Procesamiento de la señal de video en los receptores de TV de pantalla plana

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Procesamiento de la señal de video en los receptores de TV de Pantalla Plana. Autor: Joel Eliezer Ruiz Figueroa. Tutor: Msc. Hiram del Castillo Sabido. Santa Clara 2016 "Año 58 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Procesamiento de la señal de video en los receptores de TV de Pantalla Plana. Autor: Joel Eliezer Ruiz Figueroa e-mail: [email protected]. Tutor: Msc. Hiram del Castillo Sabido e-mail: [email protected]. Santa Clara 2016 " Año 58 de la Revolución ".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Automática, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. “Todo lo que te viniere a la mano para hacer, hazlo según tus fuerzas; porque… a donde vas, no hay obra, ni trabajo, ni ciencia, ni sabiduría” Eclesiastés 9:10. “Debemos recordar que la buena fortuna ocurre a menudo cuando la oportunidad se reúne con la preparación.” Tomas Edison.

(5) ii. DEDICATORIA. A mi amada madre, por ser la persona que pacientemente me ha guiado, por ser incondicional, fundadora de mis logros y la mayor bendición de mi vida.. A mi padre por su cariño sincero.. A mis abuelos por todo su amor y por su ayuda que nunca me ha faltado..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. A Dios por suplir mis necesidades conforme a sus riquezas.. A mis padres por ser los mejores del mundo.. A mi familia por apoyarme de todas las maneras posibles.. A mis amigos por los momentos vividos, por su confianza y por tener siempre una palabra de ánimo para mí.. A mi tutor por darme la oportunidad de aprender mediante sus excelentes enseñanzas y el honor de trabajar juntos en este trabajo de diploma.. A mis profesores por aportar su granito de arena en mi preparación desde las más tempranas enseñanzas..

(7) iv. TAREA TÉCNICA.  Búsqueda bibliográfica, acerca de los diferentes tipos de receptores de TV con tecnologías de pantallas planas y organizarlos atendiendo a sus particularidades.  Realizar un estudio de los criterios que definen un buen procesamiento de la señal de video..  Realizar una caracterización de cada una de las partes del receptor de televisión de pantalla plana..  Elaborar un material que refleje en tres capítulos la temática tratada.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. Debido al desplazamiento de los receptores de TV con TRC convencionales hacia receptores pantalla plana, las Pantallas de Cristal Líquido y pantallas Plasma, se han vuelto populares. Esto renueva el modo de procesar la señal de video, imponiendo la necesidad de conocer cómo proceden estos receptores para presentar una señal de video. En Cuba, donde en caso de falla del receptor se reparan sus componentes, se necesita un material que registre posibles fallas y soluciones. Es objetivo del presente trabajo: Analizar el procesamiento de la señal de video en los receptores de televisión de pantalla plana y presentar las fallas más comunes en los circuitos involucrados. Se describe la estructura de los tipos de pantalla plana empleadas en televisión. Se identifican los criterios utilizados en el procesamiento de la señal de video. Finalmente, se estudian las partes del televisor de pantalla plana que intervienen en el procesamiento de la señal de video. Como resultado, investigadores y técnicos, obtendrán un material descriptivo acerca del procesamiento de la señal de video en pantallas planas, los criterios que definen la calidad del mismo y los elementos del receptor que intervienen en el proceso. Se adjunta un material audiovisual relacionado con receptores LCD..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO................................................................................................................. i DEDICATORIA ................................................................................................................ ii AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... iii TAREA TÉCNICA ........................................................................................................... iv RESUMEN ........................................................................................................................ v INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 Organización del informe ............................................................................................... 5 CAPÍTULO 1. 1.1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. ................................ 6. Composición de una pantalla de cristal líquido (LCD). ......................................... 7 1.1.1 Lámparas fluorescentes o LEDs. .................................................................. 7 1.1.2 Difusor. ......................................................................................................... 8 1.1.3 Láminas polarizadoras. ................................................................................... 9 1.1.4 Conformación de los pixeles. ......................................................................... 9. 1.2. Tecnología tornado nemático.............................................................................. 11 1.2.1 Tecnologías de matriz activa. ...................................................................... 12. CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL………… ....................................................................................................... 17 2.1. Circuitos del receptor que intervienen en el procesamiento de la señal. ............... 20 2.1.1 Conversor Analógico/Digital. ...................................................................... 23. 2.2. Escalador/Desentrelazador. ................................................................................ 25 2.2.1 Tarjeta T-CON. ........................................................................................... 27. CAPÍTULO 3. FALLAS MÁS COMUNES EN LOS CIRCUITOS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE VIDEO Y SUS POSIBLES SOLUCIONES. ............................................................................................. 33.

(10) vii 3.1. Procedimiento de desarme del receptor de televisión .......................................... 34. 3.2. Fallas relacionadas con el Backlight. .................................................................. 40. 3.3 Fallas relacionadas con la Tarjeta Principal (Mainboard). ....................................... 43 3.4. Fallas relacionadas con el Panel LCD. ................................................................ 45. 3.5. Fallas relacionadas con la sección de fuente. ...................................................... 48. 3.6. Fallas relacionadas con la T-CON. ..................................................................... 50. 3.7.. Fallas típicas de un mal funcionamiento de LVDS. ............................................. 54. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ 60 Los resultados obtenidos permiten señalar las conclusiones siguientes: ......................... 60 Recomendaciones ......................................................................................................... 61 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 62 ANEXOS ......................................................................................................................... 65 Anexo I: Características del LM2SA empleado en televisor híbrido cubano. ................. 65 Anexo II. Implementación simplificada de LVDS. .................................................. 66.

(11) viii Relación de abreviaciones y siglas AV – Audio/Video. A/D – Analógico/Digital. CCFL - Cold Cathode Fluorescent Lamp. CLK – Clock. CVBS - Composite Video Broadcast Signal. DRAM - Dynamic Random Access Memory. DTMB - Digital Television Multimedia Broadcasting. DVI- Digital Visual Interface. HDMI - High-Definition Multimedia Interface. LVDS - Low Voltage Diferencial Signalizing. LCD - Liquid Crystal Display. LED - Light Emitting Diode. MOSFET - Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor. MSP - Procesador Digital de Sonido. NTSC - National Television System Committee. PDP - Plasma Display Panel. PWM - Pulse-Width Modulation. RGB - Red, Green, Blue. SDRAM - Synchronous Dynamic Random-Access Memory. SDTV - Standard Definition Television. SMD - Surface Mount Device. S-VIDEO - Separated-Video. TFT - Thin-film transistor. T-CON – Timing Controller. TDT –Televisión Digital Terrestre. TRC – Tubo de Rayos Catódicos. VGA - Video Graphics Array..

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. La radiodifusión televisiva constituye el principal medio de comunicación masiva. A través de la señal audiovisual los usuarios reciben información de diversos tipos, ya sea técnica, informativa o de entretenimiento. Su importancia es tal que casi no existen hogares que no dispongan de un receptor de televisión, ya sea en su versión analógica, digital o híbrida. (Codoni et al., 2015) El desarrollo de la electrónica ha sido un factor decisivo en la evolución de la estructura de un receptor de televisión, sin renunciar nunca a los principios básicos que la rigen, es decir, siempre habrá una cámara y un micrófono para la captación de las señales audiovisuales en el lado transmisor y un transductor corriente-luz y altavoz en el lado receptor.(Parra, Leopoldo, 1999) (Pérez Vega, 2006a) Lógicamente en ambos casos han existido transformaciones debido al propio desarrollo tecnológico. Unido al desarrollo estructural del receptor la señal audiovisual se ha visto afectada por el procesamiento aplicado a la misma con el objetivo de mejorar su calidad y al mismo tiempo dotarla de un valor añadido que la hace más atractiva en todos los sentidos, ejemplos se pueden citar muchos: closed caption, modos de servicio, controles remotos complejos, etc. (Córdova Fuentes, 2015) Desde finales del pasado siglo la introducción de la televisión digital y el formato de pantalla utilizado en los receptores han ido revolucionando la manera en la que se realiza el procesamiento de la señal video. El desarrollo de pantallas planas del tipo LCD, LED y Plasma exige que la forma de presentar el video sea completamente diferente a la que existía hasta el momento. Ya no existe el TRC, por tanto, desaparecen el yugo de deflexión y el transformador de alto voltaje, conocido por los técnicos como el flyback..

