将相乘运算电路的两个输入端并联在一起就是乘方运算电路，电路 如左图所示。立方运算电路如右图所示。 图 立方运算电路 87 五、除法运算电路 除法运算电路如图所示， 它是由一个运算放大器和一个 模拟乘法器组合而成。根据运 放虚断的特性，有 图 除法运算电路 如果令K= R2 / R1则 88 七、开立方运算电路 图为开立方运算电路， 根据电路有 当uI为正值时，uO为负值，当uI为负值时，uO为正值。 图 开立方电路 3 O 2 O
13、O1O2 =uKuKuu 3 X 2 1 2 O =u KR R u - u 2 O2 1 X RR u -= 2 OO1 Kuu = 89 90 折线法电路原理 R1 R6R5 R3R4 R2 RF - + Uo Ui VD3 VD1VD2 +UR L M N U O o Ui A B C 91 第6章 信号转换电路 6.1 模拟开关 6.2 采样保持电路 6.3 电压比较电路 6.4 电压频率转换电路 6.5 电压电流转换电路 6.6 模拟数字转换电路 92 （三）多路模拟开关 逻辑电平转换电路 图 CD4051原理图 组成：译码器+多路 双向模拟开关 93 例：用CD4051设计一程控放
14、大电 路 94 95 基本组成： 1. 模拟开关 2. 存储电容 3. 缓冲放大器 6.2 采样保持电路 6.2.1 6.2.1 基本原理基本原理 当Uc=“1”时，S接通，ui向C充电，输出跟踪模拟输入 信号变化采样阶段(uo=uc=ui)。 - + N1 + - + N2 + ui uo Uc C S uc 当Uc=“0”时，S断开，uo保持S断开瞬间的输入信号值 保持状态(uo保持uc值)。 96 6.3.1 6.3.1 电平比较电路电平比较电路( (单门限电平单门限电平) ) 6.3.1.1 6.3.1.1 差动型电平比较电路差动型电平比较电路 Uo ui uiUR o UR 当uiU
15、R时，Uo为低电平“0”； 当ui=UR时，比较器翻转。 Uo=UR-ui 当UR=0时为过零比较器，又称鉴零 器。如正弦波经过鉴零器后变为方波。 -1 +1 ui UR # Uo 97 6.3.2 6.3.2 滞回比较电路滞回比较电路( (正反馈，两个门限电平正反馈，两个门限电平) ) Uo ui o U1 U2 设输出高低电平分别为UoH、UoL，则两个门限电平分别为： 滞后电平： Uo -1 +1 ui UR # R1 R2 R 调节R1或R2可调节滞后电平，使 稍大于的干 信号un，可消除“振”象。uiU2时Uo=UoL，U1Ib运放的输入偏置电流。 100 6.5.1 I/V6.5.
16、1 I/V转换电路转换电路 2. 同相输入型 要求： R4=R2/R3（R2和R3由i与uo的范围确定） uo - + N + UbR3 R1 i R4 R2 ui 例： 420mA 010V 取R1=250，i = 420mA ui=15Vuo=010V ， ， ， ， 101 6.5.1 I/V6.5.1 I/V转换电路转换电路 例：420mA 05V uN=uP=iSR uo - + N +RR1 iS R6 R2 +15V C uP uN R4 R5 R3 RP Rf VS Uf 取 ， ， ， 调RP使Uf=7.53V，则uo=312.5426iS-1.250 05V 102 6.5
17、.1 I/V6.5.1 I/V转换电路转换电路 例：420mA 05V uN=uP=iSR uo - + N +RR1 iS R6 R2 +15V C uP uN R4 R5 R3 RP Rf VS Uf 取 ， ， ， 调RP使Uf=7.53V，则uo=312.5426iS-1.250 05V 103 6.5.2 V/I6.5.2 V/I转换电路转换电路 1. 1. 运放构成的运放构成的V/IV/I转换电路转换电路 要求：R3RL R4R7+RL 取R1=R2，R3=R4，uNuP， V1 - + N + ui R3 R1 R4 R2 R5 uN uP Ub V2 +E R6 R7 RL i
