CRT显示器电路原理分析.docx

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CRT显示器电路原理分析

CRT显示器电路原理分析

[摘要]随着电子技术的发展，计算机已深入到工农业生产、国防、科研以及家庭生活的各个领域。

显示器是计算机系统的一个重要组成部分，作为一名显示器产线作业指导者，初步掌握显示器原理是十分必要的。

我的设计任务就是对型号为A991U/V的CRT显示器的电路原理进行分析。

整篇论文共分为六个部分，分别为显示器与电视机的比较，电源电路，CPU部分，偏转（扫描）电路，高压分离电路以及视频处理电路。

[关键词]阴极射线管白平衡色纯行扫描场扫描高压分离

目录

引言…………………………………………………………………4

第一章彩色显示器与彩色电视机的比较………………………4

第二章电源部分…………………………………………………6

第一节开关稳压电源的组成…………………………………6

第二节开关稳压电源的工作原理……………………………6

第三节电路分析………………………………………………6

1.干扰抑制电路…………………………………………6

2.自动消磁电路…………………………………………7

3.桥式整流电路…………………………………………8

4.PFC（POWERFACTORCONTROL）电路…………………9

5.开关电源电路…………………………………………9

5.1UC3842各引脚功能…………………………………9

5.2电源的启动过程………………………………………10

5.3过压保护电路工作原理……………………………10

5.4过流保护电路工作原理……………………………11

5.5直流电压输出………………………………………11

5.6节电控制电路………………………………………12

第三章CPU部分…………………………………………………12

第一节概述……………………………………………………12

第二节NT6865引脚功能介绍…………………………………13

第三节CPU的外围电路………………………………………13

1.屏幕保护主电路………………………………………14

2.黑屏保护辅助电路……………………………………15

3.亮度控制电路…………………………………………15

4.功能键选择电路………………………………………16

5.RESET（复位）电路……………………………………16

6.调整色纯电路…………………………………………17

7.显示器部分收敛电路…………………………………18

8.自动S校正电路工作原理……………………………18

第四章扫描电路…………………………………………………19

第一节概述……………………………………………………19

1.扫描电路的功能……………………………………………19

2.TDA4856简介………………………………………………19

3.TDA4856功能………………………………………………20

第二节行扫描电路……………………………………………21

1.行扫描电路的基本组成………………………………21

2.行激励电路……………………………………………22

3.行输出电路……………………………………………22

4.电路分析………………………………………………24

4.1行扫描电路……………………………………………24

4.2行扫描线性补偿电路…………………………………24

4.3高压保护电路…………………………………………26

4.4动态聚焦电路…………………………………………26

第三节场扫描电路……………………………………………27

1.场扫描电路的基本组成…………………………………27

2.TDA8172引脚功能介绍…………………………………28

3.场扫描电路………………………………………………29

第五章高压分离电路………………………………………………29

第一节概述………………………………………………………29

第二节普通显示器高压产生电路原理…………………………29

第三节高压分离电路……………………………………………30

1.HEF4538工作原理………………………………………30

2.高压分离电路分析………………………………………31

第六章视频信号处理………………………………………………34

第一节概述………………………………………………………34

第二节电路组成…………………………………………………34

第三节电路分析…………………………………………………35

1.视频信号输入电路…………………………………………35

2.行消隐电路…………………………………………………35

3.自动亮度控制电路ABL……………………………………36

4.白平衡………………………………………………………37

结论…………………………………………………………………39

致谢语………………………………………………………………39

引言

当今人类已发展到信息社会。

计算机已成为控制和管理各种信息的重要工具，主要是因为建立了人与机器联系的系统，其中电子显示器成为传送大量字符、图形、图象信息最直观和最有效的手段。

电子显示器是人机对话的窗口，它把电信号转换成人眼直接观察、识别的光信号，在各种经济、贸易、交通和科技信息日趋复杂、急剧膨胀的现代社会，它作为信息处理系统的“门面”，更显示出对人类进步的重大促进作用。

