Материал: Видеотелевизионные системы. Сенаторов А.К., Скоробогатов В.С

пакеты быстро передаются на строчные регистры. Далее осуществляется перенос к выходному регистру и усилителю. Для кадрового переноса использование падающего света - 100%. Для строчного - 50%.

5. ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СИГНАЛ-СВЕТ

5.1 ЧЕРНО-БЕЛЫЕ КИНЕСКОПЫ

Основные требования, предъявляемые к устройствам воспроизведения ТВ изображения являются: необходимые размеры экрана, достаточная яркость, способность к созданию изображения с высоким контрастом, высокая разрешающая способность, размеры воспроизводящих устройств, стабильность их характеристик и т.д.

Кинескоп — приемная ЭЛТ с люминофорным экраном, преобразующая мгновенные значения ТВ сигнала в последовательность световых импульсов, совокупность которых образует ТВ изображение. Развертывающий элемент в кинескопе — сфокусированный электронный луч.

Воспроизведение изображения на экране обеспечивается отклонением луча по закону развертки и модуляцией его плотности сигналом изображения.

Основными составляющими кинескопа являются: стеклянная колба, электроннооптическая система (электронный прожектор), формирующая электронный луч (включает катод, модулятор, управляющий электрод, фокусирующий электрод, второй анод). Экран кинескопа представляет слой люминофора, покрытый тонкой пленкой алюминия. Второй анод электронного прожектора соединен с проводящим графитовым покрытием, нанесенным на внутреннюю часть колбы и горловины. Вывод его сделан через колбу, а остальных электродов – через цоколь. Напряжения, подаваемые на кинескоп составляют: 6,3 В – накал катода, 200 В на модулятор, 400 В – на управляющий электрод, 1000 В – на фокусирующий электрод, 8000 В – на 2-ой анод. На горловине кинескопа находится отклоняющая система (ОС) (включающая строчные и кадровые катушки), которая образует магнитное поле, обеспечивающее перемещение электронного луча в процессе развѐртки изображения. Для получения изображения с требуемой контрастностью при приемлемых уровнях модулирующего сигнала электронный прожектор должен обладать достаточно крутой модуляционной характеристикой iЛ=f(UМ).

В черно-белых кинескопах используется смесь двух люминофоров, совместная спектральная характеристика излучения которых имеет два максимума: первый в области синего цвета, второй максимум совпадает с максимум видности глаза.

Черно-белые кинескопы в настоящее время в основном используется в мониторах систем телевизионного наблюдения.

5.2ЦВЕТНЫЕ КИНЕСКОПЫ

Всовременных кинескопах цветного ТВ используются однослойные экраны, у которых все три люминофора располагаются в одном слое. Однослойные экраны могут быть мозаичными из зерен трех люминофоров, сгруппированных в триады и штриховыми с горизонтальным, наклонным и вертикальным расположением полосок люминофоров. Полоски могут иметь различную ширину. Для обеспечения пространственного смешения цветов структура экрана должна быть незаметной с обычных расстояний наблюдения.

26

При одновременном возбуждении 3-мя пучками зерен (полосок) красного, зеленого и синего люминофоров одной триады и при достаточном удалении экрана от наблюдателя происходит пространственное смешение цветов. Цвет смеси изменяется в зависимости от плотности тока в каждом пучке.

Рис.14 Кинескоп с компланарной оптикой и щелевой маски:

а) 1)Электронные прожекторы; 2) щелевая маска ; 3) Экран с люминофорным покрытием; б) теневая решетка тринитрона.

в) щелевая маска обычного кинескопа.

ТРЕХЛУЧЕВОЙ МАСОЧНЫЙ (ДЕЛЬТООБРАЗНЫЙ) КИНЕСКОП

В горловине кинескопа (в вершинах равностороннего треугольника) расположены три независимых друг от друга электронных прожектора. Они располагаются симметрично относительно центральной оси трубки и наклонены к ней под углом 1°. Пучки электронов, формируемые прожекторами, сходятся, пересекаются, снова расходятся, попадая на соответствующие зѐрна люминофоров, нанесенных на внутреннюю сторону экрана.

Число триад на всей поверхности экрана близко числу элементов разложения (около 500000), а число зерен люминофоров равно 1,5· 106.

Чтобы каждый электронный пучок с электронного прожектора попадал на зерна своего люминофора, перед экраном на расстоянии около 15мм находится цветоделительная теневая маска, представляющая металлический лист с числом отверстий равным числу люминифорных триад. Маска создает тень для зерен чужого люминофора. Она имеет прозрачность 30%. Отверстия в маске имеют коническую форму, расширяющийся в сторону экрана.

