⊙ 卅电子馆息职业技术学院 31.3监视器的原理 hou Vocational Technology College of Electronics Informat 监视器(按约定俗成的行规,一般把CRT监视器直接称为监视器 的基本结构大体上分为显像管(含行场偏转线圈),视频信 接收通道/放大电路,同步分离行、场扫描电路,开关,电源等 几部分。 ·1.显像管 ·显像管又称阴极射线管(CRT),是监视器的核心部件。显像管 的作用和摄像机的作用刚好相反:摄像机将现实空间物体的图像 变为信号,并绘厅电路咎理形成频信号:而显像管则将 过程上看,显像管是监视器的终端,监视器的质量指标(如图像 清晰度、灰度、对比度、亮度、色调、饱和度及线性特性等), 都通过显像管表现出来。上述指标除了和电路的性能有关外,更 取决于显像管自身的性能、参数和科学的调试方法 ·前面我们讲到,显像管有黑白与彩色两种,它们在结构上基本相 同,但彩色显像管要在红、绿、蓝三基色的荧光粉上才能显示出 正确的彩色图像,因而电子束的定位精度要比罢白显像管高许多, 所以,彩色显像管的结构要比黑自显像管的复杂 凰作品
3.1.3 监视器的原理 • 监视器（按约定俗成的行规，一般把CRT监视器直接称为监视器） 的基本结构大体上分为显像管（含行、场偏转线圈），视频信号 接收/通道/放大电路，同步分离/行、场扫描电路，开关，电源等 几部分。 • 1．显像管 • 显像管又称阴极射线管（CRT），是监视器的核心部件。显像管 的作用和摄像机的作用刚好相反：摄像机将现实空间物体的图像 转变为电信号，并经后续电路处理形成视频信号；而显像管则将 视频信号转变为图像并显示在屏幕上，即把图像还原。所以，从 过程上看，显像管是监视器的终端，监视器的质量指标（如图像 清晰度、灰度、对比度、亮度、色调、饱和度及线性特性等）， 都通过显像管表现出来。上述指标除了和电路的性能有关外，更 取决于显像管自身的性能、参数和科学的调试方法。 • 前面我们讲到，显像管有黑白与彩色两种，它们在结构上基本相 同，但彩色显像管要在红、绿、蓝三基色的荧光粉上才能显示出 正确的彩色图像，因而电子束的定位精度要比黑白显像管高许多， 所以，彩色显像管的结构要比黑白显像管的复杂
1)黑白显像管的结构 卅电孑信业技紧院 如图3-1所示,黑白显像管主要由电子枪、玻璃管壳、荧光屏等三部分组成。 篙额態儒杨室擦加凄松明极管脚灯丝控铜集极外面导电模 ①电子枪 电子枪实物图如图3-2所示。电子枪位于细圆柱形的管颈内,能发射出调整的 电子束冲射到荧光屏上。在荧光屏内表面涂敷有荧光粉薄膜,当电子枪发射 出的高速(约60000kms)电子束冲射到荧光屏上时,可以使被轰击的光 膜发光,呈现为一个小的亮点。 管颈一锥体 灯丝F阴极K 阳极 屏幕 第三阳积A3(聚焦极) 加速极 栅极G 阴极 对角线 荧光膜 加速极A1 管脚 偏转角 一第二四阳极AA 铝膜 灯丝 控制/X 弹簧 图3-2 聚焦极 外面导电膜 阳极接插座 凰作品 图3-1
• （1）黑白显像管的结构 • 如图3-1所示，黑白显像管主要由电子枪、玻璃管壳、荧光屏等三部分组成。 管颈锥体阳极屏幕荧光摸铝摸加速极阴极管脚灯丝控制栅聚集极外面导电模 阳极接插座图3-1 黑白显像管的结构 • ① 电子枪 • 电子枪实物图如图3-2所示。电子枪位于细圆柱形的管颈内，能发射出调整的 电子束冲射到荧光屏上。在荧光屏内表面涂敷有荧光粉薄膜，当电子枪发射 出的高速（约60 000 km/s）电子束冲射到荧光屏上时，可以使被轰击的荧光 膜发光，呈现为一个小的亮点