电子显示器主要分为两大类：

一是阴极射线管CRT显示器，二是平板式显示器（主要包括液晶显示器、等离子显示器、真空荧光显示器、电致发光显示器等）。

虽然，近两年有少量小屏幕显象管CRT显示器被平板式显示器取代，但阴极射线管显示器仍保持着产量最高的发展势头（约占60～70%）。

这是由于它具有更高的图象质量（如高分辨率、高亮度和丰富的彩色与灰度层次、响应速度快等），以及具有寿命长、可靠性高和较低的价格成本。

本文针对CRT显示器的各个电路模块进行原理分析。

第一章彩色显示器与彩色电视机的比较

彩色电视机与彩色显示器的基本工作任务都是将带有图象信息的电信号转换成光信号在屏幕上显示出来。

所以，彩色电视机与彩色显示器的基本组成大同小异，都是由视频信号处理电路，行、场扫描电路，显象管和开关电源电路组成。

图1-1为彩色电视机的组成框图。

由彩色电视机的组成框图可见，彩色电视机和彩色显示器在组成框图上的差别主要集中在输入电路上。

这是因为，电视广播是利用高频载波来传送电视信号的。

不同电视台采用不同频率的载波发射电视信号，彩色电视机中的高频调谐器可以接收这些高频载波信号，并将它们还原成视频信号。

彩色电视机的高频调谐器除了接受信号外，还可以从不同频率的载波信号中选择出特定电视台的信号，并将其转换成固定的中频信号，经中频放大和视频检波后，得到音频信号、图像信号和扫描同步信号。

音频信号送到伴音电路中经喇叭还原成声音，该电路的工作原理与收音机电路的工作原理一样。

图象信号和扫描同步信号进入图像处理电路和行、场扫描电路中，经显象管还原成图像信号显示出来，这些电路工作原理和彩色显示器的工作原理一样。

从上面分析可见，彩色显示器和彩色电视机在组成框图的差别上主要集中在输入电路和伴音电路上。

因为，彩色电视机接收的是不同频率的高频载波信号，所以，彩色电视机的输入电路较复杂，同时为了还原声音，彩色电视机还必须有伴音电路。

而彩色显示器接收的是计算机输出的图形显示信号，所以，彩色显示器的输入电路较简单，但彩色显示器为了要兼容不同的显示卡，必须有不同的行、场扫描频率，所以，彩色显示器的行、场扫描电路比彩色电视机复杂。

图1-2为A991U/V显示器组成框图

图1-1彩色电视机组成框图

图1-2A991U/V显示器组成框图

第二章电源部分

第一节开关稳压电源的组成（如框图2-1所示）

图2-1开关稳压电源的组成

第二节开关稳压电源的工作原理

开关稳压电源的工作过程比较简单，原理也不复杂，属于直—>交—>直电源变换电路。

主要是通过一个开关管来起作用。

由方框图可以看出：

UI为输入的直流电压，它可由电市电经整流、滤波后得到。

开关管为稳定输出电压的调整元件，它受控于环路控制电路，当控制电路送出一定周期T的脉冲控制信号时，可使开关管按该脉冲信号变化的规律导通或截止。

如开关管的导通时间为

，截止时间为

，则输入的直流电压被开关裁成一个个矩形脉冲，然后滤波元件将矩形脉冲的交流分量滤除后，输出电压U0便为矩形脉冲的平均分量，其大小为：

（2-1）

由上式可见，在周期T一定的条件下，改变开关管的导通时间

，或在

一定的情况下，改变开关管的开关周期T，或频率f，都可以改变输出电压的大小。

第三节电路分析

1.干扰抑制电路（如图2-2所示）：

它的作用是抑制开关电源对交流电网的干扰，同时抑制电网高频干扰串入电源。

图2-2干扰抑制电路

线路说明：

CN901为插座，接电网电压，F901为保险丝C944滤除高频成分，R901对抗干扰电容起泄放作用，由于C944电容储能，关机后，R901是大电阻（470K），可迅速消耗掉这些电能，防止关机后带电损耗元件。

C901抑制差模干扰，即抑制火线和零线之间的干扰，属对称性干扰。

C902、C903共地，抑制共模干扰，即火线和零线分别与地之间的干扰，属于非对称性干扰。

NR901为负温度系数电阻，开机瞬间温度低，阻抗大，防止电流对回路的浪涌冲击。

2.自动消磁电路（如图2-3所示）：

彩色显象管内的金属部件以及基座上的金属部件受到磁化后产生杂散的磁场，这些磁场会影响电子束的偏转，因而破坏色纯和会聚。

自动消磁电路作用是每当开机时自动对显象管及其周围部件消磁。

具体方法为利用一个线圈产生逐渐变弱的交变磁场，将被消磁的部件退磁。

线路说明：

开机瞬间，IC101的DEG引脚提供一个电压（VDEG≈3.69V,持续时间为2～3秒）给Q902的B极，作为偏置电压，使三极管导通，产

图2-3自动消磁电路

生电流，流过继电器内的电感，产生磁场，使继电器开关闭合，瞬间220V电压通过消磁电阻PR901加到消磁线圈上形成回路。

PR901为热敏电阻（正温度系数电阻），电阻随温度的升高而升高，产生衰减电流，（如图2-4所示）通过粗电感线圈（绕在CRT的周围），使电磁量减小，达到消磁的目的。

