第12章彩色顯像管及其外圍電路12.1彩色顯像管

12.2彩色顯像管附屬電路

12.3末級(jí)視放電路

本章小結(jié)

思考與習(xí)題

12.1彩色顯像管

12.1.1彩色顯像管的基本原理及性能要求

1.基本原理

彩色顯像管與黑白顯像管兩者的工作原理基本相同。由燈絲加熱陰極，使陰極發(fā)射電子，電子經(jīng)加速極加速和聚焦極聚焦形成很細(xì)的電子束。電子束在陽(yáng)極高壓的作用下，以極高的速度轟擊熒光屏上的熒光粉，使之發(fā)光發(fā)色，完成電光轉(zhuǎn)換。電子束在射向熒光屏的過(guò)程中，還受到行、場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈的磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生掃描運(yùn)動(dòng)，在熒光屏上形成光柵。彩色顯像管與黑白顯像管的不同之處是：彩色顯像管要重現(xiàn)三基色彩色圖像，而黑白顯像管重現(xiàn)的是黑白圖像。因此彩色顯像管的熒光屏上按一定規(guī)律涂有紅、綠、藍(lán)三種熒光粉點(diǎn)，這些熒光粉點(diǎn)按三個(gè)一組進(jìn)行排列，通常稱為三色體。每個(gè)三色體構(gòu)成一個(gè)像素，屏幕上約有40～50萬(wàn)個(gè)像素。彩色顯像管有三束電子，分別受三基色信號(hào)電壓的控制，轟擊與三基色信號(hào)電壓相應(yīng)的三基色熒光粉點(diǎn)，使它們分別發(fā)出紅、綠、藍(lán)三種基色光。利用空間混色法可重現(xiàn)被傳送圖像的紅、綠、藍(lán)三幅基色圖像。2.性能要求

要使彩色顯像管達(dá)到良好的顯示效果，應(yīng)滿足下列要求：

(1)重現(xiàn)圖像的分辨力要高。分辨力是指識(shí)別彩色和黑白圖像細(xì)節(jié)的能力，分辨力越高，圖像越清晰。

(2)色純度要好。色純度是指單色光柵的純凈程度，要求彩色顯像管陰極所發(fā)射的三束電子只能轟擊各自對(duì)應(yīng)的熒光粉點(diǎn)。

(3)黑白平衡要好。黑白平衡就是要求彩色電視機(jī)在顯示黑白圖像時(shí)，不論信號(hào)電平高低如何，屏幕上的黑白畫面均不出現(xiàn)任何彩色。

(4)會(huì)聚要好。要求彩色顯像管的三束電子在任何偏轉(zhuǎn)情況下，始終都能同時(shí)轟擊同一組相應(yīng)的熒光粉點(diǎn)。12.1.2自會(huì)聚彩色顯像管

彩色顯像管種類有三槍三束管、單槍三束管和自會(huì)聚管。由于自會(huì)聚管具有自動(dòng)會(huì)聚校正功能，因此應(yīng)用非常方便。

1.自會(huì)聚管的結(jié)構(gòu)

自會(huì)聚彩色顯像管(國(guó)產(chǎn)470ZX2A)的結(jié)構(gòu)如圖12-1所示。圖12-1自會(huì)聚彩色顯像管的結(jié)構(gòu)2.自會(huì)聚管的特點(diǎn)

1)精密一字形排列電子槍

自會(huì)聚彩色顯像管的電子槍是水平一字形排列的，且是

一體化結(jié)構(gòu)，三支電子槍之間的相互位置通過(guò)一單片三孔柵極精確定位并形成一個(gè)整體。電子槍的其他電極都有相對(duì)應(yīng)的三個(gè)小孔，由于柵極的制造采用了高精度的模具，保證了邊束與中束的間距準(zhǔn)確性，因此提高了聚焦的準(zhǔn)確性。三支電子槍的排列一般是綠束在中間，紅、藍(lán)在兩側(cè)，但由于紅光柵的失聚易為人們所覺察，故有的自會(huì)聚彩色顯像管的紅束在中間，藍(lán)、綠在兩側(cè)。2)槽孔狀蔭罩板和條狀熒光屏

