第一章.电视机行扫描电路

第一章行扫描电路1.1.1扫描电路的作用与组成1.行扫描电路的作用.供给行偏转线圈以线性良好、幅度足够的锯齿波电流，使电子束在水平方向作匀速扫描；行锯齿波电流的周期、频率应符合行扫描的要求，且能与电视台发射的行同步信号同步。即ƒн=15625Hz，Tн=64μs，其中，行正程Ts=52μs，逆程时间Tr=12μs，理想的行锯齿波电流如图1-1所示。.给显像管提供行消隐信号，已消除电子束回扫时产生的回扫线的影响。将行脉冲信号控制行输出管，使行输出级产生显象管所必需的供电电压，包括阳极高压、加速极电压，聚焦极所需电源电压。2.扫描电路的组成行扫描电路由行AFC（自动频率控制），行振荡，行激励，行输出和高、中压形成电路等几部分组成。其组成原理如图1-2所示。图1-1行锯齿波电流正扫Ts52μs回扫Tr12μsTH64μs行同步信号AFC行振荡行激励行输出积分电路行逆程脉冲行频比较信号控制电压EAFC64μѕ64μѕ各种直流电压和脉冲信号高、中压整流电路场偏转电流场扫描电路行场同步脉冲行场偏转线圈显象管图1-2行扫描电路的组成1.1.2行振荡器行振荡器的任务是产生矩形脉冲波。这个脉冲波的周期为64μs，脉冲宽度为18~20μs，幅度为2~4V。行振荡器应是一种压控振荡器（VCO），其振荡频率和相位受AFC电路输出控制电压的影响。在分立元件电路中，应用最多的是电感三点式变型间歇振荡器。下面分析这种电路的组成和工作原理。1.电路组成电感三点式变形振荡器的组成如图1-3（a）所示：行振荡器是由振荡管V、自耦式振荡线圈和基极电阻Rb₁、Rb2、电容Cb、发射极电阻Re、电容Ce和集电极负载R1、R2等组成。其中，振荡线圈绕在塑料骨架上，有两组线圈L₁与L₂，L₁与L₂的匝数比为1：3或1：2，骨架中有一个铁淦氧磁芯，磁芯可调出或调入，以改变振荡频率。图1-3行振荡器的组成Eb同步入输出Rb₁5.6KCb0.01L₁L₂Rb₂68KR₁680R₂390V3CG2GCe0.068Re24EcEec①②③t₁t₂t₃t₄t₁t₂t₃t₄Ec⒜行振荡器的组成⒝矩形脉冲电压的产生2.振荡过程为了得到矩形脉冲电压，振荡管要轮换工作于饱和与截止状态。当饱和时，三极管c、e极间内阻很小，晶体管电流最大，I=Ec/（Re+R1+R2），晶体管的饱和压降Uces≈0.2V，Uc≈Ec，R1、R2分压形成较高的电压输出。当管子截止时，ic=0，输出也为零。这样它输出如图1-3（b）所示意的矩形脉冲波。为了使振荡管能轮换工作于饱和与截止状态，应在它的基极输入如图1-3（b）所示的矩形脉冲波。t1~t2时，输入幅度较大的负脉冲，振荡管饱和导通，在它的集电极输出正脉冲；t2~t3时，输入正脉冲，振荡管截止，集电极Uc变为零。行振荡级就是要求在晶体管的基极形成这样的脉冲。下面结合图1-4讨论振荡过程。我们把振荡过程的一个周期分为四个阶段。为分析方便，我们把基极偏压Eb，偏置电阻Rb₁、Rb₂用Eb和Rb等效，如图1-4所示。⑴脉冲前沿（从导通到饱和）接通电源后，在振荡管各极相继出现电流ib，ic，ie,且有ic≈ie=βib。当ic从零增大并流经L1时，必将在L1中产生自感电动势℮12，其方向是①正、②负。L1与L₂顺向串联，所以L₂上也必然产生一个②正、③负的电动势℮23，③端出现的电压通过Cb加到V的基极，由于是PNP型管，ic增大又使e₁₂、e₂₃增大V很快达到饱和，此时ic达到最大值，ibic/β，由于在本电路中L₁、L₂是自耦变压器的绕组，ic再增大，这是个如下的正反馈过程：→ib↑→ic↑→e₁₂↑→e₂₃↑→ub↑→ib↑⒜⒝⒞⒟①②③①②③①②③①②③e₁₂e₂₃СьRвEвe₁₂e₂₃СьRвEвe₁₂e₂₃СьRвEвe₁₂e₂₃СьRвEвReVReReVReReVReReVReL₁L₂L₁L₂L₁L₂L₁L₂СeСeСeСei₁i₁i₂i₂i₂icicL₂L₂ReRe图1-4电感三点式的工作过程耦合得很紧，Cb容量也较大，因此正反馈作用很强，脉冲前沿的跳变时间很短，形成脉冲前沿很短，这个过程的电流和自感电动势的极性如图1-4（a）所示。