Не менее важной задачей является разделение строчных синхронизирующих импульсов и импульсов синхронизации полей друг от друга. Для этого они должны отличаться либо по уровню, либо по длительности. В первом случае (рис.3.1) это разделение также может быть осуществлено амплитудной селекцией. Однако из-за увеличения общего размаха сигнала значительно возрастает мощность радиопередатчика. Поэтому синхронизирующие импульсы делают разными по длительности (длительность строчных синхронизирующих импульсов значительно меньше длительности импульсов синхронизации полей).

Рис.3.1. Полный ТВ сигнал с отличающимися по уровню синхронизирующими импульсами.

Разница в длительности строчных импульсов и импульсов полей может быть легко преобразована, например, с помощью дифференцирующих и интегрирующих цепей в разницу напряжений (рис.3.2).

Рис.3.2. Разделение импульсов синхронизации с помощью цепей: а -- дифференцирующей; б -- интегрирующей; в -- форма сигналов.

Из рис.3.2. видно, что дифференцирующая цепь выделяет строчные синхронизирующие импульсы, а интегрирующая - кадровые.

Выделение синхронизирующих импульсов полей с помощью интегрирующей цепи наряду с простотой обладает еще одним положительным качеством -- хорошей помехоустойчивостью. Импульсы помех, имеющие меньшую, чем синхроимпульсы, длительность, фильтруются интегрирующей цепью. Недостатком такого выделения синхронизирующих импульсов является невозможность получения крутого фронта интегрированных импульсов и, как следствие, возможную нестабильность момента синхронизации кадрового генератора.

Форма сигналов синхронизации

При построчном разложении между двумя кадровыми синхронизирующими импульсами размещаются z строчных импульсов. Длительность кадрового импульса синхронизации в несколько раз больше периода строки Н (рис.3.3). После прохождения сигнала u_вх через дифференцирующую цепь кадровые синхронизирующие импульсы подавляются, и на выходе формируется сигнал u_дц, в котором положительные импульсы используются для синхронизации строчной развертки приемника. Следует обратить внимание на то, что во время прохождения кадрового синхронизирующего импульса на выходе дифференцирующей цепи строчные импульсы отсутствуют, и генератор строчной развертки ТВ приемника, оставаясь какое-то время без синхронизации, будет работать в автономном режиме. В результате при вхождении в синхронизм после окончания действия кадрового импульса несколько первых строк могут оказаться «сбитыми».

Для сохранения непрерывности следования строчных импульсов в кадровый синхронизирующий импульс вводят прямоугольные врезки, следующие со строчной частотой. Необходимо, чтобы срез (задний фронт) врезки совпадал с фронтом строчного импульса, который должен был бы быть в этом месте при отсутствии кадрового импульса. После дифференцирования такого сигнала для строчной синхронизации используются положительные импульсы, которые следуют без перерыва со строчной частотой (и'_дц на рис.3.3).

Рис.3.3. Сигналы синхронизации при построчной развертке.

Кадровые синхронизирующие импульсы выделяются интегрирующей цепью (узкие строчные синхронизирующие импульсы подавляются). Наличие врезок приводит к получению на выходе интегрирующей цепи «зубчатой» формы кривой и'_иц. Такое искажение формы будет одинаковым у всех кадровых синхронизирующих импульсов. Поэтому при постоянном уровне срабатывания кадрового генератора развертки это не приведет к нарушению синхронизации.

При синхронизации кадрового генератора такими импульсами может произойти нежелательный сдвиг ?₁ в моментах начала обратных ходов развертки четных и нечетных полей (см. рис.3.4). Наличие сдвига может приводить к заметному нарушению чересстрочности развертки, проявляющемся в частичном слипании строк двух полукадров (так называемое «спаривание» строк).

Спаривание строк ухудшает качество изображения. Становится заметной структура строк, уменьшается четкость по вертикали. Поэтому необходимо так изменить форму синхронизирующих импульсов, чтобы исчезло различие между четными и нечетными импульсами полей и сдвиг ?₁ стал равен нулю.

Рис.3.4. Нарушение идентичности синхронизирующих импульсов полей с врезками строчной частоты при построчной развертке.

Для устранения различия в форме „синхронизирующих импульсов четных и нечетных полей в них делают врезки с двойной строчной частотой (рис.3.5).

Рис.3.5. Кадровая синхронизация с врезками двойной строчной частоты.

Форма четных и нечетных импульсов синхронизации полей в этом случае становится как до, так и после интегрирования идентичной.

Во время действия синхронизирующего импульса полей в канал строчной синхронизации импульсы поступают с удвоенной частотой. Для устойчивой синхронизации генератор импульсов строчной развертки настраивают так, чтобы частота его колебаний в режиме без синхронизации была ниже частоты строк. При этом, если амплитуда импульсов синхронизации не чрезмерно велика, генератор не будет реагировать на дополнительные импульсы, и во время их передачи он работает в режиме деления частоты на 2.

Как следовало из рис. 3.5, при полной идентичности синхронизирующих импульсов полей импульсы после интегрирования получались также одинаковыми. Однако при более строгом рассмотрении процессов следует заключить, что совпадение интегрированных импульсов не является все же точным. На интегрирующую цепь поступают наряду с синхронизирующими импульсами полей строчные синхронизирующие импульсы. От каждого строчного импульса конденсатор получает определенный заряд. Так как строчные импульсы (на рис.5 отмечены кружками) в четных и нечетных полях располагаются на разных временных интервалах по отношению к синхронизирующим импульсам полей, то они, естественно, в четных и нечетных полях по-разному влияют на ход кривой формирования заряда на конденсаторе.



Рис.3.6. Нарушение идентичности начальных участков интегрированных импульсов из-за влияния строчных синхронизирующих импульсов.

Рассмотрим нарушение идентичности возрастающих участков кривой интегрирования. На рис.3.6 в увеличенном масштабе изображены участки кривых, обведенные кружками на рис.3.5. В то время как в синхронизирующих импульсах нечетных полей (сплошная линия на графике u_иц) остаточный заряд конденсатора от последнего строчного импульса почти равен нулю, в импульсах четных полей он значителен (штриховая линия). Начальные условия интегрирования кадровых импульсов в нечетных и четных полях получаются различными, и это также приводит к нежелательному временному сдвигу ?₂. В этом случае он мал (?₂< ?₁), но достаточен, чтобы нарушить регулярность развертки.

