Учебное пособие елец 2008 удк ббк з
 Скачать 1.64 Mb.
|
Глава 6. Синхронизация телевизионныхприёмников
Синхронизм как явление – это точное совпадение по времени двух или не- скольких электрических процессов. Синхронизация – это приведение двух или нескольких устройств в режим синхронизма. Системасинхронизации– это совокупность устройств, обеспечивающих синхронную и синфазную работу различных блоков ТВ-системы. Систему синхронизации условно можно разделить на две части:
Эти две части объединяются в единую систему посредством радиоканала или кабельных линий передач, по которым передаются специальные сигналы синхронизации (синхроимпульсы) во время пассивных интервалов строк и полей.
Система синхронизации ТВ-приёмника предназначена для синхронизации задающих генераторов (ЗГ) развёртывающих устройств ТВ-приёмника с раз- вёртывающими устройствами передающих камер телецентра. Кроме того, система вырабатывает стробирующие импульсы, используемые для управле- ния работой различных функциональных устройств ТВ-приёмника. Стробирование – это выделение сигнала в определённом промежутке време- ни. Стробирование осуществляется с помощью схем совпадения, которые пропускают сигнал по какому-либо параметру (чаще всего по времени прихо- да) только при воздействии на них стробирующего импульса. Стробирующий импульс – это импульс напряжения, подаваемый на схему совпадения, пропускающую сигнал с выбранным параметром. Задающие генераторы ТВ-приёмников работают в автоколебательном ре- жиме. Синхронизация ЗГ может осуществляться двумя способами: непосред- ственным и инерционным. При непосредственной синхронизации синхроимпульс воздействует на ге- нератор, навязывая ему частоту и фазу. При инерционной синхронизации сравнивается временное положение синхроимпульсов (фаза синхросигнала) и временное положение выходных сигналов генератора (фаза сигнала генерато- ра). Сравнение фаз этих сигналов осуществляется в устройстве, называемом фазовым детектором (ФД). При отсутствии разницы фаз сравниваемых сигна- лов на выходе ФД вырабатывается нулевой сигнал ошибки. При рассогласо- вании фаз на выходе ФД вырабатывается напряжение (сигнал ошибки), изме- няющее величину частотозадающего (фазозадающего) параметра генератора так, чтобы ликвидировать это рассогласование. Системы автоматического регулирования, осуществляющие инерционную синхронизацию, называются системами фазовой автоподстройки (ФАП). Инерционная синхронизация используется в канале строчной развёртки. Не- посредственная синхронизация используется в канале кадровой развёртки. Системы синхронизации могут работать в двух режимах: в режиме поиска синхросигнала и в режиме слежения за временным положением синхросигна- ла. В режиме поиска последовательно изменяется временное положение сиг- налов задающего генератора до тех пор, пока разность частот генератора и синхроимпульсов не уменьшится настолько, что будут обнаружены синхро- импульсы, и система не уменьшит начальное рассогласование между ними и сигналами задающего генератора. В этом режиме система должна обладать высоким быстродействием и устранять сравнительно большие начальные рас- согласования сигналов. По окончании режима поиска вырабатывается коман- да «Ident» и система переводится в режим слежения. В режиме слежения система работает со сравнительно медленными изме- нениями фазы сигнала задающего генератора, вызванными нестабильностью его работы. В этом режиме рассогласование сигналов должно быть сведено к минимуму и от системы не требуется высокого быстродействия. Основные показатели качества систем синхронизации:
Время поиска синхросигнала – интервал времени с момента включения ре- жима поиска до выдачи команды «Ident». Полоса захвата – максимальное начальное рассогласование между часто- тами сигналов на входе фазового детектора системы, начиная с которого ФАП переходит в режим слежения. Полоса удержания – максимальное рассогласование между частотами входных сигналов ФД, при котором система ФАП, находясь в режиме слеже- ния, отрабатывает это рассогласование. Быстродействие системы в режиме слежения определяется длительно- стью переходного процесса при скачкообразном изменении фазы сигнала за- дающего генератора. Помехозащищённость системы – это способность противостоять вредно- му воздействию помех. На вход системы синхронизации вместе с синхроим- пульсами поступают и помехи, которые могут нарушить нормальную работу системы синхронизации. Если синхронизация развёрток не нарушена, то изо- бражение может быть получено даже при большом уровне помех на входе приёмника. Если же синхронизация нарушена, то получить на экране нор- мальное изображение невозможно даже при малом уровне помех на входе приёмника. Помехозащищённость системы синхронизации по отношению к шумовой помехе оценивают по величине чувствительности ТВ-приёмника, ограничен- ной синхронизацией развёрток. Она определяется как наименьшее значение сигнала на входе ТВ-приёмника, при котором сохраняется устойчивая син- хронизация. При слабом входном сигнале на экране телевизора наблюдается «выбивание» группы строк и подёргивание изображения. В состав системы синхронизации ТВ приёмника входят:
Селектор синхросигналов выделяет синхроимпульсы из ПЦТС, разделяет их на синхроимпульсы строк и синхроимпульсы полей и направляет их в со- ответствующие каналы строчной и кадровой синхронизации. Система строчной синхронизации синхронизирует задающий генератор строчной развёртки. Система кадровой синхронизации синхронизирует задающий генератор кадровой развёртки. Система формирования стробирующих сигналов вырабатывает импульсы стробирования и управления работой отдельных функциональных узлов ТВ-приёмника.
Сигналы синхронизации делятся на два вида: синхроимпульсы строк и синхроимпульсы полей. В качестве синхроимпульсов строк используются короткие по длительно- сти прямоугольные импульсы, а в качестве синхроимпульсов полей – значи- тельно более длительные прямоугольные импульсы (рис.6.1). а)  б) в) Рис.6.1. Сигналы синхронизации строк и полей: а) синхроимпульсы строк и полей на входах ДЦ и ИЦ; б) сигналы на выходе ДЦ; в) сигналы на выходе ИЦ. Разделение синхроимпульсов строк и полей осуществляется с помощью дифференцирующей (ДЦ) и интегрирующей (ИЦ) цепочек (рис.6.2). а) б) Рис.6.2. Дифференцирующая (а) и интегрирующая (б) цепочки При подаче на вход ДЦ прямоугольного импульса положительной поляр- ности на её выходе образуются два коротких импульса разной полярности. Положительный импульс соответствует переднему фронту входного импуль- са, а отрицательный – его заднему фронту (рис.6.1,б). Импульсами положи- тельной полярности запускают генератор строчной (горизонтальной) развёрт- ки. При подаче на вход ИЦ прямоугольного видеоимпульса на её выходе обра- зуется экспоненциально нарастающее напряжение (рис.6.1,в). Это напряже- ние сравнивается с постоянным уровнем U= , и в момент равенства их величин формируется импульс, запускающий развёртку по полю (вертикальную раз- вёртку). При поступлении на вход ИЦ синхроимпульса строк напряжение на её выходе не успевает нарасти до уровня сравнения и запуска развёртки не происходит. Рассмотренный способ синхронизации имеет два недостатка:
(Моменты запуска развёртки отсчитываются от начала синхроимпульса по- лей).  Рис.6.3. Нарушение идентичности моментов запуска развёртки по полям при чересстрочной развёртке Это объясняется тем, что к приходу синхроимпульса полей на конденсато- ре интегрирующей цепочки остаётся остаточное напряжение, вызванное воз- действием на неё синхроимпульса строк, предшествующего синхроимпульсу полей. Из рис.6.3 видно, что в чётных полях это остаточное напряжение оказыва- ется большим, чем в нечётных, так как расстояние между синхроимпульсом полей и синхроимпульсом строк в два раза меньше, чем в нечётных полях, и конденсатор интегрирующей цепочки не успевает разрядиться полностью. Для устранения этих недостатков в синхроимпульсы полей вводятся «врезки», а перед началом и после окончания синхроимпульса полей уста- навливаются специальные уравнивающие импульсы (рис.6.4).  