摘 要： 本文通過對顯示器和電視機電路同異的比較，著重介紹了新型多頻顯示器中的一些特殊電路。適合在計算機、電視機原理基礎(chǔ)課教學中作為補充內(nèi)容。
　　關(guān)鍵詞： 信號處理 多頻掃描 二次電源電路 顯示器原理
　　
　　隨著計算機的普及，“顯示器原理”進入了些職業(yè)教育和高校的課程。與該課程相關(guān)的教師多數(shù)對電視機的原理較為熟悉，但對顯示器的一些特殊電路還不甚了解。對顯示器的一些特殊電路與電視機電路作對比說明，希望對同行的教學能有少許啟發(fā)。如有不妥，請各位讀者指正。
　　對于采用陰極射線管（CRT）的顯示器和電視機，外觀相似，但內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)和工作原理其實有很大區(qū)別，下面對其主要電路的區(qū)別分幾個方面來說明。
　　一、信號處理電路
　　電視機一般接收的是射頻（RF）信號，所以信號處理電路要比顯示器復雜。顯示器的輸入信號一般是由計算機主機中的顯示卡經(jīng)15針信號插座送出的，顯示卡有兩種形式的輸出信號，即數(shù)字信號和模擬信號。現(xiàn)在，常見的計算機一般都采用模擬信號方式輸出。模擬信號包括R、G、B三基色信號和行同步、場同步信號。由于輸入顯示器的已經(jīng)是三基色信號，行、場同步信號也很完整。因此，顯示器中不再需要視頻信號的還原解調(diào)電路，故R、G、B信號一般直接送入顯示器的尾板。尾板電路中主要是視頻信號處理電路和顯像管附屬電路，它包括視頻信號預處理電路和末級視放電路。視頻信號預處理電路包括視頻放大、自動亮度控制、亮度和對比度控制、黑平衡和白平衡調(diào)節(jié)電路，該部分電路一般由專用集成電路和外圍元件組成。末級視放電路是由三只高耐壓、中功率組成的電壓放大器，用來產(chǎn)生調(diào)制顯像管陰極足夠大幅度的三基色信號。現(xiàn)在也有集成末級視放電路的。另外，該電路還有高頻補償電路，補償信號中失落的高頻成分，提高圖像的清晰度。顯像管附屬電路用來提供顯像管工作所需的各種電壓。順便說一句，由于計算機中的音頻信號由主機中的聲卡通過解碼產(chǎn)生，推動外接的有源音箱直接發(fā)聲，和顯示器無關(guān)，故顯示器中一般沒有音頻電路。
　　二、掃描電路
　　顯示器大多數(shù)采用逐行掃描。為支持不同檔次的計算機和顯示卡，以及用戶不同的使用要求，顯示器的最大掃描頻率范圍，行頻要從15.8KHz到120KHz之間變化，場頻要從50Hz到120Hz之間變化，這就是所謂“多頻顯示器”。普及型顯示器都支持VGA和SVGA方式，它們的一般要求是：分辨率調(diào)整范圍在640×480到1280×1024之間。相應行頻變化范圍約在30—70KHz，場頻范圍在60—120Hz之間。為達到這些要求，多頻顯示器除有和電視機相同的鑒相、振蕩、同步、激勵、輸出等基本掃描電路外，還有以下特殊電路。
　　1.行、場同步信號頻率的自動跟蹤、極性處理與同步電路
　　顯示器要在大范圍內(nèi)保持掃描同步，首先要有一個對同步信號的頻率跟蹤電路，以便對行、場振蕩電路的振蕩頻率及時作出調(diào)整。原理是讓行同步信號通過一個頻率/電壓（f/V）轉(zhuǎn)換電路，電路的輸出端經(jīng)積分濾波器后輸出一個與行同步信號頻率成正比的電壓信號，用這個信號控制振蕩器RC定時電路的時間常數(shù)，達到改變振蕩頻率的目的。極性處理電路的任務是對行、場同步信號的極性進行識別并進行歸一化處理的電路，這是因為由計算機顯卡送入顯示器的行、場同步信號的極性是隨顯示分辨率的不同而變化的，這些同步信號的不同極性的組合中含有不同視頻模式的信息，顯示器就是根據(jù)行、場同步信號的頻率和極性對各種視頻模式進行識別的。經(jīng)模式識別后的行、場同步信號再進入極性處理電路，一律變成符合該顯示器同步電路需要的極性。上過程就是歸一化處理。處理后的行、場同步信號分別送入行、場振蕩電路對其進行鎖頻、鎖相，完成同步過程。
