Схемотехника выходных усилителей

Журнал "Радио", номер 2, 1999г.
Автор: В.Брылов, г. Москва

    В моделях цветных телевизоров каждого поколения довольно существенно изменялась схемотехника. Коснулись такие изменения и выходных видеоусилителей, о которых рассказано в публикуемом материале. Автор приводит интересные сведения о параметрах элементов видеотракта, в который входят видеоусилители, объясняет, почему требуется расширение его полосы пропускания существенно больше стандартного значения в 6,25 МГц, дает рекомендации по совершенствованию видеоусилителей старых телевизоров.

    Выходной видеоусилитель (ВУ), связывающий видеопроцессор (ВП) с кинескопом, - необходимая и важная часть каждого телевизора. Вопросы его построения и расчета, к сожалению, мало рассмотрены в отечественной литературе. Единственной книгой, в которой содержится подробное изложение всех проблем, можно считать [1]. Частично этот пробел восполняют сведения, излагаемые в справочниках серии "Ремонт", выпускаемые фирмой "Солон".

    К ВУ предъявляют высокие требования - они должны обеспечивать большой коэффициент передачи КП в очень широком интервале частот при минимальных искажениях сигнала. В цепи ВП-ВУ-кинескоп нет переходных конденсаторов, и она представляет собой широкополосный усилитель постоянного тока с высоковольтными выходами, подключенными к электродам кинескопа. Таким усилителям свойственна сильно выраженная зависимость составляющих их элементов друг от друга. По этой причине при рассмотрении возможных схем ВУ приходится учитывать как особенности построения ВП и параметры формируемых ими сигналов, так и характеристики кинескопа. Начнем с выходного звена этой цепи - кинескопа.

    Любой кинескоп, как известно, имеет входы двух видов, на которые может быть подан модулирующий сигнал: катод и сетка (модулятор) у черно-белого кинескопа, катоды и сетки (модуляторы) у цветного.

    В отечественных черно-белых телевизорах видеосигнал почти всегда поступает на катод кинескопа, а модулятор или соединен с общим проводом, или к нему подведены импульсы гашения луча при обратном ходе разверток. Подача видеосигнала на модулятор практиковалась только в первых моделях телевизоров. Преимуществом такого способа была возможность снижения размаха модулирующего напряжения. Однако при этом требовался сигнал положительной полярности, что не согласовывалось с установившимся в дальнейшем использованием сигналов отрицательной полярности (синхроимпульсами вниз) в тракте цветности.

    ВУ таких телевизоров, как правило, однокаскадный и до появления транзисторов был собран на лампе 6П9, 6П15П или пентодной части лампы 6Ф4П и их аналогах. Такой ВУ относительно прост. Примененные в нем детали устанавливали режим работы ламп, составляли цепи ООС и коррекции АЧХ. Цепь ООС улучшала линейность амплитудной характеристики ВУ, что обеспечивало повышение числа различимых градаций яркости до нормы в восемь ступеней серой шкалы испытательной таблицы. Цепи коррекции АЧХ, в которых первоначально включали относительно большое число катушек, сохраняли постоянство коэффициента передачи КП в полосе частот видеосигнала, что создавало условия для получения изображения хорошего качества. Полоса пропускания такого ВУ обычно достигала 5...5,5 МГц.

    Двухкаскадные ВУ применяли редко и либо для компенсации недостаточного усиления в тракте (например, в телевизоре "Знамя"), либо для повышения стабильности чересстрочной развертки ("Рубин-110"). В современных чернобелых телевизорах установлены только транзисторные ВУ, они не содержат катушек в цепях коррекции АЧХ.

    Особенностью цветных кинескопов с тремя электронно-оптическими прожекторами (ЭОП) можно считать неидентичность ЭОП, проявляющуюся в различии их модуляционных и яркостных характеристик.

    Модуляционная характеристика ЭОП - зависимость тока луча IЛ от модулирующего напряжения UМ, определяемая степенной функцией: IЛ=f(UМg) где g - коэффициент нелинейности модуляционной характеристики. Обычное значение g для катодов цветных кинескопов любых фирм равно 2,8 и немного больше - для модуляторов.

    Параболический характер модуляционной характеристики приводит к тому, что на экране ухудшается различие между ступенями яркости слабо освещенных деталей изображения и улучшается распознавание деталей, яркость которых находится вблизи уровня белого в видеосигнале. Согласно [2] наиболее сюжетно важные детали, как правило, находятся в области наибольшей освещенности и наилучшее качество изображения наблюдается при gОБЩ=1,2, где gОБЩ - нелинейность сквозного тракта (от передающей до приемной трубки). Поскольку указанная нелинейность модуляционной характеристики - свойство кинескопа, стандарты цветного телевидения предусматривают применение на передающей стороне мер для снижения значения gОБЩ до указанного выше уровня.

    Современные технологии производства цветных кинескопов позволяют выпускать продукцию, имеющую малые отклонения коэффициента g от нормы (2,8) и, что особенно важно, высокую временную стабильность этого показателя. Однако у старых кинескопов, таких как 59ЛК3Ц, 59ЛК4Ц, 61ЛК4Ц, среднее значение крутизны g равно 2,8 с возможными отклонениями +0,5 и -0,2 и при разбросе еще на ╠0,5 у составляющих его трех ЭОП. В результате старения при эксплуатации обычно среднее значение и разброс увеличиваются.

    Модуляционные характеристики ЭОП одного и того же кинескопа имеют не только разный коэффициент g, но и начинаются при разных напряжениях закрывания (гашения) луча. У указанных кинескопов разброс напряжений гашения лучей допускался до ╠15 В. Все это приводило к тому, что при изменении яркости изображения белые поля приобретали окраску в тот или иной цветовой тон.

    Яркостная характеристика ЭОП отражает свойства кинескопа как преобразователя сигнал-свет и выражается соотношением: L=lIЛ, где L - яркость свечения люминофора; l - эффективность люминофора (интенсивность свечения при воздействии луча ЭОП). Стабильность параметра l у отечественных кинескопов старых типов невысока, что со временем вызывало цветную окраску белых полей изображения.

    Неидентичность и нестабильность параметров g и l ЭОП кинескопа требуют периодической регулировки баланса белого. Добиться баланса белого означает компенсировать изменение эффективности люминофоров и разницу модуляционных характеристик ЭОП. Баланс белого должен обеспечиваться во всем диапазоне регулировки яркости, если он установлен в двух точках: на уровне минимальной яркости (баланс белого на уровне черного - ББЧ) и при оптимальной яркости (баланс белого на уровне белого - БББ). ББЧ достигается совмещением точек начала модуляционных характеристик всех трех ЭОП, что приводит к одновременному гашению всех лучей. После этого устанавливают БББ путем придания одинаковой крутизны модуляционным характеристикам всех трех ЭОП (если точнее, то приданием одинаковой крутизны произведениям амплитудных характеристик ВП и ВУ на модуляционную характеристику ЭОП и яркостную характеристику люминофора). ББЧ и БББ в телевизорах разных моделей регулируют по-разному, в зависимости от построения ВП и ВУ.

    Модуляция лучей цветного кинескопа обеспечивается несколькими способами в зависимости от того, где происходит формирование цветовых сигналов R, G и В: в кинескопе, ВУ или ВП.

    Формирование сигналов R, G, B в кинескопе использовали в первых отечественных цветных телевизорах ("Рекорд-102", "Рубин-401", "Радуга-701qu а затем и во всех модификациях УЛПЦТ). Как показано на структурной схеме, изображенной на рис. 1, на соединенные вместе катоды кинескопа поступал яркостный сигнал Y, а на модуляторы - цветоразностные R-Y, G-Y, B-Y. Одновременное воздействие яркостного и цветоразностного сигналов приводило к формированию луча как цветового модулированного, например: Y+(R-Y)=R.

    Использование такого способа модуляции потребовало применения четырех ВУ, которые оказались сложными и конструктивно, и эксплуатационно. Для получения необходимых размахов выходных сигналов при сохранении требующегося соотношения напряжений на катодах и модуляторах кинескопа потребовалось питать ВУ напряжением 370 В. Регулировка ББЧ и БББ из-за наличия 12 точек настройки, связанных между собой по постоянному току, в телевизорах УЛПЦТ представляет собой трудоемкую процедуру, выполняемую циклически несколько раз. Согласно [3] искажения в канале яркости телевизоров УЛПЦТ, создаваемые видеодетектором, трактом яркости и ВУ, достигают 12 %.

