1. Особенности магнитной записи видеосигналов
Основными техническими задачами, решение которых позволило осуществить запись телевизионных программ на магнитную ленту, является, с одной стороны, запись коротких длин волн и, с другой, - запись достаточно широкополосного сигнала с высокой верхней частотой.
В основе работы видеомагнитофонов лежит принцип наклонно-строчной записи-воспроизведения информации двумя диаметрально расположенными вращающимися видеоголовками (угол между осевыми линиями рабочих зазоров видеоголовок 1800). Частота вращения видеоголовок равна частоте смены кадров телевизионного сигнала.
Видеоголовки вращаются по направлению движения магнитной ленты со скоростью 25 об/с, диаметр БВГ составляет 62 мм, скорость движения магнитной ленты 23,39мм/с.
Относительная скорость магнитной ленты и видеоголовки составляет 4,78 м/с. При такой скорости применяемые видеоголовки с зазором 0,4 мкм позволяют записывать на магнитную ленту максимальную частоту - 5 МГц. При записи магнитные строчки видеозаписи располагаются на ленте вплотную друг к другу без защитных промежутков с шагом 49 мкм. Такое близкое расположение строчек записи вызывает необходимость принимать меры по снижению помех, проникающих с соседних строчек записи. Одним из конструктивных решений, позволяющим уменьшить взаимное влияние строчек записи, является метод записи с изменяемой от строчки к строчке ориентацией максимальной намагниченности. Для этого необходимо ввести азимутальные развороты рабочих зазоров видеоголовок в противоположные стороны. Для формата VHS приняты значения азимутальных разворотов плюс 60 для одной видеоголовки и минус 60 для другой видеоголовки.
Присущие магнитному способу записи ограничения и искажения не позволяют непосредственно записать на магнитную ленту весь диапазон ТВ сигнала от 0 до 6 МГц. Непосредственная, прямая запись на магнитную ленту телевизионных сигналов даже в ограниченном до 3 МГц частотном диапазоне приводит к неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) не менее 90 дБ, что практически невозможно откорректировать средствами, используемыми в каналах магнитной записи. Кроме того, при высоких скоростях движения видеоголовок относительно магнитной ленты невозможно обеспечить постоянство механического контакта между ними, в частности из-за возникающей воздушной подушки. Поэтому воспроизводимый сигнал характеризуется паразитной амплитудной модуляцией (ПАМ), глубина которой может быть весьма значительной, вплоть до полных кратковременных исчезновений сигнала (выпадений).
Эти особенности основными причинами использования в аппаратуре магнитной видеозаписи узкополосной частотой модуляции (ЧМ) с поднесущей порядка 4,4 МГц, модулируемой яркости и синхронизирующей составляющими полного телевизионного сигнала. Частота изменяется в зависимости от уровня яркости видеосигнала и величины синхронизации. С целью сокращения полосы частот ЧМ колебаний несущую частоту выбирают близкой к верхней модулирующей частоте. Для формата VHS системы PAL, SECAM принято следующее соотношение частот: вершина синхроимпульсов соответствует частота ЧМ колебаний 3,8 МГц, уровню белого соответствует частота 4,8 МГц. При этом обеспечивается относительное сжатие диапазона частот сигналов, записываемых на магнитную ленту, что уменьшает исходную неравномерность АЧХ канала записи-воспроизведения. ПАМ устраняет путем глубокого амплитудного ограничения воспроизводимого ЧМ сигнала. Верхняя частота записываемого в бытовых видеомагнитофонах формата VHS сигнала обычно ограничивается значением около 3 МГц, что ограничивает разрешающую способность по горизонтали величиной 240 телевизионных строк.
Спектр преобразованного сигнала яркости сосредоточен в полосе частот от 1,2 до 7,4 МГц, то есть верхняя боковая полоса, вследствие завала сквозной АЧХ канала записи-воспроизведения на частотах выше 5 МГц, почти полностью подавляется.
Перед преобразованием в ЧМ телевизионный сигнал нормируется по уровню в устройстве автоматической регулировки усиления (АРУ), пропускается через фильтр нижних частот, освобождающий его от сигналов цветности, подвергается улучшающим отношение сигнал/шум частотным предыскажениям и двухстороннему ограничению. Далее телевизионный сигнал преобразуется в частотно-модулированный, пропускается через фильтр верхних частот, оптимизируется по форме тока в обмотках и записывается на магнитную ленту.
Воспроизводимый ЧМ сигнал усиливается двухканальным корректирующим усилителем, выравнивающим АЧХ каналов с учетом разброса параметров ведеоголовок, фильтруется в полосе частот, соответствующей характеристике записи, проводит цепи фазовой коррекции, компенсации выпадений, подвергается амплитудному ограничению и детектируется. Далее сигнал подвергается коррекции, устраняющей введенные в него при записи предыскажения, задерживается на 0,3 мкс для согласования с временными характеристиками канала обработки сигналов цветности, пропускается через нелинейный шумопонижающий фильтр, нормируется по уровню и может быть воспроизведен телевизионным монитором.
Для записи сигналов цветности применяется способ переноса спектра сигналов цветности в свободную от составляющих ЧМ сигнала низкочастотную область, то есть до 1,2 МГц. Реализуется это путем выделение сигналов цветности в узкой полосе частот, обычно от 4 до 4,8 МГц, гетеродинирования их частотой около 5 МГц, выделение и записи на магнитную ленту только нижней боковой полосы от 0,3 до 1,1 МГц. Спектральное распределение частот для различных систем в канале изображения видеомагнитофонов формата VHS приведено на рисунке 1.
