Черно-белого кинескопа

люминофора, и вызывает его свечение. Ускоряющее напряжение для таких кинескопов 10 кВ, ток пучка10 мкА. При диаметре пятна0.25  мм выделяемая мощность150 Вт/см². Пространственное разрешение таких ЭЛТ определяется диаметром пятна и составляет 3-10 точек/мм (85-250 точек/дюйм).

Адресное разрешение определяется уже схемотехническими решениями разработчиков дисплея и составляет для пользователей обычно 1024 пикселя по горизонтали (10 разрядов). Для уменьшения эффектов ступенчатости внутри цифровых систем разверток векторных дисплеев используется 11 или 12 разрядов.

Устройство цветных кинескопов подобно устройству черно-белых с тем отличием, что обязательно имеется три типа люминофора для красного, зеленого и синего цветов, а также средств для формирования и управления тремя отдельными электронными лучами (в некоторых, скорее экспериментальных цветных кинескопах используется единственный электронный луч).

Первый цветной масочный кинескоп с тремя отдельными электронными пушками, установленными друг относительно друга под 120^был разработан в США в 1950 г (кинескоп с дельтаобразным расположением пушек) (рис.3-4).

Рис.3. Общая схема цветного кинескопа

Основные параметры таких кинескопов следующие: U_анода

кВ,мА, диаметр пятна0.25 мм P2000 Вт/см².

Рис.4 Электронно-оптическая система цветного кинескопа

1.2. Устройства отображения на электронно-лучевых трубках

Кинескопы на люминофорах или электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) являются наиболее известными и широко применяемыми индикаторными устройствами. Известно множество различных типов ЭЛТ, отличающихся как по конструкции, так и по характеристикам излучения. Общим для них является наличие генерируемого с катода и управляемого электронного пучка, воздействующего на люминесцентный экран, и представление выходной информации в виде светового поля. ЭЛТ подразделяют на приборы с черно-белым и цветным изображением, с магнитным и электростатическими отклоняющими системами, однолучевые и многолучевые, специальные и т.д.

В устройствах отображения на ЭЛТ информация, представленная в виде последовательности цифровых кодов, которые вводятся вручную оператором или поступают из системы, преобразуется и отображается на экране ЭЛТ в виде текста, таблицы, графиков, схем или рисунков. Изображение создается благодаря подсветам нужных участков траектории движения электронного пучка по поверхности экрана ЭЛТ.

Рассмотрим типовую упрощенную структурную схему УОИ на ЭЛТ (рис. 5). Информация в закодированном виде храниться в буферном запоминающем устройстве БЗУ, которое обеспечивает регенерацию изображения на ЭЛТ. Емкость БЗУ обычно рассчитана на максимальный объем информации, одновременно отображаемой на

Рис. 5. Упрощенная структурная схема УОИ на ЭЛТ

ЭЛТ. В БЗУ используются магнитные сердечники, сдвигающие регистры на интегральных схемах (ИС и БИС), реже магнитострикционные линии. В БЗУ хранятся: коды координат точек экрана или коды приращений координат относительно предыдущего элемента изображения; коды знаков; коды, задающие элементы графики (длина и угол наклона отрезка прямой, величина радиуса и граничные углы радиус-вектора для дуги окружности); признаки, характеризующие вид информации (код координат, код знака и т.д.); признаки, задающие специальные режимы отображения (размер знака, градация по яркости, мигание и т.п.).

В УОИ обычно используются ЭЛТ со средним послесвечением. Чтобы изображение было немерцающим, его регенерируют с частотой 30-50 с^-1. Часто регенерация осуществляется с частотой питающей сети.

Коды из БЗУ поступают на распределитель информации РИ. Каждый код сопровождается признаком вида информации, согласно которому РИ направляет код координат на регистр координат Рг. К, код знака­ — на генератор знаков ГЗ, код элементов графики — на генератор векторов ГВ или генератор окружностей ГО. Коды координат xиyс помощью преобразователей «код — напряжение» ПКН1 преобразуются в напряжение, которое через координатные усилители КУ воздействуют на отклоняющую систему КОС, управляя электронным пучком и устанавливая его в заданную точку. Аналогично, цифровые коды, поступающие с выходов ГВ и ГО, преобразуются в ПКН1 в аналоговые сигналы и через КУ поступают на КОС, а сигналы с ГЗ через ПКН2 и знаковый усилитель ЗУ управляет знаковой отклоняющей системой ЗОС. Если на выходах ГЗ, ГВ и ГО формируются аналоговые сигналы, то генераторы непосредственно подключаются к усилителям. Сигналы с ГЗ или с ГВ и ГО поступают на устройство управления подсветом УУП, которое через усилитель подсвета УП воздействует на модулятор ЭЛТ, изменяющий яркость электронного пучка согласно входным сигналам.

Рассмотрим наиболее распространенные устройства отображения на ЭЛТ.

1.2.1. ЭЛТ-мониторы с трёхточечной теневой маской

Наиболее старая и широко используемая технология с так называемой теневой маской использует перфорированную металлическую пластину, помещаемую перед люминофором. Она маскирует три отдельных луча, каждый из которых управляется собственной электронной пушкой. Маскирование обеспечивает необходимую концентрацию каждого луча и обеспечивает его попадание только на нужный цветовой участок люминофора. Однако практика показывает, что ни один из мониторов не обеспечивает идеального выполнения этой задачи по всей поверхности экрана (Рис.6 и 7).

