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第六章图像显示部分的工作原理及故障维修第一节显像管的基本结构与工作原理【教学目标】1．知识目标：掌握彩色显像管的组成结构及各部分作用；了解彩色显像管的显像原理；了解色纯及会聚的调整方法。2．能力目标：培养学生的形象思维、分析解决问题能力。3．情感目标：培养学生的专业素养和职业意识。【教学重点】彩色显像管的组成结构及各部分作用【教学难点】色纯及会聚的调整方法。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】4课时第一节显像管的基本结构与工作原理一、显像管的基本结构与参数显像管是一种阴极电子射线管，将电信号转化为光信号的器件，简称“CRT”。彩色显像管是彩色电视机重现彩色图像的关键器件。显像管的结构主要是由玻璃外壳、电子枪、荧光屏及荫罩板等组成的。黑白显像管的结构图如图所示。1．玻璃外壳（1）面玻璃。面玻璃都为矩形，宽度和高度比有4:3和16:9两种。大新型等离子显示屏（PDP）和液晶显示屏（LCD）采用16:9。老式显像管的荧光屏为圆角球面的。为了改善观看效果，新型显像管改进成直角平面、超平面和纯平面的。显像管的尺寸就是荧光屏的对角线的长度，国标长度单位采用厘米（cm）表示。人们习惯用英寸（in）表示，两者可用1in=2.54cm进行换算。（2）锥体。主要作用是连接面玻璃和管颈。锥体尖端的中心到荧光屏对角线两端的张角称做偏转角，偏转角有90°,110°,114°等几种，偏转角越大，所需的偏转功率越大，显像管的长度越短。（3）管颈。是一个细长的圆柱形玻璃管，内部装有电子枪。彩色显像管管颈的直径有22mm,29.lmm,36.5mm等几种。管颈越细，所需的偏转功率越小，但对电子枪精密度要求越高。管颈玻璃的外端部装内部电极引出管脚。2．荧光屏矩形的屏面玻璃内涂有荧光粉，称做荧光屏。荧光粉是具有荧光效应的材料，当电子枪阴极发射的电子束以很高的速度打在荧光屏上时，荧光粉发。彩色显像管有红、绿、蓝三种颜色的荧光粉，利用三基色原理便可显示丰富多彩的彩色图像。3．电子枪电子枪的作用是产生电子束，并且能控制束电流的大小。①灯丝（F或H）。由钨丝组成，灯丝的作用是通电发热而烘烤阴极，使阴极发射电子。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交流有效值6.3V，由行输出变压器的灯丝绕组提供脉冲电压。②阴极（K）。它是一个金属圆筒，筒内罩着灯丝，筒上涂有易于发射电子的金属氧化物，它是电子源。阴极的作用被灯丝加热后发射电子。单色显像管有一个阴极，阴极电压一般为25~40V彩色显像管有三个阴极，阴极连接末级视放电路的输出端，使电子束流受视频信号的控制，使荧光屏的亮度变化，形成图像。彩色显像管的阴极电压为100～160V。随显像管尺寸大③栅极（G1）栅极又叫控制栅极，作用是控制电子流的大小。它与阴极之间的电压Ugk（负压）将控制电子束的大小，从而控制荧光屏的发光程度。彩色电视机都采用阴极接负极性视频信号的方式，而将栅极接地。④加速极（G2或A1）也叫第一阳极或帘栅极，第一阳极的作用是使电子束加速运动。电压一般为300～800V，加速极电压有行输出变压器提供，同一个显像管的加速极电压越高，显像管越亮。⑤聚焦极（G3或A3）。聚焦极的作用是使电子束通过由聚焦极与第二阳极构成的静电透镜的作用，聚焦成很小的圆点，使图像更清晰。彩色显像管的聚焦极电压一般为4～8kV。⑥高压阳极（G4或A2,A4）。高压阳极是由第二阳极A2和第四阳极A4组成的，它们是相连的。其主要作用是使电子束在高压电场中加速飞行，以获得足够的动能去轰击荧光粉发光。除此以外，还与聚焦极构成静电透镜使电子束变细。彩色显像管的高压高达22～28kV（单色显像管加电压12~17kV），高压越高显像管越亮，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4、荫罩板（又称分色板）作用：保证红、绿、蓝三条电子束只能轰击与之相对应的荧光粉。