Geum.ru

Новосибирский Государственный Технический Университет. Факультет автоматики и вычислительной техники Кафедра вычислительной техники (специальность 220100). учебное пособие

Вид материалаУчебное пособие
Подобный материал:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   28

0.7  Электронно-лучевые трубки


В разделе рассмотрены электронно-лучевые трубки, наиболее широко используемые для отображения в компьютерной графике - черно-белые и цветные электронно-лучевые трубки (кинескопы).

0.7.1  Черно-белые кинескопы


Наиболее просто устроена черно-белая электронно-лучевая трубка (рис. 0.7.1а). Нагретый катод испускает электроны, которые проходят через модулятор, управляющий яркостью и фокусируются фокусирующими электродами, так, чтобы пятно на экране было порядка 0.1 - 0.3 мм. Далее электронный пучок отклоняется отклоняющей системой. Для черно-белых трубок дисплеев обычно используется электромагнитное отклонение с помощью катушек, надетых на горловину кинескопа, но используется и электростатическое отклонение с помощью отклоняющих пластин, как это показано на рис. 0.7.1б. Отклоненный пучок попадает на внутреннюю поверхность колбы, покрытую сплошным слоем люминофора, и вызывает его свечение. Ускоряющее напряжение для таких кинескопов  10 Кв, ток пучка  10 мка. При диаметре пятна  0.25 мм выделяемая мощность  150 Вт/см2 (электроплитка  7 Вт/см2).

Пространственное разрешение таких ЭЛТ определяется диаметром пятна и составляет 3-10 точек/мм (85-250 точек/дюйм).

Адресное разрешение определяется уже схемотехническими решениями разработчиков дисплея и составляет для пользователей обычно 1024 пиксела по горизонтали (10 разрядов). Для уменьшения эффектов ступенчатости внутри цифровых систем разверток векторных дисплеев используется 11 или 12 разрядов.







б) Электростатическая отклоняющая система


Рис. 0.7.1: Устройство черно-белого кинескопа

0.7.2  Цветные кинескопы


Устройство цветных кинескопов подобно устройству черно-белых с тем отличием, что обязательно имеется три типа люминофора для красного, зеленого и синего цветов, а также средств для формирования и управления тремя отдельными электронными лучами (в некоторых, скорее экспериментальных цветных кинескопах используется единственный электронный луч).

Первый цветной масочный кинескоп с тремя отдельными электронными пушками, установленными друг относительно друга под 120 был разработан в США в 1950 г (кинескоп с дельта-образным расположением пушек). На рис. 0.7.2-0.7.5 иллюстрируется устройство такого кинескопа.

Основные параметры таких кинескопов следующие: Uанода  2025 Кв, I  1.52 ма диаметр пятна  0.25 мм P  2000 Вт/см2.




Рис. 0.7.2: Общая схема цветного кинескопа




Рис. 0.7.3: Устройство цветного кинескопа




Рис. 0.7.4: Электронно-оптическая система цветного кинескопа




Рис. 0.7.5: Схема формирования отдельных цветов в масочном кинескопе

Проблемы цветных масочных кинескопов


Основными проблемами цветных масочных кинескопов, определившими необходимость разработки альтернативных конструкций кинескопов, являются следующие:

 большие напряжения и токи,

 малая яркость (на экран из-за маски попадает 20% электронов),

 малый срок службы,

 недостаточно высокая чистота цвета - однородность свечения экрана по каждому цвету в отдельности,

 статическое сведение лучей,

 динамическое сведение лучей,

 статический и динамический балансы белого.

Кинескопы с планарным расположением пушек


В настоящее время наиболее массовым типом цветного кинескопа является т.н. планарный кинескоп (рис. 0.7.6), называемый также кинескопом со штриховым люминофором, или кинескопом с щелевой маской (PIL - Precision In Line). У таких кинескопов все электроды электронно-оптической системы кроме катодов - общие. Требуется прецизионное изготовление и сборка всех узлов трубки.




Рис. 0.7.6: Структура экрана и маски планарного кинескопа

Достоинства планарных кинескопов:
 б\'ольшая прозрачность маски,
 б\'ольшее заполнение экрана люминофором,
 б\'ольшая яркость и меньшее энергопотребление,
 до углов отклонения в 90 не нужно динамическое сведение лучей.

Трехлучевой тринитрон


Подобен планарному кинескопу (рис. 0.7.7), но имеется один, а не три катода. Отдельные лучи формируются диафрагмами. Используется цилиндрическая щелевая маска. Применяется в малогабаритных устройствах. Характерная особенность изображений на тринитронах - тонкий горизонтальный штрих на примерно 1/3 высоты экрана, вызванный конструктивными особенностями.




Рис. 0.7.7: Структура экрана и маски трехлучевого тринитрона

Трехлучевой хроматрон - США, 1951 г.


Основные проблемы любого масочного кинескопа - потеря части электронов на маске в результате чего понижается яркость свечения. Этот недостаток практически полностью устранен в трех- и однолучевых хроматронах и индексных кинескопах. В трехлучевом хроматроне (рис. 0.7.8) лучи отклоняются тонкой фокусирующей сеткой.




Рис. 0.7.8: Принцип работы трехлучевого хроматрона

Одной триаде из RGB полосок люминофора соответствует одна проволока фокусирующей сетки.

Для поддержания высокой чистоты цвета требуется пять электромагнитных катушек:
 один охватывает весь экран,
 четыре - по углам экрана.

Яркость хроматрона выше чем у любого масочного кинескопа.

Недостатки: сложная система поддержания чистоты цвета, меньшее разрешение, требуется высокая стабилизация питания.

Однолучевой хроматрон


Несколько более простую конструкцию по сравнению с трехлучевым хроматроном имеет однолучевой хроматрон (рис. 0.7.9). Но как видно из рисунка требуется втрое более скоростная система управления отклоняющими напряжениями на сетке.




Рис. 0.7.9: Принцип работы однолучевого хроматрона

Все остальные конструктивные особенности, достоинства и недостатки у однолучевого хроматрона соответствуют таковым для трехлучевого.

Индексный кинескоп


Наиболее точное управление лучом обеспечивается в индексном кинескопе (рис. 0.7.10).




Рис. 0.7.10: Принцип работы индексного кинескопа

На внутреннюю поверхность экрана колбы (см. рис. 0.7.10) нанесены вертикальные полоски триад люминофора, разделенные индексными полосками, излучающими в ультрафиолетовом диапазоне внутрь колбы. Излучение принимается датчиком. Таким образом точно известно положение луча по горизонтали.

В зависимости от положения луча его ток модулируется напряжением для красного, зеленого или синего цветов (UR, UG или UB).

Недостатки индексного кинескопа следующие:
 сложность поэлементной коммутации цветов,
 высокая линейность строчной развертки,
 более низкие яркость, контрастность, четкость.