К нарушению идентичности начальных условий интегрирования приводит и наличие строчных импульсов, следующих за синхронизирующими импульсами полей. На рис.3.5 видно, что разряд конденсатора в четном поле несколько запаздывает (штриховой участок спадающей части u_иц). Из-за этого к началу следующего синхронизирующего импульса полей в четных и нечетных полях на конденсаторе остаются различные напряжения. Из-за большого промежутка времени между соседними импульсами полей этот остаток заряда сказывается еще меньше, чем остаток от последнего строчного импульса перед импульсом полей, но пренебрегать им не рекомендуется. Чтобы избежать разницы в форме импульсов после интегрирования, достаточно до и после синхронизирующих импульсов полей ввести по несколько импульсов, следующих с двойной строчной частотой. Такие импульсы называют уравнивающими. Чем больше уравнивающих импульсов, тем точнее может быть выдержано условие идентичности интегрированных импульсов.

Таким образом, для получения устойчивой чересстрочной развертки приходится усложнять форму синхронизирующего импульса полей (рис.7). Моменты синхронизации строчной развертки для наглядности отмечены знаками «пилы». Длительность импульса синхронизации кадровой развертки и число уравнивающих импульсов до и после него выбирают в зависимости от требований к точности синхронизации. Период строчной развертки обозначен на рисунке буквой Н.

Рис.3.7. Сигнал синхронизации приемника при чересстрочной развертке.

Итак, в сигнале синхронизации телевизионных приемников наиболее сложным по форме является сигнал кадровой синхронизации. Его форма, принятая отечественным стандартом, а также большинством европейских стран и США, является наиболее совершенной. При ее установлении были учтены все факторы, даже в незначительной степени влияющие на точность синхронизации. Такая форма позволяет получить хорошее качество чересстрочной развертки даже при наиболее простом способе разделения сигналов -- с помощью интегрирующих и дифференцирующей цепей.

Синхронизация разверток ТВ приемника

Функциональная схема устройства синхронизации разверток телевизора приведена на рисунке 3.8. Видеосигнал (ПЦТС) поступает на вход амплитудного селектора (АС), где путем ограничения подавляется сигнал изображения и на выход проходит синхросмесь (СС). Форма сигнала синхросмеси и принцип выделения из СС кадрового синхроимпульса (КСИ). После формирователя КСИ поступает в блок кадровой развертки.

Канал синхронизации строчной развертки (СР) собран по более сложной схеме и содержит в своем составе помехоустойчивую систему АПЧиФ СР. Это необходимо для того, чтобы поднять помехоустойчивость канала строчной синхронизации до уровня помехоустойчивости кадрового канала, в котором интенсивное подавление высокочастотных флуктуационных помех достигается за счет действия интегрирующей цепи, выделяющей КСИ из синхросмеси.

Строчные синхроимпульсы, выделенные из синхросмеси с помощью дифференцирующей цепи, поступают на формирователь и далее, в виде прямоугольных импульсов U₂ (рисунок 3.9,б), на вход фазового детектора (ФД) системы АПЧиФ СР.

Рис. 3.8. Канал синхронизации ТВ приемника: АС - амплитудный селектор; СС - синхросмесь; СО - сигнал ошибки.

На второй вход ФД подаются пилообразные импульсы U₁ (рисунок 3.9,а), полученные путем интегрирования СИ ОХ с обмотки ТВС. Фазовый детектор формирует на выходе сигнал U₃ (рисунок 3.9,в), пропорциональный произведению входных сигналов и содержащий постоянную составляющую (называемую сигналом ошибки СО), которая по знаку соответствует, а по величине пропорциональна разнице между частотами входных сигналов ФД. Этот сигнал ошибки выделяется фильтром НЧ и подастся на управляющий вход ГУН в качестве напряжения автоподстройки, В режиме автоподстройки середина строчных импульсов U₂ совмещается с серединой обратного хода пилообразного импульса U₁ (момент времени t₀ на рисунке 3.9,а).

Высокая помехоустойчивость системы АПЧиФ СР достигается за счет того, что флуктуационная помеха сигнала U₂ переносится на сигнал U₃ и далее подавляется фильтром НЧ тем сильнее, чем больше постоянная времени этого фильтра. В результате система не выходит из синхронизма при появлении (за счет шумов) в сигнале U₃ одиночных и даже коротких серий ложных импульсов или при пропадании (также за счет шумов) отдельных или целых групп строчных синхронизирующих импульсов. Следует отметить, что при работе телевизора от видеомагнитофона предусмотрено уменьшение постоянной времени ФНЧ на входе ГУН, что несколько ухудшает помехоустойчивость, но увеличивает быстродействие системы АПЧиФ и обеспечивает устойчивую синхронизацию, компенсируя нестабильность работы лентопротяжного механизма видеомагнитофона.

Рис.3.9. К пояснению работы фазового детектора.

2.Субмодуль синхронизации и управления строчной разверткой УСР

Субмодуль синхронизации и управления строчной разверткой УСР (см. рис.3.10.) содержит следующие функциональные узлы:

--предварительный селектор -- УТ1;

--селектор ССИ и КСИ, генератор СИ_{запуска}, схема АПЧФ и формирователь стробимпульсов -- ИМС D1.

ПЦВС на субмодуль синхронизации поступает через разделительную емкость С7. Резистор R4 -- антипаразитный, конденсатор С2 ограничивает частоту подаваемого сигнала (шунтирует ВЧ).

Транзистор VT1 усиливает, в основном, только «насадки» синхроимпульсов и практически не усиливает сигнал изображения. Это происходит благодаря работе транзистора VT1 на нелинейном участке характеристики (сигнал изображения попадает в зону отсечки).

Цепь R5, R6 -- делитель напряжения питания каскада. Резистор R1 создает начальное смещение на базе транзистора VT1.

Цепь С7, R3, R2 обеспечивает базовое автосмещение за счет сигнала.

Цепь С1, VD1 -- помехозащитная.

С коллекторной нагрузки транзистора VT1 (резистор R6) усиленный сигнал синхросмеси через антипаразитный резистор R9 и цепь автосмещения С3, R7 поступает на вход ИМС D1 (Вывод 9).

