扫描电流在扫描过程中的作用

2.1.3　扫描电流在扫描过程中的作用

1.水平偏转电流作用

图2-5是水平偏转磁场及其电子束在屏幕上的位置关系（在图2-5（a）、图2-5（b）、图2-5（c）中，假定电子束是由纸面向外运动）。当锯齿波电流输入水平偏转线圈时，在正半周的t₀～t₁时段，偏转电流由零逐渐增大达最大值时，如图2-5（g）所示。此时的磁场方向假定由下而上，电子束将受到水平向右的洛仑兹力的作用，如图2-5（a）所示。电子束将从屏幕的中心位置向右运动，此时电子束由中心位置运动到右边缘，如图2-5（d）所示。t₁时刻电流正向达到最大。t₁～t₂时段，电流由正方向以最大值快速达到反向最大值，如图2-5（h）所示。此时的磁场方向也随之改变，变为由上而下，电子束受到洛仑兹力的作用由右向左运动，如图2-5（b）所示。此时电子束由右边缘迅速回到左边缘，如图2-5（e）所示。t₂～t₀时段，偏转电流由反向最大到零，如图2-5（i）所示。偏转磁场又变为由下而上，电子束受到洛仑兹力的作用由左向右运动，如图2-5（c）所示。此时电子束由左边缘回到屏幕中心，如图2-5（f）所示。

将以上分时段的运动合成，便成为电子束在屏幕上的整体运动，同时也得出了要想使电子束进行上述运动而需要的偏转电流，如图2-6所示。水平扫描由左边缘向右边缘扫描的部分称为正程，而从右边缘返回左边缘的部分叫做逆程，此时的扫描线称为回扫线。因为实际的扫描是从屏幕的中心开始，向右到达右边缘，再从右边缘回到左边缘，再从左边缘回到屏幕中心。所以在锯齿波电流开始的部分，即电流由零增加到正向最大值，称为正程后半段。在这半段时间内电子束由中心扫描到屏幕右边缘，图2-6中t₀～t₁时段；紧接着是逆程，电子束回到左边缘；再接下来的是正程前半段，电流由反向最大到零，电子束回到屏幕中心而完成了一个周期的扫描。

图2-5　水平偏转电流及电子束在屏幕上位置示意图

图2-6　水平偏转电流方向示意图

电视机和显示器里的信号被加在正程中称为调制在正程上。逆程里没有调制信号。既然在此阶段没有信号那也就没有在屏幕上显示它的必要，所以通常都是在电路上采取措施将逆程时候的回扫线消去，这称为消隐（Blanking）。这样看来电路实际是在时间上非常精密的系统，是不容有丝毫差异的。我们用电路某种方法可以很容易地产生如图2-7（a）所示的锯齿波。但是在这锯齿波中要想在正程的前、后半段显示图像，逆程中不显示图像，这就涉及到一个与计算机、显示卡的协调问题。

当计算机的显示卡显示图像的时候，显示器里的电子线路产生的锯齿波恰好在正程上。而当计算机的显示卡在逆程的时候不安排图像信号，此时也恰好在显示器电子线路的逆程上，该现象称之为同步（Synchronous）。我们说的同步是非常重要的，只有计算机中的显示卡和显示器同步的时候显示器才可以正确地显示图像。否则，显示器不能正确显示计算机所要显示的东西。

解决以上问题的方法是在计算机的显示卡上输出一个称之为同步的信号，当然水平和垂直是分开的。水平称为水平同步信号（H_Sync），垂直称为垂直同步信号（V_Sync）。通常同步信号大多数为TTL电平，同步信号规定了在这种显示方式下，一行显示的周期是多长时间，同步信号的宽度是多长时间等。显示卡里的视频信号也是按照此同步的规定而发送的，所以在显示器的电子线路里产生的锯齿波只要与显示卡发出的同步信号同步就可以满足上述的要求。也就是说显示器电子线路产生的锯齿波的逆程应该与显示卡所发的同步信号在同一个时间位置上，如图2-7所示。