Полная структурная схема канала цветности изображена на рис. 2. Работу всех его узлов целесообразно рассматривать при обработке сигнала цветности, кодированного по системе PAL. Особенности функционирования канала при записи и воспроизведении сигнала цветности, кодированного по системе SECAM, будут указаны далее, так как процессы в этом случае упрощаются.
Основное назначение канала - преобразование поднесущей частоты сигнала цветности системы PAL 4,43МГц (точное значение - 4 433 618,75 Гц) в частоту 626,9 кГц при записи и обратное ее восстановление при воспроизведении. Причем при записи фаза преобразованной цветовой поднесущей меняется на 900 в каждом следующем строчном интервале одного из полукадров (фаза вращается), а при воспроизведении она восстанавливается в исходном значении.
Канал цветности содержит устройства автоматической регулировки усиления (АРУ), подстройки частоты (АПЧ) и фазы (АПФ), опознавания системы
Рисунок 1 - Спектральное расположение частот
кодирования, цветного и черно-белого сигналов, подавления перекрестных помех и другие узлы.
Упрощенная структурная схема в режиме записи сигналов цветности представлена на рис. 3. В этом режиме на вход канала цветности поступает
Рисунок 3 - Упрощенная структурная схема канала в режиме
записи сигналов цветности
полный телевизионный сигнал. Из него полосовой фильтр, подавляя яркостную составляющую, пропускает только сигнал цветности, который через устройство АРУ проходит на первый вход балансного смесителя БС1. Устройство АРУ поддерживает постоянным уровень тока записи при изменении входного сигнала.
На второй вход балансного смесителя БС1 поступают колебания образцовой частоты 5,06 МГц (точное значение - 5 060 672 Гц) с 90-градусным изменением фазы в каждой следующей строке одного из полукадров с формирователя этих колебаний. В балансном смесителе происходит процесс преобразования, в результате которого на выходе смесителя образуется спектр частот 5,06 ± nfцв, где n = 1, 2, 3..., а fцв - цветовая поднесущая. Присутствующая в нем составляющая 626,9 кГц, равная разности образцовой и поднесущей, выделяется фильтром нижних частот.
Полученный таким образом сигнал преобразованной цветовой поднесущей с 90 - градусным вращением фазы проходит ключевой каскад записи, усиливается в усилителе записи и поступает на подстроечный резистор, которым устанавливают необходимое значение тока записи. Ключевым каскадом записи управляет устройство опознавания цветного и черно-белого сигнала, которое выключает канал цветности при поступлении последнего. Это устраняет влияние возникающей в канале помехи от сигналов черно-белого изображения на канал записи яркостной составляющей.
Рассмотрим более подробно работу узлов канала в режиме записи. Так как полосовой фильтр имеет центральную частоту 4,43 МГц и частоты 3,3 и 5,6 МГц, он пропускает только сигнал цветности, который через ключ Запись-Воспроизведение проходит на устройство АРУ. Ключ режима работы управляется подачей напряжения высокого или низкого уровня: при подачи высокого уровня плюс 9 В он переключается в положение Запись, при подаче низкого уровня – в положение Воспроизведение.
Принцип работы устройства АРУ основан на слежении за амплитудой, так называемой вспышки, которая представляет собой 9-10 периодов колебаний цветовой поднесущей (4,43 МГц) и располагается на задней площадке строчного гасящего импульса (после синхронизирующего) в полном телевизионном сигнале. Размах вспышки равен 300 мВ при размахе полного телевизионного сигнала в 1 В.
Сигнал цветности, пройдя через устройство АРУ поступает на балансный смеситель БС1 и одновременно на первый вход ключевого каскада вспышки. На его второй вход воздействует стробирующий импульс строчной частоты с его формирователя. На выходе каскада из сигнала цветности выделяются только колебания вспышки, которые приходят на амплитудный детектор АРУ. Последний вырабатывает пропорциональное амплитуде колебаний вспышке напряжение, которое управляется регулирующим элементом устройства АРУ. При этом его коэффициент передачи изменяется так, чтобы амплитуда цветовой поднесущей на выходе была неизменной. Постоянная времени устройства выбрана приблизительно равной 0,5 с. Оно эффективно работает при уменьшении сигнала на выходе до 80 мВ. При отсутствии цветовой поднесущей коэффициент передачи устройства максимален.
В режиме воспроизведения канал цветности обеспечивает процесс восстановления сигнала в той частотной области, которую он занимал до записи (т.е. преобразование его на поднесущую частоту 4,43 МГц), а также подавление перекрестных помех, вызванных взаимным влиянием рядом расположенных магнитных дорожек. Кроме того, восстанавливаются и фазовые характеристики сигнала.
Упрощенная структурная схема канала в режиме воспроизведения представлена на рисунке 4. В этом режиме на его вход поступает суммарный сигнал преобразованной цветовой поднесущей и частотно-модулированной яркости составляющей. Фильтр нижних частот пропускает на вход устройства АРУ только сигнал преобразованной цветовой поднесущей 626,9 кГц и подавляет сигнал яркости. С выхода устройства АРУ стабилизированный по амплитуде сигнал приходит на первый вход балансного смесителя БС1. На второй его вход воздействуют колебания образцовой частоты с 90-градусным вращением фазы.
Рисунок 4 - Упрощенная структурная схема канала в режиме воспроизведения
На выходе смесителя образуется спектр частот, в том числе равная разности между образцовой и преобразованной цветовой поднесущей, т.е. исходная цветовая поднесущая, которая и выделяется полосовым фильтром.
Восстановленный сигнал цветовой поднесущей 4,43 МГц поступает на устройство подавления перекрестных помех, основным элементом которого служит ультразвуковая линия задержки на две телевизионные строки (128 мкс). В нем устраняется взаимное влияние рядом расположенных магнитных дорожек и тем самым улучшает отношение полезный сигнал/помеха. После этого сигнал цветовой поднесущей усиливается и через ключевой каскад воспроизведения проходит на подстроечный резистор, которым устанавливают необходимую амплитуду воспроизводимого сигнала цветности. Далее он передается на каскад, в котором суммируется с воспроизводимым сигналом яркости. Ключевой каскад воспроизведения выключает канал при обработке сигналов черно-белого изображения.
Рассмотрим более подробно работу канала в режиме воспроизведения. Фильтр нижних частот с частотой среза 1,2 МГц выделяет из суммарного сигнала воспроизведения преобразованную цветовую поднесущую, которая через переключатель Запись–Воспроизведение поступает на устройство АРУ. Переключатель режима работы устанавливается в положение Воспроизведение, так как присутствует низкий уровень. Устройство АРУ работает так же, как и в режиме записи. Однако в этом случае на ключевой каскад вспышки приходят колебания восстановленной цветовой поднесущей с устройства подавления перекрестной помехи и тем самым стабилизирует уровень именно этих колебаний.
С выхода устройства АРУ преобразованный сигнал цветности поступает на первый вход балансного смесителя БС1, на второй вход которого воздействуют колебания образцовой частоты 5,06 МГц. Причем их фаза изменяется так, что первоначальный фазовые соотношения в сигнале цветности восстанавливаются такими, какие он имел до процесса записи. Полосовой фильтр с частотой среза 3,8 и 4,8 МГц выделяет колебания, частота которых равна разности образцовой и преобразованной цветовой. Восстановленная цветовая поднесущая через усилитель проходит на устройство подавления перекрестных помех.
Устройство подавления помех представляет собой так называемый гребенчатый фильтр, собранный на ультразвуковой линии задержки, на две телевизионные строки. Принцип его действия основан на сложение прямого и задержанного сигналов. В результате этого полезный сигнал цветовой поднесущей удваивается, а помехи, вызванные влиянием соседних магнитных дорожек, уничтожаются. Таким образом удается значительно (на 6 дБ) улучшить отношение полезный сигнал/помеха. Подстроечным резистором добиваются равенства коэффициентов передачи прямого и задерживающих каналов.
Фазовращатель канала цветности видеомагнитофона выполнен на микросхеме. Генератор 160 fН (где fН – строчная частота) вырабатывает импульсы с частотой следования 2,5 МГц, которые поступают на делитель частоты с разной фазой (коэффициент деления равен 4). Делитель формирует на своих четырех выходах колебания частотой 625 кГц с начальными фазами 00, 900, 1800, 2700, которые приходят на переключатель фазы.
Если при воспроизведении в результате действия указанных факторов сигнал приобрел частотную ошибку ?f, то и строчная частота воспроизводимых синхронизирующих импульсов видеосигнала также изменится и станет равной fH+ ?f1. Эти импульсы поступают на детектор АПЧ, где их частота следования сравнивается с частотой сигнала, приходящего с делителя на 40. В результате на выходе детектора появляется напряжение рассогласования, управляющее генератором 160fH. Частота его колебаний становится равной 160fH+ 160?f1, а после ее деления на 4 делителем частоты с разной фазой — 40fH + 40?f1, причем 40?f1=?f. Сигнал этой частоты, равной 625 кГц+?f, через переключатель фазы приходит на первый вход балансного смесителя БС2, на второй вход которого воздействуют колебания частотой 4,43 МГц с устройства АПФ.
В процессе преобразования на выходе смесителя образуется спектр частот, в том числе 4,43 МГц + 40fН+?f (т. е. 5,06 МГц + ?f), колебания которой подаются на основной балансный смеситель БС1 и служат образцовыми для преобразования воспроизводимого сигнала цветности. В результате на выходе смесителя БС1 восстанавливается исходная цветовая поднесущая 4,43 МГц, а частотная ошибка ?f компенсируется. Восстановленная цветовая поднесущая с фазовой ошибкой ?ф поступает на ключевой каскад вспышки, на выходе которого выделяется сигнал вспышки. Он и приходит на детектор АПФ. Последний сравнивает его частоту с частотой колебаний кварцевого генератора 4433619 Гц и вырабатывает напряжение, пропорциональное их рассогласованию. Оно воздействует на вход управляемого генератора 4,43 МГц, изменяя фазу его колебаний на ?ф.
С выхода управляемого генератора сигнал частотой 4,43 МГц (?ф) приходит на второй вход балансного смесителя БС2, на первом входе которого присутствуют колебания частотой 625 кГц + ?f. На его выходе получается сигнал образцовой частоты, равной 5,06 МГц + ?f(?ф), для преобразования воспроизводимого сигнала цветности, который поступает на основной балансный смеситель БС1. В результате на его выходе восстанавливается исходная цветовая поднесущая без частотной и фазовой ошибок.
Для точной работы устройства АПФ частоту колебаний кварцевого генератора 4433619 Гц устанавливают с точностью не хуже ±10 Гц. Кроме того, эти же колебания, пройдя делитель частоты на 88672, служат образцовыми для систем автоматического регулирования видеомагнитофона.
Устройство АПФ содержит два фазовых детектора: АПФ и коррекции фазы. Первый из них, как уже было рассказано, обнаруживает фазовую ошибку частоты воспроизводимого сигнала цветности и формирует компенсирующее ее напряжение, а второй обеспечивает работу устройства контроля фазы при воспроизведении сигнала цветности и выключение канала цветности при обработке сигналов черно-белого изображения. Оба они работают синхронно со сдвигом на 90° их фазовых характеристик.
При воспроизведении фаза колебаний частотой 625 кГц, формируемых фазовращателем, ввиду возможной ошибки в его работе может изменяться не так, как требуется для восстановления воспроизводимого сигнала цветности. Для синхронизации фазовращателя детектор коррекции фазы вырабатывает синхронизирующий импульс идентификации ID, который обеспечивает необходимое изменение фазы на 90° от строки к строке в четных полукадрах воспроизводимого сигнала цветности. В результате в нем восстанавливается такое же изменение фазы цветовой поднесущей от строки к строке, какое она имела до процесса записи.
Рассмотрим более подробно процесс формирования импульса ID. Сигнал вспышки поступает через ключевой каскад на транзисторе VT5 на вход детектора коррекции фазы и одновременно через фазосдвигающую цепь 90° на вход детектора АПФ. На вторые входы детекторов приходят колебания с кварцевого генератора 4,43 МГц. Рабочая точка детектора АПФ (нулевой уровень) выбрана из условия рассогласования на 90° фазы колебаний кварцевого генератора относительно фазы сигнала вспышки.
В случае правильной работы фазовращателя детектор АПФ отслеживает изменения фазы цветовой поднесущей от 0 до 180°, а детектор коррекции фазы не влияет на работу фазовращателя. Если же фаза сигнала вспышки выходит из зоны удержания устройства АПФ, что свидетельствует о несоответствии последовательности изменения фазы колебаний частотой 625 кГц от строки к строке, на выходе детектора коррекции фазы появляется отрицательный импульс ID. Он усиливается усилителем и воздействует на устройство контроля фазы, через которое проходят импульсы переключения 25 Гц. Последовательность переключения фазы изменяется на правильную, и фаза колебаний воспроизводимой вспышки снова устанавливается в области захвата детектора АПФ.
При отсутствии на входе детектора коррекции фазы сигнала вспышки, т. е. при воспроизведении сигналов черно-белого изображения, на его выходе появляется низкий уровень напряжения. В результате на выходе формирователя напряжения выключения канала цветности возникает такое напряжение управления ключевым каскадом воспроизведения, которое выключает канал цветности, и его шумы не оказывают влияния на качество воспроизведения черно-белого изображения. Следует уточнить, что нулевым уровнем фазовых детекторов устройства АПФ выбрано некоторое положительное напряжение.
При включении видеомагнитофона и отсутствии телевизионного сигнала на входе БВЗ канал цветности включен ключевым каскадом. Пришедшее на него напряжение питания +9 В проходит через диод на формирователь напряжения выключения и включает канал. При поступлении видеосигнала из него выделяются строчные синхроимпульсы, из которых формируются «пробирующие импульсы. Последние воздействуют на ключевой каскад на транзисторе так, что он выключает канал цветности. В дальнейшем он управляется устройствами опознавания «Цвет - Ч-б» и «СЕКАМ».
Устройство опознавания «Цвет - Ч-б» служит для выключения канала цветности при записи сигналов черно-белого изображения. Сигнал вспышки с выхода ее ключевого каскада по-ступает на вход усилителя на транзисторах 2VT8, 2VT9, нагрузкой которого служит параллельный колебательный контур 2L14, 2С66 в коллекторной цепи транзистора 2VT9. Его резонансная частота равна 4,43 МГц. Выделенный на выходе усилителя сигнал вспышки о детектируется амплитудным детектором 2VD6, 2С69. Полученное постоянное напряжение сигнала цветности (около 6 В) воздействует на неинвертирующий вход ОУ 2D4.1 компаратора напряжений. Не инвертирующем входе ОУ присутствует образцовое постоянное напряжение, устанавливаемое подстроенным резистором 2R78. Оно выбрано из условия надежного срабатывания устройства опознавания и равно 4 В.
На выходе компаратора появляется напряжение 8 В при наличии на входе устройства сигнала вспышки и 1,4 В при его отсутствии. Далее оно через ключевой каскад, открытый в режиме записи подачей на него напряжения +9В, поступает на формирователь напряжения выключения канала цветности, который через диод 2VD10 управляет работой ключевого каскада записи. При записи сигналов черно-белого изображения канал выключается. Для повышения помехоустойчивости усилитель устройства опознавания включается стробирующими импульсами строчной частоты в рабочее состояние только на время прохождения колебаний вспышки.
Канал цветности видеомагнитофона позволяет обрабатывать сигналы цветности, кодированные как по системе ПАЛ, так и по системе СЕКАМ. Такое совмещение возможно, так как поднесущая цветности ПАЛ (4,43 МГц) и поднесущие цветности СЕКАМ (4,406 и 4,25 МГц) расположены в одной частотной области.
Режим работы канала при обработке сигналов, кодированных по системе СЕКАМ, характеризуется следующими особенностями. Так, в режиме записи выключается вращение фазы сигнала частотой 625 кГц в четных полукадрах видеосигнала (ключевой каскад на транзисторе 2VT3) ввиду невозможности устранения перекрестных помех принятым для системы ПАЛ способом (кодирование цветоразностных сигналов в системах разное). В режиме воспроизведения выключается устройство подавления перекрестных помех (ключевой каскад на транзисторе 2VT6) и прерывается цепь прохождения пачек поднесущих системы СЕКАМ (ключевой каскад на транзисторе 2VT5), располагающихся, как и сигнал вспышки системы ПАЛ, на задней площадке строчных гасящих импульсов. Тем самым устройство АПФ выключается. Кроме того, для улучшения частотно-фазовой характеристики канала при воспроизведении АЧХ фильтра нижних частот 2Z1 корректируется ключевым каскадом на транзисторе 2VT2: к выходу фильтра подключается цепь 2C3 2R11. Так формируется линейно спадающая АЧХ в полосе частот воспроизводимого сигнала цветности, занимающего частотную область 0,36...1,1 МГц.
Для определения системы кодирования цветовых сигналов и включения канала цветности в требуемый режим работы служит устройство опознавания «СЕКАМ». Сигналы вспышки системы ПАЛ или пачки под несущих системы СЕКАМ усиливаются усилителем на транзисторах 2VT15, 2VT12 и поступают на полосовой фильтр 2Z6 с резонансной частотой 4,45 МГц.
Если на устройство приходит сигнал цветности СЕКАМ, цветовые поднесущие которого имеют частоты 4,406 (для «красной» строки) и 4,25 МГц (для «синей» строки), то полосовой фильтр 2Z6 выделяет Только колебания поднесущей «красной» строки, подавляя более чем на 26 дБ колебания поднесущей «синей» строки. Следовательно, частота следования поднесущих становится равной половине строчной частоты (7,812 кГц). Эти колебания выделяются резонансным контуром в цепи коллектора транзистора 2VT14, настроенным на частоту 7,8 кГц, и детектируются диодами 2VD3, 2VD4. Постоянное напряжение опознавания системы СЕКАМ (6...7 В) воздействует на неинвертирующий вход ОУ 2D4.2 компаратора напряжения. На его инвертирующем входе присутствует образцовое напряжение (около 4,5 В), устанавливаемое резистором 2R99. На выходе ОУ появляется напряжение 8 В, которое управляет ключевыми каскадами «СЕКАМ» и переводит канал цветности в режим обработки сигналов СЕКАМ.
Если на устройство поступает сигнал вспышки ПАЛ, то полосовой фильтр 2Z6 не изменяет частоту следования вспышек и резонансный усилитель не усиливает его. При этом на неинвертирующий вход компаратора воздействует постоянное напряжение около 3 В, а на выходе компаратора появляется напряжение 1,4 В.
Следует отметить, что устройство опознавания «Цвет — Ч-б» не различает систем кодирования и срабатывает от сигналов цветности как ПАЛ, так и СЕКАМ.
Оба устройства опознавания («Цвет — Ч-б» и «СЕКАМ») канала цветности гарантированно обеспечивают идентификацию кодирования сигналов при уменьшении их уровня на входе в два раза (—6 дБ) относительно номинального. На практике часто возникает необходимость записи сигнала с пониженным уровнем цветовой поднесущей и воспроизведения видеокопий низкого качества. В этих случаях автоматическое распознавание систем кодирования нередко бывает невозможно и канал цветности переходит в режим обработки сигналов черно-белого изображения.
С целью расширения потребительских качеств в видеомагнитофоне предусмотрен принудительный перевод канала в режим обработки сигналов цветного изображения. Для этого на задней панели видеомагнитофона расположен переключатель «ЦВЕТ» — «АВТО» «ТЕСТ». В положении переключателя «АВТО» работают устройства автоматического опознавания «ЦВЕТ — Ч-б» и «СЕКАМ». Если же установить переключатель в положение «ЦВЕТ», то канал цветности включается принудительно. При этом напряжение +9В поступает с переключателя на формирователь напряжения выключения канала цветности, который устанавливает ключевые каскады записи и воспроизведения в открытое состояние.
Фазоврашатель канала цветности видеомагнитофона выполнен на микросхеме. Генератор 160-fcTp (где fcTp — строчная частота) вырабатывает импульсы с частотой следования 2,5 МГц, которые поступают на делитель частоты, коэффициент деления равен 4. Делитель формирует на своих четырех выходах колебания частотой 625 кГц с начальными фазами 0*, 90', 180*. 270*, которые приходят на переключатель фазы. , .'
Кроме того, с первого (0") выхода делителя сигнал подается на делитель частоты на 40, после которого. импульсы строчной частоты (15625 Гц) воздействуют на первый вход детектора АПЧ. На его второй вход поступают строчные синхронизирующие импульсы, выделенные из видеосигнала селектором импульсов. На выходе детектора возникает управляющее напряжение, пропорциональное разности сравниваемых частот. Оно изменяет частоту и фазу генератора 160- fcTp до компенсации рассогласования. Следовательно, колебания генератора 160-fCTP жестко привязаны по частоте и фазе к. строчным импульсам видеосигнала (при записи -записываемого, а при воспроизведении воспроизводимого).
Переключатель фазы поочередно подключает выходы делителя частоты с разной фазой к входу балансного смесителя БС2. Работой переключателя управляет другой делитель частоты на 4, который делит поступающую на вход с делителя на 40 строчную частоту. В результате четным полукадрам на первый вход балансного смесителя БС2 подается сигнал частотой 625 кГц с меняющейся (вращающейся) на 90* от строки к строке фазой, а по четным - с фазой 00. Управление переключателем фазы по четным и нечетным полукадрам входного видеосигнала обеспечивает устройство контроля фазы, на вход которого с системы автоматического регулирования скорости вращения видеоголовок воздействуют импульсы переключения частотой25Гц.
На второй вход балансного смесителя БС2 поступают колебания частотой 4,435 МГц с управляемого генератора (точное значение частоты - 4435572 Гц). На выходе смесителя БС2 образуется спектр частот, в том числе и сигнал частотой 5,06 МГц (точное значение - 5060572 Гц), который выделяется полосовым фильтром Z8 (2Z4) и поступает на основной балансный смеситель БС1. Этот сигнал служит образцовым для процессов записи и воспроизведен сигналов цветности.
Работа устройств АПЧ и АПФ.
При произведении сигнал цветности приобретает паразитные частотную (?f) и фазовую (?ф) ошибки. Они вызваны первую очередь неравномерностью скорости транспортирования магнитной ленты, а также нестабильностью скорости вращения видеоголовок. Если не принять мер к их устранению, то в итоге они приведут к искажению цветопередачи воспроизводимого изображения. Для устранения частотной ошибки служит устройство АПЧ, а для устранения фазовой - устройство АПФ.
Если при воспроизведении в результате "действия указанных негативных факторов сигнал приобрел частотную ошибку ?f, то и строчная частота fCTр воспроизводимых синхронизирующих импульсов видеосигнала также изменится и станет равной fCTр + ?f. Эти импульсы поступают на детектор АПЧ, где их частота следования сравнивается с частотой сигнала, приходящего с делителя на 40. В результате на выходе детектора появляется напряжение рассогласования, управляющее генератором 160-fстp. Частота его колебаний становится равной 160*fстр + 160-?f1, а после ее деления на 4 делителем частоты с разной фазой становится равной 40*fCTp + 40?fi, приче 40 * ?f1=?f. Сигнал этой частоты, равной 625кГц + ?f, через переключатель фазы приходит на первый вход балансного смесителя БС2, на второй вход которого воздействуют колебания частотой 4,43-МЩ с выхода устройства АПФ. В процессе преобразования на выходе смесителя образуется спектр частот, в том числе 4,43 МГц + 40-fсrp+ ?f(то есть 5,06МГц + ?f) колебания которой подаются на основной балансный смеситель БС1 и служат образцовыми для преобразования воспроизводимых сигналов цветности. В результате на выходе смесителя БС1 восстанавливается исходная цветовая поднесущая 4,43 МГц, а частотная ошибка ?f компенсируется.
Восстановленная цветовая поднесущая с фазовой ошибкой ?ф поступает на ключевой каскад вспышки, на выходе которого выделяется сигнал вспышки. Он и приходит на детектор АПФ; Последний сравнивает его частоту с частой колебаний кварцевого генератора 4433618,75 Гц и вырабатывает напряжение, пропорциональное их: рассогласованию. Это напряжение воздействует на вход управляемого генератора 4,43 МГЦ, изменяя фазу его колебаний на величину ?ф
С выхода управляемого генератора сигнал частотой 4,43 МГц (?ф) проходит на второй вход балансного смесителя БС2, на первом входе которого присутствуют колебания частотой 625 кГц + ?f. На его выходе получается сигнал образцовой частоты, равной 5,06 МГц +?f(?ф), для преобразования воспроизводимого сигнала цветности, который поступает на основной балансный смеситель БС1. В рeзультате на его выходе восстанавливается исходная цветовая поднесущая без частотной и фазовой ошибок.
Для точной работы устройства АПФ частоту колебаний кварцевого генератора 4433619 Гц устанавливают с точностью не хуже ±10 Гц. Кроме того, эти же колебания, пройдя делитель на 88672, могут служить образцовой для систем автоматического регулирования видеомагнитофона.
Устройство АПФ содержит два фазовых детектора: АПФ и коррекции фазы. Первый из них, как уже было сказано, имеет фазовую ошибку частоты воспроизводимого цветности и формирует компенсирующее ее на второй обеспечивает работу устройства контроля фазы при воспроизведении сигнала цветности и выключение канала цветности при обработке сигналов изображения. Оба они работают синхронно со сдвигом на 900 их фазовых характеристик. При воспроизведении фаза колебаний частотой 625 кГц, фазоврашателя, ввиду возможной ошибки работе может изменяться не так, как требуется для правильного восстановления воспроизводимого сигнала цветности. Для синхронизации фазовращателя детектор коррекции фазы вырабатывает синхронизирующий импульс идентификации ID, который обеспечивает необходимое изменение фазы на 900 от строки к строке в четных полукадрах воспроизводимого сигнала цветности. В результате в сигнале цветности восстанавливается такое же изменение фазы цветовой поднесущей от строки к строке, какое она имела до процесса записи.
Рассмотрим более подробно процесс формирования импульса идентификации ID. Сигнал вспышки поступает через ключевой каскад на микросборке D14 на вход детектора коррекции фазы и одновременно через фазосдвигающую цепочку на вход детектора АПФ. На вторые входы детекторов приходят колебания с кварцевого генератора 4,43 МГц. Рабочая, точка детектора АПФ (нулевой уровень) выбрана из условия рассогласования на 90° фазы колебаний кварцевого генератора относительно фазы сигнала вспышки.
В случае, правильной работы фазовращателя детектор АПФ отслеживает изменения фазы цветовой поднесущей от 0 до 1800, а детектор коррекции фазы не влияет на работу фазовращателя. Если же фаза сигнала вспышки выходит из зоны удержания устройства АПФ, что свидетельствует о несоответствии последовательности изменения фазы колебаний частотой 625 кГц от строки к строке, на выходе детектора коррекции фазы появляется отрицательный импульс ID. Он усиливается усилителем и воздействует на устройство контроля фазы, через которое проходят импульсы переключения частотой 25 Гц. Последовательность переключения фазы изменяется на правильную, и фаза колебаний воспроизводимой вспышки снова устанавливается в область удержания детектора АПФ.
При отсутствии на входе детектора коррекции фазы сигнала вспышки, то есть при воспроизведении сигналов черно-белого изображения, на его выходе появляется низкий уровень напряжения. В результате на выходе формирователя напряжения включения канала цветности возникает такое напряжение управления ключевым каскадом .воспроизведения, которое выключает канал цветности, и его шумы не оказывают влияния на качество воспроизведения черно-белого изображения.
Следует заметить, что нулевым уровнем фазовых детекторов устройства АПФ выбрано некоторое положительное напряжение. При включении видеомагнитофона и отсутствии телевизионного сигнала на входе блока видеоканала канал цветности включен ключевым каскадом на транзисторе VT7 (2VT6). Приходящее на него напряжение питания + 9В проходит через диод VD5 (2VD8) на формирователь напряжения выключения и включает канал. При поступлении видеосигнала из него выделяются строчные синхроимпульсы, из которых формируются спробирующие импульсы. Стробирующие импульсы воздействуют на ключевой каскад на транзисторе VT7 (2VT6) так, что он выключает канал цветности. В дальнейшем канал цветности, управляется устройствами опознавания ЦВЕТ - Ч-Б и SECAM.
Устройство опознавания ЦВЕТ-Ч-Б служит для выключения канала цветности при записи сигналов черно-белого изображения. Сигнал вспышки с выхода ее ключевого каскада поступает на вход усилителя на микросборке D20(2D4). Второй каскад этого усилителя имеет в цепи коллектора параллельный резонансный контур с катушкой индуктивности L36 (2L7) и конденсатором микросборки, подключенного к выводам 3 и 9. Этот контур имеет резонансную частоту 4,43 МГц. Выделенный на выходе усилителя сигнал вспышки детектируется амплитудным детектором, находящемся в микросборке (выход детектора — вывод 2 микросборки D20 (2D4)). Полученное постоянное напряжение сигнала цветности (около 6 В) воздействует на неинвертирующий вход (вывод 4 микросхемы) первого ОУ микросхемы D21.1 (2D5.1) (сдвоенного ОУ), выполняющего функции компаратора напряжения. На инвертирующем входе ОУ (вывод 3 микросхемы) отсутствует образцовое постоянное напряжение, устанавливаемое подстроечным резистором R91 (2RI2 ПОДАВИТЕЛЬ ЗАПИСИ ПАЛ). Это напряжение выбрано из условия надежного срабатывания устройства опознавания и равно 4В.
На выходе компаратора появляется напряжение не менее 8 В при наличии на входе устройства сигнала вспышки и напряжение более 1,5 В при отсутствии сигнала вспышки. Далее это напряжение через ключевой каскад микросборки D19 (выводы 9 и 3), открываемый в режиме записи подачей на него напряжения + 9 В (вывод 8 микросборки), поступает на формирователь напряжения выключения канала цветности (микросхема D15 (2D1), выводы 12,10), который через диод микросборки DI9, выводы 4 и 5 (через диод 2VD4) управляет работой ключевого каскада записи (микросхема D18 (2D7), вывод 8). При наличии сигналов цветности потенциал катода диода (вывод 5 микросборки DT9) (диода 2VD4) равен 7...8 В и диод закрыт, при черно-белом сигнале этот потенциал снижается до 0...0.1 В, диод открывается и шунтирует выход фильтра нижних частот Z5 (2Z3), через вывод 4 микросборки D16. При подаче на вход канала цветности сигналов черно-белого изображения канал выключается. Для повышения помехоустойчивости усилитель устройства опознавания включается стробирующими импульсами строчной частоты в рабочее состояние только на время прохождения колебаний вспышки.
Канал цветности видеомагнитофона позволяет обрабатывать сигналы цветности, кодированные как по системе PAL, так и по системе SECAM. Такое совмещение возможно, так как поднееущая цветности PAL (4,43 МГц) и поднесущие цветности SECAM (4,406 и 4,25 МГц) расположены в одной частотной области.
Метод обработки сигналов цветности, применяемый в этом видеомагнитофоне имеет название MESECAM, в отличие от метода SECAM (или SECAM-L), обеспечивающего лучшие параметры. Остановимся на этом вопросе подробнее.
Качество записи сигналов SECAM способом гетеродинирования оказывается заметно ниже, чем качество сигналов PAL. Это связано с тем, что в формате VXS запись происходит без межстрочных промежутков, и при воспроизведении видеоголовки считывают мешающие сигналы с соседних строк записи, воспринимаемые как помехи. Их подавление при азимутальном развороте на ±60 зазоров видеогояовок А и В для низкочастотных сигналов цветности системы SECAM недостаточно, что особенно заметно на пониженной скорости (режим LP) в виде муаров и колышущихся цветовых структур.
Для сигналов цветности систем NTSC и PAL в формате VHS предусмотрена дополнительная фазовая коммутация сигналов цветности, что позволяет устранить помехи с соседних строк записи при воспроизведении гребенчатым фильтром. Для системы SECAM этот способ неприемлем. В канале цветности видеомагнитофонов SECAM-L сигналы цветности в режиме записи переносятся в низкочастотную область путем деления частоты поднесущей на 4. В результате перенесенные сигналы цветности оказываются выше по частоте, чем оря способе МESЕСАМ: fOR = 1109,247 кГц, fOB =1069,912 кГц (для способа МЕSECAM: fOR=654,322 кГц, fOB= 810,572 кГц), существенно улучшается подавление мешающих сигналов с соседних строк записи за счет азимутального разворота зазоров видеоголовок на ± б0.
Режим работы канала цветности при обработке сигналов, кодированных по системе SECAM, характеризуется следующими особенностями. Так; в режимах записи и воспроизведения выключается вращение фазы сигнала частотой 625 кГц в четных полукадрах видеосигнала (обеспечивается ключевым каскадом на микросборке D29 (на транзисторе 2VT7) путем подачи напряжения высокого уровня на вывод 11 микросхемы D27(2D9)) ввиду невозможности устранения перекрестных помех принятым для системы PAL способом. В режиме воспроизведения выключается устройство подавление перекрестных помех: ключевой каскад микросборки D22 (ключевой каскад на транзисторе 2VT2) шунтирует вход линии задержки DT2 (2DT1), и прерывается цепь прохождения пачек поднесущих системы SEGAM ключевым каскадом на микросборке D14 {ключевой каскад на транзисторе 2VT1), располагающихся, как и. сигналы вспышек систем PAL, на задней площадке строчных гасящих импульсов. Тем самым устройство АПФ выключается. Кроме того, для улучшения частотно-фазовой характеристики канала при воспроизведении АЧХ фильтра нижних частот Z6 (2Z5) корректируется ключевым каскадом микросборки D17 (2D6) к выходу фильтра подключается цепь R82, C9J, (2R42, 2С42); Так формируется линейно-спадающая АЧХ в полосе частот воспроизводимого сигнала цветности, занимающего область частот от 0,36 до 1,1МГц.
Для определения системы кодирования цветовых сигналов и включения канала цветности в требуемый режим работы служит устройство опознавания системы SЕCAM, выполненное на микросборках DЛ4 (2D2) и D25 (2D3).
Сигналы вспышки системы PAL или пачки поднеcущих системы SECAM усиливаются усилителем микроcборки D24 (2D2) (выводы 2, 5 микросборки) и поступают на полосовой фильтр Z9 (2Zl) с резонансной частотой 4,45 МГц. Если на устройство приходит сигнал цветности системы SЕСАM, цветовые поднесущие которого имеют частоты 4,406 (для «красной» строки) и 4,25 МГц (для синей строки), то полосовой фильтр Z9(2Z1) выделяет только колебания поднесущей «красной» строки, подавляя более чем на 26 дБ сигнал поднесущей «синей» строки. Следовательно, частота следования поднесущих становится равной половине строчной частоты, то есть 7,8125 кГц. Эти колебания выделяются резонансным контуром L46, С125, C126{2L5, 2С20, 2С21l), включенным на выходе усилительного каскада микросборки D25 (2D3). Этот параллельный колебательный контур имеет частоту резонанса 7,8 кГц. Напряжете с колебательного контура поступает на амплитудный детектор микросборки D25(2D3). Постоянное напряжение опознавания системы SECAM величиной 6...7 В с выхода детектора воздействует на неинвертирующий вход (вывод 6 микросхемы) второго ОУ микросхемы D21.2 (2D5.2) .выполняющего функции компаратора напряжения. На его инвертирующем входе (вывод 7 микросхемы) присутствует образцовое напряжение около 4,5 В, устанавливаемое подстроечным резистором R92 (2R10 ПОДАВИТЕЛЬ CEКАМ). На выходе ОУ, на выводе 8 микросхемы D2l (D5) появляется напряжение не менее 7В, которое управляет ключевыми каскадами SECAM и переводит канал цветности в режим обработки сигналов системы SEJCAM.
Если на устройство поступают сигналы вспышки РAL, то полосовой фильтр Z9 (2Z1) не изменяет частоту следования вспышек и резонансный усилитель не выделяет сигнал полустрочной частоты и не усиливает его. При этом на неинвертирующий вход компаратора напряжения воздействует постоянное напряжение около 3 B на выходе компаратора появляется напряжение не более 1,4 В.
Следует отметить, что устройство опознавания ЦВЕТ-Ч-Б не различает систем кодирования и срабатывает от сигналов цветности как PAL, так и SECAM.
Оба устройства опознавания (ЦВЕТ-Ч-Б и SECAM) канала цветности гарантированно обеспечивают идентификацию кодирования, сигналов цветности при уменьшении их уровня на входе в два раза (минус 6 дБ) относительно номинального. На практике часто возникает необходимость записи сигнала с пониженным уровнем цветовой поднесущей и воспроизведение видеокопий низкого качества. В этих случаях автоматическое распознавание систем кодирования нередко бывает невозможно, и канал цветности переходит в режим обработки сигналов черно-белого изображения.
С целью расширения потребительских качеств в видеомагнитофоне предусмотрен принудительный перевод канала в режим обработки сигналов цветного изображения. Для этого на передней панели (под крышечкой) видеомагнитофона расположен переключатель ЦВЁТ-АВТ-ТЕСТ. В Положении переключателя АВТ работают устройства автоматического опознавания ЦВЕТ-Ч-Б и SECAM. Если же установить переключатель в положение ЦВЕТ, то канал цветности включится принудительно. При этом напряжение + 9 В поступает с переключателя на формирователь напряжения выключения канала цветности, который устанавливает ключевые каскады записи и воспроизведения в открытое состояние.