《顯示技術(shù)》課件第3章

第3章陰極射線管顯示技術(shù)3.1陰極射線管3.2光柵顯示器的組成3.3場掃描電路3.4行掃描電路3.5視頻放大器習(xí)題3

3.1陰極射線管

陰極射線管(CathodeRayTube,CRT)的各項性能對整機(jī)的結(jié)構(gòu)及電路的影響是很大的。簡單地說,陰極射線管即顯像管的大小決定了顯示器整機(jī)的體積和重量。例如,掃描光柵的組成、通道增益、偏轉(zhuǎn)電流和顯示器的功率消耗等,都是根據(jù)顯像管的要求而定的。還有,顯像管的質(zhì)量好壞也影響著顯示圖像質(zhì)量(清晰度、對比度、亮度等)的高低。本節(jié)主要介紹陰極射線管的結(jié)構(gòu)及其典型控制電路。

3.1.1黑白CRT

1.黑白CRT的結(jié)構(gòu)

黑白顯像管由三部分組成,即玻璃外殼、電子槍和熒光屏。它是電真空器件,能承受高壓并防爆裂。黑白顯像管的具體結(jié)構(gòu)如圖3－1所示。圖3－1黑白顯像管結(jié)構(gòu)示意圖

1)玻璃外殼

玻璃外殼包括管頸、管錐體和屏面玻璃三部分。

在顯像管玻璃外殼管錐體部分的內(nèi)外壁上分別涂有石墨導(dǎo)電層,從而形成一個以玻璃為介質(zhì),以內(nèi)外壁石墨層為兩個極片的電容器(電容量約為1000pF)。這個電容器可作為第二、四高壓陽極的濾波電容,因而在高壓供電電路中不必另接高壓濾波電容。

在管錐體部分裝有高壓嘴,它與顯像管的內(nèi)部高壓陽極相連,作為高壓供電端。內(nèi)壁石墨層與高壓陽極相連,形成一個等電位空間,以保證電子束流高速運動。外壁石墨層通過金屬隔離皮與電視機(jī)中的地相接,以防止管外電磁場的干擾。管頸直徑應(yīng)適宜。

2)電子槍

電子槍通常由燈絲與陰極、控制柵極、加速陽極、聚焦陽極和高壓陽極等組成高壓陽極插座安裝在管錐體上,其余各電極均在管頸末端用金屬引腳引出。

電子槍用來發(fā)射密度可調(diào)的電子流,通過聚焦和加速,形成截面積很小、速度很高的電子束,該電子束在偏轉(zhuǎn)線圈形成的行、場偏轉(zhuǎn)磁場作用下實現(xiàn)全屏幕的掃描光柵,所以,

電子槍是顯像管的心臟。顯像管電氣性能的好壞,即形成的光柵和圖像的好壞主要取決于電子槍的好壞。

(1)陰極。陰極(用字母K表示)的外形是一個圓筒,頂部涂有能發(fā)射電子的氧化物,圓筒里面裝有加熱用的燈絲(用字母F表示)。當(dāng)燈絲通電后,陰極就被加熱,向外發(fā)射電子,稱為熱電子發(fā)射。要調(diào)整好燈絲的電壓和電流,使陰極在可靠的狀態(tài)下工作。通常燈絲電壓為交流6.3V(或直流12V,對小尺寸的顯像管而言),電流0.6A(或85mA),其電壓變化應(yīng)小于10%。如電壓過高,會使顯像管在使用一段時間后受到損壞,亮度急劇下降;如電壓過低,燈絲熱度不夠,會導(dǎo)致陰極中毒,即陰極發(fā)射的電子數(shù)量不足使陰極長期處于疲勞狀態(tài)。

(2)控制柵極。陰極外面有一個中心開有小孔的金屬圓筒,就是控制柵極(用字母G或M表示)。改變控制柵極與陰極間的電壓,便可以控制電子束流的大小。對陰極而言,柵

極上加有直流負(fù)壓,一般在-80~-20V左右。柵、陰負(fù)壓越大,對電子束的阻礙就越大,則電子束流就越小;反之,電子束流就越大。這樣,在熒光屏上的對應(yīng)光點就會發(fā)生暗明變化。如果將視頻信號加至柵、陰極間,則掃描電子束流的大小就隨圖像電平的起伏而變化,從而在屏幕上顯示出不同灰度層次的圖像。電視機(jī)通常通過固定柵極(即柵極接地)、改變陰極電位來調(diào)節(jié)亮度。

(3)加速陽極。加速陽極也叫第一陽極(用字母A1表示)。其外形像中間開孔的圓盤。對柵極而言,加有一個正100V左右甚至更高的直流電壓,在與陰極形成的電場作用下,

把電子從陰極表面吸出來,向屏幕方向作加速運動。有兩種情況要注意:電壓過高會造成亮度失調(diào)(即亮度調(diào)不暗),并產(chǎn)生回掃線;電壓過低會使顯像管不能發(fā)光。

(4)高壓陽極。第二陽極(A2)和第四陽極(A4)相接形成高壓陽極,為金屬圓筒形。該陽極將進(jìn)一步加速電子轟擊熒光屏,而且與管錐體內(nèi)壁石墨導(dǎo)電層相連,形成一個均勻的

等電位空間,保證電子束進(jìn)入管錐體空間后能徑直地飛向熒光屏,不會產(chǎn)生雜亂的偏離或散焦。一般黑白顯像管的高壓陽極電壓為9~16kV。陽極高壓不能偏低,否則電子束轟擊

熒光屏的速度將減慢,光柵亮度會變暗。另外,由于電子束的偏轉(zhuǎn)角與高壓成反比,在同樣的偏轉(zhuǎn)磁場作用下,陽極高壓偏低,電子束的偏轉(zhuǎn)角將加大,從而出現(xiàn)光柵變大、中心變暗等現(xiàn)象。

(5)聚焦陽極。聚焦陽極也叫第三陽極(用字母A3表示),處在第二陽極和第四陽極之間,為金屬圓筒形。在顯像管中,因電子槍各陽極電壓不同而形成的電子透鏡完成聚焦作用。由第二陽極和第三陽極形成預(yù)聚焦透鏡,由第三陽極和第四陽極形成聚焦透鏡,從而使電子束流會聚成一點。改變聚焦電極上的電壓,使電子束的聚焦點正好落在熒光屏上,從而得到最清晰的圖像。黑白電視機(jī)中常用一個電位器來調(diào)整聚焦電壓,其范圍為0~400V。由此可知,陽極高壓對聚焦透鏡的形成起著關(guān)鍵作用,如果陽極高壓偏低,就會使電子透鏡聚焦能力降低,出現(xiàn)散焦(圖像模糊)。采用四陽極電子槍的顯像管具有良好的聚焦,且聚焦電壓較寬,因此常用固定電壓聚焦,不需要調(diào)整。

3)熒光屏

熒光屏由屏面玻璃、熒光粉層和鋁膜三部分組成。

在顯像管屏幕內(nèi)的玻璃表面上,沉積了一層厚度約為10μm的熒光粉。熒光粉層外面又蒸鍍了一層厚度約為1μm的鋁膜。鋁膜與內(nèi)石墨層相連,加有高壓。鋁膜可以加速電子束,又可以保護(hù)熒光粉,使其不受離子沖擊而損傷形成離子斑(離子因質(zhì)量大、速度慢而穿不過鋁膜)。此外,鋁膜還可以將熒光粉發(fā)出的光線向管外反射,有利于提高屏幕的高度。

熒光屏的發(fā)光亮度除了與熒光粉材料有關(guān)外,還與電子束流的大小和速度有關(guān),而柵負(fù)壓和高壓的大小對電子束流的大小和速度有很大影響。通常黑白電視機(jī)是通過改變柵陰

電壓的方法來調(diào)節(jié)亮度的。一般顯像管要求把電子束流限制在150μA以下。如果電子束流太大,有可能使熒光屏上的熒光粉局部過熱而降低發(fā)光能力。

2.黑白顯像管的調(diào)制特性

在前面介紹顯像管各部分的過程中大致涉及了顯像管的成像過程。我們知道,當(dāng)燈絲發(fā)熱時,陰極發(fā)射電子束流,此時如在柵、陰極間疊加圖像信號,那么電子束流的大小就隨圖像信號電壓的變化而變化,通過加速、聚焦,并在行、場偏轉(zhuǎn)線圈的作用下,高速打在整個熒光屏上,這樣屏上各點就呈現(xiàn)不同的灰度,從而重現(xiàn)原來的圖像。

1)調(diào)制特性曲線

圖3－2所示為柵陰電壓ugk和陰極電流ik

的關(guān)系曲線,叫做調(diào)制特性曲線。該特性曲線可由下式給出:

式中:k是比例系數(shù),與電極的特性和構(gòu)造等因素有關(guān);γ是非線性系數(shù),其數(shù)值大小因管子而異,取值為2~3;ugk0

是柵極截止電壓,即顯像管陰極電流ik=0時的柵極負(fù)壓。圖3－2黑白顯像管調(diào)制特性曲線

2)最大調(diào)制量的概念

最大調(diào)制量的定義:顯像管熒光屏上從不發(fā)光(陰極電流為零)到出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)亮度的光柵(陰極電流為50μA)時柵陰電壓的變化量,用公式表示為

式中,ugk50為ik=50μA時的柵陰電壓值。如果Δugk值小,說明ugk只有一個較小的變化,或顯像管陰極輸入一個幅度較小的視頻信號,便能在熒光屏上獲得較大的亮度或?qū)Ρ榷鹊淖兓?。這就是說ik能較快地從0μA升至50μA,表明顯像管的靈敏度高。所以,最大調(diào)制量越小,顯像管靈敏度越高,反之則越低。

3)γ失真

一般來說,顯像亮度與陰極電流呈線性關(guān)系,然而非線性的調(diào)制特性曲線會使重現(xiàn)的圖像明暗失調(diào),引起灰度失真,也稱γ失真。γ失真是由顯像管特性決定的,幾乎所有的顯像管都存在。所以,系統(tǒng)都必須對γ失真進(jìn)行校正。

3.偏轉(zhuǎn)線圈

偏轉(zhuǎn)線圈是掃描輸出電路的負(fù)載,由它控制電子束偏轉(zhuǎn)完成掃描。偏轉(zhuǎn)線圈套在顯像管管頸與錐體相接處。

1)偏轉(zhuǎn)線圈的構(gòu)造

偏轉(zhuǎn)線圈主要由磁環(huán)、一組場偏轉(zhuǎn)線圈、一組行偏轉(zhuǎn)線圈和一個中心位置調(diào)節(jié)器等四部分組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3－3所示。其中,場、行偏轉(zhuǎn)線圈各自由兩個線包串聯(lián)或并

聯(lián)相接而成;兩組偏轉(zhuǎn)線圈互相垂直放置,以產(chǎn)生水平與垂直偏轉(zhuǎn)磁場;場偏轉(zhuǎn)用環(huán)形線圈,行偏轉(zhuǎn)用馬鞍形(或稱喇叭形)線圈。圖3－3偏轉(zhuǎn)線圈結(jié)構(gòu)示意圖

2)行偏轉(zhuǎn)線圈

行偏轉(zhuǎn)線圈通有行掃描鋸齒波電流,產(chǎn)生在垂直方向的線性變化磁場,使電子束作水平方向掃描,如圖3－4所示。圖3－4行偏轉(zhuǎn)線圈及其所產(chǎn)生的磁場

3)場偏轉(zhuǎn)線圈

場偏轉(zhuǎn)線圈通有場掃描鋸齒波電流,產(chǎn)生在水平方向線性變化的磁場,使電子束作垂直方向掃描,如圖3－5所示。其電子束的偏轉(zhuǎn)方向也用左手定則規(guī)定。

顯然,流過偏轉(zhuǎn)線圈的電流越大,電子束流偏轉(zhuǎn)的角度也越大,光柵幅度就越大。在行、場掃描共同作用下,熒火屏呈現(xiàn)一幅矩形光柵。圖3－5場偏轉(zhuǎn)線圈及其所產(chǎn)生的磁場

4)中心位置調(diào)節(jié)器

當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈不加電流時,電子束不受偏轉(zhuǎn),應(yīng)落在屏幕的中心點上,但是由于客觀原因(電子槍的構(gòu)造、安裝誤差等),電子槍的軸線與管頸軸線會不完全重合;偏轉(zhuǎn)線圈在管頸上位置不合適,也會使電子束不打在熒光屏的正中心,造成光柵偏移。為了克服這個缺點,就在偏轉(zhuǎn)線圈后邊加了兩個帶磁性的中心位置調(diào)節(jié)片,其構(gòu)造如圖3－6所示。

從圖3－6中的磁場分布可以看出,當(dāng)改變兩磁性圈片之間的夾角時,可改變附加固定磁場的強(qiáng)弱和方向,從而使光柵中心在一定范圍內(nèi)上、下、左、右移動,達(dá)到中心位置調(diào)節(jié)

的目的。中心位置調(diào)節(jié)器實際上是加了一個可以調(diào)節(jié)大小與方向的靜磁場,在這一磁場作用下,使電子束產(chǎn)生固定的偏轉(zhuǎn),直至使光柵中心與熒光屏中心點重合。

圖3－6中心位置調(diào)節(jié)器

4.黑白顯像管的饋電電壓和附屬電路

黑白顯像管的饋電電路是使顯像管能產(chǎn)生光柵并能正常顯示圖像的基本電路,附屬電

路是能改善顯像管圖像顯示質(zhì)量的輔助電路。

1)黑白顯像管的饋電電壓

為使顯像管正常工作,出現(xiàn)掃描光柵,就必須由外圍電路給顯像管各電極提供符合各自參數(shù)要求的電壓。除柵極接地外,其他各電極都須加上額定工作電壓,可分為燈絲電壓、陰柵電壓、加速電壓、聚焦電壓和陽極高壓。

(1)燈絲電壓:交流6.3V或直流12V,其作用是加熱陰極,使之發(fā)射出自由電子。

(2)陰柵電壓:當(dāng)柵極接地時,陰極上所加的電壓。在無視頻信號輸入時,加上約50V電壓就可使顯像管顯現(xiàn)出相當(dāng)亮度的光柵;改變陰柵電壓值,就會改變光柵亮度。如再疊加上視頻信號,則可控制電子束流的強(qiáng)弱,從而顯示出圖像。

(3)加速電壓:加在加速陽極上的電壓,其范圍一般為100~500V。若無此電壓或電壓不足,電子束流將截止或變小,從而導(dǎo)致無光柵或光柵暗淡。

(4)聚焦電壓:加在聚焦陽極上的電壓。各個顯像管的最佳聚焦電壓都不相同,一般為0~400V。

(5)陽極高壓:由高壓包提供經(jīng)半波整流的陽極高壓,通過高壓嘴送入顯像管內(nèi)的第二、第四陽極,并利用顯像管錐體內(nèi)、外壁石墨層的分布電容來實現(xiàn)濾波。對16英寸的顯像管而言,陽極高壓約需14kV。顯像管尺寸越大,則所需陽極電壓越高。陽極高壓不能過低,否則,會使電子束流速度減慢,這樣,在同樣偏轉(zhuǎn)磁場的作用下,電子束流的偏轉(zhuǎn)角度將增加,會使圖像尺寸擴(kuò)大,同時亮度也會變暗。

2)黑白顯像管的附屬電路

黑白顯像管的附屬電路有亮度調(diào)節(jié)電路、對比度調(diào)節(jié)電路和關(guān)機(jī)亮點消除電路等。

(1)亮度調(diào)節(jié)電路和對比度調(diào)節(jié)電路。黑白顯像管的亮度調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)柵陰電壓來實現(xiàn)的。由前面黑白顯像管的調(diào)制特性曲線分析得知,改變柵陰電壓也就改變了亮度的大

小,所以,黑白顯像管的亮度決定于柵極和陰極的電位差。

如圖3－7所示,視頻信號通過隔直電容C3接到顯像管陰極,柵極接地固定為零電位,則陰極對柵極的正電位是從直流100V經(jīng)R4、RW2、R5分壓取得的。調(diào)節(jié)電位器RW2,可使陰極電壓發(fā)生變化,相應(yīng)地,電子束電流也發(fā)生變化,就能控制顯像管的亮度。例如,RW2中心點向左移動時,A點電位降低,B點電位降低,陰極電位降低,使得柵陰電位差|Ugk|下降,根據(jù)顯像管的調(diào)制特性曲線,電子束電流ik增大,亮度增加。圖3－7亮度調(diào)節(jié)電路和對比度調(diào)節(jié)電路

(2)關(guān)機(jī)亮點消除電路。當(dāng)電視機(jī)關(guān)機(jī)時,其瞬間在熒光屏中心產(chǎn)生一個亮點,經(jīng)過幾秒甚至幾十秒才逐漸消失。若亮點長時間在屏幕中心停留,將會使屏幕中心的熒光粉過熱損壞而形成黑斑,影響正常觀看。

開機(jī)后,顯像管附屬電路正常工作,+100V電壓經(jīng)R4

使VD正偏導(dǎo)通,柵極近似為地電位。同時,+100V電壓通過VD使電容C1充電到接近+100V,給亮度調(diào)節(jié)電路提供正電壓。電視機(jī)關(guān)機(jī)后,+100V電壓立即消失,二極管VD截止,但C1兩端電壓不能突變,則C1通過放電回路放電,即C1→R1→RW→R3

→陰極→柵極→C1

負(fù)極。C1對陰、柵極放電,而使陰、柵之間保持較高的柵陰電壓|Ugk|,約1分鐘后才消失,就消除了關(guān)機(jī)亮點。圖3－8電子束流截止型關(guān)機(jī)亮點消除電路

3.1.2彩色CRT

彩色CRT與黑白CRT的工作原理基本相同,但在結(jié)構(gòu)上有很大的差異,主要區(qū)別是彩色顯像管有3個陰極和3個柵極,它們的陰柵電壓分別受3種控制信號控制,且由3個

陰極分別發(fā)出的三束電子流轟擊相應(yīng)的3種不同的熒光粉,根據(jù)空間混色原理呈現(xiàn)出彩色圖像。若從一束電子流轟擊屏幕的過程觀察彩色顯像管,則它與黑白顯像管就沒有多大區(qū)

別,僅呈現(xiàn)出單基色圖像。因此可以這么想象,彩色顯像管可看做是由3個黑白顯像管組合而成的。本小節(jié)將簡要討論彩色顯像管的結(jié)構(gòu)特點及其附屬電路。

1.彩色顯像管的分類及特點

彩色顯像管是重現(xiàn)彩色圖像的關(guān)鍵器件。隨著顯示技術(shù)的發(fā)展,彩色顯像管也由過去的普通彩色顯像管、平面直角彩色顯像管發(fā)展到大屏幕彩電普遍使用的超平超黑彩色顯像

管以及純平彩色顯像管。彩色顯像管的種類較多,從結(jié)構(gòu)上劃分,主要有三槍三束蔭罩管、單槍三束柵網(wǎng)管和自會聚管3種類型。

1)三槍三束蔭罩管

三槍三束蔭罩管的管頸部裝有3個獨立的電子槍,沿顯像管軸線排成“品”字形,彼此相隔120°。同時為了使電子束能在顯像管熒光屏上會聚,3個電子槍均與管軸傾斜約1.

5°的角度。3個電子槍產(chǎn)生的電子束強(qiáng)弱分別受基色信號控制,且用同一組行、場偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)來使它們偏轉(zhuǎn)。

要正確地重現(xiàn)彩色圖像,3個電子槍發(fā)射的電子束必須只擊中各自對應(yīng)的熒光粉點,為此在熒光屏前面約1cm處安裝了稱為蔭罩板的金屬網(wǎng)孔板蔭罩,板上約有44萬個小圓孔,每一個小圓孔準(zhǔn)確地對應(yīng)一組三色點。3個電子槍射出的電子束正好在蔭罩板上的小圓孔中相交,并同時穿過小圓孔

后分別轟擊在各自對應(yīng)的熒光粉點上,如圖3－9所示。圖3－9蔭罩管示意圖

三槍三束蔭罩管的特點是:有3個獨立的電子槍,每個電子槍都有單獨的燈絲、陰極、控制柵極和加速極,而聚焦極和陽極高壓則是公用的。圖3－10單槍三束柵網(wǎng)管工作原理

2)單槍三束柵網(wǎng)管

單槍三束柵網(wǎng)管由一支電子槍來產(chǎn)生3個電子束,其結(jié)構(gòu)如圖3－10所示。

單槍三束柵網(wǎng)管與三槍三束蔭罩管相比,具有這樣幾個優(yōu)點:

(1)電子束直徑大。在顯像管管頸直徑一樣的情況下,單槍三束柵網(wǎng)管的電子槍直徑比三槍三束蔭罩管大兩倍以上,大口徑電子槍構(gòu)成的電子透鏡幾何光學(xué)成像誤差小些,從而改善了聚焦質(zhì)量,提高了圖像的清晰度。

(2)電子透射率高。單槍三束柵網(wǎng)管采用條狀柵網(wǎng)代替了小圓孔蔭罩板,使其電子透射率較蔭罩管提高了30%,從而大大提高了屏幕亮度。

(3)動會聚校正簡單。由于單槍三束柵網(wǎng)管的電子槍產(chǎn)生的三個電子束在水平面上呈“一”字形排列,且中心電子束與顯像管軸線重合,因此垂直方向的光柵幾乎無動態(tài)誤差,

因而動會聚誤差校正就簡單得多。

3)自會聚管

自會聚管是在單槍三束管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它利用特殊的精密環(huán)形偏轉(zhuǎn)線圈配合以顯像管內(nèi)部電極的改進(jìn),使一字形排列的三個電子束通過特定形式分布的偏轉(zhuǎn)磁場后,

便能在整個熒光屏上很好地實現(xiàn)動會聚,因而無需復(fù)雜的會聚系統(tǒng)及其調(diào)整,其安裝使用幾乎與黑白顯像管一樣方便,因此被稱為自會聚彩色顯像管。

