6. Расчет усилителя подсвета канала z

Для предотвращения появления на экране ЭЛТ линий обратного хода развертки используют импульсное управление яркостью свечения экрана. С этой целью можно запирать трубку на время формирования обратного хода или увеличивать яркость свечения на время рабочего хода. Для управления яркостью в данной ЭЛТ используют модулятор трубки.

Требуется спроектировать устройство подсвета для ЭЛО, в котором в качестве ГЛИН используется рассчитанная раннее схема генератора с ПОС на ОУ с диапазоном разверток 2мкс÷20 мс. Входной сигнал берем с выхода управляющего триггера ГЛИН.

Произведем оценку фронтов сигналов усилителя Z.

При заданных длительностях разверток минимальный фронт исследуемого сигнала

. (8.1)

Тогда фронт импульса подсвета должен удовлетворять условию

Фронт импульсов на выходе триггера управления ГЛИН можно оценить по скорости нарастания ОУ

нс. (8.2)

V – скорость нарастания ОУ, U_mт – значение амплитуды на выходе триггера.

Таким образом, параметры входного сигнала удовлетворяют требованиям, предъявляемым к устройству подсвета.

В паспортных данных на трубку указано запирающее напряжение на модуляторе относительно катода. Для трубки 13ЛО3И напряжение на модуляторе составляет . Напряжение соответствующее нижней границе (-23В), обеспечивает минимальное свечение экрана, а более высокий уровень напряжения (-72В) соответствует полному запиранию луча ЭЛТ. Сигнал, поступающий с выхода управляющего триггера имеет отрицательную полярность при формировании прямого хода развертки, запирается транзистор и сигнал поступающий на модулятор имеет импульс положительной полярности. Для управления яркостью применяем ключевой каскад на высоковольтном транзисторе. Транзистор должен быть высокочастотным, с допустимым напряжением коллектор – эмиттер более 75 В. С учетом этих требований выбираем транзистор КТ940В. Параметры транзистора приведены в Приложении А. Для повышения быстродействия используем ненасыщенный транзисторный ключ. Исходя из максимальной амплитуды сигнала, соответствующей полному запиранию ЭЛТ, выбираем напряжение коллекторного питания Е_к = 75 В. Так как в режиме покоя транзистор должен находиться в открытом состоянии, близком к насыщению (U_кэ0 = 2 В), ток насыщения можно выбрать, задавшись допустимой мощностью на коллекторном сопротивлении R₄.

Пусть P_R4= 1 Вт, тогда

кОм, (8.3)

Выбираем номинал R4=5,1 кОм.

мА. (8.4)

Ток базы

мА. (8.5)

Сопротивление резистора в базе

кОм. (8.6)

Выбираем номинал R3 = 130 кОм.

Цепь R1-VD1-R2 обеспечивает ограничение выходного тока фазоинвертора, пропускание на базу VT1 только импульсов отрицательной (запирающей) полярности, а также понижение их амплитуды до значения напряжения база-эмиттер, допустимого для данного типа транзистора. В качестве VD1 выбираем диод КД102А. Зададимся импульсным током делителя I_вхZ = 1 мА, тогда для отрицательного импульса с амплитудой U^-_m = 13 В сопротивление делителя

кОм. (8.7)

Допустимое напряжение база-эмиттер транзистора не более 5 В. Пусть значение амплитуды запирающего напряжения сигнала на базе VT1 U_{бэ m} = 2В.

Коэффициент деления входной цепи усилителя

. (8.8)

Тогда

кОм, (8.9)

кОм. (8.10)

Емкость С1 предназначена для «развязки» по постоянной составляющей входа высоковольтного усилителя и предохраняет управляющий триггер от пробоя по напряжению при выходе из строя ключевого транзистора.

Значение емкости можно рассчитать по допустимому сколу импульса 0,01 (10%),

, (8.11)

где _{и max} – максимальная длительность развертки,

- постоянная времени цепи связи.

Находим значение емкости

мкФ. (8.12)

Выбираем С1 = 16 мкФ.

Поскольку транзистор VT1 в исходном состоянии находится в усилительном режиме, задержка выключения будет отсутствовать. Фронт сигнала на выходе каскада

, (8.13)

мкс, (8.14)

где  - постоянная времени транзистора.

Расчет постоянной времени транзистора КТ940В.

Ток эмиттера равен:

мА. (8.15)

Рассчитаем сопротивление эмиттера транзистора:

Ом. (8.16)

Коэффициент m=2 в знаменателе дроби учитывает зависимость r_Э от рабочей точки.

Возьмем типовыми r_б = 100 Ом, тогда входное сопротивление транзистора:

Ом. (8.17)

Крутизна в рабочей точке будет равна:

. (8.18)

(8.19)

(8.20)

Постоянная времени транзистора:

нс. (8.21)

Нагрузкой усилителя служит модулятор ЭЛТ, т.е. паразитная емкость модулятора относительно остальных электродов трубки и паразитная емкость монтажа. Оценим влияние емкости нагрузки С_н на фронты выходного сигнала схемы управления. Затягивание фронта связано с зарядом емкости через коллекторное сопротивление при запирании транзистора с постоянной времени . Задавшись С_н = 10 пФ, получим затягивание фронта сигнала

мкс, (8.22)

что существенно меньше, чем фронт сигнала, обусловленный частотными свойствами усилителя.