Ранние ЭЛТ- дисплеи с теневой маской имели выраженную криволинейную (сферическую) поверхность. Это позволяло добиваться лучшей фокусировки и уменьшало нежелательные эффекты и отклонения, вызываемые нагревом. В настоящее время большинство профессиональных и специализированных мониторов имеет практически плоский прямоугольный экран (типа FST).

Мониторы с теневой маской имеют свои преимущества:

- текст выглядит лучше (особенно при малом размере точек);

- цвета «натуральнее» и точнее (что особенно важно для компьютер- ной графики и в полиграфии);

- отлаженная технология обеспечивает лучшее соотношение стоимости и эксплуатационных качеств.

1

2

3

Y

X

R

R

B

B

G

G

0

Рис.6.Дельтообразное расположение электронных пушек в ЭЛТ с теневой

маской: 1-электронные пушки; 2-теневая маска; 3-экран с люминофором

Из недостатков можно отметить меньшую яркость таких мониторов, недостаточную контрастность изображения и более короткий срок службы, по сравнению с другими типами дисплеев.

1

5

6

3

2

4

Рис.7. ЭЛТ-монитор с трёхточечной теневой маской:

1-электронные пушки; 2-теневая маска; 3-экран ЭЛТ; 4-зёрна люминофора; 5-электронные лучи; 6-электронные линзы

1.2.2. ЭЛТ-мониторы с щелевой апертурной решёткой

Новую технологию изготовления CRT-дисплеев - с апертурной решеткой вместо традиционной точечной маски - впервые предложила фирма Sony, выпустив мониторы с трубкой Trinitron (рис.8 и 9). В электронных пушках этих трубок используются динамические квадрупольные магнитные линзы, позволяющие формировать очень тонкий и точно направленный пучок электронов. Благодаря такому решению значительно снижается астигматизм - рассеивание электронного пучка, приводящее к недостаточной резкости и контрастности изображения (особенно по горизонтали). Но главное отличие от технологии с теневой маской здесь состоит в том, что вместо металлической пластины с круглыми отверстиями, выполняющей функции маски, здесь используется вертикальная проволочная сетка (апертурная решетка) и люминофор наносится не в виде точек, а в виде вертикальных полос. Мониторы с апертурной решеткой имеют следующие преимущества:

1

2

3

4

5

6

7

8

R

R

B

B

G

G

Рис.8. Конструкция ЭЛТ типа Trinitron:

1-электронная пушка; 2-главная пушка; 3-пластины электростатического сведения лучей; 4-электронные лучи; 5-полоски люминофора; 6-экран кинескопа, образованный цилиндрической поверхностью; 6-апертурная решетка; 7-поперечные нити

- в тонкой сетке меньше металла, что позволяет использовать больше энергии электронов на реакцию с люминофором, а значит, меньше рассеивается на решетке и уходит в тепло;

- увеличенная площадь покрытия люминофором позволяет повысить яркость излучения при той же интенсивности пучка электронов;

- в связи со значительным общим повышением яркости можно использовать более темное стекло и получать на экране более контрастное изображение;

- экран монитора с апертурной решеткой более плоский, чем у дисплеев с теневой маской, а в последних моделях даже не цилиндрический, как раньше, а почти абсолютно ровный, что гораздо удобнее в работе и уменьшает количество бликов и отражений.

1

4

3

2

5

6

R

B

G

Рис.9. ЭЛТ с щелевой апертурной решёткой:

1-электронные пушки; 2-щелевая маска; 3-экран ЭЛТ; 4-полоски люминофора;

5-электронные лучи; 6-электронные линзы

Из недостатков можно отметить только «неприятные» горизонтальные нити-ограничители, используемые в таких мониторах для придания проволочной сетке дополнительной жесткости. Хотя проволочки в апертурной решетке туго натянуты, в процессе работы они могут вибрировать под воздействием пучков электронов. Демпферная нить (а в экранах больших размеров - две нити) служит для ослабления колебаний и гашения вибрации. По этим нитям мониторы с трубкой Trinitron можно отличить от других моделей. Кроме того, если в процессе работы такого монитора его слегка качнуть, колебания изображения будут видны даже невооруженным глазом. Именно поэтому мониторы с этими трубками не рекомендуется ставить на системные блоки типа desktop. Остается добавить, что в электроннолучевых трубках Sony Trinitron используется система трех пучков электронов, излучаемых одной пушкой, а в трубках с подобной апертурной решеткой компании Mitsubishi - Diamondtron -система из трех лучей с тремя пушками.

1.2.3. ЭЛТ-мониторы с гнездовой маской

Следующий- комбинированный тип электронно-лучевой трубки, так называемый CromaClear/OptiClear (впервые предложенный фирмой NEC) -это вариант теневой маски, в которой используются не круглые отверстия, а щели, как в апертурной решетке, только короткие - «пунктиром». Люминофор наносится в виде таких же эллиптических полосок, а полученные таким образом гнезда для большей равномерности расположены в «шахматном» порядке. Такая гибридная технология позволяет сочетать все преимущества вышеописанных типов при отсутствии их недостатков. Четкий и ясный текст, натуральные, но достаточно яркие цвета и высокая контрастность изображения неизменно привлекают к этим мониторам все группы пользователей.