Глава 6. Синхронизация телевизионных

                              приёмников

 

  6.1.Общие сведения

   Синхронизм как явление – это точное совпадение по времени двух или нескольких электрических процессов. 

  Синхронизация – это приведение двух или нескольких устройств в режим синхронизма.

Система синхронизации – это совокупность устройств, обеспечивающих синхронную и синфазную работу различных блоков ТВ-системы.

  Систему синхронизации условно можно разделить на две части:

_· систему синхронизации аппаратуры ТВ-центра;

_· систему синхронизации ТВ-приёмников.

  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.

 

   6.2. Принципы построения систем синхронизации

  Система синхронизации ТВ-приёмника предназначена для синхронизации задающих генераторов (ЗГ) развёртывающих устройств ТВ-приёмника с развёртывающими устройствами передающих камер телецентра. Кроме того, система вырабатывает стробирующие импульсы, используемые для управления работой различных функциональных устройств ТВ-приёмника.

Стробирование – это выделение сигнала в определённом промежутке времени. Стробирование осуществляется с помощью схем совпадения, которые пропускают сигнал по какому-либо параметру (чаще всего по времени прихода) 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 режиме. Синхронизация ЗГ может осуществляться двумя способами: непосредственным и инерционным.

  При непосредственной синхронизации синхроимпульс воздействует на генератор, навязывая ему частоту и фазу. При инерционной синхронизации сравнивается временное положение синхроимпульсов (фаза синхросигнала) и временное положение выходных сигналов генератора (фаза сигнала генератора). Сравнение фаз этих сигналов осуществляется в устройстве, называемом фазовым детектором (ФД). При отсутствии разницы фаз сравниваемых сигналов на выходе ФД вырабатывается нулевой сигнал ошибки. При рассогласовании фаз на выходе ФД вырабатывается напряжение (сигнал ошибки), изменяющее 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. Непосредственная синхронизация используется в канале кадровой развёртки.

  Системы синхронизации могут работать в двух режимах: в режиме поиска синхросигнала и в режиме слежения за временным положением синхросигнала. В режиме поиска последовательно изменяется временное положение сигналов задающего генератора до тех пор, пока разность частот генератора и синхроимпульсов не уменьшится настолько, что будут обнаружены синхроимпульсы, 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 рассогласования сигналов. По окончании режима поиска вырабатывается команда «Ident» и система переводится в режим слежения.

  В режиме слежения система работает со сравнительно медленными изменениями 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;

· полоса захвата;

· полоса удержания;

· быстродействие системы в режиме слежения;

· помехозащищённость системы.

   Время поиска синхросигнала – интервал времени с момента включения режима поиска до выдачи команды «Ident».

  Полоса захвата – максимальное начальное рассогласование между частотами 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 слежения, отрабатывает это рассогласование.

   Быстродействие системы в режиме слежения определяется длительностью переходного процесса при скачкообразном изменении фазы сигнала задающего генератора.

  Помехозащищённость системы – это способность противостоять вредному воздействию помех. На вход системы синхронизации вместе с синхроимпульсами поступают и помехи, которые могут нарушить нормальную работу системы синхронизации. Если синхронизация развёрток не нарушена, то изображение может быть получено даже при большом уровне помех на входе приёмника. Если же синхронизация нарушена, то получить на экране нормальное изображение невозможно даже при малом уровне помех на входе приёмника.

  Помехозащищённость системы синхронизации по отношению к шумовой помехе оценивают по величине чувствительности ТВ-приёмника, ограниченной синхронизацией развёрток. Она определяется как наименьшее значение сигнала на входе ТВ-приёмника, при котором сохраняется устойчивая синхронизация. При слабом входном сигнале на экране телевизора наблюдается «выбивание» группы строк и подёргивание изображения.

  В состав системы синхронизации ТВ приёмника входят:

· селектор синхросигналов;

· система строчной синхронизации;

· система кадровой синхронизации;

· система формирования стробирующих сигналов.

  Селектор синхросигналов выделяет синхроимпульсы из ПЦТС, разделяет их на синхроимпульсы строк и синхроимпульсы полей и направляет их в соответствующие 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.

 

   6.3. Сигналы синхронизации ТВ-приёмников

  Сигналы синхронизации делятся на два вида: синхроимпульсы строк и синхроимпульсы полей.

   В качестве синхроимпульсов строк используются короткие по длительности прямоугольные импульсы, а в качестве синхроимпульсов полей – значительно более длительные прямоугольные импульсы (рис.6.1).

в)

б)

а)

                 

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 полярности на её выходе образуются два коротких импульса разной полярности. Положительный импульс соответствует переднему фронту входного импульса, а отрицательный – его заднему фронту (рис.6.1,б). Импульсами положительной полярности запускают генератор строчной (горизонтальной) развёртки.

  При подаче на вход ИЦ прямоугольного видеоимпульса на её выходе образуется экспоненциально нарастающее напряжение (рис.6.1,в). Это напряжение сравнивается с постоянным уровнем U₌ , и в момент равенства их величин формируется импульс, запускающий развёртку по полю (вертикальную развёртку). 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:

1. Во время передачи синхроимпульса полей отсутствует синхронизация генератора строчной развёртки, и он начинает работать в автоколебательном режиме без синхронизации. Поэтому после начала поля необходимо несколько строчных синхроимпульсов, чтобы привести генератор строчной развёртки в режим синхронизма; при этом нарушается изображение в верхней части экрана.

