МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК

Темой нашей статьи являются искажения линейности по горизонтали, и поэтому о вертикальных искажениях линейности мы говорить не будем. Горизонтальные искажения линейности бывают двух типов:

И те и другие искажения регулируются элементами выходного каскада строчной развертки, поэтому на рис.3 представим типовую схему этого каскада и отметим на ней модули коррекции линейных искажений. Таким образом, можно говорить, что коррекция горизонтальных искажений линейности осуществляется путем соответствующей модуляции тока в строчных отклоняющих катушках.

Для компенсации несимметричных искажений тока в строчных отклоняющих катушках, предназначена катушка, обозначаемая H-LIN, являющаяся основным элементом контура РЛС (регулятора линейности строк). Несимметричные искажения линейности возникают из-за наличия активного сопротивления в отклоняющих катушках и падения напряжения на элементах симметричного ключа, образованного демпферным диодом (D1) и строчным выходным транзистором (HOT). Эти искажения проявляются в виде растяжения изображения в начале прямого хода развертки и его сжатии в конце, т.е. изображение получается растянутым в левой части экрана и сжатым в правой части (см. рис.2-а). Несимметричные искажения линейности компенсируются экспоненциальным изменением тока в строчных отклоняющих катушках в течение прямого хода. Для придания экспоненциальной зависимости току прямого хода (рис.4), катушку H-LIN делают магнитной и поэтому ее часто называют магнитный регулятор линейности строк (МРЛС). МРЛС представляет собой катушку на ферритовом сердечнике, а рядом с сердечником – постоянный магнит. Другими словами, вместо идеального пилообразного тока, в строчных отклоняющих катушках необходимо создать экспоненциально-изменяющийся ток, который и позволит компенсировать несимметричные линейные искажения. Для такого «искривления» тока и предназначен магнитный регулятор линейности строк.

Ток отклоняющих катушек протекает и по катушке МРЛС, при этом магнитное поле катушки складывается в ее сердечнике с учетом знака с полем постоянного магнита, которое не является симметричным. Результирующее магнитное поле приводит к изменению магнитной проницаемости феррита, а, следовательно, и к изменению индуктивного сопротивления МРЛС по экспоненциальному закону.Особое внимание следует обратить на тот факт, что МРЛС обладает несимметричными свойствами, т.е. является "полярным" элементом, и поэтому при установке этой катушки в схему, необходимо соблюдать полярность. В противном случае изображение на экране принимает ярко выраженный нелинейный характер в горизонтальном направлении, о чем говорилось выше.Очень часто катушку H-LIN делают регулируемой, т.е. ее сердечник можно повернуть, изменив тем самым параметры контура, а, значит, подрегулировав линейность.Кроме того, следует обратить внимание на то, что и параметры H-LIN должны быть согласованы с частотой строчной развертки, а поэтому при изменении режима работы монитора, следует изменить и параметры контура РЛС. Поэтому в большинстве мониторов с широким диапазоном строчных частот имеется, по крайней мере, два контура РЛС, которые при изменении режимов работы монитора переключаются с помощью электронных ключей или с помощью реле. Пример такой схемы представлен на рис.5(Samsung SM500p).

На этой схеме постоянно-включенный контур РЛС, присутствующий в схеме при любом режиме работы, образован следующими элементами:

При изменении режима работы (при переходе к режимам с низкой частотой строчной развертки) параллельно этому контуру подключается дополнительный контур РЛС, состоящий из элементов:

Этот дополнительный контур подключается параллельно основному контуру при переключении реле RL401, которое управляется сигналом коррекции S2, формируемым микропроцессором монитора. Сигнал S2 активизируется, т.е. устанавливается в высокий уровень, в тех случаях, когда пользователь задает для монитора режимы работы с частотой строчной развертки от 30 до 39 кГц (см. таблицу состояний сигналов S1 – S4 нарис.5). Реле в этом случае замкнуто (положение его контактов на схеме показано пунктирной линией). В режимах работы с частотой строчной развертки свыше 39 кГц, реле разомкнуто, т.к. сигнал S2 установлен в низкий уровень, и дополнительный контур «повисает в воздухе», не оказывая никакого влияния на работу выходного каскада строчной развертки.