电子枪有5个电极:阴极、控制栅极(调制 翅速极第有墼水聚 (第三阳极)和高压阻极(第二、第四 压阳极插座 )裝在玻璃锥体的侧面上,箕余各电极都在管颈末端,用金属管脚引出。 a.控制栅极又称第一栅极,是离阴极很近(约0.1~-0.2mm)的一个套筒状电 极,中心开有一个直径为0.8~09mm的小圆孔,供热电子射出,控制栅极通 常被施加相对于阴极的数士伏的负电压,可以削弱电子束冲向荧光屏的速度 因此改变控制栅极相对于阴极的电压,就可以改变 枪发射出去的电子数 量。当栅极电压低到便电子无法通过时,即称为截正负压 b.加速极(第一阳极)设在控制栅极的前面,上面加有几百伏的正电压,可 以将电子从阴极表面拉出来并使其加速射向荧光屏,使被轰击的荧光粉发光 源源不断的电子形成,束电子流,且该束电子流的大小既与栅负压大小有关 乂与加速极电压大小有关。当加速极电压变化时,栅截止负压也会相应改变。 ·C.高压阳极有第二阳极与第四阳极之分,它们通过金属条连接。其中,靠近 加速极的一节称为第二阳极,另一节称为第四阳极。第四阳极与管壁内的石 墨导电层用弹性金属片连接,石墨导电层又与高压电极相连接。通常,高压 阳极上加有上万伏的高压,因此不宜在管脚处引出,而是从玻璃锥体侧面电 极引出。阳极高压使电子加速到约60000km/s的超高速去轰击荧光屏 d.聚集极又称第三阳极,紧跟在加速极后面。适当地选取加到聚集极上的电 压,可以使电子枪发射的电子束聚拢成很细的一束,并在到达屏暮时恰好聚 成一个小点,使相应位置的荧光粉发光,形成屏 的基本“像素”。显然, 电子束流的截面积越小,则像素越 屏幕的分辨率就越高。聚集极实际 是 直径较大的金属筒,其上加有数百伏的可调电压,调整此电压可以改 变与高压阳极之间菲均匀分布的聚集电场,使电子束聚拢成细東。 凰作品
• 电子枪有5个电极：阴极、控制栅极（调制级）、加速极（第一阳极）、聚焦 极（第三阳极）和高压阳极（第二、第四阳极）。高压阳极插座（俗称高压 嘴）装在玻璃锥体的侧面上，其余各电极都在管颈末端，用金属管脚引出。 • a．控制栅极又称第一栅极，是离阴极很近（约0.1~0.2 mm）的一个套筒状电 极，中心开有一个直径为0.8~0.9 mm的小圆孔，供热电子射出，控制栅极通 常被施加相对于阴极的数十伏的负电压，可以削弱电子束冲向荧光屏的速度， 因此改变控制栅极相对于阴极的电压，就可以改变电子枪发射出去的电子数 量。当栅极电压低到使电子无法通过时，即称为截止负压。 • b．加速极（第一阳极）设在控制栅极的前面，上面加有几百伏的正电压，可 以将电子从阴极表面拉出来并使其加速射向荧光屏，使被轰击的荧光粉发光。 源源不断的电子形成一束电子流，且该束电子流的大小既与栅负压大小有关， 又与加速极电压大小有关。当加速极电压变化时，栅截止负压也会相应改变。 • c．高压阳极有第二阳极与第四阳极之分，它们通过金属条连接。其中，靠近 加速极的一节称为第二阳极，另一节称为第四阳极。第四阳极与管壁内的石 墨导电层用弹性金属片连接，石墨导电层又与高压电极相连接。通常，高压 阳极上加有上万伏的高压，因此不宜在管脚处引出，而是从玻璃锥体侧面电 极引出。阳极高压使电子加速到约60 000 km/s的超高速去轰击荧光屏。 • d．聚集极又称第三阳极，紧跟在加速极后面。适当地选取加到聚集极上的电 压，可以使电子枪发射的电子束聚拢成很细的一束，并在到达屏幕时恰好聚 成一个小点，使相应位置的荧光粉发光，形成屏幕上的基本“像素”。显然， 电子束流的截面积越小，则像素越小，屏幕的分辨率就越高。聚集极实际上 是一个直径较大的金属筒，其上加有数百伏的可调电压，调整此电压可以改 变与高压阳极之间非均匀分布的聚集电场，使电子束聚拢成细束