為改善柵網(wǎng)式蔭罩板的機(jī)械強(qiáng)度和抗熱變形性能，其蔭罩板開成長(zhǎng)方形小槽，并按品字形錯(cuò)開排列。熒光屏上的三基色熒光粉也按小槽形狀平行排列。為了吸收管內(nèi)或從管外射入的雜散光，以提高圖像的對(duì)比度，熒光屏未涂熒光粉的部分都涂上黑色吸光材料，稱為黑底技術(shù)。3)自動(dòng)會(huì)聚校正型偏轉(zhuǎn)線圈

自會(huì)聚彩色顯像管要配合環(huán)形的精密偏轉(zhuǎn)線圈。行、場(chǎng)線圈都繞在磁環(huán)骨架的溝槽上，其導(dǎo)線的分布和圈數(shù)都有嚴(yán)格的規(guī)定，骨架和磁心粘合在一起，產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布十分準(zhǔn)確。這種線圈產(chǎn)生一種特殊的非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)自動(dòng)校正自動(dòng)會(huì)聚的誤差，從而免去自動(dòng)會(huì)聚的調(diào)節(jié)裝置，使用十分方便。自會(huì)聚偏轉(zhuǎn)線圈與自會(huì)聚管緊密配合。自會(huì)聚管在出廠前已裝好偏轉(zhuǎn)線圈及其附件，并通過(guò)專用設(shè)備進(jìn)行精密調(diào)整，使用時(shí)無(wú)需重新調(diào)整，否則將嚴(yán)重影響管子的色純度和

自會(huì)聚性能，使彩色圖像質(zhì)量降低。

由于自會(huì)聚管有上述優(yōu)點(diǎn)，且管頸小、重量輕，并采用了通電5s即可快速啟動(dòng)型陰極，因此現(xiàn)已成為世界上最流行的顯像管之一。

圖12-2所示為自會(huì)聚顯像管的引腳圖。圖12-2自會(huì)聚顯像管引腳圖12.1.3全方形屏幕彩色顯像管

現(xiàn)在生產(chǎn)的顯像管，其玻璃屏幕趨近于平面，四邊緣角呈直角，整個(gè)屏幕為方形，稱為全方形屏幕彩色顯像管(FST)。其特點(diǎn)如下：

(1)屏幕大。普通顯像管屏幕四角呈圓角，且中心不成平面，減小了對(duì)角線的尺寸，而全方形顯像管則可增加四角的可視面積。

(2)減少了圖像失真。普通顯像管實(shí)際上看到的是一個(gè)失真的凸形畫面，而全方形顯像管則顯示了圖像的真實(shí)圖形。

(3)減少了外來(lái)光的影響，提高了對(duì)比度。全方形顯像管可以減少外界雜散光的影響，室內(nèi)亮著的燈可在普通顯像管的幕上映出其影子，但在全方形顯像管上就不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象。據(jù)實(shí)驗(yàn)，全方形管可減少31%外來(lái)光的影響，加上改進(jìn)玻璃屏，可增加對(duì)比度。