自會聚管的基本特點是自會聚、條狀熒光屏和短管頸,具體體現(xiàn)在以下幾點:

(1)精密一字形排列的一體化電子槍。自會聚管的R、G、B三個陰極在水平方向呈一字形排列,彼此的間距很小。這種結(jié)構(gòu)使中心電子束沒有會聚誤差,兩個邊束的會聚誤差

也比較容易校正。電子槍的另一個特點是三槍一體化結(jié)構(gòu),采用單片三孔柵極,使三個電子束之間的定位可以很精確。電子槍除了有3個獨立的陰極,以便分別輸入三基色信號外,

其他各電極都是采用公共引腳。

這種一體化精密結(jié)構(gòu),避免了電子槍裝配過程中工藝誤差對會聚的不利影響,且由于電子槍的精密結(jié)構(gòu),燈絲和陰極間的尺寸縮小了,因此加熱快,一般5s內(nèi)就能顯示出亮度,實現(xiàn)了快速啟動。精密一字形排列一體化電子槍的結(jié)構(gòu)如圖3－11(a)所示。

圖－11自會聚管的精密一字形排列一體化電子槍結(jié)構(gòu)

(2)槽孔狀蔭罩板與條狀熒光屏。為了克服單槍三束管柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)不牢固的缺點,采用了開槽式蔭罩板,增加了機(jī)械強(qiáng)度和抗熱變形性能。蔭罩板中的長形小槽孔是品字形錯開

排列的,熒光屏上的三基色熒光粉也是做成與小槽相同的形狀且與小槽相對應(yīng)平行排列著,如圖3－11(b)所示。

(3)黑底技術(shù)。為了提高彩色顯像管的對比度,自會聚管都做成黑底管,即在熒光粉沒有涂布的空隙處涂上黑色材料,吸收管內(nèi)或管外射入的雜散光,以提高圖像的對比度。采用黑底技術(shù)后,電子束截面積可以大于熒光粉的截面積,這樣蔭罩槽孔可開大些,從而增加了電子流透過率,這樣比非黑底管增加了30%的圖像亮度。

(4)不需要會聚電路。顯像管的會聚誤差完全是各電子束相對于管軸的幾何位置不同而造成的。為減少會聚誤差,自會聚管在設(shè)計時應(yīng)盡量縮減3個電子束與管軸之間的距離,

讓最有影響的一個電子束與管軸重合。由于一字形排列使兩個邊束的會聚誤差分布規(guī)律比較簡單,這就給省去會聚電路奠定了良好的基礎(chǔ)。另外還采取了如下措施:一是采用精密

繞制的動會聚校正型偏轉(zhuǎn)線圈,它的垂直偏轉(zhuǎn)磁場為桶形,水平偏轉(zhuǎn)磁場為枕形;二是在電子槍上增設(shè)了磁增強(qiáng)器和磁分路器磁片,以調(diào)整中束和邊束的電子偏轉(zhuǎn)靈敏度,這樣,就可以省去復(fù)雜的會聚電路和繁瑣的調(diào)節(jié)過程。

2.彩色顯像管的色純度與會聚

1)色純度的概念

色純度是指單色光柵純凈的程度,就是要求紅、綠、藍(lán)三支電子束只分別激發(fā)與其對應(yīng)的紅、綠、藍(lán)三種熒光粉,而不觸及其他熒光粉。也就是說,當(dāng)綠束和藍(lán)束截止時,要求

只出現(xiàn)純紅色的光柵;當(dāng)紅束和綠束截止時,要求只出現(xiàn)純藍(lán)色光柵;當(dāng)紅束和藍(lán)束截止時,則只出現(xiàn)純綠色光柵,否則,就叫做色純度不良。造成色純度不良的原因,有顯像管在制造過程中的工藝誤差,也有生產(chǎn)彩色電視機(jī)時作業(yè)要求不嚴(yán)格,致使色純度調(diào)整工作的精度不夠,或生產(chǎn)過程中受到雜散磁場的影響,當(dāng)然彩色顯像管還會受地球磁場的影響等等。

2)會聚的概念

將三個電子束會合在一起,使它們分別同時擊中熒光屏上任何同一組三基色熒光粉的方法稱為會聚。由于產(chǎn)生會聚誤差的原因不同,會聚可分為靜會聚和動會聚兩種。靜會聚

是指熒光屏中心區(qū)(A區(qū))的會聚,(A區(qū))是以熒光屏高度的80%為直徑的圓內(nèi)面積;動會聚指屏幕中心區(qū)(A區(qū))以外區(qū)域(B區(qū))的會聚,即顯像管屏幕四周的會聚。

3.彩色顯像管的饋電和附屬電路

為了保證彩色顯像管能夠正常工作,在電視機(jī)中設(shè)有顯像管饋電電路和附屬電路。顯像管饋電電路是保證顯像管能夠產(chǎn)生光柵并完成顯示圖像的基本電路;顯像管附屬電路則

是為提高顯像管圖像質(zhì)量的輔助電路。

1)彩色顯像管饋電電路

彩色顯像管是電真空器件,為使其正常工作,出現(xiàn)掃描光柵,必須由外圍電路給其各電極提供額定工作電壓。彩色顯像管各電極所需電壓的大小和種類基本相似,一般可分為

燈絲電壓、陰柵電壓、加速極電壓、聚焦極電壓及陽極高壓等,以上電壓均由行輸出變壓器經(jīng)整流提供。圖3－12給出了彩色顯像管饋電電路的示意圖。圖3－12彩色顯像管饋電電路示意圖

2)自動消磁電路

在彩色顯像管內(nèi)部,電子束的運動軌跡是經(jīng)過精確設(shè)計的。但是顯像管在工作時,電子束運動軌跡常常由于雜散磁場(如地磁場等)的影響而受到干擾,產(chǎn)生失聚和出現(xiàn)雜色現(xiàn)

象。為了防止地磁場和顯像管內(nèi)外的雜散磁場對顯像管內(nèi)電子束的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響,從而使會聚和色純度不良,通常彩色顯像管在錐體的外部設(shè)有磁屏蔽罩。但是這個磁屏蔽罩本身

和電視機(jī)外部的防爆環(huán)及內(nèi)部的一些鐵制構(gòu)件(如蔭罩、柵網(wǎng)等),在使用中也會由于外部和內(nèi)部磁場的作用,產(chǎn)生剩磁并積累增加,這同樣會嚴(yán)重影響顯像管的會聚和色純度,因此,必須對顯像管及其周圍的鐵制構(gòu)件進(jìn)行消磁。

圖3－13(a)是一種自動消磁電路(ADC),它是由消磁線圈L和具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻R1

組成的。剛開機(jī)時,由于熱敏電阻R1

在冷態(tài)時電阻很小,所以消磁線圈中的交變電流很大,從而產(chǎn)生一個很大的磁場。同時,這個很大的交變電流在電阻R1上產(chǎn)生焦耳熱,使R1

的電阻急劇上升,導(dǎo)致消磁線圈L中的電流相應(yīng)減小,最后趨向于零,從而達(dá)到

消磁的目的。圖3－13自動消磁電路．

3.2光柵顯示器的組成．

CRT光柵顯示器主要由行掃描電路、場掃描電路、視頻放大器等電路以及CRT(偏轉(zhuǎn)線圈)組成。圖3－14給出了CRT光柵顯示器的組成方框圖。圖3－14CRT光柵顯示器的組成方框圖

