浅析彩电芯片的工作条件与故障检测

黎志钢

摘要：近几年，随着电子技术的发展，很多新型彩色电视机都采用了I2C总线技术和新的电路，给电视机维修带来新的问题。本文通过一些维修实例和对一些新知识的理解，进一步浅析彩电微处理器（CPU）正常工作的条件。

关键词：微处理器（CPU）；I2C总线；超级单片彩电专用集成电路

中图分类号：G718.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）14-0246-02

以前，我们维修遥控彩色电视机的时候，判断微处理器（CPU）是否正常工作，往往进行三步的检测：第一，检测CPU的电源脚是否有+5V电源电压；第二，检测CPU时钟振荡电路是否产生脉冲信号；第三，检测CPU复位脚的复位电压是否达到要求。很多维修人员记忆里总是记着：微处理器（CPU）正常工作需要满足三个条件，①+5V供电（正负0.2V），②时钟振荡正常，③清零复位。可是，随着电子技术的发展，现代新型彩色电视机采用了一些新的技术（I2C总线）和新的电路，新型彩电中微处理器（CPU）正常工作的条件也不只是原来的电源、晶振、复位三个条件，CPU正常工作的条件已经发生了演变。下面，我们来浅析一下CPU正常工作的条件。

一、工作电压必须正确

CPU的供电脚与接地脚间的电压正确，是CPU正常工作的首要条件。目前，很多彩色电视机电路采用了超级单片彩电专用集成电路，如TDA93XX系列，其CPU在超级芯片内，CPU正常工作所需的电源电压为+3.3V。另外在TDA93XX中，IC54脚是CPU内TV信号处理器和场处理器数字电源脚，IC56脚是CPU内微控制芯片数字电源脚，IC61脚是CPU接口电路数字电源脚，这里三个数字电源脚都属于CPU部分的供电脚，当彩电控制系统控制功能异常，我们检修时首先测量TDA9380芯片61、56、54脚的供电电压是否正常，正常时均应为稳定的+3.3V。

二、时钟信号必须正常

在CPU的振荡电路（OSC）引脚外围，一般都有一个晶体和两个瓷片电容，它们与集成电路内部的OSC电路一起作用，产生时钟振荡脉冲（时钟信号），如图1 Z601、C618、C619。彩电遥控控制过程是不断重复“取指→译码→执行”的过程，所有这些操作都按一定顺序进行，时钟信号的作用就是引导CPU处理各种指令信号及控制各种功能电路工作都按统一时序进行。因此，CPU正常工作需要时钟信号，时钟信号也是CPU正常工作的条件之一。如图1，检修彩电CPU控制部分故障时，在检测TDA9380芯片CPU的供电脚电压正常的前提下，接下来检查芯片58、59脚的外围元件晶体Z601（12MHz）和跨接在晶体上的两个瓷片电容C618、C619，判断这些元件是否变质，如果有元件变质会导致CPU不工作，出现彩电控制部分的故障。

三、复位电压必须标准

CPU的复位即是清零，是将CPU内部所有的计数器清零，使CPU的工作“一切从零开始”。CPU复位端复位工作后，复位端只有变为工作状态，CPU才开始工作。有人把CPU的复位比作部队出操时的“立正”口令，而把复位端变为工作状态比作“起步走”口令。图1中，TDA9380芯片的60脚是CPU的复位端，彩电开机时，复位端会出现瞬态高低电平变化的电压（有的机型复位端接地）。

四、输入矩阵电路各个按键必须处于常开状态

矩阵电路是CPU的外围电路之一。很多时候，在矩阵电路中会出现按键开关漏电短路，按键漏电短路有两种情况：一种情况，如果按键短路符合设计程序的短路，那么这时等于向CPU输入了短路的信息，而且正好符合CPU的矩阵电路设计程序，经译码器后，执行该信息赋予的功能。由于CPU采用串行输入方式，在同一时间内只能执行一个命令，当有两个指令输入时，只执行首先输入的指令，因此，按键短路时，CPU只能执行该短路信息赋予的功能，再按其他按键和遥控均无效，电视机停在短路信息时的控制状态，引发CPU控制故障。另一种情况，如果按键短路不符合设计程序的短路，也就是说此种短路信息不符合CPU的矩阵电路设计程序，经译码器识别无法执行控制功能，CPU不能正常工作，呈现“死机”现象。

