ラブゲイ・ワールド：静電方式ブラウン管プロジェクト（その 1）

• プロジェクト開始: 2014 年 10 月 30 日
• 最終更新: 2015 年 2 月 22 日

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プロジェクトの目標

• 目的: 「ティニー・TV マーク 2（Tiny TV Mark 2）」ビデオラスタライザ基板を用いて、小型のオシロスコープやレーダーディスプレイ管にテレビ映像を表示する。
• 構成要素:
  • ティニー・TV マーク 2 ボード
  • エリック・シュラーフェラー氏が設計した3 つの基板からなる CRT ドライバ回路
  • スコープクロックボードキット（追加計画）

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3JP7 レーダーディスプレイ管の駆動

ティニー・TV マーク 2 とエリックの 3 枚組基板による 3JP7 の動作 (2014 年 12 月 12 日)

• **静電方式（Electrostatic Deflection）**の使用:
  • 電子ビームは、帯電された二枚の平行な金属プレートの間を通る。
  • プレート間の電圧差により、ビームを制御する。
    • 両プレートとも

      0V

      → ビームは直進。
    • 一方が正電位、他方が負電位 → ビームは正極へ引き寄せられ、負極から反発される。
• 高電圧の必要性:
  • 偏向プレート等は数千ボルトの高電圧を必要とする。
  • エリックの基板は、低電圧信号を高電圧に変換する役割を持つ。

回路図と信号伝送 (2014 年 12 月 12 日)

• PCB1 (ティニー・TV マーク 2) の機能:
  • エリック基板へガンマ補正済みビデオ信号をバッファリングして供給。
  • 水平および垂直スキャン用のスイープ（立ち上がり）電圧を発生させ、J3 を通じて PCB2 に送出する。
• X, Y, Z シグナルの定義:
  • X: 水平駆動
  • Y: 垂直駆動
  • Z: ビデオ駆動

エリックの CRT ドライバ基板セット (2014 年 12 月 21 日更新)

• PCB3（60V バイアス基板）:
  • +12V を +60V に変換。
  • CRT 陰極を駆動するビデオ増幅器に供給。
• PCB2（偏向およびビデオドライバ基板）:
  • 4 つの電源で動作:
    • 管ヒーター: 6.3V
    • 低電圧回路: +12V DC
    • ビデオ増幅器: +60V DC
    • CRT 第 2 陰極・偏向プレートドライバ: 最大 +1,200V DC
  • 特徴:
    • 多数の可変抵抗（ボリューム）により、設定が柔軟で多様な CRT が対応可能。
• 高電圧電源サプライ (1,200V):
  • +800〜+1,200V を調整可能（ポテンシオメータ使用）。
  • 注意: 高電圧操作には甚大な注意が必要。

PDA（偏向後陰極）用外部 3,000V 電源サプライ (2014 年 12 月 12 日)

• 用途: CRT に**PDA (Post Deflection Anode)**が装備されている場合。
• 構造:
  • PDA は偏向プレートとスクリーン層の間の内壁導電性コーティング。
  • メリット: 低速電子をより大きく偏向し、その後 PDA で加速することで、高い偏向利得と輝度を得られる。

3JP7 のスクリーンショット (2014 年 12 月 12 日)

• 状態:
  • 基板起動時に異常なし（煙など）。
  • ポテンシオメータ調整で最適化完了。
  • テクトロニクス TDS744A オシロスコープの故障により、デバッグ中断（トラブルシューティング不可）。
• 発見事項:
  • 左側水平スキャンに明らかな問題あり。
  • エリック氏のページ更新を見落としていた可能性。
  • 現状: プロジェクト保留。

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P7 レーダーリン光質層の特徴

• 構造: 二段階構成。
  • 下層: 長時間発光の黄色リン光質層。
  • 上層: 短時間発光の青色/紫外線リン光質層。
• 特性:
  • 電子ビームは黄色層には強い影響を与えず、主に紫外線で励起される。
  • 暗闇中最大 30 秒間発光し続ける（画像記憶効果）。
  • アナログレーダー初期における画像ストレージメモリの用途に適する。
• 表示方法:
  • 黄色のみ: 黄色フィルターで青色光を遮断。
  • 青色のみ: 青色フィルターを使用。

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ビデオベクトルスコープと色情報アナライザー (2014 年 12 月 13 日)

• 色箱の対角線関係:
  • 青 ↔ 黄（加算・減算の相反色）
  • 赤 ↔ シアン
  • 緑 ↔ マゼンタ
• 白黒シグナル:
  • ベクトルスコープ中央に点表示（カロマなし）。
  • 明暗情報は、中心から画面内外へ向かうベクトルとして表現される。
• P7 スクリーンの灰色化現象:
  • 静止画像では青と黄色が混ざり合い、白色光に見えるためグレーに見せる。
  • 動画での問題:
    • 「イラつきやすい黄色の彗星の尾」
    • 「眩しい青色の縁」が発生し、テレビ鑑賞には不向きだが、レーダー表示には完璧。

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1EP1 と 1DP1 のテスト (2014 年 12 月 13 日)

• 1EP1:
  • 高電圧を 800V に下げても動作可能。
  • テレビ映像としての評価は低（フォーカスを最大限にしてもビームスポットが大きい）。
• 光れよ、赤ちゃん、光れ！（1EP1 ヒーター）: ヒーター点灯確認。

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SparkFun O-Clock と各種 CRT テスト (2014 年 12 月 16 日)

