O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 5 que por sua vez, faz parte do CURSO DE TELECOMUNICAÇÕES (MÓDULO 5 ao 7).

ATENÇÃO: O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 5 que por sua vez, faz parte do CURSO DE TELECOMUNICAÇÕES (MÓDULO 5 ao 7). A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. Você poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. Entre na nova loja virtual CTA Eletrônica e veja como: www.lojacta.com.br Além de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por e-mail, fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. Saiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos: www.ctaeletronica.com.br/web/curso.asp

AULA 16 MONITORES DE COMPUTADOR Aspectos - resolução - tempo de resposta - contraste e brilho CGA - VGA - SVGA - pinagem do conector DB-15 Fonte chaveada para monitores defeitos e funcionamento geral Processamento de sinais e polarização do cinescópio O microprocessador - circuitos vertical e horizontal - Defeitos Esquema completo do monitor Daewoo modelo 523X O substantivo monitor vem de monitorar ou exibir (também chamado de tela ou unidade de display visual) é um display eletrônico utilizado como um periférico do computador. O monitor é formado por um dispositivo de exibição, um circuito eletroeletrônico e um gabinete, como é mostrado na figura 1. O dispositivo de visualização em monitores modernos é do tipo painel fino com tela de cristal líquido e com transistor de película fina (TFT-LCD), enquanto os monitores mais antigos, usam um tubo de raios catódicos cuja profundidade é semelhante ao tamanho da tela. figura 1 MONITOR DE COMPUTADOR O CRT (cathode ray tube) manteve o padrão para monitores de computador através da década de 1990. A tecnologia CRT permaneceu dominante no mercado dos monitores para PC (personal computer) para o novo milênio, em parte, porque era mais barato produzir ângulos de visão oferecido perto de 180 graus. Medidas de desempenho O desempenho de um monitor é medida pelos seguintes parâmetros: Luminância: é medida em candelas por metro quadrado (cd/m2 também chamado de Nit). Proporções: é a razão entre o comprimento horizontal com o comprimento vertical. Monitores geralmente têm a proporção 4:3, 5:4, 16:10 ou 16:09. Veja uma série de aspectos e suas medidas na figura 2. Originalmente, monitores de computador foram utilizados para processamento de dados, enquanto receptores de televisão foram usadas para entretenimento. A partir da década de 1980, os computadores (e seus monitores) têm sido usados tanto para processamento de dados quanto entretenimento, enquanto os televisores têm implementado algumas funcionalidades do computador. O ponto comum nos televisores e monitores de computador, foi em relação ao seu aspecto, que passou de 4:3 para 16:9 (16:10 para monitores), no que chamamos de widescreen (tela larga). Até o início de 1980, eram conhecidos como terminais de vídeo e fisicamente conectados ao computador e do teclado. Os monitores eram monocromáticos, e a qualidade de imagem era ruim (inclusive com cintilação. Em 1981, a IBM introduziu o CGA (Adaptador Gráfico de Cor), que possibilitava exibir quatro cores com resolução de 320 por 200 pixels. Em 1984 a IBM introduziu o adaptador gráfico avançado que foi capaz de produzir 16 cores e tinha uma resolução de 640 por 350. figura 2 Tamanho da imagem visível (polegadas): é geralmente medido na diagonal, mas as larguras e alturas reais são mais informativos uma vez que não são afetados pela relação de aspecto da mesma forma. Para CRTs, o tamanho visível é tipicamente 1 em (25 mm) menor do que o próprio tubo. Resolução de exibição: é o número de pixels em cada dimensão distinta que pode ser exibido. A resolução máxima é limitada pela densidade de pontos. Dot pitch é a distância entre sub-pixels da mesma cor em milímetros. Em geral, quanto menor o dot pitch, mais nítida será a imagem mostrada. Veja na figura 3 como ELETRÔNICA 261