Рис. 6.4. Состав синхросигнала полей «Врезки» позволяют сохранить синхронизацию по строкам во время пере- дачи синхроимпульса полей. Задний фронт «врезки» совпадает с передним фронтом синхроимпульса строк, который должен бы быть на этом месте. Длительность «врезки» составляет 2,5 мкс. Период следования «врезок» Н/2 = 32 мкс. Длительность же синхроимпульса полей равна 2,5Н = 160 мкс. Уравнивающие импульсы – это пять импульсов длительностью по 2,35 мкс каждый, расположенных до и после синхроимпульса полей. Период следова- ния этих импульсов Н / 2 =32 мкс. Амплитуда уравнивающих импульсов рав- на амплитуде синхроимпульсов. Уравнивающие импульсы вместе с «врезка- ми» позволяют уравнять интервалы времени от начала синхроимпульсов по- лей до момента запуска развёртки по полю в чётных и нечётных полях, т.е. сделать τ1 = τ2 . Синхроимпульс полей вместе с уравнивающими импульсами называется синхросигналомполей.Располагается синхросигнал полей на гасящем им- пульсе полей. Синхроимпульсыстрок– прямоугольные видеоимпульсы длительностью τ = 4,7 мкс, отстоящие от начала строчного гасящего импульса на 1,5 мкс (рис.6.5).  Рис. 6.5. Расположение синхроимпульсов строк на строчном гасящем импульсе Амплитуда синхроимпульсов строк равна амплитуде синхроимпульсов по- лей. Располагается синхроимпульс строк на гасящем импульсе строк.
Вся телевизионная информация передаётся по каналу связи в виде полного цветовоготелевизионногосигнала(ПЦТС). В состав ПЦТС входят сигна- лы изображения и служебные сигналы (строчные, кадровые синхроимпульсы и др.). Подробно состав ПЦТС и назначение входящих в него сигналов рас- сматривается в Гл.8. Сигналы изображения располагаются выше уровня 0 вольт (уровня гаше- ния), все остальные сигналы (служебные) расположены ниже этого уровня. Поэтому разделение сигналов изображения и синхронизации осуществляется по принципу различных уровней. После отделения от сигналов изображения сигналы синхронизации посту- пают на устройство, называемое селекторомсинхроимпульсов.Назначение селектора синхроимпульсов – разделить строчные и кадровые синхроимпуль- сы. В этом случае разделение (селекция) производится по принципу различ- ной длительности синхроимпульсов строк и кадров (полей). Длительность синхроимпульсов строк τ ССИ = 4,7 мкс, а длительность син- хроимпульсов кадров τ КСИ = 160 мкс. Столь существенное различие в дли- тельности синхроимпульсов позволяет разделить их с помощью дифференци- рующих и интегрирующих цепей (рис.6.2). Функциональная схема селектора синхроимпульсов показана на рис.6.6.  Рис. 6.6. Функциональная схема селектора синхроимпульсов. ВК – входной каскад; АО – амплитудный ограничитель; ДЦ – дифференци- рующая цепь; ИЦ – интегрирующая цепь; ФИ – формирователь стандартного сигнала. Схема работает следующим образом. На вход селектора синхроимпульсов поступает ПЦТС. Входной каскад се- лектора (ВК) разделяет по уровню синхросигналы и сигналы изображения. Выделенные синхросигналы поступают на амплитудный ограничитель (АО), назначение которого состоит в том, чтобы ограничить импульсы помех, кото- рые могут проникнуть в канал синхронизации и нарушить его работу. С выхода АО синхросигналы поступают на параллельно включённые диффе- ренцирующую (ДЦ) и интегрирующую (ИЦ) цепочки, где происходит разде- ление строчных и кадровых синхроимпульсов. С выходов каждой из цепочек сигналы поступают на формирователи стандартных импульсов (ФИ). Это необходимо для исключения влияния нестабильности формы и амплиту- ды импульсов на выходе ДЦ и ИЦ на работу устройств строчной и кадровой синхронизации. С выходов ФИ импульсы поступают в каналы строчной и кадровой синхронизации телевизора.