行掃描電路由行振蕩、行驅(qū)動和行輸出三部分組成;場掃描電路也包括場振蕩、場驅(qū)動和場輸出三部分。它們分別接收顯示控制器送來的行、場同步信號。行、場振蕩器在同

步信號控制下產(chǎn)生各自的掃描信號,經(jīng)驅(qū)動級放大和輸出級進(jìn)一步功率放大后,推動偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生水平、垂直掃描磁場,從而驅(qū)使電子束作偏轉(zhuǎn)掃描運動。

在低、中檔監(jiān)視器中通常利用行掃描逆程脈沖產(chǎn)生高壓供CRT加速陽極使用;同時也產(chǎn)生中壓,供聚焦電極、第一加速陽極(或稱為預(yù)加速極)和調(diào)制極(也叫控制極)使用;有的設(shè)備中CRT的燈絲電壓也從這里取得。高檔監(jiān)視器為了使高壓更加穩(wěn)定,往往采用獨立高壓電源,一般情況下是利用行掃描頻率將低壓直流電源逆變成高頻交流電源,然后再升壓、整流以獲取高壓和各種中壓。

輸入的視頻信號經(jīng)視頻放大器加到CRT的陰柵之間,用來控制電子束的強(qiáng)弱。行、場同步信號是用來保證行、場掃描電路穩(wěn)定可靠工作的。

3.3場掃描電路

3.3.1場掃描電路的作用與組成1.場掃描電路的作用(1)供給場偏轉(zhuǎn)線圈線性良好、幅度足夠的鋸齒波電流,使顯像管中的電子束在垂直方向作勻速掃描。(2)提供場消隱信號給顯像管,以消除逆程時電子束回掃時產(chǎn)生的回掃線。

2.場掃描電路的組成

場掃描電路包含場振蕩級、場驅(qū)動級和場輸出級(場線性補(bǔ)償)三大部分,如圖3－15所示。

場振蕩級包含矩形脈沖波振蕩器和鋸齒波形成兩部分電路。場振蕩級產(chǎn)生一個脈寬和周期符合場掃描要求的矩形脈沖波,這個矩形脈沖波再通過RC積分電路后形成場鋸齒波。圖3－15場掃描電路的組成

場驅(qū)動級主要用來對場振蕩器輸出的鋸齒波進(jìn)行放大,它位于場振蕩級與場輸出級之間,還起緩沖隔離作用。

場輸出級是鋸齒波的功率放大級,它給場偏轉(zhuǎn)線圈提供線性良好、幅度足夠的鋸齒波電流。為保證場掃描線性良好,應(yīng)給場輸出級和鋸齒波形成之間引入場線性補(bǔ)償電路。

3.3.2場振蕩級與場驅(qū)動級

1.場振蕩級

現(xiàn)代的CRT顯示器場掃描電路普遍采用集成電路多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz左右的場頻脈沖信號,這里主要從原理角度介紹由分立元件組成的場振蕩器。分立元件場振蕩器多采用如圖3－16所示的間歇振蕩器,它包括場振蕩管,脈沖變壓器,基極偏置電阻Rb1、Rb2、RW,基極電容Cb,保護(hù)二極管VD和發(fā)射極電阻Re,電容Ce。其中Re、Ce也是鋸齒波形成電路,RW是場頻電位器。由于工作頻率較低,脈沖變壓器鐵芯可采用坡莫合金或高硅鋼片組成,N1與N2為初、次級線圈匝數(shù),其匝數(shù)比在1∶2或1∶3之間。圖上變壓器線圈的黑點為初、次級的同名端。圖3－16間歇振蕩器

決定場振蕩周期的因素有:

(1)基極電路Rb、Cb的時間常數(shù)。間歇時間基本上由Rb、Cb的放電快慢來決定。Rb、Cb越少,間歇時間越短,故Rb、Cb又稱為振蕩電路的定時元件。

(2)基極的偏置電壓Ub。對NPN型振蕩管而言,Ub越高,間歇階段越短。

(3)脈沖變壓器的次級和初級變比。變比越大,間歇階段越長。

上述三個因素中前兩個影響較大,故Rb一般都串聯(lián)一個電位器RW。調(diào)節(jié)RW,可改變時間常數(shù)和Ub,即改變振蕩電路的振蕩頻率,使其與信號源發(fā)出的場同步信號同步,故此電位器RW也叫場同步電位器。

圖3－17(a)所示的鋸齒波電壓形成電路是由圖3－16的間歇振蕩器電路簡化而來的。圖3－17(b)是鋸齒波電壓形成電路的等效電路,圖3－16(c)為其工作波形圖。其具體工作過程為:在t1~t2期間,三極管V飽和導(dǎo)通,相當(dāng)于開關(guān)S閉合,電源UCC對Ce充電形成鋸齒波的上升沿,這是場掃描的逆程階段;t2~t3期間,三極管V截止,相當(dāng)于開關(guān)S斷

開,Ce向Re放電,形成鋸齒波的下降沿,這是場掃描的正程階段。由于在場掃描的正程階段,其鋸齒波電壓是下降的,故形成的鋸齒波為負(fù)向鋸齒波。圖3－17鋸齒波電壓形成電路

2.場振蕩的同步

為保證場振蕩的頻率與信號源發(fā)出頻率同步,必須引入場同步信號。實現(xiàn)場同步的原理是將積分后的場同步信號加到場振蕩管V的基極,讓振蕩管基極電壓提前到達(dá)導(dǎo)通電

平,從而提前結(jié)束間歇期,達(dá)到控制場振蕩頻率的目的。

實現(xiàn)場同步的條件如下:

(1)輸入的場同步信號的極性要與振蕩管類型相匹配。NPN型振蕩管要輸入正極性的場同步脈沖,PNP型振蕩管則要輸入負(fù)極性的場同步脈沖。

(2)場振蕩管的周期T0要大于場同步信號的周期TV。如果場振蕩周期短于場同步信號的周期,則在場同步信號尚未到來時,振蕩管已結(jié)束了間歇階段,場同步信號不能改變其振蕩狀態(tài),這時畫面將不斷向下滾動,只有人工調(diào)節(jié)場同步電位器降低振蕩頻率,才能實現(xiàn)場同步信號同步。

(3)場同步信號的幅度要足夠大,如幅度過小,也不能實現(xiàn)同步。

3.場驅(qū)動級

場驅(qū)動級的作用是把鋸齒波適當(dāng)放大,以滿足場輸出級對輸入信號幅度的要求。同時場驅(qū)動級還起著一個中間隔離的作用(緩沖作用)。如果把鋸齒波形成電路直接與場輸出級

相接,由于場輸出級的輸入電阻不高,它將使鋸齒波形成級的放電時間常數(shù)縮短,影響鋸齒波波形。對振蕩級來說,如果它直接向場輸出級供給信號,則它的振蕩就易受場輸出端的影響而造成振蕩的不穩(wěn)定。因此,通常用一級驅(qū)動級插在場振蕩級和場輸出級中間。場驅(qū)動級的電路與普通的低頻放大器相同,這里就不作詳細(xì)介紹了。

3.3.3場輸出級

場輸出級的作用是向場偏轉(zhuǎn)線圈提供線性良好、幅度足夠的鋸齒波電流。電流的幅度由偏轉(zhuǎn)線圈要求決定,通常在零點幾安培(30cm/12英寸)至幾安培(59cm/22英寸)之間。

它的輸入來自場驅(qū)動級,也是鋸齒波。因此,場輸出級是一個低頻功率放大器,它的電流、電壓幅度都比較大。14英寸以下小屏幕的顯示器場輸出級多采用扼流圈耦合的甲類放大