　　2.行幅度和場幅度自動調(diào)整電路
　　由公式iy=Ec·Ts/Ly知，行掃描電流iy與電源Ec、行正程時間Ts的乘積成正比，與偏轉(zhuǎn)線圈電感量Ly成反比。當行頻升高時，Ts變小，iy也相應變小，因為行幅度與iy成正比，所以，當掃描頻率升高時，行、場幅度要縮小。多頻顯示器中，行幅度自動調(diào)整電路一般采用調(diào)整電源電壓Ec、改變逆程電容、二極管調(diào)制器行幅度自動調(diào)整電路等方法。調(diào)整電源Ec的方法在后面電源內(nèi)容中介紹。逆程電容調(diào)整法的原理是：當行周期一定時，逆程時間與行逆程電容成正比。當行頻升高時，行周期變短，這時減小逆程電容，縮短逆程時間，相對增大了正程時間，即增大了行幅，反之亦然。另外，當行頻變化時，適當調(diào)整逆程電容，使正程和逆程時間關(guān)系保持一定比例，也可防止圖像右卷邊，保證圖像質(zhì)量。實際電路中，一般是由多個逆程電容與開關(guān)三極管共同構(gòu)成逆程電路，由微處理器控制三極管的導通、截止，改變了逆程電容的串、并聯(lián)接入狀態(tài)，即改變了容量，完成逆程電路的調(diào)整。
　　現(xiàn)在的新型顯示器中廣泛采用的是一種二極管調(diào)制行幅度自動調(diào)整電路原理：電路如圖1，圖中T為行輸出管，D為阻尼二極管，D1、D2為調(diào)制二極管，Ly為行偏轉(zhuǎn)線圈，F(xiàn)BT為行輸出變壓器，Lm為調(diào)制線圈，Um為調(diào)制電壓。該電路的特點是用電壓Um的變化可以控制偏轉(zhuǎn)線圈中電流的變化。由微處理器或控制電路送來的行幅度控制信號經(jīng)放大電路后，經(jīng)A端由Lm送入，控制Um電壓。當Um升高時，抬高了行偏轉(zhuǎn)線圈Ly下端的電壓，上端電壓保持不變，故行偏轉(zhuǎn)線圈兩端電壓減小，行偏轉(zhuǎn)電流iy減小，行幅變窄；Um降低時，行偏轉(zhuǎn)電流iy增大，行幅變寬，這樣達到自動調(diào)整行幅的目的。行幅調(diào)整反饋信號一般取自行輸出變壓器上的繞組。
　　場幅度調(diào)整的原理一般是：由微處理器根據(jù)不同的視頻模式識別信號給場掃描電路送出適當?shù)目刂菩盘?，控制對鋸齒波形成電路RC充電電流的大小，以改變鋸齒波的幅度，達到自動控制場幅度的目的。
　　3.枕形失真自動校正和S校正自動調(diào)整電路
　　我們知道，由于顯像管中電子束的偏轉(zhuǎn)半徑和熒光屏的曲率半徑不同，會引起特有的“枕形失真”和“延伸失真”。為此，在電視機中都加有枕形校正和S校正電路，由于這兩個校正電路的補償參數(shù)都和掃描頻率有關(guān)，故在多頻顯示器中，該部分電路也與電視機不同。枕形失真自動校正電路中，去掉了電視機中常用的枕形校正變壓器，而利用前面介紹過的二極管調(diào)制器行幅度自動調(diào)整電路進行枕形校正，原理是：由微處理器根據(jù)不同的視頻模式識別信號確定場頻后，給送入Lm線圈的行幅控制信號上再疊加一個與場頻一致的拋物波，適當控制該拋物波的凹凸程度，使一場的行掃描線在水平方向上呈鼓形，剛好與枕形失真抵消，達到自動校正的目的。
　　顯示器中，對圖像的幾何失真度要求很高。在S校正電路中，當行頻變化時，要適當改變S校正電容的容量，以得到最佳效果，即最小的幾何失真。實際電路中，在一個較小的S校正電容上并聯(lián)數(shù)個經(jīng)晶體管控制的S校正電容，這些晶體管作為開關(guān)由微處理器控制，根據(jù)不同的行頻決定電容在電路中的接通數(shù)量，控制行掃描電流波形的S彎曲程度，達到最佳S校正。
　　4.行、場中心自動調(diào)整電路
