У моделях кольорових телевізорів кожного покоління досить суттєво змінювалася схемотехніка. Торкнулися такі зміни та вихідних відеопідсилювачів, про які розказано в опублікованому матеріалі. Автор наводить цікаві відомості про параметри елементів видеотракта, в який входять видеоусилители, пояснює, чому потрібне розширення його смуги пропускання істотно більше стандартного значення в 6,25 МГц, дає рекомендації по вдосконаленню відеопідсилювачів старих телевізорів.
Вихідний видеоусилитель (ВУ), що зв'язує відеопроцесор (ВП) з кінескопом, - необхідна і важлива частина кожного телевізора. Питання його побудови і розрахунку, на жаль, мало розглянуті у вітчизняній літературі. Єдиною книгою, в якій міститься докладний виклад всіх проблем, можна вважати [1]. Частково цей прогалину заповнюють відомості, викладені в довідниках серії "Ремонт", випускаються фірмою "Солон".
До ВУ пред'являють високі вимоги - вони повинні забезпечувати великий коефіцієнт передачі КП в дуже широкому інтервалі частот при мінімальних спотвореннях сигналу. У ланцюзі ВП-ВУ-кінескоп немає перехідних конденсаторів, і вона являє собою широкосмуговий підсилювач постійного струму з високовольтними виходами, підключеними до електродів кінескопа. Таким підсилювачів властива сильно виражена залежність складових їх елементів один від одного. З цієї причини при розгляді можливих схем ВУ доводиться враховувати як особливості побудови ВП і параметри формуються ними сигналів, так і характеристики кінескопа. Почнемо з вихідної ланки цього ланцюга - кінескопа.
Будь кінескоп, як відомо, має входи двох видів, на які може бути поданий модулюючий сигнал: катод і сітка (модулятор) у чорно-білого кінескопа, катоди і сітки (модулятори) у кольорового.
У вітчизняних чорно-білих телевізорах відеосигнал майже завжди надходить на катод кінескопа, а модулятор або з'єднаний із загальним проводом, або до нього підведені імпульси гасіння променя при зворотному ході розгорток. Подача відеосигналу на модулятор практикувалася тільки в перших моделях телевізорів. Перевагою такого способу була можливість зниження розмаху модулюючої напруги. Однак при цьому був потрібний сигнал позитивної полярності, що не узгоджувалося з усталеним надалі використанням сигналів негативної полярності (синхроимпульсами вниз) в тракті кольоровості.
ВУ таких телевізорів, як правило, однокаскадний і до появи транзисторів був зібраний на лампі 6П9, 6П15П або пентодной частини лампи 6Ф4П та їх аналоги. Такий ВУ відносно простий. Застосовані в ньому деталі встановлювали режим роботи ламп, становили ланцюга ООС і корекції АЧХ. Ланцюг ООС покращувала лінійність амплітудної характеристики ВУ, що забезпечувало підвищення числа помітних градацій яскравості до норми вісім ступенів сірої шкали випробувальної таблиці. Ланцюги корекції АЧХ, у яких спочатку включали відносно велике число котушок, зберігали сталість коефіцієнта передачі КП в смузі частот відеосигналу, що створювало умови для отримання зображення хорошої якості. Смуга пропускання такого ВУ зазвичай досягала 5...5,5 МГц.
Двокаскадні ВУ застосовували рідко і або для компенсації недостатнього посилення в тракті (наприклад, у телевізорі "Прапор"), або для підвищення стабільності чересстрочной розгортки ("Рубін-110"). В сучасних телевізорах чернобелых встановлені тільки транзисторні ВУ, вони не містять в ланцюгах котушок корекції АЧХ.
Особливістю кольорових кінескопів з трьома електронно-оптичними прожекторами (ЕОП) можна вважати неідентичність ЕОП, що проявляється у відмінності їх модуляційних і яркості.
Модуляційна характеристика ЕОП - залежність струму променя ІЛ від модулюючого напруги UM, визначається степеневою функцією: ІЛ=f(UМg) де g - коефіцієнт нелінійності модуляційної характеристики. Звичайне значення g для катодів кольорових кінескопів будь-яких фірм дорівнює 2,8 і трохи більше - для модуляторів.
Параболічний характер модуляційної характеристики призводить до того, що на екрані погіршується відмінність між рівнями яскравості слабо освітлених деталей зображення і поліпшується розпізнавання деталей, яскравість яких знаходиться поблизу рівня білого у відеосигналі. Згідно [2] найбільш сюжетно важливі деталі, як правило, знаходяться в області найбільшою освітленості і найкращу якість зображення спостерігається при дОБЩ=1,2, де дОБЩ - нелінійність наскрізного тракту (від передавальної до приймальної трубки). Оскільки зазначена нелінійність модуляційної характеристики - властивість кінескопа, стандарти кольорового телебачення передбачають застосування на передавальній стороні заходів для зниження значення дОБЩ до зазначеного вище рівня.
