Министерство образования и науки Республики Казахстан

РГКП «Семипалатинский финансово-экономический колледж имени Рымбека Байсеитова»

Сборник лабораторно - практических заданий по учебной практике

Дисциплина: «Обслуживание и ремонт теле - видео - аудиооборудование и оргтехники»

Подготовила: Капашева Ш.М.

2014-2015 учебный год

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии

Протокол №_____ «___»___________201_ г.

Председатель цикловой комиссии

специальных дисциплин - 1__________ Мукушева Л.А.

Введение

Цели освоения учебной практики

Целями освоения учебной практики по дисциплине «Обслуживание и ремонт теле - видео - аудиооборудование и оргтехника» являются формирование устойчивых знаний, умений и владений в области теории и основных принципов действия, методов и способов получения, преобразования, хранения, передачи и приёма аудиовизуальной информации в телевизионных и радиовещательных системах.

Будучи комплексной, дисциплина «Обслуживание и ремонт теле - видео - аудиооборудование и оргтехника» включает в себя в том или ином объёме основные положения обеспечивающих ею курсов, при этом соответствующие разделы вводятся как логически обусловленные и связные между собой темы единой дисциплины.

Знания, умения и навыки, которые должен приобрести студент в результате прохождения учебной практике

В результате теоретического изучения дисциплины студент должен знать:

основные физические процессы, происходящие в устройствах преобразования световой энергии в электрические сигналы при передаче сигналов по каналу связи и приеме электрических сигналов, в устройствах преобразования электрических сигналов в оптические изображение;

методы моделирования, анализа работы, синтеза, оптимизации электрических параметров перечисленных устройств;

типовые схемы и конструкции функциональных узлов телевизионных приемников черно-белого и цветного изображения;

характеристики электронных и полупроводниковых приборов с точки зрения их практического применения в электронных устройствах функциональных узлов;

основные виды функциональных узлов, обеспечивающих нормальную работу телевизионных приемников черно-белого и цветного изображения.

В результате лабораторно - практического освоения дисциплины студент должен уметь:

читать и составлять электрические функциональные, структурные и принципиальные схемы функциональных узлов телевизионных приемников;

проектировать простейшие устройства функциональных узлов телевизионных приемников и управлять параметрами перечисленных узлов;

оптимизировать характеристики функциональных узлов и блоков телевизионных приемников черно-белого и цветного изображения с учетом заданных технических требований;

осуществлять синтез простейших схем функциональных узлов и блоков телеприемников черно-белого или цветного изображения с заданными характеристиками.

Лабораторно - практические задания.

Вследствие высокой стоимости контрольно-измерительной аппаратуры и объектов исследования лабораторные работы проводятся не фронтально, по мере изучения соответствующих разделов дисциплины, а одновременно по всем темам. Поэтому лабораторный практикум начинается, как правило после освоения студентами на лекциях и самостоятельно большей части теоретического материала дисциплины. На лабораторных занятиях студенты должны получить навыки по техническому обслуживанию и ремонту радиоэлектронной аппаратуры с использованием контрольно-измерительной аппаратуры.

Виды контроля и отчётности по дисциплине

В ходе освоения дисциплины студент слушает лекции по теоретическому материалу, ряд вопросов выносится на самостоятельное изучение. Для этого ведущий преподаватель на лекции рекомендует соответствующие литературные и электронные источники и выдает контрольные вопросы для проверки усвоения материала. Для помощи студенту в освоении теоретического материала, выносимого на самостоятельное изучение, предусматриваются консультации ведущего преподавателя. Самостоятельная работа при выполнении лабораторного практикума включает в себя изучение теоретического материала перед выполнением лабораторной работы, анализ результатов, полученных в ходе выполнения работы, формулировка выводов и оформление отчета. Преподаватель проверяет подготовку студента и допускает его к выполнению лабораторной работы. После выполнения работы и оформления отчета студент защищает работу. Преподаватель контролирует качество оформления отчета и глубину усвоения материала.

РАЗДЕЛ 1. МЕТОДИКА РЕМОНТА ЦВЕТНЫХ ТЕЛЕВИЗОРОВ.

ТЕМА 1.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕРКИ ТЕЛЕВИЗОРОВ И ОБНАРУЖЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ НЕИСПРАВНОСТЕЙ.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Виртуальная оценка основных параметров и качества работы цветных телевизоров и теле - видеоаппаратуры

1. Цели работы

Изучение методов оценки качества изображения по испытательным изображениям. Измерение и контроль основных качественных показателей изображения по испытательной таблице типа ИТ 0249.

2. Краткие теоретические сведения

Показатели телевизионного изображения делятся на световые и растровые. К световым относятся: контраст, количество воспроизводимых градаций яркости, максимальная яркость, четкость, допустимый уровень различного рода помех и правильность цветопередачи (в ЦТВ). Растровыми показателями являются: геометрическое подобие изображения оригиналу, размер кадра и его формат, стабильность положения изображения (устойчивость синхронизации) [1, 2]. Оценка качества телевизионного изображения производится по испытательным таблицам (ИТ).

Четкость ТВ изображения количественно характеризует разрешающую способность ТВ системы и оценивается максимальным числом темных и светлых штрихов (линий), которые еще можно различать на ТВ изображении при данных условиях наблюдения. Четкость тем больше, чем выше резкость (воспроизведение границ яркостных переходов) и детальность (воспроизведение одиночных деталей малой протяженности). Наиболее важным параметром является резкость. Это связано с тем, что глаз наиболее "остро" реагирует на искажения очень часто встречающихся яркостных скачков.

Четкость по горизонтали определяется полосой частот, пропускаемой телевизионным каналом, и его переходной характеристикой в области малых времен (верхних видеочастот). Четкость по вертикали определяется числом строк, на которое разлагается изображение. Четкость в обоих направлениях зависит также от яркости и контрастности изображения, конечного размера и формы апертуры считывающего и воспроизводящего лучей и ряда других факторов. Разрешающая способность оценивается по штриховым мирам в виде штриховых клиньев, зонных решеток и групп параллельных штрихов. Это осуществляется по числовым отметкам, соответствующим максимально различному числу строк разложения.

Искажения переходной характеристики в области малых времен приводят к искажениям фронтов импульсов (ухудшение резкости и появление окантовок), в области средних времен - к перекосу (подъему или спаду) плоской части (вершины) импульса (горизонтально тянущиеся продолжения), а в области больших времен - к вертикальным тянущимся продолжениям. Эти искажения обнаруживаются при относительной величине выброса (или перекоса) не менее 3…5%. Тянущиеся продолжения оцениваются по черным прямоугольникам разной протяженности.

Контраст характеризуется отношением яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Его величина зависит от размеров и взаимного расположения темных и светлых мест изображения. При контрастности в крупных деталях порядка 30 изображение оценивается как хорошее, при увеличении до 100 качество изображения значительно улучшается.

Количество воспроизводимых градаций яркости, т.е. число ступеней серого цвета в интервале между максимальной и минимальной яркостями, отчетливо наблюдаемыми на экране, позволяет судить о правильной передаче полутонов серого на изображении. Оценка производится по градационным клиньям, состоящим из равномерных полутоновых полей, непрерывно следующих друг за другом. Для хорошего качества изображения на экране должны воспроизводиться не менее 8 градаций яркости. Количество воспроизводимых градаций яркости при правильно установленных яркости и контрастности изображения зависит от амплитудной характеристики тракта и модуляционной характеристики кинескопа.

Телевизионная система должна обеспечить геометрическое подобие воспринимаемого зрителем масштабно измененного изображения относительно соответствующей части оригинала или относительно первоначально передаваемого изображения, под которым понимается изображение на светочувствительной поверхности передающей трубки. Нарушение геометрического подобия связано с искажениями телевизионного изображения, которые из-за различного характера их зрительного восприятия принято разделять на нелинейные и геометрические. Количественно искажения растра оценивают коэффициентами нелинейных и геометрических искажений по вертикали и горизонтали.

Проверка нелинейных и геометрических искажений растра производится по элементам, имеющим правильную геометрическую форму (окружности, квадраты и т.п.). Нелинейные искажения возникают вследствие непостоянства скорости развертывающего луча передающей или приемной трубки во время прямого хода строчной (кадровой) развертки, что приводит к растягиванию или сужению отдельных участков растра по горизонтали (вертикали). При К_н < 5% нелинейные искажения визуально обычно не обнаруживаются.

Геометрические искажения растра возникают вследствие неравенства радиуса кривизны экрана радиусу отклонения электронного луча в кинескопе, а также из-за дефектов сборки кинескопа и отклоняющей системы. Эти искажения приводят к нарушению прямоугольности растра, а также к искривлению краев растра и прямых линий воспроизводимого изображения. Принято различать геометрические искажения следующих типов: "бочка", "подушка", "трапеция" и "параллелограмм".

Геометрические искажения возникают также при плохой фильтрации питающих напряжений и неисправностях выпрямителей питания и проявляются в искривлении вертикальных линий изображения и смещении строк растра.

В связи с отсутствием интегрального критерия качества ТВ изображения оценка его производится путем субъективных экспертиз. Для этого широко применяются 5-балльные шкалы оценок, рекомендованные МСЭ-Р [1].

На ИТ типа 0249 имеются центральная и четыре угловые окружности. Вся таблица разделена на 12 больших квадратов, каждый из которых разделен на четыре малых. Для удобства определения координат в каждой части таблицы введены обозначения квадратов по вертикали буквами Б, В, Г, Д и по горизонтали цифрами со второй седьмую. Буквы А и Е и цифры 1 и 8 на таблице не указаны.

3. Описание лабораторной установки

В лаборатории имеется 8 однотипных учебных столов, оборудованных комплектом лабораторных работ для фронтального их проведения. Полный ТВ сигнал по коаксиальным кабелям подается на столы по видеочастоте от центрального пульта - аудиторного ТВ комплекса АТК (переключатель SA1 макета - в положениях 1 или 2) или от генератора испытательных ТВ сигналов ГИТС (SA1 - в положении 3), установленного на каждом столе. От АТК (SA1 → 1) может быть подан один из следующих ТВ сигналов: от эпи- или диапроектора, видеомагнитофона, комплексного ТВ генератора или прикладной ТВ установки, либо сигнал любой из вещательной ТВ программ (SA1 → 2).

В состав макета лабораторной работы №1 входят также цветное видеоконтрольное устройство; ТВ осциллограф C9-1 (или C1-81); генераторы флуктуационных шумов, импульсных помех, синусоидальных и прямоугольных периодических колебаний.

4. Порядок выполнения работы

4.1. Подготовка к измерениям

После уяснения цели и содержания работы, сдачи коллоквиума включить макет и видеоконтрольное устройство. Переключатель SA1 макета установить в положение "АТК".

4.2. Проведение измерений

По изображению универсальной испытательной таблицы типа ИТ 0249, воспроизводимом на экране видеоконтрольного устройства измерить и оценить основные качественные показатели изображения.

1. Определить наличие и измерить величину нелинейных искажений растра.

Для определения величины нелинейных искажений растра по горизонтали измеряют ширину наиболее широкой l_max и ширину наиболее узкой l_min полных клеток на изображении ИТ, а также общую ширину полных клеток l_общ вдоль горизонтальной оси экрана. Коэффициенты нелинейных искажений растра по горизонтали определяются по выражениям:

, (1.1)

; (1.2)

(1.3)

где N - число полных клеток, вмещающихся в экран вдоль горизонтальной оси.

Для определения величины нелинейных искажений растра по вертикали измеряют высоту наиболее широкой h_max и высоту наиболее узкой h_min полных клеток на изображении, а также общую ширину полных клеток h_общ вдоль вертикальной оси экрана. Коэффициенты нелинейных искажений растра по вертикали определяются по выражениям:

(1.4)

; (1.5)

(1.6)

где M - число полных клеток, вмещающихся в экран вдоль вертикальной оси.

2. Определить наличие и измерить величину геометрических искажений растра.

Для определения коэффициентов геометрических искажений растра на испытательном изображении выделяют четырехугольник АВСD максимальных размеров, состоящий только из полных квадратов. Измеряют расстояния АВ, ВС, СD, AD, AC и BD и максимальные отклонения а₁ , а₂ , b₁ , b₂ , c₁ , c₂ , d₁ и d₂ воспроизводимых границ квадратов от прямых линий, соединяющих вершины четырехугольника.

D

A

B

C

a₁

b₁

a₂

b₂

d₁

c₁

d₂

c₂

Геометрические искажения изображения k_г в % рассчитывают по формулам:

искажения горизонтальных линий:

типа "бочка": ; (1.7)

типа "подушка": ; (1.8)

типа "трапеция": ; (1.9)

искажения вертикальных линий:

типа "бочка": ; (1.10)

типа "подушка": ; (1.11)

типа "трапеция": . (1.12)

Искажения типа "параллелограмм": . (1.13)

3. Определить четкость изображения в вертикальном и горизонтальном направлениях в центре и по краям изображения.

Для оценки четкости на таблице предусмотрены клинообразные горизонтальные и вертикальные полоски (штрихи) в центральном круге и в кругах по углам. В нижней части центрального круга имеются группы вертикальных штрихов разной ширины. Вдоль вертикальных клинообразных штрихов приведены отметки N = 300, 400, 500, 600. Промежуточные отметки без цифр соответствуют N = 350, 450 и 550. Такие же отметки сделаны на горизонтальных клиньях. Около групп вертикальных параллельных штрихов сделаны цифровые отметки 200, 300, 350, 400, 450, 500, 550 и 600.

Четкость изображения таблицы на приемном экране определяют наибольшей отметкой N_max , на которой глаз достаточно отчетливо различает отдельные черные и белые линии. При этом следует иметь в виду, что действительное число черных и белых линий, уменьшающихся по высоте таблицы, не менее чем на 8% меньше значения, указываемого отметкой, т. е. 550 при отметке 600; 275 при отметке 300 и т. д.

4. Определить число различимых градаций яркости.

Количество различимых градаций яркости оценивается числом прямоугольников градационного клина, которые воспринимаются отличающимися по яркости от смежных прямоугольников. Для этого используют четыре серые шкалы, расположенные в центральном круге таблицы. Каждая шкала содержит десять прямоугольников разной яркости, расположенных в виде ступеней постепенного перехода от черного к белому.

5. Оценить однородность яркости фона по полю изображения.

Однородность яркости фона изображения можно оценить визуально по равномерности яркости серого фона, занимающего значительную часть поля таблицы. При этом дополнительную помощь оказывают четыре серые шкалы, так как при равномерной яркости фона на каждой шкале будет различаться одно и то же число градаций яркости.

6. Определить наличие и величину тянущихся продолжений.

В центральной окружности (Г-4, 5, Д-3, Д-6, Е-3, 4, 5, 6) помещены черные прямоугольники, с помощью которых могут быть выявлены искажения в изображении в виде темных и светлых тянущихся продолжений.

7. Определить наличие повторных изображений.

Наличие повторных изображений можно обнаружить с помощью узких вертикальных черных штрихов на белом фоне, расположенных в квадратах на линиях В и Г. При отражениях обычно справа за штрихами наблюдаются повторные светлые или темные их изображения.

8. Оценить равномерность фокусировки электронного луча по полю изображения.

Равномерность фокусировки развертывающего пятна по площади растра оценивается по форме пяти концентрических колец (Б-2, Б-7, Д-2, Д-7, В, Г4, 5).

9. Оценить качество чересстрочной развертки.

Качество чересстрочной развертки устанавливают по наклонным линиям, расположенным в углах таблицы 0249 (Б-3 и Б-6).

5. Вопросы для самопроверки

1. По каким параметрам производится оценка качества телевизионного изображения?

2. Какие искажения переходной характеристики вызывают:

а) ухудшение резкости;

б) появление окантовок;

в) появление тянущихся продолжений.

3. Поясните природу геометрических и нелинейных искажений растра.

4. Какие причины могут привести к уменьшению количества воспроизводимых градаций яркости?

5. Что такое и как определяется четкость телевизионного изображения?

6. Какие искажения АЧХ тракта приводят к ухудшению резкости изображения?

7. Одинаково ли изменится четкость телевизионного изображения (по горизонтали и вертикали) при сокращении полосы пропускания тракта со стороны верхних частот?

лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОМЕХ НА КАЧЕСТВО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

1. Цели работы

Изучение характера влияния периодических, импульсных (непериодических) и флуктуационных помех на качество телевизионного изображения. Измерение отношения сигнала к помехе. Исследование заметности периодической помехи в зависимости от соотношения между частотами помехи и развертки. Учет визуального восприятия помех при их измерении. Расчет затуханий, вносимых взвешивающим фильтром, для нескольких типов помех.

2. Краткие теоретические сведения

Среди многих параметров и характеристик ТВ системы, от которых зависит качество воспроизводимого изображения, важным является помехозащищенность, оцениваемая отношением сигнала к помехе (ОСП), которое измеряется в тракте передачи видеосигналов, т.е. до модулятора на передающей стороне ТВ системы или после видеодетектора приемника¹. Поэтому необходимо понимать характер влияния различных помех на качество изображения и правильно измерять ОСП.

Виды помех. Помехи по-разному проявляют себя в ТВ тракте и на изображении. В зависимости от характера воздействия на сигнал различают аддитивные и мультипликативные помехи. Аддитивные помехи, проникая в тракт, суммируются с ТВ сигналом, мультипликативные - возникают только в процессе передачи ТВ сигнала и вызывают регулярные или нерегулярные изменения коэффициента передачи канала (уровня сигнала). В первом случае ТВ сигнал на выходе тракта (или какого-либо устройства) можно записать в виде (t) = U_ТВ (t)+U_пом(t), во втором - (t) = U_ТВ (t) · r(t), где r(t) - множитель, учитывающий влияние мультипликативной помехи (например, замираний, возникающих при распространении радиосигнала).

В ТВ тракте существуют три основных вида помех: периодические, импульсные (непериодические) и флуктуационные. Первый и второй виды помех порождаются преимущественно внешними устройствами. При этом, если они создаются непреднамеренно во время работы различных электрических и радиоустройств, их считают индустриальными радиопомехами. Источниками таких помех могут быть другие радиостанции, в том числе и телевизионные (например помехи от соседних и зеркальных каналов), электродвигатели транспортных средств и бытовых приборов и т.п.

Уровень таких помех особенно высок в городах, поэтому все предприятия и организации, на которых изготовляются или эксплуатируются приборы и оборудование, являющиеся источниками радиопомех, обязаны принимать меры по их ослаблению до уровня, соответствующего нормам Государственной инспекции по электросвязи (БелГИЭ).

Флуктуационные помехи (шумы) обусловлены дискретной природой электрического тока, т.е. являются внутренними помехами ТВ системы.

Полезные сигналы при определенных обстоятельствах порождают помехи, которые описываются как сигналы. К ним относятся эхо-сигналы, обусловленные многолучевым приемом прямого и отраженных радиотелевизионных сигналов, а также рассогласованием в линии связи; перекрестные помехи между сигналами яркости и цветности, вызванные их совместной передачей в общей полосе частот и плохим разделением в приемнике.

При преобразовании аналогового сигнала в цифровой в связи с ограниченным числом уровней квантования появляются помехи, получившие название шумы квантования.

ОСП. В ТВ под отношением сигнала к флуктуационной помехе ψ_эф (периодической помехе ψ_п) понимают отношение размаха ТВ сигнала U_с между контрольными уровнями черного и белого к эффективному значению помехи U_{п эф} (максимальному размаху помехи U_п) в рабочей полосе видеочастот, которое выражают в децибелах [1, 2]:

ψ_эф = 20 lg U_с / U_{п эф} , (2.1)

ψ_п = 20 lg U_с / U_п . (2.2)

Визуальное восприятие помех зависит от ряда факторов, основным из которых является характер распределения помех по спектру: низкочастотные помехи более заметны, чем высокочастотные той же мощности. Это объясняется тем, что зрительная система является пространственно-временным фильтром нижних частот [3, 4]. Менее заметна также помеха, создающая неподвижный узор на изображении. Ослабление восприятия высокочастотных составляющих помех происходит потому, что зрительная система сглаживает выбросы помех, имеет пониженную контрастную чувствительность при наличии помех, а также вследствие сглаживающего действия послесвечения люминофора экрана.

Восприятие помех зависит и от яркости участков экрана (уровня ТВ сигнала): наиболее заметны помехи на уровне серого, что объясняется зависимостью контрастной чувствительности зрения от яркости (в силу закона Вебера-Фехнера глаз реагирует не на абсолютное изменение яркости, а на относительное) [3, 4].

Влияние периодических помех. В зависимости от соотношения частот помехи f_пом , полей f_пол и строк f_стр они могут по-разному проявляться на изображении (m и n - целые числа):

f_пом < f_пол - в виде периодических изменений яркости всего изображения с разностной частотой;

f_пом < f_стр , f_пом = nf_пол - в виде неподвижных чередующихся горизонтальных темных и светлых полос;

f_пом < f_стр , f_пом ≠ nf_пол - в виде горизонтальных полос, перемещающихся вверх или вниз по экрану;

f_пом > f_стр , f_пом = mf_стр - в виде неподвижных вертикальных полос;

f_пом > f_стр , f_пом ≠ mf_стр , f_пом = nf_пол - в виде неподвижных чередующихся наклонных темных и светлых полос;

f_пом > f_стр , f_пом ≠ mf_стр , f_пом ≠ nf_пол - в виде наклонных темных и светлых полос, перемещающихся по экрану.

Периодические помехи могут создаваться и непосредственно в тракте передачи ТВ сигнала, например, при преобразовании частот в аппаратуре линии связи и в ТВ приемниках. Особое место занимают низкочастотные периодические помехи, проникающие в ТВ сигнал и в развертывающие устройства из цепей электропитания. Периодическую помеху с частотой питающей сети и с частотами ее гармоник до 1 кГц называют фоновой помехой.

Зависимости ψ_п = φ( f ) для черно-белых ТВ изображений показаны на рисунке 2.1, а - в; для системы ЦТВ СЕКАМ от немодулированной синусоидальной помехи - на рисунке 2.1, г.

Фоновая помеха, частота которой f_ф = f_пол , едва заметна на изображении при ψ_п ≥ 14 дБ, так как она создает неподвижный узор; если f_ф = f_пол ± (6…8) Гц, то та же степень заметности обеспечивается при ψ_п = 43 дБ (см. рисунок 2.1, б). При этом заметность периодических импульсных помех той же мощности больше (см. рисунок 2.1, в). Для того чтобы фоновая помеха не искажала цветное изображение, ψ_п должно быть не менее 46 дБ.

Известно, что синусоидальная помеха, частота которой кратна нечетной гармонике полустрочной частоты

f_пом = (2n+1)(f_стр / 2) (2.3)

примерно на 20 дБ заметна меньше, чем помеха с частотой f_пом = nf_стр [1, 2].

Такая помеха приводит к дополнительному увеличению (например, во время положительных полуволн) и уменьшению (во время отрицательных полуволн) яркости изображения. При этом, как следует из условия (2.3), в течение строки укладывается нецелое число (n + 1/2) периодов (нечетное число полупериодов) помехи, что приводит к изменению на 180° ее фазы от строки к строке. Ввиду нечетного числа строк в кадре фаза синусоидальной помехи изменяется и от кадра к кадру. В результате помеха, отвечающая условию (2.3), создает на ТВ изображении шахматную структуру из светлых и темных точек, которые c каждым кадром меняются местами: на какую величину яркость каждого элемента увеличивается в одном кадре, на столько же в другом она уменьшается. При наблюдении (благодаря инерционности зрения) происходит пространственное и временное усреднение мешающего влияния помехи, т.е. создаваемые ею изображения как бы компенсируют друг друга. Это свойство, называемое самокомпенсацией, используется, например, в цветном телевидении при выборе значения поднесущей частоты, на которой передается информация о цветности.

Влияние импульсных (непериодических) помех. Источники таких помех уже были рассмотрены. НЧ помехи, попадая в тракт ТВ сигнала, приводят к появлению на изображении хаотических горизонтальных полос разной длины в зависимости от параметров помехи.

Влияние флуктуационных помех. Эти помехи имеют широкий спектр частот с практически равномерным распределением энергии (поэтому часто их называют белым шумом по аналогии с белым светом, имеющим равномерное распределение энергии в видимом диапазоне). Они снижают четкость, контраст изображения и количество воспроизводимых градаций яркости. Их действие вызывает у зрителя неприятное ощущение из-за хаотического изменения яркости и цветности мелких участков изображения. Уменьшение четкости происходит потому, что помехи размывают резкие границы в изображении. Действие помех увеличивает яркость темных мест экрана и уменьшает контраст изображения, а также количество различимых градаций яркости. Детали с небольшой контрастностью становятся менее заметными.

Учет визуального восприятия помех при измерении ОСП. Взвешивающий фильтр. В настоящее время при измерении ОСП учитывается только первое из рассмотренных выше свойств зрения: большая заметность НЧ помех, чем ВЧ той же мощности. Если этого не делать, результаты измерений не будут соответствовать визуальной оценке. Рассмотрим пример. Пусть имеются два ТВ канала, на выходах которых ОСП (измеренное прибором) одинаково, но в первом спектр помех спадает с ростом частоты, а во втором, наоборот, растет (мощность помех одинакова в обоих каналах). Ясно, что на экране телевизора, подключенного ко второму каналу, заметность помехи в силу указанного свойства зрения будет меньшей. Следовательно, для полной характеристики помех недостаточно знать только величину ОСП, поскольку при традиционном способе измерений ОСП не учитываются особенности визуального восприятия помех.

Для измерения уровня помех с учетом их видимости вводят понятие электрической модели частотной характеристики глаза, представляемой в виде ФНЧ. АЧХ этого фильтра и определяет относительную степень мешающего действия ("вес") частотных составляющих помех на различных участках спектра ТВ сигнала, поэтому ее называют весовой функцией помех Ф( f ), а сам фильтр - взвешивающим [1, 2]. В соответствии с рекомендациями МСЭ-Р квадрат АЧХ взвешивающего фильтра при измерениях помех в каналах передачи сигнала черно-белого ТВ, а также в каналах сигналов яркости и основных цветов в цветном телевидении, описывается выражением:

Ф( f )_чбТВ = 1 / [1 + (2πfτ)²] , (2.4)

где τ - постоянная времени взвешивающего фильтра, мкс;

f - частота, МГц,

а характеристика затухания, выраженная в децибелах (рисунок 2.2, кривая 1)

а( f ) = 10 lg 1/Ф( f ) = 10 lg [1 + (2πfτ)²] . (2.5)

Постоянная времени взвешивающего фильтра для канала передачи сигнала черно-белого ТВ (сигнала яркости ЦТВ) принята равной τ = 0,33 мкс, а для каналов сигналов основных цветов "красного", "синего" и "зеленого" - соответственно τ_R = 0,17 мкс, τ_B = 0,15 мкс, τ_G = 0,21 мкс.

