Исследование кадровой развертки на транзисторах

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РФ

ПОВОЛЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И ИНФОРМАТИКИ

КАФЕДРА ТВ И РВ

Рекомендовано методическим Советом ПГАТИ

29 мая 2006г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2

 

«исследование кадровой развертки на транзисторах»

 

Для специальностей 200700, 201000, 201100, 201400, 550400

 

Авторы: к.т.н. доц. Балобанов В.Г.,

инженер Балобанов А.В.

 

Рецензент к.т.н., доц. Горчакова М.А.

 

Самара – 2006 г.


Лабораторная работа №2

Исследование кадровой развертки на транзисторах

 

1. Цель работы

Изучить работу отклоняющей системы кинескопа и схемы кадровой развертки. Исследовать выходной каскад кадровой развертки телевизионного приемника и каскады формирования управляющего напряжения на примере электронного моделирования генератора кадровой развертки. Исследовать выходной каскад кадровой развертки ТВ приемника, каскады формирования управляющего напряжения и схему импульсной синхронизации задающего генератора (ЗГ).

 

2. Литература

2.1. Телевидение. /Под. ред. Джаконии В.Е. – М.: «Радио и связь», 2000, с.155 – 161, с.180 – 189.

2.2. Бриллиантов Д.П. и др. Переносные цветные телевизоры. Справочник. – М.: «РадиоСофт», 2000, с. 83 – 86.

2.3. Портативные телевизоры серии «Юность». – М.: «Связь», 1979, с. 77 – 84.

 

3. Подготовка к работе

3.1. По описанию работы №2, конспекту лекций и рекомендованной литературе уяснить цель и содержание работы, изучить параметры и назначение основных сигналов, вырабатываемых генератором кадровой развертки (ГКР).

3.2. Рассчитать величину отклоняющего тока для кинескопа 16ЛК2Б с углом отклонения по диагонали в 70° с отклоняющей системой ОС70П1, имеющей цилиндрические кадровые отклоняющие катушки (ОК) и седлообразные строчные.

3.3. Определить величину отклоняющих ампервитков кадровых ОК для кинескопа 16ЛК2Б по формуле

,

где – амплитуда отклоняющего тока;
– число витков одной цилиндрической отклоняющей катушки;
– диаметр горловины кинескопа;
– половина угла отклонения луча по вертикали;
– ускоряющее напряжение на аноде кинескопа;
– эффективная длина отклоняющей катушки.

Произвести расчет для следующих параметров кинескопа 16ЛК2Б и отклоняющей системы ОС70П1: см; см; °; В.

3.4. Определить амплитуду отклоняющего тока, если число витков отклоняющей катушки .

3.5. Определить размах пилообразной и импульсной , составляющих напряжения на ОК, по формулам:

; ,

где – активное сопротивление ОК;
– индуктивность ОК;
– длительность обратного хода развертки;

Ом; Гн; с.

4. Контрольные вопросы

4.1. Пояснить работу и устройство отклоняющей системы. Чем определяется величина отклоняющего тока?

4.2. Нарисовать и объяснить форму напряжения на кадровых отклоняющих катушках при линейном токе в ОК.

4.3. Чем определяется соотношение между импульсной и пилообразной составляющими напряжения на ОК?

4.4. Как оценить нелинейность развертки по испытательной таблице (по изображению шахматного поля)?

4.5. Пояснить формирование управляющего напряжения в схеме кадровой развертки. Пояснить работу регулятора линейности по вертикали.

4.6. Пояснить процесс синхронизации блокинг-генератора. Каково назначение регулятора частоты кадров? Сформулировать условие синхронизации ЗГ кадровой развертки.