②玻璃管壳 C者世电开信盘些技术学 ·玻璃管壳由细长的圆柱形管颈、矩形荧光屏面和接两者的玻璃锥体等三个部分冖 组成(见图3-1),其中,锥体的张开角度决定着电子束偏转的最大角度。整个玻 璃管壳的里面被抽成真空。 在玻璃锥体的内、外壁上涂有石墨导电层,内壁的石墨导电层与高压阳极及荧光 屏内面的铝膜相连。另在锥体的外侧面安有高压电极引出装置,使得锥体内的整 个空间成为一个等位空间,以保证电子束进入此空间后能够匀速到达荧光屏。锥 体外壁的石墨导电层与监视器的公共地线相撞以实现电屏蔽。内、外导电层以锥 体玻璃作为质,形成一个500~1000pF的电容,此电容恰好作为阳极高压整流 器的滤波电容。 ③荧光屏 荧光屏是由屏面玻璃的内表面沉积荧光粉膜构成。荧光粉受到电子束的轰击时就 会发光,且其发光亮度除了与荧光粉本身的发光效率有关外,还与电子束电流的 大小和轰击荧光粉的电子速度有关。电子束的电流越大,荧光粉发光的亮度越高; 加速极、阳极的高压越高,电子的速度越高,荧光粉发光的亮度也越高。反之 亮度则低。但是,电子束电流太大时,会使荧光粉过热而导致发光效率降低。若 荧光粉的局部长时间处于高亮度,则会出现暗斑,所以,电子束的电流一般限制 在100~150A。 ·荧光膜背面还覆有一层约1μm厚的溥层铝膜,电子束可以穿过铝膜并轰击荧光膜 发光,而荧光膜发出来的光线又能被如镜的铝膜反射向管外,进一步增加屏幕亮 度。另外,铝膜还保护荧光膜免受负离子的轰击,防止产生离子斑(因离子的速 度慢、质量大,大部分穿不过铝膜)。铝膜是和第四阳极连接在一起的,上面加 有9kV以上的高压 ·荧光膜在电子轰击下发光,但停止轰击后亮度并不马上消失,而是逐渐暗下来。 这种特性即是荧光粉的余辉特性。不同荧光粉的余辉时间也不相同;按余辉时间 的长短分为短余辉形(小于1ms)、中余辉形(1~100ms)和长余辉形(100 ms)三类。监视器选用中、短余辉的显像管,余辉时间约为1ms 圆作品
• ② 玻璃管壳 • 玻璃管壳由细长的圆柱形管颈、矩形荧光屏面和连接两者的玻璃锥体等三个部分 组成（见图3-1），其中，锥体的张开角度决定着电子束偏转的最大角度。整个玻 璃管壳的里面被抽成真空。 • 在玻璃锥体的内、外壁上涂有石墨导电层，内壁的石墨导电层与高压阳极及荧光 屏内面的铝膜相连。另在锥体的外侧面安有高压电极引出装置，使得锥体内的整 个空间成为一个等位空间，以保证电子束进入此空间后能够匀速到达荧光屏。锥 体外壁的石墨导电层与监视器的公共地线相撞以实现电屏蔽。内、外导电层以锥 体玻璃作为介质，形成一个500~1 000 pF的电容，此电容恰好作为阳极高压整流 器的滤波电容。 • ③ 荧光屏 • 荧光屏是由屏面玻璃的内表面沉积荧光粉膜构成。荧光粉受到电子束的轰击时就 会发光，且其发光亮度除了与荧光粉本身的发光效率有关外，还与电子束电流的 大小和轰击荧光粉的电子速度有关。