1、第二章 黑白显像管及黑白电视,2.1 黑白显像管 2.2 黑白电视机原理框图 2.3 信号波形及频谱的变换 2.4 通道频率特性对图像质量的影响 2.5 黑白电视机的主要技术要求 复习思考题,2.1 黑白显像管,2.1.1 显像管的结构显像管的结构示意图如图2-1所示。它由电子枪、荧光屏和玻璃外壳三部分组成。显像管内抽成真空，管壳由高强度的玻璃制成，它能承受高压以防爆裂。一、 电子枪电子枪安放在管颈内，用来发射密度可调的电子流，并通过聚焦和加速，形成截面积很小、速度很高的电子束。该电子束在行、场偏转磁场的作用下(见1.2.1节电子扫描)可实现全屏幕的扫描光栅。电子枪通常由灯丝和五个用无磁不锈钢
2、制成的电极组成。,(1) 阴极(K)呈小圆筒状，筒的顶端涂有发射电子的材料(氧化钡、氧化锶和氧化钙混合物)，筒内置有加热灯丝，当阴极被加热后，阴极表面材料便向外发射电子。(2) 控制栅极(G)也是圆筒状，它套在阴极外面，圆筒的中间开有一个小孔,以便电子流穿过。通常控制栅极相对阴极加有数十伏的直流负压，形成阻滞电场。改变控制栅极对阴极的负电位大小，就可以直接控制电子流的强弱，从而控制了对应光点的明暗。电子束的截止电压约-30V-90V之间。图像信号直接加在控制栅极(正极性图像信号)或阴极(负极性图像信号)上，使扫描电子束强弱随图像信号变化，从而在屏幕上显示出不同灰度层次的图像。,图 2-1 显像
3、管结构示意图,(3) 加速极(第一阳极)A1，其外形像中间开孔的圆盘。它通常加有上百伏正电压，其作用是把阴极表面电子拉出来，并对飞向屏幕的电子流加速和聚焦。(4) 高压阳极(A2 、A4)由两个圆筒状电极组成，A2(第二阳极)与A4(第四阳极)之间内部连接，A4通过弹簧片与锥体内壁石墨导电层相连。经高压咀在A2、A4及内石墨层上接有9 kV16 kV高压。一方面，第二、 四阳极与第三阳极(聚焦极)组成电子透镜，使电子束在轰击荧光屏之前聚焦 另一方面，在显像管锥体内侧的石墨导电层形成了一个均匀的等电位空间,保证电子束进入此空间后径直地飞向荧光屏，而不产生杂乱的偏离和散焦。,(5) 聚焦极(第三阳
4、极A3) 是套在A2、 A4之间的金属圆筒电极，通常加有正几百伏的直流电压，调整这个电压大小，可使阴极发射的电子流形成细束，在屏幕上聚焦成一个小点。,图 2-2 四极电子枪聚焦示意图,电子枪对阴极发射的电子流的聚焦作用示意图如图2-2所示。二、 荧光屏荧光屏由屏面玻璃、荧光粉层和铝膜三部分组成。在屏面玻璃的内壁上，沉积一厚度约为10m、 以银作激活剂的硫化锌镉荧光粉层，它在电子束的高速轰击下发白光。其发光强弱与电子束电流大小及速度高低相对应。为了防止电子束电流太大，使荧光粉层局部过热而降低发光能力，一般限制束电流在100 A以下。为了提高屏幕亮度及减弱闪烁效应，荧光粉应具有余辉崐特性 ,但为了
5、防止造成前后两帧图像重叠出现而使清晰度下降，余辉时间不宜过长，应采用余辉时间小于1ms的荧光粉。,在荧光粉层后面蒸发一层厚度约为1m的铝膜，它的作用有三个: (1) 铝膜可以挡住内部杂散光，从而提高图像对比度。(2) 铝膜有利于提高屏幕的最高亮度。它可将荧光屏射向背后去的光线反射回屏幕 并且铝膜接阳极高压，可避免荧光屏积累电子，否则积累的电子所产生的电场将减小电子轰击的能量，使亮度降低。,(3) 铝膜可以保护荧光屏不出现离子斑。因为在高速电子轰击下，显像管内残存的气体将发生电离，其负离子与电子一样受到加速电场的作用射向荧屏。但其质量比电子大几千倍，偏转磁场使它偏转的角度很小，因此这些离子将集中
6、轰击荧光屏中心的小部分区域，使荧光粉层老化，降低发光效率，产生“离子斑”。铝膜的作用是可挡住体积大、速度低的负离子，使之不能穿过铝膜到达荧光屏。而质量小、 速度高的电子却极易穿透铝膜射向荧光粉层。,三、 玻璃外壳玻璃外壳由管颈、 锥体和屏面三部分组成。管颈内有电子枪、 屏面玻璃制成荧光屏等已如前述。玻璃锥体是屏面玻璃和管颈的连接部位，它为电子束实现全屏幕扫描提供足够大的空间。锥体内外壁均涂有石墨导电层，其作用如下: (1) 内壁石墨导电层与高压阳极相连，形成一个等电位空间，以保证电子束高速运动。,(2) 外石墨导电层接地，以防止管外电场的干扰 内石墨导电层可以吸收荧光屏在高速电子轰击下产生的二
7、次电子及管内的杂乱反射光，从而有助于提高图像的对比度。(3) 内外石墨导电层间形成一个(500 pF1 000 pF)的电容，可作为第二、 四高压阳极的滤波电容。因而在高压供电电路中不必另接高压滤波电容。,2.1.2 显像管工作原理显像管产生光栅或显示图像是依靠在栅极(G)与阴极(K)之间施加不同的电压，以控制阴极电流ik(与电子束流方向相反)的大小而实现的。当无图像信号输入时，栅、阴极间加的是一直流负压(静态栅偏压Ugk0)，在偏转磁场的作用下，屏幕各点对应的阴极电流ik处处相等，因而屏幕显示的是亮度均匀的光栅。,当有图像信号输入时，栅、阴极间在直流负压的基础上叠加了图像信号电压，通过扫描，