maior parte 16:10 (8:5) sendo que esta razão de aspecto tornou-se comumente disponível, primeiro em laptops e mais tarde também em monitores independentes. Razões para essa transição, foi o uso de produtos para monitores, ou seja, além de jogos de computador widescreen e visualização de filmes, também permitiram o uso de processador de texto com duas páginas padrão lado a lado, bem como exibir os software CAD de grande porte, com desenhos e menus de aplicativos. Em 2008, a relação de aspecto 16:10 tornou-se a versão mais comum nas vendas de monitores LCD e no mesmo ano, 16:10 tornou-se padrão dominante para laptops e notebooks. figura 3 Em 2011, não widescreen (4:3) são somente fabricados em pequenas quantidades. De acordo com a Samsung são mostrados caracteres pretos em um fundo branco isso ocorreu porque a demanda para os velhos (fósforos R, G e B acesos). monitores "tem diminuído rapidamente nos últimos anos Taxa de atualização: é o número de vezes em um e prevem que até o final de 2011, a produção de todo tipo segundo que um monitor é iluminado. Máxima taxa de de painel em 4:3 ou similar será interrompido devido à atualização é limitado pelo tempo de resposta. falta de demanda ". Tempo de resposta: é o tempo que um pixel em um monitor leva para ir de ativa (preto) para inativa (branco) Resolução e novamente a ativa (branco) mais uma vez, medido em A resolução para monitores de computador têm milissegundos. Números menores significam transições aumentado ao longo do tempo. De 320 200 durante o mais rápidas e, portanto, menos brilho geral. início dos anos 80, a 800 600 durante o final dos anos Taxa de contraste: é a relação entre a luminosidade da 90. Desde 2009 a resolução mais vendida para cor mais brilhante (branco) ao da cor mais escura (preto) monitores de computador é 1920x1080 (equivalente à que o monitor é capaz de produzir. Podemos dizer que resolução FULL HD utilizada para televisores). nos CRT s, esta característica é infinita, pois o fósforo chega a apagar em uma imagem escuro, o que não Economia de energia ocorre com um monitor de LCD. Já para as telas OLED, A maioria dos monitores modernos passa para um modo além do brilho muito maior, também consegue-se apagar de economia de energia se nenhum sinal de entrada de totalmente a imagem, quando isso for necessário. vídeo é recebido. Isso permite que os sistemas Consumo de energia: é medida em watts. operacionais modernos desliguem o monitor após um Ângulo de visão: é o ângulo máximo no qual as imagens determinado período de inatividade. Isso também no monitor pode ser visto, sem degradação excessiva à aumenta a vida útil do monitor. imagem. Ela é medida em graus horizontalmente e Alguns monitores também desligam-se totalmente após verticalmente. um período de tempo em stand-by. A área, altura e largura das telas com medidas idênticas Laptops mais modernos fornecem um método de tela diagonal podem variar conforme relação de aspecto. que escurece após períodos de inatividade ou quando a Em dispositivos bidimensionais como são os monitores bateria está em uso. Isso prolonga a vida da bateria e de computador, o tamanho da tela ou tamanho da reduz o desgaste. imagem visível é a quantidade real de espaço na tela que está disponível para exibir uma imagem, vídeo ou CIRCUITOS ELETROELETRÔNICOS DO MONITOR espaço de trabalho. Principais medidas para dispositivos de exibição são: Os monitores de computador (ou de outros largura, altura, área total e da diagonal (dada em equipamentos), utilizam o mesmo sistema de geração de polegadas). imagem utilizado nos aparelhos