ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ СИНХРОНІЗАЦІЇ ТЕЛЕВІЗІЙНИХ СИГНАЛІВ
1. Мета лабораторної роботи
Метою роботи є ознайомлення студентів з основними принципами синхронізації розгортають пристроїв телевізійних приймачів і методами виділення та поділу синхронізуючих імпульсів рядків і кадрів в телевізійному приймачі.
2. Загальні відомості.
Повний телевізійний сигнал містить наступні складові: сигнал зображення (сигнал яскравості), сигнал гасіння, сигнал синхронізації розгорток приймачів.
Сигнал синхронізації призначений для жорсткої синхронізації розгорток ТБ приймача з відповідними розгорненнями передавальної камери ТВ центру.
Сигнал синхронізації складається з малих синхроімпульсів тривалістю 4,7 мкс і кадрових тривалістю 2,5 Tz = 160 мкс. Для ідентичності кадрових синхроімпульсів, що прямують до початку парних і непарних полів, в них зроблені п'ять імпульсів врізок з подвійною рядкової частотою тривалістю 4,7 мкс кожен. Для однакових умов виділення синхроімпульсів парних і непарних полів перед цими імпульсами і після них передаються дві послідовності з п'яти прирівнюють імпульсів з подвійною рядкової частотою і тривалістю 2,35 мкс кожен.
Сигнали синхронізації передаються під час проходження відповідних гасять імпульсів в області рівнів нижче рівня гасіння. Розмах сигналу синхронізації встановлюється рівним 30% від розмаху ПТВС.
Все розгортають пристрою телевізійної системи працюють синхронно і синфазно. Це забезпечується примусової синхронізацією, для чого на все розгортають пристрою на початку кожного рядка і кожного кадру подаються спеціальні синхронізуючі імпульси, які змушують спрацьовувати ці пристрої в строго певні моменти часу. Примусова синхронізація розгортають пристроїв передавальної камери і телевізійного приймача здійснюється від єдиного джерела синхросигналу - синхрогенератора, що знаходиться в комплекті передавальної апаратури телецентру. Для синхронізації розгортають пристроїв телевізійних приймачів синхронизирующие імпульси рядків і кадрів повинні передаватися з телевізійного центру спільно з ТВ сигналом по одному каналу. Це призводить до необхідності формування спеціального сигналу синхронізації приймачів, що має досить складну форму. При цьому для передачі синхронізуючих імпульсів використовується час зворотного ходу променя, т. Е. Час передачі гасять імпульсів. Вершини гасять імпульсів приблизно відповідають рівню «чорного» сигналу. Часто кажуть, що синхронізують імпульси розташовуються в області «чорніше чорного». Імпульси синхронізації в цьому випадку можуть бути відокремлені від сигналу зображення і гасять імпульсів звичайним амплітудним обмежувачем (амплітудним селектором). Схема амплітудного селектора містить пристрій фіксації вершин імпульсів синхронізації і пороговий елемент, що пропускає на подальшу обробку тільки сигнали синхронізації. Легкість і надійність зазначеного процесу є одним з основних переваг даного методу синхронізації.
Не менш важливим завданням є поділ малих синхронізуючих імпульсів і імпульсів синхронізації полів один від одного. Для цього вони повинні відрізнятися або за рівнем, або за тривалістю. У першому випадку імпульси синхронізації полів можна виділяти за допомогою обмежувача. Однак через збільшення загального розмаху сигналу значно зростає потужність радіопередавача, тому краще робити синхронизирующие імпульси різними за тривалістю (тривалість малих синхронізуючих імпульсів значно менше тривалості імпульсів синхронізації полів). Різниця в тривалості рядкових імпульсів і імпульсів полів перетворюється за допомогою диференціюють і інтегрують ланцюгів в різницю напруг, як показано на рис. 2.1. При цьому різниця в напрузі може бути зроблена настільки значною, що залишки малих імпульсів після інтегрування не чинитимуть ніякого впливу на синхронізацію кадрової розгортки.
