AD536A在液晶屏测试仪中的应用

发布于:2021-12-05 11:50:39

集成电路应用

#$%&’# 在液晶屏测试仪中的应用
清华大学电子工程系北京清华液晶技术工程研究中心( #""":7 ) 雷有华 勾秋静 张铁军
摘 要 : 介 绍 了 %& ’ ()* %+,-+. 液 晶 屏 测 试 仪 。 该 测 试 仪 可 对 各 种 规 格 的 液 晶 屏 进 行 阈 值 电 压

的目测、 响应特性的目测、 全 屏 功 耗 电 流 的 测 量 和 各 电 极 之 间 的 短 路 检 查 。讨 论 了 液 晶 屏 测 试 仪 的 工 作原理; 剖 析 了 /01 2 *) 转 换 集 成 电 路 3* 456 3 的 工 作 原 理 和 典 型 应 用 。 关键词: 测试仪器 有效值

()*
转换电路和测量电路组成。 所有这三部分皆是在主控 的 控 制 下 有 序 地 工 作 。液 晶 测 试 仪 原 理 方 )89 ( :"5! ) 框图如图 # 所示。 其中, (0 7## 构 成 典 型 的 微 分 电 路 , 大家很熟悉, 这里不再讨 3*4$73 构 成 数 据 采 集 电 路 , 论 。/01 2 *) 转 换 电 路 3*4563 则 是 本 文 讨 论 的 重 点 。

%& ’ ()* %+,-+. 液 晶 屏 测 试 仪 是 在 生 产 线 上 对 各
种规格的液晶屏进行质量检查的必备仪器。 该仪器可 进行阈值电压的目测、 响应特性的目测( 闪光试验) ; 全屏功耗电流的测量和各电极之间的短路检查。 其中 后两项是测试全显电流和段电流的有效值。 由于液晶 屏的背电极和段电极之间是灌注了液晶材料的, 因此 在外加电压驱动下,可等效为一个电容性负载。所 以,液晶屏的电流采样电路是一个典型的微分电 路 , 其 输 出 电 压 是 一 个 窄 脉 冲 序 列 , 使 用 /01 2 *) 转 换 集 成 电 路 3* 456 3 可 以 实 时 测 试 不 同 窄 脉 冲 电 压的有效值。

" 功耗电流测量电路
功耗电流测量电路原理方框图见图 !。

! 液晶屏测试仪的系统组成
系统的组成可分为三部分。其一,是产生驱动 不同幅度的对称方波电压, 主 ()* 样 品 的 不 同 频 率 、 其二, 是选 要 由 *3) # 、 *3) ! 和 波 形 变 换 电 路 组 成 ; 择 待 测 ()* 样 品 的 不 同 背 电 极 和 段 电 极 的 开 关 矩 阵 电路; 其三, 是测量选中的背电极和段电极之间的功 耗 电 流 电 路 , 主 要 由 (0 7## 电 流 采 样 电 路 、 /01 2 *) 则由外接的精 因 为 待 测 的 ()* 样 品 是 容 性 负 载 , 密测量电阻 !、 ()* 样 品 的 等 效 电 容 " 和 (0 7## 3& 构成的电流采样电路是典型的微分电路, 其输出电压

# ;<- 的 典 型 波 形 见 图 5 。
由于电流采样电路的输出电压是占空比很小的 微分窄脉冲序列, 所以电流测量就有两种方案: 一是 这 是 美 国 /?8?@? 测 量 其 * 均 值 =03*>,

AB+C-.;DEC, 公 司 5!"" 型 ()* 测 试 仪 采 取的方案; 二 是 测 量 其 有 效 值 =/01>, 这
是本仪器采用的方案。 两者的测试结果是 不同的, 而且与电流采样电压脉冲的形状 和占空比关系极大。 本 方 案 采 用 /01 2 *) 转 换 集 成 电 路

《 电子技术应用》!""# 年第 $ 期

四通工控 #() 软起动器经销商 ( *!*) ’"’"’!++ ’"’"’!+%

$4

集成电路应用
?* 方 电 路 和 * 均 电 路 ; ?电 流 镜 电 路 ; ?缓 冲 放 大 器 电 路 。

%& ’() % 的 电 路 原 理 图 如 图 ’
所示。 运 算 放 大 器 %#、 %! 和 晶 体 管

0) 的 1 23 结 及 电 阻 ! (、 ! /、 ! ’、 !) 组成的部分是典型的求绝对值
电路, 该电路的主要作用是实现绝 对值的电压 4 电流转换。

" # 5 # 67 !/

( #)

