Общие принципы построения телевизионных приемников

Н аиболее простым с точки зрения структурной схемы является черно – белый ТВ приемник, однако наиболее распространенными в настоящее время являются цветные ТВ приемники “классического” вещательного стандарта с монофоническим звуковым сопровождением, построенные по одноканальной схеме.

Основные функции цветного и черно-белого ТВ приемника вещательного типа:

прием радиосигналов ИЗ и ЗС, их преобразование и детектирование;

подавление сигналов побочных каналов приема;

усиление сигналов ИЗ до уровня, необходимого для работы кинескопа, сигналов ЗС - до значения, необходимого для работы громкоговорителя;

выделение из полного ТВ сигнала строчных и кадровых синхроимпульсов (ССИ и КСИ) и их разделение;

создание необходимых пилообразных токов, синхронных с приходящими синхроимпульсами и обеспечивающих перемещение электронного луча по экрану кинескопа;

преобразование принятых сигналов ИЗ в видимое изображение, сигналов ЗС - в звуковые колебания.

Структурная схема приемника черно–белого телевидения приведена на рис. 6. Принципы работы основных узлов радиовещательных и ТВ приемников аналогичны. Характерные особенности последних связаны с относительно широким спектром радиосигнала изображения и его сложным составом.

Телевизионная антенна для приема радиосигналов определенных каналов должна иметь соответствующую полосу пропускания, а ее сопротивление (так же как и сопротивление входной цепи приемника) должно быть согласовано с волновым сопротивлением фидера.

Радиосигнал с ТВ приемной антенны поступает на вход селектора каналов (СК), состоящего из входной цепи (ВЦ), усилителя радиочастоты (УРЧ), смесителя (СМ) и гетеродина (Г).

Основное назначение СК – селекция (выбор) необходимого ТВ-канала, усиление и преобразование частоты принимаемого радиосигнала. В результате преобразования в приемнике образуются как промежуточные частоты полезных сигналов: промежуточная частота изображения f _{ПЧ ИЗ} и звука f _{1ПЧ ЗВ} (соответственно 38 и 31,5 МГц для стандартов D,K), так и промежуточные и комбинированные частоты зеркального и соседних каналов.

После усиления и преобразования в блоке СК они поступают на трехкаскадный усилитель промежуточной частоты изображения (УПЧИ).

Тракт изображения должен обеспечить примерно одинаковое усиление и время задержки спектральных составляющих полезного сигнала, а также необходимое ослабление мешающих сигналов соседних каналов. При этом учитывается и то, что радиосигнал изображения передается с частично подавленной нижней боковой полосой.

Рис. 6. Структурная схема телевизионного приемника ЧБ изображения

С выхода УПЧИ сигнал поступает на видеодетектор (ВД), который представляет собой диодный детектор огибающей с широкой полосой пропускания. В связи с внедрением ИМС в ряде ТВ приемников используется синхронный детектор, обладающий избирательными свойствами и уменьшающий квадратурные искажения.

После детектирования сигнал поступает в канал изображения. В ТВ приемниках черно-белого изображения он состоит из однокаскадного видеоусилителя (ВУ), после которого полный ТВ сигнал в негативной полярности поступает на катод кинескопа без потери постоянной составляющей, то есть между ВД и катодом отсутствуют разделительные конденсаторы.

В телевизорах III группы видеодетектор одновременно является вторым преобразователем первой промежуточной частоты звука 31,5 МГц. В качестве напряжения гетеродина выступает промежуточная частота изображения 38 МГц. В результате на выходе ВД образуется также модулированное по частоте напряжение второй промежуточной частоты звука, равное f _{2пч зв} = 6,5 МГц (38 - 31,5 МГц).

Поскольку сигнал частоты 38 МГц модулирован по амплитуде ТВ сигналом, разностный сигнал частоты 6,5 МГц, кроме частотной модуляции звуковым сообщением, приобретает небольшую паразитную амплитудную модуляцию телевизионным сигналом. Последняя устраняется амплитудным ограничителем (АО) в звуковом канале, который содержит усилитель промежуточной частоты звука (УПЧЗ), частотный детектор (ЧД), усилитель низкой частоты (УНЧ) и громкоговорители.

Для устранения из телевизионного сигнала колебаний частоты 6,5 МГц, которая является для него помехой, на выходе видеодетектора устанавливается режекторный фильтр. Тогда на видеоусилитель поступает только телевизионный сигнал, а на УПЧЗ – сигнал второй промежуточной частоты звука 6,5 МГц.

Для автоматического управления частотой гетеродина в телевизорах применяется схема автоматической подстройки частоты гетеродина (АПЧГ), содержащая дополнительный усилитель промежуточной частоты 38 МГц, фазовый детектор (ФД), усилитель постоянного тока (УПТ) и управляющий элемент (варикап), включенный в контур гетеродина. При отклонении частоты гетеродина от номинальной (38 МГц) на выходе ФД появляется управляющее напряжение, величина и полярность которого пропорциональны расстройке. При переключении программ и при отсутствии сигнала на входе ТВ приемника происходит блокировка напряжения АПЧГ (автоматическое выключение) для исключения ложной настройки на другие ТВ каналы.