 

5. Описание принципиальной схемы генератора кадровой развертки

Кадровая развертка телевизора предназначена для создания в ОК пило­образного тока соответствующей формы и амплитуды 100 – 1000 мА в зависимости от типа применяемых кинескопов. Этот ток дол­жен обеспечить такое движение электронного луча в вертикальном направлении, чтобы на экране кинескопа воспроизводилось неиска­женное изображение передаваемого объекта. Исходя из этих требований кадровая развертка должна в своем составе обязательно иметь мощный выход­ной каскад, нагрузкой которого являются кадровые ОК, а также ЗГ, вырабатывающий пилооб­разный управляющий сигнал. Период колебаний генератора должен строго соответствовать периоду следования КСИ.

Кадровая развертка, принципиальная схема которой показана на рис. 1, выполнена на восьми транзисторах (VT1 – VT8). Задающий генератор кадровой развертки собран на транзисторах VT2 – VT4,при этом каскад на транзисторах VT2 и VT3 является мультивибра­тором, а транзистор VT4 используется как нелинейное сопротивле­ние для улучшения линейности пилообразного напряжения на выхо­де задающего генератора. Регулировка линейности производится при помощи резистора R88. Режим задающего генератора по по­стоянному току обеспечивается резисторами R78, R81—R85. Кон­денсатор С56 служит для фильтрации напряжения на базах тран­зисторов VT2 и VT4. Фильтрующий конденсатор С98 позво­ляет улучшить стабильность чересстрочной развертки. Цепочка C57R78R84 определяет длительность генерируемых импульсов муль­тивибратора(2мкФ, 560 Ом и 4,7кОм).

С выхода задающего генератора пилообразное напряжение че­рез потенциометр R86 подается на предварительный двухтактный усилитель (КТ – 4).

Предварительный двухтактный усилитель выполнен на транзи­сторах VT5 и VT6 и служит для согласования по мощности выхода задающего генератора и входа оконечного каскада кадровой раз­вертки, а также для развязки выходного каскада и задающего ге­нератора. Режим каскада по постоянному току определяется рези­сторами R87, R88, R90 и R91. Резисторы R87 и R88 подбираются при настройке. Величины их сопротивлений обеспечивают линей­ность в средней части растра, а также величину среднего тока вы­ходного каскада. Термостабилизация режимов транзисторов вы­ходного каскада осуществляется терморезисторами R90 и R91 (680 Ом).

Выходной каскад кадровой развертки собран на транзисторах VT7 и VT8 по двухтактной бестрансформаторной схеме. Ток тран­зисторов ограничивается резисторами R139 и R140. Для обеспечения нормального теплового режима транзисторы VT7 и VT8 устанавли­ваются на радиатор. Отклоняющая система подключается к выходному каскаду (КТ – 7) и через конденсатор на землю. Это позволило исключить паразитный постоян­ный ток, который протекал бы через кадровые катушки индуктив­ностиОС и смещал бы растр.

С выходного каскада на эмиттер транзистора VT4 через цепоч­ку C58R94R89 поступает напряжение для линеаризации пилообраз­ного напряжения.

В контрольной точке КТ–9 снимаются импульсы для гашения обратного хода луча кинескопа.



6. Порядок выполнения работы.

Для моделирования схемы работы ГКР используется программа Electronics WorkBench, предназначенная для моделирования процессов и расчета электронных устройств на аналоговых и цифровых элементах. Для запуска программы необходимо выполнить следующие действия.

 
 

6.1. В Windows в меню Пуск, выбрать Программы войти в папку Electronics WorkBench, в которой запустить программу Electronics WorkBench. Далее для удобства будет использоваться запись в сокращенной форме (Пуск ® Программы ® Electronics WorkBench ® Electronics WorkBench). Примерный вид действий при запуске программы показан на рис. 2. Для запуска программы Electronics WorkBench можно также воспользоваться ярлыком на рабочем столе (на рис.2. показан в правом верхнем углу). Для этого нужно подвести указатель мыши к ярлыку и произвести на нем двойной щелчок левой клавишей мыши.

 

Рис. 2. Порядок действий при запуске программы Electronics WorkBench.

 

Если после запуска программы появится сообщение об ошибке (рис. 3), то его просто проигнорировать, нажав кнопку ОК.

