1、一CRT 的基本知识显象管是显示器中最重要的部件,它的价格最贵,作用最大。通过显象管的屏幕实时地将计算机的工作过程和结果显示出来。一、显像管结构显像管是将电信号转化为光信号的器件,它能实时地将计算机工作情况和结果以光的形式显示在荧光屏上,具有监视和显示的作用,国外通常叫监视器(即 CRT),国内通常叫显示器。显像管由玻璃制成,它由电子枪、玻壳、荧光屏和管脚四部分组成。下面分别加以叙述。显像管结构见图。1、 电子枪电子枪由灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极和阳极组成。(1)灯丝:用 HT 表示, 彩色显像管灯丝电压为 6.3V(有的显示器加行频脉冲电压) ,电流约为 0.33A。灯丝加电将阴极烘热
2、发射电子。(2)阴极:用 K 表示,阴受热后发射电子。单色显像管阴极加电压为 2540V,彩色显像管加电压 45180V,随显像尺寸大小而异。(3)栅极:又叫控制栅极,用 G1 表示。圆筒形套在阴极外面,顶部中心开孔。栅极加负电压 0-60V,用电位器(或电脑控制)调整负电压来调制通过的电子数目,改变显像管束电流的大小,从而控制荧光屏的亮度。(4)加速极;用 G2 表示,加数百伏的正电压,彩色显像管加 230450V 使电子束加速射向荧光屏,调整电位器可改变电压大小,从而控制荧光屏的背景亮度。(5)焦极:单色显像管加数百伏电压,彩色显像管加 58kV 电压,使电子聚焦成很细的电子束。改变聚焦电
3、压的大小,可以改变荧光屏聚焦的好坏。(6)阳极:又叫第二阳极,用 A2 表示。彩色显像管加电压 2234K,随显像管尺寸大小而异。阳极高压对电子束起最后加速的作用,使其有较大的能量轰击荧光屏百激发出光点,电压越高光点越亮。但由于电子束速度快,偏转的角度就会减小,从而使行幅相对减小;阳极电压偏低时,光栅亮度变暗,在同样偏转磁场作用下,电子偏转角度加大,行幅加宽。2、 玻壳由显像管的屏玻璃、锥体和管颈组成,里面抽成真空。锥体部分内、外壁均涂了一层石墨导电层,内壁涂层接阳极,外壁用弹簧接上金属屏蔽导线接显示器地线(底板) ,两导电层之间构成数百微法拉的大电容,作为阳极高压过滤之用。3、 荧光屏显像管
4、荧光屏玻璃内壁涂一层荧光膜,受电子轰击而发光,发光颜色与荧光粉颜色有关。屏上荧光粉里边有一层很薄的铝膜(十分之几微米) ,与显像管阳极相连,电子束很容易通过,加大了荧光粉的发射效率和荧光屏的亮度,还可遮挡后面的杂散光,增强了对比度。行输出级电路CRT 屏幕之所以发光,主要是由行管与偏转线圈、FBT 等共同提供的扫描大电流和阳极高压实现的。行输出级消耗的功率,约占整级 50左右。主要包含以下三个部分:一、行激励与行输出部分IC401 之 H-OUT 信号经 Q429 放大至 10V 左右,经 C416 耦合加至 Q402 G 极,因MOS 管输入电阻很大,积累的电荷不易泄放,改需加一泄放电阻 R
5、455,而 D409 是对电容耦合之交流信号钳位,使其最小不超过其压降(0.7V) ,使其正常驱动 Q402。T401 是反极性激励变压器,它与 Q402、Q403 一起构成反极性行驱动电路,即 Q402导通进,Q403 截止;Q402 截止 Q403 导通,两者交替工作,使激励级具有良好的隔离作用,因而输出极的阻抗变化不会反射到振荡级、并使变压器 T401 的磁通缓慢变化,有利于抑制高频寄生振荡。R430、 R428 是匹配激励电源电压的电阻,同时也可防止启动瞬间电流太大,C414 是直流滤波电容; C415 与 R425 是阻尼电路,防止 T401 初级电流(不能突变)与分布电容产生高频振
