Общие положения

Основные принципы построения современных ВМ

Современные растровые ВМ для компьютеров используют принципы построения сходные с применяемыми в телевизионной технике, но отличаются от последних отсутствием радиотракта и схем для обработки видеосигналов (блока цветности), а также специфическим набором органов управления, необходимым только для коррекции кондиции изображения на экране, так как основные режимы работы устанавливаются программно через компьютер. Ниже на рис. 1 приводится обобщенная блок-схема ВМ, на которой показаны все необходимые для обеспечения его работы функциональные узлы и элементы управления. На рис. 1 показаны основные соединения между узлами, некоторые, требующие пояснения подписаны дополнительно. Элемент, узел или соединение, отмеченное пунктиром, может отсутствовать в монохромных или других моделях ВМ. Главным элементом ВМ является ЭЛТ с отклоняющей системой (кадровыми отклоняющими катушками — КК и строчными — СК). Все остальные элементы, показанные на блок-схеме, служат для обеспечения режима работы ЭЛТ и согласования сигналов от компьютера. Так как в цветных ВМ должно быть предусмотрено периодическое размагничивание маски ЭЛТ для поддержания "чистоты цвета", они оборудуются петлей размагничивания, которая работает автоматически каждый раз при включении ВМ. В высококачественных ВМ предусматривается дополнительная возможность включить размагничивание в любой момент работы, для чего на переднюю панель устанавливается кнопка "DEGAUSS". Как и в обычном телевизоре для получения растра на экране ВМ необходимы узлы строчной и кадровой разверток. Задающие генераторы для этих узлов, как правило, сильно связаны с блоком управления, поэтому на блок-схеме они показаны вместе. Информация от компьютера поступает на входной разъем ВМ и далее на узел обработки видеосигналов для преобразования в сигналы с уровнями напряжений управления модуляторами ЭЛТ. Для ВМ типа CGA, MDA, MCGA, HGC и EGA в функции этого узла входит дополнительно преобразование входных видеосигналов с уровнями TTL в сигналы RGB (матрицирование) для декодирования цветовой и яркостной информации поступающей от компьютера. В состав узла обработки видеосигналов входит также плата ЭЛТ, которая служит для подключения непосредственно к цоколю ЭЛТ. Оконечные видеусилители, как правило, располагаются на этой плате, а другие схемы узла обработки видеосигналов могут находиться на ней или на основной плате ВМ. Блок питания ВМ вырабатывает все необходимые напряжения для питания узлов показанных на блок-схеме, кроме ускоряющего напряжения HV для ЭЛТ, которое для обеспечения большей стабильности традиционно вырабатывается в высоковольтном блоке узла строчной развертки. В блоке питания цветного ВМ обычно интегрируются и схемы питания петли размагничивания. Узел управления служит для контроля входных сигналов от компьютера (синхроимпульсов) и установки режимов работы узлов разверток, обработки видеосигналов, блока питания для поддержания и коррекции установленного режима изображения. Так как информация о видеорежимах от компьютера поступает в ВМ в виде комбинации полярностей синхроимпульсов (для простых режимов) и их частот (режимы SVGA), узел управления выполняет довольно сложную задачу по определению параметров разверток и управлению другими узлами. В функции узла управления входит также обеспечение защиты ЭЛТ от аварийных ситуаций и обеспечение дежурного режима для экономии мощности (режим GREEN) когда ВМ не используется оператором. В современных моделях ВМ в узле управления все чаще применяют микропроцессоры с набором специализированных микросхем, которые обеспечивают сохранение всех установок и простое управление для пользователя. Каждый из указанных на блок-схеме узлов ВМ снабжается необходимым набором управляющих элементов для настройки режимов работы. Большинство таких элементов используются для установки в процессе заводской регулировки, обычно они недоступны пользователю, а на переднюю панель ВМ выносятся только необходимые, например, регулировка яркости, контрастности, коррекции размеров изображения.

Технические характеристики ВМ

Как и всякий прибор, ВМ конструируется по вполне определенному техническому заданию, которое должно соответствовать области его применения, из чего образуются его технические характеристики.

Основными характеристиками ВМ являются

Перечень режимов, в которых он может работать.

Размер экрана ЭЛТ

Тип, уровни видеосигналов и синхросигналов. В ходе проектирования, конструкторской проработки и в стадии производства ВМ определяются и другие (вторичные) технические характеристики, которые определяются потребительскими требованиями и уровнем развития техники на момент выпуска К таким характеристикам относятся:

Конструкция ЭЛТ, электронной пушки, система отклонения луча

Максимальная яркость, контрастность изображения

Размер светящегося пятна от электронного луча.

