МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники
Кафедра ЭВМ
Пояснительная записка
к курсовому проекту по курсу
«Схемотехника ЭВМ»
на тему: «Генератор испытательных сигналов для телевизионных приемников»
Минск 2000
Современные цветные телевизоры, включая 3-6-го поколений, с потребительской точки зрения отличаются от своих предшественников не только такими преимуществами, как уменьшение потребляемой энергии, массы, габаритов, расширение сервисных возможностей, но и существенным повышением четкости и естественности изображения, которые в исправном телевизоре сохраняются в течение длительного времени, не требуя дополнительной настройки. Заводами-изготовителями принимаются так же меры по повышению надежности телевизоров, однако это не исключает их повреждаемости за счет старения и недостаточно высокого качества элементов и узлов (кинескопы, интегральные микросхемы, электрические конденсаторы и др.). В задачу телемастера, как известно, входит отыскивание поврежденного элемента, его замена и затем настройка телевизора с целью доведения его параметров до заданных норм, которые нередко «уходят» после замены неисправной детали. Быстрое и качественное выполнение этой задачи требует применения вспомогательных устройств, наиболее эффективным из которых является генератор телевизионных испытательных сигналов (ГИС). Например, после такой типичной ремонтной операции, как замена неисправного кинескопа, требуется сведение лучей в новом кинескопе. Приблизительное «на глаз» выполнение этой операции, как правило, не дает необходимых результатов, приводя к снижению качества изображения. При использовании ГИС сведение лучей кинескопа сводится к последовательному выполнению определенных действий, правильность которых, как и конечный результат, контролируются по испытательным изображениям на экране кинескопа.
ГИС обеспечивает ускорение поиска неисправности и объективность оценки результатов при ремонтно-настроечных работах.
К настоящему времени в периодической печати накопился немалый банк схем генераторов телевизионных испытательных сигналов, предназначенных для самостоятельного изготовления радиолюбителями, занимающимися ремонтом и настройкой телевизоров. Вместе с тем книжные издания, в которых обобщаются вопросы построения ГИС, составляют лишь несколько наименований, причем все они стали библиографической редкостью, хотя в них не отражены многие последние результаты в области конструирования любительных ГИС.
Следует отметить, что в журнальных описаниях обычно приводятся лишь принципиальные схемы, в которых отдельные детали нередко заслоняют главную идею, положенную в основу построения ГИС. При этом из поля зрения выпадают родство многих схем, позволяющее разделить их классы и рассматривать с единых позиций.
Основные сведения о генераторах телевизионных испытательных сигналов.
Назначение генераторов.
Генераторы, используемые при ремонте и настройке телевизоров, можно разделить на две группы:
1. генераторы, которые применяют только совместно с дополнительными приборами в основном с осциллографами, например, генераторы стандартных сигналов, генераторы качающейся частоты;
2. генераторы, формирующие сигналы специальной формы, с помощью которых на экране контролируемого телевизора получают изображения в виде испытательных таблиц.
Наибольшее распространение при обслуживании телевизоров получили генераторы второй группы. Именно их принято называть генераторами телевизионных испытательных сигналов (ГТИС или упрощенно ГИС). Такие генераторы позволяют оценивать соответствие параметров телевизора техническим требованиям и отыскивать неисправность посредством визуального наблюдения воспроизводимого изображения или с помощью осциллографа путем сравнения осциллограмм, снятых в контрольных точках с указанными на принципиальной схеме телевизора.
Виды испытаний с помощью таблиц.
Существует много испытательных таблиц, которые содержат изображения, позволяющие контролировать следующие основные параметры и устройства телевизора:
1. формат изображения и его центрирование;
2. нелинейные и геометрические искажения растра;
3. яркость и контрастность;
4. четкость изображения;
5. статический и динамический баланс белого;
6. точность фиксации уровня черного;
7. стабильность размеров растра;
8. точность статического и динамического сведения лучей кинескопа;
9. переходные искажения в канале яркости;
10. УПЧИ;
11. АПЧГ;
12. АРУ;
13. цепи стабилизации высокого напряжения;
14. прохождение сигналов цветных поднесущих через канал цветности;
15. правильность воспроизведения основных и дополнительных цветов;
16. насыщенность цвета в смежных строках;
17. равенство уровней поднесущих прямого и задержанного сигналов;
18. правильность настройки устройств коррекции низкочастотных и высокочастотных предыскажений;
19. точность установки нулевых точек дискриминаторов;
20. значение уровней цветоразностных сигналов;
21. правильность настройки устройств цветовой синхронизации;
22. правильность матрицирования, определяющего соотношение уровней сигнала яркости и цветоразностных сигналов на электродах кинескопа и др.