Мощность помехи определяется по известной спектральной плотности мощности G_п( f ):

, Вт, (2.6)

где f_н и f_в - нижняя и верхняя частоты ТВ канала.

Если теперь на входе прибора, измеряющего мощность помехи, включить взвешивающий фильтр с АЧХ (2.4), его показания будут соответствовать визуально воспринимаемой мощности помехи P_виз , которая характеризует видность помехи (P_виз - это по сути мощность помехи на выходе некоторого светочувствительного прибора, аналогичного аппарату зрения). Таким образом, мощность помехи на выходе взвешивающего фильтра

, Вт, (2.7)

и равна визуально воспринимаемой P_виз.

При использовании взвешивающего фильтра, независимо от спектрального состава помех G_п( f ), равные результаты измерений P_вых будут соответствовать практически одинаковому восприятию флуктуационных помех на изображении.

Затухание, вносимое взвешивающим фильтром, определяется как отношение мощности помехи на входе фильтра P_вх (2.6) к мощности помехи на его выходе P_вых (2.7):

, дБ, (2.8)

и характеризует эффективность подавления зрительной системой помех на изображении.

В цветном ТВ в ВЧ области спектра полного сигнала (примерно от 3 до 6 МГц) передается информация о цветности. В ТВ приемниках находящиеся в этой полосе частот спектральные составляющие флуктуационных помех демодулируются вместе с сигналом цветности. Продетектированная флуктуационная помеха, являющаяся более низкочастотной (ΔF определяется полосой частот цветоразностных сигналов 0…1,3 МГц) и, следовательно, визуально более заметной, воздействует на изображение совместно с флуктуационной помехой в канале яркости, увеличивая тем самым общий уровень помех. В связи с этим для измерений в трактах передачи полного цветового ТВ сигнала применяется другой взвешивающий фильтр [1, 2]:

Ф( f )_цтв = [1 + (2πfτ/α)²] / [1+(2πfτ)²(1+1/α)²], (2.9)

где τ = 0,245 мкс, α = 4,5.

Затухание этого фильтра в ВЧ области (см. рисунок 2.2, кривая 2) меньше, чем фильтра (2.4): при f → ∞ значение затухания, определяемого по выражению (2.5), равно а_чбтв → 0, а_цТв → 14,8 дБ.

Характеристика фильтра (2.9) подобрана таким образом, чтобы его можно было применять для измерений помех при международном обмене ТВ программами, когда по линиям связи передаются сигналы различных систем черно-белого и цветного телевидения. Поэтому фильтр называется универсальным.

Отношение сигнала к взвешенной помехе на выходе фильтра ψ_{эф взв} определяют суммированием в децибелах ОСП ψ_эф на входе фильтра и затухания A, вносимого взвешивающим фильтром:

ψ_{эф взв} = ψ_эф + A. (2.10)

Для наиболее характерных типов помех, например с равномерной или квадратичной спектральной плотностями, затухания А, вносимые взвешивающим фильтром, определены математически, что позволяет упростить процесс измерения ψ_{эф взв} [1].

Измерение ОСП. Существует много способов измерения ОСП, определяемого выражениями (2.1), (2.2), подробно описанных в [1, 2]. Рассмотрим осциллографический способ, который, однако, позволяет измерять отношение размаха сигнала U_с не к эффективному напряжению флуктуационной помехи U_{п эф} ,а к ее размаху - квазипиковому значению U_кп:

ψ_кп =20 lg U_с / U_кп . (2.11)

Под размахом помехи понимают некоторый условный размах светящейся размытой полосы - "шумовой дорожки", образуемой помехой на экране осциллографа, сверху и снизу которой наблюдаются хаотически возникающие узкие выбросы. При этом, чем больше мгновенные выбросы превышают U_{п эф} ,тем они менее вероятны. Отношение квазипикового размаха помехи U_кп к эффективному напряжению помехи U_{п эф} называют пик-фактором:

К_п = U_кп/U_{п эф} . (2.12)

Величина пик-фактора К_п определена экспериментально и для флуктуационной помехи с нормальным законом распределения считается равной К_п = = 6,5…7 (16…17 дБ).

Представление об U_{п эф} и U_кп можно получить, если воспользоваться выражением для распределения плотности вероятности мгновенных значений флуктуационной помехи с нормальным законом и нулевым средним (рисунок 2.3):

. (2.13)

Тогда при u = 0 , а при u = U_{п эф}

, а их отношение

p(U_{п эф}) / p(0) = exp(- 0,5) = 0,607 = L_{п эф} / L_max , (2.14)

где L_{п эф} и L_max - средние яркости свечения экрана осциллографа в точках u = = U_{п эф} и u = 0.

Действительно, средняя яркость свечения экрана осциллографа вдоль вертикальной оси распределена по тому же закону, что и помеха. Поэтому значение U_{п эф} можно определить в соответствии с (2.14) фотоэлектрическим преобразователем с узкой горизонтальной щелью, параллельной линии развертки.

Расчет ОСП при измерении с помощью осциллографа ведут по выражению (2.11), а затем, учитывая (2.12), пересчитывают в соответствии с определением (2.1) по выражению:

ψ_эф = 20 lgU_с /(U_кп /К_п) = 20 lgU_с /U_кп + 20 lg К_п = ψ_кп + (16…17), дБ. (2.15)

Преимущество осциллографического способа - простота, основной недостаток - невысокая точность измерений из-за трудностей четкого определения границ, между которыми следует измерять размах помехи, что ведет к большим расхождениям результатов измерений. Действительно, при ψ_эф = = 40 дБ (помеха едва заметна) и размахе сигнала на экране осциллографа, равном 50 мм, эффективное напряжение помехи составляет 0,5 мм, а видимый на экране осциллографа размах помехи - примерно 3,5 мм. Если при визуальном отсчете линейных размеров помехи и сигнала ошибка составит всего лишь ±1 мм, ошибка измерений будет около 6 дБ.

Повысить точность измерений можно путем увеличения масштаба помехи на экране осциллографа. Чтобы при этом не происходило ограничения помехи, наложенной на сигнал, необходимо, например, разделить помеху и сигнал (в макете предусмотрена возможность раздельного измерения размахов сигнала и помехи). Другие методы повышения точности измерений с помощью осциллографа описаны в [1, 2].

Три варианта измерения и расчета ОСП ψэф и ψэф взв . Первый вариант соответствует сравнению по величине ОСП ТВ систем (или устройств), имеющих одинаковый характер спектра флуктуационных помех (равномерный, квадратичный или другой). В этом случае сравнение достаточно проводить по измеренным величинам ψ_эф (ψ_кп ), так как при одинаковом характере спектра помех значения ψ_{эф взв} в двух сравниваемых системах будут отличаться от ψ_эф на одну и ту же величину затухания A взвешивающего фильтра.

Во втором варианте характер спектра флуктуационных помех различен, но соответствует типовому или задан математически. Тогда необходимо определить ψ_{эф взв} в каждой системе. Как и в первом варианте измеряют ψ_эф , а ψ_{эф взв} рассчитывают по (2.10), если затухание A известно для данного типа помех, если нет, то его предварительно определяют по (2.8), зная G_п ( f ) и Ф( f ).

Третий вариант отличается от второго тем, что зависимости G_п ( f ) для сравниваемых систем (или устройств) математически не заданы. Для нахождения ψ_{эф взв} , как и ранее, сначала определяют ψ_эф . Затем, аппроксимируя форму кривой спектральной плотности G_п ( f ) помех, наблюдаемую на анализаторе спектра, получают математическое выражение для G_п ( f ) и рассчитывают ψ_{эф взв} как во втором варианте. Более простым способом определения ψ_{эф взв} в этом случае является включение взвешивающего фильтра на входе измерительного прибора.

Нормы на ОСП. Связь между ОСП и качеством изображения очевидна: чем выше ОСП, тем лучше качество. Однако количественные соотношения имеют довольно большой разброс [1]. Считается, что изображение отличного качества воспроизводится ТВ системой, ОСП на выходе которой для помех с равномерным спектром выше 46 дБ (200 раз); пороговое значение (помеха едва заметна) - 41…46 дБ; допустимое значение (при котором обеспечивается достаточно высокое качество черно-белого изображения) - 30…40 дБ. При ОСП, равном 40 дБ, количество различимых градаций яркости на 20% меньше, чем при отсутствии помех. Для системы СЕКАМ установлено следующее примерное соответствие между качеством изображения и ОСП: оценка 5 - 40 дБ; 4,5 - 36 дБ; 4 - 30 дБ; 3 - 24 дБ; 2 - 19 дБ и 1 - 14 дБ.

3. Описание лабораторной установки

В качестве генератора периодических помех используется внешний генератор, установленный на каждом рабочем месте. Импульсные и флуктуационные помехи генерируются специальными устройствами, входящими в состав макета. Флуктуационные помехи с квадратичным или спадающим спектром имитируются путем пропускания помехи через дифференцирующую или интегрирующую цепочки с соответствующими параметрами.

4. Порядок выполнения работы

4.1. Расчет затухания

Каждый студент получает индивидуальное задание (в рамках самостоятельной работы) по расчету затухания, вносимого взвешивающим фильтром. Исходными данными для расчетов, выполняемых до проведения лабораторной работы, являются различные аналитические выражения для G_n( f ) и Ф( f ).

4.2. Исследование влияния периодических помех на качество ТВ изображения:

4.2.1. Подать на вход ВКУ ТВ сигнал от ГИТС (например, вертикальные полосы) или от АТК вместе с периодической помехой прямоугольной формы частотой 50 Гц, при которой она неподвижна на изображении. Установить на генераторе такое напряжение помехи, при котором она едва заметна или допустима (условие, соблюдаемое при всех измерениях). Качество изображения в соответствии с рекомендациями МСЭ-Р может оцениваться по шкале ухудшений: 5 - помеха незаметна; 4 - заметна, но не мешает; 3 - заметна, немного мешает; 2 - мешает, надоедает; 1 - сильно мешает.

Измерить размахи сигнала, помехи и рассчитать ОСП по выражению (2.2).

Убедиться, что при отклонении частоты помехи от 50 Гц, т.е. при f_пом <> f_пол , заметность перемещающейся помехи возрастает. Измерить ОСП для любых двух частот, отличающихся от 50 Гц на ± (1…5) Гц. По результатам трех измерений построить график, аналогичный представленному на рисунке 2.1, в.

Сделать вывод о заметности помех на разных уровнях яркости изображения.

4.2.2. Переключить генератор на формирование синусоидального колебания и произвести измерения, аналогичные п. 4.2.1.

4.2.3. Определить допустимый уровень синусоидальной помехи, частота которой: а) кратна частоте строк, б) удовлетворяет условию (2.3). Объяснить полученный результат.

4.2.4. Аналогично п. 4.2.1 или п. 4.2.2 измерить ОСП при подаче на вход ВКУ ТВ сигнала реального изображения вместе с периодической помехой 50 Гц. Сделать вывод о допустимом уровне помех на реальных и испытательных изображениях.

4.3. Исследование влияния случайных импульсных помех на качество ТВ изображения. Включить генератор импульсных помех и подать их в тракт ТВ сигнала. Изменяя мощность помехи, добиться изображений хорошего и плохого качества, каждый раз измеряя ОСП. Измерить ОСП для реальных и испытательных изображений.

4.4. Исследование влияния флуктуационных помех на качество ТВ изображения:

4.4.1. Измерить ОСП в каждом из ТВ сигналов, поступающих с эфира, АТК и ГИТС соответственно. Расчет невзвешенного ОСП производится по выражению (2.15), взвешенного - по (2.10) в предположении что помеха имеет равномерную спектральную плотность. Если помеха на изображении незаметна, результаты измерений будут соответствовать изображению отличного качества.

4.4.2. Включить генератор флуктуационных помех и подать их в тракт ТВ сигнала, например, от АТК. Изменяя мощность помехи, добиться изображений хорошего и плохого качества, каждый раз измеряя ОСП.

По результатам измерений и расчетов (п. 4.1) определить взвешенное ОСП для трех типов помех: с равномерным, квадратичным и спадающим спектром.

5 Вопросы для самопроверки

1. Какие виды помех наиболее характерны для ТВ трактов?

2. Назовите источники помех и их основные характеристики.

2. Как влияют на качество ТВ изображения периодические, импульсные и флуктуационные помехи?

4. Что понимают под ОСП в телевидении?

5. При каких соотношениях между частотами периодической помехи, строк и полей они создают неподвижные или перемещающиеся полосы?

6. Какие периодические помехи менее заметны: частота которых кратна или не кратна частотам развертки? Приведите пример по результатам измерений.

7. Объясните механизм меньшей заметности синусоидальной помехи, частота которой удовлетворяет условию (2.3).

8. Как зависит визуальное восприятие флуктуационных помех от распределения их энергии по спектру?

9. Почему и как зависит заметность помех от яркости ТВ экрана?

10. Объясните назначение взвешивающего фильтра.

лабораторная работа № 3

ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ характеристик и ПАРАМЕТРОВ СКВОЗНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО КАНАЛА

1. Цели работы

Изучение методов измерения основных характеристик и параметров телевизионного оборудования; изучение состава измерительных сигналов испытательных строк и их назначения; измерение характеристик и параметров сквозного ТВ канала при использовании измерительных сигналов испытательных строк ТВ сигнала вещательной программы.

2. Краткие теоретические сведения

Между показателями качества ТВ изображения и характеристиками канала передачи ТВ сигналов существует однозначная связь, которая позволяет предвидеть возможные искажения изображения на основании анализа характеристик сквозного ТВ канала и его параметров, численно характеризующих искажения ТВ сигналов при их формировании, передаче и обработке.

Методы измерений характеристик и параметров телевизионного оборудования, базирующиеся на использовании измерительных сигналов, введенных в активные строки ТВ сигнала, широко применяются при лабораторных измерениях и настройке оборудования, а также при профилактических работах во время технологических пауз в ТВ вещании.

Во время же вещания измерительные сигналы должны быть замешаны в ТВ сигнал вещательной программы так, чтобы они не были заметны на принятом изображении. Для этого используют различные методы.

Если измерительные сигналы наложить на полный цветовой ТВ сигнал или ввести только в интервалы передачи видеоинформации, то необходимо, чтобы их уровень был настолько мал, чтобы они не просматривались на изображении и не нарушали работу ТВ тракта. При этом ввиду очень низкого уровня измерительных сигналов их можно использовать лишь при контроле характеристик, которые можно оценивать при таких условиях, например АЧХ, характеристика группового времени запаздывания и др. Для контроля нелинейных искажений такой способ неприемлем, так как размах измерительных сигналов должен охватывать диапазон между уровнями черного и белого. Сигналы такого уровня не могут накладываться на ТВ сигнал, поскольку это приводит к большим искажениям изображения.

Из-за инерционности зрения можно, эпизодически прерывая передаваемую видеоинформацию, вводить в ТВ сигнал измерительные сигналы в виде импульсов, длительность которых может достигать длительности одного поля или кадра (контрольные кадры). Метод контрольного кадра особенно эффективен, когда требуется в процессе передачи контролировать переходную характеристику в области больших времен с помощью прямоугольного импульса длительностью Т_пол . Чтобы контрольный кадр был менее заметен на изображении, измерительные сигналы в двух смежных полях нужно передавать в противоположной полярности. Кроме того, в контрольный кадр можно вводить и другие измерительные сигналы. Перед выдачей сигнала потребителю контрольный кадр желательно погасить и заменить, например, сигналом предыдущего кадра, предварительно зафиксированным в запоминающем устройстве. Проведенные эксперименты показали, что при уменьшении частоты следования (1 кадр/мин) контрольный кадр становится практически незаметным.

Наибольшее распространение получили методы контроля с введением измерительных сигналов в интервал гасящего импульса полей. В этом интервале в течение нескольких строк, называемых испытательными, можно передавать измерительные сигналы, позволяющие выявить линейные и нелинейные искажения, так как размах этих сигналов может занимать весь динамический диапазон передачи видеоинформации. В интервалы гашения строк можно вводить лишь очень кратковременные сигналы.

В начале каждого поля строки гасящего импульса полей на изображении практически находят одна на другую, закрыты обрамлением экрана и незаметны. Поэтому в них и вводят измерительные сигналы. Однако при этом приходится ограничивать число строк в каждом поле, чтобы измерительные импульсы не были заметны в верхней части изображения при уменьшении размера растра по вертикали.

Так как измерительные сигналы желательно передавать в минимальном числе строк, то их делают комбинированными. Эти сигналы по возможности необходимо приближать к сигналам, используемым при периодических измерениях в ТВ канале, что позволяет, во-первых, унифицировать нормы и допуски на измеряемые характеристики и параметры, во-вторых, значительно уменьшить число и номенклатуру контрольно-измерительной аппаратуры.

В связи с широким международным обменом ТВ программами в МСЭ-Р принята Рекомендация 473, регламентирующая форму измерительных сигналов и их местоположение в ТВ сигнале. При этом приняты во внимание перспективы автоматизации контроля, а также стремление использовать вводимые сигналы не только для контроля, но и для решения ряда измерительных задач, что предъявляет повышенные требования к точности формирования сигналов. Для систем цветного телевидения с разложением изображения на 625 строк приняты сигналы, вводимые в интервалы испытательных строк, форма которых приведена на рисунке 3.1 [8].

Для задания точного местоположения составляющих измерительных сигналов каждую из строк разбивают на 32 интервала длительностью Н/32 ± 40 нс (Н - длительность строки). Интервалы отсчитывают относительно времени, соответствующего точке О_н, расположенной на фронте строчного синхронизирующего импульса на уровне половины его размаха.

В строки 17 и 20 гасящего импульса полей вводят прямоугольный В2, синусквадратичный В1, сложный синусквадратичный импульс F и пятиступенчатый сигнал D1 (сигнал I), в строки 18 и 21 вводят сигналы С1 и С2 для измерения амплитудно-частотных характеристик на дискретных частотах (сигнал II), в строки 330 и 333 - прямоугольный В2, синусквадратичный В1 импульсы и пятиступенчатый сигнал с насадкой цветовой поднесущей D2 (сигнал III). В строки 331 и 334 вводят на пьедестале трехуровневый сигнал цветовой поднесущей G2 и опорный сигнал цветовой поднесущей Е (сигнал IV) (рисунок 3.1).

Сигналы опознавания пунктов введения рассмотренных измерительных сигналов вводят в строки 16 и 19 первого поля. Они состоят из четырех прямоугольных импульсов, длительность которых можно изменять в пределах 1...10 мкс дискретно через 1 мкс, что обеспечивает возможность опознавания до 10 000 пунктов.

Измерительные сигналы испытательных строк и сигнал опознавания места ввода этих сигналов являются неотъемлемой частью полного цветового ТВ сигнала. Эти измерительные сигналы вводят в канале изображения аппаратно-студийного комплекса в строки 17, 18, 330 и 331 для целей контроля характеристик и параметров сквозного ТВ тракта. Сигналы опознавания места ввода передают в строке 16. Эти сигналы не должны гаситься или заменяться другими во всех звеньях тракта передачи изображения. Кроме того, строки 22 и 335 резервируют для измерения уровня флюктуационных помех.

Для целей контроля отдельных участков ТВ канала измерительные сигналы могут быть дополнительно введены на входе магистрального канала изображения (или на входах отдельных участков этого канала) и на входе канала изображения ТВ радиопередатчика в строки с номерами 20, 21, 333 и 334 (при повторном введении сигналов ранее введенные сигналы гасятся). В строку 19 вводят сигналы опознавания места ввода этих сигналов.

Сигналы телеуправления и телеметрии, предназначенные для дистанционного управления и измерений в тракте вещательного ТВ, вводят в канал изображения аппаратно-студийного комплекса в строку 329 и в магистральном канале изображения - в строку 332. В интервале гашения полей можно передавать эталонные сигналы частоты и времени.

Приведем качественные показатели ТВ канала, которые могут быть измерены непосредственно в процессе передачи с помощью рассмотренных измерительных сигналов.

Линейные искажения

Коэффициент передачи в области нижних частот В2

Амплитудно-частотная характеристика С1 и С2

Искажения переходной характеристики в области

средних времен В2

малых времен В2 и В1

Различие усиления сигналов яркости и цветности В2 и G2,

а также В2 и F

Расхождение во времени сигналов яркости и цветности F

Нелинейные искажения

сигнала яркости D1

сигнала цветности G2

Влияние сигнала яркости на сигнал цветности:

дифференциальное усиление D2

дифференциальная фаза D2

Влияние сигнала цветности на сигнал яркости В2 и G2

3. Порядок выполнения работы

3.1. Подготовка к измерениям

После уяснения цели и содержания работы, сдачи коллоквиума включить макет и осциллограф. Используя блок выбора строки осциллографа выделить испытательные строки ТВ сигнала вещательной программы, получить и зарисовать осциллограммы измерительных сигналов.

3.2. Проведение измерений

3.2.1. Различие в усилении (РУ) δ_РУ сигналов яркости и цветности.

При использовании элемента G2: измеряют размахи элементов G2 и В2 - U_G2 , U_Y и вычисляют δ_ру в процентах по формуле

. (3.1)

При использовании элемента F: измеряют c учетом знака экстремальные значения U₁ и U₂ огибающей основания (рисунок 2.2, а, б) и размах U_Y элемента В2 и вычисляют δ_ру в процентах по формуле

(3.2)

Если огибающая основания сигнала F имеет одно экстремальное значение, то U₁ принимают равным нулю.

3.2.2. Расхождение во времени (РВ) СЯ и СЦ.

По результатам предыдущих измерений значение в наносекундах вычисляют по формуле

. (3.3)

Сделать вывод о поведении АЧХ и ФЧХ (ГВЗ).

3.2.2. Нелинейные искажения сигнала яркости δ_у.

При использовании элемента D1 измеряют размахи максимальной U_макс и минимальной U_мин ступеней и вычисляют δ_y в процентах

δ_y = ((U_макс - U_мин)/U_макс)·100. (3.4)

3.2.4. Дифференциальное усиление δ_ду.

Измеряют размахи цветовой поднесущей (насадки) элемента D2, выделенной полосовым фильтром 3…5 МГц (или 4,43 МГц) осциллографа: максимальный U_макс, минимальный U_мин и соответствующий уровню гашения U₀ (рисунок 3.2, а), затем вычисляют δ_ду в процентах по формуле

(3.5)

где х = ((U_макс - U_о)/U_о)·100, y = ((U_о - U_мин)/U_о)·100.

Размах цветовой поднесущей измеряется в точках, соответствующих серединам ступеней.

Объяснить механизм возникновения искажений типа дифференциальное усиление.

3.2.5. Нелинейные искажения сигнала цветности δ_цв.

Измеряют размахи участков максимальной U_g, и минимальной U₁ амплитуды элемента G2 (см. рисунок 3.1, г) и вычисляют δ_цв в процентах по выражению

δ_цв = ((U_g - 5U₁)/U_G)·100 (3.6)

3.2.6. Влияние сигнала цветности на сигнал яркости.

Измеряют разность уровней ΔU (см. рисунок 3.2, г) сигнала яркости (пьедестала), выделенного фильтром 0…2 МГц осциллографа из элемента G2, и вычисляют δ_ця в процентах по отношению к размаху импульса белого

δ_ця = (ΔU / U_Y)·100. (3.7)

Разность уровней ΔU измеряют между уровнями точек b₁₂ и b₁₅. Первая расположена в области, где цветовая поднесущая в элементе G2 имеет максимальный размах, вторая - где поднесущая отсутствует. Значение ΔU считается положительным, если уровень точки b₁₂ выше уровня точки b₁₅.

Объяснить механизм влияния сигнала цветности на сигнал яркости.

3.2.7. Отношение сигнала яркости к флюктуационной помехе.

Измеряют размах U_y элемента В2, размах помехи в 22-й (или 335-й) строке - квазипиковое значение U_к.п (размах шумовой дорожки) и вычисляют ψ_эф по формуле

ψ_эф = 20 lg(U_yK_П / U_КП) = 20lg(U_y / U_п.эф), дБ (3.8)

где K_П - пик-фактор, величина которого для флюктуационной помехи с нормальным законом распределения равна 6,5...7 или 16...17 дБ.

3.2.8. Неравномерность АЧХ.

Измеряют по относительному отклонению размахов пакетов синусоидальных колебаний U_i дискретных частот (элемент С2 на рисунке 3.1, б) от размаха U_c1 опорного элемента C1 и вычисляют в процентах по формуле

δ_i = (U_i - U_c1) / U_c1)·100. (3.9)

3.2.9. Искажения sin²-импульса. Измеряют по искажению формы элемента B1 (cм. рисунок 3.1, а); относительное изменение размаха импульса U_B1 по отношению к размаху U_y элемента B2; изменение длительности t_B1 импульса на уровне 0,5 его размаха по сравнению с номинальным значением, относительные размахи выбросов по отношению к U_y .

5. Вопросы для самопроверки

1. Какие методы используются при измерении и контроле характеристик и параметров сквозного ТВ канала в процессе передачи вещательной программы?

2. В чем заключаются метод контрольного кадра?

3. Какие свойства зрения используются для снижения заметности контрольного кадра на изображении?

4. Почему методы контроля с введением измерительных сигналов в интервал гасящего импульса полей получили наибольшее распространение?

5. Перечислите составляющие измерительного сигнала III. Для измерения и контроля каких характеристик и параметров ТВ канала они используются?

6. Поясните понятие искажений типа дифференциальное усиление, дифференциальная фаза.

7. Амплитудно-частотная характеристика канала имеет спад в области верхних частот. Какие элементы измерительных сигналов будут искажены и каким образом?

8. Какая взаимосвязь существует между характеристикой ГВЗ и ФЧХ?

9. Неидеальность каких характеристик канала приводит к появлению линейных, нелинейных искажений сигналов?

10. Амплитудная характеристика канала имеет отличие от идеальной формы. Какие элементы измерительных сигналов будут искажены и каким образом?

11. Для каких целей используется элемент Е измерительного сигнала IV?

Рисунок 3.1 - Форма и состав измерительных сигналов испытательных строк

г

в

а

б

Рисунок 3.2 - Возможные искажения формы измерительных сигналов:

а, б - элемента F; в - элемента D2 на выходе полосового фильтра 3…5 (4,43) МГц; г - пьедестала элемента G2 на выходе фильтра нижних частот 0…2 МГц.

