场扫描集成电路——KC581

KC581是场扫描集成电路，其内部电路及其典型应用外围电路如图1所示，它包括场振荡器、场同步放大电路、锯齿波形成电路及线性校正电路、场输出电路，以及内部稳压电路。场振荡器产生频率约50H\(_{Z}\)的矩形脉冲，经RC锯齿波形成电路形成锯齿波电压，再经差动放大器放大后去推动场输出电路。由于锯齿波形成电路和场输出电路都有非线性，输出锯齿波电流并不是理想的锯齿波，所以要在场输出电路进行线性校正。

该集成电路的特点：①锯齿波电压形成电路由独立的场振荡器来控制，使场频调节与场幅调节、场线性调节保持相对的独立性，克服了三者之间的相互牵制。②采用独立的场同步放大，使场同步性能稳定。

该集成电路采用带有散热片的14脚双列直插式塑料封装。下面介绍它的工作原理。

内部稳压电源由BG\(_{24}\)、BG25管组成（见图1），它是一种带有简单放大环节的串联型稳压电源。BG\(_{24}\)管为调整管，其射极电压就是稳压器的输出电压。BG25管为误差放大器，它的射极电压为稳压管D\(_{W1}\)所提供的基准电压UDW1=6V，它的基极电压是取样电阻R\(_{3}\)0、R31分压所得输出电压的一部分。如因某种原因使稳压器输出电压U\(_{E24}\)增加，则BG25管的基极电位上升，BG\(_{25}\)管集电极电位即BG24管基极电位降低，使BG\(_{24}\)射极电位降低，即UE24下降，从而维持输出电压不变。由于D\(_{W1}\)的击穿电压会随温度升高而增加，而BG25管的BE结正向压降却随温度下降，两者互相补偿，使E\(_{C}\)′随温度变化很小。当忽略基极电流时，UB25=U\(_{BE25}\)＋UDW1=6.7V，而稳压器的输出电压E\(_{C}\)′=UE24=\(\frac{U}{_{B25}}\)R31(R\(_{3}\)0+R31)=7.6V。E\(_{C}\)′作场同步放大和场振荡器的电源电压，使场振荡器的电源电压不受外电源电压变化的影响，以保证场振荡器的自由振荡频率比较稳定，还可使功放级与振荡器的电源隔离，以避免寄生干扰，从而简化滤波电路。

场振荡器由定时电容4C\(_{0}\)4和施密特触发器（或称差动型阀值比较器）组成，见图1。BG3管是对电容4C\(_{0}\)4充电的恒流源，在忽略IB3影响的条件下，BG\(_{3}\)管射极电位UE3=\(\frac{E}{_{C}}\)′-UD1R\(_{4}\)+R5·R\(_{5}\)=1.8V，假设取（4W03＋4R\(_{0}\)6）=36K，则恒流源充电电流IC3=U\(_{E3}\);36K≈50μA。BG4管是电容4C\(_{0}\)4的放电开关。BG7管和BG\(_{8}\)管组成施密特触发器。BG5管和BG\(_{6}\)管是射极跟随器。BG9管是开关脉冲放大器，同时起直流电位移动作用。下面说明场振荡器的自由振荡过程。在电源接通的瞬间，外接电容4C\(_{0}\)4上没有电荷，电压为零，BG3管集电极电位等于电源电压E\(_{C}\)′，BG7管基极电位U\(_{B′7}\)=EC′－U\(_{BE5}\)-UBE6=6.2V，而BG\(_{8}\)管基极电位的最大值（即BG7管截止时）为U\(_{B8max}\)=R15R\(_{11}\)+R14+R\(_{15}\)·E′C≈3.9V。因此，在电源接通瞬间U\(_{B7}\)＞UB8max，故BG\(_{7}\)管处于饱和导通状态，BG8管处于截止状态，此时BG\(_{7}\)管集电极电位降低为UC7min=E′\(_{C}\)-E′C-U\(_{ces7}\);R9+R\(_{1}\)0+R11·R\(_{11}\)=3.3V（式中Uces7=0.3V为BG\(_{7}\)管饱和压降），致使BG8管基极电位降低为U\(_{B8min}\)=UC7min\(\frac{R}{_{15}}\)R14+R\(_{15}\)≈2.8V，这就保证了BG8管处于截止状态。由于BG\(_{8}\)管截止，其集电极电流等于零，集电极电位等于电源电压EC′，故BG\(_{4}\)、BG9管无注入电流，也都处于截止状态，BG\(_{9}\)管集电极输出电压为零。这时定时电容4C04通过恒流源BG\(_{3}\)管充电。由于施密特触发器的输入端接有BG5和BG\(_{6}\)管两级射随器，故输入阻抗很高，因此它对电容4C04的充电过程的影响可不予考虑。电容4C\(_{0}\)4通过恒流源充电的过程即锯齿波的正程，的波形是一负向的锯齿波（参看图2（a）波形ab段）。随着电容4C04的充电，其上电压逐渐升高，BG\(_{5}\)管基极电位逐渐降低，BG7管基极电位也随之降低，当降低到使U\(_{B7}\)略低于触发器的下翻转电平UB8min，即U\(_{B7}\)=UC3min－U\(_{BE5}\)－UBE6≤U\(_{B8min}\)或UC3min≤U\(_{B8min}\)＋UBE5+U\(_{BE6}\)=4.2V时，触发器工作状态发生翻转，BG7管集电极电流截止，其集电极电位上升，使BG\(_{8}\)基极电位跳升到UB8max=3.9V，BG\(_{8}\)管饱和导通。由于存在电阻R14、R\(_{15}\)构成的正反馈回路，这一过程是雪崩式地进行的。BG8管导通后，其集电极为低电位，因此BG\(_{4}\)、BG9管导通。BG\(_{9}\)管导通后，其集电极输出高电位。BG4管导通，使电容4C\(_{0}\)4迅速放电，电路转入扫描逆程，在形成急速上升的锯齿波（即波形bc段），放电时间常数τd≈R\(_{6}\)（4C04）≈1ms。随着电容4C\(_{0}\)4的放电，BG5、BG\(_{6}\)、BG7管的基极电位逐渐升高，当U\(_{B7}\)上升到触发器上翻转电平UB8max，即U\(_{B7}\)=UC8max－U\(_{BE5}\)-UBE6≥U\(_{B8max}\)或UC3max≥U\(_{B8max}\)＋UBE5＋U\(_{BE6}\)=5.3V时，触发器工作状态又发生变化，BG7管再次导通，随即发生雪崩过程，使BG\(_{8}\)管截止，BG4、BG\(_{9}\)管也截止，逆程结束又重新进入扫描工程。如此周而复始，便形成锯齿波的自由振荡，经BG9管倒相集电极输出正脉冲。值得指出的是，逆程期间电容4C\(_{0}\)4并不能全部放掉所充电荷，即BG3管集电极电位只能上升到U\(_{C3max}\)＝5.3V。另外，电容4C04通过BG\(_{4}\)管放电时，BG3管仍导通，因此E\(_{C}\)′还通过BG3管给电容4C\(_{0}\)4充电，只不过和放电电流相比，充电电流很小，时间又很短，故其影响可忽略。场振荡器各点波形如图2所示。