Постоянство размаха телевизионного сигнала на выходе приемника (на катоде кинескопа) при значительном изменении сигнала на входе поддерживается ключевой автоматической регулировкой усиления (АРУ). В телевизионных приемниках АРУ производится не по среднему уровню сигнала несущей частоты, зависящему от постоянной составляющей телевизионного сигнала, а по максимальному уровню, соответствующему передаче синхроимпульсов и не зависящему от содержания передаваемого изображения.

Схема АРУ открывается поступающими с дополнительной обмотки выходного трансформатора строк (ТВС) импульсами, которые совпадают по фазе с синхронизирующими импульсами телевизионного сигнала. Напряжение АРУ, пропорциональное величине синхроимпульсов, подается непосредственно на первый каскад УПЧИ, а на УВЧ – через схему задержки (СЗ), которая препятствует попаданию напряжения АРУ на УВЧ при входном сигнале, меньшем 1 мВ.

Необходимость в задержке объясняется тем, что если АРУ действует при малых входных сигналах, то это приводит к уменьшению коэффициента усиления приемника, в результате чего ухудшается отношение сигнал/шум, потому что увеличивается влияние собственных шумов приемника.

Синхроимпульсы выделяются из полного телевизионного сигнала в амплитудном селекторе (АС) и после их разделения на кадровые и строчные (КСИ и ССИ) в специальной схеме (СР) с помощью интегрирующей (ИЦ) и дифференцирующей (ДЦ) цепочек поступают соответственно на блоки кадровой (БКР) и строчной разверток (БСР). Каждый из блоков развертки содержит задающий генератор (ЗГ), выходной каскад (ВК) и выходной трансформатор (ТВК и ТВС).

БКР вырабатывает колебания тока пилообразной формы с частотой полей, под действием которого происходит отклонение луча по кадру. БСР вырабатывает пилообразные токи с частотой строк, под действием которых происходит отклонение электронного луча слева направо вдоль строк. При совместной работе БСР и бкр на экране кинескопа образуется растр.

Синхронизация БСР более помехоустойчивая, чем синхронизация БКР, она делается инерционной (применяется АПЧФ) в отличие от непосредственной синхронизации БКР. Сущность АПЧФ состоит в том, что частота строчных импульсов, сравнивается в фазовом детекторе с частотой ССИ, выделенных из ТВ сигнала. Образующийся на выходе фазового детектора сигнал ошибки усредняется ФНЧ в течение многих строк и управляет частотой и фазой задающего генератора строчной развертки.

Импульсы напряжения, возникающие во время обратного хода строчной развертки, используются для получения в высоковольтном выпрямителе (ВВ) высокого напряжения для питания анода кинескопа. Напряжение на управляющий электрод подается после выпрямления импульсов кадровой развертки соответствующим выпрямителем (В_УЭ), а на фокусирующий электрод – через ступенчатый делитель напряжения (ДН). (Для чего это сделано?). Для надежного закрывания кинескопа во время обратных ходов по строкам и кадрам применяется схема гашения обратных ходов (СГОХ), импульсное напряжение с которой подается на модулятор кинескопа.

Структурная схема цветного телевизора содержит все блоки, входящие в черно-белый ТП, и дополнительно (рис.2):

цветной кинескоп;

блок цветности (декодирующее устройство);

блок динамического сведения лучей (БДСЛ);

корректоры геометрических искажений;

стабилизатор высоковольтного напряжения (СВН);

схему автоматического размагничивания кинескопа (САРК).

Основное различие между черно-белым и цветным ТП заключается в кинескопах. Не имеют отличий селектор каналов (СК), УПЧИ, каналы ЗС и синхронизации, схемы автоматической регулировки усиления (АРУ), автоматической подстройки частоты гетеродина (АПЧГ). Блоки питания (БП), кадровой и строчной разверток (БКР и БСР), видеоусилители и схема гашения обратного хода (СГОХ) близки по схеме аналогичным блокам черно-белого ТП. Однако в цветном ТП к этим блокам предъявляются особые требования, выполнение которых связано с повышением их сложности и мощности.