全方形彩色顯像管的缺點(diǎn)是：玻殼邊緣的機(jī)械強(qiáng)度較弱；屏幕邊緣部位的電子束聚焦性能較差；會(huì)聚誤差和光柵的枕形失真較大等。所以這種管對(duì)玻殼的結(jié)構(gòu)、電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈等都提出了較高的要求，從而使成本有所增加?，F(xiàn)在大屏幕彩色電視機(jī)早已成為市場(chǎng)的暢銷貨，所應(yīng)用的大屏幕彩色顯像管都是大平面直角形。其屏幕由透光率很低的灰黑玻璃制成“黑色屏”，以減小環(huán)境光線的干擾，提高圖像的對(duì)比度和立體感，并在屏幕敷涂上透明的導(dǎo)電膜，以釋放靜電，使屏幕不會(huì)吸附灰塵及避免人手開關(guān)機(jī)時(shí)有麻電感覺，還改進(jìn)了電子槍結(jié)構(gòu)和電路性能，提高了圖像的清晰度(一般要求場(chǎng)、行掃描達(dá)到600～800線)。 12.2彩色顯像管附屬電路

彩色顯像管附屬電路包括光柵枕形校正電路和自動(dòng)消磁電路。

12.2.1消磁線圈與自動(dòng)消磁電路

彩色顯像管在正常使用時(shí)，其外部必須裝上消磁線圈。消磁線圈的形狀如圖12-3所示，它可以直接套在顯像管的防爆箍外面，也可以將一部分套在錐體部分，并裝上金屬屏蔽罩。圖12-3消磁線圈1.消磁與色純

由于彩色顯像管內(nèi)部的蔭罩板、柵網(wǎng)及外部屏蔽罩等均由金屬材料制成，當(dāng)其受到地磁或外部磁場(chǎng)作用時(shí)，便會(huì)被磁化而產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)(剩磁)，使電子束掃描運(yùn)動(dòng)的軌跡偏移，不能擊中對(duì)應(yīng)的熒光粉粒，使色純度不良。為了及時(shí)消除這些干擾磁場(chǎng)，可增設(shè)消磁電路，通過(guò)外加一個(gè)逐漸變至零的交變磁場(chǎng)，使管內(nèi)、外金屬件剩磁減少到不再影響電子束運(yùn)動(dòng)軌跡的程度。

2.自動(dòng)消磁電路

自動(dòng)消磁電路由電源開關(guān)、正溫度系數(shù)的熱敏電阻和消磁線圈三部分構(gòu)成，其電路原理如圖12-4所示。消磁線圈由0.35mm左右的高強(qiáng)度漆包線繞制而成，大約60圈，外面包上絕緣層，然后裝在顯像管與屏蔽罩之間。圖12-4上海牌Z237—1型機(jī)自動(dòng)消磁電路自動(dòng)消磁電路接在電源輸入端，在電視機(jī)開機(jī)的瞬間，有較大的交流電流通過(guò)消磁線圈，在消磁線圈周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，其磁通勢(shì)可大于500A·T，使蔭罩板等反復(fù)被磁化而消去原來(lái)的剩磁。但是消磁線圈中不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間保持這樣大的電流，在完成消磁任務(wù)后，其磁通勢(shì)要盡快減少到0.3A·T以下。這一電流的控制是通過(guò)串接在消磁線圈上的熱敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該電路的熱敏電阻具有正溫度系數(shù)特性，在常溫下只有幾十歐(27Ω左右)，在接通電源的瞬間，由于線圈和電阻的總阻值較低，通過(guò)的電流很大，使熱敏電阻的溫度急劇上升，阻值迅速增大。隨著回路總阻值的升高，通過(guò)的電流迅速減少，電流強(qiáng)度由最大值到最小值的變化時(shí)間為2～4s。圖12-4中的兩個(gè)熱敏電阻一般是背靠背裝在一起的，這樣可以彼此加溫，溫升快，阻值增大快，電流迅速被限制到最低值。如果彩色電視機(jī)靠近過(guò)強(qiáng)磁場(chǎng)，而自動(dòng)消磁電路尚不能使其完全消磁，可采用機(jī)外消磁法解決。機(jī)外消磁線圈用0.6～0.8mm的高強(qiáng)度漆包線繞制而成，總匝數(shù)為1000～1200匝，直徑為30cm左右，外面包扎較厚的絕緣層。接通電源后，操作者應(yīng)先使消磁線圈與屏幕平行，并在屏幕前緩慢地作幾次圓周運(yùn)動(dòng)，再慢慢退開。當(dāng)退離電視機(jī)2～3m時(shí)，將消磁線圈轉(zhuǎn)動(dòng)90°，平面朝下，切斷電源，即可達(dá)到人工消磁的目的。

