4.4. Практическая схема генератора строчной развертки на транзисторе

Из существующих активных электронных приборов – ламп, тран­зисторов и тиристоров – в настоящее время в наибольшей степени соответствуют свойствам двустороннего ключа специально разрабо­танные биполярные транзисторы большой мощности с малой инерци­онностью. Это позволяет реализовать описанный принцип получения пилообразного тока наиболее экономично, чего невозможно было до­биться на лампах и тиристорах вследствие их специфических особен­ностей. Так, лампа не способна быть хорошим ключом с двусторонней проводимостью, а тиристор требует усложнения схемы из-за трудно­стей управления его проводимостью. В силу этого современные гене­раторы строчной развертки для черно-белых и цветных кинескопов исполняются в основном на транзисторах.

Выходной каскад. Отметим особенности работы выходного каска­да строчной развертки на транзисторе. Как отмечалось выше, из-за потерь в цепях выходного каскада от источника тока потребляется некоторая мощность Р₀ = ЕI₀. Следовательно, во избежание протека­ния постоянного тока I₀ через катушку необходимо трансформаторное или дроссельное включение отклоняющей системы в цепь генератора. Как правило, используется дроссельное включение. При этом обеспе­чивается более высокий КПД, так как практически вся колебатель­ная мощность будет выделяться в отклоняющей системе.

Рассмотрим работу выходного каскада на транзисторе типа n-p-n, собранного по схеме с дроссельным включением катушки отклонения. Как видно из рис. 4.8, на базу транзистора VT подводятся управляю­щие импульсы, периодически открывающие и закрывающие транзи­стор. Эти импульсы должны быть достаточного размаха, чтобы тран­зистор был в состоянии либо насыщения, либо отсечки. Для иллюстрации процессов в схеме на рис. 4.9 представлены диаграммы токов и напряжений в характерных ее точках. Отметим лишь ряд практических особенно­стей схемы выходного каскада.

Рис. 4.8. Выходной каскад строч­ной развертки на транзисторе

Рис. 4.9. Диаграммы токов и на­пряжений в схеме рис. 4.8

Ввиду маловитковости современных отклоняющих катушек (что позволяет уменьшить потери в меди), допускающих наибольшие зна­чения постоянной времени τ = L_K/r_K и, следовательно, наименьшую нелинейность, приходится в схему включать отдельный конденсатор С, емкость которого существенно больше межвитковой и определяет­ся требуемой длительностью обратного хода Т₂ = . Параллель­но транзистору включают в обратной полярности диод VD, который по традиции от ламповой схемотехники называют демпферным, что можно принять весьма условно. У этого диода два основных назначе­ния. Во-первых, своей прямой проводимостью он уравнивает обрат­ную и прямую проводимости транзистора, находящегося в насыщении и под воздействием ЭДС переполюсованной катушки во время первой половины прямого хода. Выбор диода осуществляется из условия согласования выходных ВАХ транзистора для положительной и отри­цательной полуволн тока.

На рис. 4.10 приведен пример такого сопря­жения, из которого видно, что у биполярного транзистора выходные характеристики i_K = f(U_K) в первом и третьем квадрантах существенно неодинаковы.

Рис. 4.10. Выходные характери­стики пары диод – транзистор

Проводимости, определяемые для насыщенного состо­яния транзистора линиями критического режима с разными углами наклона, уравниваются при подсоединении соответствующего диода и обеспечивают таким образом одинаковость формы тока в первой и второй половине прямого хода развертки.

Во-вторых, не менее важная функция у диода – избавиться от необходимости очень точного выбора момента замыкания ключа транзистора в начале прямого хода, как это было определено для схемы с идеальным ключом. Очевидно, что использование дополнительного диода избавляет от этой труднореализуемой инженерной задачи, так как ЭДС переполюсованной катушки в начале прямого хода автоматически включит диод в прямом направлении (рис. 4.9, i_д) и начнется формирование пилообразного тока в его отрицательной полуволне. При этом момент включения транзистора (рис. 4.9, i_тр) может быть произвольно отодвинут вплоть до середины прямого хода. Обычно соблюдают условие

T₂ < τ_зап < 0,5 T₁ + T₂ или τ_отп > 0,5T₁.

В этом случае инженерное обеспечение момента включения тран­зистора не требует прецезионной схемотехники. Кроме того, форма тока в отклоняющей катушке при одновременной работе диода и тран­зистора в первой половине прямого хода практически всегда бывает лучше, чем при поочередном включении диода и транзистора на полу­волнах тока, так как в этом случае исключается определяющее влия­ние нелинейности ВАХ диода в момент перехода тока отклонения через нуль (см. рис. 4.9, i_д).

Разделительный конденсатор C_S кроме основной функции блоки­рования постоянной составляющей тока, как правило, решает задачу коррекции геометрических искажений изображения при больших углах отклонения на плоском экране. Как упоминалось выше (см. рис. 4.2), эти искажения можно скомпенсировать, если придать отклоняющему току S-образную форму (рис. 4.11, в) с тем, чтобы с ростом угла отклонения скорость нарастания тока замедлялась. В последовательной цепи L_KC_S, как в контуре, возникает синусоидаль­ный ток собственных колебаний (рис. 4.11, б), который складывается с пилообразным током (рис. 4.11, а), создаваемым в катушке L_K откло­няющей системы генератором развертки. При правильно подобран­ных амплитуде, фазе и частоте этого синусоидального тока суммарный отклоняющий ток получает на прямом ходе желательную S-об­разную форму (рис. 4.11, в).

Рис. 4.11. Получение S-образной формы тока

Контур L_KC_S должен быть настроен на частоту более низкую, чем строчная частота. Зависимость степени изгиба δ отклоняющего тока от частоты настройки контура L_KC_S (рис. 4.11, г) и сравнительный график (рис. 4.11, в) линейного I_max и S-образного I_{S max} токов имеет вид

. (4.27)

Эта зависимость и график позволяют определить необходимую S-образную форму суммарного тока в контуре L_KC_S, которая будет включать фрагменты двух синусоид, сопряженных на границах пря­мого и обратного ходов.

Следует отметить, что емкость конденсатора C_S во много раз боль­ше конденсатора С обратного хода и не оказывает существенного влияния на процессы формирования тока во время обратного хода. С учетом большой реактивной мощности, пропускаемой конденсатором C_S, необходимо употреблять лишь конденсаторы с малым тангенсом угла потерь в диэлектрике, тем более что верхняя граничная частота спектра колебаний в генераторе строчной развертки составляет не менее 300 кГц. Это же замечание относится и к выбору типа конден­сатора С для формирования обратного хода развертки.

Сердечник дросселя выбирается также из соображений умень­шить потери от вихревых токов на высокой частоте и уменьшить габа­риты и массу конструкции при общем требовании L_др>L_K. В наиболь­шей степени способствуют этому ферритовые материалы среднечастотного диапазона, за счет высокой магнитной проницаемо­сти позволяющие уменьшить число витков обмотки и тем самым уменьшить потери в меди по постоянному току.