(13) INTRODUCCIÓN. 2. El procesamiento de la señal de video en los receptores del tipo TRC era muy sencilla; a partir de la señal de video compuesto se obtienen los pulsos verticales y horizontales con el adecuado nivel de sincronización que permiten generar señales de barrido que luego de aplicadas a las bobinas de deflexión del yugo hacen que el haz electrónico producido por el cañón explore en ambos sentidos la pantalla completa. Al mismo tiempo mediante un procedimiento de decodificación se extrae de la señal compuesta de video las componentes de color R, G y B. Cada una de ellas se aplica a los amplificadores respectivos situados en la parte posterior del cañón electrónico del TRC modulando el haz incidente en cada uno de los luminóforos respectivos. (Pérez Vega, 2003a) Los receptores de pantalla plana demandan otro tipo de procesamiento de la señal de video, ahora todo cambia manteniendo siempre como premisa que la sincronización tiene que ser mantenida. La ausencia de yugo de deflexión y transformador de alto voltaje y por tanto la exploración de una pantalla completamente plana obligan a que se realice otro tipo de procesamiento que incluirá circuitos que no estaban presentes en los receptores del tipo TRC. En los receptores de pantalla plana se realiza un tratamiento digital de la señal de video muy novedoso en el que se explotan todas las ventajas de la tecnología digital a tal punto que la convergencia con las estructuras utilizadas en los medios de cómputo es inevitable. La tecnología ha posibilitado que el tratamiento de la señal sea realizado por circuitos del tipo SMD de alta escala de integración y en los que la reparación en la mayoría de las ocasiones conlleva al cambio total de la placa, no obstante, existen opciones que pueden ser utilizadas si se conoce como técnicamente se hace este procedimiento, lo que le permite al técnico salvar por decirlo de algún modo un equipo. (Pérez Vega, 2003b) En Cuba se ensamblan actualmente dos tipos de receptores de pantalla plana.(Cabrera Álvarez and Fernández Bezanilla, 2015) Están actualmente a disposición de la población en las tiendas recaudadoras de divisas, el modelo ATEC-Haier modelo.

(14) INTRODUCCIÓN. 3 LM2SA V1.0 y el Konka.(Cabrera Álvarez et al., 2015) (Shanghai Kitking Electronic Co., 2015).1 Conjuntamente se venden desde el pasado año cajas decodificadores de diversos modelos que utilizan la norma china DTMB adoptada en nuestro país.(Capote Albernas and Fumero Valdés, 2013) (Guillén Nieto and Acosta Cintado, 2015) La falla más importante, y que de alguna manera hacen que el receptor sea desechado, es aquella que involucra la placa donde se realiza el procesamiento de la señal de video. Desde la experiencia cubana, donde la primera opción a considerar en caso de falla de un receptor de televisión no es deshacerse del mismo sino llevar a cabo la reparación de sus componentes, es necesario contar con personal informado capaz de comprender desde el punto de vista teórico y práctico las fallas que pueden ser resueltas y que de alguna manera involucran al procesamiento de la señal de video. A los efectos de la situación problémica expuesta esta investigación plantea como roblema científico a resolver el siguiente: ¿Cómo se procesa la señal de video en los receptores de televisión que emplean pantallas planas? Para dar respuesta al problema enunciado los objetivos que se propone alcanzar este trabajo investigativo son: Objetivo general: Delimitar el procesamiento de la señal de video en los receptores de televisión que emplean pantallas planas. Objetivos específicos:  Describir la estructura de los tipos de pantalla plana utilizados en los receptores de TV.  Ilustrar los esquemas circuitales encargados de realizar el procesamiento de la señal de video en los receptores de televisión que emplean pantallas planas.  Identificar las fallas que se producen en el receptor teniendo en cuenta la ubicación del bloque o componentes..

(15) INTRODUCCIÓN. 4. Las preguntas de investigación formuladas son:  ¿Cuál es la estructura de los tipos de pantalla plana utilizados en los receptores de TV?  ¿Cuáles son los esquemas circuitales encargados de realizar el procesamiento de la señal de video en los receptores de televisión que emplean pantallas planas?  ¿Cuáles son las fallas que se producen en el receptor teniendo en cuenta la ubicación del bloque o componentes? Se establecen como tareas de investigación las siguientes:  Descripción de la estructura de los tipos de pantalla plana utilizados en los receptores de TV.  Ilustración de los esquemas circuitales encargados de realizar el procesamiento de la señal de video en los receptores de televisión que emplean pantallas planas.  Identificación de las fallas que se producen en el receptor teniendo en cuenta la ubicación del bloque o componentes.. En ella se deben exponer brevemente, pero con absoluta claridad, la importancia y actualidad del tema, la situación polémica, los objetivos del trabajo, los aportes del trabajo, entre otros aspectos esenciales del trabajo que se consideren necesarios para la mejor comprensión del mismo. Esta investigación alcanza aportes en los siguientes niveles del conocimiento científico.  Teórico: Ofrecerá información actualizada sobre los elementos principales del tema procesamiento de la señal de video en receptores. de TV de pantalla plana, útil. como material de apoyo en la asignatura “Fundamentos de televisión”.  Metodológico: Ilustración del procedimiento práctico. referente a la solución de. fallas en estos receptores y los esquemas circuitales encargados de realizar el procesamiento de la señal de video.  Práctica: Muestra las principales fallas en los receptores de televisión de pantalla plana y sus posibles soluciones, lo que favorece la prestación del servicio a población.. la.

(16) INTRODUCCIÓN. 5. Organización del informe  Introducción: importancia, actualidad y necesidad del tema que se aborda.  Desarrollo  CAPITULO I: Pantallas planas LCD, LED y Plasma.  CAPITULO II: La señal de video. Criterios para el procesamiento. Circuitos del receptor que intervienen en el procesamiento de la señal.  CAPITULO III: Fallas más comunes en los circuitos que intervienen en el procesamiento de la señal de video y sus posibles soluciones.  Conclusiones: análisis de los resultados obtenidos durante la investigación.  Recomendaciones, bibliografía, referencias y anexos..

(17) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 6. CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA.. El procesamiento de la señal de video obedece a la estructura de la pantalla donde se va a presentar la información visual. Actualmente existen tres tipos básicos de pantallas planas utilizadas en los receptores de televisión: las del tipo LCD, LED y Plasma. En los tres casos, independientemente del principio de operación la estructura de las pantallas es del tipo matricial, es decir, análogamente a las pantallas del tipo TRC aquí hay también luminóforos que reciben el nombre de pixel, cada uno de los cuales contiene tres subpixeles correspondientes a los colores rojo, azul y verde. (“Introducción a la Televisión LCDPlasma,” 2015) Para comprender bien este concepto vamos a tomar como referencia una pantalla del tipo LCD activa por ser la de uso más extendido en el mercado, atendiendo a su durabilidad. La estructura básica de una pantalla del tipo LCD se presenta en la figura 1.1:. Figura 1.1 Estructura de una pantalla del tipo LCD (Picerno, Alberto, 2008).

