Разработать узел, обеспечивающий усиление видеосигнала в телевизионном приемнике и разделение кадровых и строчных импульсов синхронизац

  Обычно  видеоусилители на транзисторах имеют два каскада. Первый включается по схеме с общим коллектором, а второй — по схеме с общим эмиттером. Каскад с общим коллектором не изменяет полярность видеосигнала. Поэтому с точки зрения выбора схемы видеодетектора однокаскадный ламповый и двухкаскадный транзисторный видеоусилители равнозначны, т. е. оба требуют негативной формы видеосигнала на входе.

  

  рис. 7

  Видеоусилитель  должен равномерно усиливать все  частоты спектра видеосигнала в полосе частот не менее 6 МГц. На частотах 4,5—5,5 МГц допускается подъем частотной характеристики на 1—2 дБ, улучшающий четкость изображения без появления «окантовок».

  Для получения требуемой формы частотной характеристики применяются цепи высокочастотной и низкочастотной коррекции, а также

усилители, не использующие переходные конденсаторы для связи между каскадами. В таких усилителях видеосигнал передается без потери постоянной составляющей, что важно для правильной передачи средней яркости телевизионного изображения и нормальной работы цепей синхронизации.

    В телевизионных приемниках, построенных по одноканальной схеме, видео детектор, помимо выделения огибающей сигнала промежуточной частоты изображения, переносит звуковое сопровождение на вторую промежуточную частоту /_пз2 = 6,5 МГц. Резонансный контур, выделяющий сигнал второй промежуточной частоты звука, включается в цепи видеодетектора или видеоусилителя. Для лучшего разделения сигналов изображения и звука в видеоусилительный тракт включается режекторный контур, ослабляющий вторую промежуточную частоту звука. В ряде случаев для детектирования биений промежуточных частот изображения и звука используется отдельный детектор.

        На рис. 8 показана упрощенная схема детектирования, усиления и разделения сигналов изображения и звука. Катод видеодетектора Д подключен к выходу полосового фильтра ПФ оконечного каскада УПЧИ. Нагрузкой видеодетектора служит резистор R1. Дроссели Др1 и Др2 совместно с конденсатором С1 и входной емкостью каскада С_вх образуют сложную цепь высокочастотной коррекции частотной характеристики видеоусилителя. Видеоусилитель выполнен на пентоде 6Р4П с частотно-зависимой обратной связью по току, образуемой резистором R4 и конденсатором С4. Анодной нагрузкой каскада служит резистор R2. Дроссель ДрЗ совместно с выходной емкостью каскада С_вых и емкостью монтажа С_м образуют последовательную цепочку высокочастотной коррекции. Контур L1, C2 выделяет сигнал звукового сопровождения на разностной частоте f_пз2 = f_пи — f_пз = 6,5 МГц и препятствует поступлению этого сигнала на катод кинескопа. Для сигнала изображения контур L1, C2 представляет незначительное сопротивление.

рис.8

     

3. Выделение сигналов строчной и кадровой синхронизации

 

       Сигналы синхронизации — строчные и кадровые синхроимпульсы— располагаются между уровнями черного и «чернее черного» , куда не заходят гасящие импульсы и видеосигнал. В цепях синхронизации телевизионного приемника происходит выделение синхросмеси из полного телевизионного сигнала и разделение его на строчные и кадровые синхроимпульсы, используемые для синхронизации генераторов развертки. Эти функции выполняют амплитудный селектор и разделительные фильтры: дифференцирующий (для выделения строчных синхроимпульсов) и интегрирующий (для выделения кадровых синхроимпульсов).

         Рабочий участок анодно-сеточной характеристики кинескопа простирается примерно на 60 В вправо от точки отсечки луча. Заход видеосигнала в область больших токов луча нежелателен из-за дефокусировки изображения. Амплитуда синхроимпульсов не зависит от характера видеосигнала и составляет около 25% от максимального размаха полного телевизионного сигнала. Отсюда следует, что максимальная амплитуда синхроимпульсов составляет около 20 В. Однако при приеме сигналов на большом удалении от телецентра амплитуда синхроимпульсов на выходе видеоусилителя может составить лишь ¹/з от максимального значения 20 В. Поэтому обычно считают, что на входе амплитудного селектора амплитуда синхроимпульсов лежит в пределах от 7 до 20 В.