7. Схема питания ЭЛТ

Схема питания электронно-лучевой трубки 8ЛО6И представлена на рисунке 13.

Резистор R1 предназначен для выравнивания потенциалов катода и модулятора с целью исключения влияния объемного заряда и токов утечки в промежутке катод – нагреватель. Выберем R1 = 100 кОм. Сопротивление R2 предотвращает влияние токов утечки модулятора на режимные потенциалы делителя R3 – R7 и предотвращает шунтирование этим делителем выхода усилителя подсвета. Зададимся значением R2 = 1 МОм.

Емкости С2, С4 – фильтрующие, обеспечивают плавное изменение потенциалов при регулировании яркости и фокуса. Емкость С3 обеспечивает заземление катода трубки по переменному току, чем обеспечивается необходимое управление яркостью луча сигналами с усилителя Z. Выберем С2=С3=С4=0,1 мкФ.

Мостовой делитель R8 - R12 служит для парафазного изменения потенциалов пластин X при смещении луча по горизонтали.

В справочных данных на ЭЛТ все напряжения на электродах трубки указываются относительно катода. В то же время подаваемые на отклоняющие пластины напряжения практически не превышают несколько десятков вольт относительно второго анода, напряжение которого обычно составляет несколько киловольт. Следовательно, если катод трубки заземлить, то на отклоняющие пластины необходимо подавать высокое относительно земли напряжение, что ведет к необходимости изолировать от земли усилители вертикального и горизонтального отклонений и значительно усложняет схему ЭЛО. Поэтому в ЭЛТ заземляют второй анод, а катод подключают к отрицательному полюсу источника питания. При этом напряжения на остальных электродах трубки не изменяются относительно катода, но оказываются иными относительно точки заземления, и отпадает необходимость изоляции усилителей отклонения относительно земли.

Таким образом, заземляем второй анод трубки, а для питания остальных электродов рассчитываем делитель напряжения R3-R7.

Напряжение питания делителя должно быть больше необходимого напряжения на втором аноде U_а2 = 1,5 кВ. Пусть напряжение питания U₁ = -2 кВ. Выберем ток делителя заведомо больший, чем ток электронного пучка трубки. Пусть I_дел = 1 мА, рассчитаем общее сопротивление делителя:

Мом. (9.1)

Необходимо обеспечить напряжение на катоде – 1,5 кВ. Поэтому:

, (9.2)

Откуда МОм, тогда (9.3)

кОм. (9.4)

Сопротивление R4 предназначено для регулировки яркости луча ЭЛТ. Напряжение на модуляторе должно изменяться в пределах (-23 ÷ -72) В. Сопротивление R3 обеспечивает запирание модулятора при отсутствии ЛИН. Принимаем падение напряжения на регулирующем сопротивлении U_R4=100 В.

Тогда, (9.5)

кОм. (9.6)

На R4 рассеивается мощность:

Вт. (9.7)

Выбираем в качестве R4 переменное сопротивление с номинальным значением 100 кОм и рассчитываем значение сопротивлений R3:

кОм.

Номинальное значение сопротивления резистора выбираем R3=390 кОм. Резистор должен рассеивать мощность Вт.

Минимальное напряжение на первом аноде U_а1min=302 В. Тогда значение сопротивления R5:

кОм. (9.8)

Выбираем номинал сопротивления R5=300 кОм.

Максимальное напряжение на первом аноде U_а1max=518 В. Тогда значение сопротивления R6:

кОм. (9.9)

Выбираем переменное сопротивление R6=220 кОм типа СПО-0,5.

Значение сопротивления R7=1500-300-220=980 кОм. Выбираем в качестве сопротивления R7 два последовательно соединенных резистора номиналом 510 и 470 кОм.

Для питания третьего анода трубки требуется напряжение 3 кВ. Так как катод трубки находится под напряжением -1,5 кВ, то для питания третьего анода необходимо использовать источник питания с напряжением 1,5 кВ.

Для расчета сопротивлений мостового делителя R8 - R12 необходимо знать напряжение источники питания U2 , которое можно найти, зная рабочую часть экрана по Х и чувствительность отклоняющих пластин Х1-Х2. Для данной: ЭЛТ размер экрана по X равен 108 мм, а чувствительность пластин 0,35 мм/В, тогда для смещения луча по горизонтали требуется напряжение:

В. (9.10)

Выбираем U2=300 В и расчет делителя ведем на одно плечо для среднего положения движка потенциометра R10.

Сопротивления R8, R9 предотвращают шунтирование делителем выходного усилителя канала X и выбираются в диапазоне 100÷1000 кОм. Зададимся номиналами R8=R9=1 МОм и током плеча делителя R_п=R11+0,5∙R10, равным 1 мА. Сопротивление плеча:

кОм . (9.11)

Напряжение на пластине X в среднем положении движка должно быть равно 35 В, т.е.

,

откуда находим R10=2R11, (9.12)

Тогда кОм, кОм.