Введение

Одна из основных задач современной техники телевидения – организация регулярного цветного телевизионного вещания.

В процесс решения этой задачи были предложения несколько десятков вариантов систем цветного телевидения (ЦТ). Из этого большого числа систем надо было выбрать для применения в радиовещании наиболее выгодную с технико-экономическую точки зрения. Такая система при высоком качестве изображения должна быть возможна более надежной в эксплуатации, и простой в обращении. Важно, чтобы качество изображения – правильная передача цветов – практически не зависело от изменения в пределах нормы в процессе эксплуатации характеристик полного тракта, передающего телевизионную информацию.

Основные системы цветного изображения – NTSC, SECAM, PAL имеют многие практические совершенно идентичные узлы аппаратуры как на передающем, так и на принимаемом устройстве телевизионного тракта. Способы преобразования сигнала яркости и сигналов цветности, выходные устройства в цветном телевизоре, обеспечивающие цветной кинескоп необходимыми управляющими сигналами, - все это является одинаковыми для любой из систем и практически не зависит от выбора системы.

Целью дипломного проекта является создание новой экспериментальной базы по курсу основы телевидения. Одной из задач является изучение модуля цветности (МЦ), также при подготовке специалистов по ремонту и регулировке телевизионных приемников возникает необходимость в приобретении учащимися практических навыков.

В пояснительной записке к дипломному проекту изложено описание системы SEСAM и его структурной схемы блока цветности, и принципиальной электрической схемы, электрический расчет частей схемы таких как, видеоусилителя, эмиттерного повторителя, блока питания со стабилизатором напряжения. В конструкторской части было проделана работа по описании конструкции лабораторного макета, а также его изготовление, описание выполнения лабораторной работы, а также выполнения его реальной части. Разработана инструкция по ремонту и регулировке МЦ. В экономической части было рассчитано затраты на изготовление лабораторного макета, затраты на оплату труда, а также составлена смета затрат на изготовление макета.

В графической части было выполнена схема электрическая принципиальной макета, сборочный чертеж макета, а также плакат схемы стыковки приборов для выполнения лабораторной работы.

1                        Системы цветного телевидения

1.1                 Совместимость систем цветного телевидения

Под совместимостью понимается удовлетворение таких требований, при которых черно-белые (ЧБ) телевизоры (ТВ), наряду с передачами ЧБ изображения, будут принимать и воспроизводить в ЧБ виде передачи ЦТ. В свою очередь ТВ ЦТ изображения, кроме цветных передач, должны принимать передачи ЧБ ТВ и воспроизводить их в ЧБ виде.

Выполнение условий совместимости необходимо, чтобы сигналы ЦТ содержали все составляющие сигнала ЧБ телевидения, в том числе и информацию о распределении яркости в передаваемом изображении. Остальные составляющие сигнала ЦТ, необходимы для отображения информации о цвете передаваемых сцен, не должны вызывать видимого ухудшения качества изображения на экране ЧБ телевизора. Все вышеизложенное в значительной степени определяет форму цветного сигнала и его спектр.

Выполнение условий совместимости во всех системах ЦТ, предназначенных для широкого вещания, обеспечивается при помощи кодирования сигналов изображения на телевизионной станции. Кодированием называется процесс преобразования сигналов трех основных цветов R, G, B в сигнал яркости и цветоразностные сигналы, а также создание сигнала цветности, который передается внутри полосы частот, занимаемой сигналом яркости. Осуществляется этот процесс кодирующими устройствами.

Применение кодирования на передающей телевизионной станции требует наличие в ТВ цветного изображения обратной операции – декодирования. Декодированием называется процесс преобразования сигнала ЦТ обратно в сигналы трех основных цветов R, G, B. Декодирование сигнала происходит в модуле цветности (МЦ), системы SECAM, который является темой дипломного проекта.

1.2                 Система SECAM

Система SECAM (Sequeniel couleur a memoeri - последовательная цветная с памятью) совместима с черно-белой системой. Ее отличительным признаком является поочередная передача двух цветоразностных сигналов через строку на ЧМ поднесущей при непрерывной передаче сигнала яркости.

Возможность поочередной передачи цветовых сигналов основывается на особенностях зрительного аппарата человека, позволяющего воспринимать полосу частот сигналов цветности приблизительно до 1,5 МГц. Так как наименьшая по размеру детали передаются сигналами с ограниченными частотами спектра, составляющими 6-6,5 МГц (сигнал Е_Y), то окрашенные детали будут иметь размер вдоль строки (6 МГц/1,5 МГц), в 4 раза больший, чем самые мелкие черно-белые детали. Аналогично можно считать допустимым увеличение в 3-4 раза размера окрашенных мелких деталей в вертикальном направлении. На этом основан принцип передачи цветоразностных сигналов в системе SEKAM.

В системе SEKAM из сигналов, поступающих с цветовой телевизионной камеры, E_Y, E_G и E_B формируются сигналы E_Y, E_R-Y и E_B-Y.. Эти сигналы формируются непрерывно кодирующей матрицей, т. е. существуют одновременно. Сигналы E_R-Y и E_B-Y передаются поочередно: в течении одной строки – сигнал E_R-Y , в течении следующей - E_B-Y и т. д.. Таким образом, для передачи используется только часть информации, выдаваемой цветной камерой. Половина строк растра представлена в цветовом сигнале компонентой E_R-Y и половина E_B-Y. Иными словами, для сигналов цветности развертка в полном кадре будет содержать вдвое меньшее число строк , что приведет к соответствующему увеличению размеров окрашенных деталей по вертикали. Однако общая четкость изображения в вертикальном направлении сохранится, так как сигнал E_Y  передается в полном спектре.

Последовательная передача частотно-модулированных сигналов цветовой информации практически освобождает систему SECAM от фазовых искажений, присущих системе NTSC (из-за квадратурной модуляции) и влияющих на качество цветопередачи, а также от перекрестных искажений между сигналами цветности и связанных с ними искажений цветового тона (в каждый момент времени по каналу передается только один сигнал цветности).

Российско-французская система SECAM отличатся от первоначальной системы SECAM тем, что каждый цветоразностный сигнал модулируется по частоте свою поднесущую. Сигналы SECAM при опорном белом формируются в следующем виде (ГОСТ 7845-79):

яркостный сигнал

            Е_Y=0.3E_R+0.59E_G+0.11E_B;

и цветоразностные сигналы

            D_R=-1.9 (E_R-_Y),

            D_B= 1,5 (E_B-_Y),

где E_R, E_G, E_B – сигналы основных цветов.

Полоса частот цветоразностных сигналов 1,5 МГц.

В системе SECAM для повышения качества воспроизводимого цветного изображения осуществлен ряд специальных мер. Вводятся две поднесущие, каждый цветоразностный сигнал D_R и D_B модулирует по частоте свою поднесущую, последние отличаются на 10 строчных периодов:

            f_0R=282 f_СТР=4,406 МГц±2кГц;

            f_0B=272 f_СТР=4,250 МГц±2кГц,

где f_СТР=15625±3 Гц (частота строчной развертки).

Кроме того, для повышения помехоустойчивости в передающую часть системы введены блоки предыскажения цветоразностных сигналов до модуляции и после модуляции по частоте, а в приемном устройстве блоки коррекции.

1.3                 Структурная схема блока цветности

Структурная схема блока цветности представлена на рисунке       . для удобства рассмотрения на этом рисунке показан видеоусилитель канала яркости, с которого полный сигнал цветного телевидения поступает в блок цветности. Сам видеоусилитель в состав блока цветности не входит.

Согнал с видеоусилителя, поступает на фильтр, представляющий собой параллельный колебательный контур цепи коррекции ВЧ предыскажений, настроенный на частоту 4,286 МГц. Ее форма подобна так, чтобы полностью скорректировать высокочастотные предыскажения, введенные с помощью соответствующего фильтра в кодирующем устройстве. После коррекции, высокочастотных предыскажений, сигналы цветности должны сохранять только частотную модуляцию, однако практически вследствие неточности коррекции и искажений сигнала в тракте передачи сигналы цветности имеют остаточную амплитудную модуляцию. Для устранения остаточной амплитудной модуляции усилительный каскад, включенный после фильтра, работает в не линейном режиме. Перевод усилительного каскада в режим ограничения осуществляется подачей на базу транзистора соответствующего смещения и значительным увеличением сопротивления резистора в цепи эмиттера. Следующий каскад усилителя для обеспечения низкого входного сопротивления обычно выполняется по схеме эмиттерного повторителя. Этим достигается значительное ослабление воздействия на блок цветности мешающих высокочастотных сигналов других смежных блоков телевизора и, кроме того, осуществляется согласования усилителя с  входом ультразвуковой линией задержки.

С выхода усилителя сигналы цветности поступают на электронный коммутатор и линию задержки. С помощью линии задержки и электронного коммутатора последовательно передаваемые сигналы цветности преобразуются в одновременные сигналы, для этого применяются в цветных телевизорах системы SECAM, применяются специальные малогабаритные ультразвуковые линии задержки, которые используется как ячейка памяти со временем задержки на одну строку Т_СТР=64 мкс. Принцип действия ультразвуковой линии задержки заключается в том, что преобразование электрических колебаний вмеханические (ультразвуковые).

Для компенсации затухания, вносимого линией задержки, в тракт задержанного сигнала включается усилитель. Обычно он состоит из двух каскадов. Один из них работает в режиме усилителя-ограничителя, что позволяет устранить паразитную амплитудную модуляцию, возникающую в цветовом сигнале из-за неравномерности АЧХ линии задержки.

Так как на выходе каждого канала (прямого и задержанного) имеются оба цветоразностных сигнала D_R и D_B, чередующихся от строки к строке, для дальнейшего обработки эти сигналы должны быть разделены по своим цветовым каналам демодуляции R и B. Функцию разделения цветовых сигналов D_R и D_B выполняет электронный коммутатор ЭК, переключающий с частотой строк канала прямого и задержанного сигналов на входы каналов демодуляции R и B. Здесь сигналы поступают на амплитудные ограничители, которые устраняют паразитную амплитудную модуляцию, возникающую в блоке задержки и коммутаторе, а также позволяют регулировать размахи цветоразностных сигналов на входе частотных детекторов ЧД, так как последние чувствительны не только к частоте, но и к амплитуде приходящего сигнала. Таким образом, изменяя уровни ограничения, регулируют насыщенность цветного изображения.

