Декодер сигналов, кодированных по системе пал

Декодер предназначен для приема сигнала цветного телевидения, кодированного по системе ПАЛ, с помощью телевизионных приемников всех моделей, включая модели с интегральным исполнением блока цветности, рассчитанным на систему СЕКАМ. Декодер построен по принципу ПАЛД. При разработке декодера ставилась задача получения наилучшего качества цветного изображения, отсутствия каких-либо ручек управления, автоматического запирания канала цветности при приеме черно-белого изображения, а также возможности сопряжения с сенсорным переключателем каналов телевизора.

Принципиальная электрическая схема декодера представлена на рис. 1. Декодирующее устройство содержит канал R-У, канал В - У , канал восстановления поднесущей частоты и канал цветовой синхронизации.

Система восстановления поднесущей. Качество воспроизведения цветного изображения в большой степени зависит от точности работы и помехоустойчивости системы восстановления поднесущей. Канал восстановления поднесущей состоит из каскадов, собранных на транзисторах VT5, VT13, VT14, и фазового детектора сигнала ошибки на диодах VD3, VD4.

На задней площадке строчного гасящего импульса расположен пакет синусоидального напряжения частотой 4,43361875 МГц, содержащий от 8 до 12 периодов, который обычно сокращенно называется вспышкой. Вспышка служит для управления частотой и фазой местного кварцевого генератора, который собран на транзисторе VT13. Вспышка имеет фазовую манипуляцию с периодом в две строки. На строке + (R—У) начальная фаза вспышки равна —135°, а на строке — (R—У) начальная фаза равна +135°. Фазовая манипуляция вспышки необходима для получения сигнала с периодом в две строки, который управляет триггером коммутации фазы цветового сигнала.

Полный цветовой сигнал с выхода эмиттерного повторителя прямого канала VT3 через конденсатор СЮ подается на вход стробированного усилителя вспышки, который собран на транзисторе VT5. Во время активной части строки усилитель заперт положительным напряжением, поступающим на эмиттер с делителя R18, R19, и отпирается только на время обратного хода по строкам положительным импульсом, поступающим на базу транзистора через резистор R16. В связи с тем что частотный спектр тока транзистора VT5 содержит и низкочастотную составляющую, в цепях развязки этого каскада помимо малоиндукционных конденсаторов небольшой емкости использованы также электролитические конденсаторы. В противном случае ухудшается цветовая синхронизация. Амплитуда выделенной вспышки на коллекторе VT5 составляет 20...30 В от пика до пика. Коллекторной нагрузкой транзистора этого каскада является контур L7C23, настроенный на частоту заполнения вспышки.

Фазовый детектор имеет противофазные входы для подачи на него вспышки через конденсаторы С22 и С24, а также вход для напряжения местного кварцевого генератора через конденсатор СЗО.

Рис. 1. Принципиальная схема декодера

При неравенстве частот вспышки и кварцевого генератора возникает режим биений, фаза которых такова, что варикап VD10 стремится подвести частоту кварцевого генератора к частоте вспышки. При равенстве частот фазовый детектор выдает на варикап постоянное напряжение, пропорциональное косинусу разности фаз исходных напряжений. Элементы С31, R51 и С32 отфильтровывают высокочастотную составляющую управляющего напряжения. При любом изменении частоты и фазы кварцевого генератора кольцо ФАПЧ стремится вернуть частоту и фазу кварцевого генератора к частоте и фазе вспышки.

К деталям кварцевого генератора особых требований не предъявляется, так как полоса захвата ФАПЧ составляет несколько сотен герц, и этого вполне достаточно для его надёжной работы. Емкости конденсаторов С47, С48 могут выбираться в пределах от 120 до 240 пФ. В качестве варикапа можно использовать KB 102 или Д901 с любым буквенным индексом. Емкость конденсатора С42 подбирается в зависимости от типа кварцевого резонатора в пределах от нуля до 100 пФ. Сигнал кварцевого генератора усиливается каскадом, собранным на транзисторе VT14 по схеме с параллельным питанием, что позволило исключить применение магнитно-связанных обмоток. С выхода усилителя восстановленная поднесущая подается на фазовый детектор ФАПЧ и синхронные детекторы цветоразностных сигналов.