12.2.2會(huì)聚磁鐵組合件

會(huì)聚磁鐵組合件是自會(huì)聚彩色顯像管的重要部件之一，如圖12-5所示。它由三對(duì)磁環(huán)組成，與偏轉(zhuǎn)線圈的尾部保持一定距離，有單獨(dú)的塑料骨架和鎖緊環(huán)。圖12-5會(huì)聚磁鐵組合件彩色顯像管要高質(zhì)量地顯示彩色圖像，必須使三個(gè)電子束實(shí)現(xiàn)良好的會(huì)聚，即要求它們相交于很小的蔭罩孔，并分別同時(shí)擊中熒光屏上同一組的三基色熒光粉條。在無(wú)偏轉(zhuǎn)情況下的會(huì)聚稱為靜會(huì)聚；在進(jìn)行掃描時(shí)，偏轉(zhuǎn)過(guò)程中的會(huì)聚稱為動(dòng)會(huì)聚。會(huì)聚磁鐵是調(diào)整靜會(huì)聚的部件，它由兩片四極磁鐵和兩片六極磁鐵前后疊裝在一起而構(gòu)成。四極磁鐵的突耳上往往注有④字，其磁場(chǎng)分布如圖12-6(a)所示，大突耳(或開小槽)為N極；六極磁鐵的突耳上往往注有⑥字，其磁場(chǎng)分布如圖12-6(b)所示。調(diào)整這兩對(duì)磁鐵，可校正顯像管制作過(guò)程中的靜會(huì)聚誤差。圖12-6四級(jí)磁鐵和六級(jí)磁鐵(a)四極磁鐵；(b)六極磁鐵自會(huì)聚顯像管在出廠前，其偏轉(zhuǎn)線圈及會(huì)聚磁鐵組合件已在專用設(shè)備上進(jìn)行過(guò)精確調(diào)整并固定好，使用過(guò)程中一般不需要調(diào)整，否則會(huì)影響其會(huì)聚性能。12.2.3光柵枕形失真

在一般彩色顯像管中，由于電子束會(huì)聚面的曲率半徑小于蔭罩板和熒光屏的曲率半徑，因此會(huì)產(chǎn)生光柵延伸性失真，使熒光屏上出現(xiàn)的掃描光柵不是理想的矩形光柵，而是枕形光柵，如圖12-7(a)所示。由圖可以看出，這種枕形光柵的特點(diǎn)是電子束偏轉(zhuǎn)角越大，光柵的延伸性失真越嚴(yán)重，所以在屏幕的四個(gè)角上伸展得最遠(yuǎn)。枕形失真又分兩種：光柵上下兩邊向內(nèi)彎曲的失真叫垂直(上下)枕形失真；光柵左右兩側(cè)向里彎曲的失真叫水平(左右)枕形失真。自會(huì)聚彩色顯像管的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是特殊的非線性磁場(chǎng)，所以其光柵枕形失真具有它自己的特點(diǎn)。自會(huì)聚彩色顯像管的場(chǎng)偏轉(zhuǎn)桶形磁場(chǎng)使電子束產(chǎn)生附加的水平偏移，使光柵水平枕形失真加重；行偏轉(zhuǎn)枕形磁場(chǎng)使電子束產(chǎn)生附加的垂直偏移，形成垂直桶形的光柵。這與顯像管的垂直枕形光柵正好相反，故有補(bǔ)償校正作用，如圖12-7(b)所示。由于自會(huì)聚彩色顯像管具有上述特點(diǎn)，因此一般無(wú)需進(jìn)行垂直枕形失真校正。但對(duì)于偏轉(zhuǎn)角較大的自會(huì)聚彩色顯像管，因行偏轉(zhuǎn)枕形磁場(chǎng)造成的垂直桶形光柵不能完全補(bǔ)償垂直枕形失真，所以還需進(jìn)行垂直枕形光柵校正。圖12-7光柵枕形失真的特點(diǎn)(a)一般彩色顯像管；(b)自會(huì)聚彩色顯像管12.2.4光柵枕形校正