(18) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 7. La pantalla de cristal líquido (LCD) se clasifica dentro del conjunto de pantallas que no emiten luz propia. Para que el usuario pueda percibir la imagen es necesario el empleo de una fuente de luz ubicada en la parte posterior del panel de cristal líquido. Para la retroiluminación generalmente son empleadas lámparas fluorescentes de cátodo frío ó CCFL, por sus siglas en inglés, ubicadas en las partes inferior, superior o lateral de la pantalla y en modelos más avanzados se emplean LEDs equiespaciados a lo largo y ancho de la pantalla. Cualquiera que sea la variante a emplear ambas se auxilian de difusores y reflectores ópticos para lograr una iluminación homogénea. La imposibilidad de generar luz del LCD tiene como limitante fundamental que se ve afectado el ángulo de visión cuando el televidente se encuentra desplazado respecto a la parte frontal de la pantalla un ángulo mayor de 60 grados, inconveniente que será más inteligible a medida que se avance en el estudio del principio de funcionamiento de esta tecnología.(Gutiérrez González, Rodolfo, 2015) 1.1. Composición de una pantalla de cristal líquido (LCD). Existen varias formas de diseñar una pantalla del tipo LCD. Generalmente estas. tienen seis elementos fundamentales las cuales son: Tubos Fluorescentes de Cátodo frío o Leds ambos con reflector en la parte posterior, un difusor, polarizador trasero, una lámina cristal trasero el cual contiene un arreglo de controladores de fila y columna, una capa de cristal líquido, un cristal delantero con los filtros de colores primarios y un polarizador delantero.(Águila Pacheco, 2015). La disposición de estos elementos puede observarse en la figura 1 y una breve descripción del funcionamiento de cada uno se presenta a continuación.. 1.1.1 Lámparas fluorescentes o LEDs. La pantalla de cristal líquido por su naturaleza es incapaz de producir luz propia. Por esta razón emplean un elemento dispositivo emisor de luz en su parte trasera. La primera variante empleada en los LCD para generar retroiluminación fue las Lámparas Fluorescentes de Cátodo Frío (CCFL, por sus siglas en inglés). Estos tubos a diferencia de una lámpara fluorescente convencional no requieren un filamento que caliente el gas.

(19) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 8. contenido en su interior, sino que se aplica una diferencia de potencial suficientemente alta como para producir una emisión espontánea de electrones que al precipitarse al electrodo positivo en su trayectoria ocurran choques produciéndose así la ionización del gas contenido dentro de la lámpara. Este gas entra en estado de plasma generando ondas electromagnéticas en el espectro ultravioleta que al impactar en el recubrimiento de fósforo generan luz blanca visible. Requieren de un circuito inversor capaz de generar voltajes alrededor de los 600V, para ello se utilizan técnicas similares a las de los circuitos de alto voltaje de un receptor del tipo TRC aunque en mucha menor escala.(“CCFL Backlight|LCDPARTS.net,” n.d.) La segunda variante es el empleo de diodos emisores de luz blanca. Estos tienen un menor consumo energético y proporciona colores más brillantes. En este caso el voltaje que demanda la estructura de leds es inferior, en el intervalo de los 35 a 60V. Su uso es el más difundido actualmente.(Picerno, Alberto, 2008). 1.1.2 Difusor. Cuando se construye una pantalla LCD las CCFL suelen ubicarse en los laterales de la pantalla. En los casos en que se emplean leds, estos también pueden ser ubicados en cualquiera de los lados que conforman el perímetro de la pantalla o equiespaciados a lo largo y ancho de la misma en forma de matriz. Estas geometrías podrían ocasionar que el espectador perciba algunas zonas de la pantalla más iluminadas y otras más oscuras. Independientemente de la ubicación de la iluminación es necesaria que la luz sea proyectada hacia delante y con la mayor uniformidad posible. Para contrarrestar este inconveniente se emplea el difusor óptico. El difusor es una lámina de plástico hecha de un material llamado Luxite. Esta tiene propiedades similares a una fibra óptica que permite conducir la luz incidente por todo el material. A la cara frontal del plástico se le practica una alta granulosidad, que al incidir la luz sobre uno de estos pequeños “granos” proyecta la luz hacia el frente. En la parte trasera se coloca una lámina de papel metalizado impidiendo así que la luz escape del plástico rígido. (Picerno, Alberto, 2008)..

(20) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 9. 1.1.3 Láminas polarizadoras. Polarizador trasero: La luz existente en el panel LCD es luz blanca por lo cual emite componentes en todas direcciones. Sin embargo, para controlarla es necesario lograr que esta tome una polarización específica que puede ser horizontal o vertical. El polarizador trasero por tanto tiene la función de dejar pasar solamente las componentes de luz con la polarización predeterminada por el fabricante. Esto evidentemente trae consigo una pérdida en la intensidad de la luz, que supera en todos los casos el 50%. Polarizador Delantero: Al igual que su homónimo, el polarizador delantero tiene la función de dejar pasar solamente la componente de luz que tiene la polarización predeterminada por el fabricante. La polarización se toma perpendicular a la del polarizador trasero.(“Displays de Cristal Líquido,” 2006). 1.1.4 Conformación de los pixeles. Intuitivamente se puede pensar que si contamos con dos polarizadores con polaridades perpendiculares sería imposible que la luz fluyera hacia la parte frontal de la pantalla. Aquí es donde entran en escena las capas contenidas entre ambos polarizadores y que expondremos a continuación. A partir de la figura 1.2 vamos a ver como se conforman los pixeles sobre la pantalla. La estructura encargada de esta función está constituida por tres elementos..

(21) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 10. Figura 1.2 Sector de la pantalla que incluye capas de dieléctrico, electrodos de cebado y descarga y pixeles.. Placa de vidrio trasera. Electrodos de descarga. Sobre la placa trasera de vidrio se despliegan una serie de filas o columnas de material conductor. Este material funciona como electrodo de descarga. A estos electrodos van conectados los circuitos controladores de fila y de columna que son placas electrónicas exteriores a las capas del panel y conectados a este a través de cintas flex. Sobre ellos se adhiere una capa aislante.(“Composición de la Pantalla LCD,” n.d.) Capa de cristal líquido. La expresión cristal líquido suena contradictoria, dado que lo que define que una sustancia sea líquida es la capacidad de sus moléculas de adaptarse al recipiente que la contiene y cuando observamos un cristal en la vida real tiene una forma definida. El cristal líquido es una sustancia que reúne propiedades de los elementos sólidos y líquidos, sin embargo, es una sustancia que físicamente sus moléculas ocupan una posición fija, pero son muy sensibles bajo ciertas circunstancias, como puede ser la aplicación de un campo eléctrico, a cambiar la orientación de su eje mayor, caso en el cual toman la dirección de las líneas de campo eléctrico aplicado y la sustancia se comporta más como un cristal..