de TV; geralmente O tamanho de uma tela é geralmente feita pela medição utilizam um Tubo de Raios Catódicos, ou TRC (CRT em diagonal, ou seja, a distância entre dois cantos opostos inglês). Este cinescópio é baseado na imagem gerada da tela. Este método de medição é herdada do método por pontos luminosos (fosforescente) excitados por utilizado para a primeira geração de CRT de televisão feixes de elétrons que se chocam com a tela (feixes R, G (veja figura 4). e B). Para deflexionar estes 3 feixes, é utilizado um sistema de bobinas defletoras, que irão fazer uma Proporção da varredura da tela em sentido horizontal (BDH) e vertical imagem (BDV). Até cerca de 2003, a Portanto, estes monitores precisarão receber dois sinais maioria dos monitores básicos: o sinal de vídeo (imagem), que no caso será de computador teve subdividido em 3 sinais (R, G e B); e o sinal de um aspecto 4:3 sendo sincronismo de deflexão, que também será subdividido que alguns ainda em 2 sinais: o sincronismo horizontal (HSync) e tinham 5:4 (tela mais sincronismo vertical (VSync), que servirão para quadrada). Entre 2003 sincronizar a deflexão dos feixes com a imagem gerada. e 2006, os monitores Nos monitores modernos, teremos ainda a entrada de figura 4 p a s s a r a m a s e r sinais de dados e clock (SDA e SCK) que servirão de widescreen 16:9 e na comunicação entre o microprocessador do monitor e a 262 4 ELETRÔNICA

figura 5 DIAGRAMA EM BLOCOS DE UM MONITOR ENTRADA DE SINAIS (C O N E C T O R) R B SDA SCK V SYNC H SYNC M I C R O OSCILADOR VERTICAL OSC HORIZONTAL CONTROLE DE TODOS CIRCUITOS GERADOR DE RAMPA DRIVE PROCESSAMENTO DE VÍDEO RGB CONTRASTE E BRILHO SAÍDA VERTICAL SAÍDA HORIZONTAL FONTE AUXILIAR DE +B R G B BOBINA DEFLETORA VERTICAL +B ABL TSH SCREEN BOBINA DEFLETORA HORIZONTAL VÍDEO FOCO CORREÇÃO ALMOFADA E/W APAGA- MENTO BLOCO ALTA TENSÃO MAT CPU (Central Processing Unit), para mandar informações gerais de configuração adotada pelo computador (resolução de imagem, tamanho da tela, etc.). Os monitores, por serem unidades autônomas e não receberem sinais transmitidos por emissoras, não precisam adotar nenhum sistema padrão de cor, como ocorreu nos televisores. Assim, o sistema de cor é basicamente o RGB puro (não trabalha com o sinal Y nem os sinais diferença de cor), gerando a partir destas 3 cores primárias, todas as outras cores, inclusive o preto e branco. Nas aulas anteriores, tínhamos comentado sobre os monitores e demos um diagrama básico. Nesta aula, iremos aprofundar este estudo, onde daremos então um diagrama completo, que pode ser aplicado a maioria dos monitores. Na figura 5, temos o diagrama completo do monitor, onde podemos ver a entrada de sinais pelo conector DB-15 e todo o processamento dos sinais de vídeo, sincronismos e geração de excitação do tubo. Na figura 6, vemos a padronização dos pinos do conector DB-15, cujos detalhes veremos mais adiante. Na figura 7, temos os aspectos mecânicos macho e fêmea do conector e na figura 8, diversos conectores utilizados na comunicação do computador para periféricos. vertical, entram já separados no monitor e seguem caminhos separados, cada um para seu circuito correspondente. O circuito horizontal consiste num oscilador, que gerará uma forma de onda quadrada para chavear a saída horizontal, que por sua vez, gerará os pulsos de alta tensão para deflexionar as BDH e excitar o TSH, gerando as tensão de MAT, foco e screen. O circuito vertical, também é semelhante aos dos televisores; temos o oscilador, que gerará a rampa vertical, para excitar a saída de potência. Nela também serão gerados os pulsos fly-back para excitar as BDV. SINAIS DE DADOS E CLOCK (SDA-SCK): Nos monitores modernos, temos um terceiro conjunto de sinais que entram (e saem) do monitor, eles são