У кольорових телевізорах якість кольорового зображення багато в чому залежить від параметрів ультразвукової лінії затримки (УЛЗ), яка використовується в блоці кольоровості як елемент пам'яті сигналу на час одного рядка, рівне 64 мкс. Застосування таких ліній затримки в кольорових телевізорах викликано тим, що в використовуваної системі кольорового телебачення відбувається послідовна в часі передача сигналів кольоровості від рядка до рядка, а на модуляторах кінескопа необхідно мати інформацію про кожного кольорі одночасно.
УЛЗ складаються з вхідного і вихідного перетворювачів, перехідних шарів і звукопровода (акустичного хвилеводу).
На вхід лінії затримки надходить електричний сигнал. В результаті п'єзоелектричного ефекту електричні коливання збуджують у вхідному перетворювачі механічні (ультразвукові) коливання. Ці коливання через перехідний шар, що забезпечує акустичний контакт між перетворювачем і звукопровода, поширюються уздовж звукопровода. Швидкість поширення цих коливань визначається щільністю і пружними властивостями матеріалу звукопровода і приблизно в 105 разів менше швидкості поширення електричних коливань в провідниках. Пройшовши другий перехідний шар і досягнувши вихідного перетворювача, ультразвукові коливання знову перетворюються в електричні.
Основними параметрами УЛЗ є: час затримки т, середня робоча частота f0, ширина смуги частот пропускання 2 # 916; f загальне загасання сигналу б, відносний рівень хибних сигналів про (що приходять пізніше або раніше основного затриманого сигналу), температурний коефіцієнт затримки (ТКЗ) в , вхідний і вихідний електричні опори Z вх і Z вих Загальна загасання УЛЗ на середній частоті 4,3 МГц становить 10-20 дБ. Час затримки сигналу практично визначається швидкістю поширення ультразвукових коливань у матеріалі звукопровода і довжиною шляху пробігу.
При виготовленні УЛЗ вибирають матеріал звукопровода, що володіє хорошою термостабильностью і має досить малу швидкість поширення ультразвуку для забезпечення необхідного часу затримки при можливо менших габаритах лінії. Перехідні шари повинні забезпечувати хороший акустичний контакт і міцне механічне поєднання перетворювачів зі звукопровода. П'єзоелектрики, з яких виготовляють перетворювачі, повинні мати необхідну робочу частоту і досить високий коефіцієнт електромеханічного зв'язку, що характеризує втрати при перетворенні електричної енергії в механічну і навпаки. Слід мати на увазі, що на ширину смуги частот пропускання УЛЗ істотно впливає співвідношення між акустичними опорами перетворювача, звукопровода і перехідних шарів, а також товщина цих шарів.
Матеріалами звукопроводу УЛЗ для кольорових телевізорів служать, зазвичай, термостабільне скло С62-1 і металевий сплав ЕП-218. Найбільшого поширення набули скляні УЛЗ, що обумовлено рядом переваг їх по відношенню до металевих: менші ТКЗ, розкид часу затримки і загальне загасання сигналу.
П'єзоперетворювачі виготовляють з п'єзокераміки (цирконата - титанату свинцю ЦТС-23 або ЦТС-24) у вигляді прямокутних пластин, на дві поверхні яких хімічним способом наносять нікелеві (срібні) покриття. Коефіцієнт електромеханічного зв'язку перетворювачів становить близько 0,6.
Перехідним шаром може бути індієвий припій, причому перед пайкою п'єзоелементів до скляного звуко-приводу на останній наносять способом вакуумного напилення металеву підкладку товщиною близько 1 мкм, що складається з шару хрому і шару міді. Для отримання необхідних характеристик ліній товщину шару припою роблять не більше 10 мкм. Для спрощення технології виготовлення (виключення підкладки) перехідним шаром може служити клей на основі епоксидних смол, наприклад, ОК-72Ф. В цьому випадку перетворювач виготовляють за кресленнями рис. 1 (штрихуванням і потовщеною лінією показані металізовані ділянки). Товщину клейового шару роблять не більше 3 мкм.
