场推动电路和场输出电路

5.1.2　场推动电路和场输出电路

1.场推动电路

和行推动一样，早期的场推动也有推动变压器，这样可以形成反向激励或者同相激励的推动电路。但是最近的集成电路场偏转芯片已经将场推动部分集成到了电路里，在此也就不再详细介绍了。

2.场输出电路

为了使场输出功率放大电路既有尽可能高的效率，又有尽可能小的失真，常采用工作于甲乙类或乙类状态的互补对称功率放大电路。乙类、甲乙类互补对称功率放大电路通常有以下几种形式：

（1）OCL场输出电路

由双电源供电的互补对称功率放大电路，又叫做无输出电容的功率放大电路，简称OCL电路，其电路原理如图5-4（a）所示。图5-4（a）中T₁为NPN管，T₂为PNP管，两管特性基本上相近。两管的发射极相连接到负载上，基极相连作为输入端。

静态（u_i=0）时，U_b=0，由于T₁、T₂两管对称，U_E=0，因此偏置电压也为零，T₁、T₂均处于截止状态，负载中没有电流，电路工作在乙类状态。

动态（u_i≠0）时，在u_i的正半周T₁导通而T₂截止，T₁以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载；在u_i的负半周T₂导通而T₁截止，T₂以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载。可见在输入信号u_i的整个周期内，T_l、T₂两管轮流交替地工作，互相补充，使负载获得完整的信号波形，故称为互补对称电路。由于T₁、T₂都工作在共集电极接法，输出电阻极小，可与低阻负载R_L直接匹配。电路的工作波形如图5-4（b）所示。

图5-4　OCL功率放大

从图5-4（b）的工作波形可以看到，在波形过零的一个小区域内输出波形产生了失真，这种失真称为交越失真。产生交越失真的原因是由于T₁、T₂发射结静态偏压为零，放大电路工作在乙类状态。当输入信号u_i小于晶体管的发射结死区电压时，两个晶体管都截止，在这一区域内输出电压为零，使波形失真。

为减小交越失真，可给T_l、T₂发射结加适当的正向偏压，以便产生一个不大的静态偏流，使T₁、T₂导通时间稍微超过半个周期，即工作在甲乙类状态，如图5-5所示。图5-5中二极管D_l、D₂用来提供偏置电压。静态时三极管T₁、T₂虽然都已基本导通，但因它们对称，Ue仍为零，负载中仍无电流流过。

当场输出电路采用OCL电路时，电路采用正负电源供电，增加了电源的元器件，省去了场输出电容（场S校正电容），功放级与场偏转线圈之间采用直接耦合电路，目前生产的彩显大都采用了OCL场输出电路。

（2）OTL场输出电路

OCL功率放大电路需要正、负两个电源。但实际电路多采用单电源供电，如收音机、扩音机等。为此，可用一个大容量的电容器代替OCL电路中的负电源，组成所谓无输出变压器的功率放大电路，简称OTL电路，如图5-6所示。

图5-5　减小交越失真的OCL电路

图5-6　OTL电路

工作在甲乙类状态的OTL功率放大电路是对称的，静态时两个晶体管发射极连接点电位为电源电压的一半，负载中没有电流；动态时，在u_i 的正半周T₁导通而T₂截止，T_l以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载，同时对电容C充电；在I_i的负半周T₂导通而T_l截止，电容C通过T₂、R_L放电，T₂以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载，电容C在这时起到负电源的作用。为了使输出波形对称，必须保持电容C上的电压基本维持在Ucc/2不变，因此C的容量必须足够大。

场输出电路采用正电源供电，有场输出耦合电容（同时起S校正的作用），因此，为交流输出方式。OTL场输出功率放大器具有效率高、功率大、失真小、对管子耐压要求低等优点，因此应用较广泛。

（3）实际OTL场扫描电路

实际的场输出级多采用互补对称OTL电路，如图5-7所示。图中L_Y、R_Y分别表示场偏转线圈等效电感和电阻，C₁兼有S校正作用。

图5-7　实际OTL场扫描电路

t=t₀时，场扫描正程开始。由于T₃基极输入的电平较低，T₃集电极电平较高，使T₁导通T₂截止，这时流过偏转线圈电流I_y由T₁提供。随着T₃基极电平的升高，T₁基极电平下降，I_y从最大值I_p下降。

图5-8　行逆程脉冲充电OTL场输出电路

t=t₁时，T₁截止，I_y=0，T₂开始导通，C₁上的电压是T₂提供的，随着T₃基极电平的升高，T₂基极电平下降，I_y反向增加。

t=t₂时，I_y达到反向最大值−I_p时，场扫描正程结束，逆程开始。T₃基极电平的突然变化使T₃截止，T₂由导通迅速向截止转换，I_y从−I_p迅速升高。至t₃时I_y=0，T₂截止T₁导通，之后I_y逐渐增加，至t₄时I_y增至最大值I_p，t₄后重复下一周期。逆程期间由于I_y变化很快，在L_y两端产生上正、下负的感应电压也就是场逆程脉冲，再加上电阻R_y上的压降，形成V_y。

在上述工作方式下电源电压Ec必须足够高，否则逆程脉冲使T₁发射极电平高于电源电压Ec，同时通过自举电容C₂作用到T₁基极，使T₁先反向后正向饱和导通，T₁的电流不再受T₁基极电平控制。I_y上升快慢与偏转线圈的常数L_y/R_y及电源电压Ec有关，因此Ec低会使逆程时间过长。由于L_y/R_y取决于场偏转线圈的结构，且无法改变，因此要缩短逆程时间只能提高电源电压Ec。但这样会增加场扫描正程期电路的损耗，为此场输出电路多采用双电源电路，在场扫描正程期由低压电源供电，在场扫描逆程期由高压电源供电。根据逆程电源产生的方法不同，此双电源电路可以分为两种类型：

一是利用电子开关来转换场逆程时的供电电源，正程时候采取低电压供电，当逆程的时候电子开关将供电改为高压供电。

二是自举升压电路或者称为逆程泵电源电路，这种电路同样是在正程时候采用低电压供电，在逆程期间由自举升压电路提供较高电压供电。

图5-8为行逆程脉冲充电双电源OTL场输出电路。由行输出变压器N₁ 绕组上取得的负向场逆程脉冲经D₁整流，在C₁上得到约40V的电压。在场扫描正程期前半段T₁导通T₂截止，C₁上的电压经D₂、D₃加到C₃，N₂绕组上的正向行逆程脉冲经C₂、D₃对C₃充电（每一个行逆程脉冲对C₃充电一次，即把行正程期间N₁、N₂绕组对C₂所充的电荷转移至C₃），此时C₃上的电压因T₁导通而为40V，电路工作在低压供电状态。在场扫描正程期后半段，T₁截止T₂导通，T₂靠C₄供电，也工作在低压状态，N₂绕组上的正向行逆程脉冲经C₂、D₃仍对C₃充电，因这期间T₁截止而使C₃上的电压由约40V逐渐上升，直到场扫描逆程开始时，C₃上的电压已被充到80V以上，场输出电路在此后的场逆程期间由高压供电。

（4）集成电路构成的场输出电路

彩色显示器采用全桥式电流驱动垂直偏转升压集成电路（Full Bridge Current Driven Vertical Deflection Booster）组成平衡式无输出变压器型场输出电路。这种场输出电路有两个输入端和两个输出端。供电方式与OTL场输出电路相类似，但是这种电路比OTL电路输出功率要大得多。这种电路在输出上与OCL电路相同，采用直接耦合方式，取消了场输出耦合电容。实际电路如图5-9所示。

图5-9　实际的场扫描电路

场输出电路TDA4866具有两个输入端第1、2引脚和两个输出端第4、6脚。输出端直接接偏转线圈，无场输出耦合电容。在场扫描正程期间，电源电路输出的13.5V电压，经R₆₀₃、C₆₀₁从第3脚供电。在场扫描逆程期间，由行输出变压器的第9脚产生行逆程脉冲，经D₈₅₄整流、R₆₀₉降压后从第7脚供电，以提高电路的工作效率，缩短逆程时间。正程供电和逆程供电由TDA4866内部进行自动切换。TDA4866的9脚为反馈输入脚（Feedback Input），第4脚输出的锯齿波电流经R₆₀₄、R₆₀₅、R₆₀₆产生锯齿波电压反馈给第9脚，以改善输出波形。

TDA4866具有保护信号输出功能，当场输出电路发生故障（场输出电路过热导致过热保护、场输出负反馈电压超出正常范围即反馈电压过高或过低）时，TDA4866的内部保护电路通过第8脚输出高电平的保护信号（矩形脉冲），经过Q₆₄₁、Q₆₄₃、Q₆₄₄放大送往显像管栅极G₁，使显像管截止，从而达到保护目的。另外，在场扫描逆程期间，第8脚也输出高电平信号，这高电平信号也通过以上Q₆₄₁、Q₆₄₃、Q₆₄₄的通路加在G₁上，这时候主要用于场消隐。