Для коррекции отклонения пучков на горловине кинескопа установлен регулятор сведения с магнитами для статического и электромагнитами для динамического сведения лучей (пучков), магниты регулировки чистоты цвета и магнит бокового перемещения синего пучка. ОС можно перемещать по направляющим вдоль оси ЭЛТ (кинескопа).

Основными недостатками масочного (дельтовидного) кинескопа являются: низкая прозрачность теневой маски, сложность системы динамического сведения лучей (электронных пучков).

КИНЕСКОП С КОМПЛАНАРНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ПРОЖЕКТОРОВ (СО ЩЕЛЕВОЙ

МАСКОЙ)

В данном кинескопе (рис. 14а) все три электронных прожектора 1 расположены в его горловине в горизонтальной плоскости. При этом «зеленый» прожектор расположен в центре на оси кинескопа, а два крайних симметрично наклонены к ней. На экранное стекло 3 кинескопа нанесены вертикальные люминофорные полоски с красным (R), зеленным (G) и синим (В) цветами свечения. Для разделения цветов и обеспечения попадания каждого пучка на полоски люминофора «своего» цвета используется щелевая маска 2. Маска изготовлена из

27

стальной фольги (иногда из инвара) и имеет щелевидные вертикальные просечки (рис.14б). Каждому щелевидному отверстию в маске соответствует триада люминофорных полосок. Благодаря такой конструкции маски электронные лучи подаются только на «свои» люминофорные полоски с размерами по ширине 0,3мм.

Статическое сведение и однородность цветности по полю экрана обеспечивается магнитостатическим устройством, а динамическое сведение – конструкцией отклоняющей системы (ОС).

Вкомпланарном кинескопе средний «зеленый» пучок направлен вдоль оси кинескопа

иобразует симметричный относительно центральных осей экрана растр, не требующий коррекции. Крайние пучки расположены симметрично относительно среднего и лежат с ним в одной горизонтальной плоскости. Это делает расслоение цветов симметричным и облегчает сведение лучей. Выбор осевым «зеленого» прожектора обусловлен высокой разрешающей способностью глаза в зеленом цвете, следовательно должны быть минимальными и искажения по зеленому цвету.

Вкомпланарном кинескопе:

1)повышается яркость свечения экрана, т.к. щелевая маска имеет большую прозрачность и допускает вертикальные смещения пучков;

2)улучшается чистота цвета, т.к. технологические неточности изготовления кинескопа и ОС, приводящие к вертикальному смещению пучков, не нарушают чистоты цвета;

3)Значительно уменьшается влияние магнитного поля Земли.

Близко к кинескопу с компланарным расположением прожекторов (по конструкции) примыкает трехлучевой хроматрон. Он отличается цветоделительной теневой маской. Эта маска состоит из вертикальных проволочек, количество которых совпадает с количеством люминофорных полосок. Цветоделительная маска в хроматроне осуществляется фокусирующее воздействие на электронные лучи. Это соответствует лучшему цветоделению и повышению «прозрачности», т.е. увеличению яркости трубки. Однако при этом уменьшается контрастности, что объясняется паразитной засветкой изображения вторичными электронами, которые выбиваются из сетки.

Еще одна эффективная модель кинескопа «тринитрон» будет рассмотрена в разделе

7.

МАТРИЧНЫЕ ПАНЕЛИ

Наряду с кинескопами в качестве воспроизводящих устройств применяются плоские матричные панели, которые призваны решить проблему создания «плоского телевизора».

Плазменные панели

Принцип действия плазменной панели основан на свечении люминофоров экрана под действием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в плазме (разреженном газе).

Конструктивно плазменная панель представляет собой два стек лянных листа, на которые нанесены полупрозрачные электроды (шины) для коммутации строк (на лицевом стекле) и столбцов изображения (на заднем стекле, являющемся подложкой). Таким образом образуется прямоугольная матрица, ячейки которой находятся на пе - ресечении электродов строк и столбцов. На стекле-подложке сформирован специальный профиль в виде стеклянных ребер, изолирующих соседние ячейки друг от друга. На внутренней поверхности стекла подложки нанесены чередующиеся полоски люминофоров первичных цветов R, G, В, образующих триады. В процессе изготовления такой панели из внутреннего объема между стеклянными пластинами откачивается воздух, этот объем заполняется разреженным газом, являющимся рабочим «телом» при работе, после чего панель герметизируют.

28

Плазменная панель работает следующим образом (рис.15). С помощью внешних устройств «развертки» на электроды строк и столбцов матрицы подаются управляющие напряжения. Под действием напряжения между инициированными строчной и столбцовой шинами в соответствующей ячейке матрицы происходит электрический разряд в газе через образующуюся при этом плазму (ионизированный газ). Этот разряд вызывает мощное ультрафиолетовое излучение, которое заставляет светиться находящийся в данной ячейке люминофор. Так как существуют разделительные «барьеры» между соседними ячейками, электрический разряд локализуется в пределах одной отдельно взятой и не оказывает воздействия на соседние ячейки. А чтобы еще «свой» ультрафиолет не вызвал свечения «чужого» люминофора, на боковые поверхности разделительных ребер наносят специальное поглощающее ультрафиолет покрытие.