Обработка и демодуляция сигнала ПАЛ. Сигнал цветности прямого канала подается на эмиттерный повторитель, собранный на транзисторе VT3. Использование эмиттерного повторителя улучшает цветовую синхронизацию и позволяет произвести корректное матрицирование. Сигнал цветности задержанного канала подается на фазоинвертор, собранный на транзисторе VT1. Противофазные сигналы с фазоинвертора и сигнал с выхода эмиттерного повторителя подаются на матрицу из резисторов R6, R7, Rll, R12, которая выполняет суммирование и вычитание сигналов прямого и задержанного каналов. При идеальной ультразвуковой линии задержки телевизора и равенстве исходных сигналов на выходе матрицы образуются два сигнала цветности, находящиеся в квадратуре {взаимный сдвиг фазы на 90°). В этом случае полностью компенсируются дифференциально-фазовые искажения, возникающие в канале связи.

Однако при недостаточно высоком качестве линии задержки или неравенстве амплитуд сигналов прямого и задержанного каналов могут возникнуть указанные искажения, проявляющиеся в виде разнояркости строк, особенно на желтом и голубом цветах. Для установки равных амплитуд в схему введены регуляторы уровней на переменных резисторах R1 и R10. Помимо известных преимуществ, прием по системе ПАЛД по сравнению с системой ПАЛС характеризуется следующей особенностью. При некорректной настройке системы ПАЛС получается разный цветовой тон строк, при некорректной же настройке системы ПАЛД появляется лишь раз-нояркость строк, что гораздо менее заметно.

С выходов матрицы сигналы цветности поступают на усилители, собранные на транзисторах VT2 и VT4 с регулируемым коэффициентом усиления, чем достигается регулировка насыщенности. В качестве коллекторных нагрузок транзисторов используются контуры, образованные катушками индуктивности LI, L4 и паразитными емкостями. Контуры настраиваются в резонанс на частоту 4,43 МГц. Для получения необходимой полосы пропускания контуры шунтированы резисторами. Эмиттеры обоих транзисторов замыкаются по постоянному току на землю через резисторы R26, R29 и промежуток коллектор — эмиттер транзистора VT15.

Усиленный спектр сигнала синего через эмиттерный повторитель на транзисторе VT10 поступает для демодуляции на синхронный детектор. Спектр сигнала красного предварительно инвертируется через строку с использованием инвертора на транзисторе VT8 и коммутатора на диодах VD1 и VD2. Для поочередного отпирания — запирания диодов на них через резисторы R38, R39 подаются противофазные меандры с симметричного триггера телевизора. Затем сигнал красного через эмиттерный повторитель на транзисторе VT9 поступает на синхронный детектор для демодуляции. Использование перед синхронными детекторами эмитгерных повторителей обеспечивает согласование высокого выходного сопротивления предыдущих каскадов с диодными схемами синхронных детекторов.

В блоках цветности интегрального исполнения БЦИ-1 полосовой фильтр выделения сигнала цветности имеет пологие склоны частотной характеристики и пропускает частоты порядка 3,0 и 5,5 МГц. Частота 3 МГц, проходя в декодер, создает окрашивание вертикальных яркост-ных переходов в зеленый цвет. Частота 5,5 МГц создает с поднесущей системы ПАЛ 4,43 МГц биения. Разностная частота 1 , 0 7 МГц оказывается хорошо заметной на цветных полосах в виде муара, который перемещается в такт со звуковым сопровождением. Для устранения этих помех на входе прямого сигнала введены режек-торные контуры L2C5 и L3C6. Режекторные контуры подключаются и настраиваются в последнюю очередь, так как они могут случайно оказаться настроенными на частоту поднесущей. Их настройку лучше всего производить с помощью сигнал-генератора. При работе с другими блоками цветности режекторные контуры из схемы декодера можно исключить.

Синхронные детекторы предназначены для демодуляции сигнала при фазокогерентном приеме с подавленной несущей. Они имеют два входа: вход для спектра сигнала и вход для напряжения местного генератора. Напряжение генератора должно быть на порядок больше напряжения сигнала. Выходное напряжение синхронного детектора равно произведению входных напряжений на косинус угла их разности фаз. Контур синего L6C41 настроен точно в резонанс на частоту 4,43 МГц. Если фазу его колебаний принять за нуль, на него подается спектр сигнала с фазой от нуля до 180°. Контур красного L5C37 имеет небольшую емкостную связь, с контуром синего через конденсатор С38, вдобавок он несколько расстроен относительно частоты 4,43 МГц. Вследствие этого напряжение на контуре красного сдвинуто относительно напряжения на контуре синего на 90°, то есть напряжения на контурах находятся в квадратуре. Поэтому на синхронный детектор красного спектр сигнала поступает в фазе от 90 до 270°. Продукты демодуляции вместе с постоянной составляющей через эмиттерные повторители на транзисторах VT11 и VT12 поступают на выход декодера. Постоянную составляющую цветоразностных сигналов совершенно необходимо передавать вплоть до кинескопа, в противном случае будут наблюдаться специфические искажения. Так, белый круг на красном фоне будет воспроизводиться явно голубым (отрицательный красный цвет), лицо человека на желтом фоне станет синеватым.

