[科普中國]-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(nèi)電子槍對整個屏幕進行掃描的次數(shù)，通常以赫茲（Hz）表示。以85Hz刷新率為例，它表示顯示器的內(nèi)容每秒鐘刷新85次。

簡介CRT顯示器上顯示的圖像是由很多熒光點組成的，每個熒光點都由于受到電子束的擊打而發(fā)光，不過熒光點發(fā)光的時間很短，所以要不斷地有電子束擊打熒光粉使之持續(xù)發(fā)光。電子束不能同時轟擊屏幕上的兩個點，因此顯示器在工作時，以極快的速度從視頻卡讀取數(shù)據(jù)，同時由電子槍的偏轉(zhuǎn)電路部分控制偏轉(zhuǎn)線圈對電子束射出的方向進行改變，使電子束從屏幕左上角開始，從左至右，從上至下，依次對每個點進行轟擊，雖然時間上有先后順序，但由于電子束把屏幕整個掃描一次只需10～20ms的時間，加上熒光體的輝光殘留和人眼的視覺暫留現(xiàn)象，所以只要刷新夠快，刷新率夠高，人眼就能看到持續(xù)、穩(wěn)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。

垂直掃描電子束在屏幕上沿垂直方向的掃描。在電視技術(shù)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，垂直掃描采用隔行掃描，即電子束每掃完一個畫面的奇數(shù)行或偶數(shù)行，弦為“場掃描”。兩個場掃描（即奇數(shù)行及偶數(shù)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，人眼就感覺不到屏幕的閃爍了，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(qū)別，所以從保護眼睛的角度出發(fā)，刷新率仍然是越高越好。1

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(fā)器輸出的2fH脈沖加至垂直脈沖分頻電路被625分頻。垂直脈沖分頻電路受同步分離輸出的場同步信號控制，并在此決定脈沖的占空比。輸出的50Hz場脈沖加至鋸齒波發(fā)生電路形成鋸齒波電壓，經(jīng)垂直激勵電路由⑩腳輸出已經(jīng)預(yù)失真的鋸齒波電壓作用到場輸出集成電路IC681（μPCI378H）④腳進行激勵放大和功放，產(chǎn)生流向垂直偏轉(zhuǎn)線圈的場鋸齒波電流形成磁場。IC501⑨腳為交流負反饋端子，穩(wěn)定脈振幅及校正波形失真，⑩腳為直流負反饋端予，穩(wěn)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(nèi)部電路構(gòu)成升壓電路，僅在回掃期問產(chǎn)生較高的電壓供電。2

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。

圖中有兩個平行水平放置的偏轉(zhuǎn)線圈，這是場偏轉(zhuǎn)線圈，給它通入鋸齒波電流（場掃描電流）后，會產(chǎn)生水平方向的偏轉(zhuǎn)磁場。由于偏轉(zhuǎn)磁場是水平的，所以對電子束的受力和偏轉(zhuǎn)作用方向是垂直的。3

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，但由于需要，這里的時間同步關(guān)系比A型的X軸掃描要復(fù)雜得多，且電路的結(jié)構(gòu)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(chǎn)生；檢測深度方向的1cm距標和供給相對于垂直掃描有一定延時激勵超聲探頭發(fā)射的激勵脈沖。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。4

（1）主振電路：

本單元的主振是由BG1、BG2接成多諧振蕩器形式。這里輸出的方波微分取上升沿的脈沖就是該振蕩（主振）頻率的單向脈沖。由它去觸發(fā)（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(wěn)態(tài)、開關(guān)、RC回路、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充電回路是R33、電位器和C12。當主振輸出（BG2集電極）波形微分后的正脈沖來到雙穩(wěn)態(tài)電路BG3的基極時，BG3管處飽和狀態(tài)，而集電極則輸出低電位，就使作“開關(guān)”用的管BG13截止，已充足到電源電壓的大電容C11立刻通過RC回路開始向C12充電，產(chǎn)生了鋸齒波電壓。由跟隨器BG12輸出到BG13、BG14構(gòu)成的差動放大器放大，后以足夠的幅度輸出到電子槍的Y偏轉(zhuǎn)板上。BG12跟隨器的另外一路作為舉高C11電容（電源）的電壓，以自舉電路的形式恒流地對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(wěn)態(tài)的BG4管基極作為雙穩(wěn)向另一狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)，即BG4由原來的截止變到飽和，BG3則由飽和轉(zhuǎn)向截止。因此這時“開關(guān)”管BG11就置于飽和導(dǎo)通（短路）狀態(tài)，并停止向C12充電，而逼使它通過BG11放電，開始了回掃（所以對應(yīng)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(wěn)態(tài)的新狀態(tài)的重新出現(xiàn)，而繼續(xù)正掃。

（3）單穩(wěn)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輸出的上升沿脈沖同步的。為了使超聲接收信號前區(qū)部分回波能都保存在深度（垂直）掃描線上，激勵電路采用了固定延時措施。這延時的產(chǎn)生是：用BG2輸出方波的上升沿脈沖觸發(fā)由BG8、BG9構(gòu)成的啦穩(wěn)電路，它輸出的單穩(wěn)態(tài)方波由BG10倒相放大后取其上升沿，這正是相對主振BG2輸出的上升沿脈沖（即垂直掃描的起始）延時了這個單穩(wěn)寬度時間后的時刻。這個BG10輸出的上升沿脈沖通過跟隨器BG11送往超聲探頭去激勵，這樣對探頭的激勵相對于垂直掃描就有了這單穩(wěn)的延時，保證了垂直掃描線上可以看到探頭激勵的始波。

（4）距標振蕩電路

距標振蕩電路的形式和時杯類似，振蕩器也是用多諧振蕩器（由BG6，BG7組成）。起振開關(guān)也是利用多諧振蕩器的一臂三極管射極是否接通電源的開關(guān)（用三極管BG5導(dǎo)通還是截止）來達到。但是這里BG5的基極和由D12、D13、D14構(gòu)成的三個與門輸出相接，這與門三個輸入分別來自：雙穩(wěn)態(tài)BG4的集電極（即垂直正掃的正方波）；單穩(wěn)倒相（即考慮了延時以后）輸出和水平回掃正方波輸出。只有這三路都高電位時才驅(qū)動BG5飽和使多諧振蕩器的BG6射極和地接通而開始了振蕩并輸出距標方波。這振蕩方波被微分取正向輸出就是距標調(diào)輝脈沖。不滿足三個路（與門）都高位的其他時候，該振蕩器一律停振而沒有距標輸出。4

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屏幕的次數(shù)。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，屏幕的畫面就非常穩(wěn)定。一般配來，在800×600的分辨率下把刷新率設(shè)置到75Hz即可。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李雪梅 - 副教授 - 西南大學(xué)