电子束的电流越大，荧光粉发光的亮度越高； 加速极、阳极的高压越高，电子的速度越高，荧光粉发光的亮度也越高。反之， 亮度则低。但是，电子束电流太大时，会使荧光粉过热而导致发光效率降低。若 荧光粉的局部长时间处于高亮度，则会出现暗斑，所以，电子束的电流一般限制 在100~150 A。 • 荧光膜背面还覆有一层约1 m厚的薄层铝膜，电子束可以穿过铝膜并轰击荧光膜 发光，而荧光膜发出来的光线又能被如镜的铝膜反射向管外，进一步增加屏幕亮 度。另外，铝膜还保护荧光膜免受负离子的轰击，防止产生离子斑（因离子的速 度慢、质量大，大部分穿不过铝膜）。铝膜是和第四阳极连接在一起的，上面加 有9 kV以上的高压。 • 荧光膜在电子轰击下发光，但停止轰击后亮度并不马上消失，而是逐渐暗下来。 这种特性即是荧光粉的余辉特性。不同荧光粉的余辉时间也不相同，按余辉时间 的长短分为短余辉形（小于1 ms）、中余辉形（1~100 ms）和长余辉形（100 ms）三类。监视器选用中、短余辉的显像管，余辉时间约为1 ms
荧光屏上的最高亮度Amax和最低亮用G肌比为穗搜本 虑到外部环境光和显像管内部杂散光的影晌,显像管的实际对t 度数学表达式为 B+B B maX max B+bB+B min min 式中,B0是杂散光的总量,且B0<<Bmax。 要想使对比度达到最大,应尽可能加大最高亮度Bmax,或者尽 可能减小杂散光的总量B0。但是,最高亮度Bmax又受显像管最 大发光亮度的限制。因此在实际中,用以下措施来有效减小杂 散光的总量B0,以提高显像管的对比度。 a.尽量减小管内、外杂散光的影响。锥体内部的石墨层可有效 吸收管内的杂散光; ·b.利用荧光屏内壁上的铝膜来反射管内的杂散光。 (2)偏转线圈 在偏转线圈中加上偏转电流时,可使显像管中的电子束发生偏 转,在荧光屏上产生光栅。偏转线圈有行偏转线圈和场偏转线圈 两种,它们相互垂直(正交)在显像管的圆柱形管颈与锥体的交 界部位。当偏转线圈中流过锯齿波电流时,就可形成线性变化的 偏转磁场,使显像管电子枪发射的电子束从左至有、自上而下地 扫描,在屏幕上形成光栅。在管颈上还套有磁性的中心位置调整 罪可调整光栅在荧光屏上的位置
• 荧光屏上的最高亮度Amax和最低亮度Bmin之比称为对比度。考 虑到外部环境光和显像管内部杂散光的影响，显像管的实际对比 度数学表达式为 • 式中，B0是杂散光的总量，且B0<<Bmax。 • 要想使对比度达到最大，应尽可能加大最高亮度Bmax，或者尽 可能减小杂散光的总量B0。但是，最高亮度Bmax又受显像管最 大发光亮度的限制。因此在实际中，采用以下措施来有效减小杂 散光的总量B0，以提高显像管的对比度。 • a．尽量减小管内、外杂散光的影响。锥体内部的石墨层可有效 吸收管内的杂散光； • b．利用荧光屏内壁上的铝膜来反射管内的杂散光。 • （2）偏转线圈 • 当在偏转线圈中加上偏转电流时，可使显像管中的电子束发生偏 转，在荧光屏上产生光栅。偏转线圈有行偏转线圈和场偏转线圈 两种，它们相互垂直（正交）在显像管的圆柱形管颈与锥体的交 界部位。当偏转线圈中流过锯齿波电流时，就可形成线性变化的 偏转磁场，使显像管电子枪发射的电子束从左至右、自上而下地 扫描，在屏幕上形成光栅。在管颈上还套有磁性的中心位置调整 片，可调整光栅在荧光屏上的位置。 max 0 max min 0 min 0 B B B B B B B + + +