(22) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 11. Ante la ausencia de un campo eléctrico en la sustancia predominan las propiedades de un líquido como la fluidez, y sus moléculas se alinean paralelamente unas con respecto a las otras. Estudios científicos demostraron que haciendo incidir luz polarizada sobre una capa de cristal líquido se puede lograr rotar la polarización incidente en un número de grados dependiente del grado de rotación que presenten las moléculas de cristal líquido. Estas ventajas son aprovechadas para controlar la cantidad de luz que debe pasar a través del panel LCD.(Salgado, n.d.) Placa de cristal delantero. Electrodo de cebado y filtro de color. La placa de cristal delantero contiene los electrodos de cebado, los cuales también están conectados a una lógica electrónica responsable de activarlos y desactivarlos en el momento preciso. Los electrodos están protegidos por una capa dieléctrica que los envuelve. Los electrodos de cebado y los de descarga son los encargados de proporcionar el campo eléctrico requerido para controlar la orientación de las moléculas de cristal líquido.. En la extensión de la dimensión de la pantalla del receptor LCD formando pequeñas filas y entre los electrodos de descarga y cebado se encuentran también los filtros de color. La función de esto es dejar pasar solamente la luz con longitudes de onda correspondiente a las componentes de los colores rojo (620–750 nm), verde (495–570 nm) y azul (450–495 nm); abreviados como RGB por sus siglas en inglés. Los diminutos fragmentos de rojo, verde o azul forman los sub-pixeles y la combinación de estos tres forman un pixel. (Picerno, Alberto, 2008) 1.2. Tecnología tornado nemático. Una de las fases de los cristales líquidos es la fase nemática, en la cual las moléculas. de cristal no presentan una posición ordenada como en los sólidos; sin embargo, tienden a alinearse, organizándose de modo que sus ejes longitudinales permanezcan más o menos paralelos. Las moléculas del cristal tienen la libertad fluir libremente, pero manteniendo su orden direccional. La incidencia directa de un campo eléctrico o magnético sobre el cristal.

(23) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 12. líquido de tipo nemático puede re-direccionar el eje y orientación de sus moléculas, de ahí que sean muy útiles en el diseño de pantallas LCD. (Mora González, 2002) Una pantalla LCD que implementa la técnica tornado nemático (Twisted Nematic), tiene dos capas de vidrio y cercanas a estas se depositan electrodos formando un matriz. Ambas capas de vidrio son rellenadas con cristal líquido. A los electrodos se les aplica un campo eléctrico de modo que las moléculas de cristal líquido apiladas forman una estructura en forma de espiral, donde el ángulo formado entre la molécula más cercana al cristal inferior está rotada 90 grados con respecto a la más cercana al cristal superior. Cuando incide luz polarizada por una cara del cristal esta sale por el otro lado, pero con polarización rotada 90 grados, aunque el ángulo de rotación está en dependencia del campo aplicado.(“Displays de Cristal Líquido,” 2006) Ahora supongamos que tenemos una fuente de luz blanca, seguidamente un filtro polarizador que solamente permite el paso de la componente vertical. A continuación, colocamos el cristal líquido con los electrodos correspondientes y exterior a estas capas un filtro con polarización horizontal. El cristal líquido entonces es encargado de rotar la luz que incide por una cara del conjunto para que esta sea capaz de atravesar también el segundo filtro. En caso de que la luz que atravesó el primer filtro no sea rotada, al llegar al segundo filtro esta no pasará. Pueden obtenerse ángulos de rotación intermedio para lograr niveles de iluminación comprendidos entre un máximo y un mínimo. Así puede ser controlada la intensidad de luminosidad de un panel de cristal líquido.(Sang Soo, 2001) 1.2.1 Tecnologías de matriz activa. Las actuales pantallas LCD emplean una estructura de matriz activa, la cual les confiere una mayor eficiencia y permite además la implementación de mejores niveles de calidad en la imagen. El empleo de matrices activas permite erradicar las desventajas presentes en las viejas matrices pasivas, que aún son empleadas en dispositivos electrónicos con requerimientos de calidad menos ambiciosos como calculadoras y relojes digitales.(“Principio de funcionamiento de las pantallas de cristal líquido,” 2009) Como se expuso anteriormente dentro del cristal líquido se tienen electrodos dispuestos en filas y columnas. El hecho de que un pixel en una pantalla LCD se muestre transparente (encendido) u opaco (apagado) depende del potencial aplicado a la fila y la.

(24) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 13. columna dentro de la matriz implícita en el panel, en cuya intersección actúa el campo eléctrico que modifica la orientación de las moléculas de cristal líquido; esto puede observarse en la figura 1.3. En la celda donde se interceptan dichas fila y columna se produce un campo eléctrico que idealmente debería ejercer influencia sobre el área correspondiente a un único pixel, pero dado que el campo eléctrico produce también líneas no perpendiculares, los pixeles adyacentes puede verse afectados por estas líneas no deseadas, las cuales modifican la orientación de las moléculas de cristal líquido de pixeles que deberían mantenerse en reposo.. Figura 1.3. Control de un pixel en una pantalla LCD. La influencia en los pixeles adyacentes de las líneas no perpendiculares del campo eléctrico produce variaciones en las celdas circundantes que se manifiestan como pixeles difusos. Dicho efecto es mostrado en la figura 1.4. (Picerno, Alberto, 2008). Figura 1.4. Pixeles difusos en pantallas LCD simples.(Picerno, Alberto, 2008).

(25) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 14. Los arreglos activos incluyen un dispositivo electrónico conocido como Transistor de Película Plana (Thin Film Transistor), que es un transistor de efecto de campo construido por el depósito de finas películas de un semiconductor activo, una capa de material dieléctrico y contactos metálicos sobre un sustrato de soporte. A diferencia de los arreglos pasivos, en los cuales la fuente aplicaba tensión a todos los elementos de una fila y de una columna, siendo la intersección de estos donde el campo eléctrico era más fuerte; ahora con el empleo de TFT solamente es alimentada el segmento de área correspondiente al pixel y no una fila o columna completas, posibilitando esto que los píxeles adyacentes no se energicen y por tanto mantienen su estado de reposo. (“Pantalla TFT, características y capacidades .:: www.informaticamoderna.com ::.,” 2015). La figura 1.5 muestra la composición de una matriz activa.. Figura 1.5. Composición de pixeles en matrices activas.(Águila Pacheco, 2015) La activación/desactivación del pixel depende de si su correspondiente transistor se encuentra en estado de corte o saturación (si conduce o no conduce). Producto de que no es viable disponer de una conexión para cada uno de los millones de elementos contenidos en una pantalla se mantiene la idea de la alimentación a través del empleo de filas y columnas empleadas en matrices pasivas..

(26) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 15. Se conecta el terminal de drenador a una fila, el terminal de compuerta a una columna (aunque estos terminales pueden invertirse su conexión) y el terminal de fuente a tierra. Para que un MOSFET conmute de su estado de corte a activo y de esta manera se encienda el pixel que lo contiene, es necesario que exista una tensión en los terminales de compuerta y drenador, lo cual depende de que exista tensión de fuente en la fila y columna justas a la que están conectados estos terminales. La lógica electrónica detrás de este panel se encarga de energizar de forma ordenada, de izquierda a derecha y a arriba hacia abajo, una fila y una columna a la vez, que es lo mismo que encender un pixel a la vez.(Park et al., 2016) Las ventajas que aporta el uso de arreglos activos son: permiten una mayor intensidad en la iluminación del pixel ya que la energía generada por la fuente de una fila o columna es empleada por solo un elemento y no se comparte entre todos los elementos contenidos en la fila o columna mejorando así la calidad de la imagen. Los receptores de televisión que emplean un panel de pantalla de plasma o Plasma Display Panel (PDP), como se le conoce por sus siglas en inglés, emplean una matriz de celdas que contienen gases nobles tales como Neón y Xenón, las cuáles son eléctricamente excitadas, llevando el gas contenido en las mismas a estado plasma para producir luz. La celda de plasma está compuesta por dos placas de vidrio, una frontal y la posterior. Encima de la placa de vidrio posterior se ubican uno o dos electrodos de descargas y un tercer electrodo de control físicamente transparente debido a que la luz generada en la celda debe atravesarlo hacia la pantalla. Los electrodos están cubiertos por una sustancia de óxido de magnesio (MgO) que actúa como dieléctrico. El encendido de una celda de plasma depende de los niveles voltajes aplicados a cada uno de sus electrodos o más específicamente, de una combinación de potenciales adecuada aplicados a estos. Un revestimiento de fósforo existente en cada celda del PDP define el color de la luz emitida por la celda. (N. Mayer, 1976) La figura 1.6 muestra la composición básica de una celda de plasma..

(27) CAPÍTULO 1. PANTALLAS PLANAS: LCD, LED Y PLASMA. 16. Figura 1.6. Representación de una celda de Plasma. (Picerno, Alberto, 2008) Estos paneles se caracterizan por proporcionar un ángulo de visión máximo y no requieren de polarización. La luminosidad sobre la superficie de la pantalla es uniforme y muestra colores caracterizados por su brillantez, naturalidad y una escala de grises óptima. Los PDP tienen una reflexividad elevada, lo cual constituye un impedimento para su uso en ambientes muy cargados de iluminación. En las pantallas de plasma al igual que las de los tipos LCD los principios de construcción conllevan a una estructura matricial, es decir, la activación de los pixeles está garantizada por la excitación simultanea de los controladores de filas y columnas. Ahora bien, teniendo en cuenta las características de las estructuras matriciales tendríamos que preguntarnos como habría que procesar la señal de video para que en cada uno de los pixeles sea aplicada una amplitud de señal proporcional al color que se desea presentar. De la explicación realizada es importante notar un aspecto que debemos tener en cuenta para la correcta presentación de la señal de video en una pantalla plana del tipo LCD y lo constituye el número de líneas en las direcciones vertical y horizontal que deben estar asociadas a la pantalla y el desafío práctico que esto representa, sobretodo el cableado y sus características. Cuando la resolución de receptor es mayor la complejidad del cableado es más exigente y también la dificultad de llegar a una reparación eficaz cuando se presenta una rotura. Este es una de las conclusiones que aparentemente sencillas se derivan de este capítulo, entre otras..

(28) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. CAPÍTULO 2.. 17. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL. PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. A modo de introducción vamos a puntualizar algunos conceptos que se deben tener en cuenta cuando se realice el procesamiento de la señal de video en un receptor de pantalla plana. El “video compuesto” de una señal televisiva está conformado: 1)Señal de luminancia o información en blanco y negro (Y). 2)Señal de crominancia o información en color (C). 3)Señales de sincronismo vertical y horizontal necesarias para la adecuada recuperación de las imágenes enviadas (Sync). 4)El audio asociado a la imagen (esta consideración es asumida en algunos textos). Estas señales deben combinarse de tal forma que no se interfieran entre sí, pero al mismo tiempo que no ocupen un ancho de banda considerable, ya que en tal caso se reduciría. la. cantidad. de. canales. que. se. pueden. manejar. en. el. espectro. electromagnético.(Pérez Vega, 2003a) En el momento de la presentación de la secuencia de imágenes en el receptor se manejan varios conceptos. Uno de ellos es el cuadro de imagen que está formado por elementos más pequeños llamados pixeles que constituyen la unidad básica de una imagen. La representación del cuadro en una pantalla es un proceso secuencial, que se realiza de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, mostrando un pixel a la vez..

(29) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 18. Este proceso se realiza a una alta velocidad de manera que el resultado percibido por el usuario es una imagen aparentemente ininterrumpida.(Armenteros Gallardo, 2013) La señal que se transmite es una señal analógica de video simple, a la cual se le añade información de sincronismo. La misma oscila entre un nivel máximo y un nivel mínimo, donde el primero representa la intensidad más alta (nivel de blanco) y la segunda representa un nivel mínimo (nivel del negro). Los niveles comprendidos entre el máximo y el mínimo corresponder a diferentes tonalidades en una escala de grises. En la pantalla plana está sujeta al nivel de apertura que el cristal líquido permita, que desde luego depende del campo eléctrico aplicado atendiendo al valor de la señal eléctrica del pixel en cuestión. El receptor de televisión debe saber en qué momento exacto debe comenzar a presentar una nueva línea y esta información debe estar contenida también en la señal de video. Por ello una parte de la señal de video contiene el llamado intervalo de borrado (blanking). Durante este tiempo se generan pulsos que se encuentran a un nivel inferior al negro, por lo cual no tienen un efecto visible en la pantalla del receptor. Estos tienen la función de lograr un perfecto sincronismo y son inequívocamente identificables en la señal compuesta de video. La figura 2.1 muestra una representación de una señal de video compuesta en blanco y negro.. Figura 2.1. Señal compuesta de video monocromática.(Picerno, Alberto, 2008).

(30) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 19. La señal de video contiene dos tipos de sincronismos. El primero de ellos es el sincronismo horizontal, responsable de la exploración de cada línea. El segundo es el sincronismo vertical, responsable de la exploración de cada cuadro. El receptor de televisión tiene la tarea, una vez demodulada la señal de video, de separar la señal propia del video de los sincronismos. Este último es empleado para orientar a los circuitos de barrido horizontal y vertical cómo realizar su función. Los pulsos de sincronismo vertical divergen de los pulsos de sincronismo horizontal en que los primeros tienen una duración mayor y suceden con menor frecuencia. Por cada 262.5 pulsos horizontales hay un pulso vertical, para norma NTSC. (“El Mundo de la Electrónica 24 Capítulos Completos,” n.d.) Los sistemas de televisión actuales son sistemas cromáticos, o en colores, por lo que conjuntamente con la señal monocromática de video se codifica otras dos señales (de diferencia de color), que transporta la información de crominancia de la escena sin afectar la información de luminancia. Las señales de crominancia están contenidas en las zonas del espectro no ocupadas por la señal de luminancia dentro del ancho de banda de la señal de video monocromático. La figura 2.2 se muestra como está imbricada la señal de crominancia en el espectro correspondiente a la señal de luminancia.. Figura 2.2. Imbricado de la señal de crominancia en las altas frecuencias del espectro de la señal de luminancia. (Pérez Vega, 2005).

(31) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 20. Las dos señales que portan la información de crominancia son moduladas simultáneamente en amplitud y en cuadratura de fase, por lo que no se interfieren, con una única subportadora cuya frecuencia se encuentra en las altas frecuencia de la señal de luminancia. La información de matiz es proporcionada por la fase instantánea de la subportadora y la saturación depende de la amplitud instantánea de la subportadora y la correspondiente señal de luminancia. Al receptor de televisión llega una señal codificada con información de luminancia y crominancia, que una vez decodificadas permiten obtener las señales RGB necesarias para su posterior procesamiento(Pérez Vega, 2006b). La figura 2.3 muestra el procedimiento de codificación de estas señales.. Figura 2.3 Codificador genérico de color.(Picerno, Alberto, 2008) Con estos elementos básicos descritos vamos a ver como se procede en un receptor moderno para realizar el procesamiento de la señal de video. 2.1. Circuitos del receptor que intervienen en el procesamiento de la señal. Además de la señal de video compuesta con la estructura antes explicada a un. receptor de televisión pueden arribar señales de diferente naturaleza con diferentes características. Es, muy común que los receptores actuales dispongan de un conjunto de entradas que pueden analógicas como es el caso de RGB (entrada clásica desde PC que incluye sincronismo horizontal y vertical), componentes de video Y, Pr, Pb; entrada de antena, entrada S-Video; y también permiten la recepción de señales digitales como son el caso de las entradas HDMI y DVI..

(32) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 21. Un receptor de Pantalla Plana requiere de al menos tres circuitos para realizar un correcto procesamiento de la señal de video. En dependencia de la naturaleza de la señal analógica o digital, su resolución y el entrelazado, esta pasa a través de las tres o menos etapas. Primero, un conversor Analógico/Digital o digitalizador en caso de que la señal arribe por una entrada de video analógico. Segundo, un escalador como interfaz entre la señal recibida y la que es compatible con el tipo de pantalla empleada. El tercero está relacionado con el hecho de que una pantalla plana siempre representa la imagen secuencialmente desde la primera fila hasta la última sin omitir ninguna, o sea, progresivamente; lo cual impone el empleo de un desentrelazador. Los circuitos desentrelazador y escalador puede ser alternados en dependencia del modelo de receptor en cuestión. Independientemente del orden, la última etapa se comunica directamente con los circuitos de excitación de fila o columna de la pantalla. En el ámbito práctico debe tenerse en cuenta que las secciones de digitalizador, escalador y desentrelazador se encuentra integradas en una única plaqueta a la cual se hará referencia como “Scaler”.(Picerno, Alberto, 2008) La figura 2.4 muestra un esquema general que puede ser aplicado a cualquier receptor de televisión de pantalla plana, posteriormente se procederá a explicar la función de las tres etapas introducidas anteriormente..

(33) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 22. Figura 2.4. Esquema de bloques de un receptor de televisión digital.(Picerno, Alberto, 2008) Una estructura que se está comercializando en Cuba se presenta en la figura 2.5 con el objetivo que se pueda establecer una comparación con la de carácter didáctico.. Figura 2.5. Receptor de televisión digital comercializado en Cuba.(Shanghai Kitking Electronic Co., 2015).

(34) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 23. Los receptores de televisión de pantalla plana existentes actualmente en Cuba tienen dos versiones, la analógica y la híbrida. Los canales analógicos son cinco y los digitales ocho con una versión de alta definición en proceso de prueba. Hay que hacer mención de otras fuentes generadoras de señales de video como ordenadores con salida RGB o equipos DVD con salida de video compuesto, siendo éstas señales analógicas que el receptor debe procesar.. 2.1.1. Conversor Analógico/Digital. El digitalizador o conversor analógico/digital, como su nombre lo indica, es el bloque. que emplea un receptor de televisión de pantalla plana en el proceso de transformar una señal de video de naturaleza analógica en una señal de video digital. Las señales que ya son digitales como HDMI y DVI no son procesadas por este bloque, como tampoco la señal RGB que, aunque ésta última es analógica, su procesamiento se realiza en otra etapa. La señal presentada a la entrada del digitalizador es muestreada y retenida a una velocidad que varía en dependencia del tipo de entrada de video en uso. La muestra a la entrada no es más que un nivel de voltaje que se traduce en una intensidad que debe ser representada en pantalla. A grandes rasgos el digitalizador toma cada muestra y las somete a un proceso de cuantificación, donde el nivel de voltaje de la muestra es medido y aproximado a un nivel de voltaje del cual se genera una salida válida. Posteriormente este nivel de voltaje válido se somete a un proceso de codificación que es la representación de dicho nivel como un valor binario. La muestra codificada es almacenada en una memoria donde el número de bits está en dependencia del tipo de muestra obtenida. Luego esa señal digitalizada es puesta a la salida del bloque digitalizador para ser entregada al próximo bloque (escalador). La frecuencia con que el digitalizador realiza todo el procedimiento descrito depende del tiempo de cuantificación elegido. Existen varias formas de realizar la conversión analógica/digital. Generalmente existe una electrónica previa que se encarga de obtener los componentes RGB a partir de las distintas señales de video analógico disponibles. La señal proveniente de la sección analógica se obtiene mediante un triple conversor A/D, donde cada componente RGB ó Y,.

(35) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 24. B-Y, R-Y será codificada con muestras dando lugar a una palabra binaria obteniendo su versión digital de la analógica. El número de bits con el que debe codificarse cada muestra será equivalente al número de posibles niveles que deben asignarse a cada componente de color. Para una mejor codificación de las imágenes el número de niveles mínimo requerido es de 6 a 7 bits ya que las memorias utilizadas tienen una estructura basada en 8 bits de información, con lo que se obtiene un total de 256 niveles cubriendo la necesidad del sistema visual. El muestreo de la luminancia de la señal de video se realiza a la frecuencia predefinida de 13.5Mhz y la de crominancia a la mitad 6.75Mhz para un muestreo 4:2:2. Dicha frecuencia es obtenida de un oscilador a cristal contenido en la placa y con una fase relativa a la del sincronismo horizontal contenido en la señal de video. (Enrici, 2009) La señal de video digitalizada se coloca en un bus de expansión, junto a las señales de sincronismos horizontal y vertical, señales de reloj, entre otras. Por lo tanto, dentro de un tiempo el conversor analógico/digital habrá producido una secuencia de valores discretos la cual contiene toda la información necesaria para mostrar una línea. En la figura 2.6 se muestra a modo de ejemplo la información correspondiente a una línea generada por el conversor A/D.. Figura 2.6. Información en el puerto de salida del conversor Analógico/Digital.(Picerno, Alberto, 2008) Como se puede observar primeramente está contenido el período de borrado. Seguidamente se introduce una secuencia para indicar el principio de la línea activa. Luego se presenta la información de luminancia y crominancia de cada pixel de línea. Posteriormente una secuencia para indicar el final del período de línea activa y se finaliza con otro período borrado. Los valores de secuencia correspondiente a los períodos de borrado y referencia de inicio y fin de línea de video activan tienen valores fijos en cada una de las líneas. Del.

(36) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 25. puerto de expansión también salen otras señales auxiliares que son necesarias para el funcionamiento de etapas posteriores del receptor como puede ser el desentrelazador. 2.2. Escalador/Desentrelazador. En los receptores de televisión el proceso de desentrelazado y escalado están bien. relacionados. A pesar de que existe una tendencia al uso de pantallas que presentan la imagen en modo progresivo la mayoría de las transmisiones de señal de vídeo se hacen empleando el modo entrelazado y como es de esperar existe un motivo para dicha contradicción. Las señales progresivas pueden ser tanto analógicas como digitales. En caso de señales analógicas progresivas éstas ocupan el doble de ancho de banda de una señal entrelazada ya que debe ser transmitida toda la información de un cuadro en un intervalo de tiempo más corto. El uso de mayor ancho de banda transmitir un único canal implicaría reducir la cantidad de canales. En caso de emisiones de señales progresivas digitales, estas requieren de un intervalo de tiempo mayor para ser transmitidas lo que se traduce en un aumento del flujo de datos. Actualmente el barrido utilizado en todos los receptores del tipo pantalla plana LCD y Plasma es progresivo, no obstante, en algunos receptores dada características físicas como el tamaño de las pantallas pudiera no existir la capacidad de procesamiento necesaria para presentar la señal de video progresiva, por la que en estos casos inclusive las transmisiones en alta definición se efectúan en modo entrelazado.(CEC, n.d.) Usualmente ocurre que el dispositivo que emite la señal de video no tiene información acerca de las características de la pantalla en que se va a presentar la imagen, ni de la cantidad de filas o columnas (pixeles) que muestra la pantalla pudiéndose dar el caso en que la señal de video recibida tiene una resolución inferior a la máxima que es capaz de representarse en pantalla. Para resolver este problema es que entra a jugar un papel fundamental el bloque escalador. Este se encarga de realizar el procesamiento matemático necesario para que exista compatibilidad entre una señal digital a la entrada del TV con la señal requerida por los circuitos integrados que se encargan de excitar los TFT en la pantalla..