运 算 放 大 器 %( 和 晶 体 管 0#、

0!、 0(、 0/ 组 成 的 是 单 象 限 乘 法 4
交流成分加直流成分) 的 %&’()% 对 复 杂 的 电 压 波 形 ( 有 效 值 进 行 测 量 。 而 * 均 值 * +%& , 和 有 效 值 * -+. , 之 间的关系是随波形的形状不同而不同的, 从表 # 几个 例子可以看出。 除法( *均) 电 路 。 "# 流 过 晶 体 管 0#、 0!, "( 流 过 0(, 分 别 作 用 于 0/ 的 发 射 极 和 基 极 , 从而得到:

! "#$ % &’ 转 换 芯 片 (& )!* ( 介 绍
! + , (& )!* ( 的 工 作 原 理 %&’()% 是 将 真 有 效 值 转 换 成 直 流 的 单 片 集
成电路,可以连续、实时地计算输入信号的*方、 *均值, 且得到的直流电压值正比于输入信号的有 效 值 -+.。 整流电 %& ’() % 计 算 -+. 时 , 首 先 求 得 绝 对 值 ( 路) ; 第二步进行*方计算; 第三步是*均计算, 即除 以反馈回来的输出电压; 最后再经滤波得出结果。这 里很重要的一条是要求*均的时间常数要远大于待 测信号的周期, 这样才能保证测试的精度。

!+-

(& )!* ( 电 路 分 析 %&’()% 的 典 型 -+. 连 接 图 如 图 / 所 示 。 %&’()%
?绝 对 值 电 路 ( 整流电路) ;

" /5 " #! 4 " ( *!, 电 流 " / 流 过 低 通 滤 波 电 路 ! # 和 $ %8 ( 外接电容) 当 时 间 常 数 ! # $ %8 远 大 后 9又 返 回 驱 动 电 流 镜 产 生 "(, 于待测信号的周期时, 则 "( 就 是 "/ 的 * 均 值 。 由 有 效 值 的 定 义 和 式 *!, 可 知 , "/ 实 际 上 就 是 "# 的 有 效 值 " #:;< 。 电 压 输 出 是 由 "=>? 产 生 的 。 从 电 流 镜 电 路 可 知 转换成输出电压: " = > ? 5 ! " / 9 即 " = > ? 5 ! " # : ; < 。经 过 电 阻 ! ! , # = > ? 5 " = > ? ! ! 5 ! " # : ; < @ # ! / 5 " # : ; < ! / 5 * # 67 , : ; < *(, ! 式 中 , ! / 5 ’" A ! ! ! 5 !’ A ! ! + ! (& )!* ( 测 量 精 度 分 析 %& ’() % 使 用 极 其 方 便 , 只 有 一 个 外 接 电 容 $ %8 。 因 此 , 求 * 均 值 时 的 时 间 常 数 是 ! # $ %8 。 时 间 常 数 的
大小是影响测量精度的主要因素。 若输入信号是变化缓慢的直流信号, %& ’() % 的 输出能够准确地跟踪输入信号。 对于较高频率变化的输入信号, %& ’() % 的 输 出 就 * 似 等 于 输 入 信 号 的 有 效 值 -+. , 存在直流误差和 波纹起伏。 直流误差的大小取决于输入信号的频率和外接 电 容 $ %8 的 值 。 输出信号尚有波纹的起伏变化。有两种方法可减 小 波 纹 : 一 是 增 加 外 接 电 容 $ %8 的 值 。因 为 波 纹 的 大 小 是 反 比 于 $ %8 值 的 , 所 以 增 加 $ %8 的 值 可 以 有 效 地 减小波纹的大小。对于测量低占空比的脉冲系列( 这 正是液晶屏采样电流脉冲的特点) 的输入信号, 要求 * 均 的 时 间 常 数 ! # $ %8 至 少 等 于 $ 倍 输 入 信 号 周 期 。 例 如 脉 冲 序 列 是 #"" BC , 取 ! # $ %8 ! #"" ;< , $ %8 约 为 可以是一阶或二 /"D。 二 是 采 用 后 接 滤 波 器 的 方 式 , 阶滤波器。这里要说明的是, 在使用中要由实验来选