Рассмотренное решение имеет один существенный недостаток – в подобном мониторе идеальная компенсация несимметричных искажений линейности возможно только лишь для двух режимов работы (один из этих режимов находится в диапазоне 30 – 39 кГц, и другой – в диапазоне свыше 39 кГц), ведь параметры РЛС-контура должны подбираться под каждую конкретную частоту работы. При выборе подобного схемотехнического решения, разработчики монитора ориентируются на то, что в остальных режимах работы искажения линейности малозаметны человеческому глазу и обычный пользователь их не различает. Естественно, что подобное решение неприменимо для высококачественных профессиональных мониторов, к которым предъявляются высокие требования по качеству изображения во всем диапазоне рабочих частот.

Для мониторов профессионального класса придумано решение, способное очень точно подбирать параметры катушки H-LIN под каждый режим работы. Чтобы понять суть решения, необходимо вспомнить о таком явлении, как электромагнит. Напомним, что если через катушку индуктивности пропускать постоянный ток, то сердечник этой катушки «превращается» в постоянный магнит. При этом напряженность магнитного поля такого магнита определяется величиной тока катушки. Другими словами, изменяя величину тока катушки можно регулировать напряженность магнитного поля постоянного магнита, которым является ее сердечник, т.е. мы получаем управляемый постоянный магнит. Таким образом, катушка РЛС становится достаточно сложным устройством, объединяющим в себе и электромагнит, и дроссель H-LIN. Для управления такой катушкой РЛС потребуется линейный усилитель, управляемый аналоговым сигналом, величина которого должна изменяться при каждом переключении режима работы Пример подобного решения представлен на рис.6

.

На представленной схеме функцию катушки регулятора линейности строк выполняет L403, которая выглядит, скорее, как трансформатор. Непосредственно катушкой H-LIN является катушка, включенная между конт.1 и конт.2 элемента L403. Как отмечено на схеме, эта катушка является переменной катушкой. В свою очередь, свойства катушки H-LIN определяются величиной тока, протекающего через другую катушку – катушку электромагнита, находящуюся между конт.3 и конт.5. Направление тока катушки электромагнита и его величина задается микросхемой AN5452 (IC403).

Микросхема AN5452, вообще-то, предназначена для коррекции сведения в углах экрана монитора, однако ее часто применяют и для коррекции любых других искажений, которые можно компенсировать с помощью каких-либо катушек, через которые необходимо пропускать постоянный ток того или иного направления. В данном случае, такой катушкой является катушка электромагнита L403, подключаемая между конт.7 и конт.8 микросхемы IC403. Каждый из выходов микросхемы AN5452 (конт.7 и конт.8) представляет собой двухтактный линейный усилитель (рис.7).

Величина и направление тока в катушке, подключенной между конт.7 и конт.8 микросхемы IC403 определяется величиной напряжения на управляющее входе (конт.4). Если на конт.4 устанавливается напряжение величиной 2.5В, то ток через катушку не течет, т.е. ток равен нулю, так как при этом на конт.7 и конт.8. устанавливается одинаковое напряжение 4.5В. Увеличение напряжения на конт.4 сверх 2.5В приводит к пропорциональному увеличению потенциала на конт.7 и к одновременному снижению потенциала на конт.8, в результате чего через катушку начинает протекать ток в направлении от конт.7 к конт.8. При этом, чем большим будет напряжение на конт.4, тем больше будет разница потенциалов между конт.7 и конт.8, а, значит, и будет большим ток. Уменьшение напряжения на конт.4 ниже 2.5В приводит к противоположному эффекту и протеканию тока в обратном направлении. Зависимость выходных напряжений микросхемы AN5452 от величины управляющего напряжения, представлена на рис.8.

Таким образом, изменение напряжения на конт.4 микросхемы IC403 позволяет регулировать линейность тока в строчных отклоняющих катушках. Здесь осталось добавить, что на конт.4 подается сигнал H-LIN, который формируется микропроцессором монитора. Этот сигнал является сигналом постоянного тока, и его величина изменяется при проведении регулировки линейности через пользовательское меню монитора. Кроме того, величина сигнала H-LIN изменяется и при изменении режима работы монитора, т.е. каждому из многочисленных режимов работы монитора соответствует свое (заранее установленное в памяти микропроцессора монитора) значение сигнала H-LIN. Все это приводит к очень точной подстройке параметров катушки РЛС к периоду строчной развертки, а, кроме того, позволяет пользователю осуществлять еще и ручную коррекцию линейности (по своему усмотрению).

 Для коррекции симметричных искажений линейности по горизонтали предназначен конденсатор Cs, который называют разделительным конденсатором, конденсатором прямого хода, а также конденсатором коррекции линейных искажений.