Первые 13 из перечисленных параметров и устройств можно контролировать с помощью испытательных таблиц черно-белого изображения, остальные требуют применения цветных испытательных таблиц.
Виды ГИС.
Обязательным условием работы всех ГИС является формирование полного телевизионного сигнала (ПТС при черно-белом изображении или ПТЦС при цветном). ПТС в ГИС содержит два типа сигналов: основные и вспомогательные. К основным относятся сигналы испытательных таблиц, к вспомогательным - синхронизирующие и гасящие импульсы строк и полей, импульсы врезок и управляющие (рис.1). С точки зрения точности и полноты ПТС генераторы испытательных сигналов можно разделить на два вида:
1. генераторы, формирующие вспомогательные сигналы в соответствии с требованиями нормалей на видеосигнал;
2. генераторы, формирующие упрощенные вспомогательные сигналы, отличающиеся как по составу, так и по параметрам от требований нормали, но обеспечивающие возможность контроля основных параметров телевизора по испытательным (основные сигналы) изображения на его экране. Генераторы второй группы, как правило, существенно проще и дешевле чем генераторы первой группы, их легко можно изготовить самостоятельно, причем лучшие образцы упрощенных ГИС мало уступают стандартным по функциональным возможностям и качеству испытательных изображений.
Следует отметить, что основная часть испытательных изображений в современных ГИС формируется цифровым методом. Это обеспечивает высокую точность и временную стабильность испытательного сигнала. Элементную базу таких ГИС составляют цифровые микросхемы.
Спроектировать генератор испытательных сигналов. Устройство должно обеспечивать:
1. Формирование белого и черного полей.
2. Формирование шести или двенадцати вертикальных полос с градацией яркости.
3. Формирование вертикальных и горизонтальных чередующихся черных и белых полос, вертикальных и горизонтальных линий.
4. Формирование шахматного и сетчатого полей.
Устройство необходимо реализовать с использованием микросхем серии К155. Необходимым условием является разработка источника питания для генератора.
Произвести расчет всех используемых в схеме элементов либо указать источник в литературе, где приводится их расчет.
Рассмотрим структурную схему, на которой обозначены:
1. Блок питания.
2. Кварцевый генератор образцовой частоты.
3. Формирователь вертикальных линий и полос.
4. Формирователь горизонтальных линий и полос.
5. Формирователь строчных синхроимпульсов.
6. Формирователь кадровых синхроимпульсов.
7. Устройство сложения.
8. Генератор радиочастоты.
Блок питания предназначен для подачи 5В питания на схему генератора сигналов.
Кварцевый генератор вырабатывает импульсы с частотой следования 4Мгц.
Формирователь вертикальных линий и полос предназначен для формирования сигналов вертикальных линий и сигналов вертикальных полос.
Формирователь горизонтальных линий и полос предназначен для формирования сигналов горизонтальных линий и сигналов горизонтальных полос.
Формирователи строчных и кадровых синхроимпульсов формируют синхросигналы, которые управляют изображением на экране телевизора.
В зависимости от выбранного режима работы, сигналы вертикальных линий или полос и горизонтальных линий или полос поступают на устройство сложения. Там из двух входных сигналов получается третий. В зависимости от режима работы на выходе сумматора получается изображение шахматного либо сетчатого поля.
При другом сочетании набора переключателей в блоках вертикальных линий и полос и горизонтальных линий и полос можно получать различные комбинации изображений из вертикальных и горизонтальных линий и полос.
Генератор радиочастоты настроен на частоту телевизионного канала. В нем происходит модуляция видеосигнала, снимаемого с выхода устройства сложения.
Рассматриваемый ГИС является многофункциональным прибором, реализованным на семи микросхемах и одном транзисторе без учета стабилизированного источника питания. Генератор формирует построчный растр с числом строк 315 и частотой кадров 49,6 Гц, т.е. испытательное изображение отличается от стандартного. Выбор построчного растра снимает вопрос о формировании уравнивающих импульсов в ПТС. Уменьшение числа строк в растре до 315 приводит к упрощению схемы и мало сказывается на субъективной оценки качества испытательных изображений. Непрерывность синхронизации при формировании горизонтальных линий обеспечивается тем, что длительность импульса горизонтальной линии выбрана равной длительности активной части одной строки поля (52 мкс) и его фаза «привязана» к фазе строчных импульсов.