自会聚彩色显示管

2.2.4　自会聚彩色显示管

20世纪70年代之前广泛使用三枪三束荫罩式彩色显示管和单枪三束槽状荫罩彩色显示管，它们显示的彩色图像的性能较好，但它们的会聚电路复杂，调整麻烦。70年代初出现了自会聚彩色显示管，使彩色显示管的安装、调试与黑白显示管一样简便。近年来，自会聚彩色显示管在彩色电视机中广泛应用，自会聚彩色显示管就是由这种显示管发展而来的，因为现在市场上基本全是这种自会聚彩色显示管的显示器，所以这里主要介绍此种显示管。它的前身三枪三束荫罩式彩色显示管和单枪三束槽状荫罩彩色显示管在市场上已经很少见，所以在这里不做详细介绍。

自会聚管只需配上一个精密偏转线圈，几乎不再需要进行自会聚误差校正，就可以使三条电子束在整个荧光屏上具有良好的会聚，同样彩色显示管的安装、调整工作几乎同黑白显示管一样简便。近年来，自会聚彩色显示管发展迅速，品种繁多，但其基本结构和工作原理大致相同。

1.自会聚管的结构

（1）自会聚管的电子枪是一字排列三枪一体结构，如图2-25（a）所示。它有三个独立的阴极，用来分别输入三基色信号和进行自平衡调整，三个独立阴极排列成一字形，彼此间距离很小，因而会聚误差小；栅极为单片三孔方式。

在电子枪顶部，装有四个磁环，如图2-25（b）所示，其中两个磁环位于两个边束的阳极孔上，并与阳极孔同心，起磁分路作用，使两个边束形成的光栅尺寸减小，称为磁分路器。另外两个磁环位于中心束的上下方，起增强磁场的作用，使中心束光栅尺寸增大称为磁增强器。四个磁环总的作用是使红、绿、蓝三基色光栅重合。

图2-25　自会聚管的结构

（2）精密偏转线圈。这种自会聚显示管采用的是环行精密偏转线圈。它可以产生出使三条电子束动会聚所需要的磁场，这样使三条电子束在整个屏幕上自动会聚。这种线圈在设计和工艺上可以保证它产生偏转磁场非常精确，而且偏转线圈和显示管是一一对应的，在出厂前调整好，形成一个整体，整套供应，在使用时一般不再做动会聚的调整。随着CRT技术的不断完善，环行偏转线圈后来被ST偏转线圈代替（水平偏转线圈为马鞍面型，垂直偏转线圈为缠绕在磁环上的绕组），现在CDT中大多采用SS形偏转线圈（水平、垂直偏转线圈均为马鞍面型）。

通常CRT与偏转线圈配套工作在CRT厂家完成，不过现在也有厂家为降低成本，让顾客单独购买光管和偏转线圈，自己进行ITC调整，也可以达到同样的目的。

2.自会聚原理

在均匀磁场中，一字排列电子枪发出的三条电子束如果满足在屏幕中心的会聚，则在偏转后屏幕的左右边缘将出现与电子枪排列顺序相反的会聚失真情况，距离中心越远，这种失真会聚就越严重，如图2-26所示。为了减少这种失真会聚，可以采用一种非均匀的磁场进行校正。垂直偏转磁场采用桶形分布，水平偏转磁场采用枕形分布。

图2-26　三基色在屏幕边缘的失会聚

（1）垂直偏转磁场桶形分布

图2-27说明了垂直偏转桶形磁场的校正作用，因为电子在磁场中运动要受到洛仑兹力的作用。用公式表示如下：

F= −ev×Bsinθ　　　　　　　　　　　　　 （2-4）

式（2-4）表示电子在磁场中运动所受到的落沦兹力大小为evBSinθ，θ为v和B之间的夹角。F、v、B方向遵循右手定则。

桶形磁场除了具有使电子做垂直运动所需的水平主磁场分量外，还有一定的垂直附加磁场分量，这种垂直的附加分量可使电子束在水平方向产生附加的偏移。设电子束方向是由纸面向外射出的，当水平主磁场方向向左时电子束向上偏转，向右时电子束向下偏转，图2-27（a）表示电子束向上偏转的情况。桶形磁场的水平分量（主磁场）使三条电子束向上偏转，而桶形磁场的垂直分量在蓝束、红束位置上方向相反，在中间绿束位置上为零，因而附加磁场使蓝束向左偏移，红束向右偏移，中间绿束因为没有附加磁场，所以没有水平方向的附加偏移。上述结果，使在屏幕的边缘红束、蓝束向绿束靠拢。三条电子束垂直方向偏转距离愈大时，垂直偏转桶形磁场的垂直分量也愈强，对红束、蓝束附加的偏移量也愈大。这样使图2-27（b）所示的上半部分动会聚误差得到校正。

图2-27　垂直偏转的桶形磁场的会聚作用

图2-27（b）说明了电子束向下偏转时的情况。桶形磁场的水平分量与图2-27（a）中相反，它使三条电子束向下偏转。然而，在蓝束、红束位置上桶形磁场的垂直分量方向不变，仍使蓝束附加向左偏移，使红束附加向右偏移，偏移量也随偏转距离的增加而增大，因而使光栅下半部分的动会聚误差得到校正。当垂直偏转磁场的桶形分布情况设计得当时，可使两边束在荧光屏垂直方向上校正为直线。由于磁场的桶形分布，左、右两个边束处的磁场强度比中束处的强，使得垂直偏转幅度比红、蓝束稍小些。在垂直偏转桶形磁场作用下，得到的光栅情况如图2-28所示。

图2-28　经桶形磁场校正后的光栅

（22）水平偏转磁场枕形分布的作用

图2-29　水平偏转磁场的校正作用

图2-29表示出水平偏转枕形磁场的会聚校正作用。图2-29（a）、图2-29（b）中的虚线表示在水平偏转均匀磁场的作用下产生的偏转和失会聚情况。红束、蓝束在左、右偏转时，偏离绿束的方向相反，通过枕形磁场可以校正这种失真。枕形磁场中两边的磁场强度也比中间的强。

图2-29（a）中的实线表示加有枕形磁场时电子束向左半边水平偏转时的情况，这时水平偏转主磁场方向是向下的。蓝束向边缘偏转通过较强的主磁场，因而受到较大的偏转，红束向左偏转时经过中间稍弱的磁场受到较小的偏转，绿束位于中间最弱的磁场中，偏转量最小。由此可见，红束、蓝束在枕形磁场中水平偏转情况与均匀磁场中的正好相反，因此它可使红束、蓝束光栅靠近。

图2-29（b）表示电子束向右半边水平偏转的情况。这时红束经过较强的磁场，受到较大的偏转，而蓝束向右偏转时经过中间弱磁场，受到较小的偏转，绿束还是处于中间最弱的磁场中，偏转量最小。因而，在向右偏转过程中红、蓝束在枕形磁场中偏转情况与均匀磁场中也相反，这同样地使红束、蓝束光栅靠近，实现红、蓝光束重合，但是较绿色光栅大。

综上所述，在垂直和水平偏转的非均匀磁场的综合作用下，对在均匀磁场中发生在边缘的失会聚光栅可校正为红、蓝光栅重合并与绿光栅平行，但绿光栅比红、蓝光栅小些，如图2-30所示。剩余的光栅误差可以使用显示管内部的磁增强器和磁分路器进行校正。

图2-30　通过非均匀磁场校正后的光栅

（3）磁增强器和磁分路器

为了使三束光栅重合，我们可以扩大中束光栅或者缩小两边束光栅，所以在自会聚管内部设置了中束磁增强器和边束磁分路器。由于管颈上偏转线圈后方总会有一些漏磁存在，故磁增强器和磁分路器就设置在这个位置上，其磁场分布如图2-31所示。当垂直和水平偏转磁场穿过内部磁极时，在红、蓝电子束边上，由于有磁分路器磁力线，因此被旁路掉一部分，偏转量在两边减小。但是中间的绿束因为上下具有磁增强器，在磁场作用下，使纵向磁场向中间绿束集中，这样中间的纵向磁场将得到加强。同时，由于左、右磁分路器的作用，使绿束的横向磁场也得到增强。所以，绿束的水平偏转量和垂直偏转量相对于两边的红束、蓝束都大，这样一来就补偿了中束光栅和两边束光栅的尺寸差别。

图2-31　磁增强器和磁分路器的作用

（4）色纯和静会聚的调整

① 色纯的调整

前面已经介绍，色纯是指彩色显示管显示单基色光栅的纯净程度，具体地说，就是要求红、绿、蓝三条电子束分别只轰击其对应的红、绿、蓝荧光粉，而不轰击其他荧光粉。否则，就叫做色纯不好。显然，色纯不好会使重现图像彩色失真。

色纯通常用套在管颈上的两色纯环（或称色纯磁铁）进行调整。色纯环沿径向充磁，圆环的突耳作为充磁极性的标志，大耳表示N极（大耳的一面上刻有“P”表示是色纯环），小耳表示S极，如图2-32所示。两片色纯环以图2-32（a）所示的位置为开始点，在180°范围内相对转动时，在管颈内形成强度不同的向上或向下磁场，如图2-32（b）～图2-32（e）所示。它使三条电子束在水平方向受力而同时移动。因此，改变两色纯环的相对位置，即可使三条电子束在水平方向向左或向右微小移动，从而实现自会聚管的色纯调整。

图2-32　色纯调整原理图

② 静会聚调整

要准确地重现彩色图像，三条电子束必须聚在同一荫罩孔上，然后分别轰击各自对应的荧光粉，这一性能称为会聚。在无偏转的情况下图像的中心部分称为静会聚。静会聚失真是由于制造和安装工艺不良造成的，可能使自会聚管的两边束位置相对于中束不对称，或者三条电子束不在一条直线上，从而产生静会聚误差。自会聚管的静会聚误差校正是依靠两对磁铁来完成的，这是由两片四极磁铁和两片六极磁铁前后重叠在一起组成的，它们的形状和磁场分布情况如图2-33所示。磁铁的中间区域不存在磁场，因而对绿束没有影响，只对红、蓝两个边束有作用。图2-33（a）、图2-33（b）表示两片四极磁铁的磁场分布情况，它们可以使红、蓝两边束作等量反向移动，通过对两个磁环作相对转动，可改变两边束反向移动的移动量，而两片磁铁相对位置不变一起转动时，则可以改变两边束的移动方向。这样，通过四极磁铁的作用，可以使红、蓝两边束的光栅重合起来（四极磁铁在大耳上刻有“4”字）。

图2-33（c）、图2-33（d）表示两片六极磁铁的磁场分布情况，它们可以使红、蓝两边束作等量同方向移动。通过对两个磁环作相对位置的调整，可改变两边束同向移动的移动量。而两片磁铁相对位置不变同方向一起旋转时，可以改变两边束的移动方向，因此，六极磁铁的作用是将已重合的红、蓝光栅同方向转动，使它们与绿光栅重合，从而红、绿、蓝已基色光栅在中心部分会聚（六极磁铁在大耳上刻有“6”字）。

图2-33　四极环和六极环的调整