18、o 104 6.5.2 V/I6.5.2 V/I转换电路转换电路 例：010V 010mA 取 R1=R2=100k， R3=R4=20k， R7=200， Ub=0，则 例：010V 420mA 取 R1=R2=100k，R3=R4=20k， R7=125，Ub=-2.5V，则 V1 - + N + ui R3 R1 R4 R2 R5 uN uP Ub V2 +E R6 R7 RL io 105 * A/D转换的三个阶段：采样、量化和编码 6.6.1 A/D6.6.1 A/D转换器转换器 6.6.1.1 6.6.1.1 基本原理基本原理 采样：在时间上离散，用模拟信号与脉冲序列相乘实现。 量
19、化：在幅值上离散，利用四舍五入规则，用有限个量 化值来代替采样值，量化值与采样值之差称为量 化误差，最大量化误差=LSB/2。 编码：编码与量化同时完成，通常用二进制码表示，即 106 1.D/A转换器的基本原理 将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量 ，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量 成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。 基本原理基本原理 6.6.2 D/A6.6.2 D/A转换器转换器 6.6.2.1 D/A6.6.2.1 D/A转换器的基本原理与转换特性转换器的基本原理与转换特性 107 2. T形R-2R电阻网络电路 A1An各点向右看等效
20、电阻均为R，IR=UR/R。 电阻种类少，只有R和2R，提高了制造精度；而且支路电流流入求和点不存 在时间差，提高了转换速度。 108 试述在S/H电路中对模拟开关、存储电容及运算放大器这三 种主要元器件的选择有什么要求。 选择要求如下： 模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速 度快。 存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。 运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽宽及转换速率（上升速率）大的 运算放大器；输入运放还应具有大的输出电流。 109 如果要将420mA的输入直流电流转换为010V的输出直流电压， 试设计其转 换电路。 该转换电路如图X6-3所示。
21、根据图X6-3电路，有 R3 - + + N uo R1 R2 R4 i ui Ub 图X6-3 取R1=250，当i=4mA时，ui=1V，当i=20mA时， ui=5V。 因此要求 110 试分析图6-36中各电路的工作原理，并画出电压传输特性曲线 。 图6-36 题6-5图 a)b) - + + N R1 R2 R3 uo ui UR VS1VS2 - + + N R1 R2 R3 uo ui UR VS VD1 VD2 R 此电路为一施密特电路。比较器输出的高、低电压分别为稳压管稳压值UZ、-UZ，因此 运算放大器同相端两个门限电压为： 当ui UR时，VD1导通，运算放大 器输出负向
22、TFT-LCD面板驱动介绍 1 第一部分：了解TFT LCD 光阀的概念 平面场效应管（TFT） TFT基板 彩色滤光片 2 3 （1）上偏光板【CF side Polarizer】 （2）彩色濾光片【Color Filter】 （3）配向膜【Alignment layer or PI（Polyimine）】 （7）下偏光板【TFT side Polarizer】 （4）間隙子【Spacer】 （5）液晶【LC（Liquid Crystal）】 （6）Array 基板【TFT substrate】 （9）框膠【Sealant】 （8）銀膠 or 銀點【Ag Paste】 （1）上偏光片 （2）
