CIRCUITOS ELETRÔNICOS DO MONITOR CRT Entrada de vídeo
O circuito começa na entrada de vídeo, ligada à controladora de vídeo da CPU do computador. Atualmente, o padrão VGA e suas derivações domina o mercado, e este utiliza um conector DB-15 macho, que traz diversos sinais para dentro do monitor, conforme ilustrado na figura1. Repare que as freqüências de sincronismo vertical e horizontal vão controlar o feixe de elétrons para formar as linhas no tubo, são fornecidos pela controladora de vídeo. A freqüência de varredura horizontal fica entre 30 a 45 kHz, e a de varredura vertical fica entre 55 a 120 Hz, dependendo do modo de vídeo em uso e da configuração feita no driver da placa de vídeo.
Circuito configurador
Imediatamente após a entra da de vídeo, temos o circuito configurador, primeiro estágio dentro do monitor, encarregado de detectar o padrão de vídeo que está sendo enviado pelo microcomputador e gerar sinais de controle para que o monitor possa operar corretamente.
A detecção é feita através da análise lógica (modo binário) dos pulsos de sincronismo horizontal e vertical enviados pelo computador. Dependendo das freqüências envolvidas, o circuito configurador ajustará a trama da imagem e guiará o feixe de elétrons de maneira que este cubra toda a área frontal do CRT. Para atingir todos os modos de vídeo, são ajustadas as freqüências verticais de escaneamento do tubo, assim como a altura vertical da varredura. Geralmente estes ajustes são feitos em
etapas, e não continuamente. Cada faixa de freqüências usa determinados circuitos do monitor, razão pela qual às vezes um monitor pode funcionar bem em 640 x 480 pixels, por exemplo, e não entrar em 800 x 600 pixeis, ou vice-versa.
Detector de freqüência
Este circuitos auxilia o circuito configurador na tarefa de ajustar o monitor para operar no padrão especificado pelo computador, gerando um controle chamado de “sinal de modo”, que habilitará ou inibirá os circuitos encarregados de ajustar o quadro a cada padrão. O sinal de modo atua somente no circuito de deflexão horizontal, habilitando os ajustes de freqüência horizontal, fase e largura. Como existem duas freqüências horizontais principais, este sinal é suficiente para configurar o monitor em todos os padrões. A detecção da freqüência é feita com auxilio de circuitos integrados osciladores, como o LM556 ou LM555.
Circuito polarizador
Para entender a função deste circuito, é interessante sabermos que, para apresentar uma tela totalmente branca, é preciso acionar os três canhões de cores (vermelho, verde e azul) simultaneamente e na proporção certa. Quando se ajusta o brilho ou o contraste de um monitor, estamos atuando sobre os três canhões, simultaneamente, não sendo possível mudar a relação de um canhão para o outro, sob o risco de perdermos o branco obtido na condição anterior de brilho e contraste. Como o fósforo para cada cor básica tem um rendimento diferente, é necessário um circuito que ajuste a tensão de cada catodo em cada situação, para que a tela esteja sempre branca. Este circuito é justamente o circuito polarizador.
Além de regular cada canhão, este circuito serve também para que haja um intervalo de tempo entre a entrada em funcionamento dos circuitos de deflexão e o efetivo aparecimento da imagem na tela, efeito chamado de PARTIDA MACIA. Caso não existisse esta função, ao ligarmos o monitor veríamos a imagem pequena no centro da tela, crescendo gradativamente até atingir o tamanho definitivo, o que causa uma má impressão. Da mesma forma, ao desligarmos o monitor veríamos a imagem decrescer até se concentrar num único ponto no centro da tela, não fosse uma outra função do circuito polarizador denominada de STING. A inexistência do circuito polarizador poderia inclusive danificar o tubo de imagens pela queima do fósforo da máscara, já que o ponto luminoso no centro da tela concentra a energia dos elétrons que deveria estar distribuída por toda a área da tela.
O circuito polarizador é constituído basicamente de transistores, que têm o ponto de funcionamento ajustado para que operem conforme o catodo ao qual eles estão ligados, para manter o branco nas diferentes condições de brilho e contraste. Cada catodo tem um circuito independente e o ajuste de brilho, sting e partida macia atuam nos três simultaneamente.
No circuito polarizador existem três regulagens, uma para cada cor, destinadas a configurar o nível de branco na posição de brilho máximo do tubo. Este ajuste é realizado sem sinal de vídeo, ou seja, estamos ajustando o branco da trama, razão pela qual este ajuste é chama do de OFFSET Estas regulagens são feitas através de Trimpots que controlam a tensão no terminal “base” dos transistores. Nos terminais “emissor” dos mesmos transistores, existe os trimpots que servem para equalizar os três canhões, a partir da condição de brilho mínimo e com sinal de vídeo presente. Este ajuste faz variar os ganhos dos estágios reguladores de cada canhão, ou seja, a variação de tensão do catodo de cada um deles vai ser independente uns dos outros, adequando-se brilho à exigência de cada tipo de fósforo utilizado na máscara frontal. Este ajuste é chamado de GANHO.
• Offset: Normalmente constituído por trimpots localizados na placa principal do monitor; • Ganho: Também costuma ser feito por trimpots localizados na placa principal do monitor. Controle de brilho
O Controle e Brilho está intimamente ligado ao circuito polarizador. O potenciômetro que controla o BRILHO geralmente está localizado no painel frontal do monitor, e pode ser substituído por um circuito eletrônico nos monitores digitais. O Controle de Brilho ajusta o ponto de funcionamento dos transistores controladores de cada canhão, de forma igualitária, ou seja, o que acontecer em um canhão vai acontecer no outro, de maneira a não perder a equalização feita com os trimpots de Offset e de Ganho.
Circuito de deflexão vertical
A deflexão vertical normalmente é gerada e controlada por um circuito integrado, como o TDA 11 70S, ao qual se adiciona alguns componentes auxiliares para definir parâmetros como tempos de varre dura, altura, linearidade e outros. Há, entretanto, a tendência para a utilização de CIs que fazem tudo sozinhos, e muitos monitores CRT atuais já são construídos assim.
O circuito de deflexão vertical ou, simplesmente, “vertical” funciona baseado nas freqüências de cada modo de vídeo, e no sinal de sincronismo recebidos da placa de vídeo do computador, controlando o feixe de elétrons emitidos pelo catodo de maneira a preencher toda a tela no sentido vertical. Por esta razão, normalmente dispõe de controles internos (trimpots) ou externos (potenciômetros) para controlar:
• Altura da imagem: este ajuste é fundamental para que a imagem preencha toda a tela;
• Posição vertical da imagem: a trama vertical da imagem deve permanecer centralizada na área do tubo;
• Linearidade vertical da imagem: Imagine uma imagem formada por pequenos quadrados. A altura do lado do quadrado localizado na parte superior do tubo deve ser igual à altura do quadrado localizado na parte inferior. Se isto não acontecer, é preciso fazer o ajuste da Linearidade.
Circuito de deflexão horizontal
Também costuma ser feito por um circuito integrado dedicado, como o TDA2593 e similares. O circuito do Horizontal funciona baseado na freqüência de sincronismo fornecida pela placa de vídeo do computador, controlando o feixe de elétrons para fazer correta mente a varredura do tubo. O circuito do Horizontal controla o circuito do apagamento.
Apagamento
Conforme já dissemos, o feixe de elétrons percorre o tubo da esquerda para a direita, e de cima para baixo. Quando vai da esquerda para a direita, deve estar emitindo elétrons a toda força. Entretanto, quando faz o percurso inverso, chamado de retraço, deve abaixar a emissão dos elétrons pelo catodo, para evitar que o rastro dos elétrons seja visto também como um traço horizontal. Este traço não faz parte da imagem, sendo utilizado apenas para reposicionar o feixe para que este desenhe a próxima linha.
os pulsos emitidos por este circuito, abaixando ou elevando a emissão de elétrons pelo catodo de acordo com a posição e sentido que o feixe está percorrendo.
O circuito do Vertical também envia sinais de controle para o circuito de Apagamento, pois quando o feixe de elétrons chega à parte de baixo do tubo, deve ser novamente levado à parte superior esquerda e, neste percurso, o feixe deve ser novamente atenuado, para que não apareça na imagem.
Para controlar o feixe o circuito de Apagamento envia sinais de controle para a fonte de alta tensão, encarregada de “frear” ou “acelerar” a emissão conforme necessário. Estes sinais são também chamados de “Blank”.
Circuito oscilador de alta tensão
Este circuito é controlado pelo Horizontal. Os pulsos de controle do circuito de alta tensão são gerados por circuitos integrados como o LM555 ou outros multivibradores monoestáveis, controlados pelos pulsos de deflexão horizontal.
O oscilador recebe o sinal BLANK ou “sinal de apagamento” vindo do circuito de apagamento, que serve para inibir a emissão de elétrons pelo catodo, tanto no retraço horizontal quanto no retraço vertical.
O circuito de alta tensão controla o “fly-back” (fala-se “flái béque”) ou Transformador de Saída Horizontal, responsável pelo sucateamento de muitos monitores, pois é difícil achá-lo no mercado a um preço compensador.
Fonte de Alta Tensão
A fonte de alta tensão gera as altas voltagens necessárias ao funcionamento do catodo do tubo de imagens, e consiste de vários circuitos e componentes, inclusive o fly back, através do qual controla as tensões de grade e de foco manda das ao tubo de imagens.
A tensão de grade vai tornar a emissão mais ou menos intensa, tornando a imagem mais ou menos clara. Na verdade, existem duas tensões de grade, chamadas genericamente de Grade 1 e Grade 2. Ambas são retiradas de derivações no transformador de saída horizontal (“fly-back”).
A tensão de Grade 1 (G1) é também chamada de “grade de corte” e serve para definir o corte do tubo, ou seja, limita a partida dos elétrons em direção ao fósforo. Esta tensão é negativa, e é retificada e filtrada na placa principal do monitor antes de ser enviada para o tubo através da placa do Amplificador de Vídeo. O ajuste da tensão G1 está intimamente ligada ao tubo de imagem em uso. A Grade 1 é a que está localizada mais próxima do catodo do cinescópio.
