Телевидение?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Незнайкин. — Мне кажется, что теперь я знаю все.

Любознайкин. — Все? Что означает это полное скромности утверждение?

Н. — Я хочу сказать, что теперь я знаю все каскады телевизора от усилителя высокой частоты до последнего каскада видеоусилителя, соединенного с кинескопом. И, кроме того, я ничего не забыл о развертывающих устройствах. У меня приятное чувство, что я знаю, наконец, всю совокупность этой сложной техники, которая…

Л. — Не обольщайся, бедный мой Незнайкин. Тебе предстоит еще многое изучить. Ну, хотя бы методы синхронизации тех самых развертывающих устройств, о которых ты так кстати заговорил.

Н. — Я теперь припоминаю, что импульсы в конце строк и кадров служат для синхронизации развертывающих устройств приемника с развертками передатчика. Но разве недостаточно для этого подать на развертывающие устройства полный видеосигнал?

Л. — Это имело бы самые неприятные последствия. Смесь сигналов изображения с синхронизирующими импульсами запускала бы каждое из развертывающих устройств в самые неподходящие моменты. В этой области техники, где время исчисляется долями микросекунды, все должно быть четким и ясным. Каждая развертка должна получать только строго для нее предназначенные импульсы, причем любой другой сигнал должен быть исключен. Начало каждого разряда может определяться часто даже малейшими флуктуациями напряжения на сетке разрядной лампы.

Н. — Я вижу, куда ты клонишь: к необходимости отделить сигналы синхронизации от собственно видеосигнала. Впрочем, когда мы пробовали начертить общую схему телевизора, ты там как раз и предусмотрел для этого каскад амплитудного селектора.

Л. — Надеюсь, что ты без труда угадаешь принцип, позволяющий производить разделение.

Н. — Мне кажется, что речь идет о чем-то вроде электронного переключателя, который в нужные моменты подает сигналы на соответствующие развертки. Например, в конце каждой строки напряжение прикладывается к развертке «строки» и…

Л. — Нет, Незнайкин, твой переключатель было бы очень трудно создать, так как для правильного функционирования его самого нужно было бы синхронизировать. Ты попадаешь в порочный круг со своим проектом… Не видишь ли ты другого средства разделения сигналов изображения и синхронизирующих импульсов, основанного, например, на коренном различии между этими двумя типами сигналов?

Н. — Это различие, очевидно, заключено в разности амплитуд…

Л. — Это, конечно, основное. Теперь ты на верном пути. Продолжай.

Н. — В негативном видеосигнале импульсы синхронизации занимают промежуток между 75 и 100 % полного размаха видеосигнала. Все, что ниже этого, т. е. между 75 и 0 %, соответствует всей гамме яркостей от черного до белого. В позитивном же видеосигнале синхроимпульсы занимают область от 0 до 25 % полного размаха. Значит, нужно только отсечь напряжения, превышающие 75 % или расположенные ниже 25 %, в зависимости от полярности видеосигнала, чтобы остались одни синхроимпульсы.

Л. — Вполне правильные рассуждения, Незнайкин. Нужно чем-то вроде ножа отсечь в полном сигнале все, что выше 75 % или ниже 25 % и что отведено для синхроимпульсов. Такую ампутацию части напряжения называют амплитудным ограничением.

Н. — И каким же образом это осуществляют?

Л. — Сигналы подают на лампу, которая милостиво усиливает до какого-то уровня, но отказывается переходить эту границу.

Н. — Как мой дядюшка, терпеливо переносивший, когда я был мальчишкой, мою игру на трубе, но выходивший из себя, как только я пробовал применять свои таланты к упражнениям на барабане… Но какой тип ламп также имеет границы терпения?

Л. — Обычно используются пентоды. Но избыток сеток необязателен, и в более дешевых устройствах простой диод худо ли бедно ли выполняет эту задачу.

Н. — А где располагают амплитудный селектор?