chamados de dados e clock (I²C); estes sinais irão se comunicar diretamente com o microprocessador do monitor, levando as informações de frequência de figura 6 SINAIS R G B (VÍDEO VGA Video Graphics Adapter): Voltando à figura 5, vemos que os sinais RGB irão direto para o circuito de vídeo, que atualmente consiste em um circuito integrado, cuja função é de amplificador destes sinais, muito semelhante ao amplificador de vídeo dos televisores modernos CRT. Depois, os 3 sinais (RGB) irão para a saída de potência, que normalmente está na placa junto ao cinescópio; estes amplificadores finais darão poder de corrente para excitar os catodos do cinescópio. Hsync e Vsync: Os sinais de sincronismo horizontal e ELETRÔNICA 263

trabalho, resolução da imagem, liga ou desliga o monitor, Modo packed-pixel: 256 cores (Modo 13h) etc. Suporte a rolagem de tela suave por hardware Para estudarmos o monitor de computador iremos Suporte a algumas operações de 'Raster' utilizar um esquema elétrico do monitor Daewoo modelo 'Barrel shifter' 523X, que se encontra encartado nas últimas páginas suporte a divisão de tela desta aula. Portanto, todos os circuitos serão Fontes por software exemplificados em cima deste modelo de monitor e apesar de não ser um modelo tão moderno, é muito SVGA Super Video Graphics Adapter didático e servirá para demonstrar as funções de cada circuito. Histórico Originalmente, o SVGA era uma extensão do padrão Uma parte interessante do esquema é o desenho do VGA lançado pela IBM em 1987. Diferentemente do conector DB15, que faz a conexão do monitor com VGA um padrão definido integralmente pela IBM, o o CPU do computador: Super VGA foi definido pela Video Electronics Standards Association (VESA), um consórcio aberto constituído Vamos então conferir os sinais de cada pino (acompanhe para promover interoperabilidade e definir padrões. com a figura 6): Quando usada como uma especificação de resolução, 1 sinal R em comparação com o VGA ou XGA por exemplo, o 2 sinal G termo SVGA normalmente se refere a uma resolução de 3 sinal B 800 600 pixels. 4 e 5 - terra geral O Super VGA foi inicialmente definido em 1989. Naquela 6 terra do vivo do pino 1 primeira versão, significava uma resolução de 800 600 7 terra do vivo do pino 2 com pixels de 4 bits. Cada pixel podia exibir uma entre 16 8 terra do vivo do pino 3 cores possíveis. Isso foi rapidamente estendido para 9-5V (opcional) 1024 768 com pixels de 8 bits, e foi além nos anos 12 comando (SDA) subsequentes. 13 HSync 14 VSync Especificações 15 - comando (SCL) Conector de 15 pinos para monitor SVGA. 10 e 11 - desconectados Embora o número de cores estivesse definido na especificação original, isto logo se tornou irrelevante (em OBS: Os pinos de 1 a 8 são padrões para todos os contraste com os antigos padrões CGA e EGA) visto que monitores; os pinos 13 e 14 são padrões dos monitores a interface entre a placa de vídeo e o monitor VGA ou SVGA com entrada de sincronismos separados, e os Super VGA usa voltagens analógicas simples para pinos 12 e 15 padrões dos monitores com comunicação indicar a profundidade de cor desejada. Como resultado, de dados e clock. no que toca ao monitor, não há limite teórico à quantidade figura 7 de cores diferentes que podem ser exibidas. Isso se aplica à qualquer monitor VGA ou Super VGA. Embora a saída de uma placa de vídeo VGA ou Super VGA seja analógica, os cálculos internos que a placa realiza para chegar até estas tensões de saída, são inteiramente digitais. Para incrementar a quantidade de cores que um sistema Super VGA pode exibir, não há necessidade de qualquer alteração no monitor, mas a placa de vídeo necessita lidar com números muito maiores e pode necessitar ser redesenhada a partir do zero. Mesmo assim, os principais fabricantes