所以，我们说键盘输入矩阵电路是否正常也就当仁不让稳居CPU正常工作的条件内。

五、I2C总线要正常

I2C总线实际是由一根串行时钟线（SCL）和一根串行数据线（SDA）组成的双向串行数据总线。I2C总线技术的应用，很好地解决了彩电中CPU与众多的集成电路之间的输入/输出接口问题，大大简化了电路。彩电中，CPU和被控集成电路之间仅有一根串行时钟线（SCL）和一根串行数据线（SDA）连接，CPU通过I2C总线与被控的集成电路进行通信，向被控集成电路发送控制数据，也通过I2C总线接收被控集成电路向CPU发送回来的数据，随时“掌握”整机工作状态。当CPU要控制某个被控集成电路完成某项操作时，就从I2C总线发送出要控制的IC地址和控制数据，于是，挂接在I2C总线上的每一个接收集成电路都要对CPU送来的地址数据进行译码，以判断是否是向集成电路发送的控制数据，如果地址数据相等，接收集成电路立即向CPU送回一个应答（确认）信号，并将CPU发出的控制数据转换成本集成电路所需的控制电压（数/模转换）以完成相应的控制操作。如果I2C总线中的SCL和SDA上的电压变化和波形异常，CPU就不能通过I2C总线（SCL和SDA）对所挂接的各集成电路进行控制，造成CPU工作不正常。

六、I2C总线通断控制脚电压要符合要求

具有I2C总线功能的CPU除了必须设置的串行时钟线引脚SCL、串行数据线引脚SDA以外，在很多CPU上还设置了便于工厂生产线调试使用的I2C总线接通/关断控制引脚，通过一个上拉电阻接在+5V电源上，当该脚接规定的电平（一般为低电平）时，CPU对I2C总线的控制权交由生产线调试计算机接管，计算机可把预先设定或调整好的数据写入存储器，而彩电CPU不能再通过I2C总线对所挂接的各集成电路进行控制，彩电处于生产调试状态，只有当该脚为高电平时，CPU才具有控制功能，恢复正常工作状态。可见I2C总线通断脚的作用非常重要，同样可以作为CPU正常工作的条件。检修具有I2C总线功能的CPU时，顺便检查以下I2C总线通断控制脚。

七、行、场逆程脉冲

部分彩电（如东芝机型）的CPU在正常工作时常常要检测送至CPU的行、场逆程脉冲是否正常（包括信号有无，波形、幅度是否正常等），一旦异常，CPU就不能正常工作。故检查CPU工作条件工作电源、复位、时钟振荡、键盘矩阵电路均无异常，还需检测送至CPU的行、场逆程脉冲是否正常，行、场逆程脉冲同样也作为CPU正常工作的条件。

八、被控集成电路的接口电路及其电源电压必须正常

现在的一些大屏幕彩电中，挂接在I2C总线上的被控集成电路大多属于模拟电路，为了通过I2C总线与主控CPU进行通信，每一个被控集成电路中，都必须设有一个I2C总线的接口电路，而这个I2C总线接口电路则属于数字电路。为了避免数字电路与模拟电路之间的相互干扰，常常为数字电路与模拟电路设置单独的供电端子，在具有I2C总线接口的集成电路中常常单独设置I2C总线接口电路专用电源端子，在檢修中，我们通常容易忽略I2C总线接口电路电源引脚的检查，如果这一电源引脚的电压不正常，就会使得I2C总线接口电路工作不正常。在I2C总线控制系统中，由于I2C总线具有自动检测功能，而I2C总线检测被控集成电路时，首先是通过被控集成电路的接口电路进行通信的，如果被控集成电路失去了接口电路的正常电源电压，总线判断被控集成电路有故障，于是控制系统CPU内部电路禁止发出控制指令。这也清楚地表明，被控集成电路的接口电路及其电源电压必须正常是CPU正常工作的一个条件。

综上所述，彩色电视机控制系统中，CPU正常工作的条件已经演变为电源、晶振、复位，键入、I2C总线、I2C总线通断控制、行场逆程脉冲和被控集成电路中接口电路及其电源八个条件。随着技术的更新，数字电路的应用，CPU正常工作的条件仍在演变，我们在维修彩电的实践中，要随时跟进技术的发展，积累资料，不断总结经验，只要清楚CPU正常工作的条件，检修彩电控制部分电路时，故障才能迎刃而解。

参考文献：

[1]王锡胜.超级芯片彩色电视机电路原理调试与检修[M].北京：人民邮电出版社，2004.