23、彩色滤光片 （4）间隙 （3）配向膜 （5）液晶体 （6）TFT板 （7）下偏光片 （9）框胶 （8）银胶 LCD内部结构剖面图 4 光阀的概念 1、光的偏极化 （如大图所示）光可是做一种电磁波，以电场和磁场相互垂直而交互振 荡的方式向前传播。电场在某个方向上振荡，振荡的幅度愈大，光所具有的 能量愈大（见图a）。在自然界中的光，光的能量分布在各个振荡方向上(见 图b)。某个方向上振荡的光可以分成两个垂直方向上的分量(见图c)，而自然 界中的光既然由各振荡方向的光所组成，故可以将两个垂直方向上的分量加 总，从而得到最简单的方式来表示振荡（见图d）。 5 2、偏光片 偏光片的作用，是让在某个方向上
24、振荡的光通过，而把在 其垂直方向上振荡的光挡住。（也就是说：光的振荡方向与偏 振轴相平行的100%通过，而当光的振荡方向是处于平行与垂 直之间时，只有部分光通过。通过的分量多少是由光的振荡方 向与偏振片其轴的夹角决定的。） 自然光：沿着 Z轴方向传播， 其振荡方向是垂 直与Z轴的各个 方向。 偏振片：其偏振 轴是与X轴平行的。 穿透光：是 沿着Z轴方向传 播的，但是此 光的振荡方向 只是平行与X轴 的。 6 3、偏光片组 如下图所示。第一块偏振片也称为起振片，仅让在某个方向上 振荡的光通过。第二块偏振片也称为检偏片，再把所通过的光 挡住，既可以阻绝光的进行。（此时从右侧看检偏片是没有光 线通过
25、的，即是黑屏。） 起偏片检偏片 7 4、液晶的作用 液晶具有双折射的特性，而且在不同的电场下，会有不 同的排列方式。因此，当光通过液晶时，会受其影响而改变 或保持起振荡方向。 当液晶不改变光的振荡方向时，光无法通过第二块偏振片而被关 闭。而当液晶将光的振荡方向改变时，此时光可以分成两个分量 ，虽有一个分量无法通过第二块偏振片，但是仍然由一个分量可 以通过第二块偏振片，从而相当于打开状态。 因此，可藉由施加电场来改变液晶的排列方式，来实现光阀的 作用。 8 5、电压透射率关系 通过上面的介绍，我们非常清楚知道控制液晶的光阀的透射率， 其最简单最有效的一种控制方式：是利用施加电场来改变液晶分 子的
26、排列方式,而使得穿透液晶的光的相位随之改变，即达到了控 制光通量的目的-“光阀”的功能（必须与偏光片组结合使用） 。 透 射 率 T % 电压 V TFT LCD电压 透射率关系 IPS的意思：将液晶分子的长轴设定在与偏 光片平行的方向上，藉由电场控制其旋转角 度，进而改变透光率-横向控制模式 从右图可以看出，加在液晶两极 的电压发生改变时，即可改变液晶光 阀的透射率，这就是液晶光阀与电压 交互作用而制成显示器的原理。TFT LCD 的灰度等级是由电压控制来设定 的，所要显示的灰度阶度越多，电压 的控制就要越精确。而液晶模式的透 射率对应电压的斜率愈大，电压的控 制也要愈精确。 9 平面场效应
27、管（TFT） 1、TFT的结构与工作原理 目前绝大部分的TFT LCD中所使用的平面场效应管都是采用非 晶硅（amorphous silicon , a-Si:H）所制成的。 非晶硅型TFT具有一个栅极（gate),一个源极(source),与一个漏极（drain),主 要的结构是一个非晶硅半导体薄膜，此半导体层与栅极电极之间隔着一个栅极绝 缘层，此半导体层的两端，各经过一层N型掺杂的非晶硅层，与源极与漏极电 极相连接（实现欧姆连接）。 此结构与金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）非常相似，其工作 原理也很相近。当栅极施加正电压时，会在半导体层产生吸引作用，形成电子沟 道，使源极与