6、荡而激起高压损坏 Q402,同时 C415 上电压升高后,电流方向变化,感应到次级后,使 Q403 正偏导通。D401 、ZD401、C467 组成泄放回路。通常,偏转线圈的设计取决于 CRT 的过扫描系数,以及与偏转灵敏度有关的阳极高压、行频、扫描间隔、逆程变压器的初级电感量和电源电压。这就决定了所需要的峰值集电极电流 Icp,I cp 确定后,则基极电流 IB 确定T401 次级电感确定,为了保证 Q403 充分截止,必须使加到 VB 之负电压 VB2-约为负 12V(过小不能实现截止,过大增加损耗,且易造成击穿损坏) ,因 VB 是初级感应而来,故激励变压器电源电压确定后,便能确定 T4
7、01 之匝数比确定 T401 初级感量。行管是高反压晶体管,它与 D408(逆程二极管) ,C408、C409 逆程电容、行偏转线圈等构成行输出回路。其中 D408 上面二极体为逆程二极管(Damper ),下面二极体为调制管(Modulation) ,其主要作用是调节 H-Size 及几何失真补偿。R451、C417 、D408 是消除交越失真(即交描重合部分,画面表现为白画面中间一条亮竖线) 。行管损耗主要含饱和损耗、存储损耗、开关损耗,图示如下:此三种损耗是交替出现,不可能同时把三种损耗减到最小,如何使激励最佳(即功耗PC 最小) ,最重要的是基极电流 IB,并同时考虑 Q403 之 H
8、fe、V ce(Sat) 参数不反复匹配(通常是 Hfe 上限与 Vce(Sat ) 下限易产生拖尾损耗,H fe 下限和 Vce(Sat) 上限易产生存储损耗) ,有兴趣之同仁可查相关资料,这里不再赘述。 过激励与欠激励:欠激励:主要表现为 IB 过小,V CE(SAT) 太大,造成 H-Size 变大后, IB 无法提供合适的电流,造成 Failure。即 H-Size 大时,Q403 温度高过激励:主要表现为 IB 过大,t f(开关)损耗过大,造成 H-Size 变小时,I B 提供过大,造成 Q403 的功耗损失过大,造成Failure。即 H-Size 小时,Q403 温度高。行输
9、出电路工作原理:要想在行偏转线圈中得到一个线性的矩齿波电流,由公式 Icp=TSVCC/ZLY, (T S:扫描时间,V CC:B +电压, LY:回路电感量) 。知;行频T S 减小,而 LY、I cp 不变,故 Vcc,所以 B+电压随行频而升高。也可理解为行频升高,偏转线圈感抗增大,故其需要的电压也增大(X U=2FU) 。行管内阻很小,相当于一个开关,当行管由导通变截止时,在电路内会产生高频自激振荡,故必须加逆程二极管加以抑制,否则将破坏扫描。为了分析,给出如下等效电路:饱和损耗饱和损耗 开关损耗(含拖尾损耗)VcpICIbO欠激励 过激励Power LossIB线路说明;忽略偏转线圈
10、直流铜阻,不计 Q403 饱各压降及导通时内阻。L1L DY LY 表 DY(约 0.14mh) ,线性线圈电感量之和,L1=LY/FBT 初级(750UH)因 CS 电容较大(2UF ) ,当 B+经 FBTDYL401 向 CS 充电,故可把 CS 等效为一个电源电压 Vcc。t 0+t 1 (正程后半部)当加到 Q403 B 极的开关脉冲为正极性时,Q403 导通,开关闭合,D408 被短路截止,形成一个直流通路。偏转线圈两端加上一个恒定电压 VCC,使电感中电流线性增长,电源中电能转化为线圈中磁能,它表现为线圈中电流的存在。直到 t1 时刻电流达到最大值,完成了正程后部分锯齿波电流逐渐
