Файл: БТВА (окончательная редакция) для печати.docx

Рис. 7.6. Полная и упрощённые эквивалентные схемы кадровой катушки

во время прямого и обратного хода кадровой развёртки

Схема состоит из индуктивности L_K, сопротивления потерь r_K и межвитковой ёмкости C_K (рис.7.6,а).

В настоящее время в ТВ-приёмниках используются маловитковые отклоняющие катушки тороидального типа. Для таких катушек ёмкостью С_К можно пренебречь. Величина индуктивной составляющей полного сопротивления катушки зависит от величины L_K и скорости изменения

тока I_K, протекающего через катушку. Во время прямого хода эта скорость сравнительно невелика и индуктивная составляющая полного сопротивления оказывается значительно меньшей активного сопротивления r_K. Поэтому эквивалентная схема катушки во время прямого хода развёртки представляется в виде сопротивления r_K (рис.7.6,б). Во время обратного хода развёртки скорость изменения тока I_K возрастает более чем в 10 раз. При этом индуктивная составляющая сопротивления катушки оказывается во много раз большей, чем величина r_К и эквивалентная схема катушки может быть представлена только одной индуктивностью (рис.7.6,в).

В связи с изменяющимся характером нагрузки для формирования линейно изменяющегося тока, протекающего через катушку, форма напряжения U_K, прикладываемого к катушке во время прямого и обратного хода развёртки, оказывается различной (рис.7.7).

Рис.7.7. Эпюры напряжения и тока через кадровые катушки во время

прямого и обратного хода развёртки

Во время прямого хода развёртки ток I_K повторяет форму напряжения, прикладываемого к катушке. Во время обратного хода закон изменения тока, строго говоря, необязательно должен быть линейным (важно, чтобы электронный луч возвратился в исходное положение). Однако для уменьшения длительности обратного хода целесообразно выбрать линейное изменение тока и в это время. Тогда для выполнения этого условия на время обратного хода на катушку необходимо подавать прямоугольный импульс (рис.7.7).

Разнообразие конкретных схем ВК довольно велико. Рассмотрим работу одной из них, часто встречающейся на практике (рис.7.8.).

Рис. 7.8. Выходной каскад кадровой развёртки.

Эпюры напряжений и токов, иллюстрирующие работу ВК, показаны на рис.7.9.

Рис.7.9. Эпюры напряжений и тока в схеме выходного каскада кадровой

развёртки

1. Интервал времени 0 – t₁ (обратный ход развёртки).

Транзисторы VT₁ и VT₃ закрыты напряжением U_У, приложенным к VT₁. Транзистор VT₂ открыт и насыщен, напряжение на его эмиттере U_K близко к напряжению источника питания Е_К. Конденсатор С большой ёмкости заряжен до величины U_C и напряжение на нём во время работы схемы практически не меняется. Таким образом, к катушке L_K оказывается приложено постоянное напряжение E_K – U_C , поэтому ток через неё I_K возрастает по линейному закону (внутренним сопротивлением насыщенного транзистора VT₂ и сопротивлением потерь катушки в первом приближении можно пренебречь).

2. Интервал времени t₁ – t₂ (первая половина прямого хода развёртки).

Транзисторы VT₁ и VT₃ в момент времени t₁ открываются. Поскольку напряжение U_У линейно нарастает, то и токи через эти транзисторы нарастают. Напряжение на коллекторе VT₁ убывает, что приводит к постепенному запиранию транзистора VT₂ и уменьшению его тока I₂ . Уменьшение тока I₂ и возрастание тока I₃ приводит к постепенному уменьшению тока I_K.

3. Интервал времени t₂ – t₃ (вторая половина прямого хода

развёртки).

К моменту времени t₂ напряжение на базе VT₂ уменьшается до такой величины, что транзистор VT₂ запирается. Начинается разряд ёмкости C через продолжающийся открываться транзистор VT₃ по цепи:

+ C →VT₃ → корпус → L_K → – C.

(Необходимо обратить внимание на то, что направление тока I_K меняется на обратное). В момент времени t₃ резко закрываются транзисторы VT₁ и VT₃ , а транзистор VT₂ открывается и насыщается. После этого цикл работы схемы повторяется вновь.

Из-за присутствия в катушках значительной реактивности, которая проявляется только во время обратного хода развёртки, возникает импульсная составляющая напряжения на катушке. Эта составляющая требует увеличения напряжения питания выходного каскада (рис.7.9). Величина Е_К должна быть больше U_Kmax и, следовательно, приводит к снижению КПД усилителя.

С целью уменьшения величины напряжения источника питания и повышения КПД выходного каскада используют схему с удвоением питания во время обратного хода развёртки (рис.7.10), которая состоит из диода VD₂, накопительного конденсатора C, ключа (Кл) и зарядного сопротивления R.

Рис. 7.10. Выходной каскад с удвоением питания

Схема работает следующим образом.

Во время прямого хода развёртки протекает ток заряда конденсатора С₁ по цепи:

+ Е_К → VD₂ → C₁ → R → – Е_К (корпус).

Конденсатор С₁ заряжается до напряжения, близкого по величине к Е_К. Во время обратного хода развёртки ключ замыкается, диод VD₂ оказывается запертым напряжением на конденсаторе C₁ и к коллектору транзистора VT₂ прикладывается напряжение величиной, равной ≈ 2Е_К, которое образуется источником питания и напряжением на ёмкости С₁. Замыкание ключа происходит под действием положительного импульса на катушке L_K во время обратного хода развёртки.