テスト実績と問題点

• 1EP11 (青リン光質層):
  • テクトロニクス 606B オシロスコープで動作確認。
  • エリック基板の増幅器帯域幅が狭いため、小口径管で歪み発生。
• 1DP1:
  • ヒーターと陰極のピン共有構造に対応できなかったため、ジャンパー追加で試みたが破損（2 枚目の高電圧トランジスタ焼損）。
  • マウザーから高電圧トランジスタを別途購入が必要。

RCA 913 とレイスーン 3UP1 の発見

• レイスーン 3UP1 (1957 年製):
  • 2,000V で動作（現在は 1,200V クルージング）。
  • A2 電圧上昇により電子速度増速 → 偏向受ける時間が減少。
  • 性能: 画像鮮明、ディテールクリアだが、酷使によりリン光質層に燃え跡あり。
  • 4:3 アスペクト比で標準解像度ビデオ表示に適応可能。
• ナショナル・ユニオン 1DP11:
  • 最小静電 CRT（スクリーン直径は硬貨『Dime』サイズ）。
  • 青色 P11 リン光質層が特徴。
  • ヒーター/陰極がラジオ管様式の共有ピンを持つ構造。

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RCA 913 のシングルエンド偏向と高電圧ワイリング図 (2014 年 12 月 21 日)

基本情報と修正事項

• 歴史:
  • 修正: 以前は 1927 年と記載していたが、実際はRCA が 1937 年に導入。
  • 低価格ラジオ修理店向けに販売開始。テレビ未登場時代。
• シングルエンド偏向の仕組み:
  • 複数の電極をピン共有（Anode #2、両方の偏向プレート）。
  • 一つのプレートにだけ波形を送り、他方を固定 DC 電圧（A2 電圧）で保持。
  • 欠点: バイポーラ駆動の半分しか偏向範囲を持たない。
• ピン構成:
  • 合計 7 ピン。ピン 8 はファクトリテスト用（または Getter ピンの可能性）。

高電圧ワイリングとアスティグマ制御

• 重要な接続点 (Pin 2):
  • 陰極はヒーターの一部として Pin 2 と共有しているため、偏向ボードをバイパスしてヒーターをグランドから離す必要がある。
• 動作原理:
  • カソードは

    -1,980V

    、第 2 陰極/外殻はグランド。
  • 偏向プレートを同じ「平均」電圧（第 2 陰極相当）に設定することで、ビーム非フォーカスを防ぐ。
• アスティグマ制御:
  • X と Y のセンターリングを中間に設定し、対角線方向で画像を中央へ収める機能として利用。

性能確認

• テストした 3 つの RCA 913 はすべて明るくシャープにフォーカス可能。
• 製造期間: 1950 年代半ば〜1960 年代まで製造継続の可能性あり。

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回路設計：HV ドifferential アンプと電圧分圧器 (2014 年 12 月 22 日)

• 動作原理:
  • A 点/B 点は第二の回路図で

    -X/+X

    または

    -Y/+Y

    に接続。
  • 各コレクタ電圧:

    0V 〜 +300V

    スイング可能。
  • 二つの出力が位相差 180 度で動作 → プレートに印加される電圧はピーク対ピーク 300V（どの管もオーバーキャンできる）。
• DC バイアス設計:
  • アナログカップリングにより、第 2 陰極を

    0V

    、カソードを

    -1,980V

    に設定。
  • PDA は

    +910V

    で動作（総供給電圧は絶対値 3,000V）。

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テスト結果とトラブルシューティング (2014 年 12 月 22 日〜23 日)

テクトロニクス TDS744A 故障による影響

• オシロスコープが「ドアノット（door nail）」のように破損。
• 課題: トラブルシューティング手段を失い、プロジェクト保留状態。

高電圧スキャン増幅器の動作化 (2014 年 12 月 23 日)

• 初期問題:
  • X/Y 増幅器のゲインが过大（約 100）。
  • テクトロニクス TDS744A が修理店に送られ、長期不在。
• 原因発見と修正:
  • 二つの MJE340 トランジスタに**エミッターデジェネレーション抵抗 (R3, R4)**を追加することを忘れていたことが発覚。
  • これによりゲインを調整（レベル制御が低域に設定される）。
• 改善点:
  • スキャンフォールドオーバー歪みが解消。
  • 水平锯齿波（サントウ波）は正弦波として出力可能になった。
  • 垂直スイープ発生コンデンサー容量不足（約

    1uF

    の追加が必要）や、定電流値低下によるクリッピング問題も特定。

メリークリスマス！オシロスコープの貸与 (2014 年 12 月 23 日)

• 友人ジョーからオシロスコー普を借りてビジネス再開。
• 最終確認:
  • P7 リン光質層（黄色・青色）で長時間持続効果が確認。
  • 中時間持続のオレンジリン光質層 CRT (3JP12) でテスト実施。
    • 持続時間：約 1 秒。
    • 1980 年代のモノクロームターミナルで見られた色。

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リン光質層の種類総覧

プロジェクトで確認されたリン光質層は以下の通り（合計 6 種類）。

種類	色・特性	持続時間・用途
P1	緑色	-
P4	黒白テレビ用	サイクロプスプロジェクトで使用
P7	黄色（長時）＋青/紫外（短時）	レーダー画像記憶
P11	ターコイズブルー	-
P12	オレンジ（中時）	多くのモノクロームターミナルで使用
P31	青/緑	(ビデオにて確認)

• 今後の計画: P14 および PSP (P24 と同様) のスキャン用リン光質層も追加予定。

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コメントと質問

• [メール]: お問い合わせは上記リンクより。
• 次は [静電 CRT 偏向増幅器] プロジェクトページにて続行予定。