黑白顯像管的枕形失真是在顯像管處的偏轉(zhuǎn)線圈周圍貼一些永久磁鐵小塊來(lái)進(jìn)行校正的。彩色顯像管不能采用這種方法，因?yàn)檫@會(huì)破壞彩色顯像管的會(huì)聚和色純，所以采用專門的校正電路，在偏轉(zhuǎn)線圈中通入校正電流來(lái)校正枕形失真。雖然由于顯像管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成光柵枕形失真，但就失真現(xiàn)象來(lái)看，也可以理解為掃描過(guò)程中，電子束掃描到凹處時(shí)，偏轉(zhuǎn)線圈中掃描電流不足造成的。因此只需將偏轉(zhuǎn)線圈中的掃描電流相應(yīng)地加大，就能將向內(nèi)凹進(jìn)去的光柵邊沿向外拉成直線，失真即得到校正。在進(jìn)行水平枕形失真的校正時(shí)，利用場(chǎng)頻拋物波去調(diào)制行偏轉(zhuǎn)電流，使一幀內(nèi)各行的偏轉(zhuǎn)電流幅度不等，中間各行的電流大，上下各行的電流小，校正后的行掃描電流如圖12-8(a)所示。在進(jìn)行垂直枕形失真的校正時(shí)，則利用行頻拋物波疊加到線性場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電流上，使每行的中間保證附加一點(diǎn)垂直偏移，而不改變每一行正程掃描的起點(diǎn)和終點(diǎn)，校正后的掃描電流波形如圖12-8(b)所示。圖12-8枕形失真校正原理(a)水平枕形失真校正；(b)垂直枕形失真校正12.2.5水平枕形失真校正電路

圖12-9(a)是一種磁飽和變壓器式的水平枕形校正電路。圖中T是磁飽和變壓器，由鐵氧體磁心制成，其結(jié)構(gòu)如圖12-9(b)所示。變壓器的初級(jí)線圈LV繞在磁心中間，作為晶體管V的負(fù)載；次級(jí)線圈LH分為L(zhǎng)HA與LHB兩部分，分別繞在磁心的左右兩側(cè)，反向連接后串接在行偏轉(zhuǎn)線圈電路中。晶體管V和其他元件組成場(chǎng)頻鋸齒波電壓放大器。電阻R1、R2組成V的偏置電路，同時(shí)電源通過(guò)它們給變壓器T的初級(jí)提供起始直流電流，該電流使磁心內(nèi)建立一個(gè)固定的直流磁通。圖12-9水平枕形失真校正電路(a)電路；(b)磁飽和變壓器當(dāng)沒有場(chǎng)頻鋸齒波電壓加到晶體管V的基極時(shí)，線圈LV中只有直流電流流過(guò)，使磁心處于飽和狀態(tài)，線圈LH在行偏轉(zhuǎn)線圈電路中呈現(xiàn)一定的感抗，是行偏轉(zhuǎn)電路阻抗的一部分。當(dāng)場(chǎng)頻鋸齒波電壓經(jīng)電位器RP加至晶體管V的基極時(shí)，在該管集電極得到一個(gè)放大倒相的鋸齒波電壓，并使線圈LV中產(chǎn)生一個(gè)場(chǎng)頻拋物電流iV。電流iV產(chǎn)生的磁力線通過(guò)左右兩側(cè)的磁心，使其磁通量Φ增加，變壓器磁心更飽和，從而使電感LH的電感量隨之減少。LH減少，使其感抗X'L下降，因X'L是行偏轉(zhuǎn)電路阻抗的一部分，其下降會(huì)使行偏轉(zhuǎn)電流iH增加。這一變化過(guò)程可表達(dá)如下： iv↑→Φ↑→LH↓→X'L↓→iH↑