ИМС D1 (К174ХА11)

Частично выделенная синхросмесь поступает на АС [14] (здесь и ниже в квадратных скобках при ведены обозначения функциональных узлов в D1 по схеме рис.3.10). После него синхросмесь поступает на формирователи: [18.1] и [18.2].



Рис. 3.10. Электрическая принципиальная схема субмодуля УСР.

Дифференцирующий каскад [18.1] выделяет КСИ. Он усиливается усилителем [1.1] и с вывода 8 ИМС D1 через цепи R18, Х1/8, Х5/7 (А3), Х1/7 (А6) поступает на ЗКГ модуля кадровой развертки (А6), синхронизируя его работу.

ЗГС [21] вырабатывает пилообразный сигнал f_строчн

Частота ЗГС определяется конденсатором С14 и постоянным напряжением на выводе 15 ИМС D1.

Это напряжение устанавливается регулирующим потенциометром R14 («Частота») и корректируется автоматически схемой АПЧФ-I.

Схема АПЧФ-I [11.1] сравнивает частоту и фазу ЗГС с частотой и фазой ССИ (с элемента [18.2]) и вырабатывает напряжение ошибки, которое через ФНЧ воздействует на ЗГ (с вывода 13 ИМС D1 через резистор R11 на вывод 15 ИМС D1).

Инерционность ФНЧ переключается автоматически:

--в режиме удержания постоянная времени цепи большая -- ФНЧ содержит элементы С9, С11, R10;

--в режиме захвата (при переключении каналов) постоянная времени цепи малая -- ФНЧ состоит из элементов С9, С11, R10, R8, С8.

Включение цепи С8, R8 последовательно с R10, С11 уменьшает инерционность АПЧФ.

Переключение цепей ФНЧ осуществляется ключом [4] по команде от схемы сравнения (фазовый детектор [11.2]).

Схема сравнивает фазу ССИ от амплитудного селектора [14] с фазой сигнала ЗГС [21], которые поступают сюда через формирователь импульсов [17.1]

В случае совпадения этих сигналов во времени (режим удержания) элемент [11.2] замыкает ключ [4] так, что вывод 12 ИМС D1 подключается к корпусу, и инерционность ФНЧ увеличивается.

В случае несовпадения -- ключ [4] разомкнут и инерционность мала -- режим захвата, частота может резко изменяться, подстраиваясь до нужного значения.

Сигнал от ЗГС поступает на ведомый генератор импульсов [17.2] где из него формируются прямоугольные импульсы строчной частоты. Фаза этих импульсов регулируется регулятором фазы [12] и устанавливается потенциометром R25 («Фаза»), который изменяет напряжение на выводе 5 ИМС D1. К этому напряжению добавляется выходное напряжение схемы АПЧФ-II [11.3], которое корректирует фазу строчной развертки.

Схема АПЧФ-II сравнивает фазу сигнала от ЗГС [21] с фазой СИОХ амплитудой +60V от ТВС (они поступают через резистор R20).

Элемент [11.3] вырабатывает сигнал ошибки, представляющий собой постоянное напряжение, пропорциональное разности фаз сигналов на входах [11.3]. Сигнал ошибки через регулятор фазы [12] управляет режимом формирователя [17.2] и фазой импульса на выходе.

Сформированный импульс усиливается усилителем [1.2] и через цепи R21, С16, Х1/6, Х5/9 (А3), Х3/13 (А7) поступает на предоконечный усилитель модуля строчной развертки (А7).

Формирователь [19] используя сигнал от ЗГС [21] и строчный импульс от ТВС, обеспечивает формирование строчного стробирующего импульса, который с вывода 7 ИМС D1, через резистор R24 и цепи Х1/2 Х5/10 (А3), Х4/4 (А2) поступает на модуль цветности (А2).

Элемент [20] ИМС D1 не используется.

Цепь С5, R17, С4, R16, С6 -- фильтр питания субмодуля.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Ознакомиться и изучить теоретический материал.

3.2. Включить технологический телевизор, генератор телевизионных сигналов, осциллограф и дать им прогреться в течение 5-7 минут.

3.3. Подать от генератора сигнал «Цветные полосы» и настроить телевизор на второй канал.

3.4. Подключить осциллограф к контакту 9 разъема Х1 (А1), зарисовать полученную осциллограмму, определить полярность сигналов.

3.5 Подключить осциллограф к контакту 8 Х1 (А1), на полученной осциллограмме определить длительность КСИ, ф_кси= , и частоту следования f_к= , импульсов КСИ.

3.6. Подключить осциллограф к контакту 6 Х1 (А1), на полученной осциллограмме определить длительность синхронизирующего импульса, запуска ф_СИзап= , и частоту следования импульсов запуска f_СИзап= .

3.7. Составить отчет. Написать вывод. Выделить работу амплитудного селектора и описать принцип формирования строчного импульса запуска.

4. Контрольные вопросы

1. Поясните процесс синхронизации задающего генератора.

2. Какую задачу выполняет амплитудный селектор?

3. Как влияют импульсные помехи на работу амплитудного селектора?

4. Объяснить назначение резистора R1 и делителя R5 и R6.

5. Объяснить назначение цепи С1, VD1.

6. Пояснить работу схемы АПЧФ-I.

7. Пояснить работу схемы АПЧФ-II.

Лабораторная работа №4

Изучение работы модуля строчной развертки МС-3

Введение

Настоящее руководство по лабораторной работе составлена в помощь студентам для изучения принципа работы модуля строчной развертки МС-3. Работа выполняется на технологическом телевизоре модели 4УСЦТ и рассчитана на четыре часа работы. После выполнения данной работы студенты должны иметь полное представление о работе модуля строчной развертки телевизионных устройств, знать структурную схему и разбираться в работе принципиальной схемы.

1. Теория

В настоящее время в самом массовом устройстве современного телевидения - телевизионном приемнике используются приемные телевизионные трубки - кинескопы с магнитным отклонением электронного луча. Магнитное отклонение имеет ряд преимуществ перед электростатическим:

обеспечивает большую чувствительность при больших ускоряющих

напряжениях, которые необходимы для получения высоких яркостей ТВ экрана;

обеспечивает большие углы отклонения при короткой трубке, т.к. отклоняющая система (ОС) расположена на горловине трубки (рис. 4.1) и не создает препятствий для отклоняемого куча (в отличие от пластин электростатического отклонения, расположенных внутри трубки).