Для звукопроводу зі скла С62-1, в якому швидкість ультразвуку дорівнює 2547 м / с, довжина акустичного шляху становить 162,8 мм, при якій час затримки сигналу одно 64 мкс. Тому при виготовленні малогабаритних УЛЗ застосовують Звукопроводи, виконані у вигляді багатогранників, в яких відбувається багаторазове відображення поширюються акустичних хвиль. Природно, що чим більше число робочих граней у звукопровода, тим менше його габарити. Але при цьому ускладнюється технологія виготовлення. Це пов'язано з додатковою механічною обробкою граней (з метою отримання заданого класу чистоти поверхні для того, щоб не збільшувалася загасання основного сигналу), із здійсненням спеціальних надрізів гранях або нанесенням поглинаючого покриття на ребра і місця на робочих гранях, на які не потрапляє ультразвукова хвиля (з метою усунення додаткових хибних сигналів за рахунок багаторазових відображень), з вимогою великої точності до кутових і лінійних розмірах. Різні геометричні форми скляних звукопроводу для УЛЗ на 64 мкс і їх розміри наведені на рис. 2.
Основні параметри ліній затримки зі скла наведені в таблиці. Для порівняння там же вказані параметри металевих УЛЗ. Зовнішній вигляд скляної УЛЗ і її габарити показані на рис. 3.
Великий вплив на електричні параметри УЛЗ надають погоджують елементи, розташовані на вході і виході лінії затримки. Найпростішим і досить ефективним є включення котушок і резисторів на вході і виході УЛЗ, як показано на рис, 4.
Елементи узгодження вибирають по відомим вхідним і вихідним параметрам лінії (опір і ємність), з огляду на співвідношення:
де Свх і Свих - вхідна і вихідна місткості перетворювачів УЛЗ (Свх = Свих = 1000 - 1500 пФ),
Rг - внутрішній опір джерела сигналів.
Амплітудно-частотні характеристики серійно випускаються ліній затримки УЛЗ 64-2 приведені на рис. 4 (суцільною лінією показана характеристика лінії без узгоджувальних елементів, а штриховий - із застосуванням узгоджувальних елементів). Крім того, узгодження УЛЗ дозволяє зменшити рівень хибних сигналів 3т в середньому на 5-10 дБ.
У будь-який УЛЗ при подачі на її вхід електричних сигналів на вході і виході лінії з'являються помилкові (паразитні) сигнали. Помилкові (відлуння) сигнали підрозділяють на кратні і некратні часу затримки т і на сигнали прямого проходження.
Мал. 1. Конструкція пьезо перетворювача.
Мал. 2. Конструкція звукопроводу.
Мал. 3. Ультразвукова лінія затримки зі скла (1 - кришка; 2 - пьезо перетворювач; 3 - звукопровод (скло); 4 - корпус, 5 - гумова прокладка; б - заливка ЕЗК-6).
Мал. 4. Схема узгодження УЛЗ і амплітудно-частотні характеристики до і після узгодження.
Мал. 5. а) Шляхи поширення неправдивих сигналів в звукопроводе; б) звукопровода з пропилами для зменшення хибних сигналів.
Кратні т помилкові сигнали мають час затримки 2т, 3т, 4т і т. Д. Щодо вхідного сигналу. Помилкові сигнали 4т, 5т і т. Д. Не роблять помітного впливу на якість кольорового зображення і тому в подальшому розглядатися не будуть.
Лінії затримки зі стрижневим звукопровода, які застосовували спочатку розробок кольорових телевізорів, мали в основному тільки кратні помилкові сигнали. В сучасних малогабаритних УЛЗ, в яких використовується багаторазове відображення основного сигналу, з'являються додатково і помилкові сигнали, некратні часу затримки. Причому кількість і часове зрушення їх залежать від форми звукопровода і шляхи поширення ультразвукових коливань (див. Рис, 5, а).