Введение к модулю 3
Цели изучения модуля
изучение устройства, принципов работы и порядка использования мониторов и графических карт при решении типовых задач;
формирования практических навыков управления видеоподсистемой ПК;
развитие мышления, памяти, самостоятельности студентов;
формирование научного мировоззрения, навыков индивидуальной самостоятельной работы с учебным материалом.
В результате изучения модуля студент должен
знать
устройство CRT-монитора; ,
устройство LCD-монитора; ,
характеристики CRT- и LCD-мониторов,
основные блоки видеоадаптера; ;
уметь
определять класс безопасности CRT-монитора,
сопоставлять различные видеоадаптеры по основным характеристикам,
анализировать и настраивать видеоподсистему ПК.
Тема 3.1. Устройство и составные элементы crt-монитора
Монитор является обязательным элементом ПК, предназначенным для вывода на экран текстовой и графической информации. Соответственно, монитор может работать в двух режимах: текстовом и графическом. В текстовом режиме экран разбивается на знакоместа, на каждое из которых выводится один из 256 символов таблицы стандарта ASCII. В графическом режиме на экран выводятся изображения по пикселям.
По принципу формирования изображения наиболее распространенными являются мониторы на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) – CRT (Cathode-Ray Tube) и жидкокристаллические мониторы – LCD (Liquid-Crystal Display).
Электронно-лучевые трубки на английском языке звучат как Cathode Ray Tube (CRT), дословно – катодно-лучевая трубка. Иногда CRT расшифровывают как Cathode Ray Terminal, что соответствует уже не самой трубке, а устройству, на ней основанному. Электронно-лучевая технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897 году и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа.
Электронно-лучевая трубка – самый важный элемент монитора, которая представляет собой герметичную стеклянную колбу, внутри которой находится вакуум (основные конструкционные узлы ЭЛТ показаны на рис. 3.1.1). Один из концов колбы узкий и длинный – это горловина. Другой – широкий и достаточно плоский – экран. Внутренняя стеклянная поверхность экрана покрыта люминофором (luminophor).
Рисунок 3.1.1.
Люминофор – это вещество, которое при активном воздействии на него заряженных частиц (электронов) испускает свет.
В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов – иттрия, эрбия и т. п.
Для создания изображения в CRT-мониторе используется электронная пушка, являющаяся источником потока электронов, которые, попадая на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, приводят к засвечиванию разноцветных люминофорных точек.
Для формирования изображения по всему экрану поток электронов (луч) отклоняется в вертикальной и горизонтальной плоскости. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы (см. рис. 3.1.2).
Рисунок 3.1.2.
Отклоняющая система состоит из нескольких катушек индуктивности, размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного поля две катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной плоскости, а две другие – в вертикальной. Путь электронного луча на экране схематично показан на рис. 3.1.2. Сплошные линии – это активный ход луча, пунктир – обратный.
Частота перехода на новую линию называется частотой строчной (или горизонтальной) развертки. Частота перехода из нижнего правого угла в левый верхний называется частотой вертикальной (или кадровой) развертки.
После отклоняющей системы поток электронов на пути к фронтальной части трубки (экрану) проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему, работающие по принципу разности потенциалов. В результате электроны приобретают большую энергию (E=mV2/2, где E – энергия, m – масса, V – скорость), часть из которой расходуется на свечение люминофора.
В цветных CRT-мониторах люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов, которые воспроизводят основные цвета – красный, зеленый и синий, т.е. в мониторах для формирования полноцветного изображения используется цветовая модель RGB. Соответственно, в цветном CRT- мониторе используется три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и направляет пучок электронов на различные люминофорные частицы, свечение которых основными цветами с различной интенсивностью комбинируется, и в результате формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.
При таком подходе очевидно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен "засвечивать" соседние люминофорных элементов зеленого или синего цвета.