[科普中国]-垂直扫描

垂直扫描也就是“垂直扫描频率”又被称为“场频”或“刷新率”。指单位时间（以秒计）之内电子枪对整个屏幕进行扫描的次数，通常以赫兹（Hz）表示。以85Hz刷新率为例，它表示显示器的内容每秒钟刷新85次。

简介CRT显示器上显示的图像是由很多荧光点组成的，每个荧光点都由于受到电子束的击打而发光，不过荧光点发光的时间很短，所以要不断地有电子束击打荧光粉使之持续发光。电子束不能同时轰击屏幕上的两个点，因此显示器在工作时，以极快的速度从视频卡读取数据，同时由电子枪的偏转电路部分控制偏转线圈对电子束射出的方向进行改变，使电子束从屏幕左上角开始，从左至右，从上至下，依次对每个点进行轰击，虽然时间上有先后顺序，但由于电子束把屏幕整个扫描一次只需10～20ms的时间，加上荧光体的辉光残留和人眼的视觉暂留现象，所以只要刷新够快，刷新率够高，人眼就能看到持续、稳定的画面，不会感觉到明显的闪烁和抖动。垂直扫描频率越高，闪烁情况越不明显，眼睛也就越不容易疲劳。

垂直扫描电子束在屏幕上沿垂直方向的扫描。在电视技术中分为“场扫描”和“帧扫描”。为了把摄像机摄得图像传送出去，在水平扫描的同时，还进行自上而下依次进行的垂直扫描，垂直扫描采用隔行扫描，即电子束每扫完一个画面的奇数行或偶数行，弦为“场扫描”。两个场扫描（即奇数行及偶数行）加起来成为一个完整的画面，称为“帧扫描”。

从理论上来讲，只要刷新率达到85Hz，也就是每秒刷新85次，人眼就感觉不到屏幕的闪烁了，但实际使用中往往有人能看出85Hz刷新率和100Hz刷新率之间的区别，所以从保护眼睛的角度出发，刷新率仍然是越高越好。1

垂直扫描电路下图为垂直扫描电路，由水平分频电路第4个T型触发器输出的2fH脉冲加至垂直脉冲分频电路被625分频。垂直脉冲分频电路受同步分离输出的场同步信号控制，并在此决定脉冲的占空比。输出的50Hz场脉冲加至锯齿波发生电路形成锯齿波电压，经垂直激励电路由⑩脚输出已经预失真的锯齿波电压作用到场输出集成电路IC681（μPCI378H）④脚进行激励放大和功放，产生流向垂直偏转线圈的场锯齿波电流形成磁场。IC501⑨脚为交流负反馈端子，稳定脉振幅及校正波形失真，⑩脚为直流负反馈端予，稳定IC681②脚（场输出电路中点）电压。

作为场输出电源，在场回扫期间必须用较高的电源电压供电，而扫描期间却用较低电压供电，以降低功耗。IC681②、③、⑥、⑦脚与内部电路构成升压电路，仅在回扫期问产生较高的电压供电。2

垂直扫描原理垂直扫描又称场扫描。

垂直扫描与水平扫描类似，如图所示是垂直扫描过程示意图。

图中有两个平行水平放置的偏转线圈，这是场偏转线圈，给它通入锯齿波电流（场扫描电流）后，会产生水平方向的偏转磁场。由于偏转磁场是水平的，所以对电子束的受力和偏转作用方向是垂直的。3

垂直扫描单元这单元电路的工作原理虽然和A型超声的X轴扫描很相似，但由于需要，这里的时间同步关系比A型的X轴扫描要复杂得多，且电路的结构也比较新颖，所以也作比较详细的叙述。本单元主要完成：垂直（检测深度）扫描的产生；检测深度方向的1cm距标和供给相对于垂直扫描有一定延时激励超声探头发射的激励脉冲。详细的小单元方框图如图所示。下面分几个主要部分予以叙述。4

