4.9. Телевизионные генераторы сигналов

Телевизионные генераторы предназначены для формирования испытательных сигналов для проверки телевизионных трактов или изображения на экране монитора. Так как изображение является двумерным, то для передачи его делят на строки и передают их последовательно во времени. Электронный луч на приёмном мониторе пробегает по экрану, слева направо по горизонтали, засвечивая люминофор. Затем возвращается и чуть ниже прорисовывает следующую строку. Таким образом, луч последовательно прорисовывает строки от верхнего края изображения до нижнего (рис. 4.15).

Рис 4.15. Движение лучей на экране

Чем больше ток луча, тем ярче светится люминофор. Чтобы траектория луча, когда он возвращается в начало строки, не была видна на экране, луч нужно погасить. Это время называется интервалом гашения по строке. Таким образом, длительность строки T_С состоит из времени, когда луч рисует изображение на экране T_AС (активная часть строки) и времени гашения по строке T_ГС. Для того, чтобы строки на передающей стороне и приёмной начинались в строго определенное время, в течении гасящего интервала передают импульс синхронизации T_СС (рис. 4.16 и 4.19).

Когда луч прорисует все строки на экране, он возвращается в верхний левый угол экрана и начинает рисовать строчки следующего кадра. Чтобы луч не было видно во время движения в начало экрана, его также надо погасить. Этот интервал называется интервалом гашения по кадру. Таким образом, как и по строкам, длительность кадра T_К состоит из времени, когда луч рисует строки на экране T_AК (активная часть кадра) и времени гашения по кадру T_ГК . И также в интервале гашения по кадру передаётся импульс синхронизации по кадру, чтобы начало кадра на передающей и приёмной стороне совпадало T_СК.

Телевизионный сигнал состоит из трех составляющих:

• сигнала изображения, составляющий 70% от размаха всего сигнала, располагается от уровня белого до уровня чёрного (чем выше уровень сигнала, тем ярче изображение);

• импульсов гашения по строке и по кадру, составляют 3% от размаха всего сигнала, от уровня черного до уровня гашения;

• импульсов синхронизации по строке и по кадру, составляют 27% от размаха всего сигнала, от уровня гашения до уровня синхронизации.

Полный телевизионный сигнал имеет размах 1В (рис. 4.16).

Рис 4.16. Уровни телевизионного сигнала

Техническое задание на генератор телевизионного сигнала выглядит следующим образом:

/Задание на вид изображения/. Частота кадров - f_К, число строк в кадре - N, разложение - построчное, формат изображения 4:3, относительные потери времени на обратные ходы соответствуют стандарту телевизионного вещания.

Имея частоту кадров сразу можно легко определить период кадра:

Как уже отмечалось выше, длительность кадра состоит из изображения и интервала гашения по кадру:

T_К = T_AК + T_ГК ,

где T_AК – активная часть кадра (число строк, которые попадают на экран);

T_ГК – интервал гашения по кадру, составляет по ГОСТ 8% от длительности кадра (число строк, которые гасятся).

Соответственно, число строк в кадре:

N = N_А + N_Г

где N_A – количество строк, формирующих изображение;

N_Г – количество строк, попадающих в интервал гашения по кадру.

Длительность одной строки можно определить путем деления периода кадра на полное число строк:

Длительность строки складывается из изображения и интервала гашения по строке:

T_С = T_AC + T_ГС ,

где T_AС – активная часть строки (изображение);

T_ГС – интервал гашения по строке, составляет по ГОСТ 18% от длительности строки.

Так как выше мы определили количество строк, попадающих на экран, и полагая, что элемент изображения должен иметь квадратный размер, то количество элементов в строке можно определить с учетом формата изображения:

Рис 4.17. Определение количество элементов в строке телевизионного сигнала

Теперь можно определить длительность одного элемента изображения по строке:

,

А зная длительность одного элемента изображения можно определить тактовую частоту работы генератора телевизионного сигнала:

Теперь можно определить структурную схему генератора.

Рис 4.18. Структурная схема генератора телевизионного сигнала

Сигнал с тактового генератора поступает на формирователь строчных импульсов и формирователь изображения по строке. Формирователь строчных импульсов представляет собой счётчик с модулем счёта, равным делению тактовой частоты до частоты строк. С помощью триггеров, логических элементов или ждущих мультивибраторов можно получить строчные синхронизирующие импульсы (ССИ) и строчные гасящие импульсы (СГИ).

Используя строчные гасящие импульсы и частоту тактового генератора с помощью счётчиков и/или триггеров и логических элементов в активной части строки формируется изображение по строке (ИзоС).

Формирователь кадровых импульсов строится аналогично и представляет собой счётчик с модулем счёта, равным делению частоты строк до частоты кадров. С помощью триггеров, логических элементов или ждущих мультивибраторов можно получить кадровые синхронизирующие импульсы (КСИ) и кадровые гасящие импульсы (КГИ).

В активной части кадра с помощью счётчиков или триггеров формируется изображение по кадру (ИзоК) (если это необходимо по техническому заданию).

Суммируя/умножая ССИ и КСИ получаем сигнал синхронизации, суммируя/умножая СГИ и КГИ получаем сигнал гашения, а также комбинируя ИзоС и ИзоК получаем сигнал изображения. Все три сигнала подаём на аналоговый сумматор с коэффициентами, соответствующими уровням телевизионного сигнала и получаем на выходе полный телевизионный сигнал (ПТВ).

Рис 4.19. Составляющие телевизионного сигнала