а

U₁

-U₂

t

U

F

-U₁

U₂

t

U

F

б

U_макс

U₀

U_мин

t

в

ΔU

7

11

14

9

г

U

t

b₁₂

b₁₅

лабораторная работа № 4

Измерение параметров телевизионного приемника

1. Цели работы

Изучение методов измерений параметров и характеристик телевизионного приемника. Измерение параметров канала изображения телевизионного приемника.

2. Краткие теоретические сведения

О качестве работы телевизора в целом можно судить по изображениям испытательных таблиц, воспроизводимых на его экране. При этом четкость изображения, максимальная яркость и контраст, число градаций яркости, качество воспроизведения цветов, параметры ТВ растра и другие параметры измеряют с помощью методов, описанных в предыдущих главах. Телевизоры являются массовой продукцией и выпускаются миллионными сериями. В процессе производства их подвергают многочисленным испытаниям и контролю, при этом их параметры должны соответствовать определенным нормам. При таких испытаниях используют стандартные методы измерений [7, 9].

Рассмотрим условия и методы измерений основных параметров, таких как чувствительность, избирательность и другие, которые применимы главным образом к телевизорам, рассчитанным на прием сигналов черно-белого и цветного изображения с разложением на 625 строк при 25 кадр/с. Эти методы позволяют оценить результирующие характеристики без учета особенностей составных частей и отдельных звеньев телевизора и касаются только канала изображения.

Условия проведения измерений [9]. При измерениях и настройке телевизора на его вход подают радиосигнал выбранного ТВ канала с уровнями несущих изображения 1 мВ и звукового сопровождения 0,33 мВ. Коэффициент амплитудной модуляции несущей изображения устанавливают равным 85%. Параметры телевизора измеряют при передаче нормированного сигнала, соответствующего нормированному изображению, в котором минимальное и максимальное значения яркости составляют 2 и 80 кд/м². При этом несущую изображения модулируют сигналом шахматного поля. Регуляторами контрастности и яркости телевизора при отсутствии внешней засветки с помощью фотометра добиваются указанных выше значений яркости черной и белой клеток шахматного поля. Размах нормированного сигнала, равный разности уровней черного и белого, измеряют осциллографом на модулирующем электроде кинескопа, на который поступает сигнал яркости (у телевизоров черно-белого изображения) или сигнал зеленого цвета (у телевизоров цветного изображения).

При проверке телевизоров, рассчитанных на антенну с входным сопротивлением 75 Ом, высокочастотный генератор сигналов или специальный измерительный передатчик, имеющие коаксиальный 75-омный выход, для улучшения согласования подсоединяют ко входу телевизора через делитель напряжения. Напряжение на входе определяют делением на три значения напряжения, отсчитанного по лимбу генератора. При одновременной работе двух генераторов вместо делителя напряжения применяют разветвитель, ослабляющий сигнал в 2 раза.

Чувствительность. Различают два вида чувствительности канала изображения: ограниченную флуктуационными помехами, и ограниченную синхронизацией разверток.

Чувствительность, ограниченную флуктуационными помехами, измеряют при подаче на вход телевизора несущей изображения, модулированной полным ТВ сигналом, содержащим в каждой строке пятиступенчатый сигнал яркости. С помощью осциллографа, подключенного через взвешивающий фильтр и преобразователь, на модулирующем электроде кинескопа измеряют квазипиковый размах напряжения помех U_KП на ступени с уровнем 40 или 60% полного размаха сигнала яркости и размах нормированного сигнала Uc. Отношение размаха нормированного сигнала Uc к взвешенному значению действующего напряжения флуктуационной помехи выражают в децибелах, полагая, что пикфактор К_п = 5.

ψ_ЭФФ =20 lg (К_п U_с ) / U_кп . (4.1)

Такие измерения проводят при нескольких значениях уровней радиосигнала изображения на входе телевизора. Регуляторами контрастности и яркости при всех измерениях устанавливают нормированный сигнал. По полученным результатам строят кривую, показывающую зависимость величины ψ_ЭФФ от уровня радиосигнала изображения на входе телевизора. За чувствительность канала изображения, ограниченную флуктуационными помехами, принимают уровень входного радиосигнала изображения при котором отношение размаха нормированного сигнала к действующему (эффективному) значению напряжения помех составляет 28 дБ. Когда, измерения проводят без взвешивающего фильтра, чувствительность канала изображения, ограниченную флуктуационными помехам определяют при ψ_ЭФФ = 20 дБ.

Чувствительность, ограниченную синхронизацией разверток проверяют при уменьшении уровня радиосигнала изображения на входе телевизора. При каждом значении этого уровня устанавливают нормированное значение сигнала и визуально определяют качество синхронизации разверток. За чувствительность канала изображения, ограниченную синхронизацией разверток, принимают, уровень входного радиосигнала изображения, дальнейшее уменьшение которого приводит к появлению дефектов синхронизации разверток (срыв синхронизации по кадрам и (или) по строкам, смещение строк, подергивание группы строк и т. п.).

Избирательность. Избирательность характеризует способность телевизора выделять из всей суммы входных напряжений разных частот только те составляющие, которые соответствуют сигналу принимаемой ТВ программы. У телевизоров с синхронным детектором измерения избирательности проводят двухсигнальным методом, при котором на вход через разветвитель подают сигналы от двух генераторов: от одного - несущую изображения проверяемого канала, модулированную полным ТВ сигналом белого поля; от второго - немодулированный сигнал с частотой на 100 кГц меньше номинального значения частоты несущей изображения. К выходу видеодетектора телевизора подключают осциллограф. Уровень радиосигнала первого генератора с помощью аттенюатора устанавливают равным измеренному уровню, соответствующему чувствительности, ограниченной флуктуационными помехами, а уровень радиосигнала второго генератора изменяют до тех пор, пока на выходе видеодетектора размах напряжения биений не станет в 4…10 раз меньше размаха сигнала яркости от уровня черного до уровня белого. Селективным микровольтметром измеряют напряжение биений U_1.1 в децибелах относительно 1 мкВ. При установке частоты немодулированного сигнала на 100 кГц больше номинального значения частоты несущей изображения измеряют напряжение биений U_1.2 и определяют среднеарифметическое значение

U₁ = 0,5(U_1.1 + U_1.2 ), дБмкВ. (4.2)

Избирательность S на частоте f - это разность значений напряжения U₁ и напряжения биений U_2.1 , измеренного селективным микровольтметром при частоте второго генератора f, и сохранении ранее установленного уровня радиосигнала этого генератора:

S = U₁ - U_2.1 , дБ. (4.3)

Этой формулой пользуются при условии, когда разность значений напряжений U_2.1 и U_2.2, измеряемого при выключенном втором генераторе, равна или больше 10 дБ. В противном случае необходимо увеличить уровень сигнала второго генератора на U₃ и измерить значения U_3.2 и U_3.2, полученные при выполнении указанного выше условия. Тогда на частоте f избирательность

S = U₁ - U_3.1 + U₃, дБ. (4.4)

3. Порядок выполнения работы

3.1. Подготовка к измерениям

После уяснения цели и содержания работы, сдачи коллоквиума включить макет, генераторы, осциллограф и контролируемый телевизионный приемник.

3.2. Проведение измерений

3.2.1. Измерить чувствительность, ограниченную шумами, в диапазонах МВ и ДМВ.

3.2.2. Измерить чувствительность, ограниченную синхронизацией, в диапазонах МВ и ДМВ.

3.2.3. Измерить избирательность ТВ приемника по соседнему и зеркальному каналам в диапазонах МВ и ДМВ.

ТЕМА 2. ПРОВЕРКА МОДОЛЕЙ И МИКРОСХЕМ, ЗАМЕНА РАДИОЭЛЕМЕНТОВ И УСТРАНЕНИЕ НАРУШЕНИЙ МОНТАЖА.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ

1. Цель лабораторной работы

Целью работы является ознакомление студентов с принципами формирования телевизионных сигналов и изучение основных параметров телевизионных сигналов.

2. Общие сведения.

Задачей телевидения является получение на приемном телевизионном устройстве изображения, соответствующего объекту передачи, с использованием кодирования, декодирования, преобразования, отображения и других операций по обработке визуальной информации.

Основные параметры полного телевизионного сигнала.

Формат кадра. Форматом кадра называется отношение ширины изображения b к его высоте h

k = b:h (2.1)

В ТВ величина формата кадра выбрана равной k = 4:3 , что определяется угловыми размерами поля ясного зрения глаза и учитывает опыт выбора формы изображения в кино, фотографии и живописи. В современных системах телевидения используется так же формат k = 16:9 .

Число строк разложения. Число строк разложения z определяет номинальную четкость ТВ изображения, т.е. его детальность. Эти параметры зависят от числа элементов в изображении N . Учитывая, что вдоль строки укладывается kz элементов, общее количество элементов разложения N равно N = kz².

В отечественном ТВ принято число строк разложения z = 625. Это в известной мере реализует разрешающую способность глаза, если наблюдение изображения осуществляется при оптимальном расстоянии рассматривания l_опт = (5...6)h, т.е. при рассматривании изображения в угле ясного зрения. В ТВ системах высокой четкости (ТВЧ) число строк разложения z_ТВЧ = 1125 (1250).

Ширина спектра ТВ сигнала определяется в основном верхней граничной частотой

(2.2)

где n - число кадров, передаваемых в секунду; N_1c = kz² n - число элементов изображения, передаваемых в секунду.

Число кадров, передаваемых в секунду. Число кадров - количество неподвижных изображений, передаваемых в одну секунду , - выбирается исходя из инерционных свойств зрительного анализатора. Благодаря инерции зрительного восприятия («памяти») удается имитировать плавное движение деталей изображения и восприятие мерцающего светового потока, как непрерывного излучения.

Величина критической частоты мерцаний, при которой глаз перестает замечать периодическое изменение яркости телевизионного экрана, лежит в пределах (48 ... 50) Гц. Исходя из этого число кадров ТВ системы при построчной развертке должно быть выбрано n = 50 к/с.

При этом верхняя частота спектра согласно может быть определена как

Сокращения спектра ТВ сигнала за счет уменьшения скорости передачи изображения (числа кадров в секунду) можно добиться с помощью чересстрочной развертки. При чересстрочной развертке каждый кадр передается за два приема: сначала нечетные строки (нечетное поле), затем четные (четное поле). При этом частота мерцаний яркости изображения в 2 раза превышает число кадров, передаваемых в секунду, поэтому для современных вещательных систем с чересстрочной разверткой число кадров выбрано равным n = 25 к/с при мерцании яркости изображения с частотой 50 Гц. Это позволяет сократить спектр частот сигнала изображения в 2 раза и обеспечить незаметность мерцаний яркости изображения на экране. Действительно, при k = 4:3, z = 625 , n = 25 к/с верхняя частота спектра равна

Состав, назначение и особенности полного телевизионного сигнала. Полный телевизионный сигнал (ПТВС) черно-белой ТВ системы содержит следующие составляющие: сигнал изображения (сигнал яркости), сигнал гашения, сигнал синхронизации разверток приемников.

Сигнал синхронизации.

Сигнал синхронизации предназначен для жесткой синхронизации разверток ТВ приемника с соответствующими развертками передающей камеры ТВ центра.

Сигнал синхронизации состоит из совокупности П-образных строчных синхроимпульсов длительностью 4,7 мкс и кадровых длительностью 2,5 T_z = 160 мкс. Для идентичности кадровых синхроимпульсов, следующих в начале четных и нечетных полей, в них сделаны пять импульсов врезок с двойной строчной частотой длительностью 4,7 мкс каждый. Для одинаковых условий выделения синхроимпульсов четных и нечетных полей в приемнике перед этими импульсами и после них передаются две последовательности из пяти уравнивающих импульсов с двойной строчной частотой и длительностью 2,35 мкс каждый.

Сигналы синхронизации передаются во время следования соответствующих гасящих импульсов в области уровней ниже уровня гашения. Размах сигнала синхронизации устанавливается равным 30% от размаха ПТВС.

Синхронизация телевизионных приемников. Все развертывающие устройства телевизионной системы работают синхронно и синфазно. Это обеспечивается принудительной синхронизацией, для чего на все развертывающие устройства в начале каждой строки и каждого кадра подаются специальные синхронизирующие импульсы, которые заставляют срабатывать эти устройства в строго определенные моменты времени.

Аппаратные средства формирования ПТС

Полный телевизионный сигнал (ПТС) - сложный по структуре телевизионный сигнал, состоящий из синхроимпульсов строк, кадров, уравнивающих импульсов, гасящих импульсов строк и кадров, а также видеоинформации в виде аналоговых сигналов, изменяющихся от 10 до 70 % от уровня ПТС.

При формировании ПТС строго по стандарту определяются длительности

всех сигналов, составляющих ПТС:

• длительность строчных синхроимпульсов - 4,7 … 5 мкс;

• длительность гасящих строчных импульсов - 10 мкс;

• длительность кадровых синхроимпульсов - 160 мкс;

• длительность гасящих кадровых импульсов - 1612 мкс.

Для формирования ПТС как низкочастотного сигнала и последующей передачи его в эфир применяют следующие аппаратные средства.

1. ППТ (преобразовательная передающая трубка), предназначенная для преобразования излучаемой световой энергии в упорядоченную серию сигналов строк и кадров.

2. Синхрогенератор, необходимый для формирования кадровых, строчных и уравнивающих синхроимпульсов (синхросмеси), а также кадровых и строчных синхроимпульсов.

3. Генератор развёртки ППТ, который обеспечивает формирование сигналов.

4. Промежуточный усилитель, который усиливает сформированные сигналы ППТ.

5. Линейный усилитель, который формирует окончательно ПТС с учётом энергетических уровней. Максимальный уровень синхросмеси - 100 %;

максимальный уровень видеосигналов (уровень чёрного), соответствующий минимуму синхросмеси - 75 %; минимальный уровень видеосигналов изображения (уровень белого) составляет от 10 до 12 %.

Рис. 2.1. Полный телевизионный сигнал чёрно-белого телевидения.

3. Структурная схема лабораторного стенда

Рис. 3.1. Структурная схема лабораторного стенда

Структурная схема лабораторного стенда (рис. 3.1) содержит узлы, осуществляющие прием и обработку сигналов изображения, и контрольные гнезда осциллографического контроля этих сигналов. Контрольные гнезда выведены на специальную панель контроля вместе с соответствующими переключателями и регуляторами. Согласно схеме осциллографический контроль сигналов и видеоконтроль осуществляется соответственно в гнездах (Y, ВКУ). Синхронизация осциллографа осуществляется строчными или кадровыми синхроимпульсами, в соответствии с указаниями по пунктам работы. Выводы по работе делаются на основе сопоставления наблюдений изображения на экране приемника и осциллограмм на осциллографе и контрольном видеоустройстве (ВКУ).

Порядок исследования и рекомендации по манипуляциям на панели управления блока регуляторами и переключателями изложены в соответствующих пунктах работы.

Внешний вид панели управления приемного блока приведен на рис.3.2

Рис.3.2. Панель управления приемного блока:

4. Порядок выполнения работы

Перед выполнением работы внимательно изучите схему лабораторного макета и измерительные приборы. Подключите к сети питания лабораторный макет и измерительные приборы.

1. Подать сигнал в антенный вход приемного блока, осуществить поиск передаваемой программы от вещательной ТВ станции или генератора испытательных сигналов.

Контроль настройки осуществлять по качеству изображения на экране ВКУ и форме видеосигнала на экране осциллографа. Если в качестве сигнала используется ТВ вещание необходимо выбрать диапазон и станцию соответствующую наилучшему приему ТВ сигнала. Переключателем S1 выбирается диапазон I, II или III (1..5 или 6...12 каналы), настройка на ТВ станцию осуществляется регулятором «Настр.»

Осциллограф и ВКУ подключаются соответственно к гнездам «Y» и «ВКУ»на задней панели ТВ блока.

2. Исследование видеосигнала в режиме синхронизации строк.

Установить переключатель S2 в положение «ВЧ», переключатель S3 в положение «Вых.», переключатель S4 в положение «Ручн.»

Используя осциллограф, и синхронизируя его от строчных синхроимпульсов, добиться устойчивой осциллограммы и изучить полный телевизионный сигнал. Зарисовать осциллограммы сигналов на выходе блока в гнезде «Y». Определить длительность синхронизирующих и гасящих импульсов строк, а так же длительность переднего и заднего фронтов синхроимпульсов. Дать заключение о качестве видеосигнала на выходе приемного блока.

3. Исследование видеосигнала в режиме синхронизации кадров.

Установить переключатель S2 в положение «ВЧ», переключатель S3 в положение «Вых.», переключатель S4 в положение «Ручн.»

Используя осциллограф, и синхронизируя его от кадровых синхроимпульсов, добиться устойчивой осциллограммы и изучить полный телевизионный сигнал. Зарисовать осциллограммы сигналов на выходе блока в гнезде «Y». Определить длительность синхронизирующих и гасящих импульсов кадров, а так же длительность передних и задних уравнивающих импульсов. Дать заключение о качестве видеосигнала на выходе приемного блока.

4. Исследование видеосигнала в режиме приема ТВ сигнала в условиях помех.

В качестве сигнала необходимо выбрать диапазон и телевизионный канал, соответствующий приему ТВ сигнала со значительным уровнем помех. Переключателем S1 выбирается диапазон I, II или III (1..5 или 6...12 каналы), настройка на ТВ станцию осуществляется регулятором «Настр.» Так же как в пунктах 4. и 5. произвести исследование видеосигнала в режиме синхронизации строк и кадров соответственно.

Дать заключение о качестве видеосигнала на выходе приемного блока в случае приема ТВ сигнала в условиях помех.

Зарисовать осциллограммы сигналов на выходе приемного блока, отметить на осциллограммах видимые изменения в сигналах от действия помех.

Контрольные вопросы

1. Какие основные характеристики зрительной системы человека?

2. Каким образом осуществляется развертка ТВ изображения?

3. Из каких условий определяется число строк разложения ТВ изображения?

4. Чему равна частота смены кадров в ТВ системе?

5. Принцип получения чересстрочной развертки.

6. Из каких элементов состоит полный ТВ сигнал?

7. Что такое синхронность и синфазность работы развертывающих устройств в ТВ системах?

8. Как обеспечиваются синхронность и синфазность работы развертывающих устройств в ТВ системах?

9. Как определяются граничные частоты в ТВ сигнале?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ (ВПС) ТВ СИГНАЛА В УСИЛИТЕЛЕ ВИДЕОСИГНАЛОВ

1. Цель лабораторной работы

Целью работы является ознакомление студентов с принципами работы схемы восстановления постоянной составляющей полного телевизионного сигнала, которая обеспечивает фиксацию уровня черного в ТВ изображении.

2. Общие сведения.

Уровни ТВ сигнала должны быть пропорциональны яркости деталей передаваемого изображения. В качестве примера исследуем изменение яркости вдоль строк различных по содержанию изображений, первое из которых - черная полоса на белом фоне, а второе - белая полоса на черном фоне. Средние яркости их существенно различны и равны соответственно L_рс1 и L_рс2 , а минимальные и максимальные яркости одинаковы. Телевизионный сигнал U_с содержит постоянную составляющую (среднее значение сигнала за время, равное длительности нескольких десятков ТВ полей), которая пропорциональна средней яркости U_рс1 L_рс1 и U_рс2 L_рс2 , а размах ТВ сигнала пропорционален перепаду яркости (рис. 2.1, а).

Рис. 2.1. Уровни видеосигналов изображений различной яркости.

Полная потеря постоянной составляющей происходит в широкополосных видеоусилителях переменного тока, где между каскадами включены разделительные конденсаторы. В этом случае ТВ сигнал располагается относительно нулевой оси (или так называемой линии равных площадей) таким образом, что площадь, ограниченная положительной частью сигнала и осью, равна площади, ограниченной отрицательной частью сигнала и осью (рис. 2.1, б). Если сигналы, искаженные подобным образом, использовать для модуляции тока луча L_л приемной трубки, то яркости ТВ изображений L_из также будут искажены: в зависимости от положения ТВ сигнала на модуляционной характеристике кинескопа изображение будет либо затемняться, либо высвечиваться (рис. 2.1, б). При этом фактический амплитудный диапазон сигнала увеличивается в 1,5-2 раза. Для того чтобы избежать подобных искажений, необходимо использовать то обстоятельство, что в ТВ сигнале изменение положения гасящих импульсов (ГИ) приемной трубки происходит в соответствии со средней яркостью изображения.

Восстановление постоянной составляющей сигнала в отдельных точках тракта, например в модуляторе радиопередатчика, осуществляется с помощью фиксации уровня гасящих импульсов, т. е. путем стабилизации положения ТВ сигнала от всех передаваемых изображений относительно некоторого постоянного потенциала (рис. 2.1, в). Для этой цели используются специальные пиковые детекторы, так называемые фиксирующие схемы (неуправляемые и управляемые).

Обобщенная схема фиксации уровней ТВ сигнала показана на рис. 2.2, а. Во время прохождения гасящих импульсов ТВ сигнала напряжение на коммутирующем элементе (КЭ) схемы - диоде (диодах) или транзисторе (транзисторах) - увеличивается. При этом КЭ самостоятельно под воздействием напряжения ТВ сигнала (неуправляемая схема) или принудительно под воздействием строчных импульсов (СИ) (управляемая схема) открывается или переходит в насыщение и его малое прямое сопротивление R_in шунтирует сопротивление R_р разделительной цепи и входное сопротивление следующего каскада (рис. 2.2, б). В результате напряжение ТВ сигнала на базе транзистора в указанные интервалы должно стать равным опорному напряжению фиксации E_ф вне зависимости от прежнего значения уровня черного.

Рассмотрим работу схемы рис. 2.2,а более подробно. В обычном усилительном каскаде ТВ сигнал располагается относительно напряжения смещения E_ф по линии равных площадей (интервал времени t₁ t₂ рис. 2.2, в). При наличии схемы фиксации КЭ открывается во время прохождения гасящих импульсов (ключ замыкается на внутреннее сопротивление КЭ в прямом направлении R_in при t = t₃ рис. 2.2, б, в). Для того чтобы напряжение на базе VT₂ за время действия сравнительно короткого импульса ТВ сигнала стало равно E_ф , величина постоянной времени заряда должна быть небольшой

(2.1)

где R_in R_p R_вх - параллельное соединение сопротивлений R_in ,R_p иR_вх , причем R_in << R_р R_вх ; R_вых - выходное сопротивление предыдущего каскада; t_и - длительность строчного гасящего импульса (СГИ) при неуправляемой или длительность СИ при управляемой схеме фиксации.

Рис.2.2. Схема фиксации уровня и временная диаграмма уровней сигнала.

К концу действия импульса за счет выпрямления напряжения ТВ сигнала коммутирующим элементом на конденсаторе С_р образуется дополнительное напряжение U_Ср , величина которого примерно равна постоянной составляющей сигнала U_cр и определяется в общем случае размахом сигнала в момент отпирания КЭ и постоянной времени заряда. При t = t₄ , когда КЭ запирается (ключ S замыкается на внутреннее сопротивление КЭ в обратном направлении R_i0 , рис. 2.2, б), ТВ сигнал оказывается смещенным относительно напряжения E_ф на величину U_Ср . Суммарное напряжение смещения будет равно U_cмE_фU_Ср , т.е. будет зависеть от формы ТВ сигнала и, в частности, от размаха гасящих импульсов. При этом все площадки гасящих импульсов ТВ сигнала будут «привязаны» к уровню напряжения смещения , т. е. постоянная составляющая сигнала восстанавливается.

Напряжение U_Ср при запертом КЭ медленно уменьшается за счет разряда конденсатора С_р на сопротивления R^'_р = R_рR_io R_вх и R_вых . Через промежуток времени, равный T_z - t_и (при t = t₅ , рис. 2.2, в), оно уменьшится на величину U . Величина напряжения U определяет величину перекоса ТВ сигнала U_c , т. е. величину изменения яркости изображения вдоль строки на экране приемной трубки. Для того чтобы это изменение не было заметно на изображении, допустимый относительный перекос ТВ сигнала должен быть

Постоянная времени разряда при 0,05 и R^'_р >> R_вых будет равна

(2.2)

В неуправляемых схемах ВПС (рис. 2.3) открывание диода VD (КЭ на рис. 2.2) осуществляется напряжением U , от величины которого зависит сопротивление R_in и значение _з , что приводит к нестабильности уровня фиксации. Эти схемы также обладают большой инерционностью: если за изображением с большой средней яркостью передается изображение с малой средней яркостью, то фиксация уровня длительное время не производится (t = t₆ t₇, рис. 6.2, в) до тех пор, пока конденсатор C_p не разрядится. Если же уменьшить величину _p , то инерционность станет меньше, однако в соответствии с уравнением (2.2) относительный перекос ТВ сигнала увеличится, что приведет к недопустимым яркостным искажениям изображения.

Рис 2.3. Схема неуправляемой фиксации уровня

Управляемые схемы ВПС лишены указанных выше недостатков за счет принудительного открывания КЭ каждую строку в интервалы СГИ напряжением СИ достаточно большого размаха (R_in и соответственно _з малы, и уровень фиксации стабилен). В схеме инерционности нет, так как C_p оперативно перезаряжается.

В видеоусилителях применяется также схема с одним или двумя транзисторами, работающими в ключевом режиме.

Рис 2.4. Схема управляемой фиксации уровня на двух транзисторах.

Строчные управляющие импульсы поступают на базы транзисторов VT₁ и VT₂ (рис. 2.4) и переводят их в режим насыщения, в котором их сопротивления малы; происходит заряд конденсатора C_p до напряжения U_CpU_cp . В промежутках между управляющими импульсами транзисторы закрываются, и на выход схемы подается ТВ сигнал U_вых и напряжение смещения U_см = E_ф + U_ср , величина которого пропорциональна постоянной составляющей сигнала. В настоящее время схемы ВПС выполняются в основном в соответствии с приведенной на рис. 2.4 схемой, т. е. схемой транзисторного типа. Применение в качестве коммутирующего элемента компенсированного ключа с двумя транзисторами гарантирует надежное закрывание схемы ВПС в промежутке между СИ вне зависимости от полярности и размаха ТВ сигнала. Действительно, при любой полярности ТВ сигнала его напряжение всегда является закрывающим для одного из пары транзисторов VT₁ - VT₂ . Следовательно, сопротивление разряда R_p и соответственно _p будут оставаться высокими, обеспечивающими малый перекос яркости вдоль строки.

Фиксирующие цепи дают возможность уменьшить величину НЧ помех, суммируемых с ТВ сигналом, за счет периодической (с частотой строчной развертки) «привязки» уровней ГИ сигнала к одному и тому же опорному напряжению E_ф. С помощью фиксации уровня удается использовать в тракте усилительные элементы меньшей мощности и уменьшить нелинейные искажения ТВ сигнала. Фиксация уровня необходима также при ограничении уровней ТВ сигнала, коррекции полутоновых искажений и модуляции сигнала несущей частоты ТВ изображения.