上面有很多槽孔（即荫罩孔），每一个槽孔必须与荧光粉的排列相对应。RGB荫罩板三色点组玻璃屏二、附属部件1、精密偏转线圈：使电子束作扫描运动和实现动会聚调整。精密偏转线圈除了保证电子束作扫描运动外，还可以利用特制的环形精密偏转线圈产生的特殊磁场（其中行偏转线圈产生枕形分布磁场，场偏转线圈产生桶形分布磁场），来实现R、G、B电子束在整个屏幕上的良好会聚。2、四极和六极磁环：校正静会聚不良。即是用来校正R、G、B三电子束在屏幕中心位置产生的会聚不良。3、色纯磁环：校正光栅的纯净程度。磁环组件三、显像管参数1、机械参数（1）荧光屏尺寸：指的是显像管对角线长度，以cm（或in）为单位。其中通常将64cm及以上的彩色显像管称为大屏幕显像管。（2）屏幕宽高比：普通彩色显像管屏幕宽高比常用4:3（或5:4），高清数字电视中屏幕宽高比首选16:9。（3）偏转角：指从电子束偏转中心到荧光屏对角线的张角（4）管颈：显像管的屏幕尺寸不同，管颈粗细也不同。管颈越细，所需偏转功率越小。2、电性能参数调制特性曲线：如图所示，从曲线可以看出，栅-阴电压的绝对值越大，电子束电流越小，电子束电流为零时所对应的栅-阴电压称为显像管的截止电压Ugko。3、光性能参数光性能参数包括电子束聚焦性能、光栅色调、亮度、对比度及图像细节分辨力等。iK/μA截止电压四、显像管的基本工作原理1．显像管发光与调制的原理（1）荧光屏发光的原理显像管各极加上正常的工作电压，电子枪便能发射出电子束，电子束在偏转磁场的作用下扫描便能形成光栅。电子束流是指单位时间内轰击荧光粉的电子数目，一般荧光粉的亮度B的关系式为B＝AjUA2式中，A为荧光粉的发光效率常数；j为电子束流密度；UA2为阳极高压。在荧光粉确定的情况下，阴极发射的电子束流越大，荧光粉的亮度越亮。特别是阳极高压越高，电子的速度越快，在单位时间内轰击荧光粉的电子数目也增多，荧光屏也就越亮（2）显像管的调制特性显像管的电子束流Ia随栅阴极的电压UGK变化的特性称调制特性。显像管电子束流调制原理图如图所示。图中，K为阴极；G为栅极，栅极中间有一个孔；A为阳极（包括加速极和高压极）。电子飞向阳极的多少是由栅阴之间的电场强度决定的。栅阴之间的电场强度决定于阳极电场与阴极电场的合电场，由于高压基本不变，所以高压电场也基本不变。而阴极上加有图像电压，所以阴极电场会随图像变化，则栅阴间合电场会变化。合成电场指向阳极。可见阴极电压越低，合成电场越強，电子束流越大，显像管越亮。反之则越暗。2．显像管聚焦原理为了提高图像的清晰度，要求电子束的直径小于1mm，因此显像管要使电子束变细。由于这个原理类似于光学中的聚焦，所以称做电子束聚焦。电子束聚焦是利用高压阳极与聚焦极的电场来实现的，称做静电聚焦。电子束在电场中的受力为F＝-QE，式中，E为电场强度，其方向为电场方向；Q为电子电荷量；负号表示电子受力方向与电场方向相反。显像管聚焦原理示意图如图8.5（a）所示。G3为聚焦极；A2,A4为高压阳极。实际的聚焦极和高压阳极都为金属圆筒，A2与A4是相连的，即电位相同。由于阳极的电压U1比聚焦极电压U2高，即U1＞U2，所以能产生如图8.5（a）所示的圆弧状电场。其中一部分电力线的聚焦原理图如图8.5（b）所示。电子束从阴极K向V方向运动，在a点与电力线相交。a点的电力线方向指向G3，对电子束作用力F1的方向是指向中轴线的，电子束运动发生了折转，将按原方向与F1作用的合力方向即ab方向运动，电子束是聚焦的。电子束在a奌沿V与F1合力方向向b点向中轴线方向运动。电子束沿ab方向运动是聚焦的。到b点时，与电力线在b点相遇。b点电力线对电子束的作用力F2的方向是背向中轴线的，所以是使电子束发散的，如图8.5（b）所示。因为b点的电位比a点电位高，电子束在ab段的运动是加速的，即电子束在b点的即时速度比a点的快，电场对速度快的电子束的折转作用比速度慢的折转作用小，所以发散作用小于聚焦作用，总的效果是聚焦的。