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星星点灯

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热血寒冰

非常抱歉，解释图传不上来，我会继续的！图中编号1 2 3……表示扫描的时间顺序，两边的编号①、②、③……表示扫描行的空间顺序（位置）。实线表示正程扫描轨迹，虚线表示逆程扫描轨迹。从图可见，第一场扫描了①、③、⑤……⑨ 行，第5 行开始不久转入垂直逆程，第6 行开始一段之后转入垂直正程，第二场开始，第7 行至第10 行，扫描了③、④、⑥…… ⑧行，第10 行结束。第二场转入逆程，逆程结束转入第三场。第三场的扫描与第一场完全重合，第四场的扫描与第二场完全重合。以后重复进行。显示器的扫描频率与扫描线数的关系与电视相同。但显示器的垂直分辨率与扫描线数不完全是一个概念。
四、显示方式与行场频率的关系
在行场扫描问题中已讲到我国电视标准行扫描频率为15625Hz， 场扫描频率为50Hz 每场的扫描线数为312.5 线，即
行频/场频= 15626/50 = 312.5 线
因为电视采用隔行扫描，每一帧画面（一幅画面）分两次扫描完成625 线，电视隔行扫描理论对显示器完全适用。
计算机的组成可分成三部分，即计算机主机、显示系统和电源。原理方框图如图1.3所示。




显示系统包括显示控制卡和显示器。显示控制卡输送给显示器的信号有行、场同步信号，以保证显示画面的稳定有序，R、G、B（ TTL 或Analog 信号）输送给显示器可随时观察计算机的工作过程和结果。显示卡的晶振频率（或2 分频，4 分频等）决定了点频（点周期），显示卡的总偏程值决定了每行最高点数和垂直行数，而点频决定了行场频率。显示系统的显示方式首先（最主要的）是由显示卡决定行、场扫描频率，每行最高可显示点数和每场有可显点的最高行数，实际上还要看显示器显像管荫罩孔的数目和显示器荧光屏有效尺寸以及视频信号通道的带宽是否满足要求。从以上分析可以看出显示卡的制作决定了显示方式，包括：行、场频率及其信号极性、分辨率、视频信号（TTL 或Analog 信号）。比如CGA 卡行频为15.85kHz，分辨率为640×200,视频信号为TTL 电平脉冲信号，16 色。VGA 标准行频为31.5kHz ，场频为70.08Hz， 分辨率为640×480 ，视频信号为模拟信号（Analog），颜色为无穷。某一型号显示器的最高分辨率要有相应的显示卡配合使用，它取决于显像管荫罩孔的数目和孔距（即显像管点距），显示器屏幕有效显示尺寸以及视频信号通道的带宽。根据计算和实际经验得知，一个14 英寸点距为0.31mm 的显示器在水平方向可实现800 个可显点（像素），而不可能实现1024 个可显点，既使计算机设置1024×768 的显示模式，虽然显示器可以工作在1024×768 显示方式，但效果是不好的会造成字符、图形的边缘模糊，其主要原因是显示屏幕小显像管的点距不够小。比如IBM 8514/A 要实现1024×768 的显示，则要求使用0.28mm 点距16 英寸以上的显像管，若使用14 英寸显像管，则要求它的点距为0.24mm ，这样才能达到满意的效果。
五、显示器失真问题
不管是单色显示器还是彩色显示器的图像（包括字符显示）都会存在程度不同的失真问题。由于产生失真的原因不同，又分为几何失真和非线性失真两种。几何失真是由于物理原因造成的，例如：偏转线圈制作工艺误差及其安装误差等。而非线性失真是由于各元件都存在电阻损耗或元件性能在使用过程中变坏等原因造成的。所以不能笼统的谈论失真问题。下面对两种不同性质的失真问题进行简单的分析。
1、 几何失真
几何失真有枕形失真、梯形失真、平行四边形失真、桶形失真、倾斜失真5 种。光栅几何失真示意图见图1.4。