Система цветовой синхронизации. Система цветовой синхронизации необходима для установки правильной, (разы колебаний симметричного триггера, находящегося в телевизоре. Благодаря фазовой манипуляции поднесу-щей вспышки через строку, на резисторах R47, R48 фазового детектора в канале восстановления поднесущей образуются короткие биполярные импульсы полустрочной частоты малой амплитуды в связи с тем, что сопротивления этих резисторов выбраны большими. Это сделано для того, чтобы основная энергия сигнала ошибки, вырабатываемого фазовым детектором, направлялась к варикапу. Для согласования с высоким выходным сопротивлением фазового детектора в точке соединения указанных резисторов первым каскадом системы цветовой синхронизации является эмиттерный повторитель на транзисторе VT6. Нагрузкой второго, усилительного каскада на транзисторе VT7 является колебательный контур, настроенный на полустрочную частоту 7812,5 Гц. Колебательный контур — система инерционная, переходные процессы в нем занимают время многих строк и поэтому такая система наиболее помехоустойчива из всех известных. Синусоидальный сигнал полустрочной частоты через С26, R54 подается на симметричный триггер телевизора, производя корректировку его фазы или подтверждая его состояние. Отсутствие колебаний на контуре L10, С15 используется для опознавания черно-белого изображения и автоматического запирания канала цветности. Для этого служит выпрямитель, собранный на элементах С25, VD12, VD11, СЗЗ по схеме удвоения напряжения, и транзистор VT15, работающий в ключевом режиме. Пока транзистор VT15 заперт, эмиттеры транзисторов VT2 и VT4 отключены от земли, и оба канала цветовых сигналов заперты. При появлении цветового сигнала выпрямитель выдает на базу транзистора VT15 положительное напряжение, транзистор отпирается до насыщения и открывается путь для эмиттерных токов транзисторов VT2 и VT4.

При просмотре черно-белых передач во время сильных помех на контуре опознавания может появиться небольшая амплитуда полустрочной частоты, приводящая к приоткрыванию каналов цветности. Во избежание этого в цепь эмиттера VT15 введена нелинейная обратная связь по току за счет включения светодиода HL1, который одновременно может служить индикатором наличия цветного сигнала.

Система автоматического переключения ПАЛ СЕКАМ. Цветовые каналы декодера должны быть включены взамен соответствующих каналов используемого телевизора. Поэтому в схеме телевизора разрываются те цепи, к которым должны быть подключены входы и выходы декодера. При приеме цветового сигнала по системе СЕКАМ эти разрывы должны восстанавливаться. Для указанной коммутации в декодере используются реле типа РЭС9, паспорт РС4.524.200 или РС4.524.201. Контактами реле К2 коммутируются входы каналов цветности, а контактами реле КЗ — их выходы. Указанные контакты этих реле изображены на схеме, в отличие от общепринятого, в таком состоянии, когда реле находятся под током, чтобы показать путь сигналов при работе декодера. На схеме указаны номера выводов реле, так что ошибка при подключении исключена. При использовании телевизора с сенсорным переключением каналов возникает возможность автоматического включения декодера при включении того канала, передачи которого ведутся по системе ПАЛ. В этом случае выходы соответствующих сенсорных триггеров подключаются к диодам VD13—VD15 и далее, к базе управляющего ключевого транзистора VT16. При включении одного из каналов, к сенсору которого подключен диод, управляющий транзистор отпирается и срабатывает реле К1, того же типа, что К2 и КЗ. Контактами К . 1 . 1 включается питание декодера и срабатывают реле К2 и КЗ. Контактами К1.2 производится коммутация конденсаторов фильтра Клёш в телевизоре. Поэтому реле К1 должно располагаться в телевизоре поблизости от фильтра Клёш. На контакты 2 и 7 реле К1 подается питание от телевизора, контакт 1 подключается к коллектору транзистора VT16, контакт 6 соединяется с клеммой питания +30 В декодера. Можно также производить включение декодера вручную при помощи кнопки с фиксацией SB1.