Рис. 4.1. Кинескоп и отклоняющая система.

Отклоняющая система состоит из катушек строчного и кадрового отклонения. Каждая из них состоит из двух секций, имеющих седлообразную форму (рис. 4.2) и расположенных симметрично на горловине кинескопа. Изображенные на рисунке 4.2 строчные катушки создают в зоне отклонения равномерное магнитное поле, вектор напряженности Н которого направлен вдоль оси Y. При этом электронный луч, направленный по оси Z, отклоняется под действием силы Лоренца вдоль оси X. В первом приближении можно считать, что линейное отклонение достигается при пилообразной форме тока, протекающего через отклоняющие катушки.

Рис. 4.2 Строчные отклоняющие катушки.

Кадровые отклоняющие катушки развернуты относительно строчных на 90° вокруг оси Z и образуют вместе со строчными катушками и ферритовым сердечником единую компактную конструкцию, закрепляемую на кинескопе в зоне перехода от горловины к раструбу. На рис.4.3 приведена эквивалентная схема катушек отклонения.

Рис. 4.3. Эквивалентная схема отклоняющих катушек: а) полная; б) на частоте кадровой развертки; в) на частоте строчной развертки.

Из рисунка видно, что на частоте кадровой развертки можно пренебречь влиянием паразитной емкости катушки С (так как 1/щС >> щL), а на частоте строчной развертки - не учитывать омическое сопротивление катушки (так как щL>>г).

Особенности строчной развертки

Строчная развертка имеет ряд существенных особенностей, связанных, прежде всего, с тем, что частота развертки в 312,5 раз (по стандарту России) больше частоты кадровой развертки. Следствием является изменение эквивалентной схемы отклоняющих катушек (рис.4.3,в), увеличение мощности развертки до уровня 10-15 Вт для черно-белых и 25-50 Вт для цветных телевизоров, а также наличие на элементах схемы выходного каскада высоковольтных строчных импульсов обратного хода, предъявляющих жесткие требования к электрической прочности активных и пассивных элементов схемы.

Функциональная схема блока строчной развертки приведена на рис.4.4. Очевидные схемные отличия от кадровой развертки - использование инерционной синхронизации (АГУЧиФ), строчного трансформатора (ТВС) и высоковольтного выпрямителя (ВВ), создающего ускоряющее напряжение для кинескопа (для разных трубок от 10 кВ до 25 кВ).

Рис.4.4. Функциональная схема строчной развертки с автоматической подстройкой частоты и фазы строчной развертки.

Однако главное отличие заключается в использовании ключевого режима работы выходного каскада. Переход к ключевому режиму необходим и возможен в связи со следующими причинами:

ФОРМ - формирователь строчного запускающего импульса (СИ зап.);

ТВС- трансформатор выходной строчный;

ВВ - высоковольтный выпрямитель;

СК- строчные отклоняющие катушки;

СИОХ - строчный импульс обратного хода

? напряжение на катушке U и ток I, протекающий через ми ушку строчного отклонения (рисунок 3,в), связаны очевидным соотношением

(1)

? соответствующие осциллограммы приведены на рис.4.5 для линейного режима работы выходного каскада. Для реальных параметров строчной развертки размах прямоугольного импульса на отклоняющих катушках должен быть порядка 1кВ;

паразитная емкость С препятствует быстрому нарастанию фронта прямоугольного импульса, поэтому требуется источник сигнала С малым внутренним сопротивлением R_ir>0;

таким образом, транзистор выходного каскада должен работать я линейном режиме, т.е. находиться в активной области и управляться по току;

Рис.5. Линейный режим работы выходного каскада строчной развертки.

подобрать транзистор, который находится r активной области при

изменении коллекторного напряжения в диапазоне 1 кВ, - практически неразрешимая задача;

возможность использования ключевого режима обусловлена тем, что линейное отклонение луча во время обратного хала развертки по является обязательным. В современных ключевых каскадах строчной развертки для формирования обратного хода используется колебательный разряд на собственной частоте контура, образованного индуктивностью строчных катушек L и паразитной емкостью С.

Эквивалентная схема ключевого каскада приведена на рис.4.6. Здесь же показаны поясняющие эпюры, при построении которых для простоты принято r_к=0 (R_K - это паразитное сопротивление замкнутого ключа К).



Рис.4.6. Эквивалентная схема и эпюры, поясняющие работу ключевого каскада строчной развертки.

Заряд индуктивности L начинается при замкнутом ключе К в момент времени t=0 и происходит по экспоненте с постоянной времени ф:

(2)

где (3)

При соблюдении условия (3) можно считать заряд линейным:

При t=t₁=t_ПС/2достигается пиковое значениеI_m строчной пилы:

(4)

В момент t₁ ключ К. размыкается, резистор rk отключается от LC-контура и начинается колебательный разряд контура с частотой :

I-I_m cosщt. (5)

За полпериода ток в отклоняющей катушке изменяется от + I_m до -I_m, при этом, в соответствий с выражением (1), на катушке формируется отрицательный импульс синусоидальной формы с амплитудой U_m. Можно показать, что величина U_ra рассчитывается по формуле

(6)

где t_ох- длительность обратного хода по строке. К моменту времени t₂ обратный ход заканчивается и начинается формирование очередного прямого хода по закону:

(7)

Переход от колебательного разряда (5) к апериодическому (7) происходит за счет замыкания ключа К в момент времени t₂. При этом R_к по переменному току подключается (через источник питания Е₀) параллельно LC-контуру и превращает его в апериодическую цепь (т.к. R_к>0). Отметим, что в интервале времени t₂...t₃ ток протекает в обратном направлении, что означает возврат в источник питания энергии, накопленной в катушке индуктивности L. К моменту времени t₃ ток достигает начального (пулевого) значения, и далее процесс повторяется. Если принять R_K=0, to схема рис.6 не потребляет энергии и, следовательно, при удачной реализации должна обеспечивать высокий КПД каскада. Еще одна особенность схемы заключается в том, что при размыкании ключа на нем возникает положительный импульс напряжения с амплитудой Величину этого импульса можно регулировать путем изменения величины t_ox подключением к паразитной емкости дополнительного конденсатора. В практических схемах амплитуда строчного импульса обратного хода (СИ OXJ находится в пределах

(8)

На рис.4.7 приведена упрощенная схема выходного каскада строчной развертки, работающего в ключевом режиме.