電路,而大屏幕CRT顯示器則多采用OTL場輸出放大電路。圖318就是一種典型的OTL場輸出放大電路。圖3－18OTL場輸出放大電路

場掃描也可能產(chǎn)生非線性失真,其原因大致有這樣幾種情況:

(1)RC電路形成鋸齒波時產(chǎn)生失真。

(2)場輸出管非線性引起失真。

(3)扼流線圈的分流引起失真。

(4)耦合電容引起失真。

對于場掃描電路的非線性失真通?？梢圆捎梅e分電路和負(fù)反饋電路來進(jìn)行補(bǔ)償。

3.4行掃描電路

3.4.1行掃描電路的作用與組成1.行掃描電路的作用(1)供給行偏轉(zhuǎn)線圈以線性良好、幅度足夠的鋸齒波電流,使電子束在水平方向作勻速掃描。行鋸齒波電流的周期、頻率應(yīng)符合行掃描的要求,且能與信號源提供的行同步信號同步。下面以我國模擬電視系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。電視接收機(jī)理想的行鋸齒波電流的周期TH=64μs,其中行正程時間Ts=52μs,逆程時間Tr=12μs,如圖3－19所示。

(2)給顯像管提供行消隱信號,以消除電子束回掃時產(chǎn)生的回掃線的影響。

(3)用行脈沖信號控制行輸出管,使行輸出級產(chǎn)生顯像管所必需的供電電壓,包括陽極高壓,加速極、聚焦極所需電壓以及視放輸出級所需電源電壓。圖3－19行鋸齒波電流

2.行掃描電路的組成

通常,行掃描電路由行AFC(自動頻率控制)、行振蕩、行激勵、行輸出以及高、中壓形成電路等幾部分組成。其組成原理圖如圖3－20所示。

行振蕩級主要用來產(chǎn)生行輸出級需要的矩形脈沖電壓,行驅(qū)動級將此矩形脈沖放大。行輸出級在行驅(qū)動輸出的脈沖電壓控制下,主要用來為行偏轉(zhuǎn)線圈提供線性良好的行鋸齒

波電流,并在行逆程(回掃)期間為行輸出變壓器提供很高的反峰脈沖電壓。行AFC電路是實現(xiàn)行掃描同步的電路。圖3－20行掃描電路的組成原理圖

3.4.2行振蕩級與行驅(qū)動級

1.行振蕩級

行振蕩級的任務(wù)是產(chǎn)生矩形脈沖波。這個脈沖波的周期、脈沖寬度以及幅度應(yīng)滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)。行振蕩器應(yīng)是一種壓控振蕩器(VCO),其振蕩頻率和相位受AFC電路輸出的控制電壓的影響。行掃描電路普遍采用集成電路多諧振蕩器產(chǎn)生行頻脈沖信號,在這里我們主要從原理角度介紹由分立元件組成的行振蕩器。在分立元件電路中,應(yīng)用最多的是電感三點式行振蕩電路,如圖3－21(a)所示,它屬于一種變形的電感三點式間歇振蕩器。圖3－21電感三點式行振蕩電路

2.行驅(qū)動級

行驅(qū)動級的作用是把水平振蕩器送來的脈沖電壓進(jìn)行功率放大并整形,用以控制行輸出級,使行輸出管工作在開關(guān)狀態(tài)。

行輸出管導(dǎo)通時,要求工作于充分飽和狀態(tài),這就要求驅(qū)動級給輸出管提供過激勵基極電流

(ICP為流過行輸出管集電極的最大電流)。采用過激勵

的原因是為了提高狀態(tài)的轉(zhuǎn)換速度,以便得到速度更快的脈沖響應(yīng)。如果基極ib不足,則行輸出管將工作于淺飽和狀態(tài),使管耗增大,掃描線性變壞。

行驅(qū)動管一般是按開關(guān)方式工作的,它對行輸出管的激勵方式有兩種:同極性激勵和反極性激勵。在行輸出管導(dǎo)通時,行驅(qū)動管也導(dǎo)通;行輸出管截止時,行驅(qū)動管也截止。這

種工作方式叫同極性激勵。在這種工作方式中,當(dāng)行驅(qū)動級的電流截止時,由于激勵變壓器的初、次級電路都開路,因此在激勵變壓器中將感應(yīng)很高的反電動勢,這個反電動勢容

易使輸出管的發(fā)射結(jié)擊穿。反極性激勵方式在行輸出管導(dǎo)通時,行驅(qū)動管截止;行輸出管截止時,行驅(qū)動管導(dǎo)通。反極性激勵方式的優(yōu)點較多,應(yīng)用比較廣泛。

圖3－22就是一種典型的由分立元件組成的反極性行驅(qū)動級電路,其中,V1為行驅(qū)動管,V2為行輸出管,T為激勵變壓器。

圖3－22反極性行驅(qū)動級工作電路

3.4.3行輸出級

行輸出級工作在高電壓、大電流狀態(tài)下,其功率消耗較大,甚至可達(dá)到整機(jī)功率消耗的一半。行輸出級的作用是向行偏轉(zhuǎn)線圈提供線性良好、幅度足夠、周期符合掃描要求的

鋸齒波電流,使顯像管中的電子束作水平掃描。

1.行輸出級典型電路

典型的阻尼式行輸出管的原理電路如圖3－23(a)所示。由行驅(qū)動級送來的脈沖電壓經(jīng)激勵變壓器T1送行輸出管V1的基極,行輸出管V1

工作在開關(guān)狀態(tài),行偏轉(zhuǎn)線圈LY及

回掃變壓器T2

(又稱為逆程變壓器)均作為行輸出級負(fù)載。Cs是S形校正電容,C為逆程電容。圖中:VD2是高壓整流管;VD1為阻尼二極管,是特制的專用管,不同于一般的普通二

極管,它的開關(guān)特性好,反向擊穿電壓相當(dāng)高,一般為1000~1500V,在電路中起開關(guān)作用,同時也對偏轉(zhuǎn)線圈與逆程電容之間(因電磁場能交換所引起)的自由振蕩起阻尼作用。

由圖3－23(a)可見,電源UCC

對校正電容Cs充電,使Cs兩端總保持有上正下負(fù)、數(shù)值為UCC

的電壓。為分析方便起見,我們可將Cs等效成數(shù)值為UCC

的電源串入偏轉(zhuǎn)支路,這對分析輸出級工作原理并無影響;逆程變壓器T2的初級電感量遠(yuǎn)比行偏轉(zhuǎn)線圈LY的電感量大,故其等效阻抗極大,分析時可不考慮它的影響;行輸出管V1、阻尼二極管VD1均工作在開關(guān)狀態(tài),可用開關(guān)SV1、SV

D1等效之;由于行頻較高,行偏轉(zhuǎn)線圈的直流電阻與偏轉(zhuǎn)線圈的感抗相比可以忽略不計,所以,偏轉(zhuǎn)線圈可等效為一電感LY。故我們可將圖3－23(a)中所示的電路等效為圖3－23(b)。

圖3－23阻尼式行輸出級典型電路

行輸出級在矩形脈沖的激勵下,會在偏轉(zhuǎn)線圈中產(chǎn)生鋸齒波電流iY,其波形如前圖3－19所示。圖3－24所示是一個周期的行輸出級偏轉(zhuǎn)電流波形。圖3－24行輸出級偏轉(zhuǎn)電流波形