（2）平顶阶段（保持饱和）当晶体管进入饱和状态，等效于将L₁突然接入Ec中去，流过L₁的电流还是缓慢上升的。另一方面e₁₂、e₂₃在达到饱和时达到最大值，e₂₃将经Re向Ce充电，形成电流i₂，充电的方向是左“-”、右“+”，使ue上升，以维持饱和状态；e₂₃又经V向Cb充电，形成电流i₁，充电方向是上“-”、下“+”，使ub上升，这将使这将使ib和ic降低。由于Ce充电较快较早达到稳定值而Cb充电较慢，使ube逐渐上升，即ib逐渐降低，降到ib又可以控制ic时，即ib=ic/β时，管子就结束饱和状态。平顶阶段的e₁₂、e₂₃和i₁、i₂的方向如图1-4（b）所示，ub、ue的波形图如图1-5的t₁~t₂期间。平顶阶段的时间要求为18~20μs。时间的调整主要是调整Cb和Rb。Cb越小，i₁对它充电时ucb的上升较快，平顶阶段的时间越短。在这个阶段中，Ｅc还通过L1、L₂、Cb向Cb-反向充电，使Cb的电压上正、下负，恰与i₁对它充电时的电压极性相反。由于有e₁₂、e₂₃的存在，这个电流较小，但还是可以影响间歇时间的长短。Rb越小，影响越大，平顶阶段将延长；反之，Rb越大，则平顶阶段的时间相当缩短。应用时，调节Rb（实际上是V的下偏置电阻）较为方便。(3）脉冲后沿（从饱和到截止）平顶阶段结束，ib又可以控制ic，但由于ib是下降的，ic也下降，L1的自感电动势e₁₂反向，即上“-”、下“+”，e₂₃也是如此，使Ub上升，产生的正反馈过程如下：→ib↓→ic↓→e₁₂↓→e₂₃↓→ub↑→ib↓振荡管很快就趋于截止，ib、ic、ie都等于零，形成了脉冲的下降沿。在达到截止的瞬间，由于电流变化很大，L₁,L₂都产一个较大的上“-”、下“+”的自感电动势叠加ub脉冲上，使管子截止，这阶段的e₁₂、e₂₃、i₁、i₂的方向如图1-4（c）所示，ub、uc的波形图如图1-5的t₂时刻。ucubueototott₁t₂t₃otototucbuceube⒜⒝⒞⒜⒝⒞uboubo图1-5ub、uc、ue的波形图1-6间歇阶段ube的合成波形（4）间歇阶段（从截止到再导通）当振荡突然截止时，ie=0，L₂储存的磁场能要释放，它向Ce放电形成i₂，磁场能转变为电场能，使uce上升，Ce电压为左“+”、右“-”，如图1-4（d）、（e）所示，使管子保持截止。L₂向Ce放电完毕，Ce又向L₂反向放电，如图1-4（f）所示。L₂、Ce形成一个LC振荡回路，其振荡的半周期约等于间歇时间。另一方面在间歇阶段，电源Ec通过L1、L₂、Cb、Rb向Cb充电，充电的方向为上“+”、下“-”，使岌岌的电压按指数规律逐渐降低，如图1-6（a）所示。这两个电压的叠加就是Ube的变化曲线，如图1-6（c）。当Ube曲线下降到PNP型振荡管导通电平Ub₀时，管子结束间歇阶段，开始下一个周期的振荡。本来就恢复振荡管的导通来说，单有Ec对Cb、Rb的充电回路就可以了，但从它的充电曲线（图1-6（a））可知，在它临近ube时，曲线几乎平直，如稍有干扰就会使振荡管提前振荡，因此其稳定性差，情况如图1-6（a）中虚线所示。加了L₂、Ce振荡电路，Uce的放电曲线如图1-6（c）所示，下降沿较陡直，不易受干扰信号影响，所以这个电路叫稳频电路。当然，下降沿也不能太陡直，否则较弱的同步信号就不起作用。加降低振荡回路Q值，引入电阻Re，使正弦波振荡幅度不致于过大。电感三点式振荡电路将振荡电路与稳频电路合二为一，具有使用元件少，结构简单，性能稳定等优点，在分立元件电视机中应用较多。影响间歇时间长视机的行频调节就是在偏置中设置一个电位器。1.1.3行激励级行激励级的作用是把行振荡器送来的脉冲电压进行功率放大并整形，用以控制行输出级，使行输出管工作在开关状态。行输出管导通时，要求工作于充分饱和状态。