При импульсной синхронизации каждый синхроимпульс воздействует на задающий генератор, и если этим импульсом оказывается помеха, то искажа- ется строка (или несколько строк) изображения. Отделение синхроимпульсов от импульсов помехи по амплитудному признаку с точки зрения помехо- устойчивости системы синхронизации неэффективно. Поэтому устойчивость системы синхронизации достигается другим, более эффективным методом. Этот метод носит название фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Метод синхронизации с помощью схемы ФАПЧ основывается на характерном при- знаке различия между синхроимпульсами и импульсами помехи. Это разли- чие заключается в том, что синхроимпульсы имеют постоянный период сле- дования, тогда как импульсы помехи возникают хаотически и поэтому не имеют строго постоянного периода следования. Схема ФАПЧ сравнивает час- тоту и фазу колебаний строчного генератора с частотой и фазой приходящих строчных синхроимпульсов, находящихся в составе ПЦТС. В случае расхож- дения этих частот (или фаз) соответствующая схема автоподстройки, воздей- ствуя на задающий каскад генератора строчной развёртки, изменит его фазу до нужного совпадения. Импульсы помехи, не имеющие определённой часто- ты следования, в такой схеме с автоподстройкой практически не влияют на работу схемы синхронизации. Особенность такого метода синхронизации заключается ещё и в том, что он обладает инерционностью; здесь происходит сравнение частот за относи- тельно большой промежуток времени, определяемый постоянной времени схемы автоподстройки. Схемы синхронизации методом ФАПЧ используются в генераторах строч- ной развёртки. Генераторы кадровой развёртки не нуждаются в ФАПЧ, так как синхроимпульсы, подаваемые в кадровый задающий генератор, предвари- тельно проходят через интегрирующую цепь, которая, кроме строчных син- хроимпульсов, эффективно подавляет короткие импульсы помехи. В состав системы строчной синхронизации входит система фазовой авто- подстройки опорного генератора (ФАП – 1) и система фазовой автоподстрой- ки задающего генератора строчной развёртки (ФАП – 2). Система фазовой автоподстройки опорного генератора (ФАП-1) предназначена для «привязки» фазы (временного положения) напряжения опорного генератора (ОГ) к фазе синхроимпульса строк. Она состоит из опор- ного генератора (ОГ), фазового детектора (ФД), фильтра (Ф) и идентификато- ра (Ид). Функциональная схема системы фазовой автоподстройки опорного генератора приведена на рис.6.7.  Рис. 6.7. Функциональная схема системы фазовой автоподстройки опорного генератора ФД-1 – фазовый детектор; ОГ – опорный генератор; Ф – фильтр; ИД – идентификатор. Опорный генератор вырабатывает пилообразное напряжение, используе- мое для формирования сигналов, управляющих работой всей системой син- хронизации ТВ-приёмника. ОГ работает в автоколебательном режиме. Напряжение с выхода опорного генератора UОГ подаётся на вход фазового детектора (ФД-1). На второй вход ФД-1 поступают синхроимпульсы строк UССИ от селектора синхроимпульсов. При изменении взаимного временного положения сигналов на входах ФД-1 на выходе его появляется напряжение, величина и знак которого определяется временным расположением одного сигнала относительно другого. Напряжение с выхода фазового детектора че- рез фильтр низких частот Ф поступает на схему ОГ и сдвигает по времени пи- лообразное напряжение генератора до тех пор, пока не будет устранено вре- менное рассогласование между входными сигналами ФД-1. Система ФАП-1 может работать в двух режимах: режиме поиска-захвата и в режиме слежения за частотой и фазой сигнала синхронизации. Режим поиска-захвата