51Выходной каскад строчной развертки

Упрощенная схема выходного каскада изображена на (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Выходной каскад строчной развертки

Р ассмотрим 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

U_Б1

I_К

I_{K max}

t

0

t1’

t1

t2

t3

t4

t5

t0

29 мкс

35 мкс

Р

U_С

U_{C max}

E

t

t

0

0

ис. 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  корпус диод VD  емкость С_S  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  вторичная обмотка Тр  база VT1  коллектор VT1  емкость Сs  катушка L_К  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

Рис. 5.16. Формирование S -образной формы отклоняющего строчного токаа

-коррекция тока отклонения. При внимательном рассмотрении схемы выходного каскада 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_= I_К+ I_СОБ принимает S-образную форму (рис. 5.16).