IC101中的DEG引脚电压消失后，Q902截止，继电器开关断开，消磁结束。

D905起泄放作用。

图2-4消磁电路中的衰减电流

3.桥式整流电路（如图2-5所示）

电路分析：

当输入正弦波的正相部分时，输入端上正下负，其电流的走向为：

输入端的正极性—＞D2—＞RI—＞D4—＞输入端的负极性。

当输入正弦波的负相部分时，输入端上负下正，其电流的走向为：

输入端的正极性—＞D3—＞RI—＞D1—＞输入端的负极性。

从以上分析可知负载电

图2-5桥式整流电路

阻RL输出电压为上正下负。

负载输出电压波形如图2-6所示

图2-6负载输出电压波形

机型A991U/V的桥式整流电路（如附图所示），BD901是整流桥硅堆，C950为电源滤波电容。

交流电网的输入电压经BD901和C950整流滤波后输出为300V左右的直流电压。

4.PFC（POWERFACTORCONTROL）电路：

它的作用是提高功率因数，有效地利用电源，避免对电网造成干扰，具有节能的作用。

电路主要由IC905以及外围电路组成（如附图所示），图2-7为芯片IC905MC33260外观图。

图2-7MC33260外观图

IC905各引脚的功能：

1F.B反馈端

D908的负端输出电压通过R951、R950、R949（这几个电阻阻值很大，相当于断路，只有部分电流流过）接到F.B端，提供一个反馈电压，当电压频率与同步信号频率不一致时，F.B调整内部工作，使PIN7GATE提供的方波信号频率与同步信号一致。

②V.C③C.T④C.S外接振荡电容C946、C947，使内部产生锯齿波，从而使GATE端输出方波

⑤SYNC同步信号

⑥GND接地

⑦GATE输出方波脉冲,通过Q910（开关管）,高电平时Q910导通,低电平时截止。

当Q910导通时，BD901电压通过L908，对L908充电；当Q910截止时，L908通过R949，R958，R951放电。

⑧Vcc电源SYNC+信号通过C951耦合，D920整流，分两路，一路输入到Vcc作为启动电压，一路对C952充电，C952充电完后再放电。

因为IC负载很大，根据τ=RC，放电慢，时间远大于充电时间，与稳压管ZD905共同作用为IC905提供稳定的启动电压。

使电压稳定在16V左右。

5.开关电源电路（如附图所示）

A991U/V19英寸数控彩色显示器的开关电源电路有两个，一个是专为CPU和显象管灯丝供电的主电路，另一个为行、场扫描电路和视频放大电路供电的后级电源，这两个电源都是以场效应管和脉宽调制集成电路（UC3842）为核心组成，UC3842是一块内部含有振荡器、振荡整形器、推挽输出器、过电流、电压保护电路等功能的集成电路。

图2-8为UC3842的内部结构方框图。

5.1UC3842各引脚功能：

1COMP内接误差放大器输出端，通常该脚与2脚之间接反馈网络。

2F.B反馈电压输入端,此脚与内部2.5V基准电压进行比较,用来控制

脉冲宽度。

图2-8UC3842的内部结构

图2-9UC3842外观图

3IS电源传感端,该脚电压大于1V时,芯片会停止输出,达到保护开关管的目的。

4CT/RT内接振荡器，外接RC元件以决定振荡频率。

5GND接地。

6O/P脉冲输出端。

7VCC电源端，当供电低于16V时，芯片不启动，此时芯片耗电在1MA以下，芯片工作后，此脚电压可以在10V～30V之间变化，低于10V停止输出，正常工作时耗电15MA左右。

8VREF基准输出端，此脚可输出稳定的5V电压，电流可达50MA。

5.2电源的启动过程：

在开机瞬间Q904导通，经C908、D909滤波整流后加到IC901的第7脚，使IC901内部的振荡器起振。

振荡方波经整形、电压放大后从IC901第6脚输出方波脉冲，促使开关管Q901起振，完成电能和磁能的相互转化，通过变换器T901，产生数控彩色显示器灯丝和数控电路正常工作所需的两种直流电压，并完成对IC901的自给供电。