由圖3－24可知,鋸齒波電流iY由三部分組成:

在0~t1期間,行輸出管的導(dǎo)通電流形成掃描正程右半段,當(dāng)忽略回路中的損耗(包括偏轉(zhuǎn)線圈的損耗及V1的導(dǎo)通內(nèi)阻)時,鋸齒波電流iY近似為線性增長,其大小為

在t1~t3期間,行輸出管V1與阻尼二極管VD1均截止,LY與C發(fā)生電場能與磁場能交換,產(chǎn)生半周期自由振蕩,形成了逆程期掃描電流。逆程時間Tr恰等于由LYC組成的

自由振蕩的1/2周期,改變自由振蕩的周期,就可以改變逆程時間Tr

的長短,使其符合掃描逆程時間寬度的要求。逆程時間Tr

的具體計算公式為

行掃描電流是流過行輸出管電流iC和阻尼二極管電流id疊加所形成的,基本上是線性的。它可以分為三個階段:

(1)0~t1期間為正程掃描的后半段。行輸出管導(dǎo)通,阻尼二極管VD1截止,iY=ic,電流iY從零上升到IYm。

(2)t1~t3期間為行掃描的逆程,電流由IYm降到-IYm,行輸出管和阻尼二極管VD1均截止。逆程時間Tr決定于LY、C參數(shù)的選擇,即要求LY、C產(chǎn)生的自由振蕩周期的一半等于行逆程時間Tr,因此把C叫逆程電容。

(3)t3~t4為行正程掃描的前半段。阻尼二極管VD1導(dǎo)通,行輸出管截止,iY=id,電流由-IYm變?yōu)榱?。由?~t1或t3~t4均等于正程時間Ts的一半,所以正向或反向電流iY的最大值均為

式中,Ts為行掃描正程時間。

2.行掃描電路中的非線性失真及其補(bǔ)償

為了使CRT顯示器能夠不失真地再現(xiàn)圖像,要求顯示器的行掃描電流為理想的鋸齒波形。尤其在正程掃描期間,希望行偏轉(zhuǎn)電流iY是線性增長的。實際上,行掃描電流的波

形失真是不可避免的,因此應(yīng)了解引起波形失真的原因,并且采取措施進(jìn)行校正及補(bǔ)償。

(1)電阻分量引起的波形失真及補(bǔ)償。掃描電流的非線性在電阻分量上的反映是偏轉(zhuǎn)線圈上的電阻、行輸出管的導(dǎo)通電阻以及阻尼二極管導(dǎo)通電阻的存在,使掃描電流不會是

理想的線性輸出電流,而是按指數(shù)規(guī)律變化的輸出電流。為了補(bǔ)償這種失真,通常在行偏轉(zhuǎn)線圈電路中串接一個行線性調(diào)整線圈LT(參見后圖3－26)。

(2)顯像管熒光屏曲率引起的非線性失真及補(bǔ)償。對于顯像管熒光屏曲率所引起的非線性失真,可采用S校正。由于圖像兩邊擴(kuò)展相當(dāng)于掃描線速度較快,因而可以通過減慢

偏轉(zhuǎn)電流在行掃描正程期始末兩端的增長率來補(bǔ)償。這時掃描電流呈S狀曲線。

3.行輸出級高壓產(chǎn)生電路

在行輸出級電路的輸出端,可得到一個約(8~10)UCC的脈沖電壓,即行逆程脈沖。行逆程脈沖電壓的出現(xiàn)有利有弊,其弊是對行輸出管、阻尼二極管、逆程電容的耐壓值要求較高;其利是將此高壓脈沖接到變壓器的初級,經(jīng)升壓整流后可獲得CRT顯像管各電極所需的各種高壓和中壓。行輸出級高壓電路的關(guān)鍵器件是行輸出變壓器,又稱逆程變壓器。

行輸出變壓器的初級稱為低壓包,專供升壓整流用的次級稱為高壓包。以前,高壓包、低壓包是分開繞制的,低壓、高壓包分別繞制在U型錳鋅鐵氧體磁芯的兩側(cè)。但由于分布參數(shù)以及漏感的影響,會使顯示器顯示的質(zhì)量下降,所以現(xiàn)在許多顯示器都采用一種新型的逆程變壓器,稱為一體化多級一次升壓式變壓器。

FBT采用玻璃直接沉積在硅片PN結(jié)上,繞成玻璃封裝高壓整流二極管,它體積小、耐壓高、熱穩(wěn)定性好,將幾個整流二極管分別串行接入分段繞制的行輸出變壓器高壓線圈

中,完成多級一次升壓功能,如圖3－25(a)所示。圖3－25(b)是FBT的剖面結(jié)構(gòu)圖。其次級高壓線圈分成LⅠ、LⅡ、LⅢ匝數(shù)均相等的三段,它們均為初級線圈數(shù)的幾倍。高壓整流二極管VD1~VD3

與分段次級線圈串接,C1為各繞組本身分布電容,C2為繞組對地分布電容,每個二極管可看作一個一般的整流二極管,C1

和C2作為整流后的濾波電容。

當(dāng)初級輸入的交流反峰脈沖正脈沖的幅值為Ui時,LⅠ

兩端感應(yīng)的交流反峰脈沖正脈沖的幅值為nUi,VD1

將LⅠ上的脈沖整流,由于供電負(fù)載較輕,可以認(rèn)為A點整流后的直流電壓近似為nUi。而A點因C2

的旁路作用,交流電位為零。同理,B點直流電位在A點的基礎(chǔ)上再加一個nUi值,而交流電位仍為零。C點直流電位為A點直流電位的3倍,交流電位仍為

零?？梢?這種升壓電路對交流而言均可視為單獨的整流器;對直流而言,它們整流后的直流電位相疊加,使最后獲得的直流高壓UH

為3nUi。如果采用四個整流管便可再升高一

個nUi。

圖3－25三級一次升壓高壓整流電路及FBT剖面結(jié)構(gòu)圖

4.行輸出電路實例

圖3－26是一個完整的小屏幕CRT黑白顯示器的行輸出級電路。V是行輸出管,T是行輸出變壓器,L1、L3、L4為低壓線包,其中L3繞組經(jīng)VD2、VD3整流濾波后產(chǎn)生400V和100V電壓,L2是高壓包,VD1是高壓硅堆。由于高、中壓的輸出電流都很小,采用半波整流即可達(dá)到要求。C2、C3是濾波電容,由于要濾除的基波頻率為行頻,因此使用較小容量的電容,即可達(dá)到濾波的要求。高壓不接濾波電容,它是利用顯像管錐體的內(nèi)、外層導(dǎo)體形成的電容來濾波。由于高壓包、硅堆內(nèi)阻都很大,輸出的電流很小,所以即使觸上高壓,由于可輸出的能量有限,對人體的危害也較小,但也不能麻痹大意。

圖3－26中,LT

、LY、Cs是行偏轉(zhuǎn)的通路。LT

是行線性校正線圈,LY是行偏轉(zhuǎn)線圈,Cs的作用有幾個:一是S形校正;二是隔直流;三是在鋸齒波電流形成過程中代替電源UCC,這是由于在電源接通后,UCC通過LT

、LY對它充電,極性是上“+”下“-”,這個電壓很快上升到電源電壓UCC,即UCS

≈UCC,而它的容量較大,在行輸出級正常工作時,

Cs兩端的電壓變化不大。值得注意的是,圖3－25中,L1是行逆程變壓器的初級,要求它的電感L1?LY,這樣在它接入后,對原電路的性能影響小。圖3－26行輸出級電路