Основным элементом канала демодуляции является частотный детектор, преобразующий частотно-модулированные сигналы D_R и D_B в низкочастотные цветоразностные сигналы E_R-Y, E_B-Y. Частотные детекторы в каналах R и B отличаются частотами настройки резонансных цепей и полярностью включения диодов, как показано на рисунке       . Последнее необходимо потому, что сигнала E_R-Y передается по каналу связи в отрицательной полярности.

Цветоразностные сигналы, образующиеся на входах частотных детекторов, имеют характерные выбросы на периодах, вызванные низкочастотными предыскажениями, введенными на передающем конце. Кроме того, цветовые поднесущие не полностью подавляются дискриминаторами и, проникая в цветоразностные сигналы, вызывают дополнительные искажения. Для подавления цветовых поднесущих на выводе частотных детекторов включается фильтры-пробки.

После прохождения цепей коррекции низкочастотных предыскажений цветоразностные сигналы поступают на усилители, обеспечивающие необходимое напряжение для модуляции лучей цветного кинескопа. Напряжения цветоразностных сигналов, подаваемые на модуляторы цветного кинескопа, должны быть приблизительно в два раза больше напряжения яркостного сигнала, подаваемого на катоды. Выполнение цветоразностных усилителей упрощается, поскольку требуемая полоса пропускания не превышает 1,5 МГц.

Одновременно с помощью матрицы из сигналов E_R-Y и E_B-Y формируется третий цветоразностный сигнал E_G-Y. Роль матрицы выполняют три резистора, где при соответствующем выборе сопротивлений этих резисторов на катоде происходит смещение сигналов E_R-Y и E_B-Y в пропорции, необходимой для получения сигнала E_G-Y.

Ответственным узлом декодирующего устройства телевизора являются цепи цветовой синхронизации. Необходимо обеспечить, чтобы сигнал данной строки E_R-Y или E_B-Y поступал на свой частотный детектор. Для этого требуется установить правильную фазу работ коммутатора. Эту функцию выполняют цепи цветовой синхронизации, управляемые сигналами опознавания СО, представляющим собой серию из девяти импульсов отрицательной полярности трапецеидальной формы, длительность каждого импульса соответствует длительности развертки одной строки изображения. Импульсы передаются во время действия кадрового гасящего, а именно с 7-й по 15-ю строку первого поля и с 320-й по 328-ю второго поля. Сигналы опознавания цвета вводятся на передающей части системы в оба цветоразностных сигнала до преобразования их в сигналы D_R и D_B. После преобразования вместе с сигналом E_R-Y меняет полярность, а в сигналы D_B – отрицательную.

Формирование корректирующего импульса осуществляется следующим образом. Сигналы цветовой синхронизации вместе с цветоразностными сигналами с выходов соответствующих каналов поступают на суммирующее устройство, как показано на рисунке       . На выходе сумматора включена интегрирующая цепь, с помощью которой осуществляется выделение из сигналов цветности импульсов цветовой синхронизации и их интегрирование.

Выделенные импульсы цветовой синхронизации поступают на триггер Шмитта. На триггер поступают также импульсы кадровой синхронизации отрицательной полярности, которые и влияют на ЭК.

 

Электрическая схема модуля цветности

1.4                 Общие характеристики модуля цветности

В модуле цветности осуществляется демодуляция сигналов цветности, формируется напряжение основных цветов (R, G ,B), обеспечивается оперативная регулировка контрастности, насыщенности, яркости изображения и ограничивается ток электронных лучей кинескопа. На рисунке     показана электрическая схема модуля цветности МЦ-3.

Полный цветовой сигнал с контакта 1 соединителя Х6(А1) поступает в канал яркости модуля и одновременно в канал цветности субмодуля СМЦ-2.

1.4.1           Субмодуль цветности

В субмодуле осуществляется выделение сигналов цветности из полный цветовой телевизионный сигнал (ПЦТС), их усиление, подавление цветовых поднесущих во время обратного хода по строкам и по кадрам, цветовая синхронизация, коммутация сигналов цветности и их декодирование, а также автоматическое выключение канала цветности при приеме черно-белого изображения.

Полный цветовой телевизионный сигнал поступает через контакт 1 соединителя Х6(А1), контакт 9 соединителя Х1(А2.1), цепь C1, R1, контур L1, С2, настроенный на частоту 4,286 МГц. Контур выделяет из ПЦТС сигнал цветности и производит высокочастотную(ВЧ)-коррекцию. Конденсатор С1 подавляет низкочастотные(НЧ) - составляющие. С обмотки связи 1-2 контура сигнал цветности через вывод 3 микросхемы D1 поступает на усилитель-ограничитель 1.1.

Переменный резистор R4, включенный в делитель R3-R5, служит для симметрирования входного сигнала.

После усиления и ограничения в 1.1 сигнал цветности следует на электронный переключатель 5.1, управляемый кадровыми и строчными импульсами обратного хода, поступающими через сумматор 2.2. Переключатель 2.2 имеет два выхода.

Во время прямого хода лучей сигнал цветности с переключателя 2.2 поступает через вывод 1 микросхемы в прямой канал, а с вывода 15 - в задержанный канал.