这就要求激励级提供足够大的增益给输出管提供过激励基极电流ib₊。一般设计为ib₊2Icp/β（Icp为流过输出管集电极的最大电流）。采用过激励的原因是为了提高状态的转换速度，以便得到速度更快的脉冲响应；如果ib不足，则行输出管将工作于浅饱和状态，使管耗增大，扫描线性变坏。行输出管从饱和边为截止的下降时间尽量短，要求1ns以下。这时，即使ib=0，由于输出管饱和时晶体管的基极、集电极积累了过多的电荷，ic不会立即为零，而是按指数规律下降；当输出管一旦进入截止状态，就会在行偏转圈两端感应出很高的逆程反峰电压，为使输出管由饱和迅速转变为截止状态，即ic迅速降为零，应使ib反向，即在晶体管的发射结加上反偏压，且要求|ib|3Icp/β。ib反向电流越大，截止所需时间越短。但要注意，反偏压不能超过行输出管发射结的击穿电压值，否则将损坏输出管。当行输出管导通时，如果输入激励电流不足，将会使逆程脉冲前沿变缓且变形，扫描锯齿波电流亦减少且有失真。行激励管一般是按开关方式工作的。它对行输出管的激励方式可有两种：同极性激励个反极性激励。在行输出管导通时，行激励管也导通；行输出管截止时，行激励管也截止；这种工作方式叫同极行激励。在这种方式中，当行激励级的电流截止时，由于激励变压器的初、次级电路都开路，因此在激励变压器中将感应很高的反电动势，这个反向电动势容易使输出管的发射结击穿。反极性激励方式在行输出管导通时，行激励管截止；行输出管截止时，行激励管导通。反极性激励优点较多，应用比较广泛。下面介绍反极性行激励级电路，它的电阻组成如图1-7所示。①在t₁至t₂期间，行激励管处处电压ub₁为正压，使激励管V₁导通，变压器T的初级产生感生电动势上负、下正，这个负压对输出管V₂是反向偏置，输出管V₂截止。t₁t₂t₃t₄tttub₁ic₁ib₂C₁C₂C₃C₄R₁R₂R₃①④②③V₁V₂Ec⒜⒝图1-7行激励级工作过程⒜电路；⒝波形②在t₂到t₃期间，激励管输入电压ub₁为反向，使激励管的集电极电流ic₁被截止，激励变压器初级产生上负、下正的感生电动势，次级产生上正、下负感生电动势，使行输出管V₂导通。并且，在行输出管V₂正向导通期间，基极电流对C₃充电，在C₃两端产生一个下正、上负的直流电压，这个电压是供给行输出管的自给负偏压。③在t₃时刻，激励管输入电压ub₁再次变为正向，使激励管V₁导通，次级产生上正、下负的感生电动势与电容C₃上电压的叠加，增大了行输出管V₂基极的反向电压，加速了行输出管V₂的功耗。由于电容C₃上负偏压，反映到激励变压器的初级，所以在t₃至t₄之间也有一个尖峰。电路中，C₁可消除行振荡级的高频自激振荡，Rc可调节激励的强弱，Rc越小，激励越强。反极性激励的优点：①有良好的隔离作用，使行输出管的输入阻抗变化不致于反映到行振荡级，有利于振荡级的稳定。②由于激励管和输出管交替工作，激励变压器的磁芯始终有磁通φ通过，从而磁通的变化较小，不致于产生高频寄生振荡。虽然管子的延时作用也会产生振荡，不过幅度较小，可加R₂Ce阻尼电路予以吸收。1.1.4行输出级行输出级工作在高电压、大电流状态下，其功率消耗较大，甚至可达到整机功率消耗的一半。行扫描输出电路的作用是向行偏转线圈提供线性良好、幅度足够的锯齿波电流，使显像管中的电子束作水平扫描。1.行输出级工作原理典型的阻尼式行输出管的原理电路如图1-8（a）所示。行激励级送来的脉冲电压经激励变压器T₁送行输出管V₁的基极。行激励输入T₁V₁ubeuceD₁CCsLYT₂D₂直流高压Ec⒜⒝Sv₁SD₁CiYEcLY图1-8阻尼式行输出级原理电路图⒜原理电路；⒝等效电路行输出管V₁工作在开关状态。行偏转线圈LY及回扫变压器T₂（又称为逆程变压器）均作为行输出级负载。Cs是S形校正电容，C为逆程电容。图1-8中，D₂是高压整流管；D₁为阻尼二极管，是特制的专用管，它不同于一般的普通二极管，它的开关特性行激励输入T₁V₁ubeuceD₁CCsLY