28、漏极之间形成导通状态；栅极电压施加得愈大，吸引的电子也愈多 ，使得导通电源越大；而当栅极施加 负电压时，会将半导体导中的电子排除， 且因N+型非晶硅层的阻绝而无法吸引空 穴，使源极与漏极之间形成关闭状态。 10 2、TFT的电流电压特性 如下图所示，为典型的TFT电流电压特性曲线图（漏极 -源极之间的电压差为10V），当栅极电压Vgs加至20V时， TFT的漏源极具有超过10的-6次方(A)的电流，当栅极电压 Vgs为-5V至-15V时,漏电流小于10的-12次方(A)。 Ids / A Vgs / V TFT的电流电压特性曲线图 注：TFT与 MONFET的区别 略！ 11 TFT基板 TF
29、T LCD基板架构示意图 显示器的画面是由像素所组成，在TFT LCD中的每一个像素需 可独立是控制灰度等级。下图所示是TFT基板的示意图，其上面有 许许多多的平面场效应管按一定规则组成。每一个TFT的源极都接 有一个平面，此平面就是控制液晶旋转所加电压的其中一个电极- -称为“像素电极”。而另一个电极是公用的-称为“公共电极”。 Source 線 G DS Gate 線 CstCLC Com Vg Vs Cgs 数据线 扫描线 像素 像元 公共电极 一个像元的等效电路图 12 彩色滤光片 彩色图像的像素是由RGB三个基色组成的，而液晶光阀只是 控制图像的明暗，不能产生出彩色图像，故彩色的LC
30、D屏是采用 附加彩色滤光片（又称“滤色膜”如下图）的方法来实现彩色图像 的还原。彩色滤光片在水平方向上均匀分布了多组能滤出RGB三 基色的滤光片，将其精确的放置于LCD的面板上（红色滤光片与 TFT板的R像元电极一一对应；绿色滤光片。）。在各像元的 灰度等级按要求独自的改变后，穿透滤光片就得到像素中该像元 所对应基色的亮、色度的参数，该基色信息与其它两个基色的参 数相混合，即可还原出此像素的值。进而还原出原始的彩色画面。 彩色滤光片示意图13 第二部分：TFT LCD的工作原理 TFT LCD的工作方式 极性反转 充电 电压范围 14 在TFT LCD 中，每个像素有一个TFT管，其栅极（G)
31、连接 至水平方向的扫描线，漏极（D)连接至垂直方向的数据线，源 极（S）连接至像素电极。（如图） TFT LCD的工作方式 工作过程说明：在水平方向上的同 一扫描线上，所有的TFT管的栅极都是连接 在一起，所以施加电压是连动的。在某一 条扫描线上加上足够高的电压时，此线上 所有的TFT皆会被打开，此条扫描线上的所 有的像素电极与垂直方向上的数据线相连 。对应的视频信息经数据线给像素电极充 得适当的电压。接着（十几微秒）施加足 够大的负电压，关闭TFT直到下次再重新写 入 信号。在此期间电荷保存在液晶电容上。与此同时次一条扫描线上变为足够 高的正电压。如此依序将整个画面的视频数据写入，再重新自第
32、一条重 新写入视频信号（一般此重复频率为60-240Hz）。 1、TFT LCD工作流程 15 极性反转 我们在讨论液晶光阀时，讨论到以电场控制液晶分子排列从 而达到控制透光率的问题。在此需要进一步地加以讨论，以解释 在LCD驱动方式中很重要的“极性反转”的概念。 1、什么叫做“极性反转” 施加在液晶分子上的电场是有方向性的，若在不同的时间， 以相反方向的电场施加在液晶上，即称为“极性反转”。（在一般 情况下，电极的间距是为常数的，而电场方向对应着电位差的正 负号，因此“极性反转”也就是意味着：对液晶分子两端施加正负 号相反的电位差。） 16 2、为什么可以“极性反转” 液晶分子在电场中的电偶