 
 

 

 


Рис. 3. Возможное сообщение об ошибке.

 

В результате этих действий откроется программа Electronics WorkBench и появится следующее окно (рис.4).

 

 
 

Рис. 4. Окно программы Electronics Workbench.

 

6.2. Для открытия лабораторной работы зайдите в меню File и нажмите Open
(рис. 5), или соответствующий значок на панели управления (рис. 6). Появится диалог открытия файла с лабораторной работой (рис. 7).

 
 

Рис. 5. Открытие файла из меню File.

 

 

 


 
 

Рис. 6. Значок открытия файла на панели управления.

 

Рис. 7. Диалог открытия файла с лабораторной работой.

 
 

 

 


Рис. 8. Макет лабораторной работы. Схема формирования импульсов
кадровой частоты

 

6.3. В диалоге необходимо выбрать файл “gkr.ewb” и нажать кнопку открыть. На экране появится схема генератора кадровой частоты (рис. 8). На рисунке 8 цифрами обозначены:

1. Генератор импульсов кадровой частоты;

2. Двухлучевой осциллограф;

3. Схема генератора кадровой частоты;

4. Контрольные точки;

5. Тумблер включения лабораторной работы;

6. Кнопка паузы;

7. Графический анализатор;

8. Индикатор прошедшего после запуска работы времени;

9. Масштаб вывода изображения на экран.

 

6.4. Для запуска лабораторной работы необходимо нажать тумблер включения 5. На индикаторе 8 будет показываться прошедшее после запуска время в моделируемой схеме. Для детального анализа сигналов нужно произвести двойной щелчок левой кнопкой мыши на белом поле двухлучевого осциллографа 2 (Oscilloscope). На экране раскроется окно, показанное на рис. 9. Если появится уменьшенная версия осциллографа, то необходимо нажать на кнопку «Expand». Кроме этого, можно открыть графический анализатор, нажав кнопку 7 (рис. 8). Внешний вид графического анализатора представлен на рис. 10.

 
 

 

 


Рис. 9. Экран двухлучевого осциллографа.

 

На рисунке 9 цифрами обозначены:

1. Сигналы на входах анализатора А и В, соответственно;

2. Перемещаемые временные метки «1» и «2», для расчета длительности;

3. Полоса прокрутки;

4. Индикатор, показывающий временное расположение меток и их разность и значение сигнала в этих точках;

5. Изменение временного масштаба (с помощью указателей вверх и вниз);

6. Окно настройки каналов А и В, соответственно;

7. Кнопка установки масштаба амплитуды сигнала (по напряжению);

8. Кнопки перемещения сигнала по вертикали;

9. Кнопка изменения внешнего вида осциллографа (уменьшение размера окна);

10. Кнопка реверсирования изображения (черное на белом или белое на черном).

 

 
 

 

 


Рис. 10. Экран графического анализатора.

 

На рис. 10 цифрами указаны следующие обозначения:

1. Окно, в котором показываются текущие графики;

2. Кнопка включения/выключения сетки;

3. Кнопка редактирования свойств графиков;

4. Кнопка растягивания графиков на полный экран и сжатия их до первоначального вида;

5. Окно отображения результатов.

 

 

 

Рис. 11. Последовательность действий при переключении осциллографа из одной контрольной точки в другую.

6.5. На экране осциллографа можно увидеть ход работы. По истечении 2–3 минут, когда закончится переходный процесс по графикам, представленным на экране осциллографа определить период и частоту следования импульсов. Зарисовать с соблюдением масштаба графики в контрольных точках 1 – 9 (зарисовывать импульсы желательно в режиме «Pause» – кнопка 6 на рис. 8.). Переключение в контрольных точках производить, как показано на рис. 11. Рекомендуется КТ-1 не трогать, а все переключения производить в КТ-2—КТ-9.

6.6. Измерить частоту и период следования импульсов в КТ–1 и КТ–4. Сделать выводы.