Увеличение напряжения на коллекторе транзистора VT₂ позволяет снизить величину напряжения источника внешнего питания и, следовательно, повысить КПД каскада. Кроме того, схема позволяет сбалансировать потребление энергии от внешнего источника. Действительно, схема на рис.7.8 потребляет максимальную энергию от внешнего источника питания во время обратного хода развёртки. В схеме на рис.7.10 расход энергии от источника питания во время обратного хода оказывается меньшим, поскольку напряжение питания определяется внешним источником и напряжением на ёмкости С₁, а во время прямого хода развёртки от источника питания отбирается дополнительная энергия для заряда конденсатора С₁.

7.4. Устройство строчной развёртки

Устройство строчной развёртки (УСР) предназначено для формирования отклоняющего тока, протекающего через строчные катушки. Кроме того, это устройство вырабатывает сигналы U_ОХ , совпадающие по времени с обратным ходом строчной развёртки, а импульсное напряжение, возникающее во время работы, подаётся в высоковольтный источник питания кинескопа. Обобщённая схема УСР показана на рис.7.11.

Рис.7.11. Обобщённая функциональная схема устройства строчной

развёртки

ЗГ – задающий генератор; БК – буферный каскад; ВК – выходной каскад;

ИПК – источник высоковольтного питания кинескопа.

Задающий генератор (ЗГ) формирует импульсы напряжения прямоугольной формы, управляющие работой буферного каскада.

ЗГ работает в автоколебательном режиме с внешней синхронизацией. Временное положение переднего фронта импульсов ЗГ регулируется системой строчной синхронизации.

Буферный каскад (БК) вырабатывает импульсы напряжения прямоугольной формы, которые управляют транзистором выходного каскада. Он запускается прямоугольным положительным импульсом от задающего генератора.

Выходной каскад (ВК) создаёт пилообразный ток I_K в строчных отклоняющих катушках. Упрощённая схема выходного каскада строчной развёртки изображена на рис.7.12.

Рис.7.12. Упрощённая схема выходного каскада строчной развёртки

Рассмотрим работу схемы. При этом будем полагать, что активное сопротивление отклоняющей катушки строчной развёртки мало; величина индуктивности дросселя L_ДР >> L_К , потери в дросселе и межвитковая ёмкость отсутствуют; ёмкость конденсатора С_S >> C. Конденсатор С_S заряжен до напряжения + Е_К, которое во время работы схемы практически на нём не изменяется. Заряженный конденсатор эквивалентен источнику питания. Расход энергии, накопленной конденсатором, компенсируется его зарядом во время работы схемы. На рис.7.13 приведены эпюры напряжений и токов в выходном каскаде.

Рис.7.13. Эпюры напряжений выходного каскада строчной развёртки

1. Интервал времени t₀ – t₁.

На базу транзистора VT₁ подаётся положительный импульс U_Б1, в результате чего транзистор насыщается. В итоге к катушке L_K прикладывается напряжение заряженного конденсатора C_S и ток через катушку возрастает по закону, близкому к линейному. Поскольку ёмкость C подсоединена параллельно транзистору VT₁, внутреннее сопротивление которого при насыщении мало, напряжение на ёмкости повторяет форму напряжения на транзисторе, через который протекает нарастающий ток.

2. Интервал времени t₁ – t₂.

В момент времени t₁ на базу транзистора VT₁ поступает отрицательный перепад напряжения и транзистор запирается. Энергия, запасённая в катушке L_K за время интервала t₀ – t₁, поступает в конденсатор С, т.к. образуется колебательный контур ударного возбуждения (L_KC), настроенный на определённую частоту. Эта частота рассчитывается так, чтобы за время обратного хода развёртки прошло полпериода колебаний. Так как длительность обратного хода по строкам τ_ОХ = 12 мкс, резонансная частота колебательного контура должна быть равной

f₀ = 1 / 2τ_ОХ = 1 / 24·10 ^{– 6} Гц ≈ 41, 7 кГц.

В момент времени t₂ вся энергия магнитного поля, запасённая в катушке L, переходит в энергию электрического поля конденсатора C. В этот момент ток в катушке становится равным нулю, а напряжение на конденсаторе С достигает максимума (U_{С max}). Так как возникает резонанс напряжений,

то U_Cmax >> Е_К.

3. Интервал времени t₂ – t₃.

В этом интервале времени продолжаются свободные колебания в контуре L_КС. Энергия конденсатора «перекачивается» в катушку L_К. Направление тока I_К меняется на обратное.

Колебательный процесс в контуре протекает до момента t₃, когда напряжение на диоде VD не станет равным нулю. В этот момент диод открывается, шунтирует контур L_КС, и колебания в контуре срываются.

3. Интервал времени t₃ – t₄.

Энергия магнитного поля, запасённая в катушке L_К, подзаряжает ёмкость С_S. Ток подзаряда I_К протекает по цепи:

L_К → корпус →VD → C_S → L_К.

При этом источником ЭДС является катушка L_К. По мере расхода энергии ток в катушке убывает по закону, близкому к линейному. В момент времени t₄ на базу транзистораVT приходит положительный перепад напряжения. Однако напряжение на коллекторе транзистора пока ещё будет отрицательным, т.к. ток I_К протекает через открытый диод VD и образует на его катоде отрицательный потенциал. С этого момента и до момента времени t₅ через транзистор будет протекать обратный ток I_ОБР по цепи: