垂直掃描

垂直掃描也就是“垂直掃描頻率”又被稱為“場頻”或“刷新率”。指單位時間（以秒計）之內電子槍對整個螢幕進行掃描的次數，通常以赫茲（Hz）表示。以85Hz刷新率為例，它表示顯示器的內容每秒鐘刷新85次。

基本介紹

• 中文名：垂直掃描
• 外文名：vertical sweep
• 別稱：場掃描
• 原理：帶電粒子在磁場中受力偏轉
• 套用：陰極射線管

簡介

CRT顯示器上顯示的圖像是由很多螢光點組成的，每個螢光點都由於受到電子束的擊打而發光，不過螢光點發光的時間很短，所以要不斷地有電子束擊打螢光粉使之持續發光。電子束不能同時轟擊螢幕上的兩個點，因此顯示器在工作時，以極快的速度從視頻卡讀取數據，同時由電子槍的偏轉電路部分控制偏轉線圈對電子束射出的方向進行改變，使電子束從螢幕左上角開始，從左至右，從上至下，依次對每個點進行轟擊，雖然時間上有先後順序，但由於電子束把螢幕整個掃描一次只需10～20ms的時間，加上螢光體的輝光殘留和人眼的視覺暫留現象，所以只要刷新夠快，刷新率夠高，人眼就能看到持續、穩定的畫面，不會感覺到明顯的閃爍和抖動。垂直掃描頻率越高，閃爍情況越不明顯，眼睛也就越不容易疲勞。

垂直掃描電子束在螢幕上沿垂直方向的掃描。在電視技術中分為“場掃描”和“幀掃描”。為了把攝像機攝得圖像傳送出去，在水平掃描的同時，還進行自上而下依次進行的垂直掃描，垂直掃描採用隔行掃描，即電子束每掃完一個畫面的奇數行或偶數行，弦為“場掃描”。兩個場掃描（即奇數行及偶數行）加起來成為一個完整的畫面，稱為“幀掃描”。

從理論上來講，只要刷新率達到85Hz，也就是每秒刷新85次，人眼就感覺不到螢幕的閃爍了，但實際使用中往往有人能看出85Hz刷新率和100Hz刷新率之間的區別，所以從保護眼睛的角度出發，刷新率仍然是越高越好。

垂直掃描電路

下圖為垂直掃描電路，由水平分頻電路第4個T型觸發器輸出的2f_H脈衝加至垂直脈衝分頻電路被625分頻。垂直脈衝分頻電路受同步分離輸出的場同步信號控制，並在此決定脈衝的占空比。輸出的50Hz場脈衝加至鋸齒波發生電路形成鋸齒波電壓，經垂直激勵電路由⑩腳輸出已經預失真的鋸齒波電壓作用到場輸出積體電路IC681（μPCI378H）④腳進行激勵放大和功放，產生流向垂直偏轉線圈的場鋸齒波電流形成磁場。IC501⑨腳為交流負反饋端子，穩定脈振幅及校正波形失真，⑩腳為直流負反饋端予，穩定IC681②腳（場輸出電路中點）電壓。

作為場輸出電源，在場回掃期間必須用較高的電源電壓供電，而掃描期間卻用較低電壓供電，以降低功耗。IC681②、③、⑥、⑦腳與內部電路構成升壓電路，僅在回掃期問產生較高的電壓供電。

垂直掃描原理

垂直掃描又稱場掃描。

垂直掃描與水平掃描類似，如圖所示是垂直掃描過程示意圖。

垂直掃描過程示意圖

圖中有兩個平行水平放置的偏轉線圈，這是場偏轉線圈，給它通入鋸齒波電流（場掃描電流）後，會產生水平方向的偏轉磁場。由於偏轉磁場是水平的，所以對電子束的受力和偏轉作用方向是垂直的。

垂直掃描單元

這單元電路的工作原理雖然和A型超聲的X軸掃描很相似，但由於需要，這裡的時間同步關係比A型的X軸掃描要複雜得多，且電路的結構也比較新穎，所以也作比較詳細的敘述。本單元主要完成：垂直（檢測深度）掃描的產生；檢測深度方向的1cm距標和供給相對於垂直掃描有一定延時激勵超聲探頭髮射的激勵脈衝。詳細的小單元方框圖如圖所示。下面分幾個主要部分予以敘述。