自给供电电路是由T901的次及绕组、R913、D906等器件组成。

5.3稳压（过压保护）的工作原理：

当电网上升或负载变轻时，开关电源输出端的电压就有上升的趋势，经R938、R940、R944、VR902、C939反馈到IC902（TL431电压调节器如图2-10所示）第3脚的电压也上升，则第2脚的输出电压将下降，光电耦合器件IC903（PC123PY2）内部发光二极管的偏置电压将加大，通过该二极管的电流将增大，发光二极管的亮度加强，光敏三极管的内阻减小，R912两端的电压上升，IC901内部方波振荡器的振荡幅度下降，开关管Q901导通时间缩短，输出电压下降，达到稳压的目的。

IC901第1脚外接的R909、C917可将UC3842内部误差放大器的输出信号反馈到输入端，对放大器的放大倍数实施控制，防止放大器产生自激振荡。

反之，当电网下降或负载变重时，开关电源输出端的电压就有下降的趋势，R938、R940、R944、VR902、C939反馈到IC902第3脚的电压也下降，通过该二极管的电流将减小，发光二极管的亮度减弱，光敏三极管的内阻加大，R912两端的电压下降，IC901内部方波振荡器的振荡幅度将上升，开关管Q901导通时间延长，输出电压上升，实现稳压的过程。

当OFFMODE（关闭行场）或SUSPEND（睡眠）状态时，CPU的第2脚或第3脚输出低电平，Q911截止，使得IC902第3脚电压上升，使得IC901内部方波振荡器的振荡幅度下降开关管Q901导通时间缩短，输出电压下降，（其分析方法与上同）从而使显示器在OFFMODE或SUSPEND时维持更低的功耗。

图2-10TL431电压调节器

该稳压电源是自激振荡型的开关稳压电源，但它的频率又被从外界输入的行同步信号所同步，T902的一脚输出端同步信号SYNC+经R922、D911、C918进入IC901的第4脚，强迫IC901内部振荡器的振荡频率与输入同步信号同步。

5.4过流保护工作原理：

在Q901S极穿入一个很小的取样电阻R919，当流经Q901的电流超过一定值时，在R919两端产生的压降随之上升，经R920反馈给IC901的第3脚的电压也上升，当此脚电压超过1V时，IC901内部比较器会使得第6脚停止输出方波，从而起到过流保护作用。

5.5直流电压输出：

D912、D913、D918、C921、L903等器件构成高频整流滤波电路，将电源变压器T901送来的高频脉冲电压整流、滤波成直流电压输出。

该电源的输出电压有180V、75V、16V、12V、6.5V、5V、-10V，180V电压是供视频放大电路用的，75V电压是行推动电路电源电压，16V电压是场输出电路电源电压，12V电压是视频放大预处理电路电源电压及HEF4856工作电压，6.5V电压是彩色显象管的灯丝电压，5V电压是集成芯片正常工作的供电电压，-10V为偏置电压。

5.6节电控制电路：

（如下图2-1116V控制电路所示）在正常工作情况下，由CPU第3脚送来的节电控制信号SUSPEND为高电平，则开关管Q909导通，Q908B极为低电平，Q908导通，16V电压被接通，经IC904（7812）三端稳压器输出12V电压供负载使用。

当SUSPENDMODE或STANDBYMODE时，CPU的第3脚输出低电平，Q909截止，Q909C极为高电位，即Q908B极为高电位，Q908截止，使16V电压被切断，行场停止扫描。

6.5V控制回路（如图2-12）工作原理与16V控制回路工作原理一样，在ONMODE下，CPU的第2脚输出高电平，Q913、Q912导通，6.5V电压被接通，供灯丝使用。