При обратном ходе лучей сигнал цветности с переключателя 2.2 через усилитель 1.2 следует на подключенный к выводу 11 контур L2, С8, который выделяет импульсы опознавания сигнала цветности системы SECAM. Одновременно первые два выхода на прямой и задержанный канал подсоединяются к общей шине, и в сигналах цветности поднесущих гасятся с целью подавления шумов в канале цветности, что позволит правильно произвести привязку к уровню «черного» в видеосигнале. Выводы 1 и 15 микросхемы D1 связаны по постоянному току отрицательной обратной связью со входами усилителя 1.1 с помощью резисторов R2-R6.

Сигнал цветности с вывода 1 микросхемы D1 поступает через конденсатор С7, делитель R10, R11, конденсатор С15, вывод 1 микросхемы D2 на один из входов электронного коммутатора 4.1, управляемого импульсами полустрочной частоты, которые поступают с триггера 7 микросхемы D1.

Одновременно сигнал цветности с вывода 15 микросхемы D1 поступает через конденсатор С9, согласующую цепь R8, L3 на ультразвуковую линию задержки DT1. Далее задержанный сигнал следует через элементы согласования по выходу УЛЗ L4, R12, конденсатор С17, через вывод 3 микросхемы D2 на второй вход коммутатора 4.1.

Переменный резистор R11 служит для выравнивания размахов сигналов в прямом и задержанном каналах, которые на выводах 1 и 3 микросхемы D2 должны быть равными не менее 200 мВ. В коммутаторе разделяются сигналы цветности сигналы «красного» и сигналы «синего». С выходов коммутатора 4.1 сигнал цветности «красного» поступает через вывод 13 микросхемы D2, резистор R26, конденсатор С18, вывод 11 микросхемы на частотный детектор 10.1, а сигнал цветности «синего» поступает через вывод 15 микросхемы D2, R25, C19, вывод 9 микросхемы на частотный детектор 10.2.

Частотный детектор 10.1, связанный с контуром L5, С22, выделяет красный цветоразностный сигнал, а частотный детектор 10.2, связанный с контуром L6, С25, выделяет синий цветоразностный сигнал.

С выходов детекторов 10.1 и 10.2 цветоразностные сигналы E_R-Y и E_B-Y через выводы 12 и 10 микросхемы поступают через фильтры НЧ - элементы С26, L7, C28 и C27, L8, С29, служащие для подавления остатков поднесущих сигналов цветности, на эмиттерные повторители VT2 и VT1. В базах этих транзисторов включены цепи R21, C30 и R22, С31, предназначенные для коррекции НЧ - предыскажений. В эмиттерах VT2 и для установки размаха цветоразностных сигналов при регулировке матрицирования.

С эмиттерных нагрузок R19, R20 цветоразностные сигналы поступают через контакты 1 и 2 соединителя Х1(А2.1) в модуль цветности МЦ-3.

1.4.1.1    Схема цветовой синхронизации

Схема световой синхронизации СЦС обеспечивает правильную работу электронного коммутатора в микросхеме D2, при которой цветоразностные сигналы попадают в «свой» канал.

СЦС состоит из электронного переключателя 5.1, усилителя 1.3, симметричного триггера 7 и компаратора 8, расположенных в микросхеме D1.

Можно использовать построчную или покадровую цветовую синхронизацию. При построчной цветовой синхронизации используются немодулированные поднесущие цветности, передаваемые во время действия строчных гасящих импульсов в видеосигнале. Контур опознавания L2, С8 должен быть при этом настроен на частоту поднесущей «синего»         4,406 МГц. При покадровой цветовой синхронизации используется пакеты поднесущих, модулированные сигналами опознавания «красной» и «синей» строк, передаваемые на задней площадке кадрового гасящего импульса в течении 9 строк. Сигналы опознавания выделяются переключателям 5.1 и поступают на усилитель 1.3, к которому через вывод 11 микросхемы подключен контур L2, С8, настроен на частоту сигнала опознавания «синей» строки 3,9 МГц.

Контур L2, С8 выделяет сигналы опознавания «синих» строк и одновременно подавляет сигналы опознавания «красных» строк. Выделение контуром пакеты опознавания «синих» строк сравнивается по фазе с управляющими импульсами полустрочной частоты, поступающие с триггера 7. Это сравнение происходит в компараторе 8, в результате чего конденсаторы С12 и С13, подключенные к выходам компаратора через выводы 9 и 10 микросхемы, заражаются до напряжений, пропорциональных размахами сигналов опознавания «красной» и «синей» строк.

Если положительные полустрочные импульсы на выводе 12 микросхемы совпадают по времени с сигналом опознавания «синей» строки, тогда фаза работы триггера 7 правильная и цветное изображение будет воспроизводиться с правильным чередованием цветов.

Если же триггер работает с неправильной фазой на выходе компаратора образуется управляющее напряжение, которое через схему включения цвета 5.2 корректирует фазу работы триггера 7.

С выхода триггера 7 управляющее напряжение полустрочной частоты амплитудой около 3 В через вывод 12 микросхемы, конденсатор С14 и вывод 16 микросхемы D2 поступает на вход электронного коммутатора 4.1, обеспечивая его работу.