3. Описание схемы лабораторной работы.

Рис. 3.1. Структурная схема лабораторного стенда

Приведенная на рис.3.1 структурная схема отражает в упрощенном виде основные процессы преобразования видеосигнала и показывает контрольные гнезда осциллографического контроля сигналов в процессе предлагаемых по пунктам работы исследований. Для лучшего понимания работы лабораторного стенда ниже приведена принципиальная схема ВПС и ее описание.

Рис. 3.2. Электрическая принципиальная схема стенда ВПС.

Электрическая принципиальная схема стенда представлена рис. 3.2. она содержит предварительный амплитудный селектор синхроимпульсов на транзисторе VT1, узел формирования стробирующих импульсов (ФСИ), ключ управляемой схемы фиксации уровня на транзисторе VT4, управляющий ключ на транзисторе VT2, усилитель постоянного тока на транзисторах VT3, VT5, VT6 и повторитель напряжения фиксации на транзисторе VT7. Видеосигнал с разъема X2 через фильтр R1, С2 и разделительный конденсатор С1 поступает на предварительный амплитудный селектор синхроимпульсов на транзисторе VT1 и одновременно через разделительный конденсатор С6 (С5+С6) поступает на вход усилителя постоянного тока на транзисторах VT3, VT5, VT6. С коллектора VT1 предварительно выделенные синхроимпульсы подаются на узел формирования стробирующих импульсов (ФСИ), где производится окончательное формирование стробирующих импульсов, которые поступают на управляющий ключ на транзисторе VT2, который обеспечивает коммутацию ключа на транзисторе VT4 управляемой схемы фиксации уровня. Напряжение фиксации устанавливается резистором R21 и через повторитель напряжения фиксации на транзисторе VT7 подается на исток ключа на транзисторе VT4. Переключатель SB1 обеспечивает изменение значения разделительной емкости, переключатель SB2 служит для отключения схемы фиксации уровня.

4. Порядок выполнения работы

Перед выполнением работы внимательно изучите схему лабораторного макета и измерительные приборы. Подключите к сети питания лабораторный макет и измерительные приборы.

4.1. Исследование влияния разделительной емкости без схемы фиксации уровня.

Подать видеосигнал с источника телевизионного сигнала на разъем X2, переключатель SB1 установить в положение 1 (малая разделительная емкость), переключатель SB2 в положение 2 (ВПС отключено), к разъемам X2 и X5 подключить двухканальный осциллограф. Установить уровень напряжения фиксации, при котором максимальный видеосигнал не имеет ограничений, изменяя сигнал изображения, наблюдать осциллограммы сигналов, сделать вывод о причине изменения формы сигнала. Зарисовать соответствующие осциллограммы.

Переключатель SB1 установить в положение 2 (суммарная разделительная емкость), переключатель SB2 в положение 2 (ВПС отключено), к разъемам X2 и X5 подключить двухканальный осциллограф. Установить уровень напряжения фиксации, при котором максимальный видеосигнал не имеет ограничений, изменяя сигнал изображения, наблюдать осциллограммы сигналов, сделать вывод о причине изменения формы сигнала. Зарисовать соответствующие осциллограммы.

4.2. Исследование влияния разделительной емкости при работе схемы фиксации уровня.

Подать видеосигнал с источника телевизионного сигнала на разъем X2, переключатель SB1 установить в положение 1 (малая разделительная емкость), переключатель SB2 в положение 1 (ВПС включено), к разъемам X2 и X5 подключить двухканальный осциллограф. Изменяя сигнал изображения, наблюдать осциллограммы сигналов, сделать вывод о причине изменения формы сигнала. Зарисовать соответствующие осциллограммы.

Переключатель SB1 установить в положение 2 (суммарная разделительная емкость), переключатель SB2 в положение 2 (ВПС включено), изменяя сигнал изображения, наблюдать осциллограммы сигналов, сделать вывод о причине изменения формы сигнала. Зарисовать соответствующие осциллограммы. Объяснить различие осциллограмм полученных в пунктах 1 и 2.

4.3. Определение временного положения стробирующих импульсов относительно строчных импульсов гашения.

Подать видеосигнал с источника телевизионного сигнала на разъем X2, переключатель SB1 установить в положение 1 (малая разделительная емкость), переключатель SB2 в положение 1 (ВПС включено), к разъемам X1 и X5 подключить двухканальный осциллограф, обеспечить синхронизацию стробирующими импульсами. Совместить вершину стробирующего импульса с уровнем строчного гасящего импульса. Зарисовать соответствующие осциллограммы. Сделать вывод о временном положении строчного гасящего импульса.

Контрольные вопросы

1. Почему между каскадами видеоусилителя приходиться включать разделительные конденсаторы?

2. Какие недостатки имеет видеосигнал без восстановленной постоянной составляющей?

3. Чем ограничивается постоянная времени разделительной цепи?

4. Какие элементы определяют постоянную времени разделительной цепи на схеме рис. 3.2.?

5. Каким образом обеспечивается фиксация уровня на схеме рис. 3.2.?

6. Чем определяется временное положение стробирующего импульса?

7. Какое влияние оказывает сигнал строчной цветовой синхронизации на фиксацию уровня?

8. Какие функции выполняет узел ФСИ?

9. Поясните работу усилителя постоянного тока на транзисторах VT3, VT5, VT6?

10. Поясните работу каскада на транзисторе VT1?

11. В чем преимущество схемы управляемой фиксации уровня относительно неуправляемой фиксации уровня?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАКТА РАДИОКАНАЛА ТЕЛЕВИЗИОННОГО ПРИЕМНИКА

1. Цель лабораторной работы

Целью работы является ознакомление студентов с основными функциями узлов радиоканала телевизионного приемника и принципами обработки сигналов телевидения в узлах тракта радиоканала телевизионного приемника.

2. Общие сведения.

Телевизионное вещание осуществляется с использованием ультравысоких частот в диапазоне метровых (МВ - 48,5230 МГц) и дециметровых волн (ДМВ - 470790 МГц). ТВ радиоволны разделены на 5 поддиапазонов соответственно:

I поддиапазон 48,5 - 6 МГц (радиоканалы 1 и 2); II поддиапазон 76 - 100 МГц (радиоканалы 3 - 5); III поддиапазон 174 - 230 МГц (радиоканалы 6 - 12); IV поддиапазон 470 - 582 МГц (радиоканалы 21 - 34); V поддиапазон 582 - 790 МГц (радиоканалы 35 - 60).

Нижняя граница частотного диапазона обусловлена технической эффективностью передачи и приема видеосигнала с максимальной частотой спектра 6 МГц, для чего необходимо, чтобы несущая радиосигнала в несколько раз превышала эту частоту. Верхняя граница диапазона ограничена длинами волн, на которых начинают сказываться значительное поглощение излучения в атмосфере и влияние ее неоднородностей.

Радионесущая изображения в указанных диапазонах амплитудно модулируется полным цветовым телевизионным сигналом с частичным подавлением нижней боковой полосы спектра, а радионесущая звукового сопровождения частотно модулируется аудиосигналом с девиацией 50 кГц, позволяя обеспечить максимальную помехозащиту для звукового сигнала высокого качества (30 - 15000 Гц).

На рис 2.1, а представлена огибающая спектров радиосигналов изображения и звукового сопровождения. Наименьшая полоса частот радиоканала изображения составляет 7,625 МГц (ослабление составляющих - 1,25 и 6,375 МГц относительно несущей на 20 дБ), а радиоканала звукового сопровождения - 0,25 МГц; разнос несущих частот звука и изображения 6,5 МГц (несущая частота изображения f_н.и. меньше несущей частоты звука f_н.зв. ); номинальная ширина полосы частот радиоканала ТВ вещания 8 МГц; отношение мощностей несущих изображения и звука (5:1 10:1).

Рис. 2.1. Спектры телевизионных сигналов изображения и звукового сопровождения и АЧХ тракта радиоканала.

Применение различных видов модуляций радиосигналов ТВ вещания облегчает их разделение в телевизионных приемниках. Подавление нижней боковой полосы спектра радиосигнала изображения устраняет избыточность информации и дает возможность сохранить полосу частот, занимаемую ТВ каналом. Однако практически для уменьшения квадратурных искажений ТВ сигнала, возникающих в простом (линейном) амплитудном спектре приемника (характерном для начального периода вещания черно-белого телевидения) в стандарте вещания было предусмотрено оставить неподавленной небольшую часть спектра нижней боковой полосы шириной 0,75 МГц. В этом случае крупные детали, имеющие в спектре высокую энергетику гармоник, передаются без градационных (т.е. квадратурных) искажений в изображении, а искажения в мелких деталях глаз воспринимает некритично, так как имеет характеристику ФНЧ в области высоких пространственных частот. При этом для верного воспроизведения спектра видеосигнала АЧХ радиоканала изображения ТВ приемника должна соответствовать кривой рис. 2.1, б с так называемым склоном Найквиста. Согласно этой кривой уровень несущей частоты изображения должен ослабляться на 6 дБ (в 2 раза), а составляющая 0,75 МГц нижней боковой полосы - на 20 дБ (по сравнению с уровнем опорной частоты 1,5 МГц верхней боковой). В результате после детектирования радиосигнала изображения суммарное номинальное напряжение, образующееся на нагрузке детектора от симметричных частот, составляющих нижней и верхней боковых полос, на любой частоте спектра в пределах 0 - 6 МГц всегда будет равно единице (в относительных единицах), согласно кривой характеристики верности рис 2.1, в.

В связи с большой помехоустойчивостью звукового сопровождения, передаваемого методом широкополосной ЧМ и для уменьшения помехи от него в канале изображения мощность излучения несущей звука может быть уменьшена по сравнению с несущей изображения до 10 раз.

В настоящее время все телевизионные приемники наземного вещания строятся по одинаковой супергетеродинной схеме с однократным преобразованием несущей частоты изображения и двукратным преобразованием несущей звука. Структурная схема цветного приемника приведена на рис 2.2. Принципы работы основных ее узлов в радиотракте аналогичны звуковещательным приемникам. Отличия связаны с относительно широким спектром радиосигнала и его сложным составом для цветного изображения.

Телевизионная антенна А для приема радиосигналов выбираемых каналов должна иметь соответствующую полосу пропускания, а ее сопротивление (так же как и сопротивление входной цепи (ВЦ) селектора) каналов должно быть согласованно с волновым сопротивлением антенного кабеля. Эти параметры, а также диаграмма направленности и коэффициент усиления зависят от конструкции антенны, основой которой чаще всего является вибратор.

Рис. 2.2. Структурная схема цветного телевизионного приемника

Расположенный за входной цепью ВЦ селектора усилитель высокой частоты (УВЧ) предназначен для предварительного усиления радиосигналов избираемого канала. Частотная характеристика УВЧ и ВЦ - равномерная в пределах полосы частот канала. Форма ее за пределами полосы выбирается такой, чтобы обеспечить избирательность приемника по зеркальному (f_з = f_н.и. + f_п.ч.и.) и дополнительным каналам ( f_д = nf_г f_п.ч.и.) приема. Шумовые параметры УВЧ во многом определяют чувствительность приемника, поэтому в УВЧ селектора должны использоваться элементы с малым эквивалентным шумовым сопротивлением.

Смеситель (СМ) и гетеродин (Г) служат для преобразования несущих изображения f_н.и и звука f_н.зв в соответствующие промежуточные частоты f_п.ч.и и f_п.ч.зв1 . Последние образуются как разность между частотой гетеродина f_г и несущими (рис. 2.1, г). Конструктивно УВЧ, СМ и Г объединены в один узел - селектор телевизионных каналов. Для приема радиосигналов различных каналов колебательные контуры этого узла (ВЦ, УВЧ и Г) перестраиваются с помощью варикапов, которые позволяют осуществить электронный выбор программ и автоматическую подстройку частоты гетеродина (АПЧГ).

В усилителе промежуточной частоты канала изображения (УПЧИ) производится основное усиление радиосигнала изображения и некоторое усиление промежуточной частоты f_п.ч.зв1 , формируется частотная характеристика приемника и обеспечивается тем самым чувствительность и избирательность по соседнему каналу. Система АРУ охватывает селектор (УВЧ) и УПЧИ. Характеристика УПЧИ цветного ТВ приемника по сравнению с черно-белым приемником должна обеспечить более глубокую режекцию звуковой несущей своего и соседнего каналов соответственно на частотах 31,5 и 39,5 МГц не хуже 40 дБ во избежание помех на изображении от продуктов биений между цветовой поднесущей и несущей звука с частотами 1,75 - 2,6 МГц (для различных стандартов). При этом хорошее качество изображения без указанных помех обеспечивается приемником АПЧГ, которая гарантирует точность настройки приемника на канал и соответственно точность режекции в УПЧИ первой звуковой промежуточной частоты f_п.ч.зв1 ( 50 кГц).

С целью исключения квадратурных искажений, характерных при использовании линейного амплитудного детектора в системах с однополосной амплитудной модуляцией, в современных приемниках цветного телевещания в УПЧИ применяется квазисинхронный детектор с опорным контуром, настроенным на промежуточную частоту несущей изображения 38,0 МГц. Как известно, синхронное детектирование не требует больших амплитуд (около 50 МВ) радиосигнала. Линейность тракта усиления в УПЧИ обеспечивается гораздо легче, и получаются существенно меньшие интермодуляционные искажения сигналов яркости и цветности. Кроме того, свойство синхронного детектора выделять продукты из радиосигнала синхронно и синфазно с частотой импульсов выборки обеспечивает подавление продуктов биений между несущей звука и цветовой поднесущей.

Одноканальная схема построения радиотракта ТВ приемника позволяет существенно повысить качество приема звукового сопровождения за счет двойного преобразования несущей частоты звука. Вторая промежуточная частота звука получается в современных цветных приемниках в отдельном амплитудном детекторе АD_зв (нелинейном элементе) - частотном преобразователе, в котором роль гетеродина выполняет большая по размаху несущая изображения f_п.ч.и . Так как f_п.ч.и представляет собой амплитудно модулированное колебание, а f_п.ч.зв1 - частотно модулирована, то продукт преобразования f_п.ч.зв2 f_{п.ч.и(АМ)} - f_{п.ч.зв1(ЧМ)} = 38 - 31,5 = 6,5 МГц будет представлять собой частотно-модулированую звуковую несущую с дополнительной амплитудной модуляцией от сигнала изображения.

Очевидно, что во избежание проникновения на выход частотного детектора (ЧД) продуктов амплитудной модуляции сигнала изображения в тракте УПЧЗ (6,5 МГц) должно быть применено глубокое ограничение по амплитуде (АО). Таким образом, основное усиление несущей звукового сигнала осуществляется на относительно низкой (6,5 МГц) частоте, благодаря чему легко обеспечивается схемное решение тракта УПЧЗ. В последних разработках в качестве колебательных систем УПЧЗ применяются керамические фильтры на ПАВ. Таким образом, с частотного детектора УПЧЗ радиотракта приемника низкочастотный сигнал звукового сопровождения поступает на усилитель звуковой частоты УЗЧ и далее на акустическую систему приемника.

С выхода амплитудного детектора (АД) УПЧИ радиотракта полный цветовой видеосигнал поступает на амплитудный и временной селекторы синхроимпульсов для синхронизации генераторов строчной (ГСР) и кадровой разверток (ГКР) и в блок цветности, где осуществляется обработка яркостного сигнала E_Y и декодируются сигналы цветности E_R-Y и E_B-Y . Оконечным устройством блока цветности в современном приемнике является видеопроцессор (ВП) - многофункциональное устройство управления параметрами цветного изображения на экране кинескопа (яркость, контрастность, насыщенность), с трех выходов которого цветоделенные сигналы E_R , E_G и E_B посредством оконечных мощных видеоусилителей кинескопа (ВУ) управляют токами лучей, соответственно яркостями основных цветов люминофорного экрана.

Электрическая принципиальная схема селектора каналов, который применен в лабораторном стенде, приведена на рис.2.3.

Рис. 2.3. Электрическая принципиальная схема селектора каналов

Электрическая принципиальная схема субмодуля радиоканала, который применен в лабораторном стенде, приведена на рис.2.4

.

Рис. 2.4. Электрическая принципиальная схема субмодуля радиоканала

Задняя панель лабораторного стенда представлена на рис.2.5.

Рис. 2.5. Задняя панель лабораторного стенда

3. Структурная схема лабораторной установки.

Рис. 3.1. Структурная схема лабораторной установки.

Представленная в упрощенном виде структурная схема лабораторной установки на рис.3.1 отражает функциональный состав лабораторного блока и подводимые к нему контрольные и сигнальные цепи с контрольными гнездами. Гнезда для осциллографического и видеоконтроля выведены на контрольную панель на задней стенке лабораторного блока. Регулировка сигналов и переключение режимов осуществляется с помощью регуляторов и переключателей на передней панели блока.

Лабораторный блок содержит генератор качающейся частоты (ГКЧ), который может работать в автоматическом или ручном режимах, и цифровой частотомер. Напряжение перестройки с ГКЧ подается на вход Х осциллографа, чем осуществляется синхронная перестройка частоты ГКЧ с разверткой осциллографа. Для определения частоты в произвольной точке развертки формируется стробирующий импульс, который может перемещаться по горизонтальной развертке, при этом частотомер будет измерять частоту ГКЧ в данной точке.

Выводы по работе делаются на основе сопоставления осциллограмм и изображения на экране ВКУ при соответствующих положениях регуляторов и переключателей на панелях.

4. Порядок выполнения работы

При домашней подготовке ознакомиться со структурной схемой лабораторной установки и принципами работы узлов и блоков радиоканала из курса лекций и учебника.

Подключите к сети питания лабораторный макет и измерительные приборы.

4.1. Исследование изменения видеосигнала от точности настройки радиоканала в поддиапазоне (I, II).

Подключить антенну к гнезду (Ант.), осциллограф и ВКУ к соответствующим гнездам. Переключатель S1 установить в положение «I, II поддиапазон», S2 установить в положение «ВЧ Мод.», S3 установить в положение «Вых.». Осуществить настройку радиоканала регулятором «Настр.» на сигнал телевизионной станции, обеспечивающей хорошее качество видеосигнала. Зарисовать осциллограммы видеосигнала в масштабе кадров и масштабе строк при точной настройке на радиоканал.

Осуществить настройку радиоканала регулятором «Настр.» на сигнал телевизионной станции, сначала ниже точной настройки, а затем выше точной настройки (при этом должны проявляться искажения формы видеосигнала, но не происходить срыв синхронизации). Зарисовать осциллограммы видеосигнала в масштабе кадров и масштабе строк при неточной настройке на радиоканал.

4.2. Исследование изменения видеосигнала от точности настройки радиоканала в поддиапазоне III.

Переключатель S1 установить в положение «III поддиапазон», S2 установить в положение «ВЧ Мод.», S3 установить в положение «Вых.». Осуществить настройку радиоканала регулятором «Настр.» на сигнал телевизионной станции, обеспечивающей хорошее качество видеосигнала. Зарисовать осциллограммы видеосигнала в масштабе кадров и масштабе строк при точной настройке на радиоканал.

Осуществить неточную настройку радиоканала регулятором «Настр.» на сигнал телевизионной станции по методике изложенной в 4.1. Зарисовать осциллограммы видеосигнала в масштабе кадров и масштабе строк при неточной настройке на радиоканал.

4.3. Исследование АЧХ радиоканала

Переключатель S1 установить в положение «I, II поддиапазон», S2 установить в положение «ГКЧ», S3 установить в положение «Детек.», S4 установить в положение «Авт.» Перевести осциллограф режим внешней развертки, подключить вход осциллографа Х к гнезду «Х». Регулятором «Частота ГКЧ» перемещать импульс строба и измерять частоту ГКЧ в соответствующей точке, определить масштаб горизонтальной развертки по частоте.

Зарисовать осциллограмму АЧХ тракта радиоканала, определить полосу пропускания тракта радиоканала.

Контрольные вопросы

1. Каковы преимущества гетеродинного способа приема ТВ сигналов?

2. Назначение и состав тракта радиоканала?

3. Какие значения несущей частоты изображения и несущей частоты звука в полосе ПЧ?

4. На какие диапазоны разделен спектр частот наземного ТВ вещания?

5. Нарисовать огибающую спектра ТВ сигнала в радиоканале эфирного ТВ.

6. Что такое АПЧГ и зачем она необходима?

7. Нарисовать огибающую спектра ПЦТВС системы ЦТ PAL после видеодетектора.

8. Каким образом изменение полосы пропускания радиоканала влияет на качество ТВ сигнала?

9. К чему приводит неравномерность АЧХ в полосе частот радиоканала?

10. Каким образом при неточной настройке радиоканала искажается форма синхроимпульсов?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ОЦЕНКИ И КАЧЕСТВА РАДИОЭЛЕМЕНТОВ И МИКРОСХЕМ. ДИАГНОСТИКА ТЕЛЕВИЗОРА

Цель работы: проверка работоспособности цветного телевизора.

Задание

1. Изучить заданную систему цветного телевидения (SЕСАМ, РАL, NТSС), структурную (функциональную) и принципиальную схему телевизионного приемника (по заданию). Пользуясь табл. 1 определить и устранить неисправность.

2. Определить расположение контрольных точек на принципиальной схеме, найти их в телевизоре, изобразить на чертеже и дать их физическое обоснование (см. прил. 1, табл. 1)

3. Расположить предлагаемые на принципиальной схеме осциллограммы в порядке прохождения принятого сигнала по телевизионному тракту (см. прил. 1, табл. 2)

СИСТЕМА ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ SЕСАМ

• передающей камере цветного телевидения формируются три первичных сигнала изображения Е_R, Е_G, Е_B, соответствующие красной, зеленой и синей составляющей цвета передаваемого объекта.

Для формирования изображения на экране необходимы три первичных цветовых сигнала Е_R, Е_G, Е_B и сигнал яркости Е_Y, для чего сигналы цветности матрицируют, затем складывают.

Наличие сигнала яркости позволяет обойтись без передачи всех трех первичных сигналов. Достаточно передавать лишь два из них, а третий восстанавливать в приемнике, вычитая передаваемые сигналы из сигнала яркости. Во всех системах цветного телевидения принято передавать "красный" (Е_R) и "синий" (Е_B) первичные сигналы с полосой частот 1…1,5 МГц.

Поскольку сигнал содержит полную информацию о яркости передаваемого объекта, эта информация исключается из сигналов Е_R и Е_B, т.е. передаются цветоразностные сигналы Е_R-Y и Е_B-Y. Для формирования сигналов Е_Y, Е_R-Y и Е_B-Y применяются матричные схемы, состоящие из резисторов.

• приемнике цветного телевидения (рис. 1) на аналогичных матричных схемах сначала из сигналов Е_R-Y и Е_B-Y формируется цветоразностный сигнал Е_G-Y, а затем из трех цветоразностных сигналов и сигнала яркости восстанавливаются три первичных сигнала изображения, которые модулируют соответствующие лучи цветного кинескопа.

Входной сигнал с приемной антенны поступает на селектор каналов (СК), где происходит селекция принимаемого сигнала, его усиление и преобразование в сигналы промежуточных частот (ПЧ) изображения и звука 31,5 и 38,0 МГц.

С блока СК сигнал ПЧ подается на блок радиоканала (БРК), где происходит его основное усиление и детектирование. Здесь же происходит автоматическое регулирование усиления сигналов ПЧ, выделение синхросигнала, а также выделение и усиление сигнала звукового сопровождения, который подается затем на громкоговоритель.

Сигнал изображения подается на вход блока цветности (БЦ), где происходит выделение сигнала опознавания цветности, открывающего каналы цветовых поднесущих, в БЦ происходит усиление и детектирование цветоразностных сигналов Е_R-Y и Е_B-Y ("красный" и "синий") при помощи частотных детекторов. После детектирования сигналы Е_R-Y и Е_B-Y подаются на резистивную матрицу, где происходит смешивание их и образование третьего цветоразностного сигнала Е_G-Y ("зеленого"). Кроме того, в БЦ усиливается сигнал яркости.

После усиления цветоразностные сигналы поступают на катоды кинескопа, на модулятор кинескопа подается сигнал яркости, в кинескопе происходит внутреннее матрицирование (сложение) цветоразностных сигналов с сигналом яркости и образование сигналов первичных цветов Е_R, Е_G, Е_B (красного, зеленого, синего).

Напряжения для отклонения луча по вертикали и горизонтали, а также напряжения для динамического сведения лучей формируются в блоке разверток (БР).

Напряжения для питания фокусирующего и ускоряющих электродов образуются за счет использования энергии импульса обратного хода строчной развертки. Остальные питающие напряжения формируются блоком питания (БП) и распределяются блоком коллектора (БК).

Рис. 1. Обобщенная структурная схема цветного телевизора УЛПЦТ(И)-61

НЕИСПРАВНОСТИ И МЕРЫ БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ

Для получения требуемого качества изображения и звука необходимо, чтобы все узлы и блоки имели соответствующие номинальным амплитудно-частотные характеристики (АЧХ), выходные уровни и формы сигналов.

При эксплуатации телевизионных приемников могут возникать различные неисправности (табл. 1).