Рис.4.7. Упрощенная схема ключевого каскада строчной развертки.

В роли двустороннего ключа выступают транзистор T1 и демпфирующий диод D1. Конденсатор С1 имеет достаточно большую емкость (порядка I мкФ) и по цепи Е₀>ТВС>С1>СК заряжен до напряжения Е₀. При формировании пилы он выполняет роль источника питании, который отдает энергию в СК при ее заряде через открытый транзистор ТЕ (это вторая половина прямого хода) и принимает энергию при заряде СК через открытий демпферный диод D1 (это первая половина прямого хода). С учетом направления тока через СК поясняющие эпюры I и U (рис.4.6) применительно к схеме рис.7 должны иметь обратную полярность.

Положительный импульс U'_n=U_m+E₀, возникающий па коллекторе Т1 при его запирании, поддерживает во время обратного хода демпферный диод D1 также в закрытом состоянии. Открывание демпферного диода DI происходит автоматически после того, как величина U_mcosщt+E₀ достигнет отрицательного значения.

Строчный запускающий импульс (СИзап) поступает через согласующий трансформатор на базу Т1 и открывает его па время формирования второй половины прямого хода. Строчный импульс обратного хода U_m (осциллограмма U на рис.4.6) приложен к первичной обмотке ТВС, трансформируется в высоковольтную обмотку и выпрямляется диодом 132, образуя ускоряющее напряжение для кинескопа.

2.Функциональная схема модуля МС-3

1. В состав модуля МС-3 (см. рис.4.8.) входят следующие функциональные элементы:

--предоконечный каскад -- VT1 (КТ940А);

--выходной каскад СР -- VT2 (КТ8З8А);

--диодный модулятор -- VD3, VD4, VD5;

--строчный трансформатор -- Т2 (ТВС-110ПЦ-15)

--высоковольтный умножитель -- Е1 (УН9/27- 1,3);

--выпрямитель питания видеоусилителей +220V -- VD6;

--выпрямители сигналов стабилизации размера и ОТЛ -- VD7, VD8;

--субмодуль коррекции растра СКР-2 (А7.1).

Рис. 4.8. Функциональная схема модуля МС-3.

На модуль приходят два сигнала: строчные импульсы запуска (СИ. зап.), обеспечивающие работу выходного каскада СР с требуемой частотой и фазой, а также пилообразное напряжение кадровой частоты (КС. пил.), служащее для формирования параболического напряжения коррекции геометрических искажений растра (прогиба вертикальных линий к центру экрана).

Транзитом от модуля кадровой развертки А6 через модуль МС-3 проходит цепь тока отклонения лучей по вертикали.

Усиленные усилителем импульсов VT1 строчные импульсы запуска отпирают транзистор выходного каскада VT2 в середине прямого хода луча (ПХЛ). Ток коллектора VT2 обеспечивает линейное изменение тока отклонения во второй половине ПХЛ, а также пополнение запаса энергии в колебательной системе: ТВС, строчные катушки, конденсатор прямого (С3) и обратного (С4, С5) хода. В первой половине ПХЛ линейность обеспечивает РЛС.

Регулятор фазы РФ90-ЛЦ-2 обеспечивает зарядно-разрядный ток конденсатора С6, напряжение на котором является управляющим напряжением диодного модулятора. Величина этого напряжения влияет на размах отклоняющего пилообразного тока, т.е. на размер по горизонтали. Это позволяет изменять длину каждой строки и корректировать не только размер по горизонтали, но и искривления вертикальных линий.

Для быстрого изменения зарядно-разрядного тока С6 и коррекции размера по горизонтали в зависимости от яркости изображения, а также устранения геометрических искажений, служит субмодуль коррекции растра СКР-2 (А7.1). Для устранения геометрических искажений на корректор приходит сигнал кадровой частоты (КСпил.), а для коррекции размера -- напряжение, пропорциональное току лучей кинескопа (снимается с вывода умножителя и выпрямляется). Это же напряжение используется для работы схемы ограничения тока лучей.

3. Электрическая принципиальная схема модуля МС-3

Электрическая принципиальная схема модуля МС-3 приведена на рис.4.9.

Рис. 4.9. Электрическая принципиальная схема модуля МС-3.

4. Порядок выполнения работы

4.1. Ознакомиться и изучить теоретический материал горизонтальной развертки.

4.2. Включить технологический телевизор, генератор телевизионных сигналов, осциллограф и дать им прогреться в течение 5-7 минут.

4.3. Подать от генератора сигнал «Шахматное поле» и настроить телевизор на второй канал.

4.4. Подключить осциллограф к контакту 13 разъема Х3 (А3), зарисовать полученную осциллограмму, определить:

а)амплитуду импульса запуска U_СИзап= ;

б)интервал следования импульсов запуска ф_зап= ;

в)частоту следования импульсов запуска, f_С= .

4.5 Подключить осциллограф к контакту 3 X3 (А3) получить осциллограмму 42, определить:

а)размах импульсного сигнала U_м= ;

б)интервал следования импульсов ф_с= .

4.6. Составить отчет. Написать вывод. Выделить работу выходного каскада строчной развертки.

5.Контрольные вопросы

1. Назначение строчной развертки.

2. Объяснить работу выходного каскада строчной развертки.

3. Объяснить назначение включения демпфера.

4. Объяснить работу схемы АПЧиФ.

5.Как производится центровка изображения по горизонтали?

6.Объяснить назначение схемы коррекции растра?

7.Объяснить получение высокого напряжения в выходном каскаде строк?

Лабораторная работа №5

Изучение работы модуля кадровой развертки МК-1-1

Введение

Настоящее руководство по лабораторной работе составлена в помощь студентам для изучения принципа работы модуля кадровой развертки МК-1-1. Работа выполняется на технологическом телевизоре модели 4УСЦТ и рассчитана на четыре часа работы. После выполнения данной работы студенты должны иметь полное представление о работе модуля кадровой развертки телевизионных устройств, знать структурную схему и разбираться в работе принципиальной схемы.

1. Теория

Кадровая развертка осуществляется с частотой полей f_п , вдвое большей частоты кадров f_к , и составляет для ТВ стандарта России 50Гц. На рис.5.1 показаны эпюры напряжений на кадровой катушке при протекании через нее линейно изменяющегося тока.