3、彩色显像管显像原理显像过程分下列四步完成：在显像管的各个电极加上正确的电压；在行、场偏转线圈中加上合适的锯齿波电流，形成偏转磁场，控制电子束从左到右、自上而下周期性地扫描整个荧光屏，从而形成亮度均匀的“光栅”。在阴极与栅极之间加上图像信号，控制电子束中电子数量使光栅变成图像。彩色电视机接收到彩色电视信号并处理后还原成ER、EG、EB三基色电信号，并把它们分别送到红、绿、蓝三个阴极，以产生三条电子束轰击相对应的荧光粉，从而显示彩色图像。•小结：在本次课中，分别对显像管的构造以及显像管的显像原理分别进行了研究，希望同学们能灵活运用这些知识完成课后作业，为以后学习彩色显像管的有关知识奠定基础。•作业：1、显像管电子枪由哪几部分构成？2、显像管的显像原理是怎样的？【教学目标】1．知识目标：了解自会聚显像管的特点，掌握会聚调整的方法和色纯度的调整，掌握自动消磁电路。2．能力目标：培养学生的就业能力、形象思维和分析解决问题能力。3．情感目标：对学生进行专业素养、就业意识及学习习惯培养。【教学重点】彩色电视机会聚调整。【教学难点】彩色电视机会聚调整。【教学方法】复习法、读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】4课时。第二节彩色显像管的特点与工作原理第二节彩色显像管的特点与工作原理一、自会聚彩色显像管的特点1．电子枪①彩色显像管具有红、绿、蓝三个电子枪，三个电子枪呈一字形排列。一字形一体化电子枪，会聚简单，效果好。三基色电子枪发射的电子束打到荧光屏上对应的荧光粉条上，屏幕上就显示相应颜色的图像。②大口径电子枪的高压阳极和聚焦极组成大口径电子透镜，三束电子均聚焦好。③快速启动式阴极。开机后5s内就能出现光栅。④内设磁分路器与磁增强器，自会聚效果好。2．荧光屏在荧光屏上涂敷着如图所示的垂直交替的三基色荧光粉条。目前，生产的显像管为提高图像的对比度，采用黑底技术，即在没有荧光粉的空隙处涂有黑色石墨。石墨为绝对黑体材料，可以吸收管内外的杂散光，提高图像清晰度，并且可保证色纯度良好。还有采用黑底技术后可以选用透光性好的玻璃屏和较大的荫罩孔，以增加荧光屏的亮度。3．偏转线圈作用：将场、行扫描电流转换成偏转磁场，使显像管内电子束扫描形成光栅。（1）偏转线圈的结构偏转线圈的结构决了光栅的幅度与线性，还决定了色纯与会聚效果。所以偏转线圈是在显像管厂加上並调整好了的。行偏转线圈为马鞍形上下各一个。一般两个並联使用。场偏转线圈为桶形，上下各一个。采用IC场输出电路时两个并联，采用分立元件时两个串联使用。（2）偏转线圈的参数行偏转线圈所产生的磁场是枕形分布的，磁力线与地面垂直，而场偏转线圈所产生的磁场是桶形分布的，磁力线为水平方向的。行偏转线圈的直流电阻一般为1~4Ω，场偏转线圈的直流电阻一般为8~60Ω。二、彩色显像管的色纯度色纯度是指单色光栅纯净的程度，也就是要求红、绿、蓝三注电子束只能分别激发与其对应的红、绿、蓝荧光粉。要求电子枪，荫罩板，荧光粉在一条直线上。色纯度不良的原因：由于制造工艺误差，会造成它们位置的不准确，导致色纯度不良。解决办法是利用色纯磁环的附加磁场对电子束的位置进行校正。色纯磁环是由两片相叠充有磁性的铁钴矾薄圆环组成的，如图所示。三、彩色显像管的会聚会聚：三注电子束在荫罩孔内会合在一起，使它们分别同时击中荧光屏上同一个像素点的三种相应的荧光粉。会聚分为静会聚和动会聚。1.静会聚电子束在无偏转情况下的会聚称做静会聚，主要是荧光屏中心部位的会聚。静会聚不良是由于玻壳制造误差或电子枪在管内安装有偏差造成的。静会聚是通过调整一对4极磁环与一对6极磁环来实现的。4极磁环与6极磁环如图所示。4极磁环形成的磁场分布，仅对两个边束（红、蓝电子束）有影响，其产生的附加磁场使这两注电子束保持相对运动。因此，在转动4极磁环时，可使红、蓝电子束相对运动，即一个往左、一个往右运动，最后会聚在一起成为紫色。6极磁环形成的磁场分布对红、蓝电子束的作用是