在OFFMODE下，CPU的第2脚输出低电平，Q913、Q912截止，6.5V电压被切断，CRT（阴极射象管）不工作。

图2-1116V控制回路

图2-126.5V控制回路

第三章CPU部分

第一节概述

IC101（NT6865）是显示器的CPU（CenterProcessUint）。

它具有以下功能。

1、检测行场频，以及行同步信号和场同步信号的极性。

2、按键扫描控制功能。

3、尺寸控制和画面清晰度以及内部数模转换和I2C总线控制。

4、CS电容切换控制。

5、节能控制。

当CPU检测到某个扫描模式，它就从E2PROM（IC102）取得相关数据，并输出电压来控制几何和画面清晰度。

如果按键被压，CPU将执行相应的按键功能。

例如，如果按住功能键，CPU就改变不同的值来控制屏幕的尺寸（水平尺寸、垂直尺寸等）。

第二节NT6865引脚功能介绍

NT6865是42脚双列直插式封装。

其各引脚功能如下。

1、MUTE（pin1）切换画面时，瞬间产生产生黑屏，用来保护画面。

正常工作时为低电平，切换画面的瞬间为高电平。

图3-1NT6865

2、OFF（pin2）、SUSPEND（pin3）两脚均为节能控制脚，正常工作时均为高电平，当OFF为低电平时，关闭行扫描和场扫描，当SUSPEND为低电平时，关闭行扫描。

3、RESET（pin4）复位脚

4、VCC（pin5）、V33（pin6）NT6865为双电源供电。

5、GND（pin7）接地

6、OSC0（pin8）、OSC1（pin9）外接晶体振荡器，提供芯片的工作频率。

7、SDA（pin10）输出串形数据线，SDA（pin25）输入串行数据线；SCL（pin11）输出串行时钟线，SCL（pin26）输入串行时钟线。

8、MODEL（pin12）无用脚，接地。

9、KEYA（pin13）、KEYB（pin14）飞梭型功能键。

由于飞梭型功能键造价高，所以本机型不采用飞梭键。

10、pin15不用，接高电平。

11、ABL（pin16）自动亮度控制。

12、FUNC（pin17）功能键检测脚。

13、BL-P（pin18）、TL-P（pin19）、TR-P（pin20）、BR-P（pin21）、PUR（pin22）色纯调整。

14、H-LIN（pin23）行线形校正。

15、ROT（pin24）旋转画面。

BRITE（pin29）亮度调整。

16、CS0～CS5S形校正电路的电平输入。

17、H-OUT（pin34）行同步信号的输出。

V-OUT（pin33）场同步信号的输出。

18、H.S（pin41）行同步信号的输入。

V.S（pin42）场同步信号的输入。

19、H.C（pin39）、V.C（pin40）调整显示器的部分收敛。

20、R（pin37）、G（pin38）显示橙灯、绿灯。

21、DEG（pin36）消磁。

第三节CPU的外围电路

1.屏幕保护主电路（如图3-2所示）

电路分析：

正常工作时，MUTE为低电平，开关管Q707截止，12V电压经R719分压，D705整流，ZD701稳压，加至Q705E极，实测Q705BE电压即VEB=0.622>0，所以Q705（PNP管）导通，逆程变压器T403pin4输出电压经R723分压，加至G1电压为-15.54V，CRT正常工作。

黑屏（切换画面）时，MUTE为高电平，开关管Q707导通，所以Q705接地，实测E极电压即VE=0.004V，VB=0.437V,因为VEB=-0.433V<0,所以Q705截止,逆程变压器T403pin4输出电压直接输送给G1，实测G1电压为-160.6V,所以CRT电子束轰击荧光屏能力太弱,出现黑屏现象。

G1（栅极）电压对阴极的电位是负极性的，改变此电位，可以控制由阴极发射电子束电流的强弱，G1电压的绝对值越大，电子束电流越小，则屏幕越暗。

2.黑屏保护辅助电路（如图3-3所示）

电路分析：

当正常工作时，MUTE为低电平，通电测Q205的VCB=4.44V，即Q205工作在开关状态，则Q205的导通与截止受HDRV（HDRVIC401的第8脚，行驱动）支配，HDRV的输出为频率等于行频的方波，当HDRV为高电平时，Q205导通，为低电平时，Q205截止。

Q206在正常工作条件下，测得Q206的VCB=-15.28,VEB=0V,此时Q206工作在放大区,即Q205C极输出信号通过C207耦合到Q206B极,再通过Q206放大后从C极输出,经C208

进行高频补偿（C208对高频相当于短路,可直接流过,而R224对直流有衰减）,再经变压器T902耦合形成SYNC+信号反馈到IC901的CT/RT上,达到

同步。

D202为C207的泄放二极管,当关机后,C207剩余能量经D202,R222,R223损耗掉,以免损伤元件.当MUTE为高电平时（切换画面瞬间）,则Q205B极电压升高,测得Q205的VCB=-0.744V,VBE>0,则Q205处于饱

图3-2黑屏保护主电路

和状态，IB对IC影响较小，相当于Q205IC没有输出，则没有同步信号SYNC+反馈到IC901