de chips gráficos começaram a produzir componentes para placas de vídeo com Hi-Color (64K cores) poucos meses após a introdução da Super VGA. VGA - Video Graphics Array (VGA) No papel, o Super VGA foi substituído pelo Super XGA, É um standard de gráficos de computadores introduzido mas na prática, a indústria logo abandonou a tentativa de em 1987 pela IBM, sendo também usado vulgarmente fornecer um nome para designar o conector associado ao standard. único para cada figura 8 padrão de vídeo Detalhes Técnicos e especificação do VGA: e m a l t a r e - 256KBytes de memória de vídeo em RAM solução, e prati- Modos de 16 e de 256 cores camente todos os Paleta de 262144 cores (seis bits [64 valores] para cada sistemas de vídeo uma das componentes de vermelho, verde e azul) produzidos entre Clock mestre selecionável entre 25MHz ou 28MHz o fim dos anos Máximo de 800 pixels horizontais 1990 e o início dos Máximo de 600 linhas 2 0 0 0 s ã o Taxas de atualização de até 70 Hz c l a s s i f i c a d o s Modo planar: até 16 cores (4 planos de bits) como Super VGA. 264 4 ELETRÔNICA

FONTE CHAVEADA DO MONITOR A fonte de alimentação é uma fonte chaveada paralela (já abordada neste módulo). É muito simples, mas traz, o controle de tensão de saída obtida no secundário, através de um fotoacoplador ligado ao primário. Seu diagrama completo pode ser visto na figura 9, sendo que o circuito resumido da fonte pode ser visto na figura 10. A tensão AC de alimentação será retificada e filtrada, gerando 150Vdc sobre C002, sendo o negativo desse capacitor a referência negativa (Vss) do transformador chopper e do integrado IC001. O IC001 é um integrado de fonte básico, onde em seu interior temos o transistor chaveador (FET) o circuito oscilador e controle, mais o circuito de proteção por excesso de corrente (OCP), como ilustra a figura 10. Nesta figura temos a diagramação interna (resumida) do IC001 STR-F6653, onde podemos salientar o pino 5, como sendo a tensão zero de referência (Vss); o pino 4 recebe a tensão de alimentação, gerada pelo enrolamento do chopper (pino 1). Na partida inicial da fonte esta alimentação é gerado pelo resistor de partida R002. Esta tensão será regulada internamente gerando as tensões de polarização do integrado. O pino 3 do IC001 receberá a tensão de retorno de 150V à 300V (para rede de 110Vac e 220Vac) entregue via pino 3 do chopper, chegando até o dreno do FET, que servirá de chave eletrônica ligando este pino a tensão zero do primário via source (pino 2 do CI). Com isto será fechado o circuito do enrolamento primário gerando uma corrente crescente, para que no corte do FET, seja gerado os pulsos de tensão para o secundário que serão retificados e filtrados. A corrente do primário passará por R009, gerando uma tensão (negativa em relação ao ponto zero), que servirá de controle para excesso de corrente pelo pino 1 do IC. Neste mesmo pino entrará a tensão do acoplador óptico que servirá de controle para a tensão de saída do secundário. Podemos então resumir que o FET irá chavear o primário 12V figura 9 DEGAUSS AC 165V 165V 65V 65V Filam 35V 35V 15V ELETRÔNICA 265

do chopper, gerando um campo magnético que, no corte do FET induzirá tensão nos pinos do secundário. A tensão de alimentação do IC01 é gerada pelo próprio chopper, através da retificação da tensão do pino 1, que torna o circuito crítico, pois qualquer problema na partida da fonte, não gerará tensão de alimentação, fazendo a fonte ficar inoperante. figura 10 TSH. Normalmente a fonte dos monitores também gera a tensão de filamento do cinescópio. Nos monitores as tensões de Foco e Screen continuam sendo geradas pelo TSH. Outra diferença em relação aos televisores, é que a tensão de polarização da saída horizontal (+B) não é fixa, e deverá