I2C总线上电压失常故障的分析与检修

采用I2C总线控制技术的电视机，微处理器（CPU）仅通过数据线SDA和时钟线SOL两根传输线（以下将SDA、SOL简称总线）与所有的被控集成电路（IC）、存储器相连接。常见I2C总线控制电路如图1所示。CPU 的总线输出端通过上拉电阻RP接+5V电源，为CPU的I2C总线输出端口内电路供电。被控电路与总线之间接有隔离电阻R。为保证总线安全可靠的工作，总线上有的还接有防止高压损坏总线电路的 稳压保护二极管D,滤除干扰脉冲的高频电容C。一般常见彩电只有一对总线，根据机型和电路结构的不同，有的彩电采用两对或三对总线。每对总线根据需要，最少挂接一只被控IC,也可挂接多只被控 IC。

图1 常见I2C总线控制电路图

　　综观整个I2C总线系统，总线的一端与主控器CPU和存储器相连，另一端与被控集成电路相连，主控器CPU对被控集成电路的所有控制、调整、检测信息都是通过总线来传输的，总线是连接主控器和被控 器的纽带。当主控器、存储器、被控器、总线电路中任何一个发生故障时，都会引起总线上的电压发生变化，特别是总线接口电路发生故障时，不但该电路自身工作失常，还会影响总线上其他电路的信 号传输，波及其他电路工作失常，出现千奇百怪的故障现象。轻则光栅几何失真，图像伴音失调，多重故障并存，有的故障还时隐时现；重则图声消失，操作控制失灵，甚至停机保护；更为严重的还会 造成I2C总线系统控制失灵，整机瘫痪。因此，总线上的电压，反映了整个I2C总线系统的工作情况，检修和排除总线电压失常的故障，是维修I2C总线系统的关键。

　　一、引起总线上电压失常的原因和检修方法

　　I2C总线系统传送的是脉冲数字信号，总线上要传送少则十几项、多则数百项的控制项目和数据，被控集成电路通过内部接口电路对I2C总线上的信号进行译码、识别和数模转换后，才能实现对电路的 控制。I2C总线系统的CPU与被控集成电路之间采用的是双向传输，不但CPU向被控集成电路发出控制信号，被控集成电路还向CPU发送应答信号，CPU根据被控集成电路的应答信号和总线上的通信情况，对 整机的工作状态进行检测，并提供自检信息。

　　总线上传输的信号因项目和数据的不同而千差万别，根据现有的测试仪器和测试手段，无法通过对总线上的脉冲控制信号的识别和检测，来判断信号是否正常和确定故障部位。只能通过测量总线上的 电压和波形的有无`大小来间接判断总线系统是否正常。I2C总线系统空闲时，总线上挂接的主、被控集成电路接口的输出管均截止，上拉电阻上无电压降，总线上的电压接近并略低于CPU的电源供给电 压。根据机型和供电电压的不同，以及总线电路的差别，一般在3.5V~5V左右。当按压电视机上或遥控器上的功能键时，总线进入工作状态并传输信号，发送信号的集成电路接口电路内的输出管进人脉 冲放大状态，总线上有脉冲信号输送，总线上的电压稍有下降，并且微微波动。

　　1.总线电压失常的原因

　　实修发现，在供给电压正常的情况下，当I2C总线系统发生故障时，总线上的电压变化和故障原因如下：

　　故障现象1:总线上的电压固定在空闲时的高电平，按压功能键时，电压不波动。

　　分析检修：这说明CPU的总线端口没有数据和时钟信号输出，可用示波器测试波形做进一步确认。如果CPU工作条件正常，则可能是CPU的总线控制脚处于关断状态，或是CPU本身损坏。

　　故障现象2:总线上的电压在高电平附近一直波动。

　　分析检修：CPU与被控电路之间的传输电路开路，通信中断，使CPU接收不到被控集成电路的应答信号，CPU无法做出正确判断，CPU不断发出信号，等待应答。

　　故障现象3:总线上的电压在2V~3V之间。

　　分析检修：被控集成电路总线接口电路供给电压失常或中断，使接口电路以总线上的电压维持工作，将总线上电压拉低。

　　故障现象4:总线上的电压很低，甚至为0V.

　　分析检修：一是总线与电源之间的上拉电阻开路，二是总线或总线上挂接的保护、抗干扰元件与地短路或漏电，三是被控集成电路或主控CPU接口电路对地漏电或短路。

　　故障现象5:总线上的电压正常，但控制失常。

　　分析检修：一是数据线与时钟线之间短路漏电，二是CPU或存储器中软件故障。

　　2.检测总线电压失常的方法

　　（1）检查CPU的工作条件和矩阵电路

　　与检修传统彩电一样，首先检测CPU的供电、复位、晶振三个工作条件是否正常，然后检查矩阵电路有无漏电、短路的故障，确保CPU进入正常的工作状态。

　　（2）检测总线上的电压

如果总线上的电压异常，可采用二分为三的分割法，即将I2C总线系统的主控器CPU输出端和被控集成电路输入端的总线断开，将电路分为主控器、总线被控器三部分。然后测量和监视总线