Рентгеновские телевизионные системы (стр. 2 из 2)

Как правило, видеоконтрольные устройства (ВКУ), предназначенные для РТС, работают со стандартными телевизионными сигналами. Изображение на ВКУ формируется с помощью кадровой и строчной развертки, причем один кадр состоит из двух полукадров, или полей, с частотой 50 Гц. При этом строки в полукадрах чередуются – чересстрочнная развертка (рис.4).

Рисунок 4. Формирование телевизионного растра.

В результате частота кадров получается равной 25 Гц. Такой способ развертки позволяет вдвое уменьшить полосу частот видеосигнала. Стандартные параметры растра вещательного телевидения: число строк разложения – 625; частота полей – 50; число кадров в секунду – 25; частота строк – 15625 Гц.

Полоса частот, необходимая для передачи видеосигнала, определяется по формуле

,

где n – число кадров в секунду, N – число элементов разложения. Его можно определить по формуле N = к×z², где к – формат изображения; z – число строк разложения. Для к = 4/3 и z = 625 N = 520000. Реально, за счет потерь на обратном ходе строчной развертки, величина N составляет 500000, а полоса частот видеосигнала F = 6,25 МГц. Для РТС эта величина может быть снижена до 5 – 5,5 МГц.

Для правильной работы всей системы необходима жесткая синхронизация передающего и приемного устройств. Она осуществляется под управлением общего генератора со стабильной (опорной) частотой и делителей, которые вырабатывают импульсы для синхронизации строчной и кадровой развертки передатчика и приемника. Необходимы также специальные импульсы для гашения луча при обратном ходе строчной и кадровой разверток. Длительности синхроимпульсов соответственно равны: ССИ – 4,7 мкс; КСИ – 166 мкс; импульсов гашения: СГИ – 12 мкс; КГИ – 1612 мкс. Период одной строки равен 1/15625 = 64 мкс, а длительность ее рабочего хода (за вычетом времени СГИ) – 52 мкс.

Все эти импульсы вместе с видеосигналом объединяются в так называемый полный телевизионный сигнал (ПТС). Форма ПТС показана на рис.5. На нем изображены только строчные синхронизирующие и гасящие импульсы. Соответствующие кадровые импульсы намного длиннее и, кроме того, кадровый синхроимпульс представляет собой сигнал сложной формы. Полный телевизионный сигнал генерируется в видеоканале.

Рисунок 5. Полный телевизионный сигнал.

Типичная структурная схема видеоканала, включая передающую камеру, представлена на рис.5. В передающей телевизионной камере, механически и оптически сопрягаемой с РЭОПом, расположены передающая трубка 1 с фокусирующе-отклоняющей системой (ФОС) 2 и блоком режимов трубки 3, а также видеоусилитель 4 и генератор строчной развертки 5. Оптическая фокусировка обеспечивается с помощью перемещения ФОС вместе с трубкой относительно объектива РЭОПа 6.

Генератор строчной развертки 5 обеспечивает формирование в магнитной системе пилообразного тока строчного отклонения амплитудой около 200 мА для получения номинального размера растра на мишени передающей трубки.

Блок режимов трубки служит для питания напряжениями ее электродов и для усиления сигналов гашения обратного хода электронного луча передающей трубки.

Выходной сигнал предварительного усилителя поступает в аппаратный блок на вход усилителя канала 7. Он осуществляет дополнительное усиление и замешивание в видеосигнал гасящих и синхронизирующих импульсов, формируя полный телевизионный сигнал. В него входит также g-корректор 8, который обеспечивает различные формы амплитудной характеристики. В аппаратном блоке имеются также генератор кадровой развертки 9, генератор компенсирующих сигналов специальной формы 10 для компенсации специфических искажений, обусловленных особенностями трубки.

Синхронная и синфазная работа всех блоков осуществляется под управлением синхрогенератора 11, который вырабатывает следующие импульсы: сигнал синхронизации приемников; строчные и кадровые синхронизирующие импульсы; гасящие импульсы передающей трубки и приемников; импульсы фиксации (об их назначении будет сказано ниже). Блок питания 12 снабжает питающими напряжениями все узлы видеоканала.

Наиболее ответственным аналоговым узлом видеоканала является предварительный усилитель передающей камеры. От него в наибольшей степени зависит качество изображения. Поэтому к нему предъявляются повышенные требования в отношении собственных шумов, полосы пропускания, неравномерности АЧХ.

Следует иметь в виду, что выходной ток передающих трубок (и ПЗС матриц) чрезвычайно мал: у современных трубок он не превышает 1 мкА. Поэтому входное сопротивление усилителя должно быть весьма большим. Необходимо также учитывать, что в тракте усиления имеются разделительные конденсаторы, которые не пропускают постоянную составляющую видеосигнала, характеризующую средний уровень яркости изображения. Этот уровень восстанавливают посредством специальных цепей фиксации.

Рисунок 6. Структурная схема видеоканала РТС.

Структурная схема предварительного усилителя показана на рис.7. На ней для лучшего понимания его особенностей показаны схемные фрагменты некоторых узлов. Усилитель условно разбит на три каскада. В свою очередь первый каскад состоит из двух каскадов, выполненных по каскодным схемам, что обеспечивает хорошую развязку между входом и выходом. Как уже отмечалось, выходной ток передающих трубок очень мал. Поэтому входной каскад видеоусилителя должен обладать малыми собственными шумами и большим входным сопротивлением. Для этих целей подходят полевые транзисторы. Например, транзистор КП307Б имеет собственные шумы Е_ш= 2,5

Входной сигнал поступает с сигнальной пластины передающей трубки через разделительную емкость С1, на которой теряется средняя величина видеосигнала. Для получения равномерной АЧХ в диапазоне 50 Гц – 6,25 МГц необходимо прежде всего уменьшать ее спад в области верхних частот, который происходит за счет влияния паразитных параметров. Это достигается применением глубоких отрицательных ОС и корректирующих RC-цепочек R2C2, R3C3. Например, цепочка R2C2, включенная в цепь отрицательной ОС, с ростом частоты уменьшает глубину ОС и тем самым препятствует спаду коэффициента усиления. Параллельная отрицательная ОС, охватывающая первый и второй каскады имеет большую глубину. Поэтому сигнал на выходе второго каскада будет равен I_c×R1. Например, при I_c =0,5 мкА и R1 = 300 кОм U_вых2= 0,15 В.

Рисунок 7. Предварительный усилитель видеосигнала.

Восстановление среднего значения видеосигнала (т.е. возвращение ему характера униполярности) происходит на входе третьего каскада. Это делается с помощью ключа S_ф, управляемого строчными синхроимпульсами. Вначале каждой строки он кратковременно замыкается и разряжает постоянную составляющую напряжения конденсатора С4. Благодаря этому видеоимпульсы на входе третьего каскада начинаются с нуля. Это называется фиксацией уровня черного. Постоянная времени в цепи конденсатора С4 выбирается намного больше длительности строки, чтобы за это время он не успел заметно зарядиться.