1. Типовые неисправности телевизоров

Признак неисправности

Неисправный блок

Нет изображения и звука, экран не светится

Модуль УПЧИ

Мала контрастность черно-белого изображения

Модуль УПЧИ, модуль яркостного сигнала и матрицы

Нет черно-белого изображения

Модуль яркостного канала и матрицы

Нет цветного изображения

Модуль детекторов сигналов цвета

Есть изображение, нет звука или тихий звук

Модуль УПЧИ, УПЧЗ, УЗЧ, стабилизатор напряжения +15В

Нет растра, нет напряжения на аноде кинескопа

Блок разверток, модуль блокировки

Не переключаются программы

Сенсорное устройство

Нет растра, есть высокое напряжение

Модуль кадровой развертки

Узкая горизонтальная полоса в центре экрана

Блок разверток, модуль кадровой развертки, модуль

коррекции

На экране воспроизводится только нижняя часть изображения

Модуль кадровой развертки

Искривлены вертикальные линии сверху в виде затухающей синусоиды

Модуль синхронизации и управления строчной

разверткой

Мигает изображение при максимальной контрастности и яркости

Модуль яркостного канала и матрицы

Растр значительно смещен вправо

Модуль синхронизации и управления строчной

разверткой

Нарушена общая синхронизация

Блок обработки сигналов

Нарушена синхронизация по кадрам

Блок обработки сигналов

Нарушена синхронизация по строкам

Модуль синхронизации и управления

Цветная окантовка

Блок сведения, регулятор сведения

Цветная окраска при воспроизведении белого цвета или голубая засветка в левой части растра

Модуль детекторов сигналов цветности, модуль яркостногоканала и матрицы, модули выходных видеоусилителей

Цветные помехи на черно-белом изображении

Модуль обработки сигналов опознавания

Экран светится одним цветом

Модули выходных видеоусилителей

Отсутствует один из основных цветов

Модуль выходного видеоусилителя данного цвета

На изображении отсутствует зеленый цвет

Модуль задержанного сигнала

Неправильное воспроизведение цвета

Модули обработки сигналов цветности

Нет растра, при включении прослушиваются

шумы

Модуль синхронизации и управления строчной разверткой и модуль блокировки

Экран не светится, либо его свечение едва заметно, звук есть

Модули обработки сигналов цветности,

Модуль опознавания

Негативное изображение

Модель яркостного канала и матрицы

При включении слышны щелчки, после чего срабатывает система защиты

Модуль синхронизации и управления строчной разверткой, модуль яркостного канала, матрицы, модуль строчной развертки

При увеличении яркости срабатывает система защиты

Модуль синхронизации и управления строчной разверткой

Уменьшен размер по горизонтали

Модуль синхронизации и управления строчной разверткой, модуль яркостного канала, матрицы,

После прогрева уменьшается размер по вертикали, а сверху просматриваются линии обратного хода

Модуль кадровой развертки

К неисправностям кинескопа относятся:

• обрыв нити накала кинескопа;

• потеря эмиссии электронными пушками;

• нарушение вакуума;

• короткое замыкание между электродами одной из электронных пушек;

• нарушение чистоты цвета, контакта между выводом второго анода и кинескопом. Характерными признаками неисправности кинескопа являются:

• отсутствие свечения экрана;

• недостаточная яркость свечения;

• свечение экрана одним из основных цветов;

• отсутствие на изображении одного из основных цветов.

Работа с кинескопом требует строгого соблюдения правил техники безопасности: к кинескопу подводятся опасные для жизни напряжения, а баллон кинескопа при неосторожном обращении может взорваться. Кроме того, на колбе кинескопа имеется графитовое покрытие, которое многие считают пылью. Оно является второй обкладкой конденсатора фильтра высокого напряжения, подаваемого на второй анод кинескопа, и его нарушение недопустимо.

Приступая к определению неисправности телевизора, прежде всего следует проверить условия эксплуатации, которые предусматривают номинальное (указанное в заводской инструкции) напряжение питающей сети. Если неисправность такова, что нет необходимости немедленно отключать телевизор от сети, то нужно попытаться восстановить нормальную работу путем его настройки с помощью внешних органов регулировки. При этом необходимо выяснить, от чего зависят имеющиеся дефекты изображения или звука: от неисправности телевизора или от внешних причин (плохие условия приема, индустриальные или атмосферные помехи, нестабильность напряжения питающей сети и т.п.)

Определение неисправности телевизора начинают с анализа внешних признаков, различное сочетание которых помогает установить блок (модуль, кассету), подлежащий проверке, и значительно сузить зону поиска. Далее определяют каскад, который необходимо подвергнуть более тщательному осмотру с целью выявления дополнительных признаков неисправности. Для такого анализа нужно хорошо представлять себе связи, существующие между каскадами телевизора, и схемные особенности той или иной модели.

Для уточнения неисправности может быть рекомендована следующая последовательность операций:

а) при выключенном телевизоре и снятом заднем кожухе произвести внешний осмотр, обращая внимание на любые визуально различимые дефекты монтажа и радиоэлементов;

б) при включенном телевизоре убедиться в надежности контактов в соединителях, связанных с подозреваемым модулем, путем их легкого покачивания;

в) измерить постоянные и импульсные напряжения на контактах модуля (со стороны печатного монтажа) и сравнить полученные значения с величинами, приведенными на электрической принципиальной схеме.

г) убедиться, что каскады, отвечающие за формирование черно-белого изображения (селектор каналов, УПЧИ, усилитель яркостного сигнала, канал синхронизации и каскады разверток, кинескоп и цепи его регулировки, отклоняющая система, умножитель напряжения, модуль питания и устройство размагничивания кинескопа, цепи фиксации уровня черного, ограничения тока лучей и схема гашения обратного хода развертки) исправны.

1. Отсутствие черно-белого изображения при наличии цветного указывает на неисправность в канале яркости. При этом цветное изображение некачественное. Интенсивность цветов недостаточная, белый цвет приобретает ярко-зеленую окраску. Одной из возможных причин отсутствия черно-белого изображения может быть обрыв линии задержки в канале яркости.

2. Дефекты цветного изображения сводятся к отсутствию или неустойчивости сигнала цветности, воспроизведению цветного изображения с малой насыщенностью или неправильному воспроизведению цветов, искажению вертикальных цветовых переходов (повторы, окантовки, искажения на переходах цветового тона) и появлению перемещающихся по цветному изображению структурных помех (разнояркость строк на цветном изображении, муар, зигзагообразные узоры на цветных полосах, зубцы на вертикальных цветовых переходах).

Из вышеизложенного можно сделать следующий вывод: если на экране кинескопа цветного телевизора возникают искажения, то по характеру их проявления можно установить вероятную причину неисправности. Полная и правильная оценка характера искажения позволяет более точно определить неисправный функциональный модуль в телевизоре.

После определения неисправного модуля, следует проверить исправность компонентов, которые являются наиболее вероятными источниками неисправности. Определение неисправности радиоэлементов (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности) производится измерением их номинальных значений или заменой их новыми.

Выявление неисправностей в телевизорах УСЦТ, СЦТ имеет свои особенности, которые связаны с конструктивными и схемными решениями. Характерной конструктивной особенностью данных телевизоров является размещение радиоэлементов на съемных модулях, а также широкое использование аналоговых микросхем. Наличие съемных модулей значительно облегчает выявление причин неисправностей. Полная взаимозаменяемость однотипных модулей и субмодулей позволяет проверить их путем перестановки, замены заведомо исправными, а также установки предположительно неисправного модуля в другой телевизор.

Из структурной схемы цветного телевизора (рис. 1) видно, что ряд его каскадов выполняет те же функции, что и в черно-белых телевизорах. Эти каскады обеспечивают формирование черно-белого изображения на экране и прием звукового сопровождения. Каскады, связанные с получением цветного изображения (за исключением кинескопа), при приеме черно-белого сигнала выключаются. Поэтому при отыскании неисправностей в общем тракте можно пользоваться методикой, которая применяется при отыскании неисправностей в черно-белых телевизорах.

При ремонте и регулировке телевизоров следует строго придерживаться правил техники безопасности. Несоблюдение данных правил может привести к поражению электрическим током или травмам в результате возможного взрыва кинескопа или электролитических конденсаторов. Следует помнить, что самым опасным для человека является высокое напряжение частотой 50 Гц.

Телевизор под напряжением можно ремонтировать и проверять только в тех случаях, когда выполнение работ в отключенном от сети аппарате невозможно (настройка , регулировка, измерение режимов, нахождение плохих контактов и т.д.). При этом необходимо соблюдать осторожность во избежание попадания под напряжение.

При работе с включенным телевизором необходимо пользоваться инструментом с хорошо изолированными ручками. Работать следует одной рукой, в одежде с длинными рукавами или в нарукавниках. Другой рукой в это время нельзя прикасаться к корпусу (шасси) телевизора и другим заземленным предметам (трубам центрального отопления, водопровода и др.). Провода приборов должны оканчиваться щупами и иметь хорошую изоляцию.

Производить пайку и замену радиоэлементов в телевизоре, находящемся под напряжением, категорически запрещается. При замене предохранителей, транзисторов, диодов и других радиоэлементов необходимо отключить телевизор от электрической сети и с помощью специального разрядника снять заряд со второго анода кинескопа и конденсаторов фильтров блока питания.

Внешний осмотр монтажа и радиоэлементов, а также замену вышедших из строя радиоэлементов в импульсном блоке питания, выполненном в отдельном модуле, разрешается производить только при отключении телевизора от электрической сети. Сложный ремонт импульсного источника питания с измерением постоянных и переменных напряжений следует проводить в стационарных мастерских при включении телевизора в сеть только через разделительный трансформатор. Запрещается ремонтировать телевизор, включенный в электрическую сеть, если помещение, в котором он находится, не соответствует требованиям техники безопасности.

При выполнении профилактических работ, работ с модулем строчной развертки или с импульсным источником питания , имеющим мощные или высоковольтные цепи, необходимо обеспечивать требуемые изоляционные зазоры, качество укладки монтажа и паек, исключающие возникновение коронированных разрядов, пробоев или искрений. Необходимо убирать на высоковольтных элементах электромонтажа скопившуюся пыль, снижающую электроизоляционные свойства. Алгоритмы поиска неисправностей приведены в прил. 2.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с электрической принципиальной схемой телевизора, выданной преподавателем.

2. При выключенном и открытом телевизоре выявить контрольные точки, указать их расположение и описать физический смысл представляемого ими сигнала (прил. 1).

3. С помощью осциллографа снять формы сигналов, сопоставить их с формой сигнала, представляемого данной точкой осциллограммы (прил. 1, табл. 1, 2)

4. Закрыть телевизор и проверить на функционирование при работе на одном из каналов

Контрольные вопросы

1. Отметить особенности заданного телевизора по структурной схеме.

2. Объяснить принцип работы одного из нижеперечисленных блоков по принципиальной схеме:

• селектор каналов МВ;

• УПЧИ;

• канал звукового сопровождения;

• блок цветности;

• блок разверток.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

ДИАГНОСТИКА ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ БЛОКОВ ТВ ПРИЕМНИКОВ

Цель работы:

Получение навыков поиска неисправностей в высокочастотных блоках телевизоров. Закрепление знаний об устройстве и функциональных особенностях блоков телевизоров.

Приборы и принадлежности:

Стенд на базе телевизионного приемника; осциллограф; вольтметр универсальный или мультиметр; частотомер.

Краткие теоретические сведения.

Ремонт и регулировка телевизоров, в целях избежания несчастных случаев и травм, должны производиться при соблюдении следующих правил техники безопасности:

1. Для проведения ремонтных и регулировочных работ телевизор подключить к сети переменного тока через разделительный трансформатор. На рабочем месте в лаборатории.

2. Ремонт и регулировку телевизоров под напряжением производить только в тех случаях, когда проведение этих работ невозможно при отключенном от сети телевизоре.

3. Используемые при ремонте и регулировке измерительные приборы должны быть надежно заземлены.

4. Инструменты, используемые при ремонте и регулировке, должны быть исправными и иметь хорошо изолированные ручки.

5. Измерения и регулировочные работы в телевизоре по возможности производить правой рукой, вторая рука и открытые части тела при этом не должны касаться деталей монтажа, шасси или других заземленных предметов, например радиаторов центрального отопления, труб водопровода и т. д.

Перед проведением ремонтных и регулировочных работ после выключения телевизора необходимо отключить вилку его сетевого кабеля от розетки переменного тока 220 В и при помощи высоковольтного провода с подсоединенным к нему резистором сопротивлением 3...10 кОм и мощностью не менее 5 Вт снять остаточный заряд с анодного вывода кинескопа и конденсатора фильтра источника питания путем закорачивания их на корпус.

Категорически запрещается:

1. Производить ремонтные и регулировочные работы в телевизоре, если помещение имеет сырой, цементный или иной токопроводящий пол.

2. Брать кинескоп за горловину при его снятии и установке, а также касаться его нагретым паяльником или острыми концами инструментов (отвертки, шило и т.д.).

3. При установке или снятии кинескопа производить работы без перчаток, защитной маски (очков), обеспечивающих безопасность в случае его взрыва.

Типовые неисправности телевизоров и алгоритмы поиска места отказа (на примере телевизионного приемника «Витязь 37 ТЦ 610»).

Неисправности радиотракта (далее используется принципиальная электрическая схема ТВ приемника «Витязь 37 ТЦ 610», рис. 41).

Характерными признаками наличия неисправностей в радиотракте телевизора являются:

- отсутствие изображения или повышенный уровень шумов в каналах изображения;

- отсутствие звука или повышенный уровень шумов в каналах звукового сопровождения;

- низкая чувствительность телевизора и др.

Необходимо отметить, что подобные признаки неисправностей могут появляться не только из-за неисправностей радиотракта телевизора, но и из-за неисправностей в антенно-кабельном тракте. Поэтому перед началом проведения ремонтных работ следует убедиться в исправности антенн и кабелей. Это можно сделать, например, путем подключения кабеля антенны к антенному входу заведомо исправного телевизора или проверить работоспособность телевизора с помощью сервисного генератора телевизионных сигналов. Рассмотрим наиболее вероятные неисправности радиотракта.

▪ Отсутствует изображение и звуковое сопровождение. На экране телевизора наблюдаются беспорядочные шумы

Возможные причины: отсутствует напряжение 12 В на выводах 3, 4 и 6 СКВ А.1.1 отсутствует напряжение настройки на выходе 7 СКВ А.1.1; неисправность схемы АРУ; неисправность фильтра ПЧ ZQ1; неисправность СКВ А.1.1; неисправность микросхемы D1.

Алгоритм поиска неисправностей:

1) перевести телевизор в режим автоматической настройки на принимаемую станцию и измерить напряжения на выходах 3, 4 и 6 СКВ А.1.1. В случае, если напряжение 12 В не появляется хотя бы на одном из этих выводов, неисправность следует искать в модуле управления или в контактах соедини теля Х2(А.2.1);

2) перевести телевизор в режим автоматической настройки на принимаемую станцию и измерить напряжение на выводе 7 СКВ А.1.1, которое должно плавно изменяться от 0,5 до 28 В. В случае отсутствия плавно изменяющегося напряжения настройки на выводе 7 СКВ

1.1 следует отключить соединитель Х2(А2.1) и измерить напряжение на контакте 4 вилки

Х2. При отсутствии плавно изменяющегося напряжения на контакте 4 вилки Х2 неисправность надо искать в модуле управления. Если напряжение настройки на контакте 4 вилки Х2 плавно изменяется в пределах от 0,5 до 28 В, то необходимо заменить СКВ;

3) проверить исправность схемы АРУ селектора каналов путем измерения напряжения

на выводе 1 СКВ 1.1 (оно должно быть около 9 В) в отсутствии сигнала на антенном гнезде телевизора. В случае отсутствия такого напряжения проверить исправность ЭРЭ С19, С22, R16, R17, правильность настройки порога срабатывания АРУ при помощи резистора R17. При этом необходимо помнить, что точная настройка порога АРУ возможна только при использовании в качестве источника входного сигнала измерительного генератора. После окончания ремонтных работ, если они не были связаны с заменой селектора каналов или микросхемы D1, необходимо движок переменного резистора R17 вернуть в первоначальное положение;

4) проверить исправность схемы АРУ УПЧ микросхемы D1 путем измерения напряжения (оно должно быть около 5В) на выводе 48 микросхемы D1 в отсутствии сигнала на антенном входе телевизора. При появлении входного сигнала это напряжение должно увеличиться до 3,5...4,5 В. Проверить исправность конденсатора С19;

5) если все предыдущие действия не позволили обнаружить неисправность, необходимо последовательно заменить на заведомо исправные входной фильтр ПЧ ZQ1, селектор каналов микросхемы D1.

▪ После переключения телевизора с одной принимаемой программы на другую «уходит настройка».

Возможная причина: неисправность схемы АПЧ гетеродина.

Алгоритм поиска неисправности: перевести телевизор в режим автоматической настройки на принимаемую станцию и измерить напряжение на выводе 9 микросхемы D1. Если это напряжение изменяется в пределах от 0,5 В до 6,5...7,5 В, то неисправность следует искать в модуле управления, в противном случае необходимо проверить ЭРЭ С12, С24, С29, R20, R34, L3. В случае их исправности заменить микросхему D1.

▪ Отсутствует изображение и звуковое сопровождение на всех каналах при наличии растра.

Возможные причины: обрыв в цепи передачи сигнала ПЧ от выводов 12, 13 СКВ А1.1 до выводов 45, 46 микросхемы TDA8362A. неисправен фильтр ПАВ ZQ1 или элементы R20,R34, С24, С29, L3.

▪ Искажено звуковое сопровождение, изображение в норме. Возможная причина: не исправны элементы ZQ4, ZQ5, С20, С35, С148, L6.

▪ Зашумленное изображение.

Возможные причины: неисправны элементы VT1, ZQ1, ZQ2, R16, R17, R35, С19, С41. 4.3.

Порядок выполнения работы.

1. Описать симптомы типовых неисправностей кадровой развертки.

2. Описать симптомы типовых неисправностей строчной развертки.

3. Описать методы безопасного поиска неисправностей строчной и кадровой разверток.

4. Описать алгоритм работы тюнера.

5. Назвать входные и выходные сигналы ТВ тюнера.

Содержание отчета.

1. Наименование и цель работы.

2. Схемы подключения приборов.

3. Полученные данные.

4. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы в письменной форме.

Контрольные вопросы.

1. На каких частотах работают кадровая и строчная развертки?

2. Назовите входные и выходные сигналы для телевизионного тюнера.

3. Причины периодического непостоянного ухудшения изображения.

4. Назовите возможные причины появления яркой белой полосы по центру кинескопа.

5. Почему «уходит »частота канала?

6. Что такое максимально допустимый уровень входного сигнала?

7. Как расшифровываются аббревиатуры: УПЧИ, АПЧГ, ПАВ?

8. Назовите основные радиоизмерительные приборы и вспомогательные технические средства, необходимые для контроля (регулировки) параметров телевизоров. 9. Изобразите схематически форму АЧХ радиочастотного тракта телевизора.

10. Почему при смене поднесущей частоты звука возможно явное искажение звукового сопровождения?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЕ МОНТАЖА УСТРАНЕНИЯ НЕИСПРАВНЫХ РАДИОЭЛЕМЕНТГОВ.

Цель работы: изучение основных закономерностей при сложении цветов в трёхцветных системах цветного телевидения, ознакомление с принципами формирование сигналов цветных полос.

1. Вводная часть

Основная цель данной работы состоит в изучении принципов получения заданного цвета на экране цветного телевизора. Принятый в настоящее время способ формирования заданного цвета базируется на трёхкомпонентной теории цветового зрения, а все математические соотношения, необходимые для технической реализации способа, могут быть получены из колориметрии.

Классификация и стандартизация цветов производятся с помощью колориметрической системы X Y Z. Для того чтобы получить на экране телевизора некоторый цвет, заданный координатами x′, y′, z′ в системе X Y Z, необходимо знать свойства воспроизводящего приёмного устройства. Так как люминофоры трёхцветных кинескопов в настоящее время стандартизированы, целесообразно ввести колориметрическую систему первичных (основных) цветов приёмника R G B, которая на языке колориметрии описывает свойства воспроизводящего устройства. Однозначная связь между колориметрическими системами X Y Z и R G B позволяет по заданным координатам x′, y′, z′ некоторого цвета найти координаты r′, g′, b′ того же цвета в системе R G B.

Для того, чтобы воспроизвести этот цвет на экране телевизора, необходимо сформировать сигналы цветоделенных изображений U_R, U_G, U_B, пропорциональные координатам цвета r′, g′, b′, т.е.

(1)

и подать эти сигналы на модуляторы «красного», «зелёного» и «синего» прожекторов трёхцветного кинескопа.

Напомним также, что возможен и другой равнозначный способ воспроизведения этого цвета на экране цветного телевизора, при котором из сигналов цветоделенных изображений U_R, U_G, U_B формируется яркостный сигнал Е_Y и три цветоразностных сигнала E_R-Y, E_G-Y, E_B-Y. При опорном белом (равносигнальном) цвете С (Х= 0,31; Y= 0,316) выражения для этих сигналов имеют вид:

(2)

Из выражений (1) и (2) следует, что для формирования сигналов, управляющих работой трёхцветного кинескопа, достаточно знать координаты r′, g′, b′ цвета, который необходимо воспроизвести на экране телевизора. Входящий в формулу (1) коэффициент пропорциональности k₀ может иметь любое значение, и от этой величины зависит яркость воспроизводимого цветного изображения. В системе цветного телевидения сигналы цветоделенных изображений U_R, U_G, U_B, пропорциональные координатам r′, g′, b′, вырабатываются передающими камерами, а при настройке приёмника изменением величины k₀ достигается требуемая яркость изображения на экране цветного кинескопа.

В данной работе исследуется устройство, формирующее искусственные сигналы U_R, U_G, U_B, с помощью которых на экране телевизора воспроизводится изображение в виде вертикальных цветных полос. Цветность свечения той или иной полосы определяется соотношением амплитуд сигналов U_R, U_G, U_B, а яркость может изменяться от минимальной до максимальной одновременной регулировкой размаха этих сигналов при соблюдении прежнего соотношения между ними (т.е. при неизменной цветности).

В процессе выполнения лабораторной работы необходимо провести расчёт координат r′, g′, b′ цвета, заданного в колориметрической системе X Y Z. Задание выдаётся преподавателем указанием положения точки в треугольнике основных цветов на цветовом графике МКО в координатной системе XYZ (см. рисунок 1). Это соответствует заданию единичного цвета, для которого по цветовому графику можно определить трёхцветные коэффициенты x y z. Напомним, что трёхцветные коэффициенты x y z являются частными значениями координат x′, y′, z′, при которых их сумма равна 1. Это позволяет в данном случае использовать для вычисления координат r′, g′, b′ матричное уравнение

(3)

Цвета расположенные за пределами треугольника не могут быть отображены ни какими средствами телевидения и полиграфии.

1 - Зелёный; 2 - Морская волна; 3 - Жёлто-зелёный; 4 - Жёлтый; 5 - Оливковый; 6 - Хаки; 7 - Жёлто-оранжевый; 8 - Охра; 9 - Бежевый; 10 - Оранжевый; 11 - Светло-оранжевый; 12 - Киноварь; 13 - Розовый; 14 - Красный; 15 - Кармин; 16 - Область белого; 17 - Гранатовый; 18 - Пурпурный; 19 - Сиреневый; 20 - Фиолетовый; 21 - Индиго; 22 - Тёмно-синий; 23 - Синий; 24 - Сапфировый; 25 - Небесно-голубой; 26 - Изумрудный.

Рисунок 1 - Треугольник основных цветов на цветовом графике МКО в координатной системе XYZ

в которое вместо x′, y′, z′ следует подставлять найденные по цветовому графику значения трёхцветных коэффициентов x y z. Здесь А_n - квадратная матрица, элементами которой являются координаты цветов X Y Z в колориметрической системе R G B. При опорном белом цвете С матрица А_n имеет вид:

После того, как рассчитаны величины r′, g′, b′, можно определить сигналы U_R, U_G, U_B, которые необходимо подать на трёхцветный кинескоп для получения заданного цвета свечения экрана.

Примечание. Получив задание, необходимо проверить, находится ли заданный цвет внутри треугольника R G B. В противном случае получить заданный цвет на экране телевизора не представляется возможным.

2. Описание лабораторного макета

Генератор цветных полос (ГЦП) предназначен для настройки и испытаний различной аппаратуры цветного телевидения. С его помощью формируются электрические сигналы, которые позволяют получить на экране телевизора цветное изображение в виде вертикальных (иногда - горизонтальных) полос. В промышленных генераторах обычно формируются сигналы восьми вертикальных полос, расположенных на экране телевизора в такой последовательности: белая, жёлтая, голубая, зелёная, пурпурная, красная, синяя, чёрная. При таком расположении полос их яркость убывает вдоль строки.

Упрощённая функциональная схема ГЦП показана на рис. 2.

Рисунок 2 - Функциональная схема макета ГЦП

Лабораторный макет ГЦП работает в двух режимах: «4-х полос» и «8-ми полос». Выбор того или иного режима работы осуществляется кнопкой «Выбор режима».

В режиме «4-х полос» на экране телевизора можно наблюдать четыре вертикальных полосы. Первая полоса соответствует красному цвету, вторая - зеленому, третья - синему, а четвёртая - суммарному цвету (цвет, получаемый путем суммирования R G B).

В режиме «8-ми полос» экран телевизора «разбит» на четыре области в первой из которых можно наблюдать картинку, соответствующую сигналу U_R, во второй - сигналу U_G, в третьей - сигналу U_B, а в четвертой - сумме сигналов U_R, U_G, U_B, форма которых показана на рисунке 3.

Принцип работы ГЦП заключается в следующем. Формируются сигналы основных цветов R G B и синхросмеси, которые через согласующее устройство поступают на вход телевизора. С помощью потенциометров R, G, B можно регулировать амплитуды сигналов U_R, U_G, U_B, контролировать которые можно в гнёздах R G B, соответственно.

Кнопки R(1-0), G(1-0), B(1-0) позволяют при необходимости изменять полярности сигналов U_R, U_G, U_B, соответственно и, таким образом, изменять порядок следования цветных полос.

Сигналы U_R, U_G, U_B также подаются на вход кодирующей матрицы, где преобразуются в сигналы E_Y, E_R-Y, E_G-Y, E_B-Y, контролировать которые можно в гнёздах Y, R-Y, G-Y, B-Y, соответственно.

Рисунок 3. - Форма сигналов цветности ГЦП в режиме «8-ми полос».

3. Методика проведения эксперимента

При проведении данной работы используются макет генератора цветных полос, цветной телевизор и осциллограф (рисунок 4).

Главное содержание лабораторной работы состоит в следующем:

а) во-первых, при снятии осциллограмм с контрольных гнёзд и сопоставлении их во времени за период строки изучаются формы видеосигналов цветных полос, назначение и взаимосвязь различных каскадов ГЦП. Для правильного сопоставления осциллограмм сигналов в процессе выполнения всей работы необходимо осуществлять внешнюю синхронизацию осциллографа строчными синхронизирующими импульсами (ССИ), снимаемыми с гнезда SYNC;

б) во-вторых, изучается принцип формирования цветного видеосигнала. При этом рассчитываются по формуле (3) координаты любого заданного цвета r′, g′, b′, а затем этот цвет получают на экране телевизора соответствующим регулированием амплитуд сигналов U_R, U_G, U_B, величины которых определяются с помощью выражений (1). Для определённости условимся при получении заданного цвета на экране телевизора устанавливать амплитуды сигналов U_R, U_G, U_B таким образом, чтобы размах максимального из этих сигналов составлял примерно 0,5 В. Этому будет соответствовать максимально возможная для данного цвета яркость свечения экрана.

Пример:

Пусть из расчёта получены следующие значения координат заданного цвета: r′=5; g′=10, b′=7. Из выражений (1) следует такое соотношение для сигналов U_R, U_G, U_B:

Очевидно, что максимальную амплитуду имеет сигнал U_G.