下面从电工学原理角度讲一讲偏转线圈的工作原理，以及由偏转线圈引起的几何失真。偏转线圈分行偏转线圈和场偏转线圈，它们分别使电子束作水平和垂直方向的扫描。当偏转线圈有电流通过时就产生磁场，电子束在磁场作用下就在屏幕上从左至右，从上到下进行反复扫描。
行偏转线圈分上下两部分，产生垂直方向的磁场，使电子束作水平方向的偏转，场偏转线圈分左、右两部分，产生的磁场是水平方向的，使电子束作垂直方向的偏转。如果行、场偏转线圈的磁场彼此不垂直，光栅就会产生平形四边形失真，若磁场不对称，一边强一边弱，光栅就会产生梯形失真。但偏转线圈作好后就不能改变，如果失真太严重就得作废；不太严重可通过放在偏转线圈周围的附加磁性物质所产生的附加磁场来修正，使光栅几何失真限定在规定范围内。由于对几何失真要求越来越严格，上述办法已不能满足需要，所以当前最流行的显示器都采用电子调整或通过电路进行调整的方法。
2、 非线性失真
一般系指行、场扫描引起的失真，即行线性失真和场线性失真。行线性失真主要原因是由

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于行输出管放大倍数不够大，高频特性不好以及阻尼管、偏转线圈等都不是理想元件，且存在电阻损耗等原因造成的，一般利用行线性调整线圈进行调整。但行扫描频率不断提高，从15kHz 上升到120kHz，甚至更高，采用固定不变的线性调整已不能满足要求，所以当前较高档次显示器均采用动态行线性调整（将在第二章详细介绍）。场线性失真主要原因是场输出管性能不良等原因造成的。
3、 延伸性失真
延伸性失真是由于电子束在荧光屏的中心区域与边缘在相同角速度下，而线速度不同造成的失真。这个问题将在本章第七节中讲述。

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第二节  显示器组成原理框图及各部分主要功能
一、原理框图
显示器由行扫描电路、场扫描电路、视频处理电路、视频放大电路、同步信号处理电路、亮度调整电路、自动亮度（ABL ）控制电路、电源和显像管等八部分组成。原理框图见图1.5 所示。
二、各框主要功能
1、 视频处理电路
目前流行的显示器绝大部分是VGA 彩色显示器，但个别用户还在使用TTL（CGA、EGA）彩色显示器，所以该电路包括这两种显示器的内容。VGA 显示器视频处理电路的主要功能是，将计算机送入的R、G、B模拟脉冲信号进行视频处理后送入视频放大电路。视频处理电路多数都采用M51387 或LM1203N 两种芯片。TTL彩色显示器视频处理电路先将TTL 数字信号进行放大整形,然后进行释码处理，再将TTL 信号变成模拟信号，送入视频放大电路。整形放大一般采用三极管，释码处理常采用N82S147AN（同DM74S472N）或N82S135N， D/A 转换电路前几年常采用分离元件，现在均采用集成电路。两种显示器视频处理电路都具有对比度控制功能，亮平衡调整功能等。
2、 视频放大电路
主要功能是对经过视频处理后的模拟信号进行放大，常通过射极跟随器输出送入显像管阴极RK、GK、BK。该电路还具有暗平衡调整功能，保证屏幕背景颜色适宜，该电路有足够的带宽和放大量，保证图像清晰不失真。
3、行扫描电路
（1）        输送给行偏转线圈线性良好的行频锯齿波电流，峰值可达几个安培。
（2）        供给显像管所需要的工作电压、阳极高压，单色显像管为14-17kV，14 英寸彩色显像管为22-30kV，17 英寸以上大屏幕为26-34kV。为14-20 英寸彩色显像管提供聚焦极电压5-8kV，为14 英寸彩管提供加速极电压：250-450V。为亮度控制电路提供-170-400Vpp 脉冲电压，为灯丝提供6.3V 直流或20-30VPP行脉冲电压。目前生产的彩色显示器显像管灯丝电压大多数型号采用电源供电，有些显示器还由电脑控制。
（3）        给显像管提供行消隐信号，使行扫描逆程中电子束被截止，实际上电子束没有完全截止，只是屏幕亮度在适合的情况下不出现回扫线。
（4）        向行扫描集成电路（AFC）鉴相器提供行逆程脉冲信号。
经积分变为锯齿波作为比较信号与同步信号进行比较，达到行扫描频率和相位与同步信号的频率和相位完全同步，保证屏幕图像稳定。
（5）        向高压保护电路提供高压取样脉冲。
（6）        国外一些显示器还提供高压直流取样电压送入高压稳定电路。
4、 场扫描电路
（1）        为场偏转线圈提供线性良好的锯齿波电流。
（2）        能够方便地调整场扫描频率幅度和线性确保图像在垂直方向稳定。
（3）        为显像管提供场消隐信号。
5 、同步信号处理电路
随显示方式的多种变化，扫描频率升高范围加宽，行场同步信号的频率和极性也随之变化。

