第5章显像管及附属电路的检修

第5章显像管及其附属电路教学目标了解自会聚显像管的结构与工作原理。掌握显像管的调节内容与调节方法，显像管及显像管附属电路的故障检修方法。实践教学目标：了解显像管每个引脚的功能，显像管是否老化的判断及处理方法；掌握显像管附属电路的检测方法。5.1显像管的结构与工作原理5.1.1显像管的外部结构显像管是一个真空阴极射线管(CRT)，它的外壳由玻璃制成。由于管内真空度很高，整个外壳承受很大的大气压力，故玻璃较厚，以防爆裂。显像管的外部结构可分为面玻璃（屏幕）、锥体、管颈与管脚四部分，如图5-1所示。图5-1显像管的外形结构1)面玻璃都为矩形，内部涂有荧光粉，称作荧光屏。为了提高图像的对比度，面玻璃采用透光率稍差的材料制成；为减少X射线的辐射，玻璃中还加入了防止射线的材料。老式显像管的荧光屏为圆角球面，目前的新型显像管已改进成直角平面、超平面和纯平面。传统的CRT显像管宽度与高度比一般取4:3，大部分等离子和液晶彩电显示屏采用16:9模式。显像管的尺寸就是荧光屏的对角线长度，国标长度单位采用厘米（cm）表示，习惯用英寸（in）表示，两者可用1in=2.54cm换算。2)锥体介于屏幕和管颈之间。锥体的顶角α是指电子偏转中心到屏幕对角线两端的张角，它决定了电子束的最大偏转角度。偏转角越大，显像管的管颈长度越可缩小，但偏转线圈消耗的功率则越增加。一般35cm以下的显像管偏转角多为90°，大屏幕显像管多为110°或114°。锥体的内外壁都涂有石墨薄层或喷镀铝膜，内壁石墨层和高压阳极相接，外壁通过弹簧片和“地”端相接，锥体玻璃两边的石墨形成一个电容，容量在500～1000pF之间，作为高压滤波电容。锥体上还有一个高压阳极插座，俗称“高压嘴”，它和管内的高压阳极相接。3)管颈是细长的玻璃管，里面装有电子枪，这是显像管中最脆弱的部分，观察与检修时切忌碰撞，也不要用手拿着它搬动。4)管脚与显像管各个电极相接，它和管座配合使用，由外电路给显像管各个电极提供所需的电压。显像管脚与管座的实物外观如图9-2所示。图5-2显像管脚与管座的结构a)显像管管脚插座b)显像管管脚及管颈内的电子枪5.1.2显像管的内部结构显像管的内部构造可分为电子枪和荧光屏两部分，如图5-3所示。1.电子枪它由灯丝、阴极、栅极、第一阳极、第二阳极、第三阳极和第四阳极组成，如图5-4所示，其作用是发出一束受电视信号控制的、聚焦良好的电子束，让电子束高速轰击屏幕的荧光粉，使之发光。图5-3显像管的内部结构图5-4电子枪的构造1)灯丝(F)。由钨丝组成，接上额定电压，钨丝通过电流发热，将阴极烘热，使之发射电子。2)阴极(K)。它是一个金属圆筒，筒内罩着灯丝，筒上涂有易于发射电子的金属氧化物，它是电子源。3)栅极(G)。它也是一个金属圆筒，中间有一个小孔，让电子束通过。由于它距离阴极很近，故其电位的变化对穿过的电子束有很大的影响。应用时要求栅极电位低于阴极，形成一个负栅阴电压，即Ugk=Ug-Uk是负值，改变Ug或Uk均可改变由阴极射向屏幕的电子流—称为束电流ik，Ugk和束电流ik的关系曲线如图5-5所示，这条曲线也叫调制曲线。4)第一阳极(A1)。也叫加速极，它是个顶部开孔的金属圆筒，其位置紧靠栅极，它加有百余伏到几百伏的正电压，对阴极发射的电子起加速作用。5)第二阳极(A2)和第四阳极(A4)。也叫高压阳极，它们是用金属连接起来的两个中央有小孔的金属圆筒，中间隔着第三阳极。需给它们接上正常的工作电压，使电子束进一步加速和聚焦；彩色电视机的高压阳极电压为20kV以上。这个高压由高压帽提供，它经高压插座与管壁内的石墨层相通，再通过金属弹簧片和第二、四阳极相接。图5-5显像管的调制曲线2.荧光屏在屏幕玻璃的内壁涂敷上一层很薄的荧光粉，在电子枪发出的高速电子轰击下，会发出白光。改变荧光粉的成分，可改变色调。荧光粉在受到电子束轰击时，除发光外，还放出电子，这称为二次电子放射。