Análisis de Señales VGA con Osciloscopio

 

Análisis de Señales VGA con Osciloscopio

Módulo 1: Teoría Rápida del Estándar VGA

Un conector VGA (Video Graphics Array) de 15 pines contiene varias señales analógicas y digitales clave:

  1. Señales de Video RGB (Rojo, Verde, Azul): Son señales analógicas. La intensidad de cada color (de 0 a 0.7V) define el brillo de ese componente. 0V = negro, 0.7V = color máximo. Estas son las más importantes de medir.

  2. Señales de Sincronización (HSync y VSync): Son señales digitales TTL (0-5V). Le indican al monitor dónde comienza y termina cada línea horizontal (HSync) y cada cuadro o frame vertical (VSync).

  3. DDC (Display Data Channel): Usa los pines para I²C (Serial Data y Serial Clock). Transmite información sobre el monitor (EDID) a la tarjeta gráfica.

  4. Tierra (GND): Múltiples pines de tierra para cada señal, cruciales para tener una medición limpia.

Pinout Básico (los más importantes):

  • Pin 1: Rojo

  • Pin 2: Verde

  • Pin 3: Azul

  • Pin 13: Sincronización Horizontal (HSync)

  • Pin 14: Sincronización Vertical (VSync)

  • Pines 5, 6, 7, 8, 10: Tierra (GND)

Módulo 2: Configuración del Osciloscopio

  1. Sondas: Usa la punta en x10 para evitar cargar el circuito. Asegúrate de que esté compensada.

  2. Canales: Necesitarás al menos dos canales.

    • Canal 1: Conectado a una señal de video (ej., Verde, Pin 2). Es la que suele llevar la sincronización compuesta en algunos modos.

    • Canal 2: Conectado a HSync (Pin 13) o VSync (Pin 14).

  3. Configuración Vertical (Volt/Div):

    • Para RGB: Comienza en 0.2 V/div o 0.5 V/div (para ver los detalles de la señal analógica).

    • Para HSync/VSync: Comienza en 2 V/div (son señales digitales de 5V).

  4. Configuración Horizontal (Time/Div):

    • Para HSync: Las frecuencias son altas (decenas de kHz). Comienza en 10 µs/div o 20 µs/div.

    • Para VSync: La frecuencia es baja (60-75 Hz). Comienza en 5 ms/div o 10 ms/div.

  5. Disparo (Trigger):

    • Fuente: Canal 2 (la señal de sincronización).

    • Modo: Normal.

    • Tipo: Flanco de subida o bajada (experimenta para ver cuál da una imagen más estable).

Módulo 3: Prácticas de Medición y Análisis

Práctica 1: Medir las Señales de Sincronización (HSync y VSync)

  • Objetivo: Verificar que la tarjeta gráfica está generando los pulsos de sincronización.

  • Procedimiento:

    1. Conecta el Canal 2 del osciloscopio al Pin 13 (HSync). La tierra de la sonda a un pin GND (ej., Pin 5).

    2. Ajusta Time/Div a ~20µs. Deberías ver un pulso digital cuadrado que se repite.

    3. Análisis: Mide la frecuencia. Para un modo estándar de 1024x768 @60Hz, la frecuencia de HSync es de ~48.4 kHz. Un osciloscopio digital moderno puede medirla automáticamente.

    4. Repite el proceso para VSync (Pin 14). Cambia Time/Div a ~5ms. La frecuencia debe ser de ~60 Hz.

Práctica 2: Medir una Señal de Video (Ej., el Canal Verde)

  • Objetivo: Ver la forma de onda analógica que construye la imagen.

  • Procedimiento:

    1. Configura el disparo del osciloscopio en el Canal 2 (HSync).

    2. Conecta el Canal 1 al Pin 2 (Verde). Tierra al Pin 5.

    3. Para una pantalla blanca: Verás una línea plana en ~0.7V.

    • Para una pantalla negra: Verás una línea plana en ~0V.

    • Para una pantalla con contenido (ej., una ventana o texto): ¡Aquí es donde se pone interesante! Verás una forma de onda que sube y baja entre 0V y 0.7V. Cada "paquete" de la señal corresponde a una línea horizontal de la imagen. El voltaje en un punto específico de esa línea define el brillo del verde en ese píxel.

Análisis de una línea horizontal:

  • Porche frontal y posterior: Zonas de 0V antes y después del pulso de sincronización. El osciloscopio te permite medir su duración, lo que es crítico para la estabilidad de la imagen.

  • Pulso de sincronización: Es el momento en que la señal de video baja por debajo de ~0.3V (a un "nivel de sincronización"). El osciloscopio te permite ver si este pulso tiene la amplitud y duración correctas.

Práctica 3: Diagnosticar una Falla Típica

  • Falta de Color (Ej., No hay Rojo):

    1. Mide la señal en el Pin 1 (Rojo).

    2. Si la señal es plana a 0V: El problema está en la tarjeta gráfica (no está generando la señal) o hay un cable roto en el cable VGA.

    3. Si la señal se ve igual que la Verde o la Azul: El problema casi seguro está en el monitor, en el circuito de procesamiento del color rojo (amplificador de video, driver del cañón de electrones en CRTs).

  • Imagen fuera de Sincronización (rolling o tearing):

    1. Mide las señales HSync y VSync.

    2. Confirma que su frecuencia y amplitud (~5V) sean correctas. Una amplitud baja o una forma de onda distorsionada impedirá que el monitor se sincronice.

Recursos Específicos para Aprender (YouTube es tu mejor maestro)

Busca estos términos exactos en YouTube. Te recomiendo especialmente:

  1. Canales en Español:

    • Electrónica y Reparación (EER): Aunque se enfoca más en TVs modernas, tiene videos antiguos y principios que aplican. Busca "osciloscopio VGA" en su canal.

    • Joaquin Aquino - Electronica: Especializado en reparación de monitores. Tiene videos donde muestra formas de onda VGA en monitores CRT. Es una mina de oro para esto.

    • Jorge Delgado (TecnoJorge): Tiene contenido muy didáctico sobre mediciones.

  2. Canales en Inglés (muy recomendados):

    • EEVblog (Dave Jones): Tiene un video clásico llamado "How to use an Oscilloscope" que, aunque no es solo de VGA, explica conceptos que son directamente aplicables.

    • The Ben Eater: Tiene una serie espectacular donde construye una computadora desde cero con chips de los 70s/80s. En varios episodios genera señales VGA de manera artesanal y las analiza con un osciloscopio. Es probablemente la mejor explicación visual que exista.

      • Busca: "Ben Eater VGA" en YouTube.

  3. Simuladores:

    • Falstad's Circuit Simulator: No simula un osciloscopio de manera tradicional, pero te ayuda a entender los conceptos de las señales analógicas vs. digitales.

Consejo Final de Seguridad: Estás trabajando con señales de bajo voltaje (0-5V), por lo que el riesgo de descarga eléctrica es mínimo. Sin embargo, NUNCA conectes el osciloscopio directamente a la red eléctrica (AC) y ten cuidado de no provocar cortocircuitos con las puntas de prueba en placas pequeñas.

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