Малюнок 2.1. Сигнали на виході інтегруючого і диференціюються ланцюга
Виділення синхронізуючих імпульсів полів за допомогою інтегруючого ланцюга поряд з простотою володіє ще одним позитивним якістю - великий помехоустойчивостью. Імпульси перешкод, які мають малу тривалість, не встигають створювати на конденсаторі значних напружень і як би згладжуються інтегруючої ланцюгом. Недоліком такого виділення синхронізуючих імпульсів є неможливість отримання крутого фронту інтегрованих імпульсів і, як наслідок, можлива нестабільність моменту синхронізації.
Для збереження безперервності проходження рядкових імпульсів до кадрового синхронизирующий імпульс вводять прямокутні врізки, такі з малої частотою. Тривалість врізок на малюнку умовно дорівнює тривалості рядкових імпульсів. Зріз врізки повинен збігатися з фронтом сатиричного імпульсу, який мав би бути в цьому місці. Після диференціювання такого сигналу U 'вх позитивні імпульси використовуються для синхронізації. Наявність врізок призводить до отримання на виході інтегруючого ланцюга "зубчастої" форми кривої рис. 2.2. Таке спотворення форми буде однаковим у всіх кадрових синхронізуючих імпульсів. Виходячи з цього, при постійному рівні спрацьовування кадрового генератора розгортки, це не призведе до порушення синхронізації.
Малюнок 2.2. Врізки перед синхроімпульсами
При чересстрочном розкладанні число рядків z в кадрі непарній, і між фронтами двох наступних один за одним синхронізуючих імпульсів парних і непарних полів розміщується m = 1/2 періодів рядкової частоти fz. де m - число цілих рядків в одному полі. Ця одна друга періоду малої частоти обумовлює відповідний часовий зсув малих врізок щодо синхронізуючого імпульсу парного поля (поля, в якому розгортаються парні рядки). В результаті форма синхронізуючих імпульсів парних і непарних полів виявляється неоднаковою (рис. 2.3): в імпульсі непарних полів час від фронту імпульсу до першої врізки дорівнює тривалості майже цілого рядка (за вирахуванням тривалості врізки), а в імпульсі парних полів цей час становить половину тривалості рядки. Через це форми інтегрованих імпульсів uіц для парних і непарних полів також будуть різними. Їх відмінність добре видно на малюнку при поєднанні обох інтегрованих імпульсів на одному графіку uіц совм.
Для усунення відмінності у формі синхронізуючих імпульсів парних і непарних полів врізки в них доцільно зробити з подвійною рядкової частотою. Форма парних і непарних імпульсів синхронізації полів стає як до, так і після інтегрування ідентичною.
Під час дії синхронізуючого імпульсу полів рядкові імпульси будуть слідувати з подвоєною частотою.
Малюнок 2.3 Синхронизирующие імпульси полів
Вітчизняним стандартом тривалість імпульсу кадрової синхронізації визначається 2,5 Н (160 мкс), а тривалість прирівнюють імпульсів робиться в 2 рази менше малих синхронізуючих імпульсів. Стандартом встановлюється число передніх і задніх прирівнюють імпульсів, а також імпульсів, що становлять сигнал кадрової синхронізації, рівним п'яти.
Субмодуль синхронізації УСР виконує функції амплітудного селектора синхроімпульсів, що задає ЗГ рядкової розгортки з АПЧиФ, формувача рядкових імпульсів і кадрових синхроімпульсів, а також стробирующих імпульсів для модуля кольоровості.
Принципова електрична схема субмодуля синхронізації УСР приведена на рис. 2.4.
На вході субмодуля синхронізації встановлений інвертується каскад на транзисторі VT1. Каскад призначений для зміни фази ПЦТС, який з колекторної навантаження транзистора VT1 через ланцюг R9 C3 і висновок 9 мікросхеми D1 надходить на амплітудний селектор 1, де додатково обмежуються синхроімпульсів. З його виходу обмежені імпульси надходять на формувачі 2 і 5. У формирователе 2 виділяються кадрові синхронізуючі імпульси. Після підсилювача 3 ці імпульси через вив. 8 ІС, резистор R18. контакт 4 з'єднувача Х4 надходять на модуль кадрової розгортки для синхронізації ЗГ.