2. При чересстрочной развёртке момент запуска развёртки по полю в чётных полях (τ₁) начинается на полстроки (Н / 2 = 32 мкс) раньше, чем в нечётных полях (τ₂), что показано на рис.6.3. 

(Моменты запуска развёртки отсчитываются от начала синхроимпульса полей). 

            

Рис.6.3. Нарушение идентичности моментов запуска развёртки по полям

при чересстрочной развёртке

 

  Это объясняется тем, что к приходу синхроимпульса полей на конденсаторе интегрирующей цепочки остаётся остаточное напряжение, вызванное воздействием на неё синхроимпульса строк, предшествующего синхроимпульсу полей.

   Из рис.6.3 видно, что в чётных полях это остаточное напряжение оказывается 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 устанавливаются специальные уравнивающие импульсы (рис.6.4).

                          Рис. 6.4. Состав синхросигнала полей

 

  «Врезки» позволяют сохранить синхронизацию по строкам во время передачи 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 следования этих импульсов Н / 2 =32 мкс. Амплитуда уравнивающих импульсов равна амплитуде синхроимпульсов. Уравнивающие импульсы вместе с «врезками» позволяют уравнять интервалы времени от начала синхроимпульсов полей до момента запуска развёртки по полю в чётных и нечётных полях, т.е. сделать

τ₁ = τ₂ . 

  Синхроимпульс полей вместе с уравнивающими импульсами называется синхросигналом полей. Располагается синхросигнал полей на гасящем импульсе полей.

Синхроимпульсы строк – 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 полей. Располагается синхроимпульс строк на гасящем импульсе строк.

  6.4. Селектор синхроимпульсов

   Вся телевизионная информация передаётся по каналу связи в виде полного цветового телевизионного сигнала (ПЦТС). В состав ПЦТС входят сигналы изображения и служебные сигналы (строчные, кадровые синхроимпульсы и др.). Подробно состав ПЦТС и назначение входящих в него сигналов рассматривается в Гл. 8. 

  Сигналы изображения располагаются выше уровня 0 вольт (уровня гашения), 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 поступают на устройство, называемое селектором синхроимпульсов . Назначение селектора синхроимпульсов – разделить строчные и кадровые синхроимпульсы. В этом случае разделение (селекция) производится по принципу различной длительности синхроимпульсов строк и кадров (полей).

Длительность синхроимпульсов строк τ _ССИ = 4,7 мкс, а длительность синхроимпульсов кадров τ _КСИ = 160 мкс. Столь существенное различие в длительности синхроимпульсов позволяет разделить их с помощью дифференцирующих 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 – дифференцирующая цепь; ИЦ – интегрирующая цепь; ФИ – формирователь стандартного сигнала.

 

  Схема работает следующим образом.

  На вход селектора синхроимпульсов поступает ПЦТС. Входной каскад селектора (ВК) разделяет по уровню синхросигналы и сигналы изображения. Выделенные синхросигналы поступают на амплитудный ограничитель (АО), назначение которого состоит в том, чтобы ограничить импульсы помех, которые могут проникнуть в канал синхронизации и нарушить его работу.

С выхода АО синхросигналы поступают на параллельно включённые дифференцирующую (ДЦ) и интегрирующую (ИЦ) цепочки, где происходит разделение строчных и кадровых синхроимпульсов. С выходов каждой из цепочек сигналы поступают на формирователи стандартных импульсов (ФИ).

Это необходимо для исключения влияния нестабильности формы и амплитуды 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.

 

  6.5. Система строчной синхронизации

  При импульсной синхронизации каждый синхроимпульс воздействует на задающий генератор, и если этим импульсом оказывается помеха, то искажается строка (или несколько строк) изображения. Отделение синхроимпульсов от импульсов помехи по амплитудному признаку с точки зрения помехоустойчивости 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 признаке различия между синхроимпульсами и импульсами помехи. Это различие заключается в том, что синхроимпульсы имеют постоянный период следования, тогда как импульсы помехи возникают хаотически и поэтому не имеют строго постоянного периода следования. Схема ФАПЧ сравнивает частоту и фазу колебаний строчного генератора с частотой и фазой приходящих строчных синхроимпульсов, находящихся в составе ПЦТС. В случае расхождения этих частот (или фаз) соответствующая схема автоподстройки, воздействуя на задающий каскад генератора строчной развёртки, изменит его фазу до нужного совпадения. Импульсы помехи, не имеющие определённой частоты 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 относительно большой промежуток времени, определяемый постоянной времени схемы автоподстройки.

  Схемы синхронизации методом ФАПЧ используются в генераторах строчной развёртки. Генераторы кадровой развёртки не нуждаются в ФАПЧ, так как синхроимпульсы, подаваемые в кадровый задающий генератор, предварительно проходят через интегрирующую цепь, которая, кроме строчных синхроимпульсов, эффективно подавляет короткие импульсы помехи.