（1）主振电路：

本单元的主振是由BG1、BG2接成多谐振荡器形式。这里输出的方波微分取上升沿的脉冲就是该振荡（主振）频率的单向脉冲。由它去触发（启开）垂直扫描等单元。所以它是垂直扫描、探测深度方向的时间基准，因此和一般其它仪器一样享有“主钟’’、“主控”、“主振’’这些美名。

（2）垂直扫描电路

本电路包括有双稳态、开关、RC回路、自举电路、跟随器等部分组成。它是整个垂t直扫描单元电路的核心。

决定垂直扫描的RC充电回路是R33、电位器和C12。当主振输出（BG2集电极）波形微分后的正脉冲来到双稳态电路BG3的基极时，BG3管处饱和状态，而集电极则输出低电位，就使作“开关”用的管BG13截止，已充足到电源电压的大电容C11立刻通过RC回路开始向C12充电，产生了锯齿波电压。由跟随器BG12输出到BG13、BG14构成的差动放大器放大，后以足够的幅度输出到电子枪的Y偏转板上。BG12跟随器的另外一路作为举高C11电容（电源）的电压，以自举电路的形式恒流地对C12充电，得到线性良好的锯齿波（这部分原理和水平扫描一样）。BG12跟随器输出就是RC充电电压上升的锯齿波。BG12输出的第三路通过W1和D6反馈，回到双稳态的BG4管基极作为双稳向另一状态翻转的触发，即BG4由原来的截止变到饱和，BG3则由饱和转向截止。因此这时“开关”管BG11就置于饱和导通（短路）状态，并停止向C12充电，而逼使它通过BG11放电，开始了回扫（所以对应回扫时间的BG3集电极的正方波可作垂赢消隐用），直到最低电位，等待双稳态的新状态的重新出现，而继续正扫。

（3）单稳延时电路

由上面垂直扫描可知，垂直扫描的起始是和主振BG2输出的上升沿脉冲同步的。为了使超声接收信号前区部分回波能都保存在深度（垂直）扫描线上，激励电路采用了固定延时措施。这延时的产生是：用BG2输出方波的上升沿脉冲触发由BG8、BG9构成的啦稳电路，它输出的单稳态方波由BG10倒相放大后取其上升沿，这正是相对主振BG2输出的上升沿脉冲（即垂直扫描的起始）延时了这个单稳宽度时间后的时刻。这个BG10输出的上升沿脉冲通过跟随器BG11送往超声探头去激励，这样对探头的激励相对于垂直扫描就有了这单稳的延时，保证了垂直扫描线上可以看到探头激励的始波。

（4）距标振荡电路

距标振荡电路的形式和时杯类似，振荡器也是用多谐振荡器（由BG6，BG7组成）。起振开关也是利用多谐振荡器的一臂三极管射极是否接通电源的开关（用三极管BG5导通还是截止）来达到。但是这里BG5的基极和由D12、D13、D14构成的三个与门输出相接，这与门三个输入分别来自：双稳态BG4的集电极（即垂直正扫的正方波）；单稳倒相（即考虑了延时以后）输出和水平回扫正方波输出。只有这三路都高电位时才驱动BG5饱和使多谐振荡器的BG6射极和地接通而开始了振荡并输出距标方波。这振荡方波被微分取正向输出就是距标调辉脉冲。不满足三个路（与门）都高位的其他时候，该振荡器一律停振而没有距标输出。4

垂直扫描频率的选择垂直扫描频率（Vellical Scanning Frequency）有时候也称作刷新率（Refresh Rate），可以简单地理解为每秒钟重画屏幕的次数。一般刷新率要达到70Hz以上（最好是80～95Hz）才不会有闪烁感，对人眼的刺激也会小一些。如果刷新率达到85Hz以上，屏幕的画面就非常稳定。一般配来，在800×600的分辨率下把刷新率设置到75Hz即可。1

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学