Система обозначения электронно-лучевых трубок

Различного назначения

Первым элементом в системе обозначений осциллографических, индикаторных кинескопов и запоминающих трубок является число, обозначающее диаметр или диагональ экрана в сантиметрах.

Вторым элементом используется сочетание букв: ЛО – трубки с электростатическим отклонением луча (осциллографические и индикаторные), ЛМ – трубки с магнитным отклонением луча (осциллографические и индикаторные); ЛК – кинескопы; ЛН – запоминающие.

Третий элемент – число, указывающее на порядковый номер разработки.

Четвертый элемент – буква, указывающая на цвет свечения экрана. Например: Б, В – белый; М – голубой, И – зеленый, Ц – трехцветное свечение: синий, зеленый, красный; Г – фиолетовый; Д – голубое свечение и зеленое послесвечение; Е – двухцветный (оранжевый и зеленый); К –розовое свечение и оранжевое послесвечение.

Осциллографические трубки

Они предназначены для наблюдения и регистрации изменяющихся во времени электрических сигналов и используются в измерительных приборах – электронных осциллографах. Примером осциллографической трубки может служить трубка, конструкция которой представлена на рис. 6.9.

Исследуемый сигнал подается на вертикально отклоняющие пластины, имеющие большую чувствительность, а на горизонтально отклоняющие пластины подводится линейно изменяющееся во времени напряжение (напряжение развертки). Под действием этих напряжений электронный луч вычерчивает на экране временную зависимость исследуемого процесса, ибо одновременно с линейным движением по горизонтали он отклоняется по вертикали под действием напряжения сигнала.

Получение высокой яркости и разрешающей способности при небольших ускоряющих напряжениях =1,5…3 кВ, достигается при токах луча 100…500 мкА.

С ростом частоты исследуемых сигналов увеличивается скорость перемещения электронного луча по экрану и уменьшается яркость свечения.

В современных высокоскоростных осциллографических трубках электронный луч ускоряется после выхода из отклоняющей системы, что позволяет сохранить высокую чувствительность и требуемую яркость при большой скорости развертки. Такие ЭЛТ называют трубками с послеускорением. Они имеют дополнительные ускоряющие аноды, которые образованы токопроводящими кольцами на широкой части баллона, имеющими возрастающие в направлении экрана потенциалы. Для уменьшения искажения в пространстве послеускорения на третий анод подают положительное напряжение .

Максимальное напряжение послеускорения достигает порядка 20…25 кВ.

Для исследования СВЧ колебаний используется отклоняющая система типа бегущей волны, в которой изменение потенциалов на пластинах и движение электронного луча синхронизированы.

Для одновременного исследования нескольких электрических процессов применяют многолучевые трубки, имеющие несколько независимых прожекторов и отклоняющих систем.

Индикаторные трубки

Электронно-лучевые трубки, применяемые в радиолокационных установках, позволяют определять координаты целей. В зависимости от вида и объема информации, отображаемой на экране, зависит выбор типа ЭЛТ.

В одномерных индикаторах, определяющих расстояние до цели, используются осциллографические трубки. В них применяют линейную развертку и амплитудную отметку цели, т.е. напряжение отраженного от цели сигнала подают на вертикально-отклоняющие пластины.

В двухмерных индикаторах кругового обзора определяется дальность и азимут цели. Это достигается за счет применения в индикаторах радиально-круговой развертки. В этих трубках луч развертывается по радиусу экрана и одновременно осуществляется вращение линии развертки вокруг центра экрана за счет вращения магнитной отклоняющейся системы около горловины трубки синхронно с вращением антенны радиолокационной станции. Эти трубки работают в режиме яркостной отметки сигнала, поэтому напряжение сигнала управляет не отклонением, а появлением луча. В исходном состоянии на модулятор трубки подается отрицательное напряжение, превышающее по модулю напряжение запирания. При поступлении отраженного от объекта радиоимпульса на модулятор, формируется электронный луч, который создает на экране светящееся пятно, удаление пятна от центра экрана определяет расстояние до объекта, а смещение по азимуту соответствует азимуту зондируемого объекта.

К таким трубкам предъявляются следующие требования: высокая разрешающая способность; высокая яркость свечения экрана; высокая контрастность и линейность отклонения. Эти требования реализуются в трубках с магнитной фокусировкой и магнитным отклонением луча и высоким ускоряющим напряжением. Поэтому вывод анода делают через боковую стенку колбы. Так как частота вращения антенны невелика, то трубки должны обладать длительным послесвечением, что позволяет одновременно воспроизводить ряд следующих друг за другом сигналов.

Для повышения объема информации, отображаемой на экране, и удобства ее считывания используются трубки с цветным изображением.

В радиолокации используются также трубки с круговой разверткой и стержневым электродом, расположенным в центре экрана. Развертка луча круговая и при отсутствии отраженного сигнала луч описывает окружность по периферии экрана. В момент появления отраженного радиосигнала на центральном электроде, луч отклоняется к центру.