Конструкция декодера. Декодер собран на печатной плате, показанной на рис. 2, размером 90X184 мм. Расположение элементов схемы показано на рис. 3. На рисунках печатной платы не показаны некоторые проволочные перемычки, чтобы не загромождать чертеж. Однако их расположение легко определяется по принципиальной схеме. Перемычки обозначены одинаковыми буквами на рисунке расположения элементов платы.

Рис. 2. Конфигурация печатных проводников платы декодера

Рис. 3. Расположение элементов на плате

Диод VD16, так же как и реле К1, кнопка SB1, установлены в телевизоре.

В конструкции необходимо использовать малогабаритные детали. Для намотки катушек индуктивности используются стандартные четырехсекционные каркасы от транзисторных приемников диаметром 4...6 мм. Намотка производится проводом ПЭЛШО диаметром 0,1 мм. Катушки LI, L4, L9 содержат 4X25 витков, катушки L2, L3 — 4X15 витков, L5, L6 и L7 — 4X20 витков с отводом от середины, L8 — 4X16 витков. Катушка L10 наматывается проводом ПЭВ диаметром 0,08 мм намоткой типа Универсаль или внавал между щечками. Диаметр каркаса 4 мм, наружный диаметр катушки 13 мм, длина намотки или расстояние между щечками 17 мм. Мотать до заполнения. В качестве L10 можно использовать готовую катушку 4L1 от черно-белого телевизора (стабилизирующий контур строчной развертки), катушку 3L1 от цветного телевизора (контур задающего генератора строк блока БР-2) или катушку L1 от модуля УМ2-1-1 телевизоров блочно-мо-дульной конструкции. В последнем случае емкость конденсатора С15 берется равной 0,022 мкФ. Дроссели L11, L12 наматывают рядовой намоткой на ферритовых сердечниках диаметром 3 и длиной 10 мм. Дроссели содержат по 40 витков провода ПЭВ диаметром 0,1 мм.

Подключение декодера к телевизору СЕКАМ. Декодер является универсальным, функционально законченным устройством, способным работать совместно с цветным телевизором любой марки. Несмотря на это, подключение декодера к каждому телевизору требует индивидуального подхода. При этом нужно руководствоваться следующими принципами. Уровни входных прямого и задержанного сигналов должны быть одинаковы и составлять примерно 1 В по размаху на экране осциллографа. Их можно наблюдать на эмиттерах транзисторов VT1 и VT3. Выходные уровни сигналов R - У и В-У также должны иметь амплитуду 1 В, на эмиттерах транзисторов VT11 и VT12. В случае необходимости получения выходных противофазных сигналов для некоторых моделей телевизоров снимается соответствующая перемычка (или обе перемычки) с резисторов R65, R69 и сигналы снимаются с коллекторов транзисторов. Строчный синхроимпульс, поступающий на резистор R16, должен быть положительной полярности и амплитудой от 10 до 50 В. По времени он должен совпадать со вспышкой, которая расположена на гасящем импульсе после строчного синхроимпульса в составе телевизионного сигнала. Совпадение этих импульсов показано на осциллограммах у входа канала восстановления под-несущей. Такой строчный синхроимпульс можно, например, снять с вывода 4 выходного строчного трансформатора ТВС-90ПЦ11. В телевизорах, где используется строчный трансформатор ТВС-90ЛЦ5, амплитуда строчного импульса на выводе 4 достигает 100 В. В этом случае сопротивление резистора R16 следует увеличить до 200 кОм. При использовании кварцевого резонатора типа ВМ-2 на частоту 4,43 МГц от видеомагнитофона Электроника ВМ-12 катушка L8 в генераторе подне-сущей из схемы исключается. Точную настройку частоты и фазы производят с помощью переменного резистора R44 и конденсатора С42. Сложнее оказывается подключение импульсов установки фазы симметричного триггера к телевизору. Это связано с различными фронтами и уровнями установки триггеров в разных телевизорах. Для увеличения уровня этих импульсов приходится увеличивать сопротивление резистора R32 (или вовсе удалять его) и уменьшать сопротивление резистора R54. В телевизорах системы СЕКАМ на входе блока цветности включен фильтр высокочастотной коррекции предыскажений, который обычно называется фильтром Клёш, настроенный на частоту 4,2 МГц. Для его использования при сигнале по системе ПАЛ необходимо его перестраивать на частоту 4,43 МГц, что достигается коммутацией конденсаторов контактами реле К1.1. Иногда предлагают фильтр Клёш шунтировать резистором для расширения его полосы пропускания. Однако тогда при плохих записях будет теряться вспышка и не будет работать цветовая синхронизация.

