Устройство строчной развертки

Устройство строчной развертки (УСР) предназначено для формирования отклоняющего тока, протекающего через строчные катушки. Кроме того, это устройство вырабатывает сигналы U_ОХ, совпадающие с обратным ходом строчной развертки, а импульсное напряжение, возникающее во время работы, подается в высоковольтный источник питания кинескопа (ИПК). УСР состоит из задающего генератора, буферного каскада и выходного каскада (рис[A.N.13]. 5.13)

Рис[A.N.13]. 5.13.Обобщенная функциональная схема устройства строчной развертки: ЗГ – задающий генератор; БК – буферный каскад; ВК – выходной каскад

Выходной каскад (ВК ) создает пилообразный ток I_К в строчных отклоняющих катушках.

Буферный каскад (БК) вырабатывает импульсы тока прямоугольной формы, которые коммутируют транзистор выходного каскада. Для создания импульсов тока в БК используется понижающий трансформатор (Тр).

Задающий генератор (ЗГ) формирует прямоугольные импульсы напряжения, управляющие работой буферного каскада. Генератор работает в автоколебательном режиме. Временное положение переднего фронта импульсов ЗГ регулируется системой строчной синхронизации.

Выходной каскад строчной развертки. Упрощенная схема выходного каскада изображена на (рис[A.N.14]. 5.14).

Рис[A.N.14]. 5.14. Выходной каскад строчной развертки

Рассмотрим работу схемы. При этом будем полагать, что активное сопротивление катушки мало; величина индуктивности дросселя L_ДР >> L_К, потери в дросселе и межвитковая емкость отсутствуют; емкость конденсатора С_S>>C. Конденсатор C_S заряжен до напряжения Е, которое во время работы схемы практически на нем не изменяется. Заряженный конденсатор эквивалентен ис- точнику питания. Расход энергии, накопленной конденсатором, компенсируется его подзарядом во время работы схемы.

ОХ

UБ1

t0

t2

t3

t1’

t1

t4

t5

t

35 мкс

29 мкс

t

t

E

UС

UC max

Рис. 5.15. Эпюры напряжений, поясняющие работу оконечного каскада: ПХ - прямой ход развертки; ОХ - обратный ход развертки

На рис. 5.15 приведены эпюры напряжений и токов в выходном каскаде, где выделены наиболее примечательные, с точки зрения протекающих в схеме физических процессов, интервалы времени.

Интервал времени t₀ – t₁. На базу транзистора VT₁ подается положительный импульс U_Б1, транзистор насыщается. В итоге, к катушке L_К прикладывается напряжение заряженного конденсатора С_S, и ток через катушку возрастает по закону, близкому к линейному. Поскольку емкость С подсоединена параллельно транзистору VT1, внутреннее сопротивление которого активно и мало при насыщении, напряжение на емкости повторяет форму напряжения на транзисторе, через который протекает нарастающий ток.

Интервал времени t₁ – t₂. Транзистор VT1 в момент времени t₁ закрывается (напряжение U_Б1 становится отрицательным). Энергия магнитного поля, зпасенная в катушке L_К во время интервала t₀ – t₁, “перекачивается” в конденсатор С. Возникает колебательный процесс в контуре, образованном конденсатором С и индуктивностью L_К. Ток I_К и напряжение на конденсаторе С изменяется по гармоническому закону: ток убывает, напряжение возрастает.

В момент времени t₂ вся энергия магнитного поля, накопленная в катушке, переходит в энергию электрического поля конденсатора С. Ток I_К в катушке в этот момент оказывается равным нулю, а напряжение на конденсаторе достигает максимального значения U_Cmax. Величина U_Cmax многократно превышает напряжение источника питания Е.

Интервал времени t₂ – t₃. В этом интервале времени продолжаются свободные колебания в контуре L_КС. Энергия из емкости С “перекачивается” обратно в катушку L_К. направление тока I_К меняется на обратное по сравнению с направлением тока на предыдущем интервале времени. Наконец, энергия вновь оказывается в катушке L_К.