Выделяются синхроимпульсы в амплитудном селекторе посредством отсечки их от видеосигнала. Разделение строчных и кадровых синхроимпульсов основывается на резком различии их длительностей (5,1 : 192) и производится посредством дифференцирующей и интегрирующей цепей. В современных телевизионных приемниках цепи выделения синхроимпульсов выполняются на транзисторах. На рис. 9, а показана одна из возможных схем выделения и разделения строчных и кадровых синхроимпульсов. Первый каскад, выполненный на транзисторе 77 (МП42 р-п-р) по схеме с общим эмиттером, является амплитудным селектором. На базу транзистора Т1 поступает полный телевизионный сигнал в позитивной форме. Синхроимпульсы отрицательной полярности насыщают транзистор Т1 (рис. 9, б). Этим обеспечивается ограничение импульсов сверху.

рис. 9,б

 

рис. 9,а

За время действия синхроимпульса происходит заряд конденсатора С1 за счет протекания базового тока. Между обкладками конденсатора образуется разность потенциалов Е_с, плюс которой прикладывается к базе транзистора T1, а минус — к его эмиттеру. В промежутках между синхроимпульсами конденсатор С1 не успевает заметно разрядиться.

        Разность потенциалов. Е_с смещает рабочую точку влево от точки отпирания транзистора, в результате чего последний оказывается надежно запертыvм в промежутках между синхроимпульсами. Этим обеспечивается   ограничение   снизу   выходных   импульсов   амплитудного селектора, препятствующее проникновению в цепи синхронизации видеосигнала и гасящих импульсов.

  Ввиду двустороннего  ограничения выходные импульсы амплитудного селектора имеют стабильную амплитуду вне зависимости от амплитуд входных синхроимпульсов и характера видеосигнала и в значительной степени очищены от помех. Повышению помехоустойчивости способствует включение в базовую цепь транзистора T1 цепочки, состоящей из параллельного соединения резистора R1 и конденсатора С2.

    Выделение строчных синхроимпульсов производится дифференцирующей цепочкой, состоящей из конденсатора СЗ и резистораR5. Постоянная времени дифференцирующей цепочки выбирается в 2—3 раза меньше длительности строчного синхроимпульса

         Поэтому как строчные, так и кадровые синхроимпульсы эффективно дифференцируются цепочкой СЗ, R5. На входе дифференцирующей цепочки (рис. 10. а) синхроимпульсы имеют положительную полярность, так как каскад на транзисторе T1 инвертирует полярность входного сигнала. На выходе дифференцирующей цепочки (рис. 10, б) от кадрового синхроимпульса остается лишь небольшой выброс А, выполняющий функцию строчного синхроимпульса. Врезки b₁ ..., b₆, имеющиеся в кадровом синхроимпульсе, на выходе дифференцирующей цепочки ничем не отличаются от строчных синхроимпульсов.

          Транзистор Т2 (МП38), включенный по схеме с разделенной нагрузкой (резисторы R6,R7), является парафазным усилителем положительных пиков, совпадающих с передними фронтами исходных синхроимпульсов. Отрицательные пики отсекаются. Импульсы положительной и отрицательной полярности, снимаемые соответственно с коллектора и эмиттера транзистора Т2 (см. рис. 9, а), поступают через разделительные конденсаторы С4, С5 в систему автоматической подстройки частоты и фазы строчной развертки. Выделяются кадровые синхроимпульсы двухзвенной интегрирующей цепочкой, состоящей из резисторов R8,R9 и конденсаторов С6, С7.

Рассмотрим работу одного звена интегрирующей цепочки  (R8, C6) Напряжение на выходе интегрирующей цепочки при подаче на ее вход прямоугольного импульса с амплитудой и_вх изменяется по экспоненте с постоянной времени т =R8C6.

На рис. 10, в сплошной линией изображено напряжение и₂ на выходе однозвенной интегрирующей цепочки при подаче на ее вход синхросмеси.

рис.10

Напряжение u_2с, обусловленное действием строчного синхроимпульса, оказывается значительно меньше напряжения u_2k. возникающего под действием кадрового синхроимпульса. Коэффициент подавления строчных   синхроимпульсов   однозвенной   интегрирующей цепочкой определяется отношением напряжения u_2k к напряжению u_2с.