Точность геометрического отображения.

Полоса пропускания оконечных видеусилителей.

Стабильность поддержания размеров изображения.

Время достижения установившегося режима (время прогрева).

Время непрерывной работы.

Напряжение питающей сети и потребляемый ток.

Габаритные размеры и вес

Пределы окружающей температуры при работе и хранении.

Выдерживаемые вибрационные и ударные нагрузки.

Среднее время наработки на отказ.

Величины излучаемых электрических и магнитных полей

Величина рентгеновского излучения. Кроме всех перечисленных выше характеристик конструкция ВМ должна обеспечивать дизайн, безопасность и уровень радиопомех в рамках соответствующих международных норм. Как видно из вышеизложенного, полный перечень технических характеристик ВМ весьма внушителен, однако полностью он доводится до потребителя очень редко. Естественно такая информация обязательно существует у изготовителя ВМ, обычно в виде документации типа "TECHNICAL REFERENCE", но она в лучшем случае передается сервисным центрам или закупается дополнительно, а потребителю сообщаются только основные характеристики в виде описания для пользователя "OPERATION MANUAL". В таком случае потребителю приходится зачастую при выборе ВМ оценивать качество его работы "на глаз" или полагаться на отзывы о работе конкретной модели от других пользователей, так как отсутствуют под рукой необходимые характеристики. Ниже приводится для примера относительно полный набор технических характеристик из описания "TECHNICAL REFERENCE" для ВМ типа НМ-4119 производства фирмы "HITACHI"

Технические характеристики ВМ типа НМ-4119.

Характеристики применяемой ЭЛТ:

ЭЛТ с самосведением и размером диагонали 20" (51 см).

Угол отклонения луча 90°.

Тип электронной пушки ON-LINE.

Фокусировка луча — электростатическая.

Отклонение луча — электромагнитное.

Размер пятна от луча 0.31 мм.

Цветовые свойства люминофоров (цветовые координаты и время послесвечения): R (RED) X=0.610 Y=0.342 1.2 мс.G (GREEN) X=0.298 Y=0.588 300 мкс. В (BLUE) X=0.151 Y=0.064 250 мкс.

Защита экрана — стягивающий бандаж с отверстиями для крепления к корпусу ВМ.

Рабочее положение — большей стороной горизонтально.

Характеристики входных сигналов:

Видеосигналы R.G.B положительной полярности с пиковым уровнем 0.7 В.

Входное сопротивление более 4 кОм (возможно подключение согласующих резисторов 75 Ом).

Режимы сигналов синхронизации: Отдельные входы для строчных (HS) и кадровых (VS) синхроимпульсов отрицательной полярности с уровнями TTL. Композитный синхросигнал с уровнем TTL. Композитный синхросигнал, подмешанный к видеосигналу в канал G.

Электрические характеристики:

Разрешение 1280 (по горизонтали) на 1024 (по вертикали) точки.

Частота разверток: Строчной — 64 кГц. Кадровой — 55 — 65 Гц.

Время обратного хода: По горизонтали — 3.5 мкс (макс.). По вертикали — 550 мкс (макс.).

Параметры видеоусилителей: Полоса пропускания (по уровню -3 дБ) 15 Гц — 100 МГц. Время подъема и спада прямоугольного импульса менее 5 нс. Максимальная перегрузка 10%.

Геометрические характеристики изображения:

Размеры изображения на экране: По горизонтали — 340 мм -2%. По вертикали — 270 мм -2%.

Пределы регулировки центровки: По горизонтали — 6 мм. По вертикали — 8 мм.

Максимальное разведение лучей: В центральной зоне (круг диаметром 270 мм) — 0.3 мм. Вне центральной зоны — 0.5 мм.

Искажения растра: Не должно быть отклонений точки от истинной позиции более чем на 1.5%. Линейность по горизонтали и вертикали лучше 5%.

Изменения размеров растра при изменении яркости от 0 до 100% не должны быть более 1%.

Цветовые характеристики:

Сохранение уровня черного лучше 1% при изменениях яркости в пределах 10 — 90% от максимальной.

Другие характеристики:

Время разогрева катода ЭЛТ — менее 20 с.

Время прогрева ВМ до стабильных характеристик изображения — 20 мин.

Защиты люминофора ЭЛТ: По выключению питания. Пропаданию сигналов синхронизации. Повреждению в узлах отклонения луча.

Размагничивание продолжительностью 15 сек: Автоматическое при включении. Ручное от кнопки.

Питающее напряжение переменного тока частотой 47 — 63 Гц: 87 — 132 В или 175 — 264 В (переключаемое).

Потребляемая мощность: Нормальная — 200 Вт. Максимальная — 250 Вт (при полной яркости изображения белого цвета на экране),

Пиковое потребление тока из сети: При включении — 35 А. При ручном размагничивании — 20 А.

Габаритные размеры 484х481х532 мм.

Масса 35 кг.

Рабочая температура окружающего воздуха 0 — 40°С.

Температура при хранении -40 — +70°С.

Влажность 10 — 90% при отсутствии конденсации.

Максимальные ударные нагрузки — 10g, вибрации — 0.5g.

MTBF (среднее время наработки на отказ) — 35000 час.

Рентгеновское излучение менее 0.5 мР/ч. В последнее время появились новые модели ВМ, в названиях которых включены индексы LR и GR. Индекс LR обозначает пониженное излучение переменного магнитного и электрического поля (Low Radiation), например, монохромный монитор типа VDU LRV фирмы "АВЕСО" имеет следующие характеристики по излучающим полям:

Магнитное поле на удалении 30 см — менее 20 мТл/с.

Электростатическое поле на удалении 30 см — менее +2кВ/м. Аналогичные излучения для обычного цветного телевизора более чем в 10 раз превышают указанные величины. Для цветных ВМ электромагнитные и электростатические поля выше, чем у монохромных, из-за более высокого ускоряющего напряжения и большей мощности в отклоняющей системе ЭЛТ, но для моделей LR уменьшение излучений достигается за счет специальных добавок в стекло экрана и покрытий, препятствующих накоплению зарядов, а также специальной конструкции катушек отклоняющей системы ЭЛТ. Индекс GR относится к теме движения "зеленых" (GreenPeace) и означает возможность переключения ВМ в режим экономии питающей энергии в случае его временного не использования, например, если он включен, а компьютер выключен или длительное время не используется. Необходимо помнить, что для поддержания характеристик ВМ на должном уровне необходимо соблюдение соответствующих требований по установке и эксплуатации, которые иногда приводятся в руководстве пользователя. Некоторые требования и рекомендации важны для увеличения срока службы ВМ, поэтому они приводятся ниже:

Для продолжительной работы ВМ температура внутри его корпуса не должна быть выше 50°С, поэтому, если ВМ устанавливается в тесном пространстве, должно быть предусмотрено пространство для доступа воздуха к нему или надо применять вентилятор.

Нельзя устанавливать ВМ вблизи трансформаторов, вентиляторов и других излучающих магнитное поле устройств. Переменные магнитные поля приводят к "плаванию" изображения, а постоянные — к искажениям растра и цветопередачи. Если все-таки необходимо расположить ВМ рядом с трансформатором, то необходимо последний экранировать или оборудовать короткозамкнутым витком. Магнитные поля величиной более 0.01 Гс уже заметны на экране.

Для уменьшения вибрации на месте установки ВМ необходимо пользоваться антивибрационной подставкой.

Хотя ВМ сохраняет работоспособность при влажности в диапазоне 10 — 90%, лучше эксплуатировать его при значениях 30 — 70%, так как повышенная влажность приводит к уменьшению срока службы из-за окисления контактов разъемов и потенциометров.

Хотя ЭЛТ в ВМ дает возможность получения высококонтрастного изображения, однако, следует избегать попадания прямого света на экран, чтобы избежать появления отсветов и бликов с экрана. При интенсивном освещении или появлении бликов глаз человека адаптируется к общей освещенности и относительная яркость экрана для глаза уменьшается, что приводит к желанию увеличить контрастность на ВМ, а работа ЭЛТ в предельных режимах может служить причиной уменьшения ее срока службы.

Присутствие электростатических полей в ВМ вызывает притягивание пыли, поэтому должно быть предусмотрено, по возможности, ее отсутствие в месте установки.

Напряжение питающей сети должно быть в пределах, указанных в спецификации, но лучше не выходить за пределы 10% от указанного, тогда срок службы ВМ будет больше.

Присутствие грязи на экране ухудшает антибликовые свойства его поверхности, нарушает контрастность изображения и ухудшает его фокусировку, поэтому нельзя трогать поверхность экрана пальцами.

ЭЛТ является источником слабого рентгеновского излучения. Величина этого излучения зависит от ускоряющего напряжения на ЭЛТ, которое определяется схемой, поэтому при ремонте следует заменять детали только на указанные в схеме, чтобы излучение не превысило нормального значения. По этой причине после ремонта рекомендуется контрольное измерение ускоряющего напряжения

Подключение ВМ должно производиться специальными кабелями для предотвращения излучения радиопомех. Обычно, это несколько коаксиальных кабелей с нормированным волновым сопротивлением, заключенных в общую экранирующую оплетку (двойной экран), соединенную с корпусом.