这些二次电子为显像管锥体内壁石墨层的高压所吸收，就形成电流的回路，这个电流就是束电流Ik。束电流的数值较小，一般在50～200μA范围。显然，束电流密度越大，阳极电压越高，荧光粉的发光越亮，即B=KjUn在荧光粉屏幕后还蒸发有一层很薄的铝膜，它有三方面的作用：1)作为束电流的正电极，由于它带高压正电位，能及时将荧光屏的电子吸收，形成束电流的通路；2)反射荧光粉发出的漫射光，以增加荧光屏前向的亮度；3)对透过的电荷起过滤作用，只让质量很小的电子通过，质量较大的带负电的离子不能通过，使荧光屏不致受离子的轰击而损坏。5.1.3自会聚显像管的结构与原理彩色显像管是一种阴极射线管，荧光屏是由三基色荧光粉点(或粉条)均匀间置在屏幕上构成。为了确保三束电子束在扫描时能击中各自对应的荧光粉点(条)，在显像管荧光屏后面约1cm处加入荫罩板，当管内三电子束在三基色信号分别控制下射到相应的粉点上时，屏幕上便会同时产生红、绿、蓝三幅基色图像。由于三基色图像的像素在屏幕上是紧密地相间置的，所以，通过“空间混色”法，在屏幕上便会混合形成彩色图像。自会聚彩色显像管只需配上一个精密设计的偏转线圈，基本上不需要作动会聚误差校正，就能使三束电子束在整个荧光屏范围内具有良好的会聚。1.自会聚显像管电子枪的结构特点自会聚管采用精密一字形排列的一体化电子枪，除三个阴极为在水平方向成一字形排列的独立结构，以便分别输入三基色信号和进行白平衡调整外，其他各电极都是采用公共结构，但在每个电极中相应地也开三个水平方向的小孔，如图5-6a所示。它产生的三束电子束之间的距离精密，不受装配工艺的影响，因而三束电子束的定位很准确。此外，在电子枪顶部，装有一个内磁极，其结构如图5-6b所示，它由四个磁环组成，内磁极总的作用是使红、绿、蓝三电子束所形成的光栅尺寸大小相同而重合。图5-6自会聚管电子枪的结构图2.自会聚显像管荫罩板和荧光屏的结构特点自会聚管荫罩板采用开长方形小槽晶字形错开排列的结构，以提高荫罩板的机械强度，它由0.15mm厚的薄钢板制成，安装在荧光屏后面约lcm处，并与阳极A2相连，所以，屏幕上三基色荧光粉条也相应排列成小条状。在荧光粉条以外部分涂上石墨，使其不会反射杂散波，从而增加图像的对比度。荫罩板的开槽数与荧光粉条组数一致(即荫罩板上每槽条对应荧光屏上R，G，B一组荧光粉条)。彩色显像管荫罩板起选色作用，保证通过某槽条的三电子束射到与它相应的粉条上。因为荧光粉条涂屏时，是以这种荫罩板为基准的，所以荫罩板又称为选色板。图5-7开槽荫罩板和条状荧光屏a)荫罩板的结构b)条状荧光粉放大图5.1.4电视机用显像管的新技术1.具备动态像散校正以及动态聚焦技术的新型电子枪一般电子枪在显像管的屏幕边角处，往往无法达到与屏幕中心一样良好的光斑形状和聚焦水平，所以电视机的屏幕边角，特别是大屏幕电视机的边角图像清晰度往往达不到令人满意的要求。现在新型的具备动态像散校正和动态聚焦技术的电子枪，可以轻松地将屏幕边角的光斑形状和聚焦水平提升至与屏幕中心相同的水平。2.变节距荫罩板，超细荧光粉条只有拥有超细节距的荧光粉条，图像才会显示得更清晰。29in“自然平”多媒体显像管，其中心荧光粉条节距仅为0.68mm，可以满足800×600SVGA显示需求。32in超平HDTV用显像管的中心荧光粉条节距更是减为0.60mm，完全能生动再现HDTV的魅力。3.高行频偏转线圈普通电视机用显像管的偏转线圈行频一般在16kHz以下，此时电视机是以50Hz/625行进行隔行显示，不但图像闪烁，而且扫描线间距较大，给观众以画面粗糙的感觉。新一代高行频偏转线圈，采用S-S绕制方式，行频可以高达48kHz，不但可以兼容100Hz隔行/50Hz逐行扫描（PAL），更能支持SVGA显示格式，令图像更加稳定清晰。5.2显像管附属器件与电路彩色显像管常见附件有偏转线圈、色纯和会聚组件。色纯和会聚磁铁组件共有6个磁片环，由含磁性的阻燃塑料做成，两两相同为一组，分为二极磁环、四极磁环、六极磁环三组，他们紧紧固定在塑料套上，简称会聚组件，此组件再套在显像管尾部的管颈上。如图5-8所示。图5-8自会聚显像管偏转线圈与会聚组件5.2.1偏转线圈的结构与偏转原理偏转线圈装在显像管管锥基部，是形成光栅的重要部件。电子束在行场偏转线圈的磁场作用下，沿着荧光屏逐行扫描，形成光栅。如果只有场偏转线圈的磁场起作用，则电子束只作垂直扫描，在屏幕上就会出现一条垂直亮线；同理，如果只有行偏转线圈的磁场起作用，电子束只作水平扫描,则在屏幕上会出现一条水平亮线。1.偏转线圈的结构偏转线圈由行偏转线圈和场偏转线圈组成，行偏转线圈在里，场偏转线圈在外。行偏转线圈有两组，上、下各一组，彼此并联或串联，其形状呈喇叭形，以便套紧在管颈锥部，提高偏转效率，并可减小前后端磁场的影响，结构如图5-9a所示。行偏转线圈的外侧套上一个磁环，起磁屏蔽作用，以减小自身磁场的对外辐射和防止外磁场对它的干扰。图5-9行偏转线圈及其产生的磁场2.偏转原理磁场对通有电流的导体有作用力，电子束是电流，它也受这一规律支配。由图5-9b可知，行偏转线圈产生的磁场是竖直的，它将使穿过它的电子束做水平运动，如图5-10a所示。而场偏转线圈产生的磁场是水平的，如图5-11所示，它将使穿过它的电子束做垂直运动。但无论是水平还是垂直扫描，都要求电子束的正程扫描是匀速的，而且具有周期性。要求流过行、场偏转线圈的电流波形是线性良好的锯齿波。图5-10行锯齿波电流的作用图5-11场偏转线圈和它产生的磁场彩管配套使用的偏转线圈有高阻抗式和低阻抗式两种，不能互换混用。一般说来，如果彩电输出电路使用分立元件OTL电路形式，工作电压为50V，其场偏转线圈为高阻抗，直流电阻约为40Ω～60Ω，且缠绕在磁环上的两部分应当是串联接入电路的；而场输出电路使用IC(如LA7830等)方式，使用24V供电的，场偏转线圈为低阻抗，直流电阻为6Ω～20Ω，且缠绕在磁环上的上下两部分应当是并联接入电路的。5.2.3彩色显像管外围附属电路图5-16是显像管的外围电路，它包含两部分，一部分是各电极的供电电路，均由行输出变压器提供，其中灯丝电压是由行输出变压器的一个次级绕组提供的脉冲电压；阳极约20kV高压和聚焦极几千伏电压由一体化行输出变压器的高压绕组经整流滤波输出，加速极电压是由行输出变压器的另一个绕组经整流滤波后产生；另一部分电路是信号输入及白平衡调整电路，也就是在色度信号处理电路中曾提到的基色解码矩阵与末级视放电路。图5-16显像管外围电路通常，末级视放电路有两种形式（具体方式由电视机的色度、亮度信号处理电路决定）:一种是直接输入三基色信号，而不必向视放管的发射极加入亮度信号；经过3个视放管的放大和调节，向显像管输出R，G，B三基色信号。另一种是输入3个色差信号和一个亮度信号，经过晶体管或集成电路组成的基色矩阵放大电路输出三基色信号。图9-16所示的电路即为此种形式，这里三个色差信号（B-Y、R-Y、G-Y）分别输送到三个视放管V101～V103的基极，亮度信号Y分别输入到V101～V103的发射极，在V101～V103的输入回路(基极与发射极)完成基色解码，即转换为R，G，B三基色信号。此信号经V101～V103放大，在集电极输出负极性的三基色信号，幅度达80～90VP-P，分别调制到显像管的三个阴极。图5-16所示电路中，V101～V103发射极所接的电位器组成白平衡调整电路。5.3显像管的调节5.3.1色纯度调节色纯度是指彩色显像管呈现单色光栅的纯净程度。在绿束和蓝束截止时，屏幕上应呈现纯红光栅；同样，红束和绿束截止时，屏幕应呈现纯蓝光栅；红色和蓝色截止时，应呈现纯绿光栅，否则就叫色纯度不好。接收彩色信号时，在屏幕的某个位置中，就会出现色斑。色纯度的良好与否，取决于红、绿、蓝三电子束在扫描过程中是否都打中与其对应的红、绿、蓝三种荧光粉。以呈现红光栅为例，如果红电子束在扫描过程中，都打中红荧