Коэффициент тем  больше, чем больше постоянная времени  интегрирующей цепочки τ. Однако при большом τ длительность фронта выделенного кадрового синхроимпульса τ_фк также оказывается большой, так как:

τ_фк=2 τ

    Большая длительность фронта кадрового синхроимпульса обусловливает неустойчивость синхронизации кадровой развертки и может вызвать нарушение чересстрочной развертки. Практически однозвенная интегрирующая цепочка обладает коэффициентом подавления К_п = 7-9, что недостаточно для полного устранения влияния строчных синхроимпульсов на генератор кадровой развертки. По этой причине в современных телевизорах применяется двухзвенная цепочка, обладающая высоким коэффициентом подавления при большой крутизне нарастания фронта выходного кадрового синхроимпульса.

     На рис. 10, в пунктиром изображена форма напряжения u₃ на выходе двухзвенной интегрирующей цепочки при подаче на ее вход синхрсмеси. Например, если при длительности фронта выходного кадрового импульса

τ_фк = 80 мкc двухзвенная цепочка обладает коэффициентом подавления

К_п2= 40, а однозвенная К_п1 = 8,5, то выигрыш двухзвенной цепочки по сравнению с однозвенной составляет 4,7. Такой выигрыш получается при τ₂ = 0,5 τ₁ где τ₂ - постоянная времени двухзвенной цепочки, а τ₁ - постоянная времени однозвенной цепочки, Кадровый синхроимпульс, выделенный интегрирующей цепочкой R8, C6, R9, C7 , поступает на базу транзистора ТЗ (МП38), включенного по схеме с общим коллектором. Этот каскад согласовывает выход интегрирующей цепочки со входом задающего генератора кадровой развертки и формирует кадровый синхроимпульс путем двустороннего ограничения проинтегрированного импульса.

      Режим каскада по постоянному току определяется транзистором T1, с которым транзистор ТЗ связан непосредственно. Нагрузкой ТЗ служит резистор R11. Кадровые синхроимпульсы с R11 через конденсатор С8 поступают па вход задающего генератора кадровой развертки.

       На рис. 12 показан сдвиг начала импульса кадровой синхронизации, получающийся при отсутствии уравнивающих импульсов. Положение переднего фронта импульса кадровой синхронизации зависит от величины остаточного напряжения, сохранившегося на конденсаторе интегрирующей схемы, после ближайшего импульса строчной синхронизации.

      Если время от ближайшего импульса строчной синхронизации до начала импульса кадровой синхронизации не постоянно, то не будет постоянно и положение фронта выделенного кадрового импульса. Для того чтобы уравнять условия выделения полукадровых импульсов, период следования которых Т_к = 312,5 Т_с (при чересстрочной развертке), в синхросмесь введены уравнивающие импульсы и врезки, следующие друг за другом через 0,5Т_с в течение 3Т_с перед кадровым импульсом и после него. В этих условиях остаточное напряжение перед приходом каждого импульса кадровой синхронизации будет практически одинаково. Наличие уравнивающих импульсов и врезок двойной строчной частоты не нарушает устойчивость синхронизации генератора строк, который во время обратного хода кадровой развертки работает в режиме деления частоты в 2 раза.

 

 

4. Расчет полосового фильтра

 

  Расчёт полосового фильтра производим для канала ТС-2.

Для синтеза  полосового фильтра используем характеристики ФНЧ:

Wсрн = 10375рад/с,

Wсрн = ,

LC =3,7164*10^-8

Примем Cн = 5мкФ,

Тогда Lн = 7,433мГн.

Полоса пропускания : dF= 256Гц ,  fн = f0 = 1332Гц , W0 = 10676 рад/с,

K= fн/ dF =  5,20

Lп1 =        , Lп2 =        , Сп1 =       , Сп2=

Lп1= 0,0036мГн,

Lп2 = 3,60мГн,

Сп1 = 0,0000024мкФ 0мкФ,

Сп2= 0,027мФ.

 

 
Заключение

 

   В ходе  проделанной работы был разработан  узел, обеспечивающий усиление видеосигнала и выполнено разделение строчных и кадровых импульсов синхронизации, с помощью разделительных фильтров: дифференциального - для выделения строчных импульсов и интегрального – для выделения кадровых импульсов.