    Нелинейность в тракте цветности еще выше. Ее создают демодуляторы (по 25 % каждый), усилители цветоразностных сигналов (по 10 %) и ВУ (по 15 %). В целом суммарная нелинейность канала яркости, тракта цветности и ВУ в телевизорах УЛПЦТ может быть равна 50 %. Основные причины этого - неудачный способ формирования сигналов R, G, B, несовершенство демодуляторов цветности, ВУ и матрицы "зеленого" сигнала, в которой к тому же частично терялась постоянная составляющая.

    Перечисленные значения могут удивить читателя, привыкшего к тому, что в аудиотехнике допустимая нелинейность измеряется долями процента. Дело заключается в разном восприятии нелинейности слухом и зрением человека. Искажения изображения проявляются в уменьшении числа воспроизводимых градаций яркости и насыщенности цветов, сокращении палитры цветов, окраске белых полей, снижении горизонтальной и вертикальной четкости, ухудшении резкости границ деталей. Все эти виды искажений вызываются целым рядом причин, подробно описанных в [2], основные из которых - нелинейность амплитудной характеристики и АЧХ ВП и ВУ. Кроме того, они могут быть вызваны тем, что владелец телевизора неправильно устанавливает яркость, контрастность и насыщенность изображения при нарушенном балансе белого.

    Из-за очень большой нелинейности в трактах телевизоров УЛПЦТ упомянутая выше гамма-корректировка на телецентрах не могла существенно улучшить характеристики изображения. Улучшение произошло лишь с появлением телевизоров третьего поколения, когда значительно изменилась схемотехника всех узлов.

    В телевизорах, выпущенных позже УЛПЦТ, сигналы R, G, B формировались либо в ВУ, как представлено на структурной схеме рис. 2, либо в ВП (по схеме на рис. 3). В любом из этих случаев полученные сигналы поступают на катоды кинескопа, модуляторы которого соединены с общим проводом.

    Формирование сигналов R, G, B в ВУ применяют довольно редко. Примером такого ВУ может быть использованный в телевизоре SHIVAKI-STV202/208 [4].

    Принципиальная схема ВУ изображена на рис. 4. Видеопроцессор DA1, сформировав сигналы цветности С и яркости Y, передает первый из них на детекторы SECAM микросхемы DA2, а второй - на эмиттеры транзисторов ВУ. В результате обработки сигнала С в микросхеме DA2 получаются цветоразностные сигналы R-Y, G-Y, B-Y, подаваемые на базы транзисторов соответствующих ВУ. Сложение сигналов в транзисторах приводит к формированию цветовых сигналов R, G и B на их коллекторах.

    В каждом ВУ использован один современный высоковольтный широкополосный транзистор 2SC2271D, обеспечивающий хорошую АЧХ с простейшими цепями коррекции: C2R5 в ВУ(R-Y) и их аналоги в других. ВУ представляет собой каскад с резистивной нагрузкой, собранный по схеме с ОЭ. Особенности работы такого каскада описаны в [1], там же даны формулы расчета номиналов входящих в него резисторов и конденсаторов. Органами регулировки ББЧ служат резисторы установки уровня черного, имеющиеся во всех трех ВУ. БББ устанавливают резисторами изменения размаха сигнала в ВУ(G-Y) и ВУ(B-Y). Регулятор размаха сигнала в ВУ(R-Y) не предусмотрен.

(Продолжение следует)

Литература

1. Хохлов Б. Декодирующие устройства цветных телевизоров. - М.: Радио и связь, 1992.

2. Джакония В., Гоголь А., Друзин Я. и др. Телевидение: учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1997.

3. Ельяшкевич С., Кишиневский С. Блоки и модули цветных унифицированных телевизоров. - М.: Радио и связь, 1982.

4. Телевизор SHIVAKI-STV202MKII, SHIVAKI-STV208MKII. - Радиоконструктор, 1998, # 02, с. 19-30.







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2018 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.