Сучасні технології виробництва кольорових кінескопів дозволяють випускати продукцію, що має малі відхилення коефіцієнта g від норми (2,8), що особливо важливо, високу тимчасову стабільність цього показника. Однак у старих кінескопів, таких як 59ЛК3Ц, 59ЛК4Ц, 61ЛК4Ц, середнє значення крутизни g одно 2,8 з можливими відхиленнями +0,5 -0,2 і при розкиді ще на ±0,5 у складових його трьох ЕОП. В результаті старіння при експлуатації зазвичай середнє значення і розкид збільшуються.
Модуляційні характеристики ЕОП одного і того ж кінескопа мають не тільки різний коефіцієнт g, але і починаються при різних напругах закривання (гасіння) променя. У зазначених кінескопів розкид напруг гасіння променів допускався до ±15 Ст. Все це призводило до того, що при зміні яскравості зображення білі поля набували забарвлення в той чи інший колірний тон.
Яскравості характеристика ЕОП відображає властивості кінескопа як перетворювача сигнал-світло і виражається співвідношенням: L=lIЛ, де L - яскравість світіння люмінофора; l - ефективність люмінофора (інтенсивність свічення при дії променя ЕОП). Стабільність параметра l у вітчизняних кінескопів старих типів невисока, що згодом викликало кольорове забарвлення білих полів зображення.
Неідентичність і нестабільність параметрів g і l ЕОП кінескопа вимагають періодичної регулювання балансу білого. Досягти балансу білого означає компенсувати зміну ефективності люмінофорів і різницю модуляційних характеристик ЕОП. Баланс білого повинен забезпечуватися у всьому діапазоні регулювання яскравості, якщо він встановлений в двох точках: на рівні мінімальної яскравості (баланс білого на рівні чорного - ББЧ) і при оптимальної яскравості (баланс білого на рівні білого - БББ). ББЧ досягається суміщенням точок початку модуляційних характеристик всіх трьох ЕОП, що призводить до одночасного гасіння всіх променів. Після цього встановлюють БББ шляхом надання однакової крутизни модуляційним характеристиками всіх трьох ЕОП (якщо точніше, то доданням однаковою крутизни творів амплітудних характеристик ВП і ВУ на модуляционную характеристику ЕОП і яркостную характеристику люмінофора). ББЧ і БББ в телевізорах різних моделей регулюють по-різному, в залежності від побудови ВП і ВУ.
Модуляція променів кольорового кінескопа забезпечується кількома способами залежно від того, де відбувається формування колірних сигналів R, G і В: в кінескоп, ВУ або ВП.
Формування сигналів R, G, B в кінескопі використовували в перших вітчизняних кольорових телевізорах ("Рекорд-102", "Рубін-401", "Веселка-701&qu а потім і у всіх модифікаціях УЛПЦТ). Як показано на структурної схемою, зображеною на рис. 1, на сполучені разом катоди кінескопа надходив сигнал яскравості Y, а на модулятори - цветоразностниє R-Y, G-Y, B-Y. Одночасний вплив яскравого і цветоразностного сигналів призводило до формування променя як колірного модульованого, наприклад: Y+(R-Y)=R.
Використання такого способу модуляції вимагало застосування чотирьох ВУ, які виявилися складними і конструктивно, і експлуатаційно. Для отримання необхідних розмахів вихідних сигналів при збереженні потрібного співвідношення напруги на катодах і модуляторах кінескопа потрібно живити ВУ напругою 370 Ст. Регулювання ББЧ і БББ з-за наявності 12 точок настройки, пов'язаних між собою по постійному струму, в телевізорах УЛПЦТ представляє собою трудомістку процедуру, виконувану циклічно кілька разів. Згідно [3] спотворення в каналі яскравості телевізорів УЛПЦТ, створювані видеодетектором, трактом яскравості і ВУ, досягають 12 %.
Нелінійність в тракті кольоровості ще вище. Її створюють демодулятори (по 25 % кожен), підсилювачі цветоразностных сигналів (по 10 %) і ВУ (по 15 %). В цілому сумарна нелінійність каналу яскравості, тракту кольоровості і ВУ в телевізорах УЛПЦТ може дорівнювати 50 %. Основні причини цього - невдалий спосіб формування сигналів R, G, B, недосконалість демодуляторів кольоровості, ВУ і матриці "зеленого" сигналу, в якій до того ж частково губилася постійна складова.
Перераховані значення можуть здивувати читача, який звик до того, що в аудіотехніці допустима нелінійність вимірюється частками відсотка. Справа полягає в різному сприйнятті нелінійності слухом і зором людини. Спотворення зображення проявляються у зменшенні числа відтворюваних градацій яскравості і насиченості кольорів, скорочення палітри кольорів, фарбування білих полів, зниження горизонтальної і вертикальної чіткості, погіршення різкості кордонів деталей. Всі ці види спотворень викликаються цілою низкою причин, докладно описаних в [2], основні з яких - нелінійність амплітудної характеристики і АЧХ ВП і ВУ. Крім того, вони можуть бути викликані тим, що власник телевізора неправильно встановлює яскравість, контрастність і насиченість зображення при порушеному балансі білого.
З-за дуже великої нелінійності в трактах телевізорів УЛПЦТ згадана вище гамма-коригування на телецентрах не могла істотно поліпшити характеристики зображення. Покращення відбулося лише з появою телевізорів третього покоління, коли значно змінилася схемотехніка всіх вузлів.
В телевізорах, випущених пізніше УЛПЦТ, сигнали R, G, B формувалися або в ВУ, як представлено на структурній схемі рис. 2, або в ВП (за схемою на рис. 3). В будь-якому з цих випадків отримані сигнали поступають на катоди кінескопа, модулятори якого з'єднані із загальним проводом.
Формування сигналів R, G, B ВУ застосовують досить рідко. Прикладом такого ВУ може бути використаний в телевізорі SHIVAKI-STV202/208 [4].
Принципова схема ВУ зображена на рис. 4. Відеопроцесор DA1, сформувавши сигнали кольору і яскравості Y, передає перший з них на детектори SECAM мікросхеми DA2, а другий - на емітери транзисторів ВУ. В результаті обробки сигналу в мікросхемі DA2 виходять цветоразностниє сигнали R-Y, G-Y, B-Y, подаються на бази транзисторів відповідних ВУ. Додавання сигналів в транзисторах призводить до формування колірних сигналів R, G і B на їх колекторах.
У кожному ВУ використаний один сучасний високовольтний широкосмуговий транзистор 2SC2271D, що забезпечує хорошу АЧХ з найпростішими ланцюгами корекції: C2R5 в ВУ(R-Y) та їх аналоги у інших. ВУ являє собою каскад з резистивної навантаженням, зібраний по схемі з ОЕ. Особливості роботи такого каскаду описані в [1], там же наведено формули розрахунку номіналів входять в нього резисторів і конденсаторів. Органами регулювання ББЧ служать резистори встановлення рівня чорного, наявні у всіх трьох ВУ. БББ встановлюють резисторами зміни розмаху сигналу в ВУ(G-Y) і ВУ(B-Y). Регулятор розмаху сигналу в ВУ(R-Y) не передбачений.
Найбільш широко використовують формування сигналів R, G, B в відеопроцесорах (ВП). Такі ВП можна розділити на три групи відповідно до застосованим до них способом регулювання балансу білого: ручним, автоматичним, мікроконтролерних. Схемотехніка ВУ для ВП кожної групи різна.
Розглянемо спочатку ВУ для ВП з ручним регулюванням балансу білого. Почнемо з телевізора УПИМЦТ. На платі БОС цього апарату встановлено три модуля М2-4-1, кожен з яких служить ВУ одного з основних кольорів, зібраним за схемою з резистивної навантаженням. Кожен ВУ містить п'ять транзисторів. Схема та робота модуля описані в [3]. Деталі, пов'язані з регулюванням балансу білого, розміщені на платі БОС. Порівняно з телевізорами УЛПЦТ регулювання в УПИМЦТ стала простіше: вона має лише шість точок настройки (це характерно і для інших ВУ розглянутої групи).
Разом з тим конструкція ВУ цих телевізорів виявилася дуже складною: вони містять більше 100 деталей, що вдвічі більше, ніж у УЛПЦТ, і набагато більше, ніж у будь-якому з розглянутих далі ВУ. Нелінійність демодуляторів в тракті кольоровості залишилася на рівні УЛПЦТ, а в підсилювачах цветоразностных сигналів зросла до 14 %. Спотворення в ВУ і тракті яскравості зменшилися до 8 %. Сумарна нелінійність знизилася до 42 %.
В [1] запропоновано кілька більш складний варіант ВУ для УПИМЦТ на семи транзисторах. Основна його відмінність від модуля М2-4-1 - побудова вихідного каскаду за схемою з активним навантаженням. Каскад зібраний на двох транзисторах КТ940А, перший з яких - підсилювач класу АВ, а другий - емітерний повтокого ВУ є в [1] і в [5].
Переваги ВУ з активним навантаженням перед ВУ з резисторним навантаженням полягають у зменшенні вдвічі (з 4 до 2 Вт) споживаної потужності і нелінійних спотворень, можливості підвищення номіналів резисторів у ланцюгах колекторів. Так вихідний сигнал знімається з емітерного повторювача, спрощується побудова ланцюгів корекції АЧХ.
На рис. 5 представлена принципова схема ВУ, використовуваного в телевізорі 3УСЦТ модуль кольору МЦ-2. Він являє собою підсилювач з активним навантаженням. Резистор R3 застосований для передачі напруги ОНС в попередній підсилювач сигналу (у нашому випадку - каналу R), що знаходиться на ВП DA1. ООС забезпечує зниження нелінійності підсилювача до 6 %. Ланцюг R8C1 коригує АЧХ в області високих частот. Стабілітрон VD2 служить джерелом зразкового напруги (ІОН), необхідного для фіксації робочої точки ВУ.