1.4.2           Модуль цветности

В модуле цветности ПЦТС через конденсатор С1 и резистор R3 поступает на режекторные фильтры L2, C3 и L3, C4, управляемые ключевым транзистором VT1. После подавления цветовых поднесущихПЦТС преобразуется в сигнал яркости E_Y и с выхода режекторных фильтров следует через согласующую цепь R10, C7, R11, линию задержки DT1, перемычку S1.2, эмиттерный повторитель VT3, конденсатора С10, регулятор размаха яркостного сигнала R32 и ограничительный резистор R31 на вход микросхемы D1.

С выхода усилителя 2.3 сигнал яркости следует через усилитель 1.2, вывод 1 микросхемы, делитель R47, R49, корректирующую цепь R48, С17, вывод 1 микросхемы D2. Делитель R47, R49, ослабляет сигналяркости но номинального уровня.

После усиления цветоразностные сигналы через выводы 10 и 7 микросхемы подаются на пассивную матрицу, состоящую из резисторов R40, R38, R37, для образования цветоразностного сигнала E_G-Y. Цветоразностный сигнал зеленого выделяется на резисторе R37 и через вывод 11 микросхемы поступает на усилитель 1.1. Усиленные цветоразностные сигналы с выводов 10, 12, 7 через разделительные конденсаторы С16, С17, С15 поступает соответственно на матрицы 9.1, 9.2, 9.3, расположенные в микросхеме D2.

И одновременно с выхода усилителя 1.2 вывода 1 через корректирующую цепочку R47, R48, C17 яркостный сигнал подается на все три матрицы 9.1, 9.2 и 9.3. В результате сложения цветоразностных сигналов с сигналом яркости на выходах матриц образуются сигналы основных цветов E_R, E_G и E_B. Образовавшиеся сигналы поступают на регулируемые усилители 2.4, 2.5, 2.6, куда также подаются регулирующие напряжения с построечных резисторов R55, R60. С регулируемых усилителей 2.4, 2.5, 2.6 сигналы E_R, E_G и E_B поступают на дифференциальные усилители 1.1, 1.2, 1.3 и далее на выводы 14, 12, 10 микросхемы D2.

Усиление сигналов основных цветов до необходимого размаха осуществляется выходными усилителями. Все три усилителя собраны по одинаковой схеме, можно рассмотреть любой из них, например,видеоусилитель сигнала E_R.

С выхода дифференциального усилителя 1.1 в микросхеме D2 сигнал позитивной полярности E_R поступает через вывод 14 микросхемы на базу транзистора VT5, собранного по схеме с общим эмиттером. Сигнал E_R усиливается по напряжению и инвертируется, приобретая «негативную» полярность. С его коллекторной нагрузки резистора R68 сигнал поступает на базу эмиттерного повторителя VT8. Малое выходное сопротивление VT8 существенно уменьшает влияние емкости нагрузки на АЧХ видеоусилителя.

С нагрузки R72, R52 видеосигнал поступает через дроссель L5, резистор R80, переключатель S52.1-S52.2, контакт 2 соединителя  Х3(А8) на катод «R» кинескопа напряжение отрицательной обратной связи снимается с выхода усилителя с части нагрузки транзистора VT10 - резистора R52 через вывод 15 микросхемы D2 на усилитель 1.1. Этим достигается необходимая полоса пропускания (6 МГц при размахе выходного сигнала 80В). Цепь R73, C22 корректирует АЧХ в области верхних частот. Диод VD6 быстро разряжает емкость нагрузки, когда транзистор VT5 открыт, укорачивая тем самым срез выходных сигналов. Дроссель L5 сглаживает броски напряжения в сигнале, вызываемые емкостными токами перезарядки.

В цепи эмиттера транзистор VT5 включен стабилизатор VD5(общий для всех видеоусилителей), компенсирующий постоянное напряжение на выводе 14 микросхемы D2. С помощью переменного резистораR54 можно регулировать уровень «черного» в сигнале E_R.

1.4.2.1    Фиксация уровня «черного»

Яркость изображения в модуле цветности регулируется изменением уровня «черного» в сигнале - относительно точки запирания лучей кинескопа - с помощью ручки «яркость». Уровень черногофиксируется дважды - в микросхемах D1 и D2. Повторная фиксация необходима из-за того, что в цепи сигналов между микросхемами D1 и D2 включены разделительные конденсаторы С18-С20, при этом теряется постоянная составляющая в сигналах. Изменяя это напряжение, можно менять уровень привязки «черного» и, следовательно, яркость изображения.

В микросхеме D1 в МЦ-3 на формирователь 18 через контакт 4 соединителя Х4(А3), диод VD4, конденсатор С14 и вывод 2 микросхемы поступают специальные стробирующие импульсы с субмодулясинхронизации УСР. Формирователь связан с регулируемым усилителем 2.6, на который и поступают импульсы с формирователя. Кроме того, между выводами 14 и 15 микросхемы D1 включен конденсатор С13, являющийся накопительным в узле фиксации уровня «черного» в сигнале яркости и напряжения, поступающего на вывод 14 микросхемы с регулятора яркости.

Повторная фиксация уровня «черного» будет происходить следующим образом: в усилителе канала яркости 1.2 микросхемы D1 формируется специальная «площадка» - строго фиксируемый уровень, независимый от уровня «черного» и «белого» в передаваемом изображении. Эта «площадка» создается на участке видеосигнала, отведенного для передачи строчного гасящего импульса.