Колебательный обмен энергией между L_К и С продолжается до момента t₃, когда напряжение на диоде станет отрицательным. В этот момент колебательный процесс прекращается, поскольку диод открывается и шунтирует колебательный контур LкC.

Интервал времени t₃ – t₄. Энергия магнитного поля, запасенная в катушке

L_К, расходуется на подзаряд емкости С_S, на тепловые потери в открытом диоде VD и активном сопротивлении катушки r_К. Ток I_К протекает по цепи: катушка L_К à корпусà диод VD à емкость С_S à катушка L_К (источником э.д.с. является катушка L_К). Ток I_К по мере расхода энергии в катушке убывает по закону, близкому к линейному. В момент времени t₄ напряжение на базе транзистора становится положительным. Однако на коллекторе транзистора напряжение попрежнему отрицательно, потому что ток I_К, протекает через открытый диод VD и образует на его внутреннем сопротивлении отрицательное напряжение. С этого момента времени до открывания транзистора (t₅) через транзистор протекает обратный ток I_обр по цепи: корпус à вторичная обмотка Тр à база VT1 à коллектор VT1 à емкость Сs à катушка L_К à корпус. Таким образом, ток I_К образуется двумя составляющими: I_ОБР и током, протекающим через открытый диод VD. Как только ток диода достигнет нулевого значения, диод закрывается, и то I_К становится равным току I_ОБР. С расходом энергии, запасенной в катушке L_К, ЭДС катушки уменьшается, напряжение на коллекторе VT1 и ток I_К изменяют свою полярность, и транзистор переходит в режим насыщения, обеспечивая формирование тока второй половины прямого хода развертки. Пара активных элементов VD и VT1 должна подбираться так, чтобы обеспечить линейное изменение тока I_К в конце первой и в начале второй половины прямого хода развертки.

К транзистору VT1 предъявляются достаточно жесткие требования. Транзистор должен выдерживать высокое напряжение на коллекторе в закрытом состоянии (единицы киловольт) и работать при больших коллекторных токах в режиме насыщения (единицы ампер). Такие транзисторы имеют малое входное сопротивление база-эмиттер (десятые доли ома) и обладают большой инерционностью (единицы мкс). Первая упомянутая особенность транзисторов приводит к тому, что для согласования выходного сопротивления буферного каскада со входным сопротивлением оконечного каскада используют трансформаторную связь между этими каскадами. Вторая особенность обусловливает временной сдвиг между принятым сигналом изображения и током строчной развертки (нарушается синфазность тока I_К и сигнала изображения). В самом деле, в момент времени t₁ заканчивается активная часть строки. Однако в силу инерционных свойств транзистор не может мгновенно закрыться в этот момент, и ток I_К продолжает нарастать (на рис.5.15 транзистор считается безынерционным). Обратный ход начнется позднее времени t₁ (требуется время для рассасывания носителей заряда в области базы транзистора, только лишь после этого транзистор закроется). Если не применять специальных мер, инерционные свойства транзистора приведут к тому, что в правой стороне экрана изображение будет отсутствовать. Для устранения этого эффекта отрицательный импульс U_Б1, подаваемый на базу транзистора (рис.5.15), должен опережать момент окончания активной части строки и начинаться в момент времени t₁’ (рис.5.15).

S-коррекция тока отклонения. При внимательном рассмотрении схемы выходного каскада[A.N.15] видно, что во время прямого хода развертки ток I_К протекает через колебательный контур, образованный индуктивностью L_К, емкостью С_S и внутренними сопротивлениями либо транзистора либо диода. При “перекачивании” энергии из катушки L_К в этом контуре возникают собственные колебания, ток которых I_СОБ складывается с пилообразным током I_К. При правильно подобранных амплитуде, фазе и частоте тока I_СОБ суммарный отклоняющий ток I_S= I_К+ I_СОБ принимает S-образную форму (рис[A.N.16]. 5.16).