Регулювання ББЧ резистором R9 призводить до встановлення потрібного рівня гасіння вихідному сигналі, що надходить з мікросхеми DA1 на базу транзистора VT1. Регулювання розмаху сигналу резистором R7 забезпечує встановлення коефіцієнта передачі ВУ, необхідного для отримання БББ. Резистор R10 у ВУ(G) і ВУ(В) має номінал 1 кОм.
Спотворення сигналів в телевізорах 3УСЦТ значно нижче, ніж в УЛПЦТ і УПИМЦТ. В каналі яскравості вони рівні 15 %, у тракті кольоровості - 8 %, в цілому - 22 %. ВУ телевізора 3УСЦТ з іншими модулями кольоровості відрізняються від показаних на рис. 5 в основному номіналами деталей. Для повноти опису такого варіанту ВУ вкажемо, що в [1] розглянута схема комплементарного ВУ, зібраного на транзисторах BF469, BF470, для роботи з ВП TDA2530. Він характеризується малими (4 %) нелінійними спотвореннями, низькою споживаною потужністю (0,5 Вт), але і вузької (4,8 МГц) смугою пропускання вихідних сигналів з великим розмахом. Смуга пропускання вихідного сигналу малого розмаху досягає 7 МГц.
За більш простий принциповій схемі, зображеній на рис. 6, побудовані ВУ телевізори ЕЛЕКТРОН-ТК570 [6].
Вони зібрані також за схемою з активним навантаженням, але на відміну від ВУ за схемою на рис. 5, сигнал ООС подається не на СП, а на базу транзистори VT1 ВУ. Змінено також включення резисторів регулювання розмаху і подача фіксованого напруги на емітери транзисторів. Як ІОН використаний транзисторний вузол замість стабілітрона, що має велике диференціальний опір, що викликає зміна напруги стабілізації при зміні струму навантаження. Через дільник R15R16 протікає струм на порядок більший струму бази транзистора VT7, тому напруги на його базі і емітер практично не змінюються при коливаннях струму через ВУ. Побудова ІОН різних ВУ практично ідентично і відрізняється лише значенням вихідної напруги і номіналами резисторів дільника.
Вихідна напруга приймається рівним напрузі в режимі чорного (зазначено в довідниках) на висновках ВП, з яких знімаються вихідні сигнали R, G, B. Відповідні значення для мікросхем TDA2530 і TDA8362 вказані на рис. 5 і 6. При цьому допустиме відхилення до %0,5, оскільки остаточна установка робочої точки кожного ВУ забезпечується підлаштування резистором рівня чорного в процесі регулювання ББЧ. Вона передбачена за всіма променів. БББ променя R відсутня.
У ланцюзі бази першого транзистора кожного ВУ включено декілька резисторів. Перший з них, наприклад, R1 в ВУ(R) розміщений поблизу ВП і запобігає його роботу безпосередньо на ємність монтажу і кабелю, що з'єднує ВП з ВУ. Це благотворно позначається на смузі пропускання ВУ.
Слід зазначити, що на цьому та всіх наступних рисунках показано, що ВУ розміщений вже не в модулі кольору, а на окремій платі, надеваемой на цоколь кінескопа. Наближення ВУ до ємнісний навантаження - катодів кінескопа поліпшило їх АЧХ і розширило смугу пропускання.
На рис. 7 показана принципова схема ВУ телевізора TVT2594 [7]. Найважливішим відмінністю від ВУ за схемами на рис. 5 та 6 можна вважати використання підсилювача з резисторним навантаженням, зібраного на високовольтному широкосмуговому транзисторі BF871S. Його характеристики такі ж, як і у згаданого вже транзистора 2SC2271D і розглянутих далі BF869, 2BC4714RL2, 2SC3063RL, 2SC3271N. Крім того, якщо у ВУ за схемою на рис. 6 харчування з ІОН подано на емітер транзистора ВУ, а ланцюг регулювання рівня чорного була підключена до його базі, то по ВУ рис. 7 вони помінялися місцями. Резистор R5 створює ланцюг ООС. Ланцюг С1R11 забезпечує ВЧ корекцію АЧХ, діод VD1 захищає транзистор від попадання на його базу напруги, що перевищує 12 Ст. Рівень чорного регулюють кожному ВУ, розмах сигналів - тільки в ВУ(G) і ВУ(B).
Перейдемо до ВУ для ВП з автоматичною установкою ББЧ (її називають системою АББ). Вони широко застосовані в телевізорах четвертого і наступних поколінь, хоча багато фірм (наприклад SONY) продовжують і сьогодні використовувати ВУ з ручним регулювання балансу білого навіть у самих сучасних виробах масового виробництва, мотивуючи це високою стабільністю параметрів застосовуваних кінескопів.
Система АББ в кожному полукадре вимірює темновые струми ЕОП кінескопа і коригує рівні гасіння сигналів R, G, B на виходах ВП з метою поєднання точок модуляційних характеристик ЕОП, відповідних струму променя, рівному 10 мкА. Отже, ББЧ встановлюється не для моменту повного гасіння променів, а в точці, де ЕОП ще трохи прочинені. Вважається, що цей спосіб регулювання ББЧ в масовій апаратурі дає практично такий же результат, що і ручна регулювання.
Функціонування системи АББ детально описано в [1] і в [5]. Обмежимося вказівкою на те, що датчики цієї системи знаходяться в ВУ, а керівники їх роботою пристрою - у ВП. Слід також зазначити, що система АББ складніше описаної раніше системи ручного регулювання, але більш ефективна. Баланс білого встановлюється за один цикл, тоді як у ВУ з ручним регулюванням потрібно кілька разів повторити налаштування ББЧ і БББ для досягнення балансу на всіх рівнях яскравості. При використанні системи АББ ББЧ встановлюється автоматично і потрібно лише підкоригувати БББ резисторами зміни розмаху сигналу. У ВУ такого типу число точок регулювання скорочено до двох, так як резистори встановлення рівня чорного не потрібні. Ці ВУ реалізовані на транзисторах і мікросхемах.
На рис. 8 зображена принципова схема ВУ телевізора ЕЛЕКТРОН - ТК550. З незначними змінами такі ВУ застосовані в апаратах ЕЛЕКТРОН-ТЦ503, ОРИЗОН-ТЦ507, РУБІН-ТЦ402/5143, ГОРИЗОНТ-CTV501/ 525/601. Ці ВУ розглянуті в [6]. З побудови колекторних ланцюгів транзисторів, ланцюгів ООС і подачі зразкового напруги вони не відрізняються від ВУ з ручним регулюванням балансу білого. Основна відмінність - це наявність датчиків системи АББ. У ВУ(R) датчиком служать транзистор VT3 і вимірювальний резистор R7. Номінали вимірювальних резисторів в кожному ВУ вибирають так, щоб співвідношення струмів трьох променів кінескопа при передачі вимірювальних імпульсів забезпечувало ББЧ. Методика їх розрахунку є в [1]. Ланцюг R9C3VD3R8 забезпечує передачу вимірювальних імпульсів у ВП. Резистори регулювання розмаху сигналів підключені до ВП аналогічно тому, як це зроблено в телевізорах 3УСЦТ (див. рис. 5).
Приклад побудови ВУ на мікросхемах представлений на схемі рис. 9.
Такі ВУ застосовані в телевізорі ГОРИЗОНТ-CTV-655 [6]. Вони зібрані на мікросхемах TDA6101Q - потужних високовольтних широкосмугових ОУ. Їх перевагою можна назвати малу рассеиваемую потужність - вони не потребують тепловідводах. У таких ВУ використані резистори з потужністю розсіювання не більше 0,5 Вт, тоді як у ВУ на транзисторах необхідні резистори з потужністю розсіювання 2...5 Вт. Призначення висновків мікросхеми показано на малюнку і пояснень не вимагає. БББ регулюють ВУ(G) і ВУ(В). Важливо відзначити, що мікросхему можна застосувати і при ручному регулюванні ББЧ, якщо не встановлювати вимірювальні резистори R6, R7, R11, R12, як це зроблено в [8], або, як рекомендовано в [9], з'єднати висновки 5 всіх трьох мікросхем разом і підключити через резистор опором 100 кОм до загального проводу.
Існують і триканальні інтегральні ВУ. Це - мікросхеми TEA5101A/W з АББ і TDA6103Q з ручним регулюванням ББЧ. Принципова схема включення першої з них буде показано далі, а другий - зображена на рис. 10, вона розглянута в [9].
Схема дуже проста та додаткових пояснень не вимагає. Для нормальної роботи мікросхема потребує невеликому тепловідвід: розсіює потужність досягає 5 Вт. Зразкове напруга отримано з напруги 185 на дільнику R2R1.
Розповідь про те, чому в сучасних телевізорах смуга пропускання видеотракта досягає 10 МГц і більше, дає підставу для відповідних радіоаматорам доробок вітчизняних телевізорів третього і четвертого покоління.
Найбільш досконалими можна назвати видеоусилители (ВУ) для відеопроцесорів (ВП) з микроконтроллерной регулюванням балансу білого, що використовуються в телевізорах сьомого покоління, в яких застосовують цифрове управління мікросхемами. Їх можна розділити на дві групи. До першої належать ВУ для ВП з автоматичною установкою ББЧ (з системою АББ) і микроконтроллерной регулюванням БББ, до другої - ВУ для ВП з микроконтроллерной установкою обох режимів. Такі ВУ не мають настроювальних резисторів.
ВУ першої групи використані в телевізорах TVT25152/28162 [7] і THOMSON-STV2160 [10]. У першому випадку кожен ВУ (рис. 11) зібраний на трьох транзисторах і являє собою підсилювач з активним навантаженням (VT1, VT2) і вимірювальним транзистором VT3. Мікросхема DA1 - відеопроцесор з системою АББ, керований по цифровій шині I 2 C. Цифрова мікросхема SDA20563A508 (DD1) - мікроконтролер системи управління функціями всіх блоків телевізора, а SDA2586 (DD2) - мікросхема пам'яті цифрових значень налаштувань і регулювань. Каскад на транзисторі VT10 - ІОН.