Для оперативного регулирования баланса «белого» служат регуляторы цветового тона R4-R7, подключенные через соединитель Х18 (на принципиальной схеме не обозначены). С помощью этих резисторов можно так же, как и с помощью переменных резисторов R54, R59, R64 (уровень «черного»), изменять режим на катодах кинескопа, а, следовательно, и цветовой тон.

1.4.2.2    Устройство формирования импульсов гашения

Устройство формирования импульсов гашения на время обратного хода строчной и кадровой разверток собрано на транзистореVT4, работающем в ключевом режиме. Строчные импульсы обратного хода (СИОХ) поступают на базу VT4 через контакт11 соединителя Х4(А3), амплитудный ограничитель R1, VD1, VD2 и резистор R21; а кадровые - через контакт 10 соединителя Х4(А3) и резистор R15.

Эти импульсы отпирают транзистор VT4, и на его нагрузке образуются импульсы отрицательной полярности, которые с резистора R28 поступают через резисторы R51, R56, R61 на вывод 15, 13, 11 микросхемы D2, где усиливаются совместно с сигналом основных цветов, обеспечивая надежное гашение лучей во время обратного хода.

1.4.2.3    Устройство ограничения тока лучей

Устройство ограничения тока лучей собрано на транзисторе VT2. Его коллектор через резистор R17 подключен в цепь регулирования контрастности. Напряжение, пропорциональное току лучей, формируется в модуле строчной развертки и поступает через контакт 8 соединителя Х4(А3), резистор R13 на базу VT2, открывая транзистор, если ток лучей превышает      1 мА. Напряжение, установленное регулятором «контрастность» в блоке управления, будет шунтироваться на корпус через цепь R17, VT2, R18. Контрастность изображения уменьшиться, тем самым уменьшиться и ток лучей кинескопа.

1.4.2.4    Схема режекции и выключения цвета

Для подавления цветовых поднесущих в видеосигнале в схему яркостного канала введены режекторные фильтры L2, С3 и L2C4, настроенные соответственно на частоте 4,02 МГц, что соответствует желтой полосе в синей строке, и 4,68 МГц – соответствует голубой полосе в красной строке.

На транзисторе VT1 собрана схема автоматического включения/выключения режекторных фильтров. При приеме цветного изображения управляющее напряжение с вывода 8 микросхемы D1 в СМЦ-2 поступает через перемычку S1.2, контакт 4 соединителя Х1(А2), резистор R9 в МЦ-3 на базу транзистора VT1 и открывает его. В результате режекторные фильтры оказываются подключенными через переход коллектор-эмиттер VT1 между сигнальной цепью и корпусом, обеспечивая подавление поднесущих в яркостном сигнале.

При приеме черно-белого изображения напряжение на выводе 8 микросхемы D1 в СМЦ-2 в результате работы устройства цветовой синхронизации близко к нулю, вследствие чего транзистор VT1 в СМ-3 закрывается, тогда верхние по схеме выводы катушек L2 и L3 оказываются отключенными от корпуса и режекторные фильтры не влияют на форму АЧХ сигнала яркости.

Одновременно замыкается на корпус через VD3 вывод 6 микросхемы D1. Напряжение регулировки насыщенности, поступающее на входы регулируемых усилителей 2.4, 2.5, становится равным нулю и запирает тракт прохождения цветоразностных сигналов, предотвращая тем самым появление цветовых помех на черно-белом изображении.

 

2                        Электрический расчет узлов схемы

2.1                 Расчет видеоусилителя модуля цветности МЦ-3

Исходные данные:

--U_ИП=220 В – напряжение источника питания;

--U_ВХ£9 В – уровень цветоделенного сигнала на входе видеоусилителя;

--I_Н=0,001 А – ток нагрузки (кинескопа);

--U_Н=100 В – размах видеосигнала на нагрузке видеоусилителя;

 

--f_{В МАХ}=6*10⁶ Гц – максимальная частота в спектре видеосигнала, по отечественному стандарту.

 

 

Рисунок     - Схема видеоусилителя

 

Для согласования видеоусилителя с высокоомной нагрузкой служит оконечный каскад на транзисторе VT2, собранного по схеме с общим коллектором, как показано на рисунке       . Параметры выбираемого транзистора VT2, должны выполнять условие:

U_{К-Э МАХ}³U_ИП.

В качестве транзистора выбрали по [Л     -      ]:

транзистор типа КТ940А Я53.365.034 ТУ.

Эксплуатационные параметры:

--U_{К-Э МАХ}=300 В – максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером;

--U_{Б-Э МАХ}=5 В – максимальное допустимое напряжение между базой и эмиттером;

--I_{К МАХ}=0,1 А – максимальный постоянный ток коллектора;

--I_{К МАХ U}=0,3 А – максимальный ток коллектора в импульсе;

--I_К-Б0=10*10^-6 А – обратный ток коллектора;

--h_21Э=25 – статический коэффициент передачи тока;

--f_ГР=90 МГц – граничная частота.

Рассчитываем сопротивление резистора R4:

R4£U_Н/I_Н=100/0,001=100 кОм.

Примем стандартный номинал сопротивления резистора:

R4=100 кОм.

Определим мощность рассеяния резистора R4:

Р_R4= U²_Н/R4=100²/100*10³=0,100 Вт.