(37) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. De. todo. lo. comentado. hasta. el. momento. se. puede. concluir. que. 26 el. desentrelazador/escalador tiene tres funciones fundamentales. - Primero: Controla el brillo, la saturación, el tinte y la definición con la que arriba la señal de video (definición estándar o alta definición). - Segundo: Desentrelazado, el cual solo se aplica a la señal de video entrelazada tales como transmisiones de televisión estándar y televisión en alta definición (entrelazada). - Tercero: Escalamiento. Es modificar la imagen de modo que la nueva imagen contenga un número de pixeles que esté en correspondencia con la pantalla del receptor de televisión. Cuando se efectúa el desentrelazado se toma la información correspondiente a los campos par e impar consecutivos y se almacenan en una memoria masiva. La información de video se guarda, aunque se guarda en modo entrelazado se lee en modo progresivo, a la pantalla solo se transmiten cuadros y no campos. Puede ser necesario mostrar el cuadro al menos dos veces consecutivas debido a que un cuadro tiene una duración de 1/60 segundos (caso del sistema empleado en América NTSC), tiempo que en los TRC era el correspondiente a presentar dos campos consecutivos. Además, se debe considerar que en los receptores de televisión de pantalla plana la frecuencia de barrido de la pantalla aumenta por lo que la cantidad de cuadros que se presentan en un segundo es mayor.(Picerno, Alberto, 2008). El escalamiento es la adaptación de la imagen a los distintos formatos de pantalla. Nos brinda la posibilidad de mostrar en pantallas con relación de aspecto 16:9 imágenes del tipo 4:3 y viceversa. La información que arriba a la sección del escalador proviene de la sección de conversión de video. La conversión de video primeramente determina si la señal que se emplea es una señal de video analógico estándar digitalizada (SDTV, AV, S-Video) o proviene de un dispositivo externo de alta definición. Si se está en presencia del primer caso se tendrán las señales digitalizadas de 8 bits correspondientes a la información de video además de señales de reloj y sincronismo.

(38) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 27. horizontal y vertical, todas provenientes del convertidor Analógico/Digital. Esta sección del integrado convierte entonces las muestras de 8 bits entrantes en muestras de 16 bits y utiliza las señales de luminancia y de diferencia de color [Y, (R-Y), (B-Y)]. Las proporciones de datos dedicadas a cada componente mantiene la relación 4:2:2.(Zhengting He and Natarajan, 2007) Cuando estamos en presencia de una señal analógica de alta definición (Ej. puerto YPb-Pr) esta primeramente es convertida de analógico/digital y se obtienen las mismas señales Y-Pb-Pr en muestras de 8 bits cada componente, además de las señales de reloj (CLK), sincronismos horizontal y vertical y además de un generador de señal de salida de alta definición (HDTV-SOG). La señal HDTV-SOG es la encargada de informar al circuito desentrelazador/escalador que se le ha ingresado una señal de alta definición y por tanto debe cortar aquellas otras posibles señales que sean de definición estándar. Aunque en el proceso de escalado de la imagen se emplean las señales de luminancia y. diferencia. de. color,. a. la. salida. del. circuito. convertidor. de. video. (desentrelazador/escalador) se vuelven a obtener la imagen en modo componentes de color RGB. 2.2.1 Tarjeta T-CON. Este bloque o tarjeta constituye la conexión final entre la tarjeta principal donde ha sido procesada digitalmente la señal de video y la pantalla del receptor. De lo explicado anteriormente se deduce que la información de video que se presenta en la pantalla debe responder a la estructura de la misma. En la figura 2.7 se ilustra cómo se realiza esta operación..

(39) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 28. Figura 2.7 Pantalla LCD con excitadores de fila y columna.(Águila Pacheco, 2015). La tarjeta principal entrega las señales del tipo LVDS, este sorprendente arreglo cuyas siglas significan Low Voltage Differential Signal permite la transmisión de grandes volúmenes de información utilizando pequeños voltajes.(Kempainen, 2002) Además, brinda la posibilidad de enviar señales del orden de los 80 MHz sin que se produzcan interferencias, sobre todo cuando las pantallas tienen grandes dimensiones y los cables que se deben utilizar son largos. La parte transmisora de la sección LVDS se encuentra en la tarjeta principal y la receptora en la llamada T-CON que puede adquirir varias estructuras en dependencia del receptor. El cable del tipo LVDS es un cable trenzado de características especiales y autor de diversas fallas en la presentación del video sobre la pantalla. Ejemplo del cable que conecta la T-CON con la tarjeta principal se presenta en la siguiente figura 2.8. (“Managing LVDS Interfaces,” 2013).

(40) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 29. Figura 2.8. Cable trenzado LVDS. La conexión entre la T-CON y los excitadores de filas y columnas se hace a través de un flex o cable flexible cuya estructura puede adquirir varias formas, una bastante generalizada es la que se muestra. La figura 2.9 muestra la apariencia de la cinta flex.. Figura 2.9. Cable Flex para comunicación entre T-CON y excitadores. La figura 2.10 muestra otra opción adoptada cuando hay incluidos en el cable excitadores..

(41) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 30. Figura 2.10. Cable Flex con excitadores incluidos Las dimensiones y complejidad de los elementos necesarios para la presentación final del video sobre la pantalla plana nos indican lo difícil que resulta la reparación a la que nuestros técnicos están acostumbrados. En este punto es importante destacar que la técnica del tipo LVDS es la que hace posible que la transmisión de los datos a la pantalla realizados en forma serial y a gran velocidad sea exitosa. En este caso el objetivo está encaminado a verificar técnicamente como se realiza la operación y las posibles soluciones que se encuentren al alcance técnico para su reparación. Las señales del tipo LVDS contienen un código de posición para lograr que el pixel indicado sea excitado, todo este procedimiento se hace en la tarjeta principal. La ubicación de la tarjeta T-CON puede estar en diferentes partes del receptor y en ocasiones incorporadas a la tarjeta principal. Un ejemplo típico con las señales que maneja se muestra en la siguiente figura..

(42) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. (a). (b). (c). 31.

(43) CAPÍTULO 2. LA SEÑAL DE VIDEO. CRITERIOS PARA EL PROCESAMIENTO. CIRCUITOS DEL RECEPTOR QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL.. 32. (d) Figura 2.11. (a) Tarjeta T-CON (b) Señales de la tarjeta principal a la T-CON (c) y (d) Señales de video Es importante notar como las señales de video son positivas y negativas para satisfacer el principio diferencial y evitar que la inducción de señales no deseadas sea vistas sobre la pantalla. Note que el valor de la amplitud esta alrededor de los 3 volts y la frecuencia de excitación del pixel tan alta que para verla se debe aumentar la resolución horizontal en el osciloscopio. En caso de presentarse esta señal seria de amplitud constante y ancho variable lo que permitiría que la capacidad asociada al pixel pueda cargarse a menos o más voltaje y con ello determinar el brillo del pixel sobre la pantalla. Un detalle importante que se deduce de la figura 2.10, observe que, aunque no a simple vista si con instrumentos adecuados como la cámara de aumento se pueden divisar las conexiones que llegan de la T-CON a los excitadores, sin embargo, resulta imposible determinar las que se aplican a las filas y columnas de pixeles que conforman la pantalla..