Л. — Теоретически можно на него подавать напряжение сигнала до детектирования, потому что, ограничивая, он одновременно и детектировал бы. Но работал бы такой амплитудный селектор недостаточно надежно. Выгоднее подавать на него сигналы с возможно большей амплитудой. Поэтому селектор включают в конце цепи усиления, например на выходе последнего каскада видеоусиления, или в редких случаях, когда схема без видеоусилителя, на выходе детектора.

Н. — Значит ли это, что подаваемый на селектор видеосигнал может быть как позитивным, так и негативным, в зависимости от того, включен ли выход последнего каскада на модулятор или катод кинескопа?

Л. — Нам придется рассмотреть оба случая.

Н. — Допустим, если ты согласен, что видеосигнал позитивный, т. е. что синхронизирующие импульсы «опираются» на нулевой потенциал и что остальной сигнал поднимается в область положительных напряжений. Как в этом случае отделить синхроимпульсы при помощи диода?

Л. — Существует много схем, используемых для этой цели. Наиболее простые содержат диод со смещением, включенный параллельно видеосигналу. В случае позитивного видеосигнала (рис. 102) катоду диода задается положительный по отношению к аноду потенциал. Пока к аноду не прикладывают напряжений, превышающих это напряжение смещения, ток через диод не проходит. Но как только потенциал анода становится положительным по отношению к катоду, возникает ток. Диод создает настоящее короткое замыкание, вследствие чего на выходе устройства не может появиться напряжение выше того, которое вызывает ток через диод.

Рис. 102. Амплитудный селектор с параллельным диодом для позитивного сигнала.

Н. — Мне кажется, я понял, что напряжение смещения выбирается таким образом, чтобы оно было несколько ниже амплитуды синхронизирующих импульсов. На импульсы диод, таким образом, не оказывает никакого действия, и они без ущерба передаются на выходные зажимы. Но как только напряжение превышает напряжение смещения, что соответствует собственно сигналам изображения, гильотина начинает работать и все проходит через диод, не доходя до выхода.

А для чего служит резистор R?

Л. — Для предохранения нагрузочного резистора предшествующего каскада от действия короткого замыкания диода.

Н. — Я об этом не подумал… Мог бы ты мне начертить схему, которая используется для негативных видеосигналов? Мне кажется, что нужно изменить направление диода.

Л. — Конечно. И тут опять (рис. 103), как видишь, потенциал анода отрицателен по отношению к катоду. Во время подачи синхроимпульсов потенциал катода положителен относительно анода, диод не пропускает тока и не оказывает никакого влияния на напряжение синхроимпульсов, точно передаваемых на выход. Сигналы же изображения сообщают катоду отрицательный относительно анода потенциал. Тогда возникает ток и на выходе, замкнутом накоротко диодом, отсутствуют сигналы изображения. Вот в несколько схематичном виде работа параллельного диодного ограничителя.

Рис. 103. Амплитудный селектор с параллельным диодом для негативного сигнала.

Н. — Это заставляет меня предположить, что существует последовательная схема. Как она устроена?

Л. — Схема чрезвычайно проста (рис. 104). Используется диод, анод которого слегка положителен благодаря делителю напряжения, состоящему из двух резисторов R3 и R4, включенных между отрицательным и положительным полюсами высокого напряжения. Конденсатор С достаточной емкости служит для пропускания переменных составляющих тока.

Рис. 104. Амплитудный селектор с последовательным диодом для позитивного сигнала.

Н. — Но ведь через диод будет протекать постоянный ток, раз его анод положителен по отношению к катоду.

Л. — Так будет по крайней мере в отсутствие сигнала, подаваемого на выход схемы. И не думай, что ток этот будет очень большим. Он создает на резисторе нагрузки R2 такое падение напряжения, что между анодом и катодом остается сравнительно небольшая разность потенциалов U. Соответственно выбирая R3 и R4, устанавливают U несколько меньшим, чем напряжение синхронизирующих импульсов.