11、加大的第一个过程,实现了一次电磁变换。t 1+t 2 (逆程前半部分)t1+时,Q403 B 极为负极性,Q403 截止,开关断开,D408 被反偏截止。此时线圈中电流方向不能突变,于是电流向逆程电容充电,使 CY 端电压变为上下负,随充电电压快速升高,充电电流迅速减小,磁能电能,表现为 CY 电压急剧升高,在 t2 时刻,磁能全转化为电能,完成一次磁电变换。t 2+t 3 (逆程后半段)t2+时,K 仍断开,阻尼管也反偏截止,CY 上高压(1200V)向电感线圈快速放电,形成放电电流,它与充电时方向相反,随放电电流,CY 电压,电能磁能。t 3+t 4 (正程前半部分)t3+时,CY 电压为
12、 0,线圈反向电流达到负最大值,因其不能突变,它继续按反方向流动,开始向电容器反向充电,使逆程电容器电压极性反了一个方向(下正上负) 。此时行管等效开关仍断开,如无 D408 而电压如虚线所示加上 D408 后,逆程电容电压被充到V CC 后,D408 导通,线圈中电流改为流经阻尼二极管与电源构成通路。在 t3+t 4 阶段,只有 D408 的导通电流经 DY,在 t4+时,Q403 导通,所以 t4+t 5 期间偏转电流由阻尼管导通电流与 Q403 提前导通的反向电流共同组成。以上是行输出电路未有 Size 调制管( Modulation)之传统电路原理说明,以下再对 S792X-3 之原理
13、作简要补充说明:CS 两端电压 US,C M 两端电压 UM,B +电压 UB+=US+UMC S 两端电压被调制为与 UM 极性互补的场频抛物波电压,因此行偏转电流也将以相反极性被调制,行偏转线圈内得到被场频抛物电流调制的行频锯齿电流。LY、C418、C S 回路与 LM、C419、C M 回路的自由谐振频率相等,即Tr*2=2 =2Y12工作过程 第一阶段:是正程的后半段(t 1t 2) ,Q403 饱和导通,C SCM 上已有充电电压 US、U M,作为等效电源,电流通路如图:U SU M D 2ON,D 1OFFi1由 CS正端LYQ403 C、E 极D 2、C ML MC S 负端i
14、1= t I1P= LYLYSTLY 中储能:E 1L= LYI1P2= 182SLYUS2i 2= t I2P= LUMM2TSLM 中储能:E 2L= LMI2P2= 18SUM2 第二阶段:逆程阶段(t 2t 4)LY、C418、C S;L M、C419、C M 谐振UC1P= US+US 2TrUC2P= UM+UMrS 第三阶段:正程前半段(t 4t 5)D 1、D 2 导通,LY、L M 向 CS、C M 回授能量i1= tI 1P I1P= i 2= t I2P I2P= LYUSLYSTUL2TS二、行 Size 部分(含几何调整)IC401 输出之 EW 波形,加至 Q405
15、 B 极,Q404 与 Q406 组成,甲类推挽差动放大,此种放大优点是同型号之三极体可抑制温飘。Q405(Size 管)从 Q406 C 极取样(约 1.2V) ,经过高倍放大(达林顿管放大倍数约 1000 倍以上)至 30V 左右(EW7V 左右) ,再经 Size 电感 L402 及逆程电容,作用于 DY,从而通过调节 Size(EM 波形)作用于 DY,使其电流大小发生变化,从而 CRT 显示的尺寸变化。调 SizeEW 波形Q405 B 极电位Q405 导通程度Q405 C 极电位DY 电压DY 电流Size在差放 Q406 B 极,除 EW 外还有 CPU 之 HS 信号及 P38