8、屏幕各点对应的阴极电流ik随图像信号规律地变化，因而屏幕上就出现了相应的图像。为了正确重现图像，必须根据图像信号的极性选择它输入的电极。比如负极性图像信号应从显像管的阴极输入，这样，原图像越暗对应的图像信号电平就越高，从而抬高了阴极电平而使栅、阴间电压越负，阴极电流(电子束流)就越小，则显像管显示亮度越暗，重现的图像是正确的。如果是正极性的图像信号，则应从显像管的栅极输入，否则会在荧光屏上出现“负像”。,一、 显像管调制特性曲线根据上述分析，我们用栅阴极之间电压ugk (始终为负值)与阴极电流ik的关系曲线来表征显像管的工作特性，即所谓调制特性，如图2-3所示。调制特性曲线的斜率，即 ，表示显
9、像管的灵敏度，即栅阴电压对阴极电流的控制能力。图中，ugk0是当阴极电流ik为零时的截止电压，即当ugk = ugk0时，电子束流将被完全抑制，ik =0，荧光屏不发光。,图 2-3 显像管调制特性曲线,生产厂家通常用最大调制量来表征显像管的灵敏度。所谓最大调制量是指阴极电流ik由0A变到50A时，栅、 阴电压变化的数值，即 最大调制量 ugk =| ugk0 |-| ugk50|最大调制量越小，表示显像管灵敏度越高，反之则越低。理论与实践都证明，阴极电流与栅、 阴电压有下面关系: ik=k(ugk-ugk0) (2-1),式中，为显像管电光转换特性的非线性系数，其值为23之间 k是比例系数，
10、与阴极特性及其它电极构造等因素有关。绘出曲线即为图2-3调制特性。显然，阴极电流ik随栅、 阴电压ugk以指数规律变化，即ugk 对ik的崐控制作用为非线性。当栅极偏压在-20V-80V之间时，显像管的控制灵敏度大约每伏几个微安的数量级。随着栅极负压值减小，阴极电流按指数规律增大。实际上，黑白显像管白色电平所对应的阴极电流ik不能超过150A200A(负电压ugk不应小于-20V-10V)，否则可能会烧坏荧光粉层，并且因ik过大造成高压阳极过负载、 高压下跌影响聚焦和亮度。,二、 显像管调制特性的非线性校正这里的非线性校正，是指所谓校正或灰度校正。设显像亮度Bd与ik呈线性关系，则显像管调制特
11、性曲线的非线性，会使重现图像产生灰度失真，如图2-4所示。图中Bd与ugk的非线性关系同于ik与ugk。果摄像管的光电转换特性及图像信号的传输通道特性均为线性,则可写成下面关系式: (2-2)式中: k为比例系数 B0为实际景物亮度为显像管电光转换特性的非线性系数。式(2-2)说明，由于显像管调制特性的非线性，使重现亮度Bd与摄取亮度B0间产生灰度失真或称为失真。,图2-4 灰度失真,这种失真，是发生在千家万户的电视机中，而这种失真的校正，则是在电视台进行的。其办法是将摄像管输出信号开次方后再送出给显像管，即可以获得总的亮度的线性转换关系。2.1.3 黑白显像管的基本参数显像管的基本参数可分成
12、机械参数、 电气参数和光学参数三大类，如表2-1。现作如下几点说明:(1) 型号: 最前两位数字，例如23、31、40、47，表示以厘米为单位的荧光屏对角线尺寸SX表示名称为显像管 B表示发白光。,(2) 偏转角度: 指从电子束偏转中心到荧光屏对角线两端的张角。偏转角越大，管长可越短，荧光屏尺寸大，其偏转角也大。偏转消耗功率约与偏转角的三次方成正比，所以偏转角也不能太大，以90110为宜。 (3) 最大调制量: 当阴极电流从0变到50 A时，栅、 阴电压变化值。它用来表征显像管灵敏度，调制量大则灵敏度低。(4) 23SX5B型显像管无第四阳极，它的第二阳极为聚焦极，第三阳极为高压阳极。(5)
13、光特性参数包括电子束聚焦特性、光栅颜色、亮度、 对比度及图像细节的分辨率。最高亮度是在阴极电流为150A条件下测试的。,表2-1 常用国产黑白显像管主要参数,2.2 黑白电视机原理框图,2.2.1 单通道超外差式黑白电视机原理框图 单通道超外差式黑白电视接收机的原理框图如图2-5所示。,图 2-5 单通道超外差式电视机原理框图,由图可见，它主要由信号通道部分、 同步扫描部分和显像管馈电电路及电源部分组成。下面以第八频道为例，就各部分的作用及简单原理加以讨论。一、 信号通道部分信号通道由公共通道(天线、 阻抗匹配器、 高频调谐器、 中频放大器和视频检波及输出器)、 伴音通道(伴音中放限幅器、 鉴频器、 音频电压功率放大器和扬声器)和图像通道(视频放大器及显像管)等组成。,
