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电视机的显像管就是一个能显示图像的大电子管,是早期电视机的核心部件,那时电视机的重量、体积和成本主要都取决于它。
我国最早的电视显像管是仿苏联的14吋黑白管。由于显像管内是高度真空状态,受当时的制造水平和材料强度限制,从安全角度考虑显像管的外形接近球形,管枪直径也很粗。而且屏幕尺寸也很难做大。后经改进管枪直径变细使能耗大幅下降,但为防止电视过厚,又必须增大偏转角,可能耗是和偏转角立方成正比的。这就导致显像管电视能耗始终居高不下。所以笨重和高能耗就是显像管被逃迏的主要原因。
显像管成像是利用尾部阴极在灯丝高温下产生自由电子,受阳极吸引飞向涂有荧光粉的屏幕。由于屏幕离电子枪较远,14吋电视的第二阳极电压高达14000v。在这当中还要通过管内的加速极助力和聚焦极进行聚焦成为一个很小很亮的光点。
如果要让光点成为图像就必须让它动起来。承担这一任务的就是套在显像管径外面的偏转线圈,它是垂直和水平两组线圈构成,分另由帧输出和行输出两个功放电路来驱动。过去我国的电视制式为帧频50Hz,行频15625Hz,通过偏转线圈在屏幕上形成625行的扫描线,为减轻电路负担还采用了隔行扫描的办法。所以那时的电视清析度较差,以至于后来的逐行扫描都成为了推销电视的卖点。
通过以上步骤电视屏幕就在电子束的快速扫描中整体亮了起来。之所以我们查觉不到光点的移动是由于眼睛具有视觉暂留效应。另外荧光粉在电子束移开后也能保留短暂的余辉,这就让我们看到整个光栅始终都是亮的。一般来说荧光粉分长余辉、中余辉和短余辉三种。长余辉会导致图像重叠拖尾无法观看而短余辉又会有闪烁感让人头晕眼花。所以电视显像管使用了中余辉荧光粉。
而要呈现图像,还要让电子速的强弱按图像要求来不断变化,以重现明暗不同的图像细节,这项任务由电视的视频放大电路驱动栅极来承担。比如要显示1字,每当电子束扫到屏幕中间,栅极就让电子束瞬间截止,扫完整幅图像就会在中间呈现一个竖直的1字。至此显像管就完成了重现图像的全部过程。
后来的彩色显像管的工作原理基本类似。只是又多了两个阴极,分别代表RGB三基色。但荧光屏要复杂得多,分别用红绿蓝三色荧光粉以均匀的点状布滿屏幕,后面三个阴极发射的电子束必须要很精确的对准相应的荧光点。当R极发射时全屏呈红色,G和B时分别为绿色和蓝色。这就把红绿蓝图像巧妙的叠加在一起,实现了全彩图像的再现。
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