В ТП цветного изображения на входе канала яркости ставится блок разделения сигнала яркости и сигнала цветности. В простейшем случае это РФ, который осуществляет частичное подавление спектральных составляющих полного цветного ТВ-сигнала в области сигнала цветности и устраняет помехи от цветовой поднесущей на изображение. Для совмещения во времени сигнала яркости, проходящего по широкополосным цепям (полоса пропускания значительно шире 6 МГц), и цветоразностных сигналов, проходящих по узкополосным цепям (1,5 МГц) и претерпевающих более значительную задержку, в канале яркости устанавливается компенсирующая линия задержки на 0,7 мкс, т.к. на электроды кинескопа эти сигналы должны поступить одновременно. Для ее согласования, а также для обеспечения в канале яркости более высокого коэффициента усиления (чувствительность цветных кинескопов меньше черно-белых, размах сигнала яркости должен быть в 1,5…2 раза больше, чем в черно-белых ТП) ВУ строится на нескольких усилительных каскадах по переменному току с последующим восстановлением постоянной составляющей сигнала.

В канале цветности происходит выделение сигнала цветности из полного цветного ТВ

Рис.7. Обобщенная схема ТП цветного изображения

сигнала, например, с помощью ПФ. Выделенный сигнал цветности поступает в блок демодуляции БДМ, на выходе которого образуется 2 цветоразностных сигнала Е _R-y и Е _b-y, из которых после их усиления с помощью матричной схемы образуется третий цветоразностный сигнал Е _g-y. Три луча цветного кинескопа модулируются сигналами основных цветов приемника Е _r, Е _b и Е _G, для получения которых нужно каждый из цветоразностных сигналов сложить с сигналом E _Y. Сложение этих сигналов может осуществляться до кинескопа или в самом кинескопе. При подаче цветоразностных сигналов на 3 модулятора кинескопа и сигнала E _Y одновременно на 3 катода в негативной полярности (что эквивалентно подаче его на модуляторы в позитивной полярности) сложение сигнала осуществляется непосредственно в кинескопе. Второй вариант (наиболее распространен) предусматривает матрицирование сигналов до кинескопа, то есть получение сигналов Е _r, Е _b и Е _G, затем полученные сигналы подаются раздельно на 3 катода кинескопа.

При приеме черно-белого изображения РФ в канале яркости должен автоматически отключаться, чтобы не ухудшать четкость изображения, канал цветности – закрываться.

Важную роль в цветном ТП играет схема цветовой синхронизации. Она осуществляет контроль за правильностью переключений электронного коммутатора, от которого зависит попадание каждого из сигналов цветности в свой канал, а следовательно, и получение цветоразностного сигнала E'_G-Y. Кроме того, СЦС автоматически отключает каналы блока цветности при приеме черно-белых передач и тем самым предотвращает возможность возникновения помех изображения в блоке цветности.

Отклоняющая система ТВ должна осуществлять отклонение лучей с малыми геометрическими искажениями трех растров и обеспечивать условия точного совмещения лучей. Для получения неискаженного растра на выходе БКР и БСР используются схемы коррекции геометрических искажений (КГИ). С развертками ТВ также связан блок динамического сведения лучей (БДСЛ), который формирует из импульсов кадровой и строчной частот токи, необходимые для коррекции каждого из электронных лучей по мере их удаления от центра экрана. Сама коррекция выполняется регулятором сведения (РС) лучей, расположенным на горловине кинескопа.

Энергия отклонения в цветном ТП намного превышает энергию отклонения в черно-белом ТП, мощность источника высоковольтного напряжения почти в 10 раз больше, чем в черно-белом ТП. Высокое напряжение (20…25 кВ) стабилизируется специальным триодом – стабилизатором высоковольтного напряжения (СВН), что позволяет поддерживать величину этого напряжения при изменении яркости изображения. Напряжения на ускоряющие электроды (УЭ) подаются после выпрямления импульсов кадровой развертки соответствующим выпрямителем ускоряющего напряжения (ВУН), на фокусирующие электроды (ФЭ) – через выпрямитель фокусировки (ВФ).

Для устранения влияний остаточного намагничивания и внешних магнитных полей на чистоту цвета на экране кинескопа применяется устройство автоматического размагничивания.

При приеме сигналов цветного телевидения системы SECAM, в спектре которого на поднесущей частоте (4,406 МГц в одной строке и 4,250 МГц – в другой) передается информация о цветности, в видеодетекторе могут возникнуть биения между промежуточными частотами звука (31,5 МГц) и цветности (38-4,406 и 38-4,250 МГц). Частота биений, равная 2,1 или 2,25 МГц, расположена в спектре телевизионного сигнала и не может быть отфильтрована без ухудшения качества изображения.

В этом случае используется дополнительный детектор разностной частоты (ДРЧ), на который, как обычно, поступают сигналы промежуточных частот 31,5 и 38 МГц (с точек II или IV на рис. 3.1.2), а на входе видеодетектора устанавливается режекторный фильтр, настроенный на частоту 31,5 МГц.

Таким образом, телевизионные приемники строятся по супергетеродинной схеме, как правило, с одним-двумя преобразованиями частоты. Такому приемнику присущ ряд особенностей, связанных, прежде всего, с обработкой полноцветного телевизионного сигнала.

Дата добавления: 2015-05-26