Горизонтальная центровка растра. В ТВ приемниках черно-белого изображения центровка растра осуществляется постоянным магнитом, установленным на горловине кинескопа. В приемниках цветного изображения такой способ не применим, т.к. нарушается чистота цвета и механизм статического сведения трех лучей кинескопа. Горизонтальная центровка растра в таких приемниках осуществляется введением дополнительного постоянного тока, протекающего через катушку.

Схема горизонтальной центровки растра подключается параллельно откло- няющим катушкам и состоит из L_ДР, балансного сопротивления R и двух диодов VD₁, VD₂ (рис.5.17).

Индуктивность L_ДР >> L_К, поэтому схема центровки не влияет на работу оконечного каскада строчной развертки. В среднем положении движка потенциометра R ток I_ДР, протекающий через дроссель L_ДР, подобен по форме току I_К через отклоняющие катушки (рис[A.N.17]. 5.15). Положительные и отрицательные полуволны тока I_ДР одинаковы по форме и величине, поэтому среднее значение I_ДР = 0. Иными словами, ток I_ДР не содержит в своем составе постоянной составляющей.

При смещении движка потенциометра от среднего положения симметрия схемы нарушается. Положительные и отрицательные полуволны тока I_ДР оказываются разными. Среднее значение тока I_ДР теперь не равно нулю, что свидетельствует о появлении в токе I_ДР постоянной составляющей. Постоянная составляющая тока I_ДР замыкается через отклоняющую систему L_К и приводит к сдвигу растра по горизонтали. Направление и величина смещения растра зависят от положения движка потенциометра R.

Буферный каскад. Буферный каскад (БК) (рис[A.N.18]. 5.18) формирует импульс тока, управляющий работой выходного каскада. В буферном каскаде используется понижающий трансформатор Тр. Это позволяет создавать на выходе буферного каскада импульс тока, достаточный по величине для насыщения транзистора выходного каскада при использовании в БК маломощных транзисторов.

Схема работает следующим образом. В интервал времени t₀-t₁ (рис. 5.19) на базу транзистора VT2 поступает прямоугольный импульс положительной полярности от задающего генератора, который насыщает транзистор VT2. Первичная обмотка транзистора оказывается подсоединенной через насыщенный транзистор к источнику питания +Е, поэтому через нее протекает нарастающий ток. В сердечнике Тр запасается магнитная энергия.

В интервале времени t₁ – t₂. Транзистор VT2 закрывается и энергия магнитного поля, запасенная в Тр, “перекачивается” в энергию электрического поля конденсатора С: в момент t₁, момент окончания входного импульса, возникают собственные колебания в контуре, образованном индуктивностью первичной обмотки Тр и подключенной к ней емкости С. Э.д.с. в первичной обмотке Тр заряжает емкость С. Ток заряда протекает по следующей цепи: первичная обмотка Тр à С à R à первичная обмотка Тр. Величина емкости С выбирается таким образом, чтобы в момент времени t₂ (момент прихода нового импульса U_ЗГ на базу VT₂) напряжение на конденсаторе С достигало максимального значения U_m. Величина U_m определяется подбором величины сопротивления R.

При поступлении нового импульса U_ЗГ на базу VT2 транзистор насыщается, емкость С быстро разряжается через насыщенный транзистор VT2, и цикл работы схемы повторяется вновь.

Импульсы напряжения U_К, полученные на первичной обмотке трансформатора, передаются во вторичную обмотку. Положительные импульсы U_Б1, выделенные на вторичной обмотке, насыщают транзистор VT1 выходного каскада строчной развертки; отрицательные запирают его. В начале отрицательных импульсов U_Б1 на выходе вторичной обмотки Тр при работе схемы образуются отрицательные выбросы напряжения. Эти выбросы способствуют более быстрому рассасыванию неосновных носителей заряда в базе транзистора VT1, накопленных во время насыщения этого транзистора, и, следовательно, уменьшают инерционность оконечного каскада. Временное положение переднего фронта импульса U_ЗГ (а следовательно и заднего фронта импульсов U_б1) регулируется системой строчной синхронизации. Пределы регулирования могут достигать мкс.