图2-7　逆程和显示卡同步

视频信号是加在两个同步信号的中间传输。视频信号距离两个同步信号的时间间隔且在不同显示模式上都有严格的规定，这部分称为时序（Timing）。

综上所述，只要向偏转线圈中通入图2-6中的偏转电流，就可以实现电子束的水平扫描，这个电流我们称为行扫描锯齿波电流或者叫做水平偏转电流。注意，此电流的周期就是电子束从左边运动到右边再回到左边的时间，并且显示器中的锯齿波要与显示卡发出的同步信号同步。

2.垂直偏转电流的作用

图2-8是垂直偏转磁场及其电子束在屏幕上的位置关系（在图2-8（a）、图2-8（b）、图2-8（c）中，假定电子束是由纸面向外运动）。当用锯齿波电流通入垂直偏转线圈时，在正半周由t₀～t₁时段，偏转电流由零逐渐增大达最大值时，如图2-8（g）所示。此时的磁场假定是由左到右的方向，电子束将受到垂直向下的洛仑兹力的作用，如图2-8（a）所示。电子束将从屏幕的中心位置向下运动，此时电子束由中心位置运动到下边缘，如图2-8（d）所示。t₁时刻电流正向达到最大。t₁～t₂时段，电流由正方向最大值快速达到反向最大值，如图2-8 (h)所示。此时的磁场方向也随之改变，变为由右向左，电子束受到洛仑兹力的作用由下向上运动，如图2-8（b）所示。此时电子束由下边缘迅速回到上边缘，如图2-8（e）所示。t₂～t₀时段，偏转电流由反向最大到零，如图2-8（i）所示。偏转磁场又变为由左向右，电子束受到洛仑兹力的作用由上向下运动，如图2-8（c）所示。此时电子束由上边缘回到屏幕中心，如图2-8（f）所示。

图2-8　偏转电流和电子束在屏幕上的相对位置

图2-9　垂直偏转电流方向示意图

将以上分时段的运动合成，便成为电子束在屏幕上的整体运动。同时也得出了要想使电子束进行上述运动而需要的偏转电流，如图2-9所示。

与水平偏转线圈相对应，只要向偏转线圈中输入图2-9的偏转电流，就可以实现电子束的垂直扫描，这个电流我们称之为垂直扫描锯齿波电流。注意，此电流的周期就是电子束从上边运动到下边再回到上边的时间。

这部分也存在与水平扫描相同的问题，这里的正程后半段是电子束由屏幕的中心向下运动，一直到达底边缘。正程的前半段是电子束从上边缘到达屏幕中心，而逆程是电子束从底边缘向上运动达到上边缘。显示卡同样在逆程时段也没有视频信号输出，因而这逆程的回扫线也要被消隐。如果不消隐的话则在屏幕上将出现回扫亮线，这是显示器的故障，是需要维修的。

同步问题在垂直扫描中也是很重要的。要想使显示卡中的视频信号在显示器中电子线路产生的垂直扫描锯齿波的正程上显示，而逆程的回扫线被准确的消隐，也依靠于计算机的显示卡发出的垂直同步信号，只要将垂直锯齿波的逆程部分与同步信号同步就可以达到上述要求，如图2-10所示。

图2-10　逆程和显示卡同步

以上分别详细地介绍了水平扫描和垂直扫描的原理，即要想达到扫描目的所需要的水平锯齿波和垂直锯齿波。因为以上所说的两种扫描是同时进行的，所以实际电子运动是以上两种运动的合成。此合成运动的结果使电子束在屏幕的左上角由左向右扫描，当达到右边时又回到左边，接着上一条扫描线的下面，进行第二条扫描，直到最下边，然后再回到上方。在回到上方的过程中，因为场的逆程时间要比行周期长，所以这种从底边缘返回上边缘过程不是直接回去，而是在屏幕上曲折几次才回到上方边缘，周而复始地重复上述运动，就完成了所谓的场扫描。

以上介绍了显示器工作的最基本原理，在以后的实际电路讨论中，在扫描部分主要是怎样产生如上所说的锯齿波电流。再者就是怎样调整相应的锯齿波电流以适合在相关参数上的需要。例如，调整水平锯齿波的正程部分如果是线性的话，那么在相同时间段内在平面屏幕上所扫的路程是相同的。但是我们的屏幕有时是球面的，这就要求我们要在扫描正程的线性上做调整来弥补球面屏幕带来的线性问题。