Побудова ВУ не має істотних відмінностей від описаних раніше. Однак функціонують вони інакше. Що стосується ББЧ, він забезпечується автоматично. Розмахи сигналів для отримання БББ встановлюють при виготовленні або ремонті телевізора за допомогою мікроконтролера DD1 при його роботі в сервісному режимі. Використовуючи меню на екрані кінескопа і пульт дистанційного керування, оператор регулює параметри кожного з променів. Їх необхідні значення запам'ятовуються в мікросхемі DD2, з якої вони при експлуатації надходять на ВП. Останній використовує приходить цифрову інформацію для установки регулювань посилення каналах R, G, B. Більш докладні відомості з питань функціонування цифровий шини управління I2C можна знайти в [1] і в [11].
На рис. 12 показана принципова схема ВУ згаданого телевізора THOMSON-STV2160. Мікросхема DA1 - відеопроцесор з системою АББ і цифровим управлінням по шині I2C, DA2 - інтегральний трьохканальний видеоусилитель з ланцюгами системи АББ, DD1 - мікроконтролер, DD2 - пристрій пам'яті. ІОН зібраний на транзисторі VT1. Ланцюги системи АББ містять елементи R11, VD4, R14, VD5, R8, R4, C1. Функціонує цей ВУ так само, як і попередній.
Приклад телевізора, в якому і ББЧ, і БББ встановлюються мікроконтролером, - PANASONIC TC-14L10R/21S2 [10]. Принципова схема його ВУ зображена на рис. 13. В ньому використаний найпростіший з розглянутих підсилювач з резистивної навантаженням на одному транзисторі. Мікросхема DA1 - відеопроцесор, DD1 - мікроконтролер, DD2 - пристрій пам'яті. Функціонування цього ВУ - таке ж, як і у зібраних за схемами на рис. 11 і 12, за винятком того, що в сервісному режимі налаштовують не тільки БББ, але і ББЧ.
З розглянутого випливає, що побудова ВУ при переході від одного покоління телевізорів до іншого змінюється в бік спрощення при одночасному поліпшенні технічних та експлуатаційних характеристик. Кожен раз це досягається за рахунок використання більш сучасних компонентів і ускладнення схемотехніки трактів колірності та яскравості.
Простежимо, як же змінювалися параметри ВУ.
Нелінійні спотворення в телевізорах першого покоління (УЛПЦТ) були дуже великі. У ВУ каналу яскравості вони доходили до 12 %, у ВУ цветоразностных сигналів - до 15 %. Це пояснювалося вдвічі більшим розмахом цих сигналів у порівнянні з яркостным. В телевізорах другого покоління (УПИМЦТ) рівень спотворень у ВУ був знижений до 8 %, а в апаратах наступних поколінь - до 5 %.
Коефіцієнт передачі ВУ в телевізорах УЛПЦТ в каналі яскравості досягав 50, а ВУ цветоразностных сигналів - 23...47. ВУ в моделях УПИМЦТ мали коефіцієнт передачі, рівний 47. В телевізорах 3УСЦТ використані ВУ з коефіцієнтом передачі 38, а в останніх моделях він не перевищує 20. Розмах вхідних сигналів у ВУ моделі УЛПЦТ дорівнює 1,5 В каналі яскравості і 3,2 У цветоразностных ВУ. В телевізорах другого-третього поколінь на ВУ надходили сигнали R, G, B з ВП TDA2530, TDA3505 розмахом 2 Ст. У більш досконалого ВП TDA4580 він дорівнює 3, а у TDA8362 - 4 Ст. Збільшений розмах вхідних сигналів дозволив знизити коефіцієнт передачі ВУ, що забезпечило зменшення спотворень і можливість розширення смуги пропускання.
Смуги пропускання яскравого, цветоразностных і колірних сигналів в телевізорах УПИМЦТ і 3УСЦТ (на TDA2530, TDA3501) рівні 5,5; 1,5...2; 5,5 МГц відповідно, в телевізорах четвертого покоління - 5,2; 2; 10 МГц, а в сучасних апаратах (на TDA8362 і їй подібних) - 8; 3,5; 9...10 МГц. Це означає, що в телевізорах першого-третього поколінь тракти яскравості і кольоровості, а також передавали на ВУ кінескоп не весь спектр прийнятого відеосигналу. Лише в апаратах четвертого і наступних поколінь смуга пропускання ВП розширилася, перевершивши стандартне значення в 6,25 МГц. ВП з розширеною смугою зажадали відповідного розширення смуги пропускання ВУ до 9...10 МГц. І такі ВУ з'явилися (див. рис. 4, 6-13). ВУ на TDA6101Q, TDA6103Q, TEA5101A/W забезпечують лінійну АЧХ до частот 7,5...8 МГц при мінімальній споживаній потужності.
Може виникнути питання: якщо розширення смуги пропускання СП і ВП до передається телецентром 6,25 МГц виправдано, навіщо потрібно подальше збільшення?