16、,其作用是调节不同频率的 H-Size 之 Range。R477、R432、R478、R434、R435 皆为偏置电路,为三极体提袜静态工作点或电源电压,NR401 为负温度系数电阻,防止 Size 的温飘,C451 是防止某些 Size 管温度特性不好,加温会出现垂直线分叉。ZD407 与 D428 为防止 Arcing 之保护回路,使 Q405 C 极电压超过58V 左右,便经此二个二极管泄放到 50V 回路,C431 与 L402 组成 LC 网络,通低频、阻高频,使 EW 之场频波形叠加至逆程电容(即 Modulation 管) ,而高压之行频脉冲不至直接作用于 Q405 C 极。RY
17、401 部分:Q428 受 CS1 控制,进一步控制 Q427,在低频时导通,RY401 吸合,使逆程及 CS 电容分别并联一个电容 C420。C438,加大其容量,减小低频时 Raster Size。由于荧光屏的球面中心与电子束的偏转中心不在同一位置,因而易出现枕形失真。对一般 CRT 而言,光栅上下失真不明显,不需要在电路上加动态校正,但对于光栅的左右枕形失真,需加以校正,P792X 机种便是通过 EW 波形来校正。EW 波形是以场频为周期的抛物波,用它来调制行频锯齿波电流,便能达到补偿枕形、桶形、梯形等几何失真,具体图示如下:三、线性部分左右线性失真补偿L401原理:因实际的行偏转线圈(
18、DY)存在内阻,行管及 Damper 本身有一定内阻,随行扫描电流 IY 增大,行扫描电流就会逐渐偏离直线,即加到 DY 上电压减小,扫描电流增加的速度变慢,故光点扫至屏幕右侧时速度变慢,图像显示为左边方格大,右边方格小。IY= (1e ) R 为行输出总电阻, =RVCt RLY由上式知: 趋于无穷大时,I Y 与 t 才有线性关系。如下图:因显像管给定以后,其偏转功率指数 SH=LYIYPP 2 就确定了,I YPP = TS 若 LY 增VYC大 4 倍,则 IYPP 下降为 ,即 VCC 上升 2 倍,即 LYV CC21正程前半段理想扫描电流实际扫描电流正程后半段IYt为使扫描电流的
19、变化率不变,就要求 LY 上电压不变。如果 VCC时,L Y 也,则不变,即 IY 不变。方法便是串线性电感 LO,则总感量 L=LY+LO。线性电感一般为一LVYC个工型的线圈,如图:其磁芯有一个固定的磁通量,当一个正向或负向电流流经线圈时,在磁芯会产生一个固定磁通量相加或相抵消的状况,使电感量产生变化,一般特性为电流为正时,电感最小,电流愈负,电感愈大,所以当左边太大时,增加 L401 之电感量,当左边小时,则减小电感量,特性如下图:线路说明:Bdrive 信号经 C448 与 R447 构成之 RC 网络加至 Q407,因 Bdrive 之 Duty不同,可控制 L401 初级之导通状况
20、,而进一步影响流过次级的电流,从而改变电感量。C430、D404、R468 是消除阻尼自激振荡,可将 L401 25 脚短接可知 CRT 之 Ring 干扰是否由 L401 造成。中心与边缘之线性失真C S 电容原理:CRT 荧光屏并非球面,所以偏向度较大的 CRT 即使 IY 为线性电流,仍会发生左右大、中间小的失真。要修正比失真,将 CS 电容与 Yoke 串联,此电容与电感呈谐振,将其正弦波成分加在锯齿波,使加 CS 电容后,电流波形变化如下:要点:当二旁文字太大时,则降低 CS 值,反之两旁文字太小,则增加 CS 值,须注意CS HV HSizeC S 值与水平频率之平方成反比以先配高频为原则(因低频 CS 皆导通)I(A)I(UH )直线锯齿波电流谐振波形修正后之电流波形CS 电容两端电压