Особенности строчной развертки

Строчная развертка имеет ряд существенных особенностей, связанных, прежде всего, с тем, что частота развертки в 312, 5 раз (по стандарту России) больше частоты кадровой развертки. Следствием является изменение эквивалентной схемы отклоняющих катушек (рисунок 4.19, в), увеличение мощности развертки до уровня 10÷ 15 Вт для черно-белых и 25÷ 50 Вт для цветных телевизоров, а также наличие на элементах схемы выходного каскада высоковольтных строчных импульсов обратного хода, предъявляющих жесткие требования к электрической прочности активных и пассивных элементов схемы.

Функциональная схема блока строчной развертки приведена на рисунке 4.22. Очевидные схемные отличия от кадровой развертки - использование инерционной синхронизации (АПЧиФ), строчного трансформатора (ТВС) и высоковольтного выпрямителя (ВВ), создающего ускоряющее напряжение для кинескопа (для разных трубок от 10 кВ до 25 кВ).

Однако главное отличие заключается в использовании ключевого режима работы выходного каскада. Переход к ключевому режиму необходим и возможен в связи со следующими причинами:

 

Рисунок 4.22 – Функциональная схема строчной развертки:

АПЧиФ СР – автоматическая подстройка частоты и фазы строчной развертки; ФОРМ – формирователь строчного запускающего импульса (СИ зап.); ТВС – трансформатор выходной строчный; ВВ – высоковольтный выпрямитель; СК– строчные отклоняющие катушки; СИ ОХ – строчный импульс обратного хода

· напряжение на катушке U и ток I, протекающий через катушку строчного отклонения (рисунок 4.19, в), связаны очевидным соотношением

; (4.42)

· соответствующие осциллограммы приведены на рисунке 4.23 для линейного режима работы выходного каскада. Для реальных параметров строчной развертки размах прямоугольного импульса на отклоняющих катушках должен быть порядка 1 кВ;

Рисунок 4.23 – Линейный режим работы выходного каскада строчной развертки

· паразитная емкость C препятствует быстрому нарастанию фронта прямоугольного импульса, поэтому требуется источник сигнала с малым внутренним сопротивлением R _iГ → 0;

· таким образом, транзистор выходного каскада должен работать в линейном режиме, т.е. находиться в активной области и управляться по току;

· подобрать транзистор, который находится в активной области при изменении коллекторного напряжения в диапазоне 1 кВ, - практически неразрешимая задача;

· возможность использования ключевого режима обусловлена тем, что линейное отклонение луча во время обратного хода развертки не является обязательным. В современных ключевых каскадах строчной развертки для формирования обратного хода используется колебательный разряд на собственной частоте контура, образованного индуктивностью строчных катушек L и паразитной емкостью C.

Эквивалентная схема ключевого каскада приведена на рисунке 4.24. Здесь же показаны поясняющие эпюры, при построении которых для простоты принято R _K =0 (R _K – это паразитное сопротивление замкнутого ключа K).

Рисунок 4.24 – Эквивалентная схема и эпюры, поясняющие работу ключевого каскада строчной развертки

Заряд индуктивности L начинается при замкнутом ключе K в момент времени t=0 и происходит по экспоненте с постоянной времени τ:

, (4.43)

где τ =L/R _K > > T _C. (4.44)

При соблюдении условия (4.44) можно считать заряд линейным:

.

При t=t ₁ =t _пс /2 (см. таблицу 1.3) достигается пиковое значение I _m строчной пилы:

(4.45)

В момент t ₁ ключ K размыкается, резистор R _K отключается от LC-контура и начинается колебательный разряд контура с частотой :

I= I _m cos ω t. (4.46)

За полпериода ток в отклоняющей катушке изменяется от + I _m до -I _m, при этом, в соответствии с выражением (4.42), на катушке формируется отрицательный импульс синусоидальной формы с амплитудой U _m. Можно показать, что величина U _m рассчитывается по формуле

(4.47)

где t _ox – длительность обратного хода по строке. К моменту времени t ₂ обратный ход заканчивается и начинается формирование очередного прямого хода по закону:

(4.48)

Переход от колебательного разряда (4.46) к апериодическому (4.48) происходит за счет замыкания ключа K в момент времени t ₂. При этом R _к по переменному току подключается (через источник питания E ₀) параллельно LC-контуру и превращает его в апериодическую цепь (т.к. R _к → 0). Отметим, что в интервале времени t ₂ …t ₃ ток протекает в обратном направлении, что означает возврат в источник питания энергии, накопленной в катушке индуктивности L. К моменту времени t ₃ ток достигает начального (нулевого) значения, и далее процесс повторяется. Если принять R _к =0, то схема рисунка 4.24 не потребляет энергии и, следовательно, при удачной реализации должна обеспечивать высокий КПД каскада. Еще одна особенность схемы заключается в том, что при размыкании ключа на нем возникает положительный импульс напряжения с амплитудой

. (4.49)

Величину этого импульса можно регулировать путем изменения величины t _ох подключением к паразитной емкости дополнительного конденсатора. В практических схемах амплитуда строчного импульса обратного хода (СИ ОХ) находится в пределах

=(10÷ 15)E ₀. (4.50)

На рисунке 4.25 приведена упрощенная схема выходного каскада строчной развертки, работающего в ключевом режиме.

Рисунок 4.25 – Упрощенная схема ключевого каскада строчной развертки

В роли двустороннего ключа выступают транзистор T1 и демпфирующий диод D1. Конденсатор C1 имеет достаточно большую емкость (порядка 1 мкФ) и по цепи E ₀ → ТВС→ C1→ СК заряжен до напряжения E ₀. При формировании пилы он выполняет роль источника питания, который отдает энергию в СК при ее заряде через открытый транзистор T1 (это вторая половина прямого хода) и принимает энергию при заряде СК через открытый демпферный диод D1 (это первая половина прямого хода). С учетом направления тока через СК поясняющие эпюры I и U (рисунок 4.24) применительно к схеме рисунка 4.25 должны иметь обратную полярность.

Положительный импульс =U_m+E ₀, возникающий на коллекторе T1 при его запирании, поддерживает во время обратного хода демпферный диод D1 также в закрытом состоянии. Открывание демпферного диода D1 происходит автоматически после того, как величина U _m cos ω t+E ₀ достигнет отрицательного значения.

Строчный запускающий импульс (СИ зап) поступает через согласующий трансформатор на базу T1 и открывает его на время формирования второй половины прямого хода. Строчный импульс обратного хода U _m (осциллограмма U на рисунке 4.24) приложен к первичной обмотке ТВС, трансформируется в высоковольтную обмотку и выпрямляется диодом D2, образуя ускоряющее напряжение для кинескопа.