Выбираем U_G = 0.7 В.

Тогда для оставшихся сигналов получим: U_R = 0.35 B, U_B =0.49 В.

Рисунок 4 - Схема эксперимента

в) в-третьих, изучается принцип матрицирования сигналов цветности. Для этого три цвета - красный, зелёный и синий - выставляются в трёх полосах, затем рассчитываются по формулам (2) уровня яркостного и цветоразностных сигналов. По расчёту строятся эпюры и сравниваются с экспериментальными осциллограммами сигналов на выходе кодирующей матрицы;

г) в-четвёртых, изучается метод формирования заданной последовательности из 8 полос. Для этого сначала визуально на экране телевизора наблюдаются изображения цветных полос при включении только «красного», затем только «зелёного» и только «синего» прожекторов (соответствующая форма сигналов цветности приведена на рисунке 3), затем включаются все прожекторы кинескопа и с помощью формул (2) и таблицы 1, которая приведена ниже, рассчитываются уровни сигнала яркости для каждой из восьми полос. По этим данным определяется форма сигнала яркости за период строки и сравнивается с экспериментальной осциллограммой. В заключение с использованием данных таблицы 1 устанавливается на экране телевизора заданная преподавателем последовательность цветных полос, и снимаются осциллограммы сигналов цветности, а также осциллограммы яркостного и цветоразностных сигналов.

Таблица 1, составленная на основе рисунка 3, показывает цветность вертикальных полос при различных комбинациях уровней сигналов цветности.

Таблица 1

4. Порядок выполнения работы

Перед началом работы изучить данное описание и инструкцию пользования осциллографом.

Включить телевизор и осциллограф, через минуту включить лабораторный макет.

1. Изучение принципа формирования цветного видеосигнала

а) Произвести внешнюю синхронизацию осциллографа строчными синхронизирующими импульсами (ССИ), снимаемыми с гнезда SYNC. Длительность развёртки осциллографа выставить таким образом, чтобы на экране осциллографа укладывалась одна строка развёртки изображения вместе с обратным ходом. Это контролируется подачей на вход осциллографа тех же ССИ с гнезда SYNC, которые используются для синхронизации осциллографа.

Примечание. Установленная синхронизация и длительность развёртки не изменяются в процессе выполнения всей работы.

б) Произвести калибровку осциллографа по амплитуде и затем повернуть потенциометры R G B вправо до упора, что соответствует установке максимальных равных амплитуд импульсов сигналов U_R, U_G, U_B. При этом на всём экране телевизора воспроизводятся четыре вертикальных полосы, первые три - основные цвета, а в четвертой должен быть белый цвет.

в) Получить расчётное задание у преподавателя. Рассчитать по формуле (3) координаты заданного цвета r′, g′, b′, а затем амплитуды сигналов цветности U_R, U_G, U_B по методике, изложенной выше.

г) Используя предыдущий расчёт, получить заданный цвет в четвертой полосе экрана телевизора. Для этого с помощью осциллографа выставить расчётные значения амплитуд сигналов U_R, U_G, U_B на контрольных гнёздах R, G, B, соответствующими регулировками.

д) Сравнить полученный на экране телевизора цвет с цветом заданной точки на цветовом графике МКО.

2. Изучение принципа матрицирования

а) Получить на экране телевизора: в 1 полосе - красный, во 2 - зелёный, в 3 - синий, в 4 - белый. Для этого потенциометры R G B повернуть вправо до упора (рисунок 5).

Рисунок 5 - Изображение на экране телевизора в режиме «4-х полос».

б) С помощью осциллографа зарисовать осциллограммы в контрольных точках R, G, B, E_Y, E_R-Y, E_G-Y, E_B-Y за период строки, обращая внимание на согласование во времени осциллограмм между собой.

в) Рассчитать по формулам (2) уровни сигналов E_Y, E_R-Y, E_G-Y, E_B-Y на выходах кодирующей матрицы за период строки. При этом амплитуды сигналов цветности U_R, U_G, U_B принять равными максимальному значению 0,7 В. По данным расчёта построить эпюры этих сигналов за период строки и сравнить с осциллограммами, полученными в предыдущем пункте.

3. Изучение принципа формирования последовательности цветных полос

а) Установить режим «8-ми полос», для чего нажать кнопку «Выбор режима». Установить потенциометры R G B в крайнее правое положение, что соответствует максимальным значениям сигналов U_R, U_G, U_B.

На экране должны воспроизводиться четыре зоны. В первой воспроизводится только красный цвет, U_R, две красных полосы шириной 1/4 строки, во второй только зеленый, U_G, одна зелёная полоса шириной 1/2 строки, в третьей только синий, U_B, четыре синие полосы шириной 1/8 строки и в четвертой три цвета одновременно, U_R, U_G, U_B, при этом на экране цветные полосы воспроизводятся в следующей последовательности: белая, жёлтая, голубая, зелёная, пурпурная, красная, синяя, чёрная. (см. форму сигналов U_R, U_G, U_B на рисунке 3). Изображение на экране телевизора в режиме «8-ми полос» показано на рисунке 6.

Рисунок 6 - Изображение на экране телевизора в режиме «8-ми полос».

б) С помощью осциллографа зарисовать осциллограммы в контрольных точках R, G, B, E_Y, E_R-Y, E_G-Y, E_B-Y за период строки, обращая внимание на согласование во времени осциллограмм между собой.

в) Рассчитать для каждого цвета из 8-ми полос уровни яркостного сигнала E_Y на выходе матрицы, используя выражения (2), данные таблицы 1 и принимая за 0,7 уровни сигналов цветности U_R, U_G, U_B на входах матрицы. По данным расчёта построить эпюру сигнала E_Y за период строки и сравнить с осциллограммой этого сигнала на контрольном гнезде E_Y.

г) Изучить с помощью рисунка 3 и таблицы 1 возможность изменения порядка расположения цветных полос на экране телевизора путём изменения полярности сигналов U_R, U_G, U_B. Нарисовать осциллограммы сигналов R, G, B, E_Y, E_R-Y, E_G-Y, E_B-Y для заданной преподавателем полярностей сигналов U_R, U_G, U_B.

По окончании работы выключить макет, телевизор и осциллограф.

5. Содержание отчёта

1. Функциональная схема макета.

2. Методика проведения эксперимента с краткими пояснениями.

3. Результаты колориметрического расчёта для заданного цвета.

4. Экспериментальные осциллограммы с краткими пояснениями.

5. Расчёт уровней цветоразностных и яркостных сигналов и построенные по этим данным эпюры сигналов.

6. Выводы по работе

В выводах необходимо отразить следующее:

а) объяснить по осциллограммам и функциональной схеме работу каскадов генератора цветных полос;

б) объяснить принцип формирования сигналов в цветном телевидении;

в) указать с помощью цветового графика координаты точек, соответствующих цветам каждой из 8-ми полос.

6. Контрольные вопросы

1. Напишите выражения для яркостного и цветоразностных сигналов.

2. Докажите основное свойство цветоразностных сигналов.

3. Нарисуйте осциллограммы сигналов U_R, U_G, U_B, E_Y для режима «8-ми полос».

ТЕМА 3. ПОДГОТОВКА К РЕГУЛИРОВКЕ И ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11

ПРОВЕРКА И РЕГУЛИРОВКА ТЕЛЕВИЗОРОВ

Цель работы: исследование телевизора с помощью изображения "Сетчатое поле".

Методические указания

ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ И ТАБЛИЦЫ

Для настройки телевизоров и оценки качества черно-белого и цветного изображения наряду с контрольно-измерительной аппаратурой применяются испытательные сигналы и таблицы.

Сигнал «сетчатое поле» воспроизводит на темном фоне экрана телевизора светлую сетку, которая состоит из перекрещивающихся горизонтальных и вертикальных линий (рис. 2, а). Число линий сетки по горизонтали и вертикали может изменяться в широких пределах. С помощью этого сигнала можно производить операции статического и динамического сведения, осуществлять центровку изображения, оценку геометрических и нелинейных искажений растра, а также визуальную оценку прохождения высокочастотных составляющих спектра телевизионного сигнала.

Сигнал «шахматное поле» формирует изображение (рис. 2, б), состоящее из черных и белых квадратов. С помощью этого испытательного сигнала можно осуществлять качественную оценку работы блока (кассеты) разверток, а также оценку нелинейности по горизонтали и вертикали, проверку размера изображения и его стабилизацию, проверку геометрических искажений растра и центровку изображения.

Сигнал «серая шкала» предназначен для регулировки баланса белого и проверки правильности воспроизведения градаций серого при приеме черно-белого изображения. Изображение, формируемое сигналом «серая шкала» (рис. 2, в), содержит десять вертикальных полос, яркость которых пропорционально возрастает по мере приближения к правому краю экрана кинескопа, и два прямоугольника с яркостью в 15 и 100 % белой полосы. Яркость градационных уровней может соответствовать яркостному сигналу нормализованных цветных полос. Поэтому при отсутствии сигнала «серая шкала» используется шкала градаций (рис. 2, г), получаемая из сигнала «цветные полосы» после выключения канала цветности.

Сигнал «цветные полосы» используется для контроля цветовоспроизведения, настройки цепей высокочастотной и низкочастотной коррекции, точности установки нулевых точек частотных дискриминаторов, устойчивости цветовой синхронизации, проверки матрицирования и т.д.

а) в)

_б) г)

Рис. 2. Изображения, формируемые испытательными сигналами

Изображение, формируемое сигналом «цветные полосы» (рис. 3), образовано восемью вертикальными цветными полосами, которые размещаются слева направо в определенной последовательности: белая, желтая, голубая, зеленая, пурпурная, красная, синяя, черная. Изображение вертикальных цветных полос формируется испытательными сигналами, содержащими нормализованные уровни сигналов яркости и цветности, а также сигнал цветовой синхронизации.

Все осциллограммы, приводимые на принципиальных электрических схемах телевизоров и в заводских инструкциях по ремонту и регулировке в цепях усиления и формирования сигналов яркости и цветности, соответствуют приему испытательного сигнала «цветные полосы».

ОПИСАНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА

Телевизор (рис. 4) поступает в продажу, пройдя на заводе полный цикл регулировок и контроля. Тем не менее при установке его у потребителя может понадобиться небольшая коррекция чистоты цвета, статического и динамического сведения лучей. Эти же регулировки, но в полном объеме, требуются при замене кинескопа.

Перед началом регулировки включают телевизор и дают ему прогреться в течение 20…30 мин. Затем получают на экране кинескопа одно из изображений: «сетчатое поле», УЭИТ или ТИТ-0249 с нормальной яркостью и контрастностью. При этом необходимо убедиться в том, что точка изображения, используемая для статического сведения, совпадает с геометрическим центром экрана без нарушения ранее установленной центровки изображения. Совпадение точки изображения с геометрическим центром определяют с помощью гибкой линейки.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Селектор СК-М-24-1С (СК-Д-24С) - селектор канала метрового (дециметрового) диапазона; АПЧГ - автоматическая подстройка частоты гетеродина; УПЧИ - усилитель промежуточной частоты изображения; УПЧЗ - усилитель промежуточной частоты звука; УМ - усилитель мощности; ОК - отклоняющие катушки; М2, М3 - модули;

МВ (ДМВ) - метровые (дециметровые) волны.

РЕГУЛИРОВКА ЧИСТОТЫ ЦВЕТА

Эта регулировка производится в том случае, если нарушена однородность окраски полей основных цветов. На нарушение однородности указывает появление цветных пятен на белом растре и искажений на цветных полосах, наиболее заметных на красном. Следует учесть, что такие искажения могут быть вызваны остаточной намагниченностью кинескопа, неисправностью в схеме автоматического размагничивания. Поэтому прежде всего следует размагнитить кинескоп. Если после этого чистота цвета не восстанавливается, следует произвести ее регулировку. Эту операцию удобнее выполнить по сигналу «белое поле», который подается на вход телевизора от специального генератора. При отсутствии генератора можно использовать таблицу ТИТ-0249.

Порядок регулировки следующий. Вначале выключают электронные пушки синего и зеленого лучей и получают на экране растр красного цвета. При помощи регулятора «Яркость» уменьшают яркость свечения экрана на 10…15 % от нормальной. Затем устанавливают два магнита чистоты цвета так, чтобы получить минимальную напряженность магнитного поля. Для этого указатели полюсов одного кольца следует расположить с противоположной стороны по отношению к указателям полюсов второго кольца. При правильном расположении указателей полюсов одновременное вращение двух колец не будет влиять на чистоту цвета. Далее визуально проверяют чистоту цвета в центре экрана. Однородность свечения красного цвета в центре указывает на правильное расположение колец магнита. Если красное поле в центре неоднородно, необходимо слегка раздвинуть кольца магнита чистоты цвета для получения слабого магнитного поля и поворотом обоих колец добиться однородности красного цвета в центре экрана. Однородность свечения растра по краям обеспечивается перемещением отклоняющей системы (ОС). Ослабляя барашки, крепящие ОС, последнюю передвигают вдоль горловины кинескопа до получения равномерного красного цвета свечения экрана. В таком положении ОС закрепляют с помощью барашков.

После получения на экране равномерного красного поля выключают электронную пушку красного луча и включают электронную пушку зеленого луча, а на генераторе (транзитест) нажимают клавишу «Зеленый». При этом на экране кинескопа должно быть равномерное зеленое поле. Затем выключают электронную пушку зеленого луча и включают электронную пушку синего луча ( соответственно на транзитесте) - растр должен светиться равномерным синим цветом. Равномерное свечение зеленого и синего цветов по всему полю экрана обеспечивается правильной установкой чистоты цвета на красном. Если этого не получилось, необходимо повторить регулировку чистоты цвета на красном. После регулировки чистоты цвета нужно повторить операцию статического сведения.

Операцию по перемещению ОС в кожухе нужно производить двумя руками в диэлектрических перчатках, так как контактная планка ОС находится под напряжением, опасным для жизни. Чистота цвета считается удовлетворительной, если цветовая однородность красного, синего и зеленого полей составляет не менее 85 % от общей площади экрана. В тех случаях, когда регулировка чистоты цвета не дает требуемых результатов, необходимо произвести дополнительное размагничивание кинескопа при помощи внешней петли.

СТАТИЧЕСКОЕ СВЕДЕНИЕ

Регулируется дважды: предварительно , до регулировки чистоты цвета, и окончательно, после получения необходимой чистоты цвета. Вначале соответствующими переключателями (перемычками) выключают электронную пушку синего луча и оставляют включенными электронные пушки красного и зеленого лучей. С помощью постоянных магнитов статического сведения красного и зеленого лучей добиваются сведения этих лучей до получения в центре экрана кинескопа одной точки желтого цвета . Затем включают электронную пушку синего луча и магнитом статического сведения совмещают желтую точку с синей. Если такое совмещение получить нельзя, следует с помощью магнита статического сведения синего вывести синюю точку на одну горизонталь с желтой, после чего совместить их с помощью магнита бокового смещения синего. При хорошем качестве статического сведения центральная точка таблицы и концентрические окружности вблизи нее принимают темный цвет без следов цветной окантовки.

ДИНАМИЧЕСКОЕ СВЕДЕНИЕ

Производится после регулировки чистоты цвета и статического сведения. Регулировка динамического сведения начинается со сведения красных и зеленых линий, при совмещении которых на экране образуются линии желтого цвета. Затем желтые линии сводятся с синими до получения линии белого (черного) цвета. Такой порядок регулировки определяется для кинескопа с дельтаобразно расположенными электронными пушками. Красная и зеленая пушки расположены в одной плоскости, а синяя - в другой и симметрично относительно первых двух. Кроме того, неточности сведения синих линий с желтыми менее заметны, чем неточности сведения красных и зеленых линий. Это объясняется тем, что яркость свечения синего луча меньше.

Динамическое сведение удобно производить по сигналу «сетчатое поле». Особенностью регулировки является то, что из-за связи, существующей между изменением тока в любой из катушек динамического сведения и статическим сведением, а также вследствие взаимного влияния симметричных регулировок (например, сведение вертикальных линий слева и справа, горизонтальных - сверху и снизу и т.д.) к отдельным регулировкам приходится возвращаться по несколько раз, чтобы выбрать оптимальный вариант при значительном количестве возможных. Для выполнения этой сложной операции необходимо знать расположение органов регулировки на плате сведения телевизора и их влияние на совмещение лучей.

Порядок выполнения работы. Для регулировки необходимо подать на антенный вход телевизора сигнал «сетчатое поле» и получить на экране кинескопа соответствующее изображение. С помощью регулятора «Яркость» установить оптимальную яркость свечения экрана. Выключить электронную пушку синего луча, установив перемычку в соответствующее положение в модуле цветности. Далее регулировку нужно выполнять в такой последовательности (рис. 5).

1. Подстроечным резистором R16 добиться выпрямления зеленых и красных вертикальных линий в центральной части

экрана.

2. Подстроечным резистором RЗ свести красные и зеленые центральные вертикальные линии на краях растра.

Рис. 5. Сведения лучей телевизора УЛПЦТ(И)-61

3. Подстроечным резистором R2 свести красные и зеленые горизонтальные линии в нижней части растра.

4. Подстроечным резистором R1 свести красные и зеленые горизонтальные линии в верхней части растра.

5. Перемещением сердечника катушки индуктивности LЗ свести красные и зеленые вертикальные линии в правой части

растра.

3. Подстроечным резистором R12 свести красные и зеленые вертикальные линии в правой части растра.

4. Перемещением сердечника катушки индуктивности L4 свести красные и зеленые центральные горизонтальные линии

правой части растра.

8. Перемещением сердечника катушки индуктивности L11 свести красные и зеленые центральные горизонтальные линии в левой части растра.

9. Включить электронную пушку синего луча, установив перемычку в соответствующее положение в модуле цветности.

8. Перемещением сердечника катушки индуктивности L2 добиться выпрямления синих и желтых центральных горизонтальных линий в центре растра.

9. Подстроечным резистором R8 свести синие и желтые центральные линии в левой части растра.

10. Подстроечным резистором R4 свести синие и желтые горизонтальные линии в верхней части растра.

11. Подстроечным резистором R17 свести синие и желтые горизонтальные линии в нижней части растра.

12. Перемещением сердечника катушки индуктивности L5 свести желтые и синие вертикальные линии на краях растра.

В заключение следует оценить качество сведения по всему полю изображения сетчатого поля на экране кинескопа. Технические возможности кинескопа с дельтаобразным расположением электронных пушек и диагональю экрана 51...61 см позволяют получить точность сведения ОС и устройств сведения следующим образом : в центре экрана ±0,1 мм; в зоне, ограниченной кругом диаметром 0,75 высоты экрана, ±1,2 мм; в зоне ограниченной 1,1 высоты экрана и внутренним диаметром 0,75 высоты экрана, ±2 мм; в остальной части экрана ±3,5 мм для всех трех лучей.

Задание

Произвести статическое и динамическое сведение лучей

Контрольные вопросы

1. Где формируются сигналы E_R, E_G, E_В, Е_R-Y, Е_B-Y? Каков их физический смысл и назначение?

2. Какие функции выполняют в телевизоре селектор каналов?

3. Какие функции выполняют в телевизоре блок радиоканала?

4. Какие функции выполняют в телевизоре блок цветности?

5. Какие функции выполняют в телевизоре блок разверток?

6. В чем физический смысл регулировок чистоты цвета, статического и динамического сведения?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 12

РЕГУЛИРОВКА ТЕЛЕВИЗОРА В СЕРВИСНОМ РЕЖИМЕ

Методические указания

Структурная схема телевизора JVC представлена на рис. 6.

Радиосигналы вещательного телевидения поступают на антенный вход тюнера, в котором осуществляется селекция и преобразование принятого сигнала в сигналы промежуточной частоты IF (Intermediate frequency) изображения и звука.

С выхода тюнера сигналы через усилитель, буфер, фильтр поступают в блок УПЧИ и З, где формируется частотная характеристика канала изображения, т.е. полный цветовой ТВ (ПЦТВ) сигнал и сигнал звукового сопровождения. В декодере создаются импульсы запуска строчной и кадровой развертки; детектируются сигналы промежуточных частот систем PAL, NTSC; выделяются сигналы цветности SECAM. В плате кинескопа сигналы систем PAL, NTSC, SECAM преобразуются в сигналы основных цветов и подаются на катоды кинескопа.

Телевизор имеет пульт дистанционного управления (ДУ), который через фотоприемник инфракрасного диапазона и микроконтроллер осуществляет сервисную регулировку.

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Общие меры предосторожности

В телевизоре имеются опасные для жизни напряжения до 25 кВ. Во избежание несчастных случаев категорически запрещается включать телевизор при снятом заднем кожухе, касаться монтажных проводников, отдельных деталей и узлов, расположенных в блоках и на цоколе кинескопа.

Рис. 6. Структурная схема телевизора JVC

Особую осторожность следует соблюдать при обращении с кинескопом, предохранять его от ударов и механических повреждений. Замену кинескопа должен производить только подготовленный специалист.

Установка и включение

При выборе места установки телевизора необходимо учитывать, что расстояние наилучшего восприятия составляет 2,0…3,0 м от экрана. Центр изображения должен находиться на высоте 0,7…1,2 м от пола.

Телевизор должен быть расположен в наименее освещенной части помещения, исключена возможность прямого попадания солнечных лучей, не рекомендуется смотреть телевизор в полной темноте или при ярком свете.

Перед включением телевизора в сеть убедитесь, что кнопка включения на передней панели находится в положении ВЫКЛЮЧЕНО. Запрещается включать и выключать телевизор при помощи вилки шнура питания. Вставьте штекер антенны в гнездо. Вставьте вилку шнура питания в розетку сети, нажмите кнопку включения. Примерно через 10 с должен появиться звук из громкоговорителя и изображение на экране кинескопа. Нажатием кнопок переключения каналов выберите нужную программу.

Общая схема соединений

Соединение составных частей телевизионного приемника представлено на рис. 7.

Рис. 7. Общая схема соединений

Все основные элементы соединения размещены на задней панели. Внешняя антенна метрового и дециметрового диапазонов (VHF/UHF) подключается через соответствующее гнездо.

Входные гнезда AUDIO/VIDEO на передней и задней панелях непосредственно соединены между собой. При подаче сигнала на гнезда одной панели его можно наблюдать на соответствующих гнездах другой панели при мониторинге или записи. Нельзя подавать сигнал одновременно на гнезда обеих панелей.

Если видеомагнитофон не подключается, то выполняется только операция 1. При подключении видеомагнитофона выполняются операции 1, 2, 3. Просматривать видеозаписи с видеомагнитофона можно без выполнения операции 3.

Пульт дистанционного управления телевизором

Основные органы управления пульта представлены на рис. 8. Назначение органов управления пульта:

1. ECO SENSOR (Эко датчик) - автоматическая регулировка контрастности изображения в соответствии с освещением комнаты;

3. SOUND SYSTEM (Система звука) - установка параметров звукового сопровождения;

Рис. 8. Пульт дистанционного управления

3. COLOUR SYSTEM (Система цветности) - установка цветовых параметров изображения;

4. OFF TIMER (Таймер включения) - автоматическое выключение телевизора через заданный промежуток времени;

5. CHANNEL SCAN (Сканирование каналов);

6. RETURN+ (Возврат+) - настройка на «Возврат канала»;

7. DISPLAY (Индикация канала) - отключение индикации канала;

8. PICTURE MODE (Режим вывода изображения) - выбор режима изображения при необходимости: яркий>стандартный>неконтрастный.

9. MUTING (Отключение звука) - временное отключение звука.

10. Меню +/- .

11. Меню ▲/▼.

12. Звук +/-.

Основные операции

1. Выбор канала. Для переключения каналов используется кнопка CHANNEL ∨ /∧. Для прямого ввода нажать кнопку - /--, затем набрать номер необходимого канала на цифровой клавиатуре.

2. Установка уровня громкости. Уровень громкости регулируется нажатием кнопки VOLUME -/+.

3. Выбор системы цветности. Для нахождения требуемой системы нажимать кнопку COLOUR SYSTEM.

4. Просмотр изображения с внешнего устройства. Для выбора подходящего видеорежима нажмите кнопку TV/VIDEO.

Выполняемые операции

1. Изучить структурную схему (рис. 6).

2. Выполнить подготовительные операции в соответствии с п. 2 (пп. 1 - 3). Собрать схему соединений

3. Изучить пульт дистанционного управления (рис. 8)

4. Выполнить основные операции в соответствии с п. 3.

5. Найти передаваемые программы по всем действующим каналам во всех диапазонах в заданное время.

6. Представить отчет о выполнении работы в виде таблицы .

1. Выделить на схеме и объяснить общий тракт сигналов изображения и звукового сопровождения.

2. Выделить на схеме и объяснить тракты сигналов:

- яркостного;

- цветовых;

- звуковые;

- синхронизации.

3. Тракты кадровой и строчной разверток.

4. Какие функции выполняют тюнер, усилитель радиочастоты; декодер цветности; микроконтроллер.

5. Как осуществляется пультом дистанционного управления выбор канала , установка уровня громкости, выбор системы цветности, просмотр изображения с внешнего источника, ручная настройка.

РАЗДЕЛ 2 МЕТОДИКА РЕМОНТА ВИДЕОМАГНИТОФОНОВ, ВИДЕОКАМЕР, ВИДЕОПРОЕКТОРОВ И ОРГТЕХНИКИ.

ТЕМА 2.1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА И КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНЫХ БЛОКОВ И МЕХАНИЗМОВ ВИДЕОМАГНИТОФОНА.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ №13

КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНЫХ БЛОКОВ И МЕХАНИЗМОВ ВИДЕОМАГНИТОФОНА.

Теоретическая часть

Принцип видеозаписи. Современная видеотехника.

1. Видеозапись - запись изображения на магнитную ленту. В основе методов магнитной видеозаписи, как и магнитной записи звука, лежит тот же принцип намагничивания носителя. Но, если диапазон звукового сигнала лежит в пределах 20...20000 Гц, то высококачественная запись телевизионных сигналов требует полосы от 50 Гц до 6,0 МГц. Кроме того, телевизионный сигнал сложнее по своей структуре.

Процесс видеозаписи складывается из:

- разложения изображения на элементы последовательного преобразования светового потока, исходящего от каждого элемента объекта изображения, в электрические колебания (телевизионный метод) и,

- магнитной записи видеосигналов.

В результате первого процесса получаются динамические колебания электрического тока, развернутые во времени; в результате второго - статическая видеограмма, развернутая в линейном пространстве.