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该电路要根据行振荡芯片对同步信号极性的要求提供极性一致的同步信号。另外同步信号的幅度要足够大。一般为3-5Vpp。
6、 亮度和自动亮度控制（Automatic Brightness Limiter）电路
显像管电子的发射量有两种控制方式：一种由阴极电压的高低控制。前几年生产的显示器多数采用阴极控制，这种方法控制范围小，其控制电压黑白显象管一般为40V，彩色显象管一般为45-185V，由电位器调整电压的大小，通过视放电路改变阴极电压的大小。第二种是栅极（GI） 控制，通过改变栅极电压的大小，来调整阴极电子的发射量。亮度控制电路为栅极提供0--60V 直流电压，这种控制方式范围大，基本取代了阴极控制方式。
自动亮度控制（ABL）电路，由于某种原因使得显像管阳极高压升高，使图像背景亮度即显像管光栅太亮，会缩短显像管寿命，而且对人的眼睛也是有害的。为了避免这种现象的出现，显示器一般都采用这种控制电路，简称ABL 电路。该电路将行输出变压器阳极高压负端（由于显像管亮度变化而产生的）电压变化进行取样，此电压叫ABL 控制电压，经控制电路放大加到视频处理电路中的对比度控制电路，通过对比度控制电路使显像管的亮度变暗，恢复正常。
7、 显像管
通过显像管的屏幕实时地将计算机的工作过程和结果显示出来。
8、 电源
向显示器各组成部分提供稳定的直流工作电压即：
（1）        行场振荡电路电源电压一般为12V。
（2）        行输出电源电压其大小随行同步脉冲频率升高而升高，一般为54-130V，常用B+表示，大屏幕可到195V。
（3）        行推动电路电源电压一般为12V-100V。
（4）        场输出电路电源电压一般为12V-100V。
（5）        视频放大电路电源电压为60-180V。
（6）        视频处理电路电源电压一般为12V。
（7）        一般集成电路电源电压为5V。
（8）        灯丝电源电压一般为6.3V。

第三节  显像管基本知识
显像管是显示器中最重要的部件，它的价格最贵，作用最大，显示屏的尺寸和显像管的点距是显像管最主要的两个参数，显像管分单色显像管和彩色显像管两种，彩色显像管又分单枪和三枪两种，三枪有等边三角形排列和一字形排列两种，后来又出现荫罩型自会聚管。

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一、显像管结构
显像管是将电信号转化为光信号的器件，它能实时地将计算机工作情况和结果以光的形式显示在荧光屏上，具有监视和显示的作用，国外通常叫监视器，即CRT， 国内通常叫显示器。显像管由玻璃制成，它由电子枪、玻壳、荧光屏和管脚四部分组成，下面分别加以叙述显像管结构，见图1.6：
1． 电子枪
电子枪由灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极和阳极组成。
（1）        灯丝用H 表示，单色显像管灯丝电压为直流12V ，电流约为0.6A。彩色显像管灯丝电压为6.3V（有的显示器加行频脉冲电压），电流约为0.6A。 灯丝加电将阴极烘热发射电子。
（2）        阴极：用K 表示，阴极受热后发射电子。单色显像管阴极加电压为25~ 40V，彩色显像管加电压45 ~ 180V， 随显像管尺寸大小而异。
（3）        栅极：又叫控制栅极，用G1 表示，圆筒形套在阴极外面，顶部中心开孔。栅极加负电压0 ~ -60V，用电位器（或电脑控制）调整负电压来调制通过的电子数目，改变显像管束电流的大小，从而控制荧光屏的亮度。
（4）        加速极：用G2 表示，加数百伏的正电压，彩色显像管加230 ~450V 使电子束加速射向荧光屏，调整电位器可改变电压大小，从而控制荧光屏的背景亮度。
（5）        聚焦极：单色显像管加数百伏电压，彩色显像管加5 ~ 8kV 电压，使电子聚焦成很细的电子束，改变聚焦电压的大小可以改变荧光屏聚焦的好坏。

（6）        阳极：又叫第二阳极，用A2 表示。单色显像管加电压12 ~ 17kV， 彩色显像管加电压22 ~34kV，随显像管尺寸大小而异，阳极高压对电子束起最后加速的作用，使其有较大的能量轰击荧光屏而激发出光点, 电压越高光点越亮但由于电子束速度快，偏转的角度就会减小，从而使行幅相对减小，阳极电压偏低时光栅亮度变暗，在同样偏转磁场作用下电子偏转角度加大，行幅加宽。
2、玻壳
由显像管的屏玻璃、锥体和管颈组成，里面抽成真空。锥体部分内、外壁均涂了一层石墨导电层，内壁涂层接阳极，外壁用弹簧接上金属屏蔽导线接显示器地线，底板两导电层之间构成数百微法拉的大电容，作为阳极高压滤波之用。
3、荧光屏
显像管荧光屏玻璃内壁涂一层荧光膜，受电子轰击而发光，发光颜色与荧光粉颜色有关。屏上荧光粉里边有一层很薄的铝膜（十分之几微米），与显像管阳极相连。电子束很容易通过，加大了荧光粉的发射效率和荧光屏的亮度，还可遮挡后面的杂散光，增强了对比度。
4、管座

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显像管管座如图1.7 所示
这里要说明的是：有些大屏幕彩色显像管有三个栅极、两个聚焦极，其管脚功能这里不再画了。
二、自会聚彩色显像管
彩色显像管近几十年发展很快，有正三角形排列三枪三束管、一字形排列三枪三束管、单枪三束管、荫罩管、自会聚管，其中荫罩管性能比较完善，自会聚管大大简化了会聚调整，目前被广泛使用的是荫罩式三枪三束一字排列黑底自会聚管。见图1.8
1、 结构
自会聚管和彩色显像管一样，也是由电子枪、玻壳、荧光屏和管脚组成，但是每一部分具体结构是不一样的。
（1）        电子枪：它由三个灯丝、控制栅极、加速极、聚焦极、阳极（又称第二阳极）、三个阴极组成。三个灯丝并联，所以显像管灯丝只有两个引出管脚。栅极、加速极、聚焦极是三个电子束公用的，所以这三个极均只有一个引出管脚。对于尺寸大于16 英寸的管子，有的管子具有三个控制栅极，两个聚焦极都单独供电。
（2）        荧光屏：荧光屏玻璃内壁涂有红、绿、蓝三基色荧光粉小点，它们有规则的排列。相邻的三种颜色荧光小点组成一个色点组，称为像素，它们是产生各种颜色的基本单元。根据物理学中的混色原理，三色发光的亮度比例适当，可呈现为白光。适当调整发光比例可重现出不同的颜色，比如红绿混合发出的光为黄色，红蓝混合发出的光为紫色，绿和蓝混合发出的光为青色等。在一定尺寸下荧光屏内壁荧光点数的多少决定了显像管点距的大小（荧光点之间的距离），荧光粉荫罩和点距示意图如图1.9 所示；三基色混色原理示意图如图1.10 所示。