 

6.7. Отключить генератор синхроимпульсов (GSI) кадровой частоты, уменьшив амплитуду сигнала в несколько раз. Измерить период и частоту следования импульсов в
КТ–4. Сделать выводы.

 

6.8. Изменить частоту ЗГ путем изменения величины параметров элементов схемы, определяющих частоту задающего генератора:

6.8.1. Изменить емкость конденсатора С57, подставив значение 0.7 мкф, для чего подвести к нему курсор мыши и произвести двойной щелчок левой кнопкой или нажать один раз правую и в появившемся меню выбрать «Component Properties» (рис. 12). В появившемся меню (рис. 13) изменить емкость конденсатора и нажать «ОК». Измерить период и частоту следования импульсов. Просмотреть и зарисовать осциллограммы сигналов в КТ–1 (КСИ) и КТ–4, измерить периоды следования КСИ и пилообразных колебаний ЗГ. Сравнить результаты и сделать выводы.

Подключить генератор GSI импульсов кадровой частоты к ЗГ и выполнить все предыдущие измерения данного пункта*. Сделать выводы по импульсной синхронизации ЗГ.

*Примечание: Размах КСИ сделать равным 1 В. Для этого необходимо произвести двойной щелчок левой кнопкой мыши на генераторе импульсов кадровой частоты (рис.8, цифра 1). Появится окно, показанное на рис. 14. Кнопкой 6 и если необходимо 7, установить необходимое напряжение.

 

Рис. 12. Изменение свойств элемента.

 

 


Рис. 13. Окно изменения свойств конденсатора.

На рис 13. цифрами показаны:

1. Кнопка открытия окна метки элемента;

2. Кнопка открытия окна параметров элемента;

3. Окно изменения емкости элемента;

4. Окно единицы измерения емкости (pF, nF, mF, mF, F).

 

 

Рис. 14. Окно изменения свойств генератора синхронизирующих импульсов.

На рис 14. цифрами обозначены:

1. Кнопка открытия окна метки элемента;

2. Кнопка открытия окна параметров элемента;

3. Частота сигнала;

4. Окно единицы измерения частоты (Hz, kHz, MHz);

5. Скважность импульсов в %;

6. Размах сигнала;

7. Окно единицы измерения размаха (mV, V, kV);

 

6.8.2. Отключить генератор GSI. Установить значение емкости конденсатора С57 равным 2 мкф. Далее выполнить все измерения по пункту 6.8.1. с новым значением емкости.

 

6.8.3. Отключить генератор GSI. Изменить емкость конденсатора С57, подставив значение 3 мкф. Далее выполнить все измерения по пункту 6.8.1. с новым значением емкости.

 

6.9. Выполнить все измерения пункта 6.8. для входных импульсов поступающих на вход схемы с размахом 2 В и более,не отключая генератор GSI. Сделать выводы.

 

6.10. Восстановить исходное значение емкости С57 = 1 мкф и размах входных импульсов сделать равным 1 В. Сопротивление R88* уменьшить до значения 10 кОм. Изменение сопротивления производится аналогично изменению емкости. По истечении 2–3 минут, зарисовать изменение сигнала в контрольной точке 8. Сделать выводы.

 

6.11. Увеличить сопротивление R88* до значения 120 кОм. По истечении 2–3 минут, зарисовать изменение сигнала в контрольной точке 8. Сделать выводы.

 

6.12. Восстановить исходные параметры схемы: С57 = 1 мкф, R88* = 68 кОм и размах входных импульсов сделать равным 1 В. Определить ток в отклоняющих катушках, используя сопротивление Rк, по формуле:

,

где U – размах напряжения на сопротивлении Rк=14 Ом (в точке КТ – 8).

Сравнить с током , рассчитанным теоретически. Сделать выводы.

8. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

– принципиальную схему ГКР;

– осциллограммы напряжений и токов в контрольных точках схемы;

– расчетную часть домашнего задания;

– выводы по работе.