Краткие итоги

• устройство кадровой развертки состоит из выходного каскада кадровой развертки, усилителя-формирователя, задающего генератора;

• выходной каскад предназначен для формирования отклоняющего тока, протекающего через кадровые катушки. Этот каскад в большинстве современных ТВ-приемниках представляет собой низкочастотный двухтактный бестрансформаторный усилитель мощности, работающий в классе АВ;

• в выходном каскаде используется схема удвоения напряжения питания, которая позволяет увеличить КПД каскада и сбалансировать потребление энергии от внешнего источника;

• усилитель-формирователь создает управляющее напряжение, необходимое для работы оконечного каскада. Форма управляющего напряжения зависит от типа выходного каскада и параметров кадровых катушек;

• задающий генератор вырабатывает пилообразное напряжение, из ко­то­рого усилитель – формирователь формирует управляющее напряжение. Генератор работает в автоколебательном режиме и синхронизируется сигналами, вырабатываемыми устройством синхронизации кадровой развертки.

Контрольные вопросы

1. Нарисовать обобщенную функциональную схему устройства кадровой развертки и объяснить назначение функциональных блоков этой схемы.

2. Нарисовать полную и упрощенную эквивалентные схемы кадровой отклоняющей катушки во время прямого и обратного хода развертки.

3. Нарисовать схему выходного каскада кадровой развертки и объяснить ее работу.

4. Какие особенности выходного каскада вы знаете?

5. С какой целью используется схема удвоения питания в выходном каскаде кадровой развертки?

6. Нарисовать схему выходного каскада с удвоением напряжения питания. Объяснить работу схемы удвоения напряжения питания.

5.3. 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. 5.13).

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).

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

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. 5.14.

Рис. 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 источнику питания. Расход энергии, накопленной конденсатором, компенсируется его подзарядом во время работы схемы.

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

Интервал времени t₀ – t₁. На базу транзистора VT1 подается положительный импульс U_Б1, транзистор насыщается. В итоге, к катушке Lк прикладывается напряжение, заряженного конденсатора Сs, 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, за-пасенная 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).

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

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_Сmax многократно превышает напряжение источника питания Е.

Интервал времени t₂ – t₃. На 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 L_КC.

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 по-прежнему 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 тока, протекающего через открытый диод VD. Как только ток диода достигнет нулевого значения, диод закрывается, и ток 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 начаться в момент времени t₁ (рис. 5.15).

S-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 подобранной амплитуде, фазе и частоте тока I_СОБ суммарный отклоняющий ток I = I_К + I_СОБ принимает S-образную форму (рис. 5.16).

Рис. 5.16. Формирование S-образоной формы отклоняющего строчного тока

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 приме- ним, 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 отклоняющим 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 Iк через отклоняющие катушки (рис. 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.

Рис. 5.17. Схема центровки растра по горизонтали

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) формирует импульс тока, управляющий работой выходного каскада (рис. 5.18). 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.

Рис. 5.18. Буферный каскад устройства строчной развертки

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.

На 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 цепи первичная обмотка Тр С R 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.

Рис. 5.19. Эпюры напряжений, поясняющие работу буферного каскада

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 не основных 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 10 мкс.

24