Нагадаємо, що імпульс будь-якої форми можна представити сумою синусоїдальних складових з відповідними частотами, амплітудами і фазами. Математичне вираз такого подання називають перетворенням Фур'є. Воно дозволяє визначити значення вказаних параметрів для основної частоти імпульсу та її гармонік.
Прийнято вважати, що рядок телевізійного зображення складається з 800 елементів. При малої частоті 15,625 кГц тривалість прямокутного імпульсу, представляє такий елемент, дорівнює 80 нс. Йому відповідає набір синусоїд з частотами 6,25; 12,5; 18,75 МГц і т. д. Для наближеного збереження форми імпульсу необхідно, щоб хоча б частина гармонік передавалася без спотворення амплітуд і фаз. При смузі пропускання 5,5 МГц жодна з цих гармонік на кінескоп не потрапить і такий елемент відтворено не буде. При смузі пропускання видеотракта до 10 МГц через нього пройдуть тільки синусоїдальні коливання основної частоти 6,25 МГц. В результаті прямокутний спочатку імпульс буде переданий на катод кінескопа у вигляді позитивної напівхвилі синусоїди з зменшеною амплітудою і відтворений нерізко.
Імпульс, відповідний деталі зображення тривалістю в два елемента рядка, при ширині смуги пропускання ВП і ВУ 5,5 МГц буде переданий основною частотою 3,125 МГц, що відповідає горизонтальній чіткості ліній 340 шкали випробувальної таблиці. Однак зображення цієї деталі на екрані кінескопа буде розмитим і неяскравим. При смузі 10 МГц будуть передані основна частота, друга і третя гармоніки (3,125; 6,25; 9,375 МГц). Парна гармоніка підвищить крутизну фронту імпульсу, спотворюючи його спад, а непарна - поліпшить його прямокутність.
Помітно покращиться відтворення деталі зображення протяжністю в три елемента рядка, що відповідає горизонтальній чіткості 230 ліній. При смузі пропускання 5,5 МГц будуть передані дві гармоніки (2,083 і 4,167 МГц), а при смузі 10 МГц - чотири (ще 6,25 і 8,333 МГц).
Отже, в телевізорі з смугою пропускання видеотракта 5,5 МГц забезпечується різке відтворення не більше 230 деталей зображення в рядку. Деталі з розмірами, відповідними 230...340 лініях, будуть передані нерізко, з розмитими кордонами. Більш дрібні або зіллються в загальну светлосерую смугу, або взагалі не будуть відтворені.
Якщо ж смуга пропускання видеотракта розширена до 10 МГц, то кордоном різко відтворюваних штрихів випробувальної таблиці буде рівень в 340 ліній, а штрихи в інтервалі 340 і більше ліній будуть злегка змазані.
Відомо, що відеосигнал на виході відеомагнітофонів формату VHS має горизонтальну чіткість 230...270 ліній, а формату S-VHS - 400...430 ліній. Ефірні програми передаються з чіткістю 320...360 ліній. Це означає, що приймач з смугою пропускання 5,5 МГц добре відтворить всі, крім самих дрібних, деталі формату VHS, кілька погіршить різкість ефірних програм і значно погіршить відтворення сигналів S-VHS, зменшивши їх чіткість майже вдвічі (з 400...430 ліній до 230...340).
У той же час телевізори з смугою пропускання видеотракта 10 МГц з високою чіткістю відтворять сигнали VHS, а також ефірні програми і лише самі дрібні деталі зображення формату S-VHS будуть мати знижену різкість.
Отже, для задовільного відтворення програм формату VHS досить мати смугу пропускання видеотракта 5,5 МГц, а при використанні відеомагнітофона S-VHS потрібна смуга 10 МГц.
Залишився нез'ясованим питання, навіщо потрібна більш широка смуга (ніж 6,25 МГц) при прийом ефірних програм?
Справа в тому, що в телевізорах четвертого і наступних поколінь приймаються заходи до поліпшення форми прийнятих відеосигналів. Із-за ряду причин (вони детально викладено в [1, 2] і в [12]) імпульси, складові відеосигнал, передається телецентром, не мають прямокутної форми. Тривалість фронтів і спадів імпульсів в сигнали яскравості може бути (залежно від амплітуди) до 150 нс. Така ж тривалість перепадів цветоразностных сигналів систем PAL і NTSC. У стандарті SECAM вони мають тривалість до 1800 нс, що викликано використанням іншого способу модуляції піднесучих сигналами кольоровості. В системах PAL і NTSC застосовують різновиди амплітудної модуляції, а в стандарті SECAM - частотну модуляцію. В результаті тривалість перепадів цветоразностных сигналів залежить від значення зсуву частоти піднесе при перехід від деталі зображення з одним кольором деталі з іншим кольором.
Для підвищення крутості перепадів цветоразностных сигналів SECAM в телевізори вводять коректори колірних переходів. Основою такого коректора служить мікросхема TDA4565 (аналоги - К174ХА27, КР1087ХА1). Принцип роботи коректора детально описаний в розділі 8.5 [5]. Коректор скорочує тривалість перепадів з 800 до 150 нс, зрівнюючи їх крутизну в яркостном і цветоразностных сигналів і поєднуючи їх за часом. Однак він не може впоратися з сигналами, що мають дуже пологі фронти. В [1] запропоновано використовувати спільно з мікросхемою додатковий коректор, скорочує тривалість колірного переходу з 1800 до 800 нс і дозволяє потім мікросхемі TDA4565 зменшити цю тривалість до 150 нс. Схема такого коректора на одному транзисторі розглянуто в [1].