Рис.5.1. Напряжение U на кадровой отклоняющей катушке.

В соответствии с эквивалентной схемой (рис.5.2,б) имеем выражение

(1)

из которого следует, что для формирования пилообразного тока необходимо подвести к катушке отклонения напряжение трапецеидальной формы (рис.5.1,в), содержащее пилообразную (рис.5.1,а) и импульсную (рис.5.1,6) составляющие. Нетрудно видеть, что импульсная составляющая U_L тем больше, чем меньше длительность обратного хода по вертикали.

Рис. 5.2. Эквивалентная схема отклоняющих катушек: а) полная; б) на частоте кадровой развертки; в) на частоте строчной развертки.

Структура блока кадровой развертки приведена на рис.5.3. ЗГ работает в автоколебательном режиме и синхронизируется кадровыми импульсами, которые выделены из полного ТВ сигнала. Импульсы с выхода ЗГ' преобразуются и пилообразные па выходе ГПН, которые поступают па ФУП и далее на ВК. Два последних каскада охвачены цепью ООС, обеспечивающей необходимую стабильность и линейность вертикальной развертки. Положительный импульс с выхода ВК запускает ГОХ, удваивающий напряжение питания выходного каскада на время формирования обратного хода кадровой развертки. Такой прием позволяет вдвое уменьшить длительность обратного хода, не увеличивая напряжение источника питания и сохраняя высокий КПД каскада.



ЗГ - задающий генератор; ГПН - генератор пилообразного напряжения; ФУН - формирователь управляющего напряжения; ВК - выходной каскад; ГОХ - генератор обратного хода; ООС - отрицательная обратная связь; КК - кадровые отклоняющие катушки

Рис.5.3. Функциональная схема кадровой развертки.

2. Функциональная схема модуля МК- 1-1

1.В состав модуля МК-1-1 (см. рис.5.4.) входят следующие функциональные элементы:

--задающий генератор КР (VT1, VT2);

--усилительные каскады КР (ЭП VT3, ДУ VT4, VT6, ФИ VT7, ВКК VT8, VT9);

--генератор импульсов обратного хода (VT13…VT15);

--генератор импульсов гашения (VT11, VT12).

Задающий генератор кадровой развертки (ЗГК) построен по схеме ГЛИН (см. рис.4.) на транзисторах VT1, VT2 и формирует пилообразно-импульсное напряжение, размах которого определяет размер изображения по вертикали, а линейность «пилы» -- линейность по вертикали.

Эмиттерный повторитель ЭП (VT3) используется как согласующий каскад, управляемые цепи которого дают возможность осуществлять регулировку линейности по вертикали.

Усилительный каскад дифференциального типа (ДУ) на транзисторах VT4, VT6 обеспечивает требуемую линейность изображения за счет обратной связи по переменному току кадровых отклоняющих катушек, а также стабильность выходного каскада за счет ООС по постоянному напряжению.

Парафазный усилитель (ФИ) на транзисторе VT7 служит для получения двух фазоинвертированных сигналов запуска двухтактного выходного каскада (ВКК) кадровой развертки. Необходимость в этом возникает вследствие применения в выходном каскаде транзисторов (VT8, VT9) одинакового типа проводимости. Для обеспечения достаточного базового тока верхнего плеча выходного каскада при максимуме амплитуды управляющего сигнала применена вольтодобавка.

Генератор импульсов обратного хода (транзисторы VT13…VT15) запускается импульсами ОХ с выхода ВКК и подает на выходной каскад КР повышенное (практически, удвоенное) напряжение питания на время обратного хода. Это обеспечивает быстрый возврат луча к началу развертки по кадру и необходимый размер в верхней части изображения.

Генератор импульсов гашения (транзисторы VT11, VT12) построен по схеме двухкаскадного усилителя с глубокой ПОС по принципу одновибратора. На выходе генератора получаются прямоугольные импульсы размахом 12V (в момент импульса обратного хода на выходе ВКК). Длительность этих импульсов регулируется.

Сигналы кадровой частоты используются также в схеме коррекции растра для устранения подушкообразных искривлений вертикальных линий.

Сигнал стабилизации размера, пропорциональный току лучей кинескопа (вырабатывается в модуле МС-3), управляет устройствами формирования токов кадрового и строчного отклонения для обеспечения постоянства размера изображения при изменении яркости.



Рис. 5.4. Функциональная схема модуля МК-1-1.

3. Электрическая принципиальная схема модуля МК-1-1

Электрическая принципиальная схема модуля МК-1-1 приведена на рис.5.5.

Рис. 5.5. Электрическая принципиальная схема модуля МК-1-1.

4. Порядок выполнения работы

4.1. Ознакомиться и изучить теоретический материал вертикальной развертки.

4.2. Включить технологический телевизор, генератор телевизионных сигналов, осциллограф и дать им прогреться в течение 5-7 минут.

4.3. Подать от генератора сигнал «Шахматное поле» и настроить телевизор на второй канал.

4.4. Подключить осциллограф к контакту 7 разъема Х1 (А3), зарисовать полученную осциллограмму, определить:

а)амплитуду импульса синхронизации U_кси= ;

б)интервал следования импульсов ф_им= ;

в)частоту следования КСИ, f_к= .

4.5 Подключить осциллограф к точке XN1 получить осциллограмму 30, определить:

а)размах импульсного сигнала U_ш= ;

б)размах пилообразного сигнала U_п= ;

в)интервал следования импульсов ф_ам= .

4.6. Составить отчет. Написать вывод. Выделить работу задающего генератора и узла формирования импульсно - пилообразного напряжения.

5. Контрольные вопросы

1. Назначение развертывающих устройств.

2. Устройство и принцип работы отклоняющей системы.

3. Особенности работы кадровой развертки.

4. Назначение интегрирующей цепи в кадровой развертки.

5. По какой схеме выполнен задающий генератор кадровой развертки?

6. Как формируется импульсно - пилообразное напряжение?

7. Как производится центровка изображения по вертикали?

Лабораторная работа №6

Изучение модуля цветности телевизионного приемника

Введение

Настоящее руководство по лабораторной работе составлена в помощь студентам для изучения принципа работы модуля цветности. Работа выполняется на технологическом телевизоре модели 3УСЦТ и рассчитана на четыре часа работы. После выполнения данной работы студенты должны иметь полное представление о работе модуля цветности телевизионных устройств, знать структурную схему и разбираться в работе принципиальной схемы.

1. Теория

Трехкомпонентная теория цветного зрения

Согласно трехкомпонентной теории цветового зрения, сформулированной в 1756 г. М.В. Ломоносовым, аппарат дневного зрения содержит три вида рецепторов (колбочек), обладающих чувствительностью в различных областях видимого спектра (рис.6.1).

Рис.6.1 Кривые основных возбуждений (ощущений).

Один из них r₀ () - создает ощущение насыщенного красного цвета, другой g₀() - зеленого и третий b₀() - синего цвета.

Графики сняты экспериментально, площади под этими кривыми одинаковы; графики показывают, в какой мере возбуждается каждый из видов рецепторов при воздействии на глаз монохроматического излучения. Анализ кривых r₀(), g₀(), b₀() позволяет не только удовлетворительно объяснить большинство из известных свойств цветового зрения, но также наметить пути целенаправленного управления процессом формирования ощущения заданного цвета:

при возбуждении глаза равноэнергетическим W () = W₀ = const белым цветом все три вида рецепторов возбуждаются в равной мере, так как в результате чего возникает ощущение белого цвета;

при нарушении равенства интенсивностей возбуждения трех видов рецепторов возникает впечатлительные цветности;

r₀ = g₀ = b₀ (1)

таким образом, глаз воспринимает яркость излучения путем суммирования ощущений ( r₀ = g₀ = b₀), получаемых всеми тремя видами рецепторов, а цветность воспринимается как отношение этих ощущений;

для получения ощущения белого цвета не обязательно воздействовать на глаз равноэнергетическим белым светом, достаточно подобрать такой спектр излучения, при котором обеспечивается равенство (1) интенсивностей возбуждения трех видов рецепторов;

ощущение цвета, в конечном счете, определяется соотношением между возбуждением разного вида рецепторов. А одно и тоже соотношение можно обеспечить при различных спектрах излучения;

таким образом, формирование ощущения цвета - это управление интенсивностью возбуждения каждого вида рецепторов в отдельности. Графики рисунка.1 позволяют найти и объяснить механизм раздельного управления интенсивностью возбуждения рецепторов трех видов. Остановимся на этом вопросе более подробно.

Механизм раздельного управления возбуждением рецепторов разного вида заключается в следующем. Если подать на вход зрительного анализатора, например, монохроматическое излучение, с длиной волны =675 нм, то будет сформировано ощущение насыщенного красного цвета, так как на данной длине волны чувствительность рецепторов r₀() и b₀() близка к нулю. Излучение, стимулирующее ощущение красного цвета, принято обозначать буквой R. Аналогичным образом могут быть выбраны излучения G и B, избирательно стимулирующие соответственно ощущения насыщенных зеленого и синего цветов, например: G - монохроматическое излучение с длиной волны =525 нм, В - монохроматическое излучение с длиной волны =450 нм.

Цвета RGB принято называть основными ( или первичными) цветами. Требования, предъявляемые к основным цветам, состоят в следующем:

основные цвета RGB могут быть монохроматическими или иметь сложный, но достаточно узкополосный спектр;

основные цвета RGB должны быть взаимонезависимыми, т.е. любой из них не может быть получен путем смешивания двух других;

выбор доминирующей длины волны для каждого из основных цветов RGB в некоторой (ограниченной) степени произволен, однако соблюдается правило: чем дальше друг от друга цвета RGB отстоят на шкале длин волн , тем большая палитра цветов может быть получена путем смешения цветов RGB.

Колориметрическое согласование звеньев системы ЦТ

Функциональная схема системы цветового телевидения с передачей информации по экономичному каналу связи приведена на рис.2. Схема построена таким образом, чтобы можно было, не вдаваясь глубоко в подробности формирования, передачи и использования сигналов цветового телевидения, сосредоточить внимание на вопросах колориметрического согласования звеньев системы цветового телевидения между собой. Таких звеньев в системе выделено три: датчик сигналов, система передачи информации (СПИ) по каналу связи и потребитель принятых сигналов - цветной кинескоп, на экране которого формируется цветное изображение.

Датчик сигналов цветового телевидения построен по трехканальной схеме и состоит из объектива, призменного цветоделительного блока и трех фотоэлектрических преобразователей1 (ФЭП), в роли которых могут быть использованы, например, матрицы ПЗС. Разделение входного светового потока, создаваемого излучением W(), на составляющие F_X, F_Y, F_Z, пропорциональные координатам x,y,z, производится с помощью дихроических зеркал 2 и корректирующих светофильтров 3, нанесенных соответственно на стыковочные и выходные грани призм. Если удается сформировать спектральные характеристики чувствительности каналов цветоделительной головки соответствующими графикам удельных координат x(), y(), z() системы XYZ, то выходные сигналы датчика, подчиняющиеся выражению (2), будут колориметрически точно описывать цветное изображение. Поэтому датчик называется колориметрическим и его можно рассматривать как некий идеал, к которому нужно стремиться при создании реальных устройств.

(2)

Переходим к выходному звену системы цветного телевидения - цветному кинескопу. Принцип работы и устройство кинескопа позволяют формировать на его экране цветное изображение в виде суммы цветоделенных изображений F_R+F_G+F_B, причем яркостью каждой из этих компонент можно управлять с помощью сигналов цветоделенных изображений U_R, U_G, U_B. Для обеспечения правильного цветовоспроизведения должны быть обеспечены два главных условия:

сигналы U_R, U_G, U_B должны правильно описывать цветное изображение в терминах колориметрической системы RGB, т.е. соответствовать выражению(3);

(3)

цветной кинескоп вместе с выходными усилителями сигналов U_R, U_G, U_B должен быть настроен на правильную цветопередачу. Критерием правильности цветопередачи является соблюдение так называемого баланса белого.