Малюнок 2.4. Схема електрична принципова субмодуля синхронізації УСР
Виділені формувачем 5 рядкові синхроімпульсів надходять на фазовий детектор 11 і на комутатор 7. На фазовому детекторі частота і фаза синхроімпульсів порівнюються з частотою і фазою вільних коливань ЗГ 13. Керуюча напруга з виходу фазового детектора 11 через вив. 13 мікросхеми, резистор R11. вив 15 ІС підводиться до ЗГ і коригує його частоту і фазу. З ЗГ керуючі імпульси надходять на генератор тестових імпульсів 8, який формує прямокутні імпульси з частотою ЗГ і тривалістю 7,5 мкс. Ці імпульси подаються на піковий детектор 6, з виходу якого напруга підводиться до комутатора постійної часу 7 пристрою АПЧиФ. Комутатор автоматично спрацьовує, шунтуючи на корпус елементи фільтра C8 R8 при відсутності синхронізації, коли необхідна більш широка смуга захоплення. Збільшення смуги захоплення досягається зменшенням постійної часу фільтра АПЧиФ. При наявності стійкої синхронізації більш вузька смуга захоплення дозволяє усунути вплив імпульсних перешкод. В цьому випадку постійна часу фільтра визначається елементами C8. R8. R10. C11 і комутатор 7 не спрацьовує.
Через вив. 11 ІС до пікового детектора 6 підключений конденсатор С15. необхідний для усунення можливості спрацьовування комутатора постійної часу пристрою АПЧиФ при випадкових одиничних збіги малих синхроімпульсів і імпульсів зворотного ходу рядкової розгортки. Времязадающей ємністю ЗГ є ємність конденсатора С14. Частота генератора встановлюється за допомогою змінного резистора R14. що входить до складу дільника R14 R13 R15.
Фаза рядкової розгортки регулюється постійною напругою. Воно надходить з змінного резистора R25 через фільтр R25 C14 і вивід 5 мікросхеми на фазовий регулятор 12, який забезпечує автоматичну підтримку фази імпульсів генератора 14, встановленої резистором R25 щодо фази імпульсів ЗГ 13 або щодо фази рядкових імпульсів синхронізації. Напруга з виходу фазового регулятора надходить на генератор вихідних імпульсів 14.
Стробірующіе імпульси створюються в спеціальному формирователе 9, звідки через вив. 7 ІС, резистор R24 і контакт 2 з'єднувача Х1 подаються на вихід.
Прямокутні імпульси для управління вихідним каскадом рядкової розгортки створюються з імпульсів ЗГ генератором 14 і з підсилювача потужності 15, через вив. 3 ІС, резистор R21 і контакт 2 з'єднувача Х4 надходять на модуль рядкової розгортки.
Субмодуль синхронізації харчується від джерела напруги 12 В. Ця напруга надходить через контакт 1 з'єднувача Х4 і підводиться до висновку 1 і 2 ІС через фільтри R16 C6 R17 C17. Резистори R18. R20. R21. R22. R24 є обмежувальними для захисту ІС від випадкових коротких замикань у навантаженні.
3. Структурна схема лабораторної установки.
Структурна схема лабораторного стенду для вивчення синхронізації телевізійних пристроїв наведена на рис. 3.1.
Малюнок 3.1. Структурна схема лабораторного стенду для вивчення синхронізації телевізійних пристроїв.
4. Порядок виконання роботи
При домашній підготовці ознайомитися зі структурною схемою лабораторної установки і принципами роботи вузлів синхронізації телевізійних пристроїв з курсу лекцій і підручника.
Підключіть до мережі живлення лабораторний макет і двоканальний осцилограф із смугою пропускання не менш 10 МГц.
Підключаючи вхід 2 двоканального осцилографа поспостерігати сигнали на висновках Гн5, Гн6, замалювати отримані осцилограми сигналів.
4.2. Дослідження впливу імпульсних перешкод на роботу рядкової синхронізації.
Замалювати осцилограми сигналів на вході 2 двоканального осцилографа в момент зриву синхронізації.
4.3. Дослідження впливу імпульсних перешкод на роботу кадрової синхронізації.
Замалювати осцилограми сигналів на вході 1 і вході 2 двоканального осцилографа в момент зриву синхронізації.
1. Структурна схема лабораторної установки.
3. Висновки та пояснення за результатами досліджень.