Принимаем тип резистора R4 по [Л     -      ]:

резистор С1-4 0,125-100 кОм ±10% ГОСТ 25350-82.

Для исключения высоких отрицательных потенциалов на базе транзистора VT2 в схему между его базой и эмиттером включен диод VD2, который быстро разряжает емкость нагрузки, когда транзисторVT1открыт, укорачивая тем самым срез выходных сигналов, и отвечающий требованию:

U_{ОБР МАХ}³U_{Б-Э МАХ} =5 В.

Диод выбрали по [Л     -      ]:

диод типа КД522Б дР3.362.029 ТУ.

Эксплуатационные параметры:

--U_{ОБР МАХ}=50 В – максимально допустимое обратное напряжение;

--I_{ПР МАХ}=0,1 А – максимально прямой ток.

Входной каскад видеоусилителя собран на транзисторе VT1, включенный по схеме с общим эмиттером.

Выбираем транзистор VT1 по [Л     -      ] исходя из того что:

U_{К-Э МАХ}³U_ИП;

транзистор типа КТ940А Я53.365.034 ТУ.

Его параметры те же, что и у транзистора VT2 (см. выше).

По условиям эксплуатации кинескопов, с данным типом модуляции, напряжение на катодах должно быть меньше 6В. Для обеспечения этого условия в схему входного каскада видеоусилителя включен параметрический стабилизатор VD1, R1.

Рассчитаем элементы стабилизатора для обеспечения положения рабочей точки, где:

U_ВЫХ=6,8 В.

Коэффициент передачи стабилизатора:

п_СТ=U_ВХ/U_ВЫХ;

п_СТ=9/6,8=1,322.

Выбираем стабилитрон VD1 по [Л     -      ]:

стабилитрон КС168А СМ3.362.812 ТУ.

Эксплуатационные параметры:

--U_СТ=6,8 В – напряжение стабилизации;

--I_СТ=0,01 А – ток стабилизации.

Рассчитываем сопротивление ограничивающего резистора R1:

R1=(U_ВЫХ*(п_СТ-1))/(2*I_СТ);

R1=(9*(1,323-1))/(2*0,01)=109,82 Ом.

Примем стандартный номинал сопротивления резистора:

R1=150 Ом.

Определим мощность рассеяния резистора R1:

Р_R1=(2*I_СТ)²*R1;

Р_R1=(2*0,01)²*150=0,06 В.

Принимаем тип резистора R1 по [Л     -      ]:

резистор С1-4 0,125-150 кОм ±10% ГОСТ 25350-82.

Рассчитаем сопротивление резистора R2, который включен в базовую цепь транзистора VT2 и является нагрузочным сопротивлением транзистора VT2. Исходя из этого, сопротивление резистора R2 должно выполнять два условие:

а) обеспечивать напряжение смещения на базе транзистора VT2,где

R2£0,5*U_ИП/I_R2;

I_R2³I_Б VT2;

I_Б VT2³I_Э VT2/h_21 Э=2*I_Н/h_21 Э;

I_Б VT2³2*0,001/25=80*10^-6 А;

I_R2³80*10^-6 А;

R2£0,5*220/80*10^-6 Ом.

б) обеспечивать равенство тока коллектора открытого транзистора VT1 и тока стабилизации стабилитрона VD1,где

R2³U_ИП/I_СТ;

R2³220/0,01=22*10³ Ом.

Примем стандартный номинал, резистора, отвечающий выше указанным условиям:

R2=27 кОм.

Определим мощность рассеяния резистора R2:

Р_R2=U²_ИП/R2;

Р_R2=220²/27*10³=1,79 Вт.

Принимаем тип резистора R2 по [Л     -      ]:

резистор МЛТ-2 27 кОм±10% ГОСТ4870-78.

Рассчитаем сопротивление резистора R3, обеспечивающего ограничение тока коллектора транзистора VT2, при коротком замыкании в нагрузке:

R3=U_ИП/I_{К МАХ U VT2};

R3=220/0,3=733,33 Ом.

Примем стандартный номинал сопротивления резистора R3:

R3=1 кОм.

Определим мощность рассеяния резистора R3 в нормальном режиме работы:

Р_R3=I_Э VT2²*R3;

I_Э VT2=2*I_Н=2*0,001=0,002 А;

Р_R3=0,002²*1000=0,004 Вт.

Принимаем тип резистора R3 по [Л     -      ]:

резистор С1-4 0,125-1 кОм ±10% ГОСТ 25350-82.

Рассчитаем емкость конденсатора С1:

С1>>1/(2*п* f_{В МАХ}*R1);

С1>>1/(2*3,14*6*10⁶*150)=176,9*10^-12 Ф.

Принимаем стандартный номинал емкости конденсатора:

С1=0,022 мкФ.

Напряжение на обкладках конденсатора С1 равно напряжению стабилизации стабилитронаVD1:

U_С1=U_СТ=6,8 В.

Принимаем тип конденсатора С1 по [Л     -      ]:

конденсатор КД2-Н90 0,022 мкФ ±10 ГОСТ 23390-78.