При настройке баланса белого используется свойство равносигнальности белого цвета C, принято в качестве опорного для колориметрической системы RGB. Это свойство гласит: если цвета R, G, B смешать в равных количествах, для чего нужно подать на воспроизводящее устройство равные сигналы U_R, U_G, U_B, то на цветном экране воспроизводиться белый цвет C; при этом баланс белого должен соблюдать на любом уровне яркости. Проверка настройки баланса белого производится путем подачи на управляющие входы цветного кинескопа сигналов

U_R=U_G=U_B=U_Y. (4)

На экране должно воспроизводиться обычное черно-белое изображение без заметной окраски экрана на всех уровнях яркости.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что соединение выхода датчика сигналов цветного телевидения со входом устройства воспроизведения цветного изображения при сохранения правильности цветопередачи (т.е. колориметрически точно) возможно лишь через согласующую матрицу А, работающую согласно выражению (5). В схеме рис.6.2 эта матрица должна быть включена вместо СПИ (если нет необходимости в передаче информации по каналу связи). Полученная схема соответствует колориметрически согласованной системе цветного телевидения без выхода в эфир.

Рис.6.2. Колориметрическое согласование система цветового телевидения. лабораторный характеристика телевизор видеомагнитофон

(5)

Рассмотрим теперь структуру СПИ. Кодирующая матрица предназначена для преобразования сигналов в форму, удобную для передачи по каналу связи. Ранее было показано, что для цели подходит триада сигналов U_Y, U_R-Y, U_B-Y . Далее следует кодер, преобразующий три сигнала в один уплотненный сигнал, занимающий такую же полосу частот, что и яркостный сигнал U_Y. Обычно этот сигнал обозначает ПЦТС - полный цветовой телевизионный сигнал. Этот сигнал передается по каналу связи и после детектирования в приемном устройстве поступает на декодер. Функция декодера - разделить уплотненный сигнал на составляющие. После чего триада сигналов передачи (6) поступает на декодирующую матрицу, где преобразуется в триаду сигналов(3), способную управлять цветным кинескопом.

(6)

2.Принцип работы модуля МЦ-2

В состав модуля МЦ-2 (см. рис.6.3.) входят следующие функциональные элементы:

--канал яркостного сигнала;

--канал цветности;

--выходные видеоусилители R, G, B;

--схема гашения ОХ;

--схема ограничения тока лучей кинескопа.

2.1. Канал яркостного сигнала модуля МЦ-2

Электрическая принципиальная схема модуля МЦ-2 приведена на рис.6.4.



Рис.6.3. Структурная схема МЦ-2.

Рис.6.4. Принципиальная схема МЦ-2.

ПЦВС вместе с постоянной составляющей напряжения смещения U_см снимаемый с подстроечного потенциометра R41 субмодуля СМРК-2-1, через разъем Х6 поступает на базу транзистора VT1 (см. рис.6.4).

Параметры и форма ПЦВС приведены на рис.6.5.

Рис.6.5. Полный цветной видеосигнал.

На этом транзисторе выполнен согласующий каскад (ЭП) канала яркостного сигнала. С нагрузки транзистора VT1 (R5 регулирует размах E_Y) сигнал через согласующие элементы R9, L2 поступает на базу второго ЭП на транзисторе VT5.

Между транзисторами VT1 и VT5 подключен фильтр L1, С5, С3, режектирующий сигналы цветности в полосе частот, близких к поднесущим f_0R, f_0B.

Включение этого фильтра при сигнале ЦТ и выключение при ЧБ телепрограмме осуществляется транзисторным ключом VT2 от схемы опознавания цвета (напряжение при переключении ЦТ/ЧБ -- +11/0 V).

Диод VD1 устраняет влияние регулировки насыщенности на режим транзистора VT2 при приеме сигнала ЦТ.

С нагрузки второго ЭП R13 сигнал Е_Y через резистор R18 поступает на линию задержки сигнала яркости (ЛЗЯ) DL1 (0,33 мs), которая компенсирует задержку сигналов цветности в узкополосных каскадах канала цветности.

С ЛЗЯ через разделительный конденсатор С8 и согласующий резистор R27 сигнал Е_Y поступает на вход 16 ИМС D1 (К174УК1, МСА660).

ИМС D1 (К174УК1, МСА660)

В ИМС D1 (К174УК1, МСА660) сигнал Е_Y усиливается усилителями [2.3], [2.6] и [2.2].

В усилителе [2.3] осуществляется регулировка контрастности, те. изменение размаха Е_Y для этого выполняют управление коэффициентом усиления элемента [2.3] -- путем изменения напряжения на выводе 5 ИМС D1 с помощью регулятора контрастности R2 в БУ.

В усилителе [2.6] осуществляется первая фиксация уровня «черного». Схема фиксации управляемая.

В качестве импульса привязки уровня «черного» используется верхняя часть стробирующего импульса длительностью 4 мs. Импульс поступает с субмодуля УСР через разъем Х4(А3/4) и диод VD14. Так как катод VD14 подключен к делителю R80, R81, а анод подключен к напряжению питания +12V, то получается одностороннее ограничение импульса снизу. Верхняя часть стробирующего импульса через разделительный конденсатор С29 поступает на формирователь привязки [18], [2.6].

В работе схемы фиксации уровня «черного» используется накопительная емкость С12 (разделитель межкаскадный). Постоянное напряжение на выходе усилителя [2.6] может регулироваться регулятором «Яркость» (R3 в БУ) за счет изменения постоянного напряжения на выводе 14 ИМС D1. Пределы регулировки заданы делителем R29, R30.

При изменении напряжения на выводе 14 ИМС D1 (изменение положения регулятора яркости 9R3) происходит перезаряд накопительного С12, что позволяет поддерживать постоянным уровень «черного».

Для внесения информации о положении регулятора яркости в сигнал Е_Y в нем формируется площадка во время ОХ СР. для этого используются СИОХ с ТВС размахом 60V. Импульсы ограничиваются двухсторонним ограничителем VD6, VD7. Диод VD6 отсекает отрицательные всплески, а VD7 положительные, которые превышают напряжение 12V. Ограниченные СИОХ поступают через R28 на усилитель [1.8] для формирования площадки, соответствующей уровню «черного».

С выхода элемента [1.2] (вывод 1 ИМС D1) сигнал Е_Y через делитель R40, R44 и корректирующую цепь L4, С14, R41 поступает на вход 1 ИМС D2 и далее на три матрицы [9.1], [9.2], [9.3], формирующие сигналы R, G, B.

ИМС D1 (К174УК1, МСА660) содержит также элементы канала цветности, о работе которых рассказано ниже.

2.2. Канал цветности

...