Рис. 15. Эквивалентная схема плазменной панели

Для модуляции интенсивности свечения люминофоров сигналами изображения ER, EG, ЕВ необходимо подавать их на столбцовые шины.

На каждый горизонтальный электрод (строчные шины) от генератора выбора строк (ГВС) поочередно, в соответствии с передаваемой строкой, поступают прямоугольные импульсы выбора строк (ВС), длительность которых равна периоду строчной развертки

ТС .

Видеосигналы ER, EG, EB через индивидуальные разделительные каскады (РК) подаются на все «свои» (по цвету люминофора) столбцовые шины одновременно. В исходном состоянии разделительные каскады заперты и не пропускают видеосигналы. Разделительный каскад отпирается и пропускает видеосигнал на вертикальный электрод (столбцовую шину) при подаче на него стробирующего импульса. Стробирующие импульсы (СИ) с отводов устройства задержки (УЗ) подаются одновременно на три разделительных каскада (триаду RGB). Общее время задержки в УЗ соответствует периоду строчной развертки ТС. На вход устройства задержки в начале каждой строки поступают

29

узкие строчные импульсы, длительность которых равна длительности развертки одного элемента изображения τэ. Распространяясь вдоль устройства задержки, эти импульсы поочередно отпирают разделительные каскады (в пределах одной триады все РК отпираются одновременно), пропуская видеосигналы ER, EG, EB на соответствующие столбцовые шины, чем обеспечивается воспроизведение изображения вдоль развертываемой строки.

В настоящее время серийно выпускаются плазменные панели с диагональю более 1 м, при толщине панели порядка 10 см плазменные панели обеспечивают большую яркость и высокую контрастность изображения, имеют широкий угол обзора (более 160°). При этом полностью отсутствуют проблемы, связанные с искажением геометрии растра и сведением, свойственные цветным кинескопам. Это объясняется тем, что в плазменных панелях используется жесткий растр (в кинескопах растр плавающий). Недостаток плазменных панелей - большое энергопотребление (при диагонали экрана 1,057 м средняя потребляемая мощность 270 Вт).

ЖИДКОКРИСТАЛИЧЕСКИЕ ПАНЕЛИ

В жидкокристаллических панелях (ЖК-панелях) используется способность аморфного вещества изменять свои оптические свойства в электрическом поле. Существуют ЖK-панели просветного и отражательного типов. Способ развертки изображения у ЖКпанелей точно такой же как и у плазменных панелей. С тыльной стороны ЖК-панель просветного типа освещается равномерным световым потоком. Под действием напряжения, между инициированными строчной и столбцовой шинами в соответствующей ячейке матрицы, изменяется оптическая прозрачность амфорного силикона. Световой поток, проходя через ЖК-матрицу с тремя типами цветовых ячеек RGB, модулируется по яркости и по цвету. Таким образом, на экране ЖК-панели синтезируется цветное изображение. В настоящее время наибольшее распространение ЖК-панели получили в компьютерной технике в качестве мониторов, а также в малогабаритных телевизорах. Жидкокристаллические панели в десятки раз экономичнее плазменных. К достоинствам ЖКпанелей следует отнести также высокую технологичность и относительно низкую стоимость.

6 . ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ПРИЕМНИК

Телевизионный приемник должен обеспечивать одновременный прием радиосигналов двух несущих частот; изображения и звука по любому каналу ТВ вещания, их усиление, преобразование и воспроизведение в виде ТВ изображения и звукового сопровождения.

Современные ТВ приемники строятся по супергетеродинной схеме с однократным преобразованием несущей частоты изображения fпи и двойным преобразованием fпз.

fпи = fr- fни=38,0 МГц fпз1= fr- fнз =31.5 МГц

При повторном преобразовании частоты fпз1 в качестве сигнала 2-ого гетеродина используется сигнал ПЧ изображения

fпи : fпз2= fпи - fпз1= fнз - fни =6.5 МГц

fпз2-стабильна, так как стабильны fнз, fпз .

Так как fпи модулируется сигналом изображения по амплитуде, а fнз сигналом звукового сопровождения по частоте, то сигнал на fпз2 промодулирован и по частоте и по амплитуде.

6.1. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИЗОРА

Рассмотрим работу современного цветного телевизора на основе обобщенной структурной схемы (рис.16)

Радиосигнал вещательного телевидения с антенного входа телевизора подается на тюнер. Тюнер – высокочастотная приемная часть, в которой принимаемые сигналы

30