33、极矩与力矩： （图a） （图b） （ 图a）与（图b）是液晶分子在相反 电场方向中的受力情况：1、在电场的作 用下，分子上的自由电子会受正点极吸 引而向正点极移动。2、液晶分子在场强 相同、电场方向相反的两个电场中，力 矩相等。3、在电场方向发生改变时，液 晶分子的旋转方向不变。 液晶分子长轴的电偶极矩； 液晶分子短轴的电偶极矩； 液晶分子长轴的力矩； 液晶分子短轴的力矩。 17 净力矩公式： 电极化率 真空中的介电常数 液晶分子短轴的介电常数 液晶分子长轴的介电常数 通过上面净力矩的公式可以清楚的看到：在电场方向发生 改变时，其净力矩的值不变，即液晶分子的转动方向是没有改变 的。因此电位差（
34、电场）的极性方向改变时，并不会影响液晶的 排列与透射率。所以可以采用“极性反转”的方式来驱动液晶分子的 排列方式。 18 3、为什么必须要有“极性反转” 液晶的驱动必须要以“极性反转”方式来驱动，有下述两个 原因： （1）取向膜的直流阻绝效应；（若采用直流方式驱动液晶， 其绝大部分的电压差会产生在取向膜上，无法改变液晶分子的 排列方式，因而也不能控制光阀。） （2）可移动离子与直流残留。（若采用直流方式驱动液晶， 可移动离子会趋向其中一个电极运动，一只移动到液晶与取向 膜的界面，从而被获取在此界面上。导致与原先的电压-透射 率关系发生改变。-称为“直流残留”。致使屏幕的某部分出 现“彩色异常”
35、或“黑斑”。） 注：原理介绍略 19 4、像素阵列极性反转的方式 常见的像素阵列极性反转的方式有：帧反转、列反转、行 反转和点反转四种。 20 充电 1、充电与放电电流 像素电位的设定，在显示器运作的过程中，并不是由零点位开始（只有 刚开机才是），而是由前一次更新时所设定的点位开始。在采用极性反转驱 动方式时，像素电位的极性在相邻帧中其极性是相反的。当前一次的极 性为负时，所需设定的电位极性便是正的，因此，需要对液晶 电容做“充电”；而当前一次的极性为正时，所需设定的电位极 性便是负的，因此，需要对液晶电容做“放电”。 “放电”的情况：前一次 像素极性为正，数据线上所设 定的电位极性是负的，因
36、此， 像素电极为漏极电压Vd，而 数据线电极为源极电压Vs,由 于放电过程中数据向上的电位 为定值，所以栅极源极电压 （Vgs）亦为固定值。 掃描線 信號線 RON ROFF 液晶 保持電容 G DS 放电：为负值、为固 定值 21 “充电”的情况：前一次的 像素极性为负，数据线上所设 定的电位极性是正的，因此， 像素电极为源极电压Vs,而数据 线电极为漏极电压Vd，由于像 素电位会随着充电过程的增加 而会逐渐的上升（Vs不是一个 固定值），所以栅极源极电 压Vgs会逐渐的变小，严重时 会使充电电流有较为明显的变 小，导致对液晶电容的充电时 间变长。 Source 線 G DS Gate 線
37、CstCLC Com Vg Vs Cgs 充电：为正值 、为固定值 22 2、充、放电时间 我们以屏的物理分辨率136676860为例，此液晶屏的每 一行的充电时间约为：1（76860）=21.67(us).然而事实上， 真正的充电时间要小于21.67（us）。 原因：1、配合视频数据信号的传送时间，在完成一次 画面更新之后，下一个画面的数据并不会立即送入到面板，而是 会有一段空白时间；类似地，正在完成一行像素数据写入之后， 下一行数据也不会立即进行写入，也会留下一段空白时间-此空 白时间需依据所采用的视频系统标准而定；2、由于信号的延时 效应，需要提早发出关闭信号，是真正有效的充电时间缩短。
38、 注:对像素电极的充、放电时间必须小于液晶屏的真 正的充电时间！从而要保证TFT的漏-源极电流，故要保证 Vgs的足够高！ 23 电压范围 1、数据驱动IC电压范围 在TFT LCD 中灰度等级越高，需要数据控制IC的控制精确 度越高。如6bit（64个灰度阶梯）驱动所需的最小灰阶控制电压约 为30mv左右，而8bit(256个灰阶）驱动所需的最小灰阶控制电压 约为8mv左右。这个最小电压与液晶的电压-透射率特性有直接的 关系。 在实际的TFT LCD驱动上，为了达到极性反转（以液晶驱动需 要5V为例），会把公共电极设定在5V左右的电压。数据驱动部分 若输出正极性的电压设定在5-10V，而输出
