CRT-монітор

CRT-монітор

Вступ

Сьогодні найпоширеніший тип моніторів – це CRT (Cathode Ray Tube (катодно-променева трубка)) монітори. Іноді CRT розшифровується і як Cathode Ray Terminal, що відповідає вже не самій трубці, а пристрою, на ній заснованому.

1. Конструкція CRT-моніторів

Найважливішим елементом монітора є кінескоп, який зветься також електронно-променевою трубкою.

Кінескоп складається з герметичної скляної трубки, усередині якої вакуум. Один з кінців трубки вузький і довгий – це горловина, а інший – широкий і досить плаский – це екран. Із фронтальної сторони внутрішня частина скла трубки покрита люмінофором (luminophor). Як люмінофори для кольорових CRT використовуються сполуки на основі рідкоземельних металів – іттрія, ербію та ін.

Для створення зображення в CRT-моніторі використовується електронна гармата, звідки під дією сильного електростатичного поля виходить потік електронів. Крізь металеву маску або ґрати вони потрапляють на внутрішню поверхню скляного екрана монітора, покриту різнобарвними люмінофорними крапками.

Конструкція CRT-моніторів

Потік електронів (промінь) може відхилятися у вертикальній і горизонтальній площині, що забезпечує послідовне влучення його на все поле екрана. Відхилення променя відбувається за допомогою відхиляючої системи. Відхиляючі системи розділяються на сідлоподібно-тороїдальні та сідлоподібні. Останні більш поширені, оскільки створюють знижений рівень випромінювання. Відхиляюча системи складається з декількох котушок індуктивності, розміщених у горловини кінескопа. За допомогою змінного магнітного поля дві котушки створюють відхилення пучка електронів у горизонтальній площині, а інші дві – у вертикальній.

Зміна магнітного поля виникає під дією змінного струму, що протікає через котушки й змінюється за пилкоподібним законом у часі, при цьому котушки надають променю потрібний напрямок. Шлях електронного променя на екрані схематично показаний на рис. 2. Суцільні лінії – це активний хід променя, пунктир – зворотний.

Розгорнення променів на екрані CRT

Частота переходу на нову лінію називається частотою горизонтального (або рядкового) розгорнення. Частота переходу з нижнього правого кута в лівий верхній називається частотою вертикального (або кадрового) розгорнення.

Після відхиляючої системи потік електронів на шляху до фронтальної частини трубки проходить через модулятор інтенсивності та прискорювальну систему, що працюють за принципом різності потенціалів. Внаслідок цього електрони здобувають більшу енергію, частина з якої витрачається на світіння люмінофора.

Електрони потрапляють на люмінофорний шар, після чого енергія електронів перетворюється на світло, тобто потік електронів змушує крапки люмінофора світитися. Ці світлові крапки люмінофора формують зображення, що ви бачите на вашому моніторі. Як правило, у кольоровому CRT моніторі використовується три електронні гармати, на відміну від однієї гармати, застосовуваної в монохромних моніторах, які зараз практично не виробляються. Відомо, що око людини реагує на основні кольори: червоний (Red), зелений (Green) і синій (Blue) та на їхні комбінації, які створюють нескінченну кількість кольорів.

Люмінофорний шар, що покриває фронтальну частину електронно-променевої трубки, складається з трьох типів різнобарвних часток, чиї кольори відповідають основним кольорам RGB (звідси й назва групи з люмінофорних елементів – тріади). Люмінофор починає світитися, як було сказано вище, під впливом прискорених електронів, які створюються трьома електронними гарматами. Кожна з трьох гармат відповідає одному з основних кольорів і посилає пучок електронів на різні люмінофорні частки, чиє світіння основними кольорами з різною інтенсивністю комбінується та внаслідок чого формується зображення з необхідним кольором. Наприклад, якщо активувати червоні, зелені й синю люмінофорні частки, то їхня комбінація сформує білий колір.

Для управління CRT необхідна управляюча електроніка, якість якої багато в чому визначає і якість монітора. До речі, саме поняття як управляюча електроніка, створювана різними виробниками, є одним із критеріїв, що визначають різницю між моніторами з однаковою CRT. Отже, кожна гармата випромінює електронний промінь (або потік, або пучок), що впливає на люмінофорні елементи різного кольору (зеленого, червоного або синього).

Зрозуміло, що електронний промінь, призначений для червоних люмінофорних елементів, не має впливати на люмінофор зеленого або синього кольорів. Щоб досягти такої дії, використовується спеціальна маска, чия структура залежить від типу кінескопів від різних виробників, що забезпечує дискретність (растровість) зображення.

CRT можна розбити на два класи – трипроменеві з дельтоподібним розташуванням електронних гармат і з планарним розташуванням електронних гармат. У цих трубках застосовуються щілинні й тіньові маски, хоча вірніше сказати, що вони всі тіньові. При цьому трубки із планарним розташуванням електронних гармат ще називають кінескопами із самосвідомістю променів, тому що вплив магнітного поля Землі на три планарно розташованих променя практично однаковий і при зміні положення трубки відносно поля Землі не потрібно робити додаткові регулювання.