（3）        荫罩：它安装在与荧光屏内壁距离很近的地方，并与阳极相连。它由很薄的金属片制成，上面开了很多很多的小园孔。自会聚管条状方孔其数目约为荧光点数的三分之一。小孔按正三角形排列，与荧光点组一一对应，制造精度要求很高。要保证电子束打中与它相应的荧光粉小点上，这称为显像管制造时的彩色中心。
（4）        色纯：所谓色纯就是指单色纯净的程度。若显像管制造时工艺完全合格，红、绿、蓝三个电子束只能分别击中与之相对应的三基色荧光粉色点上。当断开R 和G 阴极时，光栅则呈纯蓝色；当断开R 和B 阴极时光栅则呈纯绿色；当断开G 和B 阴极时光栅则呈纯红, 在这种情况下电子束的偏转中心与彩色中心完全重合, 但实际是不可能的，为了满足色纯的要求，应该对电子束的偏转中心进行修正以补偿显像管在制造彩色中心时产生的误差，以及其它原因（例如地磁或外界干扰磁场）引起的误差，一般利用套在管颈上的色纯磁铁来修正电子束的偏转中心。色纯磁铁由两个重叠的磁铁环组成，这与黑白电视机的光栅中心位置调整片相似，如图1.11 所示。通过转动两个磁铁的角度或它们的相对位置，可改变合成磁场的大小和方向，以达到色纯的目的。

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2、 彩色显像管工作原理
在电子束未加偏转磁场的情况下，三电子束在荫罩面相交并穿过荫罩孔射向相应的荧光粉点上，激发出红、绿、蓝三个基色。从理论上讲在显像管中央就会有一个纸白色的亮点。如果对电子束加偏转磁场，则从相应的偏转中心开始，三个电子束偏转后的交点将沿扫描行的方向移动而被荫罩截获，直至扫到下一个荫罩孔时三个电子束又分别打到相应的荧光粉点上。因此每一个电子枪都会扫出一个基色荧光点阵图。若用相应的基色信号来控制电子枪的发射强度，通过电子束的调整和人的眼睛对基色的相加混合作用，就在荧光屏上看出完整的彩色图像，这就是彩色显像管的工作原理。
3、 自会聚管特点

