Мониторы на электронно-лучевых трубках

На рис. 8.2, а изображена электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) монохромного монитора, содержащая:

• • нить накала, выполняющую функцию подогревателя;
• • катод, испускающий электроны при его нагреве до температуры порядка 1100 К;
• • модулятор, регулирующий интенсивность потока электронов и связанную с ней яркость изображения,
• • фокусирующую систему, уменьшающую диаметр потока электронов (светового пятна);
• • отклоняющую систему, позволяющую изменять направление потока электронов в горизонтальном и вертикальном направлениях;
• • анод, создающий ускоряющее поле для потока электронов и представляющий собой тонкое графитовое покрытие на внутренней стороне боковых стенок колбы;

Рис. 8.2. Конструкция электронно-лучевой трубки (а) и растровый способ вывода изображения (б).

• экран, предназначенный для регистрации изображения.

Нить накала, катод, модулятор и фокусирующая система образуют электронную пушку. Созданный с ее помощью поток электронов под действием ускоряющего поля устремляется к экрану, покрытому тонким слоем люминофора. По достижении экрана поток электронов передает энергию люминофору, вызывая его свечение. Высвечиваемое пятно является минимальным элементом изображения и называется пикселом. На рис. 8.2, б пикселы показаны точками.

При выводе изображения на экран ЭЛТ с помощью отклоняющей системы создается растр в виде светящихся строк, оставляемых электронным лучом при его движении по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла экрана до правого нижнего (рис. 8.2, б). Для перемещения электронного луча в горизонтальном направлении на отклоняющую систему подаются сигналы строчной развертки, а в вертикальном направлении — кадровой развертки. По достижении конца каждой строки с помощью сигнала обратного хода по горизонтали осуществляется перевод луча в начало следующей строки. Для перевода луча на исходную позицию растра используется сигнал обратного хода по вертикали, который подается в конце последней строки растра. Обратный ход лучей по горизонтали и вертикали показан на рис. 8.2, б стрелочкой. Во время обратного хода луч гасится путем подачи на модулятор запирающего сигнала. Если на модулятор подать видеосигнал, то при движении луча по строкам будет изменяться яркость засветки пикселов, в результате чего на экране сформируется видимое изображение.

На качество воспроизведения изображения на экране ЭЛТ влияют два параметра люминофора:

• • минимальный размер пиксела (0,25−0,3 мм), который зависит от зернистости люминофора и определяет разрешающую способность ЭЛТ. Разрешение оценивается количеством пикселов по горизонтали и вертикали экрана. Например, для ЭЛТ с диагональю 17 дюймов разрешение составляет 1024×768 пикселов;
• • минимальное время послесвечения пиксела, которое в идеальном случае должно быть равным периоду смены кадров изображения, т. е. высвеченный пиксел должен светиться до тех пор, пока электронный луч не вернется для его активизации в следующем кадре. При невыполнении этого требования возникает мерцание изображения. Для получения устойчивого немерцающего изображения необходимо 50−100 раз в секунду восстанавливать (обновлять) электронным лучом видимые точки. Процесс восстановления изображения называется регенерацией.

Цветное изображение на экране ЭЛТ формируется по принципу пространственного усреднения цвета, для этого:

• • внутренняя поверхность экрана покрывается люминофором трех базовых цветов. Для красного цвета используется оксид иттрия, активированный европием; для зеленого — сернистый цинк, активированный серебром; для синего — смесь сернистых цинка и кадмия, активированная серебром. Зернистость современных цветных ЭЛТ составляет 0,2−0,28 мм;
• • используются три А-образно или планарно расположенные электронные пушки с отдельными схемами управления для красного, зеленого и синего цветов. Вблизи внутренней стороны экрана располагается цветоделительная (теневая) маска, представляющая собой металлический (из инвара) экран с системой отверстий для прохождения луча. Маска предназначена для того, чтобы электронный луч каждой пушки в процессе развертки всегда попадал только на люминофорное зерно своего цвета. Известно несколько типов цветоделительных масок;
• • введены дополнительные узлы, обеспечивающие статическое и динамическое сведение лучей, чистоту света, устранения намагничивания теневой маски.

Принцип формирования растра (изображения) в ЭЛТ с ?-образным расположением электронных пушек и теневой маской показан на рис. 8.3. Создаваемые электронными пушками красный, зеленый и синий лучи, пересекаясь в отверстии маски, слегка расходятся и каждый из них попадает на точку люминофора собственной окраски.