Часто в качестве индикаторных трубок используют скиатроны. У скиатронов экран выполнен на основе хлористого калия, темнеющего при бомбардировке его быстрыми электронами. Поэтому электронный луч оставляет на экране темную фиолетовую линию, которая может сохраняться длительное время. Стирание записи осуществляется нагреванием электрическим током прозрачной пленки, которая является подложкой люминофора.

6.8. Кинескопы

Кинескопами называют ЭЛТ, предназначенные для преобразования телевизионного сигнала в видимое изображение. В кинескопах используется растровая развертка, при которой луч перемещается по экрану подобно лучу зрения при чтении. Пятно прочерчивает строки на экране, которые составляют кадр развертки. В странах СНГ принят стандарт, при котором кадр содержит 625 строк. Кинескопы являются трубками с яркостной отметкой, т.е. телевизионный сигнал подается или на модулятор в отрицательной полярности, или на катод в положительной полярности. За счет этого меняется плотность тока луча, и следовательно, яркость свечения луча.

Современные кинескопы являются комбинированными трубками. В них применяется электростатическая фокусировка (пентодные прожекторы с нулевым потенциалом первого анода) и магнитная система отклонения луча. Применение электростатической фокусировки в кинескопах накладывает менее жесткие требования к стабильности источников питания, ибо нестабильности питающих напряжений не нарушают фокусировку. В кинескопах черно-белого изображения экран покрывается смесью желтого и голубого люминофора, который сверху покрывается тонкой алюминиевой пленкой, соединенной со вторым анодом (рис. 6.10). Алюминиевая пленка является прозрачной для электронов луча и непрозрачной для световых лучей, благодаря чему устраняется засветка экрана светом, рассеянным от стенок баллона, и светом, идущим от одних участков полусферического экрана к другим. Кроме того, отражая свет пятна в сторону зрителя, алюминиевая пленка увеличивает яркость. Стекло экрана толщиной 10 мм делают дымчатым для поглощения лучей, появляющихся при полном внутреннем отражении от внешней границы стекла, что ослабляет засветку темных участков изображения, расположенных рядом со светлыми.

Алюминиевая пленка предохраняет также люминофор от бомбардировки отрицательными ионами, образующимися внутри трубки. Такой люминофор позволяет получить светоотдачу не менее нескольких кандел на ватт, яркость свечения не менее 30…40 кд/м² при =10…20 кВ, дли-тельность свечения менее 0,02 с, разре-шающую способность не менее 700…800 строк.

Для подачи высокого напряжения на второй анод прожектора внутреннюю поверхность колбы покрывают аквадагом. Наружная поверхность трубок в широкой части также покрывается аквадагом. Внутреннее и внешнее покрытия электрически изолированы друг от друга и образуют конденсатор фильтра высоковольтного выпрямителя.

Магнитная система отклонения должна обеспечивать высокую степень линейности отклонения по всему экрану с предельным углом отклонения 110°. Это достигается конструкцией отклоняющей системы, состоящей из четырех катушек без ферромагнитных сердечников с последовательно складывающимися магнитными потоками. Вертикально- (кадровые) и горизонтально-отклоняющие (строчные) катушки совмещены в пространстве, что позволяет получить компактную конструкцию отклоняющей системы.

6.9. Цветные кинескопы

Действие цветных кинескопов основано на теории трехкомпонентного цветового зрения, впервые сформулированной еще в 1756 г. М.В. Ломоносовым. Согласно этой теории в сетчатой оболочке человеческого глаза содержатся три вида колбочек, обладающих различной спектральной чувствительностью. При раздельном возбуждении того или иного вида колбочек создается ощущение красного, зеленого или синего цвета. При одновременном возбуждении двух видов колбочек, например чувствительных к красному и зеленому цветам, возникает ощущение желтого цвета. Световые лучи, падающие от наблюдаемого предмета на сетчатку глаза, воздействуют сразу на колбочки всех трех видов. При одинаковой степени возбуждения различных видов колбочек появляется ощущение цветового изображения. При одновременном (в одинаковой степени) возбуждении всех трех видов колбочек возникает впечатление белого цвета. Глаз наиболее чувствителен к зеленому цвету, менее – к красному и еще менее – к синему (рис. 6.11).

Экран кинескопа с внутренней стороны покрыт мозаичным слоем точечной структуры из люминофоров, светящихся красным, зеленым и синим цветом. Точки люминофоров расположены треугольниками (триадами), состоящими из люминофоров трех основных цветов. Чередование люминофоров в каждом из горизонтальных рядов происходит в определенной последовательности: красный, зеленый, синий; красный, зеленый, синий и т.д. (первая строка). В следующей строке между точками люминофоров красного и зеленого цветов находится люминофор синего цвета. В кинескопах число триад составляет 550000, а общее количество люминофорных точек – 1650000.