Воспроизведение изображения в видеограммы происходит в обратном порядке: с движущейся магнитной ленты считывается статичное магнитное поле ленты; преобразовывается в электрические сигналы, которые после усиления подаются на кинескоп телевизора. В кинескопе происходит преобразование электрических колебаний в видимые на экране световые отметки. При этом развертывающая система кинескопа, синхронизируемая строчными и кадровыми импульсами, записанными вместе с видеограммой, синтезирует изображение.

Широкое внедрение магнитной видеозаписи в практику телевидения, для бытовых и учебных целей стало возможным с применением методов поперечно-строчной к наклонно-строчной записи на магнитную ленту шириной 50,8 и 25,4 мм (в профессиональных видеомагнитофонах) и 12,7 мм (в репортажных и бытовых ВМ).

При такой записи магнитные головки в ВМ располагаются на вращающемся диске, огибаемом магнитной лентой, которой, в свою очередь, придается поступательное движение. Таким образом, фактическая скорость записи определяется одновременно скоростью вращения барабана с магнитными головками и относительно небольшой скоростью передвижения магнитной ленты.

Одновременное вращение головок и поступательное передвижение ленты обеспечивают запись видеосигнала в вида отдельных строчек, причем каждая последующая строчка на ленте является продолжением предыдущей. Направление строчки образует некоторый угол с движением ленты, что придает строчкам соответствующий наклон. Отсюда и название метода записи - наклонно-строчный.

Рис. 60 Лентопротяжный механизм (а) и барабан (б), двухголовочного видеомагнитофона для наклонно-строчной видеозаписи:

1, 5-верхняя и нижняя половины барабана; 2 - вращающийся диск, 3 - видеоголовка. 4 - магнитная лента.

При относительно большой скорости вращения диска с блоком видеоголовок (БВГ) строчки записи видеосигнала располагаются на ленте под углом, близким к 90°, к направлению ее движения. Это поперечно-строчная запись. В бытовых магнитофонах, как правило, применяется наклонно-строчный метод записи.

При поперечно- и наклонно-строчном методах обеспечивается высокая плотность записи по ширине магнитной ленты, что при сравнительно низкой скорости продвижения ленты позволяет записывать и воспроизводить программы достаточно большой продолжительности.

2. Классификация современной видеотехники.

Большой интерес к развитию магнитной видеозаписи объясняется преимуществами этого способа записи изображений, не требующего какой-либо дополнительной обработки (как при киносъемке), а также ее удобством в эксплуатации.

Видеомагнитофон - это устройство, предназначенное для магнитной записи и воспроизведения изображения и звука.

В школе учитель с помощью видеомагнитофона может не только записывать передаваемое по телевидению учебные программы, но и самостоятельно и оперативно готовить ("снимать") собственные учебные программы.

В настоящее время современная видеотехника различается следующим образом:

Полный видеомагнитофон (ВМ) - оборудован телевизионным приемным блоком (тюнером), таймером. Наличие тюнера позволит записывать одну телевизионную программу и одновременно просматривать другую. Можно записать ТВ-программы, вообще не включая телевизор. Таймер обеспечит запись ТВ - программ в автоматическом режиме.

Видеоплейер (ВП) с возможностью записи ("пишущий плейер"). Кроме воспроизведения такой плейер позволяет делать запись с другого ВМ или низкочастотного выхода телевизора (ТВ). При этом ТВ необходимо включить, а записывать только ту программу, на которую он настроен.

Воспроизводящий плейер ("чистый" плейер). Предназначен только для воспроизведения записанных видеокассет.

Кроме того, широко распространены так называемые моноблоки, в которых видеомагнитофон конструктивно выполнен в одном корпусе с телевизором. И, конечно, видеокамеры со встроенным видеомагнитофоном (камкордеры), с помощью которых можно осуществлять не только съемку, но и просмотр отснятого сюжета, и перезапись его прямо с видеокамеры.

3. Конструктивные и технические особенности видеомагнитофона (ВМ) и видеоплейера (ВП).

С точки зрения этих особенностей все аппараты классифицируются по следующим основным признакам:

I. Моно- и стереофонические.

У монофонических принцип записи, а значит и качество звучания, ничем не отличается от обычного аудиомагнитофона. А у стереофонического ВМ (VHS-Hi Fi-stereo) для записи звука имеются две дополнительные головки на блоке видеоголовок (БВГ).

В результате качество воспроизведения сравнимо со звучанием компакт-диска. Поэтому стереофонические ВМ, кроме прямого назначения можно использовать и как чисто звуковые магнитофоны.

2. Двух-, трех- , четырехголовочные.

Стандартный магнитофон имеет лишь две видеоголовки, поэтому в режимах стоп-кадра, ускоренного и замедленного воспроизведения на экране ТВ часто возникают горизонтальные шумовые полосы.

Трехголовочные и четырехголовочные ВМ позволяют избавиться от шумовых помех в режиме стоп-кадра, а также трюковых режимах. Кроме того, четырехголовочные ВМ имеют вторую скорость записи- воспроизведения.

3. Одно- и двухскоростные.

Кроме стандартной скорости SP (Standard Play) 2,34 см/сек некоторые 4-х головочные ВМ имеют вторую скорость LP (Long Play), равную 1,17 см/сек. Это позволяет сделать 6-часовую запись на кассету Е-100, хотя и с некоторой потерей качества.

4. Кроме обычных ВМ с аналоговой системой управления имеются аппараты, у которых та или иная функция выполняются цифровой системой. Такие ВМ имеют маркировку DIGITAL.

А также, некоторые ВМ имеют дополнительные сервисные возможности:

- счетчик ленты в реальном масштабе (Real Time Counter), т.е. индикация расхода ленты в часах, минутах, секундах;

- вывод информации о работе ВМ на экран ТВ (On- Screen Display);

- дистанционное управление (Remote Control).

4. Форматы видеозаписи).

В бытовой видеозаписи приняты четыре международных формата ВМ, различающихся между собой габаритами кассеты и методикой обработки видеосигнала.

VHS (Video Home System)

Формат разработан в 1977 г. фирмой JVC. Именно этот формат получил наибольшее распространение во всем мире.

Существуют также варианты формата:

- S-VHS (Super-VHS) - с повышенной разрешающей способностью;

- VHS-С (VHS-Compact) - с уменьшенными габаритами кассеты, который применяется в камкордере (моноблок, состоящий из видеокамеры и ВМ).

- (Beta). Имеет несколько лучшее качество изображения, чем VHS, но он не получил поддержки производителей видеотехники и в настоящее время является весьма редким.

- Video-8. Формат разработан, в 1982 г. фирмой Sony. Поскольку в кассетах данного формата применяется лента шириной 8 мм (во всех остальных - 12,6 мм), он получил широкое применение в камкордерах и переносных ВМ с батарейным питанием. Вариант формата с повышенной разрешающей способностью называется Hi-8.

5. Разъемы и гнезда видеомагнитофона и видеоплейера

Вполне очевидно, что сам по себе ВМ представляет собой немой ящик, который можно превратить в полезный аппарат, только подключив его к телевизору.

Обычно на задней стенке монофонического ВМ (ВП) имеются следующие гнезда:

а) гнездо антенного входа (высокочастотного) - служит для подключения телевизионной антенны с целью записи вещательных программ на ВМ (полный в/магнитофон);), (обозначается ANT IN ,RF, aerial)

б) гнездо антенного высокочастотного выхода (RF OUT) - предназначено для подачи на антенный вход ТВ сигналов вещательных станций, прошедших через антенный усилитель - распределитель ВМ, а также для подачи на ТВ видео- и звукового сигналов ВМ, преобразованных в модуляторе ВМ в высокочастотный (вещательный) телевизионный сигнал.

Все высокочастотные сигналы (видео- и аудио- ) передаются по обычному телевизионному кабелю со стандартными антенными разъемами с обоих концов. Этот кабель входит в комплект ВМ.

в) низкочастотные гнезда:

- видео- и аудио- входов VIDEO IN, AUDIO IN.

Эти гнезда служат для стыковки:

1) с ТВ для записи вещательных программ;

2) с другим ВМ (ВП)для записи в/кассет.

- видео- и аудио- выходов VIDEO OUT, AUDIO OUT.

Эти гнезда предназначены для стыковки:

1) с ТВ для просмотра видеокассет;

2) с другим ВМ (ВП) для перезаписи в/кассет.

Для передачи низкочастотных сигналов (аудио- или видео-) применяются кабели со штекером типа RCA ("тюльпан").

В некоторых современных моделях ВМ и ТВ все низкочастотные разъемы объединены в один 21-штырькорвый соединитель, называемый -SCART. Такой штекер объединяет видео- и аудио - как по входу, так и по выходу.

6. Подключение ВМ (ВП) к телевизору.

а) По высокой частоте (ВЧ): штекер телевизионной антенны необходимо вставить в гнездо ANT IN в/магнитофона. Один конец (розетку) кабеля из комплекта ВМ (ВП) соединить с гнездом RF OUT, а второй (вилку) - с антенны гнездом ТВ. Затем настроить видеоканал.

б) По низкой частоте (НЧ).

Все, что необходимо для подключения по НЧ - это соответствующий набор кабелей (см. раздел 5. Разъемы и гнезда (пункт «в»).

Преимущества подключения в низко - частотном режиме:

- уменьшает количество помех и объективно улучшает качество изображения и звука;

- нет необходимости настраивать видеоканал. При включении у телевизора режима AV его приемная часть отключается, а сам ТВ становится монитором, воспроизводящим изображение и звук, поступающих с низкочастотного выхода (AUDIO OUT, VIDEO OUT) в/магнитофона или в/плейера.

Примечание: Запись вещательных программ с ТВ на "пишущий" плейер возможна только в низкочастотном режиме. Для этого гнезда AUDIO-и VIDЕO OUT телевизора следует соединить с гнездами AUDIO- VIDEO IN пишущего плейера. Антенна подключается к приемному устройству ТВ.

7. Настройка видеоканала телевизора.

Такая настройка необходима, если вы подключаете ВМ (ВП) к телевизору по высокой частоте. Для того чтобы изображение и звук, воспроизводимые видеомагнитофоном или видеоплейером, появились на экране ТВ, нужно настроить один из его каналов на ту частоту, на которой передает модулятор ВМ (ВП). Этот модулятор представляет собой маломощный телепередатчик, который преобразует видео- и звуковые сигналы в полный телесигнал, подобный тому, который поступает на антенный вход ТВ с эфира.

Для обеспечения настройки подавляющее большинство ВМ и ВП оборудованы генератором специального тест-сигнала в виде чередующихся вертикальных черно-белых полос.

Поэтому, чтобы настроить видеоканал на ТВ, необходимо:

1) включить ТВ и ВМ (ВП);

2) включить генератор тест-сигнала (переключатель находится на задней стенке ВМ (ВП);

3) включить на ТВ систему поиска ТВ - станций и подождать, пока она не "поймает" изображение тест-сигнала;

4) включить "запоминание" настройки ввидеоканалов в блоке управления телевизора;

5) выключить генератор тест-сигнала.

У некоторых моделей ВМ (довольно редких) генератор тест-сигнала отсутствует. В таких случаях настройка видеоканала осуществляется по сигналу воспроизводимой ВМ (ВП) кассеты. Порядок настройки такой же, за исключением того, что генератор тест-сигнала включать не нужно по причине его отсутствия.

8. Настройка тюнера видеомагнитофона.

Для того, чтобы получить возможность записывать телепрограммы, необходимо настроить приемное устройство ВМ, т.е.тюнера.

Перед началом настройки следует убедиться, что все передающие станции в данный момент работают. Последовательность настройки у равных моделей ВМ может отличаться, но общая схема ее выглядит так:

1) антенный кабель вставить в гнездо ANT IN видеомагнитофона, а сам ВМ соединить с ТВ по высокой либо по низкой частоте;

2) в первом случае ТВ должен быть настроен по тест-сигналу ВМ, а во-втором - у ТВ следует включить режим AV (низкочастотный);

3) режим настройки включается кнопкой, которая у разных моделей ВМ может иметь одно из следующих названий: SEARCH (поиск), SELEСT (выбор), SET (установка) или TUNING (наcтройки);

После этого ВМ либо сам начинает поиск станций в сторону увеличения частоты (увеличения номера канала), либо ему следует задать направление поиска кнопками "+" или "-". После того как в процессе поиска тюнер настроится на какую-либо станцию, он останавливает настройку и ждет дальнейших команд.

4) Командами CHANNEI. +/- выбрать тот номер канала, на котором вы хотите ее запомнить;

5) Занесите в память ВМ выбранную программу, нажав кнопку MEMORY.

6) По этому алгоритму (пп.3-5) вы можете настроиться на другие программы;

7) Далее переведите тюнер из режима настройки в рабочий режим повторный нажатием кнопки включения настройки (SEARCH, SELEST, SET).

9.Устройство бытовых видеокамер.

Видеокамера - это ТВ-камера, конструктивно объединенная с портативным ВМ. Обычно видеокамеры компактны по конструкции, легки и рассчитаны на ручную переноску и съемку с рук или с плеча. Объединение в одном устройстве телекамеры и ВМ повышает мобильность и значительно расширяет возможности съемки в автономном режиме, который обеспечивается включением соответствующей кнопки.

Встроенный в камеру видеомагнитофон (ВМ) обладает всеми обычными функциями: запись, воспроизведение, пауза, стоп-кадр, поиск нужного фрагмента, перемотка вперед и назад, стоп, выброс кассеты; трекинг (точное слежение за видеодорожкой).

Значительная часть моделей видеокамер рассчитана на применение распространенного формата записи - VHS. В таких камерах используют стандартные кассеты VHS. В настоящее время широко распространены камеры, рассчитанные на использование кассет меньшего размера, например: кассет типа VHS - С (компакт), которые можно просматривать на ВМ обычного формата VHS с использованием специальной кассеты-адаптера. Прочные позиции завоевывают и камеры, записывающие снимаемое изображение на 8-мм ленту в форматах VIDEO-8 или Hi-8.

Во многих в/камерах предусмотрена возможность записи с пониженной скоростью.

В конструкции в/камеры можно выделить следующие основные функциональные системы:

1) Система синхронизации - обеспечивает временное согласование работы всех систем и блоков камеры в различных режимах работы.

2) Система управления - осуществляет формирование (в авторежиме) или преобразование (в ручном режиме) команд и управляющих сигналов для регулировки параметров камеры и ее отдельных систем. Регулировка производится по инициативе оператора либо при изменении условий съемки.

3) Система контроля и индикации предназначена для обеспечения визуального контроля состояния камеры и параметров формируемых видеосигналов, а также настройки камеры. Она состоит из видоискателя и ряда световых индикаторов. По экрану видоискателя контролируется содержание снимаемого изображения. На нем также может быть просмотрено изображение, записанное на встроенный видеомагнитофон.

4) Система звукового сопровождения формирует звуковой сигнал с помощью встроенного или внешнего микрофона, обрабатывает его и записывает на ленту в/кассеты.

5) Система питания обеспечивает формирование различных номиналов напряжения, необходимых для работы всех систем камеры. Источником питания может быть как аккумуляторная батарея, так и электрическая сеть переменного тока.

Объективы бытовых видеокамер обычно имеют переменное фокусное расстояние ("вариообъект"). Оно позволяет осуществить плавное изменение масштаба изображения (совершать "наезд"). Фокусировка при этом сохраняется.

Видоискатель. Большинство современных видеокамер снабжены электронным видоискателем. Его экран представляет собой обычно черно-белый дисплей на электронно-лучевой трубке. Наиболее распространенный размер ее - 38 мм по диагонали. Конструкция видоискателя позволяет легко поворачивать его вверх/вниз и сдвигать в сторону для обеспечения большей гибкости при съемке.

Регулировки в видеокамерах.

В видеокамерах имеется ряд органов предварительной настройки, которые используются для обеспечения подготовки ВК к конкретным, условиям съемки.

- автоматическая установка баланса черного. После снятия заглушки с объектива, соответствующая схеме автоматически устанавливает эталонный уровень черного.

- автоматическая фокусировка устанавливает объектив на максимальную резкость ближайшего объекта, расположенного и пределах кадра. Когда же необходимо снять динамичные объекты, находящиеся на разных расстояниях от ВК, или надо сфокусироваться на объекте, размешенном в глубине сцены, то лучше переключиться на режимы ручной регулировки.

- автоматическая установка диафрагмы. Автоматически устанавливает размер отверстия диафрагмы, обеспечивающего оптимальную интенсивность светового потока, проходящего через объектив.

- автоматическая установка баланса белого. Баланс белого заключается в подборе усиления в каналах красного и синего цвета по отношению к усилению зеленого, эти регулировки осуществляются изначально при изготовлении ВК. В результате этой функции регулируется качество цветопередачи при данном освещении.

- функция "введения" и "выведения" изображения позволяет при необходимости сделать во время съемки изображение светлее или темнее.

- коррекция бликов и засветки, происходит электронная компенсация избыточной засветки за счет "осветления" слишком темных участков.

Индикация в видеокамерах.

Большинство индикаторов обычно совмещено с экраном электронного видоискателя. Обычно в ВК индуцируются:

- состояние батареи питания;

- состояние ВМ: запись, воспроизведение и т.д.;

- электронный счетчик времени съемки или воспроизведения;

- дата и время съемки, и др.

К видеокамерам выпускается большое число дополнительных устройств. К ним относятся зарядные устройства, преобразователи радиочастоты для подключения ВК к ТВ, а также различные кабели, разъемы, адаптеры и пульты дистанционного управления.

Контрольные вопросы

1. Какие физические процессы и явления лежат в основе работы теле- и видеоаппаратуры?

2. Назовите стандарты международного телевещания.

3. В чем состоит принципиальное отличие полного в/магнитофона от "пишущего" плеера?

4. Что такое тюнер и таймер? Их предназначение.

5. Перечислите разъемы и гнезда ВМ (ВП) и их предназначение.

6. Два способа подключения ВМ (ВП) и ТВ.

7. В каком случае необходима настройка видеоканала ТВ? Процедура его настройки.

8. Каковы особенности подключения ВП к ТВ для записи телепрограмм?

9. Функциональные возможности современных ВМ (ВП).

10. Функциональные возможности современных в/камер. Каким образом обеспечивается работа в/камеры в режиме съемки и воспроизведения?

Задания для практической работы.

1. Работа с видеомагнитофоном.

1. Ознакомьтесь с инструкцией к ВМ, его функциональными возможностями.

2. Подключите ВМ к ТВ по высокой частоте.

3.Настройте видеоканал ТВ.

4. Настройте тюнер ВМ на прием одной телепрограммы.

5. Осуществите ее запись на ВМ в течение 4-х минут по программируемому таймеру, выключив ТВ.

6. Воспроизведите запись по видеоканалу.

2. Работа с "пишущим" видеоплейером.

1. Ознакомьтесь с инструкцией в ВП, его функциональными возможностями.

2. Подключите ВП к ТВ по высокой частоте. Настройте видеоканал ТВ.

3. Подключите ВП к ТВ по низкой частоте:

а) для записи ТВ-программы;

б) для воспроизведения записи.

4. Осуществить запись одной телепрограмма в течение 2-х минут

5. Воспроизведите запись: а) в высокочастотном режиме; б) в низкочастотном режиме (АV).

3. Работа с видеокамерой.

1. С помощью инструкции ознакомьтесь с функциональными возможностями ВК.

2. Включите ВК в режиме съемки. Осуществите съемку.

3. Подключите ВК к ТВ соответствующими кабелями.

4. Подготовьте ее к работе в режиме в/магнитофона.

5. Воспроизведите отснятый видеофрагмент на телеэкране.

4. Работа с цифровой видеокамерой

1. С помощью инструкции ознакомьтесь с функциональными возможностями цифровой видеокамеры.

2. Включите цифровую видеокамеру в режиме съемки. Осуществите съемку.

3. Воспроизведите отснятый видеофрагмент на экране видеокамеры.

4. Включите цифровую видеокамеру в режиме фото. Сделайте несколько фотоснимков.

5. Просмотрите полученные фото.

6. Покажите преподавателю проделанную работу.

7. Удалите отснятые вами видеосюжеты и фото.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14

ЛЕНТОПРОТЯЖНЫЙ ПЕХАНИЗМ УСТРОЙСТВА МАГНИТНОЙ ВИДЕОЗАПИСИ

Цель работы - изучение основных режимов работы, структурной схемы кинематической схемы лентопротяжного механизма кассетного видеомагнитофона.

Введение

Видеомагнитофон "Электроника ВМ-12" (далее ВМ-12) является первым отечественным кассетным видеомагнитофоном, выполненным в стандарте VHS. Этот стандарт, изобретенный в 1976 году фирмой JVC (Япония), получил мировое признание и, по существу сейчас является мировым стандартом для аппаратуры видеозаписи бытового применения. ВМ-12 представляет собой аналог одного из наиболее простых аппаратов фирмы MACUSHITA (торговая марка PANASONIC), выпускавшихся в конце 70-х годов.

Этот аппарат имеет лишь самый необходимый набор функций и минимальное количество сервисных возможностей.

В отличие от большинства выпускаемых теперь аппаратов ВМ-12 имеет загрузочный отсек сверху, то есть видеокассета вставляется в специальный выдвигающийся вверх модуль и затем этот модуль вручную опускается внутрь лентопротяжного механизма. В отличие от фронтального способа загрузки такая загрузка является неудобной в обращении и требует свободного пространства сверху аппарата. Однако, в этом случае механическая часть аппарата значительно проще.

Тракт записи-воспроизведения позволяет осуществлять все необходимые преобразования и предискажения видеосигнала перед записью и последующее восстановление видеосигнала при воспроизведении. Тракт включает в себя канал яркости и канал цветности. Последний позволяет вести запись и воспроизведение цветного видеосигнала в стсндартах PAL и SECAM. Следует иметь ввиду, что факт получения цветного изображения на экране телевизора зависит от самого телевизора, то есть от наличия в нем соответствующего цветового декодера. Сам видеомагнитофон при записи и воспроизведении стандарт цветности не меняет. При записи осуществляется автоматическая регулировка многих параметров, что полностью избавляет пользователя от настройки аппарата перед записью.

Лентопротяжный механизм создан по стандартной для VHS схеме. Основой его является блок вращающихся видеоголовок, наклоненный относительно направления движения ленты на небольшой угол. Сама магнитная лента в рабочем режиме охватывает блок видеоголовок с помощью специальных направляющих. Скорость движения ленты 2,34 см/сек обеспечивается лентопротяжным механизмом. Дополнительными функциями лентопротяжного механизма являются быстрая перемотка ленты вперед и назад, пауза (временная остановка движения ленты), ускоренное воспроизведение и приведение ленты в исходное состояние перед выгрузкой кассеты.

Работа состоит из двух частей:

4. изучение лентопротяжного механизма,

5. изучение тракта записи - воспроизведения.

Перед началом работы внимательно ознакомьтесь с данным руководством.

Не включайте аппаратуру самостоятельно. Позовите преподавателя или лаборанта.

Основные режимы работы ВМ-12 следует проводить со снятой верхней крышкой аппарата. При выполнении работы не производите никаких действий, не предусмотренных данным руководством. Помните, что неправильные Ваши действия могут привести к поражению электрическим током и (или) выходу из строя оборудования.

1. Изучение работы лентопротяжного механизма.

1.1.Основные сведения о работе лентопротяжного механизма стандарта

VHS.

Работа видеомагнитофона формата VHS основана на принципе наклонно строчной записи видеоинформации двумя или четырьмя вращающимися видеоголовками.

Расположены они в диаметрально противоположных частях вращающегося барабана диаметром 62 мм. Период его вращения равен периоду одного кадра телевизионного сигнала (25 об. в секунду). Барабан с видеоголовками расположен над неподвижной частью БВГ, на наружной стороне которого выточена направляющая для магнитной ленты. Видеоголовки контактируют с лентой через прорези в барабане. Подвижные направляющие стойки механизма заправки и натяжения ленты обеспечивают охват ею барабана по дуге примерно 186 градусов. При этом край ленты и траектория перемещения по ней магнитных головок образуют угол около 6 градусов. При движении ленты в ЛПМ видеоголовки последовательно оставляют на ней намагниченные наклонные строки. Каждая видеоголовка соприкасается с лентой по дуге немного более 180 градусов. При этом каждая видеоголовка записывает кроме одного полукадра телевизионного сигнала еще и часть следующего полукадра.

Одновременно с видеоинформацией блоком магнитных головок на ленту записываются сигналы звукового сопровождения и управления. Способ записи звукового сопровождения - продольный, то есть как в обычных магнитофонах для записи звука. Звуковые дорожки располагаются у верхнего края магнитной ленты. У нижнего края записываются импульсы управления с частотой 25 Гц, которые привязаны к кадровым синхроимпульсам принимаемого телевизионного сигнала. При воспроизведении эти импульсы управляют системой автоматической регулировки ведущего вала, обеспечивая при этом совпадение траектории вращения видеоголовок с записанными наклонными видеодорожками.

Основное достоинство видеомагнитофона - высокая плотность записи при низкой скорости движения магнитной ленты(2,339 см/с). Ширина видеодорожек составляет 49 мкм, причем защитные полосы между ними отсутствуют. Для устранения взаимного влияния сигналов соседних строк зазор одной видеоголовки повернут относительно перпендикуляра к видеодорожке на угол +6 градусов, другой видеоголовки - на угол -6 градусов. В результате при записи соседние строки имеют различные направления намагничивания, а при воспроизведении каждая видеоголовка считывает сигналы той видеодорожки, которая соответствует ориентации ее рабочего зазора. Сигналы соседней строки оказываются очень слабыми вследствие больших потерь.

Видеоголовки имеют ширину рабочего зазора 0,4 мкм. При скорости головки относительно ленты 4,84 м/с, которая обеспечивается в результате вращения БВГ, возможна запись сигналов с максимальной частотой 5 МГц.

Лентопротяжный механизм основан на использовании специальной кассеты, в которой размещена магнитная лента и имеются элементы защиты магнитной ленты.

Общий вид лентопротяжного механизма показан на рисунке.

Основным элементом ЛПМ является блок магнитных головок 8. На этом блоке располагаются вращающиеся видеоголовки. Кроме них в ЛПМ присутствуют стирающая магнитная головка 4 и блок магнитных головок, включающий в себя стирающую звуковую головку, универсальную звуковую магнитную головку и синхроголовку.

Схема положения элементов заправки ленты приведены на рисунке. Основными элементами заправки ленты являются стойки 9, которые вытягивают ленту из кассеты и прижимают ее к блоку вращающихся головок.

Для нормальной работы лентопротяжного механизма необходимы следующие двигатели:

• двигатель ведущего вала,

• двигатель блока вращающихся головок,

• двигатель механизма заправки ленты.

Наиболее высокой точностью отличается двигатель блока вращающихся головок, с помощью которого возможно обеспечить не только требуемую частоту вращения БВГ, но и его фазу, т.е. угол поворота БВГ в заданные моменты времени.