При использовании ламповых телевизоров схему можно упростить, исключив выходные эмиттерные повторители цветоразностных сигналов. При этом в канале красного из схемы декодера исключаются R56, R57, R65, R66 и VT11. Смещение на лампы подается через средний вывод катушки L5, а точка соединения резисторов R63, R64 подключается к сетке лампы (6Ж5П или триод 6Ф12П). Аналогичные изменения производятся в канале синего.

Для включения декодера, коммутации входов и выходов и конденсаторов фильтра Клёш можно использовать и более современную электронную коммутацию, однако она очень специфична для каждого типа телевизора. Поэтому для начала все же лучше применить простые электромагнитные реле. Можно также отказаться от автоматической коммутации и использовать ручное переключение при помощи переключателя типа П2К с соответствующим количеством контактных групп. Соединительные провода длиной до 50 см заметных искажений в работу не вносят.

Настройка. Настройка и регулировка декодера производятся в следующем порядке.

Включить принудительно канал цветности ручным выключателем и, замыкая на общий провод конденсатор С51, проверить режимы транзисторов (поступление питания, наличие коллекторных токов, отсутствие насыщения) .

Подключая тестер с последовательным конденсатором емкостью 10 пФ к базам транзисторов VT11 и VT12, настроить контуры синхронных детекторов по максимуму напряжения.

Сердечником катушки L8 подвести частоту кварцевого генератора к возникновению режима захвата частоты. Если это не удастся, подобрать емкость конденсатора С42.

При приеме сигнала цветных полос и включенном синем прожекторе кинескопа получить изображение четырех синих полос при симметрии захвата ФАПЧ (регулируется сердечниками катушек L7 и L8).

б. Включить красный прожектор кинескопа и вращением сердечника катушки L5 добиться максимальной яркости красных полос. Аналогично подстроить катушку L6. Включить все прожекторы и получить правильную цветовую последовательность цветных полос. Несколько раз включая и выключая сигнал, убедиться в том, что цветовая синхронизация четко срабатывает.

6. Установкой переменных резисторов R1 и R10 устранить чересстрочную структуру левого, так называемого серого, квадрата телевизионной испытательной таблицы. Сердечником катушки L8 добиться обесцвечивания серого квадрата, проверяя симметрию захвата ФАПЧ. Если при этом правый серый квадрат имеет чересстрочную структуру и слегка окрашен, это указывает на неточность ультразвуковой линии задержки телевизора. Для обесцвечивания правого квадрата нужно подобрать линию задержки или использовать УЛЗ-64-4 или УЛЗ-64-5, которые согласно ГОСТу способны работать в системе ПАЛ.

Подключить тестер через конденсатор емкостью 0,01 мкФ к коллектору VT7 и настроить контур опознавания сердечником катушки L10 по максимуму напряжения. Проверить работу цветовой синхронизации в условиях помех, при необходимости подобрав сопротивление резистора R54.

Снять перемычку с конденсатора С51 и подобрать сопротивление резистора R53: при приеме сигнала ПАЛ напряжение на коллекторе транзистора VT15 должно падать почти до нуля.

Подключить режектор 5,5 МГц (для БЦИ-1) и ликвидировать муар 1 , 0 7 МГц. Подключить режектор 3,0 МГц (для БЦИ-1) и ликвидировать окрашивание в зеленый цвет вертикальных яркостных переходов.

В заключение хочется отметить, что декодер, собранный на транзисторах, работает лучше, чем декодеры на импортных микросхемах 2522 или 3510. Искажения через строку в основном возникают из-за неточной работы ультразвуковой линии задержки телевизора, к которой в системе ПАЛ предъявляются значительно более жесткие требования, чем в системе СЕКАМ. Искажения проявляются в виде утолщенных строк. В действительности появляется разнояркость строк из-за фазовых искажений в тракте передачи — приема, которые должны компенсироваться и устраняться линией задержки. Из отечественных линий задержки наилучшими параметрами обладает УЛЗ-64-8. Она обладает более точным значением номинальной задержки, значительно меньшим изменением задержки при колебаниях температуры и сильнее подавляет паразитные отражения, кратные тройному времени номинальной задержки. Следует, однако, учесть, что при замене УЛЗ-64-4 или УЛЗ-64-5 на УЛЗ-64-8 необходимо изменять также элементы согласования линии на ее входе и выходе. Параметры этих элементов можно найти в схеме телевизора, в котором данная линия используется. По техни ческим условиям для УЛЗ-64-8 на входе и выходе должны быть установлены резисторы сопротивлением 390 Ом и индуктивности 6,8 мкГн.