2.2                 Электрический расчет эмиттерного повторителя

Исходные данные:

--U_ИП=12 В – напряжение источника питания;

--U_ВХ£2,5 В – уровень сигнала на входе эмиттерного повторителя (ЭП);

--U_Н=2 В – напряжение на нагрузке ЭП;

--f_C=6 МГц – частота входного сигнала.

 

 

 

 

 

 

Рисунок      - Схема эмиттерного повторителя

 

Выбираем транзистор, параметры которого должны выполнять условия:

U_{К Э МАХ}³U_ИП;

f_В>>f_C.

В качестве транзистора выбрали по [Л     -      ]:

транзистор типа КТ315Б ЖК3.365.200 ТУ.

Эксплуатационные параметры:

--U_{К-Э МАХ}=20 В – максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером;

--U_{Б-Э МАХ}=6 В – максимальное допустимое напряжение между базой и эмиттером;

--I_{К МАХ}=0,1 А – максимальный постоянный ток коллектора;

--I_{К МАХ U}=0,3 А – максимальный ток коллектора в импульсе;

--I_К-Б0=10*10^-6 А – обратный ток коллектора;

--h_21Э=50 – статический коэффициент передачи тока;

--f_ГР=250 МГц – граничная частота.

Рассчитаем сопротивление резистора R3:

R3=U_Э/I_Э;

U_Э=0,5*U_ИП;

U_Э=0,5*12=6 В;

I_К=I_Э=100 мА;

R3=6/0,1£60 Ом.

Примем стандартный номинал сопротивления резистора:

R3=100 Ом.

Определим мощность рассеяния резистора R3:

Р_R3=U_Э²/R3;

Р_R3=2²/100=0,04 Вт.

Принимаем тип резистора R3 по [Л     -      ]:

резистор С1-4 0,125-100 Ом ±10% ГОСТ 25350-82.

Рассчитываем сопротивления R1 и R2:

U_Б=U_Э+0,6;

U_Б=6+0,6=6,6 В;

U_R2=U_ИП-U_Б;

U_R2=12-6,6=5,4 В;

R1/R2=U_Б/U_R2;

R1/R2=6,6/5,4=1,2;

R1=1.2*R2;

(R1*R2)/(R1+R2)=0.1*h₂₁*R3;

(1,2*R2*R2)/(1.2*R2+R2)=0.1*50*100;

(1,2*R2)/2,2=500;

R2=916,66 Ом;

R1=1,2*916,66=1099 Ом.

Примем стандартный номинал резистора R1:

R1=1,5 кОм.

Определим мощность рассеяния резистора R1:

Р_R1=U²_Б/R1;

Р_R1=6,6²/1500=29,04*10^-3 Вт.

Принимаем тип резистора R1 по [Л     -      ]:

резистор С1-4 0,125-1,5 кОм ±10% ГОСТ 25350-82.

Примем стандартный номинал резистора R2:

R2=1 кОм.

Определим мощность рассеяния резистора R2:

Р_R2=U²_R2/R2;

Р_R2=5,4²/1000=0,009 Вт.

Принимаем тип резистора R2 по [Л     -      ]:

резистор С1-4 0,125-1 кОм ±10% ГОСТ 25350-82.

Рассчитаем емкость разделительного конденсатора С1:

С1>>1/(2*п* f_{В МАХ}*R_Н);

С1>>1/(2*3,14*6*10⁶*1000)=26,5*10^-12 Ф.

Принимаем стандартный номинал емкости конденсатора:

С1=10 мкФ.

Напряжение на обкладках конденсатора С1 равно напряжению источника питания:

U_С1=U_ИП=12 В.

Принимаем тип конденсатора С1 по [Л     -      ]:

конденсатор К50-16 10 мкФ ±10 ОЖ0.464.111 ТУ.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В ходе работы над дипломным проектом был выполнен ремонт модуля цветности от телевизора 3УСЦТ, исследованы его характеристики, которые дают возможность проследить прохождение сигнала и его преобразование с выхода модулятора радиоканала до катодов кинескопа.

В модуле цветности из входящего цветового сигнала необходимо сформировать цветоразностные сигналы основных цветов. Полный сигнал, содержащий информацию о яркости, и сигналы цветности, передаваемые с помощью поднесущей. С входа модуля цветности сигналы поступает на режекторные фильтры, где после подавления цветовых поднесущих ПЦТС преобразуется в сигнал яркости Е_Y , которые можно посмотреть на модуле цветности лабораторного макета в точке 1. Хотя ПЦТС поступает не только в модуль цветности МЦ-3, но и одновременно на субмодуль цветности на СМЦ-2. В субмодулепроисходит выделение сигнала цветности и ПЦТС, и его усиление, а также на коммутатор разделение сигнала цветности на сигналы «красного» и сигналы «синего», и далее детектируется в цветоразностные сигналы Е_R-Y и E_B-Y, потом поступает в МЦ-3. С выхода СМЦ-2 сигналы поступает на матрицу формирующую третий цветоразностный сигнал E_G-Y, и далее все три цветразностные сигнала усиливаются до нужной амплитуды.

Последовательность преобразования сигнала можно посмотреть на сконструированном лабораторном макете, который работает совместно с оборудованием, как-то: генератором испытательных сигналов (ЛАСПИ 001), осциллографом и вольтметром. Работа с макетом позволяет повысить уровень подготовки студентов по дисциплине «Основы телевидения».