Еще один двигатель в ЛПМ ВМ-12 отсутствует, но он есть на всех современных видеомагнитофонах, в том числе ВМ-32. Это двигатель загрузки кассеты.

Основные геометрические соотношения и параметры ЛПМ стандарта VHS приведены в на рисунке и в таблице.

1.2. Ход выполнения работы.

Откройте кассетный отсек, для чего нажмите клавишу выброса кассеты, расположенную вверху на передней панели. Рассмотрите внимательно лентопротяжный механизм сверху. Отыщите блок вращающихся видеоголовок, стирающую головку, комбинированную головку для записи сигналов звука и синхросигналов, приемный и подающий узлы, Прижимной ролик и направляющие движения ленты. Схематически зарисуйте положение этих элементов в отсутствие видеокассеты.

1. Вставьте видеокассету N1 в кассетный отсек и закройте его, нажав сверху до щелчка. Обратите внимание на то, что у видеокассеты открылся доступ к видеоленте.

Включите видеомагнитофон в режим "воспроизведение", для чего нажмите соответствующую клавишу на передней панели. Проследите, что происходит с лентопротяжным механизмом. Обратите внимание на следующие моменты:

- каким образом происходит извлечение ленты из кассеты; - какие элементы лентопротяжного механизма служат для обеспечения контакта

ленты с магнитными головками; - в какой последовательности элементы лентопротяжного механизма (в первую

очередь, магнитные головки) контактируют с движущейся магнитной лентой; - какие элементы лентопротяжного механизма отвечают за движение мегнитной ленты.

Зарисуйте расположение элементов лентопротяжного механизма в режиме воспроизведения и схему движения магнитной ленты.

Переведите лентопротяжный механизм в режим "стоп", для чего нажмите клавишу на передней панели. Обратите внимание на последовательность перевода элементов лентопротяжного механизма в режим "стоп".

В случае необходимости повторно включите лентопротяжный механизм в режим "воспроизведение".

1. Включите лентопротяжный механизм в режим "перемотка вперед", для чего нажмите соответствующую клавишу на передней панели. Обратите внимание на расположение элементов лентопротяжного механизма.

2. Включите режим "воспроизведение". После появления изображения на экране монитора нажмите клавишу "ускоренное воспроизведение". Обратите внимание на изменение изображения на мониторе. Зарисуйте схематически искажения, появляющиеся на экране.

Нажмите клавишу "пауза". При этом движение ленты должно прекратиться. Зарисуйте схематически вид искажений на экране монитора.

Переведите лентопротяжный механизм в режим "стоп".

2. Ход выполнения работы.

1. Включите персональный компьютер.

2. Запустите программу работы электронного осциллографа,

щелкнув по ярлыку.

Pc_Lab2000se.lnk

Дождаться запуска электронного осциллографа. При этом должно

появиться его рабочее окно.

2.3. Нажав на кнопку управления «Spectrum Analyzer» перевести осциллограф в режим работы анализатора спектра. Появится окно следующего вида. Далее по ходу работы потребуется изучать спектральное распределение сигналов в различных точках схемы. При этом следует запоминать форму спектра получаемых сигналов либо путем снятия скрин-шота окна программы осциллографа, либо воспользоваться функцией записи изображения окна осциллографа (в меню File выбрать пункт save Image).

Включите видеомагнитофон в режим записи.

2.4. Изучение канала записи сигнала яркости.

1. Определите полосу частот исходного видеосигнала на входе усилителя записи. Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К1.

2.4.2. Определите полосу частот видеосигнала после ФНЧ (блок 2 на схеме усилителя СЯ). Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К2. 2.4.3. Изучите преобразование сигналов, выполняемое частотным модулятором. Для этого снимите спектры сигналов до и после частотного модулятора. Для этого подключите щупы осциллографа к контрольным точкам К3 и К4.

2.5. Изучение канала записи сигналов цветности.

1. Определите полосу частот видеосигнала после полосового фильтра (блок 1 на схеме усилителя СЦ). Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К5.

2. Изучите преобразование сигналов, выполняемое основным преобразователем частоты. Для этого снимите спектры сигналов до и после основного преобразователя частоты, а также сигнал гетеродина. Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К6, а затем к контрольным точкам К7 и К8.

3. Определите полосу частот сигнала, записываемого на магнитную ленту. Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К9.

2.6. Изучение канала воспроизведения сигнала яркости.

3. Определите полосу частот сигнала, воспроизводимого магнитными головками. Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К10 (на входе блока 4 на схеме УВСЯ).

4. Понаблюдайте за работой усилителя с автоматической регулировкой усиления. Для этого временно переключите режим работы осциллографа в обычный режим, нажав на кнопку «Oscilloscope». Для этого подключите щупы осциллографа к контрольным точкам К10 и К11. Понаблюдайте за каждым из сигналов в течение минуты.

5. Изучите работу компенсатора выпадений. Для этого подключите щупы осциллографа к контрольным точкам К12 и К13 (до и после компенсатора). Понаблюдайте за каждым из сигналов в течение минуты.

• Изучите преобразование сигналов, выполняемое частотным демодулятором. Нажав на кнопку управления «Spectrum Analyzer» перевести осциллограф в режим работы анализатора спектра. Снимите спектры сигналов до и после частотного демодулятора. Для этого подключите щупы осциллографа к контрольным точкам К14 и К15.

• Определите полосу частот сигнала на выходе УВСЯ. Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К16 (на выходе блока 13 на схеме УВСЯ).

2.7. Изучение канала воспроизведения сигнала цветности.

1. Определите полосу частот видеосигнала после ФНЧ (блок 4 на схеме усилителя СЦ). Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К17.

2. Изучите преобразование сигналов, выполняемое основным преобразователем частоты. Для этого снимите спектры сигналов до и после основного преобразователя частоты, а также сигнал гетеродина. Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К18, а затем к контрольным точкам К19 и К20.

3. Определите полосу частот сигнала на выходе УВСЦ. Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К21 (на выходе блока 9 на схеме УВСЦ).

4. Определите полосу частот сигнала на выходе усилителя воспроизведения после суммирования сигнала яркости и сигнала цветности. Для этого подключите щуп осциллографа к контрольной точке К22 (на выходе блока 9 на схеме УВСЦ).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКИХ РЕГУЛИРОВОК И КАНАЛ ЗАПИСИ-ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВИДЕОМАГНИТОФОНА

Цель работы - изучение основных режимов работы, структурной схемы кинематической схемы лентопротяжного механизма кассетного видеомагнитофона "Электроника ВМ-12 или ВМ-32".

Введение

Видеомагнитофон "Электроника ВМ-12" (далее ВМ-12) является первым отечественным кассетным видеомагнитофоном, выполненным в стандарте VHS. Этот стандарт, изобретенный в 1976 году фирмой JVC (Япония), получил мировое признание и, по существу сейчас является мировым стандартом для аппаратуры видеозаписи бытового применения. ВМ-12 представляет собой аналог одного из наиболее простых аппаратов фирмы MACUSHITA (торговая марка PANASONIC), выпускавшихся в конце 70-х годов.

Этот аппарат имеет лишь самый необходимый набор функций и минимальное количество сервисных возможностей.

В отличие от большинства выпускаемых теперь аппаратов ВМ-12 имеет загрузочный отсек сверху, то есть видеокассета вставляется в специальный выдвигающийся вверх модуль и затем этот модуль вручную опускается внутрь лентопротяжного механизма. В отличие от фронтального способа загрузки такая загрузка является неудобной в обращении и требует свободного пространства сверху аппарата. Однако, в этом случае механическая часть аппарата значительно проще.

Тракт записи-воспроизведения позволяет осуществлять все необходимые преобразования и предискажения видеосигнала перед записью и последующее восстановление видеосигнала при воспроизведении. Тракт включает в себя канал яркости и канал цветности. Последний позволяет вести запись и воспроизведение цветного видеосигнала в стсндартах PAL и SECAM. Следует иметь ввиду, что факт получения цветного изображения на экране телевизора зависит от самого телевизора, то есть от наличия в нем соответствующего цветового декодера. Сам видеомагнитофон при записи и воспроизведении стандарт цветности не меняет. При записи осуществляется автоматическая регулировка многих параметров, что полностью избавляет пользователя от настройки аппарата перед записью.

Лентопротяжный механизм создан по стандартной для VHS схеме. Основой его является блок вращающихся видеоголовок, наклоненный относительно направления движения ленты на небольшой угол. Сама магнитная лента в рабочем режиме охватывает блок видеоголовок с помощью специальных направляющих. Скорость движения ленты 2,34 см/сек обеспечивается лентопротяжным механизмом. Дополнительными функциями лентопротяжного механизма являются быстрая перемотка ленты вперед и назад, пауза (временная остановка движения ленты), ускоренное воспроизведение и приведение ленты в исходное состояние перед выгрузкой кассеты.

Работа состоит из двух частей:

• изучение лентопротяжного механизма,

• изучение тракта записи - воспроизведения.

Перед началом работы внимательно ознакомьтесь с данным руководством.

Не включайте аппаратуру самостоятельно. Позовите преподавателя или лаборанта.

Основные режимы работы ВМ-12 следует проводить со снятой верхней крышкой аппарата. При выполнении работы не производите никаких действий, не предусмотренных данным руководством. Помните, что неправильные Ваши действия могут привести к поражению электрическим током и (или) выходу из строя оборудования.

1. Изучение работы лентопротяжного механизма.

1.1.Основные сведения о работе лентопротяжного механизма стандарта VHS.

Работа видеомагнитофона формата VHS основана на принципе наклонно строчной записи видеоинформации двумя или четырьмя вращающимися видеоголовками.

Расположены они в диаметрально противоположных частях вращающегося барабана диаметром 62 мм. Период его вращения равен периоду одного кадра телевизионного сигнала (25 об. в секунду). Барабан с видеоголовками расположен над неподвижной частью БВГ, на наружной стороне которого выточена направляющая для магнитной ленты. Видеоголовки контактируют с лентой через прорези в барабане. Подвижные направляющие стойки механизма заправки и натяжения ленты обеспечивают охват ею барабана по дуге примерно 186 градусов. При этом край ленты и траектория перемещения по ней магнитных головок образуют угол около 6 градусов. При движении ленты в ЛПМ видеоголовки последовательно оставляют на ней намагниченные наклонные строки. Каждая видеоголовка соприкасается с лентой по дуге немного более 180 градусов. При этом каждая видеоголовка записывает кроме одного полукадра телевизионного сигнала еще и часть следующего полукадра.

Одновременно с видеоинформацией блоком магнитных головок на ленту записываются сигналы звукового сопровождения и управления. Способ записи звукового сопровождения - продольный, то есть как в обычных магнитофонах для записи звука. Звуковые дорожки располагаются у верхнего края магнитной ленты. У нижнего края записываются импульсы управления с частотой 25 Гц, которые привязаны к кадровым синхроимпульсам принимаемого телевизионного сигнала. При воспроизведении эти импульсы управляют системой автоматической регулировки ведущего вала, обеспечивая при этом совпадение траектории вращения видеоголовок с записанными наклонными видеодорожками.

Основное достоинство видеомагнитофона - высокая плотность записи при низкой скорости движения магнитной ленты(2,339 см/с). Ширина видеодорожек составляет 49 мкм, причем защитные полосы между ними отсутствуют. Для устранения взаимного влияния сигналов соседних строк зазор одной видеоголовки повернут относительно перпендикуляра к видеодорожке на угол +6 градусов, другой видеоголовки - на угол -6 градусов. В результате при записи соседние строки имеют различные направления намагничивания, а при воспроизведении каждая видеоголовка считывает сигналы той видеодорожки, которая соответствует ориентации ее рабочего зазора. Сигналы соседней строки оказываются очень слабыми вследствие больших потерь.

Видеоголовки имеют ширину рабочего зазора 0,4 мкм. При скорости головки относительно ленты 4,84 м/с, которая обеспечивается в результате вращения БВГ, возможна запись сигналов с максимальной частотой 5 МГц.

Лентопротяжный механизм основан на использовании специальной кассеты, в которой размещена магнитная лента и имеются элементы защиты магнитной ленты.

Общий вид лентопротяжного механизма показан на рисунке.

Основным элементом ЛПМ является блок магнитных головок 8. На этом блоке располагаются вращающиеся видеоголовки. Кроме них в ЛПМ присутствуют стирающая магнитная головка 4 и блок магнитных головок, включающий в себя стирающую звуковую головку, универсальную звуковую магнитную головку и синхроголовку.

Схема положения элементов заправки ленты приведены на рисунке. Основными элементами заправки ленты являются стойки 9, которые вытягивают ленту из кассеты и прижимают ее к блоку вращающихся головок.

Для нормальной работы лентопротяжного механизма необходимы следующие двигатели:

• двигатель ведущего вала,

• двигатель блока вращающихся головок,

• двигатель механизма заправки ленты.

Наиболее высокой точностью отличается двигатель блока вращающихся головок, с помощью которого возможно обеспечить не только требуемую частоту вращения БВГ, но и его фазу, т.е. угол поворота БВГ в заданные моменты времени.

Еще один двигатель в ЛПМ ВМ-12 отсутствует, но он есть на всех современных видеомагнитофонах, в том числе ВМ-32. Это двигатель загрузки кассеты.

Основные геометрические соотношения и параметры ЛПМ стандарта VHS приведены в на рисунке и в таблице.

1.2. Ход выполнения работы.

Откройте кассетный отсек, для чего нажмите клавишу выброса кассеты, расположенную вверху на передней панели. Рассмотрите внимательно лентопротяжный механизм сверху. Отыщите блок вращающихся видеоголовок, стирающую головку, комбинированную головку для записи сигналов звука и синхросигналов, приемный и подающий узлы, Прижимной ролик и направляющие движения ленты. Схематически зарисуйте положение этих элементов в отсутствие видеокассеты.

1.2.1. Вставьте видеокассету N1 в кассетный отсек и закройте его, нажав сверху до щелчка. Обратите внимание на то, что у видеокассеты открылся доступ к видеоленте.

Включите видеомагнитофон в режим "воспроизведение", для чего нажмите соответствующую клавишу на передней панели. Проследите, что происходит с лентопротяжным механизмом. Обратите внимание на следующие моменты:

- каким образом происходит извлечение ленты из кассеты;

- какие элементы лентопротяжного механизма служат для обеспечения контакта ленты с магнитными головками;

- в какой последовательности элементы лентопротяжного механизма (в первую очередь, магнитные головки) контактируют с движущейся магнитной лентой;

- какие элементы лентопротяжного механизма отвечают за движение мегнитной ленты.

Зарисуйте расположение элементов лентопротяжного механизма в режиме воспроизведения и схему движения магнитной ленты.

Переведите лентопротяжный механизм в режим "стоп", для чего нажмите клавишу на передней панели. Обратите внимание на последовательность перевода элементов лентопротяжного механизма в режим "стоп".

В случае необходимости повторно включите лентопротяжный механизм в режим "воспроизведение".

1.2.2. Включите лентопротяжный механизм в режим "перемотка вперед", для чего нажмите соответствующую клавишу на передней панели. Обратите внимание на расположение элементов лентопротяжного механизма.

1.2.3. Включите режим "воспроизведение". После появления изображения на экране монитора нажмите клавишу "ускоренное воспроизведение". Обратите внимание на изменение изображения на мониторе. Зарисуйте схематически искажения, появляющиеся на экране.

1.2.4. Нажмите клавишу "пауза". При этом движение ленты должно прекратиться. Зарисуйте схематически вид искажений на экране монитора.

1.2.5. Переведите лентопротяжный механизм в режим "стоп".

2. Изучение тракта записи-воспроизведения ВМ-12

2.1. Основные сведения о работе тракта записи-воспроизведения

Присущие магнитной записи искажения амплитудно-частотной характеристики не позволяют перенести на магнитный носитель видеосигнал с указанной полосой частот непосредственно. Поэтому при записи использована частотная модуляция с несущей частотой 3,8 МГц. Сигнал яркости модулируют так, чтобы вершины синхроимпульсов соответствовали частоте 3,8 МГц, а уровень белого - частоте 4,8 МГц. Быстрым изменениям яркостного сигнала соответствуют боковые полосы частотно-модулированного сигнала. Верхняя боковая частота почти полностью подавляется, а нижняя занимает диапазон от 1,2 МГц до несущей частоты (3,8 МГц). С помощью частотной модуляции можно записать телевизионный сигнал с полосой до 2,8 МГц.

Из-за сравнительно узкой полосы записываемых частот на магнитном носителе невозможно записать и воспроизвести полный цветовой телевизионный сигнал без предварительной обработки. Обработка заключается в том, что полоса частот частотно-модулированных сигналов цветности сужается до полосы 0,8 МГц. Для этого сигналы цветности выделяются фильтром из полного телевизионного сигнала в полосе 3,9 - 4,7 МГц и переносятся в частотный диапазон 0,3 - 1,1 МГц. В этом диапазоне отсутствует частотно-модулированный сигнал яркости. Одновременно спектр яркостного сигнала ограничивается частотой 3 МГц. Наконец, частотно-модулированный сигнал яркости складывается с частотно-модулированным сигналом цветности и оба они записываются на магнитную ленту.

При воспроизведении сигналы, записанные на магнитный носитель, считываются видеоголовками, усиливаются и разделяются фильтрами на частотно-модулированные сигнал яркости и сигналы цветности. Первый из них ограничивается и детектируется частотным детектором, в результате чего выделяется яркостное напряжение. Если в результате дефектов магнитного носителя яркостное считываемое видеоголовками напряжение уменьшится в 12 раз по сравнению с номинальным уровнем, в нем обеспечивается замещение четырех-пяти телевизионных строк задержанным сигналом. Таким образом, осуществляется малозаметное на экране телевизора удаление шумового сигнала, получаемого с дефектных участков магнитной ленты.

Усиленные сигналы цветности частотным преобразованием переносятся обратно в диапазон 3,9 - 4,7 МГц, после чего складываются с яркостным сигналом, образуя полный цветовой телевизионный сигнал.

Для эффективной работы канала записи и воспроизведения используют раздельную обработку сигналов яркости и цветности как при записи, так и при

воспроизведении предварительно отделяя друг от друга сигналы яркости и цветности, а после их раздельной обработки вновь складывая.

Канал записи сигналов яркости представлен на рис. [4]. Входной видеосигнал поступает на вход устройства автоматической регулировки усиления 1, где нормируется по амплитуде от уровня вершин синхроимпульсов до уровня белого. Как правило, применяется ключевая схема АРУ, стабилизирующая амплитуду синхроимпульсов и пропорционально к ним размах полного телевизионного сигнала. Объясняется это тем, что в видеосигнале размах синхроимпульсов является стандартной неизменной величиной, а сам видеосигнал может иметь любую величину в диапазоне от уровня черного до уровня белого. Кроме того, в процессе записи большая роль отводится именно синхронизирующей составляющей, так как от нее зависит стабильность работы системы автоматических регулировок. Принцип реализации ключевой АРУ заключается в формировании положительных импульсов блоком 6, инвертированных относительно строчных синхроимпульсов, которые получены с помощью селектора синхроимпульсов 5 и задержанных на время его длительности. С выхода формирователя 6 эти импульсы смешиваются сумматором 7 с записываемым видеосигналом после фильтра 2 и поступают на вход детектора, управляющего коэффициентом усиления усилителя 1.

Рис. Структурная схема канала записи сигнала яркости [4].

Сигнал яркости из полного цветного телевизионного сигнала выделяется с помощью фильтра нижних частот 2 с частотой среза около 3- 3,5 МГц. Далее после усиления блоком 4 сигнал подвергается нелинейным частотным предыскажениям. Это позволяет повысить уровень малых высокочастотных составляющих видеосигнала. Такой прием дает возможность субъективно увеличить четкость изображения за счет подчеркивания резких границ между черными и белыми деталями изображения. Дальнейшая обработка производится после восстановления постоянной составляющей с помощью ключевого фиксатора уровня 9, который также управляется от селектора синхроимпульсов.

Далее сигнал подвергается линейным предыскажениям с помощью блока 10. Смысл этих предыскажений заключается в повышении уровня высоких частот перед записью для повышения отношения сигнал/шум в области высоких частот. Именно в этой области усиливаются модуляционные шумы магнитной записи. Схема предкоррекции обеспечивает перед записью подъем уровня высоких частот в диапазоне от 1 до 3 МГц на 14 дБ. При воспроизведении эти предыскажения компенсируются путем ослабления сигнала в той же полосе на 14 дБ. АЧХ формирователей предыскажений приведены на рис. .

Рис. АЧХ формирователей предискажений [4].

В результате использования в схеме двух блоков, обеспечивающих подъем уровня высоких частот возможны ситуации, когда при резких изменениях сигнала яркости возникнут резкие выбросы, которые превосходят допустимый размах сигнала. Это весьма критично для работы основного преобразователя в тракте канала записи сигналов яркости - частотного модулятора 12. Для ограничения амплитуды видеосигнала вводится специальный бок - двухсторонний ограничитель 11, который не позволят амплитуде видеосигнала выйти за допустимые пороги, определяемые границами частот ЧМ сигнала яркости на выходе частотного модулятора 12.

Частотный модулятор выполняется на основе симметричного транзисторного мультивибратора, управляемого напряжением. Диапазон девиации частоты, соответствующий размаху видеосигнала от уровня вершин синхроимпульсов до уровня белого обычно составляет около 1 МГц в диапазоне 3,8 - 4,8 МГц. Нижняя боковая компонента частотно-модулированного сигнала яркости ограичивается фильтром высоких частот 13 для предотвращения наложения сигнала яркости на перенесенный ЧМ сигнал цветности, который располагается в низкочастотной зоне сигнала записи.

Далее сигнал яркости смешивается в сумматоре 15 с сигналом цветности, который обрабатывается параллельно в своем канале. С выхода сумматора общий сигнал записи усиливается с помощью усилителя 16, нагрузкой которого являются видеоголовки. Для установки уровня записи обычно используются два регулятора, установленных в канале яркости и в канале цветности.

Канал записи сигналов цветности представлен на рис. . Из полного цветного видеосигнала выделяется сигнал цветности на поднесущей частоте 4,43 МГц с помощью полосового фильтра 1.

Рис. Структурная схема канала записи сигнала цветности [4].

Уровень сигнала цветности стабилизируется с помощью усилителя с автоматической регулировкой усиления 2, работающего по сигналу вспышки, которая является обязательной составляющей видеосигнала стандарта PAL. Аналогично синхроимпульсам величина сигнала вспышки определена стандартом и является величиной, не зависящей от видеосигнала. Поэтому уровень сигнала вспышки можно взять за эталонное значение, по которому можно управлять АРУ усилителя 2. Для выделения сигнала вспышки с помощью селектора синхроимпульсов 4 формируются ключевые импульсы, совпадающие по времени с импульсами вспышек. Для управления АРУ используется амплитудный детектор, который входит в состав усилителя 2.

Известно, что роль сигнала вспышки очень велика. При потере вспышки утрачивается информация, позволяющая синхронизировать встроенный генератор канала цветности системы PAL, что приводит к цветовым искажениям, а в ряде случаев и к полной потере информации о цвете. Поэтому в тракте записи сигналов цветности принимаются меры для гарантированной записи сигнала вспышки. С этой целью в тракт введен усилитель сигнала вспышки 3, который усиливает этот сигнал на 3 дБ. Включение этого усилителя производится сигналом с селектора синхроимпульсов, соответствующим временному положению вспышки.

Далее сигнал поступает в основной преобразователь частоты, который производит главную операцию в канале цветности - перенос сигнала цветности в низкочастотную область. Преобразование производится методом гетеродинирования, т.е. смешивания частот двух сигналов - сигнала яркости и опорного сигнала. При этом сигнал остается частотно-модулированным, но его новая поднесущая частота будет определяться разностью и суммой поднесущей сигнала цветности 4,43 МГц и частотой опорного сигнала, составляющей около 5 МГц. Таким образом, на выходе преобразователя частоты 5 будут два частотно-модулированных сигнала цветности:

- разностный - с поднесущей около 626 МГц,

- суммарный - с поднесущей около 9,43 МГц.

Оба этих сигнала несут одну и ту же информацию, поэтому достаточно использовать лишь один сигнал, который переведен в низкочастотную область, т.е. разностный.

Разностный сигнал отфильтровывается фильтром низкой частоты 6 и затем суммируется с сигналом яркости, поступающим из канала записи сигналов яркости, рассмотренного выше. Далее объединенный сигнал поступает на усилитель записи 14 и с него на магнитные видеоголовки 15.

Как указывалось выше, для сигнала цветности разработан специальный метод фильтрации помех, связанных с попаданием паразитного сигнала из соседних строчек записи. Способ, связанный с азимутальным разворотом видеоголовок хорошо работает в высокочастотной области - то есть в зоне спектра перенесенного сигнала яркости. Для сигнала цветности применяется фазовращатель 8, на который подается управляющий сигнал с блока 7 - умножителя строчной частоты в 40 раз, т.е. 40Fc = 0,625 МГц. Фазовращатель 8 коммутирует фазу этого сигнала на 90 градусов в каждой строчке записи. Далее сигнал с фазовращателя поступает на вспомогательный преобразователь частоты 9, также работающий по принципу гетеродинирования. Последний смешивает сигнал с коммутируемой фазой, поступающий с фазовращателя 8 и сигнал с гетеродина 11, который имеет неизменную частоту 4,435572 МГц. Фильтром 12 выделяется суммарная частотная составляющая, которая и используется в качестве опорной частоты 5,06 МГц для основного преобразователя частоты 5. Результатом всех этих преобразований является управляемое изменение спектрального состава сигнала цветности, которое при воспроизведении позволяет отделить сигналы своей и соседних строк с помощью специального гребенчатого фильтра, который будет рассмотрен в следующей лабораторной работе.

Литература

1. Джаконии В.Е., телевидение М.Горячая линия. Телеком 2007 г.

2. Каганов В.И. радиотехнические цепи и сигналы, Академия 2003 г.

3. Быков Р.Е., Основы телевидения и видеотехники. М.Горячая линия - Телеком 2006 г.

4. Гук М. Аппаратные средства IBMPC Санкт - Петербург 2000 г.

5. Леонтьев В. Новейшая энциклопедия персонального компьютера. Москва 2003 г.

6. Колесниченко О., Шишкин И., Петер С., Основы радиоэлектроники и связи.

7. Назаров В.В. 510 практических неисправностей. Москва, 2007 г.

8. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника. Питер, 2006 г.

1 В трактах передачи модулированного сигнала (т.е. между выходом модулятора и входом детектора) нормируют и измеряют отношение несущая/шум.