Для воспроизведения цветного изображения необходимо совместить три изображения (красное, синее, зеленое) на одной триаде. Для этого в кинескопе используется три автономных электронных прожектора. По способу расположения электронных прожекторов в горловине трубки кинескопы бывают:

– с дельтавидным расположением, при котором прожекторы расположены по углам равностороннего треугольника (рис. 6.12), причем угол наклона прожекторов относительно оси кинескопа равен 1°±2';

– с планарным расположением, прожекторы расположены на одной линии в плоскости (рис. 6.13).

Электронный луч каждого прожектора попадает на люминофор одного цвета, не возбуждая другие точки. Это достигается установкой на расстоянии 15 мм от экрана теневой маски, имеющей отверстия, число которых равно числу триад.

Электронный прожектор, теневая маска и точки люминофора расположены так, что электронный луч одного из прожекторов, пройдя через любое отверстие в маске, попадает только на люминофор своего цвета. На рис. 6.12,а показано дельтавидное расположение электронных прожекторов, а на рис. 6.12,б,в устройство теневой маски и экрана кинескопа соответственно. На рис. 6.13,а,б,в показано планарное расположение электронного прожектора, щелевой маски и экрана кинескопа соответственно.

Для сведения лучей в одну точку при больших углах отклонения в пределах маски используют электрическую коррекцию пространственного положения лучей с помощью динамической системы сведения, состоящей либо из электростатической линзы, либо из трех магнитов, расположенных снаружи и смещающих лучи в радиальном направлении. На сводящих магнитах имеются специальные катушки, через которые пропускают ток, пульсирующий с частотой строчной и кадровой разверток.

Используя для сведения электростатическую линзу, к ее электродам подводится переменное напряжение синхронизированное с частотой кадровой и строчной разверток.

Теневая маска пропускает к экрану только 15…20 % лучей и для получения достаточной яркости свечения анодное напряжение повышают до 15…20 кВ.

При одновременной бомбардировке люминофоров одной триады электронными лучами трех прожекторов происходит пространственное смешение цветов. Получается светящееся пятно, цвет которого зависит от токов электронных прожекторов.

Кинескопы с дельтаобразным расположением электронных прожекторов имеют следующие недостатки:

сильное влияние внешних магнитных полей и магнитного поля Земли на цветовоспроизведение;

трудность использования этих кинескопов в переносных телевизорах без дополнительного экранирования;

большое потребление энергии устройствами разверток, динамического и статического сведения;

трудоемкость сведения лучей при больших углах отклонения при изготовлении и эксплуатации телевизора.

Этих недостатков лишены кинескопы с планарным расположением электронных прожекторов. Эти кинескопы не нуждаются в дополнительном совмещении лучей внешними органами сведения, поэтому часто их называют кинескопами с самосведением.

С увеличением размера экрана и угла отклонения также требуется небольшая коррекция.

Три электронных прожектора кинескопа с самосведением расположены по горизонтальной прямой линии строго параллельно друг другу (см. рис. 6.13). Непосредственно на оси кинескопа находится "зеленый" прожектор, а симметрично по обе стороны от него "красный" и "синий". При таком расположении прожекторов расслоение лучей оказывается менее заметным. Так как глаз человека более чувствителен к зеленому цвету, то расслоение между зеленым, красным и синим лучами будет всегда меньше, чем между крайними лучами.

В этих кинескопах применяются щелевые маски, а люминофоры красного, зеленого, синего цветов наносятся на экран в виде чередующихся полос. Каждому щелевидному отверстию в маске соответствует триада вертикальных люминофорных полосок. Использование вертикальных полос люминофоров в значительной степени ослабляет влияние магнитного поля Земли на цветовоспроизведение при перемещении телевизора, что позволяет использовать кинескопы данного типа в переносных телевизорах. Вертикальное расположение люминофорных полосок исключает попадание электронных лучей на люминофоры другого цвета по вертикали, что облегчает регулировку чистоты цвета.

Кинескопы с планарным расположением электронных прожекторов имеют большую яркость свечения экрана за счет увеличения флюоресцирующей поверхности (вертикальные полосы люминофоров располагаются ближе друг к другу, чем в триадах) и большим на 20…30 % пропусканием электронного луча (прозрачностью) щелевидной маской по сравнению с маской, имеющей круглые отверстия.

Кинескопы с планарным расположением прожекторов нельзя использовать как матрицу для сложения цветоразностных сигналов и сигнала яркости, так как их модуляторы обычно соединены между собой. Для модуляции токов лучей на катоды подают сигналы основных цветов, а модуляторы используются для установки режима кинескопа по постоянному току и гашения обратного хода луча.

В связи с тем, что сдвиг луча по вертикали не вызывает нарушения цвета, катушки размагничивания, соединенные последовательно, располагаются снизу и сверху баллона кинескопа. Необходимое для размагничивания число ампер-витков катушек меньше, чем в кинескопе с дельтаобразно расположенными электронными прожекторами.

ГЛАВА 7