A Grade 2 (G2) é a que está localizada mais perto da grade de foco, mais afastada do bulbo, e tem a função de acelerar os elétrons em direção ao tubo. E polarizada por uma voltagem de cerca de 500V,e se liga ao tubo de imagem através, normalmente, da placa do Amplificador de Vídeo.
O ajuste de foco serve para que a imagem formada no tubo seja o mais precisa possível, centralizando a emissão dos elétrons por uma área de tamanho certo. Se isto não acontecer, a imagem parecerá estar borrada, como se a estivéssemos vendo através de um aquário. A grade que gera o foco está localizada no pescoço do cinescópio e se encontra mais próxima do bulbo. A tensão de foco é positiva, e fica em torno de 8.000V, razão pela qual o fio que sai do Transformador de Saída Horizontal (“Fly-back”) em direção ao tubo está soldado no soquete do cinescópio, devidamente isolado dos demais circuitos.
Regulador de Alta Tensão
Esta parte do circuito serve para controlar e proteger a fonte geradora de alta tensão. Para seu funcionamento, utiliza-se de uma amostra retirada da alta tensão fornecida ao tubo. Esta amostra é retirada através de um atenuador resistivo, devidamente encapsulado para evitar o escape de alta tensão, chamado de “bleeder” (“sangrador”).
A amostra de tensão é comparada com uma tensão padrão, e ambas as informações alimentam um amplificador de erro, que vai controlar a emissão de alta tensão até que esta fique dentro dos limites pré-estabelecidos. A mesma amostra de tensão vai alimentar o circuito de proteção do circuito oscilador de alta tensão. A amostra é continuamente comparada com uma tensão máxima de referência. Se, por qualquer motivo, a amostra de tensão se igualar ou ultrapassar a tensão de referência, o circuito oscilador de alta tensão é desligado. Em seguida é ligado novamente, e desligado se a tensão ficar acima do pré-estabelecido. Este ciclo se repete indefinidamente, até que a alta tensão fique dentro do limite desejado.
Amplificador de vídeo
Costuma ser instalado em uma placa de circuito impresso conectado diretamente aos conectores do tubo de imagens, e tem como função principal interpretar os três sinais de cores (azul, verde e vermelho) enviados pelo computador e convertê-los em cores. Como estes sinais são analógicos, isto é, variam linearmente de zero até o máximo ao longo do espectro, o número de cores que é possível exibir é, teoricamente, infinito, ficando limitado apenas pela controladora de vídeo utilizada. A placa do amplificador de vídeo está fisicamente ligada ao pescoço do cinescópio, onde estão a maioria dos contatos elétricos e, por esta razão, além de sua função básica, serve também para transportar até o tubo algumas tensões que ele precisa para funcionar:
• Tensão de foco
• Tensão de Grade 1 e 2 • Tensão de filamento.
A tensão do filamento geralmente é de 6,3V (alguns tubos usam outras tensões), é gerada na fonte de alimentação, e é fixa. Sua função é aquecer o catodo do tubo par que os elétrons ganhem uma determinada energia inicial e partam em direção ao fósforo, aceleradas pelas tensões de grade 1 e 2.
Na placa amplificadora ficam os três Trimpots reguladores do amplificador utilizado para cada amplificador de cor (“buffer”), permitindo mais um ajuste de cada cor individualmente, de maneira a conseguir o branco, indicando que a regulagem de cores está perfeita.
Fonte de Alimentação
A fonte de alimentação dos monitores é do tipo “chaveada”, igual às utilizadas nos microcomputadores. Entretanto, têm mais diferenças que semelhanças. As fontes dos monitores são intimamente ligadas aos demais circuitos, principalmente aos controladores de vertical e horizontal, utilizando ativamente o Transformador de Saída Horizontal (“fly-back”) para conseguir as diversas tensões de saída que precisa.
Além disto, a maioria dos circuitos alimentados pela fonte de alimentação a realimentam com pulsos de controle, que servem para estabilizar o funcionamento dos circuitos como um todo.
Esta grande interdependência dos circuitos dificulta bastante o diagnóstico dos defeitos nos monitores. Por exemplo, um microcomputador com suspeitas de problemas na fonte é fácil de diagnosticar: basta trocar a fonte por outra sabidamente boa e ver o que acontece. Num monitor de vídeo esta operação é muito difícil de ser feita. As vezes, um monitor não está acendendo mas o problema não é na fonte de alimentação: pode ser um transistor queimado na saída horizontal, ou então um curto na saída de uma das cores, que sobrecarrega o circuito do vertical, que deixa de mandar o pulso de controle para a fonte, que por sua vez interrompe seu funciona mento, e assim por diante.
As fontes de alimentação dos monitores utiliza o fly-back como parte integrante de seus circuitos osciladores, que trabalham em freqüências entre 100 a 150 KHz, potência máxima entre 50 a 100W, e tensão de alimentação entre 90 a 250 V, sendo que as mais modernas funcionam automaticamente em qual quer tensão dentro da faixa pré-determinada.