（1）        自会聚管采用三枪三束水平一字排列结构，三电子束间距较小，可减小会聚误差，不用动会聚调整装置，用起来较方便。
（2）        自会聚管采用黑玻璃，亮度增强30% ，对比度也有所增加。
（3）        管颈较短，快速启动，开机即有图象在屏幕上出现。
（4）        槽孔状荫罩板和条状荧光屏。
自会聚管由于采用单片三孔栅极，可以使束与束之间的距离仅取决于制作栅极所用模具的精度，而不受装架操作的影响。这样三个电子束的定位可以很精确。单片栅极还消除了用分离热膨胀元件时固有的热膨胀会聚漂移。电子枪除有三个独立的阴极引线用以输入三个基色信号和进行白平衡调节以外，其它各电极都有公共引线。
在水平方向静态会聚由于静会聚磁铁的作用，能使三束正好会聚到荫罩的中心槽孔中并射到相应的三基色荧光粉上。用来进行静态会聚调整的两对环形永久磁铁安装在管颈上。使用这种外装置就能使任何方向的边束和中心束会聚, 校正制造工艺中造成的偏差。为了进行动态会聚调整，采用了磁增强器与磁分路器，即在电子枪顶部设置了附加磁极，它实际上是四个磁环。
自会聚管采用了环行精密偏转线圈，其匝数分布恰好给出实现电子束会聚所需要的磁场分布，这种偏转线圈称为动会聚自校正型偏转线圈。线圈的水平与垂直两个绕阻都绕在预先刻在环行塑料骨架上的沟槽内，而骨架与磁芯交接在一起，由于线圈精密度高，所以磁场分布准确,一致性好。
这种偏转线圈较短，匝数较少，体积较小，阻抗较低，在工作中会聚性能与激励电路无关，所以当会聚色纯调整磁铁以及线圈位置调整好后，在生产管子时，就将它们固定在管颈上与显像管形成整体。
4、 自会聚管工作原理
所谓电子束会聚就是R、G、B 三电子束在整个屏幕都分别击中自己的基色荧光粉色点上。自会聚就是用非均匀偏转磁场使R、G、B 电子束自动会聚，自动消除三电子束的失聚，而不用外电路的动态调整。装置产生非均匀磁场的偏转线圈叫做“动会聚自动校正偏转线圈”。场偏转磁场为桶形结构，行偏转磁场为枕形结构。
首先介绍均匀磁场对一字排列电子束的失聚情况，由于显像管荧光屏的曲率半径与电子束偏转半径是不一样的，特别是平面管就更不一样了，所以在水平方向荧光屏中心区与边缘电子束扫描角速度一样，但是线速度相差很大，偏转角越大，产生的失会聚也就越严重，因此荧光屏两边缘失聚就更严重，中心区域则没有失聚现象。由于电子束是水平一字排列所以在垂直方向基本没有失聚现象，失聚主要发生在水平方向上，

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在图中标出了三条竖线在屏幕上失聚情况。从图1.12 可看出离屏幕中心越远，动会聚误差就越大，左右两条线的失会聚比中间严重，而每条线的上下两端又比中间部分严重。另一方面，从几何失真的角度来看，在会聚严重失真的同时，整个光栅呈枕形失真状态。自会聚管的“动会聚自动校正偏转线图”就是为消除动会聚的失聚而设计的，其中场偏转磁场为桶形结构，该磁场既有垂直偏转所需要的水平磁场分量，也有垂直磁场分量，而垂直磁场会使电子束产生水平方向偏移场偏转磁场垂直分量，使蓝电子束向左偏移，结果荧光屏上下红、蓝电子束均向绿电子束靠拢，光栅失聚得到改善和校正，荧光屏中间垂直线附近的电子束完全重合，荧光屏两边红、蓝电子束偏转量大于绿电子束的偏转量
当电子束从左向中间扫描时，红电子束偏转量小，蓝电子束偏转量大，若枕形磁场量大，而蓝电子束偏转量小，如果枕形磁场合适，红、蓝电子束同样会重合。但由于绿电子束在中间处于较弱的磁场下，偏转量小，与红蓝电子束不重合
当显像管出厂后，偏转线圈都安装好，用户和维修人员不能轻意调整偏转线圈位置。因为电子束的中心轴线与偏转线圈的磁场中心轴线相重合，否则动会聚将受到破坏。由于自会聚管在制造过程中电子束的偏转中心与彩色中心不可能没有误差，所以显像管的静会聚和色纯调整是必不可少的。
自会聚管的偏转线圈不同型号不能交换，因为管子在出厂前都安装有配好的偏转线圈及静会聚磁铁，在维修时若需要更换或调整，可按下列顺序进行。
5、 会聚调整
显像管的会聚分动会聚和静会聚，动会聚误差是指屏幕中心区域以外区域的会聚误差，所谓静会聚系指未经偏转的电子束能准确的在荫罩的小孔会聚, 它能准确地打在荧光屏中心的那组荧光点上，这种现象叫静会聚。但实际情况电子束不可能会聚的如此理想，即使聚焦良好时也往往盖过1 -3 个荫罩孔，在实际调整中，一般都加偏转磁场，因而静会聚是指屏幕中心区域三条电子束的会聚，它是由电子枪在管内安装位置误差引起的。为了解决这个问题，在管颈上靠近尾部的地方安装有三组磁环，