ser gerada por uma fonte auxiliar. Isso é necessário porque a frequência do horizontal pode variar de acordo com a resolução da imagem do monitor e por isso a tensão também poderá variar, devido a essa mudança. Essa fonte auxiliar de +B, deve ser controlada pelo micro e ou pela própria frequência do horizontal, como veremos mais adiante. Outro ponto interessante nesta fonte, é que ela é sincronizada com o horizontal, através dos pulsos FBP vindos do horizontal, este sincronismo ocorre com a atuação do transformador isolador que gera pulsos no pino 1 do IC101, controlando a partida do ciclo de funcionamento do transistor chaveador. Na TV Philco CPH05, já tínhamos visto esse mesmo efeito, que não é comum nas fontes dos monitores. Junto ao esquema da fonte, encontramos um circuito de desmagnetização (degauss) do cinescópio, comandado pelo transistor Q105, que acionará o relê RL001, que provocará uma forte corrente AC passando pelas bobinas desmagnetizadoras, corrente esta, controlada pelo PTC TH001. Outro ponto importante é o controle de estabilização da tensão de alimentação do horizontal (+B), esta tensão é gerada à partir da tensão de 160V da fonte, retificada no pino 10 do chopper. Esta tensão controlará a condução do amplificador de erro (IC101) que fará o acoplador óptico conduzir mais ou menos, que fará o acoplador óptico conduzir mais ou menos, de acordo com a corrente circulante pelos pinos 1 e 2 do acoplador. Quando a tensão de 160V subir, o amplificador de erro aumentará sua polarização (via pino R), diminuindo a tensão K e aumentando a corrente no LED interno ao fotoacoplador (pinos 1 e 2), fazendo o transistor interno aumentar sua polarização (coletor e emissor nos pinos 3 e 4 respectivamente); isto fará a tensão no pino 1 do IC1001 aumentar, fazendo o transistor chaveador (interno ao CI) cortar mais rapidamente, diminuindo as tensões induzidas, fazendo a tensão de 160V abaixar e voltar a sua amplitude correta. Se a tensão de 160V abaixar o oposto ocorrerá, diminuindo a polarização do fotoacoplador e baixando a tensão no pino 1 do IC01, fazendo o transistor chaveador manter-se mais tempo saturado elevando a tensão de 160V a níveis normais. Assim a tensão de 160V (e as outras consequentemente) ficarão estabilizadas, independente do consumo dos circuitos do monitor. Este tipo de controle é bem mais preciso do que o estudado na TV Sharp. No próximo módulo, iremos estudar com mais detalhes outros tipos de controles das fontes chaveadas e seus amplificadores de erro. Uma grande novidade nas fontes dos monitores, é que ela também gera as tensões de polarização do vertical e circuitos secundários, que nos televisores é gerado pelo figura 11 O circuito de desmagnetização nos televisores, normalmente necessita que desliguemos o cabo de força da rede, para que o PTC esfrie (cerca de 15 minutos), e somente então com a nova ligação do televisor à rede, possa acontecer nova desmagnetização. Nos monitores, este circuito é acionada diretamente pelo usuário, quando aparecer manchas coloridas no tubo. O comando do usuário irá gerar uma tensão de polarização na base do transistor Q105, fazendo o mesmo saturar e atracar o relê RL001, acionando o circuito desmagnetizador, que ficará assim por alguns segundos, voltando a desarmar o relé. ANÁLISE DE DEFEITOS NA FONTE A análise de defeitos nas fontes de monitores é um pouco mais complexa do que nos televisores, já que é responsável pela polarização quase que inteira do monitor, inclusive do vertical e cinescópio (filamento). Podemos aplicar a técnica do jumpeamento da fonte alta, mas só com isso não será suficiente para fazer o monitor funcionar. Devemos ainda utilizar 2 fontes externas auxiliares neste jumpeamento, para alimentar o vertical, 266 4 ELETRÔNICA