У найбільш сучасних телевізорах використовують коректори перепадів сигналів і в тракті яскравості, наприклад, процесори поліпшення зображення TDA9170, TDA9171 [9]. Шляхом статистичного аналізу частоти повторення в кадрі п'яти рівнів яскравості він коригує загальну нелінійність видеотракта добщ до нормативного значення 1,2. В результаті забезпечується відображення всіх 10 градацій яскравості за шкалою випробувальної таблиці, розширюється діапазон зміни насиченості синіх і особливо блакитних кольорів, погано відтворюються в рамках використовуваної колориметрической системи R, G, B. Мікросхема TDA8362 має вбудовані ланцюга для поліпшення чіткості зображення.
Підвищення крутості перепаду являє собою зміну його форми шляхом введення в склад сигналу більш високочастотних гармонік, відсутніх в прийнятому сигналі. Застосування такої процедури в телевізорах з смугою пропускання ВП і ВУ, яка дорівнює 5,5 МГц, малоефективно, так як більша частина введених коректором гармонік розташована поза межами цієї смуги і поліпшення відтворення не відбудеться. У той же час розширення смуги пропускання покращує передачу гармонік. Відзначимо попутно, що коректор колірних переходів не виправляє апертурні спотворення в кінескопі. Для їх зменшення потрібна лише точна фокусування променів кінескопа, зменшує їх діаметр.
В телевізорах з частотою кадрової розгортки 100 Гц смуга пропускання сигналів яскравості і R, G, B збільшена до 15...22 МГц, а у цветоразностных сигналів дорівнює 13 МГц. У таких апаратах використовують ВУ на мікросхемі TDA6111Q з граничної частотою 16 МГц.
Всі розглянуті ВУ використані в телевізорах промислового виробництва, випускалися великими серіями, і проявили себе як працездатні. Отже, їх можна спробувати застосувати для модернізації телевізорів застарілих моделей. Розглянемо цю можливість.
Що стосується телевізорів УЛПЦТ, то заміна чотирьох лампових ВУ транзисторними дозволила б помітно поліпшити якість зображення, позбутися від декількох ламп, що працюють у форсованому режимі, знизити енергоспоживання і тепловиділення. Але цьому заважає те, що ВУ таких телевізорів харчуються напругою 370 В, а максимальна напруга у перспективних транзисторів (BF871S і аналогічних) досягає лише 250 В. Знизити напругу живлення неможливо при збереженні способу модуляції кінескопа. Отже, заміна ВУ в телевізорах УЛПЦТ можлива лише при істотній переробці блоку кольоровості з зміною способу модуляції кінескопа. Маючи на увазі побудова сучасних телевізорів, вона повинна включати введення в нього ВП для формування сигналів R, G, B, що дозволить змінити спосіб модуляції кінескопа і зібрати ВУ за будь схемі з показаних на рис. 4-7, 9, 10.
У телевізорах серії УПИМЦТ можлива (і навіть бажана) заміна транзистора КТ940А в кожному модулі М2-4-1 будь-яким із зазначених нижче аналогічних зарубіжних транзисторів. Результатом буде більш стійка робота ВУ, поліпшена передача кольору. Досить раціональним представляється описаний в [1] варіант: замість каскаду на транзисторі КТ940А з резистивної навантаженням використовувати каскад на двох транзисторах КТ969А з активним навантаженням. Це підвищить якість роботи при зниженні вдвічі потужності, споживаної по ланцюгу живлення +200 Ст. Доцільно також більш істотна зміна побудови ВУ: заміна модулів М2-4-1 на будь-які з числа розглянутих за схемами на рис. 4 - 7, 9, 10, змонтовані на невеликий платою, прикріпленої до плати кінескопа. Це розширить смугу пропускання ВУ при різкому скороченні числа використовуваних деталей і енергоспоживання.
У 3УСЦТ з ВУ, побудованими за схемами на рис. 5 і 8, транзистори КТ940А (VT1 і VT2) можуть бути замінені на BF869 і BF422 відповідно (див. рис. 11) без яких-небудь змін. Доцільно також перенести ВУ з модуля кольоровості на плату кінескопа.
Транзистори BC557N, BC558, BC558B можуть бути замінені на КТ3107И. Замість BF422, BF423 може бути використаний транзистор КТ3157А. Транзистори 2SC2271D, 2SC3271, 2SC3063RL2, 2BC4714RL2, BF869, BF871S взаємозамінні. За довідниками аналогічні параметри має вітчизняний транзистор КТ969А, але ця заміна нерівноцінна. Діод 1N4148 може бути замінений на КД522Б.
Література
Автор: Ст. Брылов, р. Москва