垂直掃描單元電路方框圖和波形圖

（1）主振電路：

本單元的主振是由BG₁、BG₂接成多諧振盪器形式。這裡輸出的方波微分取上升沿的脈衝就是該振盪（主振）頻率的單向脈衝。由它去觸發（啟開）垂直掃描等單元。所以它是垂直掃描、探測深度方向的時間基準，因此和一般其它儀器一樣享有“主鐘’’、“主控”、“主振’’這些美名。

（2）垂直掃描電路

本電路包括有雙穩態、開關、RC迴路、自舉電路、跟隨器等部分組成。它是整個垂t直掃描單元電路的核心。

決定垂直掃描的RC充電迴路是R₃₃、電位器和C₁₂。當主振輸出（BG₂集電極）波形微分後的正脈衝來到雙穩態電路BG₃的基極時，BG₃管處飽和狀態，而集電極則輸出低電位，就使作“開關”用的管BG₁₃截止，已充足到電源電壓的大電容C₁₁立刻通過RC迴路開始向C₁₂充電，產生了鋸齒波電壓。由跟隨器BG₁₂輸出到BG₁₃、BG₁₄構成的差動放大器放大，後以足夠的幅度輸出到電子槍的Y偏轉板上。BG₁₂跟隨器的另外一路作為舉高C₁₁電容（電源）的電壓，以自舉電路的形式恆流地對C₁₂充電，得到線性良好的鋸齒波（這部分原理和水平掃描一樣）。BG₁₂跟隨器輸出就是RC充電電壓上升的鋸齒波。BG₁₂輸出的第三路通過W₁和D₆反饋，回到雙穩態的BG₄管基極作為雙穩向另一狀態翻轉的觸發，即BG₄由原來的截止變到飽和，BG₃則由飽和轉向截止。因此這時“開關”管BG₁₁就置於飽和導通（短路）狀態，並停止向C₁₂充電，而逼使它通過BG₁₁放電，開始了回掃（所以對應回掃時間的BG₃集電極的正方波可作垂贏消隱用），直到最低電位，等待雙穩態的新狀態的重新出現，而繼續正掃。

（3）單穩延時電路

由上面垂直掃描可知，垂直掃描的起始是和主振BG₂輸出的上升沿脈衝同步的。為了使超聲接收信號前區部分回波能都保存在深度（垂直）掃描線上，激勵電路採用了固定延時措施。這延時的產生是：用BG₂輸出方波的上升沿脈衝觸發由BG₈、BG₉構成的啦穩電路，它輸出的單穩態方波由BG₁₀倒相放大後取其上升沿，這正是相對主振BG₂輸出的上升沿脈衝（即垂直掃描的起始）延時了這個單穩寬度時間後的時刻。這個BG₁₀輸出的上升沿脈衝通過跟隨器BG₁₁送往超聲探頭去激勵，這樣對探頭的激勵相對於垂直掃描就有了這單穩的延時，保證了垂直掃描線上可以看到探頭激勵的始波。

（4）距標振盪電路

距標振盪電路的形式和時杯類似，振盪器也是用多諧振盪器（由BG₆，BG₇組成）。起振開關也是利用多諧振盪器的一臂三極體射極是否接通電源的開關（用三極體BG₅導通還是截止）來達到。但是這裡BG₅的基極和由D₁₂、D₁₃、D₁₄構成的三個與門輸出相接，這與門三個輸入分別來自：雙穩態BG₄的集電極（即垂直正掃的正方波）；單穩倒相（即考慮了延時以後）輸出和水平回掃正方波輸出。只有這三路都高電位時才驅動BG₅飽和使多諧振盪器的BG₆射極和地接通而開始了振盪並輸出距標方波。這振盪方波被微分取正向輸出就是距標調輝脈衝。不滿足三個路（與門）都高位的其他時候，該振盪器一律停振而沒有距標輸出。

垂直掃描頻率的選擇

垂直掃描頻率（Vellical Scanning Frequency）有時候也稱作刷新率（Refresh Rate），可以簡單地理解為每秒鐘重畫螢幕的次數。一般刷新率要達到70Hz以上（最好是80～95Hz）才不會有閃爍感，對人眼的刺激也會小一些。如果刷新率達到85Hz以上，螢幕的畫面就非常穩定。一般配來，在800×600的解析度下把刷新率設定到75Hz即可。