наступает с момента подачи ПЦТС на вход систе- мы синхронизации. В этом режиме ФАП-1, изменяя частоту следования сиг- налов ОГ, обнаруживает сигнал синхронизации и уменьшает начальное рас- согласование сигналов на входе фазового детектора. Полоса захвата системы обычно выбирается ± 1 кГц. В цепи ФАП-1 используется фильтр (Ф) с широ- кой полосой пропускания. Широкая полоса пропускания обеспечивает быст- родействие системы и возможность отработать значительное по величине на- чальное рассогласование входных сигналов ФД-1. По окончании режима по- иска-захвата система ФАП-1 переходит в режим слежения. В режиме слежения ФАП-1 отрабатывает сравнительно медленные уходы частоты и фазы ОГ, вызванные нестабильностью его работы. Полоса удержа- ния системы ФАП-1 составляет ± 1,5 кГц. В этом режиме не требуется высо- кое быстродействие, но предъявляются требования по обеспечению высокой защищённости от посторонних сигналов, которые могут поступать на вход ФД-1 вместе с сигналами синхронизации. Поэтому в режиме слежения полоса пропускания фильтра (Ф) по команде сигнал «Ident» уменьшается. Сигнал «Ident» свидетельствует об обнаружении сигнала ТВ-вещания и синхрониза- ции опорного генератора. Сигнал «Ident» вырабатывается системой иденти- фикации (Ид). Система фазовой автоподстройки задающего генератора строчной раз- вёртки (ФАП-2) предназначена для устранения временного рассогласования между током строчной развёртки и принятым сигналом изображения. Извест- но, что инерционные свойства мощного транзистора выходного каскада строчной развёртки приводят к тому, что после окончания активной части строки электронный луч кинескопа продолжает двигаться к правому краю эк- рана. В результате такого нарушения синфазности развёртки и передаваемого изображения на правом краю экрана изображение будет отсутствовать. Для устранения этого эффекта предназначена система ФАП-2. Функциональная схема системы ФАП-2 показана на рис.6.8.  Рис. 6.8. Функциональная схема автоподстройки задающего генератора строчной развёртки Система ФАП-2 состоит из фазового детектора (ФД-2), фильтра (Ф), за- дающего генератора строчной развёртки (ЗГс), буферного каскада устройства строчной развёртки (БК) и выходного каскада строчной развёртки (ВК). Схема работает следующим образом. Импульс обратного хода строчной развёртки (UОХ) с выходного каскада (ВК) поступает на первый вход фазово- го детектора (ФД-2). На второй вход ФД-2 поступает напряжение опорного генератора (UОГ). Напряжение UJU жёстко привязано по времени к синхроим- пульсам строк, а следовательно, и к строчным гасящим импульсам. ФД-2 вырабатывает постоянное напряжение, зависящее от рассогласования между фазой UОГ, соответствующей гасящему импульсу строк в ПЦТС, и временем прихода импульсов обратного хода. Это напряжение через фильтр (Ф) поступает на задающий генератор строчной развёртки. ЗГс с помощью напряжения опорного генератора UОГ вырабатывает пря- моугольные импульсы UЗГ, из которых буферный каскад формирует сигналы, управляющие работой выходного каскада. Напряжение с выхода фильтра (Ф) управляет временным положением переднего фронта UЗГ. Этим самым регу- лируется момент времени отпирания транзистора выходного каскада, а зна- чит, и временное положение импульса обратного хода (UОХ). Импульс UОХ сдвигается по времени до тех пор, пока не будет устранено временное рассо- гласование между сигналами, поступающими на входы фазового детектора. Диапазон изменения переднего фронта импульса UЗГ составляет порядка 15 – 25 мкс. Ошибка рассогласования фаз сигналов, поступающих на входы ФД-2, не превышает десятых долей микросекунды.