  В состав системы строчной синхронизации входит система фазовой автоподстройки опорного генератора (ФАП – 1) и система фазовой автоподстройки 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 опорного генератора (ОГ), фазового детектора (ФД), фильтра (Ф) и идентификатора (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, используемое для формирования сигналов, управляющих работой всей системой синхронизации ТВ-приёмника. ОГ работает в автоколебательном режиме.

  Напряжение с выхода опорного генератора U_ОГ подаётся на вход фазового детектора (ФД-1). На второй вход ФД-1 поступают синхроимпульсы строк U_ССИ 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 через фильтр низких частот Ф поступает на схему ОГ и сдвигает по времени пилообразное напряжение генератора до тех пор, пока не будет устранено временное 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 системы синхронизации. В этом режиме ФАП-1, изменяя частоту следования сигналов ОГ, обнаруживает сигнал синхронизации и уменьшает начальное рассогласование сигналов на входе фазового детектора. Полоса захвата системы обычно выбирается ± 1 кГц. В цепи ФАП-1 используется фильтр (Ф) с широкой полосой пропускания. Широкая полоса пропускания обеспечивает быстродействие системы и возможность отработать значительное по величине начальное рассогласование входных сигналов ФД-1. По окончании режима поиска-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 удержания системы ФАП-1 составляет ± 1,5 кГц. В этом режиме не требуется высокое 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 синхронизации опорного генератора. Сигнал «Ident» вырабатывается системой идентификации (Ид).

  Система фазовой автоподстройки задающего генератора строчной развёртки (ФАП-2) предназначена для устранения временного рассогласования между током строчной развёртки и принятым сигналом изображения. Известно, 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 экрана. 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), задающего 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  (U_ОХ) с выходного каскада (ВК) поступает на первый вход фазового детектора (ФД-2). На второй вход ФД-2 поступает напряжение опорного генератора (U_ОГ). Напряжение U_JU жёстко привязано по времени к синхроимпульсам строк, а следовательно, и к строчным гасящим импульсам.

  ФД-2 вырабатывает постоянное напряжение, зависящее от рассогласования между фазой U_ОГ, 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 U_ОГ вырабатывает прямоугольные импульсы U_ЗГ, из которых буферный каскад формирует сигналы, управляющие работой выходного каскада. Напряжение с выхода фильтра (Ф) управляет временным положением переднего фронта U_ЗГ. Этим самым регулируется момент времени отпирания транзистора выходного каскада, а значит, и временное положение импульса обратного хода (U_ОХ). Импульс U_ОХ  сдвигается по времени до тех пор, пока не будет устранено временное рассогласование между сигналами, поступающими на входы фазового детектора. Диапазон изменения переднего фронта импульса U_ЗГ  составляет порядка 15 – 25 мкс. Ошибка рассогласования фаз сигналов, поступающих на входы ФД-2, не превышает десятых долей микросекунды.

 

   6.6. Система кадровой синхронизации

  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 стробирования и формирователя импульсов запуска задающего генератора кадровой развёртки (ФИ).

  Схема временного стробирования предназначена для повышения помехоустойчивости 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 работать 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 опорного генератора U_ОГ формирует импульсы малой длительности с частотой, равной удвоенной частоте синхроимпульсов строк. Счётные импульсы поступают 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 которых совпадает с сигналом запуска формирователя, а конец – с моментом обнуления счётчика.

  «Окна» поступают на схему совпадения. На второй вход этой схемы подаются синхроимпульсы полей (U_КСИ), выделенные в селекторе синхроимпульсов. 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 совпадения, совпадающим с 625-м импульсом. Периоды следования «окон» и синхроимпульсов полей теперь оказываются одинаковыми, и их взаимное положение 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 поступлении импульсов помех большой длительности на вход схемы синхронизации. 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 надёжной защиты устройства кадровой синхронизации используется схема временного стробирования, интегрирующая цепочка и амплитудный ограничитель.

  Схема формирователя импульса запуска задающего генератора кадровой развёртки представляет собой генератор видеоимпульсов стандартной амплитуды и длительности, которые вырабатываются при поступлении на её вход сигнала со схемы совпадения.

  В устройство синхронизации ТВ-приёмника входит также система формирования стробирующих сигналов. Эта система предназначена для формирования последовательностей импульсов стандартной амплитуды, которые используются для стробирования и управления работой системы цветовой синхронизации телевизора.  

 

                                  Контрольные вопросы:

1. Для чего предназначена система синхронизации ТВ-приёмника?

2. Какими способами может осуществляться синхронизация задающих генераторов в устройствах строчной и кадровой развёрток? В чём суть этих способов?

3. Какие режимы работы схем синхронизации вы знаете?

4. Какова форма и параметры синхроимпульса строк?

5. Из каких сигналов состоит сигнал синхроимпульсов полей?

6. Что такое «врезка» и для чего она вводится в сигнал синхронизации полей?

7. Что такое уравнивающие импульсы и для чего они вводятся в сигнал синхронизации полей?

8. Поясните принцип работы селектора синхроимпульсов

 

  

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: