книги из ГПНТБ / Полоник В.С. Телевизионные автоматические устройства

зависит от влажности атмосферы, загрязнения монтажа и т. д. Кроме того, для хорошей работы АРР необходимо, чтобы величина сопротивления изменялась по нелинейному закону, что значительно усложняет схему; велика и инерционность работы этой АРР.

Система АРР с усилителем постоянного тока сочетает в себе простоту схемы с достаточно широким диапазоном регулирования и устойчивостью работы. Такая АРР (рис. 3.19) использована в выпускаемой нашей промышленностью стереотелевизионной аппа­ ратуре [ПО]. В этой АРР для автоматического регулирования по­ тенциала сигнальной пластины используется изменение постоянной составляющей тока видикона в зависимости от изменения освещен­ ности; этот ток создает на резисторе Ri падение напряжения, при­ ложенное к сетке лампы в отрицательной полярности. В результате действия АРР при изменении освещенности происходит изменение суммарного напряжения, снимаемого с регулирующего Ri и катод­ ного R5 сопротивлений, которое, будучи приложенным к сигнальной пластине, способствует созданию оптимального режима работы ви­ дикона. Для улучшения работы схемы, особенно в области малых освещенностей, катодное сопротивление делают нелинейным, на­ пример, заменяют его пентодом [17]. Недостатком данной системы АРР являются все-таки большая инерционность ее работы и не­ большие пределы регулирования.

Хорошими техническими параметрами обладают АРР по схеме с пиковым детектором, принцип работы которой заключается в том, что видеосигнал, снимаемый с промежуточного участка видео­ тракта, выпрямляется пиковым детектором и полученное постоян­ ное или медленно изменяющееся напряжение подается после уси­ ления на сигнальную пластину в качестве управляющего [17]. Та­ кая АРР используется в массовых прикладных телевизионных уста­

Рис. 3.20. Принципиальная схема АРР с пиковым детектором (а); регулировоч­ ные характеристики (б)\ — световые характеристики без ARP, — то же, при работе АРР

— 80 —

усилителя постоянного тока, с выхода которого полученное посто­ янное напряжение через резистор /?т подается на сигнальную пла­ стину видикона. При уменьшении освещенности фотослоя видикона величина выходного напряжения увеличивается, что приводит к из­ менению в нужном направлении потенциала сигнальной пластины-

Первоначальная установка потенциала сигнальной пластины осуществляется потенциометром А!3.

К недостаткам такого типа АРР относятся возможность иска­ жения видеосигнала и опасность возникновения самовозбуждения в цепи регулировки, так как управляющее напряжение является дополнительным низкочастотным видеосигналом на входе предва­ рительного усилителя, вводимым с помощью цепи обратной связи. Тем не менее в практических схемах АРР путем выбора оптималь­ ной обратной связи возможность самовозбуждения обычно устра­ няется.

Полностью свободной от указанного недостатка является схема АРР, в которой при сохранении изложенного принципа авторегулировки управляющее напряжение вместо сигнальной пластины подается в катод видикона, чем осуществляется развязка цепей ви­ деосигнала и цепей регулирования [153]. Благодаря этому также удается значительно снизить постоянную времени системы и дове­ сти ее инерционность до долей секунды. Структурная схема АРР приведена на рис. 3.21.

Рис. 3.21. Структурная схема АРР с пиковым детектором при подаче управляющего напря­ жения в катод видикона

В настоящее время такая АРР применяется только при демон­ страции кинофильмов. Однако можно ожидать, что при расшире­ нии диапазона рабочих освещенностей данная схема получит до­

— 81 —

статочное распространение в основном благодаря малой инерцион­ ности регулирования.

Следует отметить, что схемы АРР с большим сопротивлением и с усилителем постоянного тока автоматически стабилизируют по­ тенциал сигнальной пластины и при изменении температуры фото­ слоя. В АРР с пикорым детектором для выполнения этой задачи необходимо введение термосопротивления по аналогии с фотосо­ противлением на схеме рис. 3.16.

Таким образом, на практике для аппаратуры телевизионной автоматики на видиконах наиболее подходящими схемами АРР яв­ ляются схема с пиковым детектором (тяжелые физико-климатиче­ ские условия работы) и схема с большим сопротивлением в цепи сигнальной пластины (лабораторные условия работы).

Система АРП

Несмотря на меньшее по сравнению с напряжением сигнальной пластины влияние тока пучка на качество сигнала, в ряде случаев для снижения инерционности и повышения разрешающей способ­ ности видикона необходимо прибегать к автоматической регули­ ровке тока пучка (АРП). Ток пучка может изменяться как из-за колебаний эмиссионных свойств катода видикона, так и по причи­ не нестабильности внешней температуры, амплитуды гасящих сиг­ налов. отклонений питающих напряжений от нормы и др.

Принцип работы АРП базируется на линейной зависимости то­ ка пучка от тока катода или анода видикона, которые автомати­ чески регулируются при подаче управляющего напряжения на мо­ дулятор. Не касаясь простых схем, основанных на непосредствен­ ном использовании падения напряжения, возникающего на катод­ ном сопротивлении видикона, и не обеспечивающих достаточной степени стабилизации, рассмотрим более совершенную АРП, струк­ турная схема которой изображена на рис. 3.22 [157].

Рабочий ток катода устанавливается с помощью потенциомет­ ра Rz- Управляющее напряжение Е, снимаемое с резистора Ri и ча-

Рис. 3.22. Структурная схема АРП

— 8 2 -

сти потенциометра подается на вход усилителя 1 и затем в про­ тивоположной полярности через' регулирующий элемент (усили­ тель 2) поступает через цепь обратной связи (ОС-3), охватываю­ щей все устройство, на модулятор видикона. При появлении деста­ билизирующих факторов напряжение Е изменится, что приведет в действие АРП, в результате чего будет восстановлена исходная величина тока пучка.

Действие ОС-3 усиливается использованием внутренней положи­ тельной обратной связи по напряжению ОС-2 и отрицательной об­ ратной связи по току ОС-1. Усилитель 3 и обратная связь ОС-4 со­ вместно с усилителем 1 создают усилитель последовательного баланса, который способствует расширению допустимого диапазо­ на изменения дестабилизирующих факторов.

Расче'т и экспериментальное исследование макета рассмотрен­ ного АРП, выполненного на видиконе ЛИ-23, показали, что при из­ менении напряжения накала видикона и ламп АРП в пределах —45-^ +20%, а также анодных напряжений з пределах —15^-20% величина тока катода (а следовательно, и тока пучка) поддержи­ вается постоянной в пределах ±5% .

Системы АРР и АРП для суперортикона

Для ТД на суперортиконе обеспечение оптимального режима ра­ боты трубки является более сложным. Как показала разработка этого вопроса, наиболее эффективной системой оптимизации режи­ ма работы суперортикона является двумерная система, обеспечи­ вающая получение максимального значения полезного видеосигна­ ла при минимальных шумах путем автоматического регулирования тока луча и потенциала мишени на оптимальные значения [86].

Система автоматического регулирования тока луча включает в себя анализатор,-предназначенный для выделения из видеосигнала информации о режиме работы управляющего электрода путем диф­ ференцирования, блок управления и исполнительный механизм дис­ кретного типа, представляющий собой генератор ступенчатого на­ пряжения с перепадом 0,2-ь0,3 В, подаваемого на управляющий электрод в сторону возрастания потенциала.

Первый запускающий импульс поступает от синхроблока, а по­ следующие от анализатора. В результате ток луча начнет увели­ чиваться и, как следствие, начнет возрастать видеосигнал на вы­ ходе трубки до тех пор, пока ток луча не достигнет величины, до­ статочной для полного снятия заряда с мишени. При дальнейшем увеличении тока луча начнут возрастать только шумы. Отсутствие производной видеосигнала в этом случае явится сигналом для пре­ кращения подачи импульсов. При изменении освещенности изменя­ ется и видеосигнал, что опять приводит в действие исполнительный механизм, причем знак перепада освещенности определяет направ­ ление изменения ступенчатого напряжения.

Система автоматического регулирования потенциала мишени связана с системой регулировки напряжения на управляющем элек­

— 83 —

троде через ток катода трубки. Для получения управляющего на­ пряжения для системы используется катодное сопротивление; сни­ маемое с него напряжение после усиления по постоянному току подается на мишень.

Как показали эксперименты, описанная система вполне работо­ способна при передаче объектов с контрастом от 0,25 до 0,75 и из­ менении освещенности на фотокатоде трубки от 5 -ІО- 5 до 1,5 лк.

3.4. АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА УСИЛЕНИЯ В ТД

Несмотря на применение систем АРР бывает иногда полезным использовать для дальнейшего повышения стабилизации уровня видеосигнала систему автоматической регулировки усиления (АРУ). В ряде случаев, в частности при достаточно стабильных световых условиях контроля, АРУ вообще может заменить АРР.

Рассмотрим работу АРУ, основанной на применении потенцио­ метра из двух термисторов, которая не вносит нелинейных искаже­ ний в видеосигнал и обладает широким пределом регулирова­ ния [129].

Принцип действия АРУ заключается в том, что, управляя нагре­ вом последовательно соединенных термисторов 7\ и Т2 (рис. 3.23),

" а

■а

$

Рис. 3.23. Структурная схема АРУ с использованием термисто­ ров

изменяют их сопротивления таким образом, чтобы со средней точ­ ки можно было снять неизменное напряжение при значительном из­ менении входногоДля этого выходной сигнал усиливается и по­ ступает на схему сравнения (СС) с эталонным напряжением. По­ сле сравнения сигнал в виде импульсов части синхросигнала снова усиливается и подается на пиковый детектор ('ПД), с выхода кото­ рого снимается управляющее напряжение, имеющее величину, пропорциональную изменению максимального размаха входного сигнала. Для повышения устойчивости схемы управляющее напря­

— '84 —

жение поступает на выходной каскад через фазокорректирующуіо цепочку (КЦ)-

Выходной каскад на двойном триоде совместно с термисторами образует автоматический потенциометр, который находится в со­ стоянии равновесия (термисторы имеют одинаковое среднее сопро­ тивление) при некотором значении управляющего напряжения. По­ скольку при возрастании входного сигнала ток анода лампы / уменьшается, то сопротивление термистора Тг увеличивается; как следует из схемы, это приводит к увеличению анодного тока лам­ пы 2 и ік снижению со­ противления термистора Ті. Поскольку в схеме пре­ дусмотрено, что сниже­

ра Тъ то отношение вы­ ходного сопротивления потенциометра к входно­ му уменьшается и выход­ ной сигнал принимает за­ данное значение. При уменьшении входного сиг­ нала описанный процесс

происходит в обратном порядке, и выходной сигнал снова стаби­ лизируется.

При использовании термисторов типа СТЗ-21 удается построить схему АРУ, имеющую регулировочную характеристику, изобра­ женную на рис. 3.24. Из этой характеристики следует, что при из­ менении входного сигнала в 10 0 раз выходной сигнал изменяется только на ±40%.

Большой интерес представляет широкополосная АРУ на интег­ ральных элементах, принципиальная схема которой приведена на рис. 3.25. Схема построена по принципу регулировки коэффициен­

элемент У& который служит нагрузкой интегрального элемента Уі. Регулирующее напряжение, пропорциональное амплитуде входного сигнала, подается на контакт 2 интегрального элемента УгПетля обратной связи состоит из усилителя переменного тока У3, детекто­ ра в сочетании со схемой фиксации по уровню «черного» и усили­

изменении размаха видеосигнала на выходе АРУ в пределах 0,6-г- ±1,2 В; ширина полосы пропускания 6,5 МГц; перекос вершины Я-импульса частоты 50 Гц не превышает 3%; стабильность частот-

— 85 —

ной характеристики ±10% при изменении температуры в пред лах —40-у + 60°С; напряжение питания 6,3 В; потребляемая моц ность не более 30 мВт.

щей сигнал разности между опорным напряжением и напряже­ нием, поступающим от іпикового детектора. Достоинством описы­ ваемой АРУ является также то обстоятельство, что отношение

— 86

сигнал/шум 'практически «е зависит от режима работы управляе­ мых диноідов.

Систематическое изложение вопросов построения АРУ приведе­ но в работе [74].

3.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ ФОТОСЛОЯ ВИДИКОНА

Длй получения оптимального сигнала от видикона необходимо’ наряду с другими факторами поддерживать постоянство темпера­ туры фотослоя в пределах +20±10°С. В противном случае величи­ на сигнала изменяется, уменьшается срок службы трубки, а привысоких температурах может наступить даже разрушение фото­ слоя. Рассмотрим системы термостабилизации, обеспечивающие ра­ боту ТД как при низких, так и высоких температурах.

Принципиальная схема радиоэлектронного устройства для под­ держания оптимальной температуры фотослоя при температуре ок­

ружающего воздуха от —60 до +30°С приведена на рис. 3.27 [50]_

-22в

Рис. 3.27. Принципиальная схема устройства для автоматического поддержания температуры на заданном уровне

Терморезистор Дт типа КМТ-11, устанавливамый в непосредст­ венной близости от планшайбы видикона таким образом, чтобы он имел с планшайбой непосредственный тепловой контакт, включен в качестве плеча в уравновешенный мост, в диагонали которогонаходятся эмиттер и база входного транзистора Ц. На выходе уси­ лителя постоянного тока, состоящего из трех транзисторов — Т2, Тз, Д — включено реле Рі, коммутирующее ток подогрева фото­ слоя. При изменении температуры фотослоя изменяется величина: терморезистора, нарушается равновесие входного моста и релевключает или выключает элемент обогрева R0б- Элемент обогрева,, имеющий тепловой контакт с планшайбой трубки, выполнен в ви­ де стеклянной пластинки с нанесенной полупроводниковой прозрач­ ной пленкой из двуокиси олова. Коэффициент прозрачности плен­ ки 0,8-f-0,9, сопротивление пленки 100 Ом, потребляемая мощ­ ность 5 Вт.

87 -

Стабилизатор выполняется в виде плоского диска толщиной 6,5 мм, в котором монтируются все необходимые элементы, и кре­ пится непосредственно к ФОС перед планшайбой трубки.

Для поддержания оптимальной температуры фотослоя при тем­ пературе окружающего воздуха до + 60°С разработано механиче­ ское устройство па базе вихревого холодильника [14], работа кото­

5 — вихревая труба

рез штуцер к тангенциально расположенному соплу воздух в ре­ зультате завихрения разделяется на холодный, поступающий на фотослой лидикона через диафрагму, и горячий, выходящий через дроссель вихревой трубы наружу. Регулирование температуры и расхода холодного воздуха

фекте Пельтье. Как известно, эффект состоит в том, что при про-, хождении тока по цепи, состоящей из различных проводников, в месте их контакта выделяется или поглощается в зависимости от направления тока некоторое количество тепла, пропорциональное силе тока и времени его прохождения и зависящее от материала проводников. Практически, если создать батарею из спаев полу­

— 88 —

проводников и плотно прижать место спаев по периметру фото­ слоя, то можно путем подачи тока того или иного знака осуществ­ лять регулирование его температуры.

В настоящее время известно о создании практических конст­ рукций термоэлектрических холодильников для фотокатодов [67]. Например, холодильник типа Р-72 КМ позволяет снизить темпера­ туру фотокатода у вакуумных приборов 050 мм в среднем на 50°С при общей потребляемой мощности на работу холодильника и вен­ тилятора, обдувающего ребристый корпус, равной Ѳ5 Вт. При ис­ пользовании миниатюрных термоэлементов с сечением 2X2 мм удалось создать холодильник типа Ф-2, который позволяет статировать температуру фотокатода в пределах 25-^-35°С при изменении температуры окружающего воздуха от —5 до +50°С и потреблении мощности в 2,5 Вт.

При разработках термоэлектростабилизаторов следует считать­ ся с возможностями паразитных наводок на электрический сигнал от магнитных полей, возникающих при работе термобатарей. Обыч­ но эти наводки удается значительно снизить или даже устранить, полностью экранировкой вакуумных изделий, размещением компен­ сирующих витков около термобатареи или пропусканием рабочего тока через обмотки, выполненные бифилярным путем.

Устройства для подогрева и охлаждения, рассмотренные в на­ стоящем разделе, могут быть с успехом использованы для улучше­ ния функционирования ТД и при воздействии других факторов. Например, в процессе работы в условиях большого перепада тем­ пературы воздуха внутри и снаружи ТД возникает запотевание и обледенение защитного стекла перед объективом, которое может быть предотвращено за счет его обогрева путем пропускания то­ ка через тонкий прозрачный слой солей олова, нанесенный на по­ верхность стекла. Защита оптической части ТД от пыли может осуществляться подачей воздуха через кольцо со множеством ради­ альных отверстий, установленное перед защитным стеклом, и т. д.

3.6. ПРОЧИЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛИРОВКИ Стабилизация питающих напряжений

Как указывалось в разд. 3.2, а также исходя из общих принци­ пов построения автоматических радиоэлектронных устройств, кото­ рые должны работать в безоператорном режиме, питание ТА долж­ но производиться от источников, имеющих достаточно высокую ста­ бильность питающих напряжений (не хуже 1-н2%).

В настоящее время известны два типа стабилизаторов напряже­ ний: параметрические и с обратной связью. Первые являются про­ стейшими устройствами, представляют собой делитель из последо­ вательно соединенных линейного и нелинейного сопротивлений, на который подается входное напряжение. В качестве нелинейногоэлемента обычно используют кремниевый стабилитрон; с его элект­ родов снимают стабилизированное напряжение. Несмотря на ряд. преимуществ — простоту- и надежность схемы, большой срок служ-

— 89 —