39、为负极性的电压设定在0 -5V，因此数据线上最大的充电电压范围为0-10V。这个电压范围会 随所使用的液晶驱动电压而有所不同。如IPS（横向电场驱动）模 式的液晶需要较大的电压，其数据线上的充电电压范围为0-14V。 24 2、公共电极电压范围 上面我们所介绍的是公共电极接到固定电位时，其电极电压值 一般设定在数据线电压的对称中心。而在实际使用时，考虑到TFT 的寄生电容对像素电压的影响，直流公共电极电压一般设定在4.8V 左右（在数据线上的电压范围为0-10V变化时）。 液晶屏的公共电极的驱动方式只要有两种：（1）如上所述的 是固定的；（2）是变动的。 在公共电极接固定电位时，数据线上的电压
40、变化范围较大，这样 对数据驱动IC的选择与功率消耗的降低都是非常不利的。而采用“ 公共电极电压调变”的方式，就可以弥补上面的不足。 公共电极两种驱动方式的比较图：（下页 ） 25 公共电极的电 压 正极性负极性 公共电极的 电压 正极性 负极性 公共电极接固定电压时： 公共电极接变动电压时： 在公共电极采用“电压调变”方式驱动时，其电压要求在高 电位时，要比灰阶中的最大电压还要大，在低电位时，要比灰 阶中的最小电压还要小才行。此方式的缺点：制作与电路的复 杂度相对较高，成本也较高。26 3、扫描驱动IC电压范围 Source 線 G DS Gate 線 CstCLC Com Vg Vs Cgs
41、 在TFT打开的时间内，其漏源 极应能够通过足够的电流给像素电 容充电，所以栅-源极电压要大于 截止电压到一定程度，对于一般而 言，栅-源极电压通常会设定到 10V以上。 在充电过程时，源极电压Vs并不是定值，很 有可能Vs与Vd都在接近10V的情况。从而会导致栅 -源极电压Vgs小于10V的情况。 所以，Vg通常设定到20V以上。 为了关闭TFT，需使栅-源极电压小于TFT的截止电压。而公共 电极在直流驱动时，Vs最低为0V；公共电极在为调变驱动时，Vs 最低为-5V。所以，Vg电压要设定在-5V一下。 27 Vgh,Vgl:行驱动的开关电压 28 第三部分：TFT LCD驱动系统简介 扫描
42、驱动部分 数据驱动电路 时序控制电路 29 TFT LCD面板 r 校 正 参 考 电 压 时序 控制电路 公 共 电 极 参 考 电 压 电 压 源 转 换 电 路 数据驱动板 扫 描 驱 动 板 . . . . . . . . . . . . 电源 图 像 信 号 注：虚线框内就是逻辑板所包含的内容！ TFT LCD驱动系统示意图 30 扫描驱动部分 扫描驱动电路的作用是决定扫描线开/关的状态，基本上属于 数字型的电路，其框架如下：由移位寄存器（shift register）、逻 辑运算器（logic）、电位转移器(level shifter)、数字缓冲放大器 （digital buffe
43、r）组成。 31 扫描驱动电路子系统概观示意图 32 1、移位寄存器（shift register ） 作用：将垂直方向扫描的同步信号（V sync）送入第一级 移位寄存器，再利用垂直方向的时钟信号（V clock）控制每一个 移位寄存器输出状态的时间，即可循序地逐条输出是否要开启对 应扫描线的逻辑状态。（移位寄存器可以设计成上下两个方向都 可以扫描。其供电电压一般为3V或5V即可。） 移位寄存器输出、入波 形示意图： 33 2、逻辑运算器（logic） 作用：主要是利用output enable信号来缩短扫描线充电时间 ，以避免信号延迟的影响。（一般有3V或5V电压即可。） 双脉冲扫描 逻辑运算电路波形示意图： 34 3、电位转移器(level shifter) 作用：将3v/0v或5v/0v的低逻辑电压，转移到TFT栅极所
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