54Выходной каскад кадровой развертки.

Выходной каскад – это низкочастотный усилитель мощности. Верхняя граница частотного диапазона усилителя определяется частотой 20-й гармоники кадрового тока I_К, равной 50Гц x 20 = 1000 Гц, что позволяет воспроизвести линейное изменение тока I_К за время прямого хода развертки. Особенности этого усилителя от низкочастотных усилителей, используемых в аудиотехнике, обусловлены нагрузкой – отклоняющими кадровыми катушками.

Эквивалентная схема кадровой отклоняющей катушки приведена на рис. 5.8.

О на состоит из индуктивности, L_К, сопротивления потерь r_К и межвитковой емкости С_К.

В

Рис. 5.8. Полная и упрощенные эквивалентные схемы кадровой катушки во время прямого и обратного хода кадровой развертки

настоящее время в ТВ приемниках используются маловитковые отклоняющие катушки тороидального типа. Для таких катушек емкостью С_К можно пренебречь. Величина индук-тивной составляющей полного сопротивления катушки зависит от величины L_К и скорости изменения тока I_К, протекающего через катушку. Во время прямого хода эта скорость сравнительно невелика и индуктивная составляющая полного сопротивления оказывается значительно меньше активного сопротивления r_К, поэтому эквивалентная схема катушки во время прямого хода развертки представляется в виде сопротивления r_К (рис. 5.8,б).

Во время обратного хода развертки скорость изменения I_К возрастет раз в двадцать. При этом индуктивная составляющая сопротивления катушки оказывается много большей r_К,и эквивалентная схема катушки может быть представлена индуктивностью L_К (рис. 5.8,в).

Итак, одной из особенностей усилителей, используемых в выходных каскадах кадровой развертки, является изменение характера и величины нагрузки при прямом и обратном ходе развертки.

В связи с изменяющимся характером нагрузки для формирования линейно изменяющегося тока, протекающего через катушку, форма напряжения U_К,

прикладываемого к катушке во время прямого и обратного хода развертки, оказывается различной (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Напряжение и ток через кадровые отклоняющие катушки во время прямого хода развертки

Во время прямого хода развертки ток I_К изменяется по линейному закону, форма напряжения на катушках повторяет форму тока I_К. Во время обратного хода развертки закон изменения тока, строго говоря, необязательно должен быть линеен (важно обеспечить возвращение электронного луча в исходное положение). Однако в целях уменьшения длительности обратного хода целесообразно выбрать линейное изменение тока и в это время. Тогда, поскольку напряжение на катушке пропорционально скорости изменения протекающего через нее тока, напряжение на катушке принимает вид прямоугольного импульса.

Другой важной особенностью усилителя выходного каскада является использование в них маловитковых катушек тороидального типа. Это требует значительных величин тока коллектора транзисторов выходного каскада для

создания требуемого магнитного поля отклонения луча.

Рис. 5.10. Выходной каскад кадровой развертки

I₂

В современных ТВ приемниках в качестве выходных каскадов кадровой развертки используются двухтактные бестрансформаторные усилители мощности, работающие в целях повышения экономичности в режиме класса В, либо близком к нему классе АВ. Разнообразие конкретных схем довольно велико. Рассмотрим работу одной из них, часто встречающуюся на практике (рис. 5.10).

И нтервал времени 0t₁ (обратный ход развертки) (рис 5.11). Транзисторы VT1 и VT3 закрыты напряжением U_У, приложенным к VT1. Транзистор VT2 насыщен. Напряжение на его эмиттере U_К близко к напряжению источника питания Е. Конденсатор С довольно большой величины заряжен до величины U_С, и напряже-

Рис. 5.11. Эпюры напряжений и тока в схеме выходного каскада кадровой развертки

ние на нем во время работы схемы практически остается неизменным.

Таким образом, к катушке L_К оказывается приложено постоянное напряжение Е-U_С, поэтому ток через нее I_К возрастает по линейному закону (внутренним сопротивлением насыщенного транзистора VT2 и сопротивлением потерь катушки в первом приближении можно пренебречь).

Интервал времени t₁  t₂ (первая половина прямого хода развертки). Транзисторы VT1 и VT3 в момент времени t₁ открываются. Поскольку U_У линейно растет, то и токи через эти транзисторы нарастают. Напряжение на коллекторе VT1 убывает, что приводит к постепенному закрыванию транзистора VT2 и уменьшению его тока I₂. Уменьшение тока I₂ и возрастание тока I₃ обусловливает постепенное уменьшение тока Iк.

Интервал времени t₂  t₃ (вторая половина прямого хода развертки). К моменту времени t₂ напряжение на базе VT2 уменьшается до такой величины, что транзистор VT2 закрывается. Начинается разряд емкости С через продолжающий открываться транзистор VT3 по цепи: положительно заряженная обкладка конденсатора С  VT3  корпус  L_К  отрицательно заряженная обкладка конденсатора С. (Следует обратить внимание на то обстоятельство, что направление тока I_К меняется на обратное).

В момент времени t₃ резко закрываются транзисторы VT1 и VT3 и откры-

вается транзистор VT2, входя в насыщение. Цикл работы схемы повторяется вновь.

Полезной частью переменного напряжения, приложенного к отклоняющей катушке, является только пилообразная составляющая этого напряжения, которая определяет полезную составляющую мощности источника питания, отдаваемую в нагрузку. Расходы мощности источника питания, рассеиваемые на транзисторах и активных сопротивлениях схемы, следует отнести к непроизводительным затратам.

Из-за присутствия в катушках значительной реактивности, которая проявляется на обратном ходе развертки, возникает импульсная составляющая напряжения на катушке. Эта составляющая требует увеличения напряжения питания выходного каскада (рис. 5.11) (величина Е должна быть больше U_кmax) и, следовательно, приводит к возрастанию непроизводительных затрат и понижению КПД усилителя.

С целью уменьшения величины напряжения источника питания и повышения КПД выходного каскада используют схему с удвоением питания во время обратного хода развертки (рис 5.12), которая состоит из диода VD2, накопительного конденсатора С₁, ключа (КЛ) и зарядного сопротивления R.

Рис. 5.12. Выходной каскад с удвоением питания

Схема работает следующим образом. Во время прямого хода развертки протекает ток заряда конденсатора С₁ по цепи: +ЕVD2 С₁ Rкорпус. Конденсатор С₁ заряжается до напряжения по величине близкого к Е. Во время обратного хода развертки ключ замыкается, диод VD2 оказывается запертым напряжением на конденсаторе С₁, и к коллектору транзистора VT2 прикладывается напряжение величиной 2Е, которое образуется источником питания и напряжением на емкости С₁. Замыкание ключа происходит под действием положительного импульса на катушке L_К во время обратного хода развертки.

Увеличение напряжения на коллекторе транзистора VT2 почти в два раза во время обратного хода развертки позволяет снизить величину напряжения источника внешнего питания, а значит увеличить КПД каскада. Кроме того, эта схема позволяет сбалансировать потребление энергии от внешнего источника. Действительно, схема (рис. 5.10) потребляет максимальную энергию от внешнего источника питания во время обратного хода развертки. В схеме (рис. 5.12) расход энергии от источника питания во время обратного хода оказывается меньшим, поскольку напряжение питания определяется внешним источником и напряжением на емкости С₁, а вовремя прямого хода развертки от источника питания отбирается дополнительная энергия для заряда конденсатора С₁