Функциональная схема устройства кадровой синхронизации показана на рис.6.9.  Рис. 6.9. Функциональная схема устройства кадровой синхронизации ФИ-1 – формирователь счётных импульсов; СЧ – счётчик импульсов; ФО – формирователь «окон»; ФИ – формирователь импульсов кадровой синхронизации. Система кадровой синхронизации состоит из схемы временного стробиро- вания и формирователя импульсов запуска задающего генератора кадровой развёртки (ФИ). Схема временного стробирования предназначена для повышения помехо- устойчивости устройства кадровой синхронизации. Она пропускает на свой вход только синхроимпульсы полей, и препятствует прохождению через неё импульсных помех, которые могут появиться на её входе. Схема может рабо- тать в двух режимах: в режиме поиска синхроимпульса полей и в режиме слежения за временным положением этого импульса. В режиме поиска формирователь счётных импульсов из напряжения опор- ного генератора UОГ формирует импульсы малой длительности с частотой, равной удвоенной частоте синхроимпульсов строк. Счётные импульсы посту- пают на счётчик, работающий в режиме деления частоты. Когда количество входных импульсов превысит его ёмкость, счётчик обнуляется, и процесс счёта повторяется вновь. Ёмкость счётчика N0 выбрана большей числа 625 (т.е. большей количества счётных импульсов за время одного поля). В момент прихода 600-го счётного импульса счётчик выдаёт сигнал запуска формирователя «окон». «Окна» – это прямоугольные импульсы, начало кото- рых совпадает с сигналом запуска формирователя, а конец – с моментом об- нуления счётчика. «Окна» поступают на схему совпадения. На второй вход этой схемы пода- ются синхроимпульсы полей (UКСИ), выделенные в селекторе синхроимпуль- сов. Поскольку периоды следования «окон» и синхроимпульсов неодинаковы, то «окно» перемещается во времени относительно синхроимпульса от периода к периоду. В момент попадания синхроимпульса в «окно» на выходе схемы совпадения появляется импульс, который обнуляет счётчик, и схема переходит в режим слежения. В режиме слежения запуск формирователя «окон» осуществляется, как и прежде, 600-м счётным импульсом, а обнуление – сигналом со схемы совпа- дения, совпадающим с 625-м импульсом. Периоды следования «окон» и син- хроимпульсов полей теперь оказываются одинаковыми, и их взаимное поло- жение от периода к периоду не меняется. Через схему совпадения проходят синхроимпульсы полей, совпадающие по времени с «окном», длительность которого равна пяти счётным импульсам. Помехи, находящиеся за пределами «окна», схемой совпадения не пропускаются. Помехи устройству кадровой синхронизации могут возникать при поступ- лении импульсов помех большой длительности на вход схемы синхрониза- ции. Интегрирующая цепочка, стоящая в схеме селектора синхроимпульсов, не может защитить устройство кадровой синхронизации от таких помех (так как она защищает устройство от помех малой длительности). Поэтому для на- дёжной защиты устройства кадровой синхронизации используется схема вре- менного стробирования, интегрирующая цепочка и амплитудный ограничи- тель. Схема формирователя импульса запуска задающего генератора кадровой развёртки представляет собой генератор видеоимпульсов стандартной ампли- туды и длительности, которые вырабатываются при поступлении на её вход сигнала со схемы совпадения. В устройство синхронизации ТВ-приёмника входит также система форми- рования стробирующих сигналов. Эта система предназначена для формирова- ния последовательностей импульсов стандартной амплитуды, которые ис- пользуются для стробирования и управления работой системы цветовой син- хронизации телевизора. Контрольные вопросы:
|