Если ток в отклоняющих катушках будет иметь идеальную пилообразную форму, то тогда угловая скорость луча при его отклонении будет постоянной. Однако луч проецируется на плоскость экрана, и поэтому при формировании строки для обеспечения линейности значение имеет не угловая, а линейная скорость. При пилообразном токе в отклоняющих катушках возникает несоответствие между угловой скоростью электронного луча и его линейной скоростью. При постоянной угловой скорости луч на краях строки движется быстрее, чем в центре. Другими словами, если отклонять луч на заданный угол, то в центре экрана луч проходит меньшее расстояние, чем на краях экрана при отклонении на тот же угол. Следовательно, расстояние между точками строки будет не постоянным, а изменяющимся. Это поясняется на рис.9

.

Все это приводит к тому, что при пилообразной форме отклоняющего тока возникают симметричные искажения линейности, которые проявляются в виде растяжения изображения по краям и его сжатии центре(см. рис.1). Для устранения таких искажений форма отклоняющего тока должна быть не линейной (пилообразной), а S-образной (рис.10). При такой форме тока, скорость луча на краях экрана уменьшается, а в центре – возрастает. В результате угловая скорость луча будет изменяться в зависимости от его положения, а его линейная скорость будет постоянной, что будет приводить к одинаковому расстоянию между точками одной строки, т.е. будет создаваться линейное изображение по горизонтали.

Емкость конденсатора Cs подбирается таким образом, чтобы она создавала необходимое значение S-коррекции, т.е. емкость конденсатора должна соответствовать периоду тока в строчных отклоняющих катушках. Именно поэтому изменение режима работы монитора, т.е. изменение частоты строчной развертки должно обязательно сопровождаться и изменением емкости конденсатора Cs.

Именно поэтому в реальных практических схемах мониторов эквивалентный конденсатор Cs состоит из нескольких параллельных конденсаторов, которые коммутируются в различных комбинациях при изменении частоты строчной развертки. Все конденсаторы Cs можно разделить на:

Сигналы, обеспечивающие подключение/отключение корректирующих конденсаторов, формируются микропроцессором монитора, и, традиционно, обозначаются, как S1, S2, S3 и т.д. Коммутация корректирующих конденсаторов может осуществляться либо ключевыми транзисторам, в качестве которых, чаще всего используются МОП-транзисторы, либо с помощью реле (но такой способ можно считать устаревшим, т.к. срабатывание реле сопровождается достаточно громким щелчком, что не очень приятно для большинства пользователей).

Обратимся к схеме выходного каскада строчной развертки, представленной на рис.5

На этой схеме эквивалентный конденсатор Cs образован следующими конденсаторами:

Переключение корректирующих конденсаторов осуществляется сигналами S1-S4. Сигналами S1, S3, S4 управляются ключевые транзисторы Q408 – Q410 (и соответственно конденсаторы C409, C441, C442), а сигнал S2 управляет реле RL401, с помощью которого подключается конденсатор C444.

В схеме на рис.7 основными конденсаторами S-коррекции являются C411 и C413, а вот корректирующих конденсаторов в этой схеме уже пять: C414, C415, C416, C417, C418.

Подводя итоги разговора о коррекции линейных искажений, необходимо отметить, что оба типа искажений (и симметричные и несимметричные) присутствуют на экране монитора одновременно, так как механизм их возникновения совершенно различный. Естественно, что и корректироваться оба типа искажений должны одновременно. Таким образом, линейному току в строчных отклоняющих катушках необходимо одновременно придавать и экспоненциальную форму и S-образную форму, т.е. реальная форма отклоняющего тока представляет собой достаточно сложную фигуру, которую мы попытались изобразить на рис.11.

Если говорить о проблемах, связанных с элементами коррекции линейных искажений растра, то стоит отметить тот факт, что в подавляющем большинстве случаев возникают неисправности в виде симметричных искажений линейности. Другими словами, наиболее актуальными являются проблемы, связанные с отказом конденсаторов Cs, и отказом коммутирующих транзисторов. Чаще всего причиной проблемы является нарушение пайки вышеупомянутых конденсаторов и транзисторов. Поэтому при возникновении таких искажений, которые изображены на рис.1, в первую очередь необходимо пропаять все контактные площадки в районе конденсаторов Cs.

Отказы катушки H-LIN и цепей ее управления являются случаем, скорее экзотическим.