(44) CAPÍTULO 3. FALLAS MÁS COMUNES EN LOS CIRCUITOS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE VIDEO Y SUS POSIBLES SOLUCIONES.. CAPÍTULO 3.. 33. FALLAS MÁS COMUNES EN LOS CIRCUITOS. QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE VIDEO Y SUS POSIBLES SOLUCIONES.. En el presente capítulo se hará referencia a las fallas más comunes que presentan los receptores de televisión modernos de tipos Plasma, LCD y LED en el procesamiento de la señal de ideo incluyendo los defectos que se pueden presentar en las pantallas. Dichas tecnologías desarrolladas y distribuidas a mayor escala en un orden cronológicamente posterior a los televisores con tubos de rayos catódicos (TRC) se fueron fomentando en un entorno donde el desarrollo informático vivió un auge que ha llegado hasta la actualidad. Como consecuencia un dispositivo que en un inicio fue concebido con una lógica electrónica absoluta, ha sido “informatizado”. Actualmente el receptor de televisión puede definirse como una computadora dedicada a la función específica de captar y mostrar video. Por lo tanto, en el momento de definir la causa del comportamiento indeseado del dispositivo la causa del problema emerge de dos orígenes: -. Fallas producidas en el hardware o circuitos físicos del receptor.. -. Fallas producidas en el software o programa del receptor.. El firmware puede ser explicado como un conjunto de programas, instrucciones y reglas informáticas para ejecutar ciertas tareas en una computadora. En el caso del receptor de televisión es un bloque de instrucciones de máquina para el propósito específico de reproducir imágenes, entre otras funciones que incluyen los receptores modernos como reproducción de música, de fotografías, conexión a Internet entre otras..

(45) CAPÍTULO 3. FALLAS MÁS COMUNES EN LOS CIRCUITOS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE VIDEO Y SUS POSIBLES SOLUCIONES.. 34. El conjunto de instrucciones es grabado en un chip, que establece la lógica de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos del dispositivo. El chip empleado generalmente permite operaciones de lectura/escritura, por lo cual el usuario puede actualizar el programa de su televisor. Dada las diferencias existentes en los diferentes receptores de televisión modernos se tratan de manera independiente según el tipo de receptor. 3.1. Procedimiento de desarme del receptor de televisión Vamos a conocer un conjunto de posibles fallas las cuáles serán clasificadas en. dependencia del lugar del hardware del receptor de televisión en que se encuentren. En múltiples casos la afectación del dispositivo puede ser causada por desajustes o averías sufridas por los diferentes componentes físicos que lo conforman. Al igual que en los receptores más viejos la interpretación de la información audiovisual que nos llega es una clara referencia para poder determinar donde se encuentra el defecto. El paso inicial es proceder al desarme del receptor de televisión y verificar la estructura que presenta, no todos obedecen a una misma regla. Al retirar la cubierta trasera del receptor la figura 3.1 muestra lo que se observa generalmente.. Figura 3.1. Segmento posterior de un receptor de televisión LED..

(46) CAPÍTULO 3. FALLAS MÁS COMUNES EN LOS CIRCUITOS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE VIDEO Y SUS POSIBLES SOLUCIONES.. 35. Se pueden diferenciar básicamente dos placas circuitales elementales. A la izquierda se encuentra la tarjeta principal. También llamada Main Board, Placa base, Panel de control o SSB, es la encargada de todo el procesamiento de señal, desde que entran en el TV, (bien sea por el sintonizador de TDT, HDMI, VGA o RCA) hasta que son procesadas y mostradas en el panel de LCD. La Mainboard contiene un conjunto de sesiones con sus funciones definidas. A continuación, se van a nombrar algunas de ellas. - IN/OUT ó sección de entradas y salidas: Lo componen todas las entradas de señal al TV (HDMI, VGA, Componentes, CVBS o Video Compuesto) y también tenemos las salidas (Audio digital, audio analógico). - Sintonizador y procesado de señal de video: Incluye sintonizador analógico y sintonizador digital, en caso de que el receptor sea híbrido. - Control donde se incluye el microprocesador con su Eeprom: controlan todo el funcionamiento del TV. A través del Bus I2C monitoriza todos los circuitos integrados de la Main Board que posean este bus. - CAD-Scaler: Se encarga de convertir todas las señales de video que recibe y transformarlas en señales digitales adecuadas para poder ser reproducidas por el panel de LCD. Para este proceso aparte del circuito propio del Scaler se necesitan varias memorias SDRAM, que se van escribiendo y leyendo simultáneamente para poder realizar la transformación. Esta sección también se encarga de hacer el control de brillo, contraste, saturación de color y demás correcciones necesarias antes de enviar las señales a la pantalla. - LVDS (Low voltage diferencial signalizing): aquí se reconoce por el cable trenzado de características especiales de pocas pérdidas y con un mínimo de ruidos que se encarga de transferir las señales digitales del Scaler hacia el display de LCD. Estas señales son de muy baja tensión y de muy alta velocidad, señaladas en el capítulo anterior. - Audio: casi todos los fabricantes actualmente optan por montar todo el procesado de audio en un solo circuito integrado denominado MSP (Procesador Digital de Sonido) que se encarga de todo el procesado de audio. Recibe todas las señales de audio de las entradas y conmuta entre ellas para decidir cuál debe ser escuchada..

(47) CAPÍTULO 3. FALLAS MÁS COMUNES EN LOS CIRCUITOS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE VIDEO Y SUS POSIBLES SOLUCIONES.. 36. También procesa las señales para obtener salidas de audio. De este MSP se obtienen las señales de audio en baja frecuencia y solo se necesita un amplificador de audio. A la derecha se muestra la fuente de alimentación, donde se generan los voltajes requeridos por la tarjeta principal y los LED usados como fuente de iluminación. Las fuentes de alimentación de los TV de LCD son parecidas a las que se utilizan en TV tradicionales, pero con tensiones diferentes. Todas estas fuentes son del tipo conmutadas. Las principales tensiones que se encuentran en el circuito de fuente de un receptor de televisión LCD son: - 3.3V para la alimentación del micro. - 5V para circuitería general y para obtener también los 3.3 V del microprocesador. - 12V para circuitería general y para las etapas de audio. - 24V en caso de que se emplee un circuito de inversor. - -12V se puede usar alguna vez para etapas de audio que necesitan alimentación simétrica. Para conseguir estas tensiones los fabricantes recurren al uso de dos fuentes distintas o incluso a veces hasta tres. La primera fuente se utiliza para conseguir los 5V y los 3,3V para la alimentación del microprocesador y de la Eeprom. Esta fuente funciona de modo continuo, tanto cuando el TV está encendido como cuando está en espera o Stand-by. El objetivo es que el micro y el sensor infrarrojo estén siempre alimentados, permitiendo, el uso del mando a distancia. Esta fuente suele ser de bajo consumo. La segunda fuente suele suministrar los 12 V y los -12V si se necesitaran. Esta fuente se activa cuando se saca el TV de Stand-By. Esto se consigue mediante la línea POWER ON, también se puede encontrar como P_ON, SUPLY_ON ó PS_ON, y suele venir xerografiado en la placa de circuito impreso. La tercera fuente y más poderosa es la que saca los 24V para el inversor. Esta fuente es la que más se calienta ya que es la que tiene que ofrecer mayor potencia. Esto es así porque el inversor junto con las lámparas CCFL consume del orden de 4 a 6 Amperios dependiendo del tamaño de la pantalla y del número de lámparas que incorpore..