3.4.4可變行頻電路

1.可變行頻的必要性

通常,模擬電視圖像的顯示分辨率及其掃描頻率比較低,例如,我國標(biāo)準(zhǔn)模擬電視的行掃描頻率為15.625kHz,場掃描頻率為50Hz?，F(xiàn)代高性能顯示處理系統(tǒng)(如HDTV、計

算機(jī)顯示)的分辨率一般都高于標(biāo)準(zhǔn)模擬電視圖像系統(tǒng)。表3－1列出了一些常見的計算機(jī)顯示分辨率及其掃描頻率。由此表可以看出,各種圖形產(chǎn)品具有不同的分辨率和掃描頻

率;在同樣的分辨率下掃描頻率也不盡相同。

垂直掃描頻率的范圍為50~90Hz,屬于低頻,范圍也不大,在電路上容易實現(xiàn)。水平掃描頻率的范圍為30~90kHz,頻率高而且范圍大。如果顯示器只能適應(yīng)一種或幾種掃描頻率,那么顯示分辨率改變后,必須更換顯示器,否則不能同步,無法顯示。于是人們追求一種可變行頻的顯示器(或者稱之為多同步顯

示器),以便自動跟蹤行頻的變化,最終能夠穩(wěn)定地顯示圖像信息。

2.可變行頻原理

可變行頻技術(shù)的關(guān)鍵在行輸出級。水平掃描的峰值電流IYm

直接決定行掃描的幅度,簡稱行幅。顯然,行幅與行正程時間Ts

成正比,即與行頻緊密相關(guān)。

UC是行輸出級的逆程脈沖電壓峰值。CRT的加速陽極高壓可由UC經(jīng)逆程變壓器升壓,然后整流濾波獲得,因此,由UC決定加速陽極的高壓。即使對于采用獨立高壓電源供電的高性能顯示器,其高壓電源,也是由行掃描頻率來驅(qū)動的,也就是說,在由獨立高壓電源供電的高性能顯示器中,其生成的陽極高壓也與行頻有關(guān)。

3.幾種可變行頻電路

1)小范圍可變行頻電路

如果顯示器的分辨率變化不大,或者說行頻變化范圍不大,則逆程時間可以保持不變,這樣,對行輸出級的逆程脈沖電壓峰值影響也不大,此時行幅電流的非線性失真及S失真也較小。

圖3－27就是根據(jù)這一思路設(shè)計的行幅穩(wěn)定電路,其工作過程為:

當(dāng)小范圍提高顯示器的分辨率時,則行頻升高,于是Ts

減小,從而會使行幅電流IYm

下降。這時,通過與偏轉(zhuǎn)線圈LY串聯(lián)的采樣電路(如0.1Ω電阻),可檢測出行幅電流IYm

的變化,并變換成誤差電壓加到運算放大器的“-”輸入端,再經(jīng)誤差放大后加到電源調(diào)整三極管V2

的基極,使三極管V2

的導(dǎo)通加強(qiáng),即三極管V2

的C、E間的等效電阻下降,導(dǎo)致由固定直流電源ECC經(jīng)三極管V2

加到行輸出級電路的實際電源電壓EC

升高,從而維持行幅電流IYm

恒定不變。

反之,當(dāng)小范圍減小顯示器的分辨率時,則行頻降低,于是Ts升高,從而會使行幅電流IYm上升。這時,采樣電路將變化信息經(jīng)誤差放大后,使三極管V2的導(dǎo)通減弱,即三極管V2的C、E間的等效電阻增大,導(dǎo)致實際電源電壓EC

降低,從而維持行幅電流IYm恒定不變。圖3－27小范圍可變行頻的行幅穩(wěn)定電路圖

2)多點離散可變行頻電路

當(dāng)大幅度改變顯示器的分辨率時,行頻將會在較大范圍變化。為了實現(xiàn)較大范圍的行頻自動跟蹤,保證行幅、高壓和線性基本不變,必須改變電路的各個元件的參數(shù),尤其是

偏轉(zhuǎn)線圈LY

、逆程電容C和校正電容Cs

。

改變偏轉(zhuǎn)線圈LY

的電感量比較麻煩,因此,一般不采用這種方法來調(diào)節(jié)電路參數(shù)。對于逆程電容C和校正電容Cs的改變則要簡單得多,只要進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇?、并?lián)即可。圖

3－28就是根據(jù)這一思路設(shè)計的一種多點離散可變行頻行幅穩(wěn)定電路。圖3－28多點離散可變行頻行幅穩(wěn)定電路

3.5視頻放大器

3.5.1對視頻放大器的要求1.電壓增益高視頻放大器的輸入來自視頻數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC),在光柵顯示器中按標(biāo)準(zhǔn)電視視頻信號給出,其峰峰值為1~1.4V;單色或8色顯示時,視頻信號為數(shù)字邏輯電平。

2.頻帶要足夠?qū)?/p>

關(guān)于視頻放大器的帶寬問題已在前面詳細(xì)討論了。但電壓增益和頻帶寬度相互之間是矛盾的,往往增益升高會使帶寬下降。而帶寬和增益這兩個指標(biāo)又是必須滿足的,實用中,

由于功率要求容易達(dá)到,常常采用加大功率來提高電路的速度,也就擴(kuò)展了帶寬。

3.失真小

失真包括相位失真和灰度失真兩種。

人的聽覺對相位失真不敏感,但人的視覺在觀察波形或圖像時對相位失真極易察覺,因此視頻放大通道要考慮相位失真問題。相位特性不好將造成輸出信號的平頂上升或下

降,使得大面積黑部或白部亮度不均勻,逐漸由灰至白或由黑至灰。在彩色顯示時相位失真將使彩色色調(diào)不純。

灰度失真即信號幅度的失真,可用階梯信號很容易檢測到?；叶仁д嬷饕痫@示亮度不均勻。

此外,如果系統(tǒng)各級之間采用交流耦合,則視頻信號會失去直流分量,也會使信號波形產(chǎn)生失真。例如,采用負(fù)極性信號顯示黑底白條的畫面時,經(jīng)電容耦合,信號失去直流分量,而放大器的直流工作點固定,將會使白條信號下移,變成了灰底白條;反之白底黑條會變成灰底黑條。同時整個信號的變化范圍增加,對放大器動態(tài)范圍的要求也跟著增加,否則,部分信號將受到壓縮或者切割。為此,在顯示系統(tǒng)的某些部位需要加上鉗位電路用以恢復(fù)直流分量。

4.其他要求

(1)視頻放大器的輸出信號極性要正確。如輸出驅(qū)動CRT的柵極應(yīng)為正極性,驅(qū)動陰極時則應(yīng)為負(fù)極性。

(2)視頻電路中應(yīng)包含亮度、對比度調(diào)節(jié),且調(diào)節(jié)時不應(yīng)引起頻率特性變化或波形失真。

(3)視頻電路中還應(yīng)插入消隱控制脈沖,以便在水平、垂直回掃期間截止電子束。

(4)視頻放大器與CRT相連時還要加入泄放電路,以避免在CRT打火時損壞電路元件。

3.5.2視頻放大器電路分析

視頻放大器一般由預(yù)視放、末級電壓放大和耦合電路三部分組成。在電路上分為有反饋型和無反饋型兩種。當(dāng)采用電容耦合方式或者無灰度等級要求時,使用無反饋型電路較

為合適。直接耦合時都采用反饋型,因為使用反