由此可見，行偏轉(zhuǎn)電流的幅度隨場(chǎng)頻拋物電流iV的變化而呈拋物狀變化，如圖12-8(a)所示。調(diào)節(jié)電位器RP可以改變加至V的場(chǎng)頻鋸齒波電壓幅度，調(diào)整校正量。 12.3末級(jí)視放電路

12.3.1末級(jí)視放電路的工作原理

末級(jí)視放電路一般都安裝在顯像管尾部，與顯像管管座及其他調(diào)整元件構(gòu)成一個(gè)整體，統(tǒng)稱為顯像管座板。顯像管座板通過(guò)接插件與主電路板連接。彩色電視機(jī)中的末級(jí)視放電路與彩色顯像管的陰極均采用直接耦合，用來(lái)激勵(lì)顯像管呈現(xiàn)彩色圖像。激勵(lì)的方法有兩種：一種稱為基色激勵(lì)方式，即向顯像管的陰極注入基色激勵(lì)信號(hào)；一種稱為色差激勵(lì)方式，即向顯像管的陰極注入色差激勵(lì)信號(hào)。由于基色激勵(lì)比色差激勵(lì)的靈敏度要高30%，因此自會(huì)聚管的彩色電視機(jī)都采用基色激勵(lì)方式，其基本電路如圖12-10所示。圖12-10上海Z237—1型機(jī)末級(jí)視放電路采用基色激勵(lì)的末級(jí)電路，不僅要對(duì)基色信號(hào)進(jìn)行放大，還需在視放電路中完成矩陣變換，才能得到三基色信號(hào)。其方法是向三個(gè)視放管的基極分別輸入R—Y、G—Y和B—Y

色差信號(hào)，而在每個(gè)視放管的發(fā)射極都輸入負(fù)極性的亮度信號(hào)Y。這樣，在各視放管的基極和發(fā)射極之間的信號(hào)為

(R—Y)－(－Y)=R(紅基色信號(hào)電壓)

(G—Y)－(－Y)=G(綠基色信號(hào)電壓)

(B—Y)－(－Y)=B(藍(lán)基色信號(hào)電壓)

由此可知，在每個(gè)視放管輸入的是色差信號(hào)和亮度信號(hào)，而輸出的則是倒相放大后的基色信號(hào)，即－R、－G、－B。12.3.2典型電路的元件作用

各種機(jī)型的末級(jí)視放電路大同小異，現(xiàn)以上海Z237—1型機(jī)的末級(jí)視放電路為例(見圖12-10)，介紹其主要元件的作用。

V101、V102、V103為三個(gè)末級(jí)視放輸出管，與有關(guān)元件一起構(gòu)成深度負(fù)反饋型放大器，它工作在寬頻帶放大狀態(tài)。

由色度通道輸出的三個(gè)色差信號(hào)B—Y、R—Y、G—Y分別輸送到V101、V102、V103的基極；R125和C106、R127和C108及R126和C107分別構(gòu)成三個(gè)低通濾波電路，濾除混入色差信號(hào)中的高頻信號(hào)。由亮度通道輸出的負(fù)極性亮度信號(hào)Y送到每一個(gè)視放管的發(fā)射極。R107、R108和R110是隔離電阻，阻值均為180Ω。C103、C104和C105為加速電容。為了補(bǔ)償熒光粉發(fā)光效率的不一致，電路中還串入了可供調(diào)整亮度信號(hào)幅度的電位器和電阻。該電路是固定輸入藍(lán)激勵(lì)的亮度信號(hào)，因而串