由以下四部分组成:

$)

《 电子技术应用》!""# 年第 $ 期

集成电路应用

定 ! -0 的 值 , 因 为 直 流 误 差 是 取 决 于 ! -0 值 的 , 而不受 后接滤波器的影响。

以对于功耗电流, 测量其有效值更有意义。 参考文献 # 6I@JKLM >KN@LC G@O@C@NJ@ HLNPLM/ -4? 公 司 , #;;$ ! QI@CLBRCA HLNPLM HR(@M ,!"" >?4 5@AB@C / G / . / S / 8M@JBCRNKJA , #;;&
张百哲, 梁 振 波 等 / 57>? < ! 型 液 晶 特 性 测 试 , 雷有华, 仪的研制/电子技术应用, #;;; T !& * ## + U ,& 1 ,$ ( 收稿日期: !""# < "! < !2 )

! "#$%&’ "()*(+ 和 ,-.. 型 %&’ 测 试 仪 的 比 较
在实际测量中, >?4 驱 动 电 压 信 号 的 频 率 一 般 是 采 样 周 期 为 $ / 2 EA 。而 >?4 样 品 的 测 量 电 压 波 #!2 7D , 形 持 续 的 * 均 时 间 略 小 于 #" " A , 则 样 品 的 电 流 采 样 脉 冲 电 压 的 占 空 比 # F " / "# , 所 以 GH6 的 测 量 值 约 十 则 几 倍 于 H-4 的 测 量 值 。若 待 测 的 样 品 是 阻 性 负 载 , GH6 的 测 量 值 约 等 于 H-4 的 测 量 值 。 表 ! 是对两种测试方法的比较。在这里,美国 ,!"" 型 >?4 测 试 仪 测 量 的 是 样 品 的 H-4 值 ; 57 < 待测的样品是象 >?4 5@AB@C 测 量 的 是 样 品 的 GH6 值 ; 素 >?4 和 电 阻 ; 测 试 条 件 是 驱 动 电 压 为 , 0 , 频 率 为 #!2 7D 。

表 ! 两种测试方法比较
单像素 单像素 ) 电 阻 !" = ! 电 阻 !"" = !

,!"" 型 57 < >?4 5@AB@C

# / %& " #’ / %# " -

! / ;; " ,# / ,# " -

#&, " #&; " -

#& / , " #& / & " -

通过对以上测试数据的比较可知: ? H-4 和 GH6 测 试 数 据 与 电 流 采 样 脉 冲 的 形 状 和占空比关系极大。 ? 两 种 测 试 仪 对 电 阻 " 进 行 H-4 和 GH6 测 试 的数据基本相同。 ? 两 种 测 试 仪 对 单 象 素 进 行 H-4 和 GH6 测 试 的数据相差约十几倍。 ? 由 于 >?4 是 对 驱 动 电 压 的 有 效 值 响 应 的 , 所

《 电子技术应用》!""# 年第 $ 期

四通工控 /$0 软起动器经销商 ( .1.) 2-2-21!! 2-2-21!3

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
( 上 接 第 $% 页 ) 用 &’() 的 麦 克 风 可 达 到 最 佳 效 果 。

*!+ 语 音 识 别 前 设 置 的 匹 配 度 是 一 个 影 响 识 别 率
高低的重要因素, 在实验过程中需要根据使用环境、 使用要求等情况多次实验才能确定最佳值。

*, +-.$ " " , 的 工 作 电 压 为 ! /% 0 1 % /& 0 。 对 于 , 0 的应用系统, 可直接使用; 如 果 您 的 应 用 系 统 是 &0 工 作 电 压 , 建 议 通 过 一 个 二 极 管 给 -.$"", 供 电 ,
以保证系统长期稳定可靠地工作,也有利于降低系 统功耗。 应用表明, -.$"", 使 用 简 单 方 便 , 具 有 较 高 的 是一款较好的语音识别 识别率, 一 般 可 达 2"3以 上 , 芯片。 参考文献 # -. $"", 4-5- 67885 / -.9 : !""" / ; *收稿日期: !""# < "# < #$ )

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