　　在掃描電路中，由于存在晶體管等非線性元件，以及行掃描電路工作在開關(guān)狀態(tài)等因素，會產(chǎn)生信號在傳輸過程中的延遲，延遲量與掃描頻率有關(guān)。多頻顯示器中，當掃描頻率改變時，延時量發(fā)生變化，使掃描信號的相位發(fā)生變化，這將會引起圖像在屏幕上的偏移，行、場中心自動調(diào)整電路就用來消除偏移，它們的電路實際上是由微處理器根據(jù)頻率變化時不同的延遲量，給行、場偏轉(zhuǎn)線圈上加上一個適量的直流電流分量，使光柵產(chǎn)生一個與延時量相反的偏移量，使行、場中心始終和屏幕中心重合。
　　
　　以上調(diào)整和校正電路除有自動控制電路外，還有手動控制電路，以彌補自動的不足，同時也方便使用者。手動控制的方式很多，在新型多頻顯示器中，一般由不多的幾個按鍵用菜單方式集中進行多項控制，采用面板參數(shù)調(diào)整電路，在微處理器控制下，把經(jīng)菜單選中的某一控制量調(diào)整的脈沖經(jīng)D/A電路轉(zhuǎn)換為模擬量加至被控部位。在有效調(diào)整范圍內(nèi)，操作者可隨意進行調(diào)整。該類顯示器一般都采用帶屏顯接口的視頻信號處理電路，故調(diào)整量可直觀地顯示在屏幕上。調(diào)整內(nèi)容除對比度，亮度外還有：行幅、場幅、行中心、場中心、枕形失真、梯形失真、畫面旋轉(zhuǎn)、自動消磁等。
　　三、電源電路
　　顯示器電源多采用并聯(lián)型自激式冷底板，由開關(guān)變壓器初、次級線圈進行電路隔離，取樣反饋電路一般用光電耦合器隔離。國產(chǎn)顯示器現(xiàn)多采用性能優(yōu)良的集成電路UC3842做電源脈寬調(diào)制器（PWM），開關(guān)脈沖的頻率在30—50KHz之間。為降低開關(guān)損耗和簡化驅(qū)動電路，電源調(diào)整管多采用場效應管。
　　顯示器電源比較有特點的電路是在主電源次級。前面述及，多頻顯示器中當頻率升高時，行幅度要變窄，大范圍的行幅度調(diào)節(jié)其實要用提高行電源Ec的方法，其它方法只能在小范圍調(diào)節(jié)。如在不同的顯示模式下，當行頻從31.5KHz升高到48.4KHz時，行電源Ec約從90V要升高到150V。Ec電源的調(diào)節(jié)電路稱二次電源電路，原理如圖2所示，一般有a、b兩種電路。a圖為一種串聯(lián)式電壓調(diào)節(jié)電路，圖中T為調(diào)整管，柵極由微處理器送入經(jīng)模式識別后有一定占空比，并經(jīng)電路放大的方波信號，控制調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，對直流電源進行斬波輸出。顯然，輸入方波的占空比決定了輸出電壓的高低。電路的輸入端接開關(guān)電源給行掃描電路的供電端，輸出端的脈動直流電經(jīng)L、C濾波后作為Ec送給行輸出電路。由原理知，該電路輸入端電壓要高于輸出電壓。
　　b圖為一種并聯(lián)式電壓調(diào)節(jié)電路，圖中T為開關(guān)管，L為貯能線圈，D為續(xù)流二極管。當開關(guān)管柵極輸入微處理器控制的方波后，在T導通期間，由電源經(jīng)輸入端向L輸入電能，根據(jù)焦耳楞次定律，L中產(chǎn)生自感電勢，方向左正右負，該自感電勢產(chǎn)生的磁能貯存在L中；在T截止期間，L中自感電勢變?yōu)樽筘撚艺拍茏優(yōu)殡娔?，和輸入端電壓疊加后經(jīng)二極管D輸出，L中的貯能大?。摧敵鲭妷捍笮。┡cT的導通時間成正比。該電路的輸出電壓為輸入端直流電壓和L中自感電勢平均值之和，故輸出電壓要等于或大于輸入端電壓。輸出電壓大小決定于微處理器控制的方波占空比。該電路最大的優(yōu)點是：當二次電源電路出現(xiàn)故障時，行電源電壓自動降低，避免了可能對行掃描電路造成的損壞。因此，現(xiàn)在的新型顯示器多用該類電路。