4W\(_{0}\)3为场频调节电位器，因为锯齿波正程时间决定于电容4C04的充电速度，亦即决定于恒流管BG\(_{3}\)集电极电流IC3的大小，而调节4W\(_{0}\)3就能改变IC3的大小，所以也就改变了场振荡器的自由振荡频率。

场同步放大器由BG\(_{1}\)、BG2管组成，见图1。用于进行场同步切割放大，以进一步提高小信号切割分离灵敏度，增大场同步脉冲幅度，压缩行同步脉冲幅度。

正极性的场同步脉冲经②脚输送至BG\(_{2}\)管的射极。BG2管为共基放大器，把场同步脉冲放大后送至BG\(_{7}\)、 BG8管组成的施密特触发器的射极电路（A点），BG\(_{1}\)管是BG2管的偏置，这是一种部分饱和式偏置电路。当无场同步脉冲输入时，BG\(_{1}\)处于饱和导通，使BG2管处于截止状态；当场同步脉冲送至②脚，使BG\(_{2}\)管射极电位升高至UE2＞U\(_{B2}\)＋UBE2时，BG\(_{2}\)管就导通。由于场同步脉冲幅度超过UE2-E\(_{C}\)′=0.25V以上时，BG2管才导通，而小于0.25V以下的部分被切去（见图3a），这样就可以把复合同步脉冲经过积分电路后还剩下的行脉冲干扰切去，以利于提高场同步的稳定性。

场扫描正程期间BG\(_{7}\)管饱和导通、BG8管截止，扫描正程的结束是由BG\(_{8}\)管的基极电位即下翻转电平UB8min决定的（见图3c）。当②脚没有同步信号输入时，一直到t\(_{2}\)时刻，BG7管基极电位才下降到U\(_{B8min}\)而截止，然后在正反馈作用下才重新导通，开始另一个扫描周期。设其振荡周期为TV0，这就是场振荡器的自由振荡周期。如果②脚有正极性场同步脉冲输入，且它的周期T\(_{V}\)＜TV0，当同步脉冲幅度u\(_{m}\)足够大时就能使BG2管导通，其集电极电流经A点流入R\(_{1}\)0，造成A点电位抬高，致使触发器工作电流（即BG7管集电极电流）降低，BG\(_{7}\)管集电极电位升高，BG8管基极电位U\(_{B8min}\)将迭加一个幅度为u′m的正同步脉冲，也就是说BG\(_{8}\)管基极电位由UB8min抬高到U\(_{B8min}\)＋u′m，即下翻转电平升高为U′\(_{B8min}\)=UB8min+u′\(_{m}\)，触发器就提前从t1时刻开始新的下一周期，正程缩短而提前转入逆程。这就强迫场振荡器完全按照场同步脉冲的周期T\(_{V}\)而工作，达到同步的目的。值得注意的是，场振荡器的自由振荡周期TV0一定要略大于场同步脉冲周期T\(_{V}\)，才能达到被同步的目的。

锯齿波电压形成电路由BG\(_{1}\)0～BG13管以及电容4C\(_{1}\)0和电阻4R08组成。4C\(_{1}\)0为充电电容，4R08为充电电阻。BG\(_{1}\)0～BG13管组成充放电开关，轮流工作于导通或截止两种状态。当场振荡器处于扫描正程时，BG\(_{8}\)管截止，所以BG9管截止，相应地BG\(_{1}\)0～BG13管也截止，电源E\(_{C}\)通过4R08对电容4C\(_{1}\)0充电。当处于场扫描逆程时，BG8管导通，所以BG\(_{9}\)管导通，相应地BG10～BG\(_{13}\)管也导通，使电容4C10上所充电荷迅速放掉。因此在脚形成下降的锯齿波电压，如图2e所示。脚的锯齿波电压经4W\(_{0}\)2、4R05、4W\(_{0}\)1是和4C07构成的积分校正电路后，得到一抛物波和锯齿波迭加的波形（图2f），再经电容4C\(_{0}\)8和脚送至场输出电路差动放大器BG15管的基极。电容4C\(_{0}\)8为耦合电容，电容4C05为滤波电容。电位器4W\(_{0}\)2作场幅调节、电位器4W01作场线性调节。（郑凤翼）