Телевизионный приемник и расчет схемы с диодным детектором

Спад АЧХ тракта в области  верхних частот и соответствующее  увеличение длительности фронта переходной характеристики (рис. 1.4, а) являются основной причиной уменьшения четкости изображения по горизонтали.

При подъеме АЧХ в области  верхних частот уменьшается длительность фронта переходной характеристики (рис. 1.4, б), и, кроме того, на горизонтальной части ее может возникнуть затухающий колебательный процесс (рис. 1.4, в). В  соответствии с искажениями переходной характеристики искажаются и детали изображения, т. е. после резкого  изменения яркости по строке на репродукции  могут возникнуть повторы контура  детали с постепенно убывающей интенсивностью. Если же колебательный процесс апериодичен, т. е. если имеется только один (первый) выброс e , то границы детали им как бы подчеркиваются. Эти искажения носят название «пластика». В ряде случаев небольшая пластика даже полезна, так как она улучшает распознаваемость объектов.

Оценка четкости по вертикали с  помощью горизонтальных штриховых  мир затруднена муар-эффектом –  биением пространственных частот, образованных дискретной структурой растра по вертикали  и горизонтальными штрихами миры. С помощью УЭИТ косвенно оценивается  лишь качество чересстрочной развертки  по искажениям наклонных линий в  центре таблицы. При нарушении чересстрочной  развертки эти линии воспроизводятся  в виде ступенчатых кривых.

Оценка нелинейных искажений  сигнала изображения. Нелинейные искажения сигнала изображения вызывают изменение контраста деталей репродукции и числа воспроизводимых градаций (полутонов).

Оценка контраста изображения  и числа воспроизводимых градаций производится по шкале перепадов  яркости – градационному клину. Эти шкалы ТИТ составлены в  большинстве случаев из 10 сравнительно больших черно-белых прямоугольников, причем первый и последний имеют  соответственно максимальную и минимальную  яркости, а яркость промежуточных  прямоугольников визуально линейно  меняется в заданном диапазоне яркостей. Шкалы располагаются, как правило, горизонтально в центральной  части таблицы. Форма сигнала  изображения от подобного клина  представляет собой ступенчатую  спадающую (возрастающую) кривую.

Измерение яркостей первого и последнего элементов шкалы дает возможность  оценить величину контраста изображения, а число прямоугольников с  отличающимися от соседних яркостями (число ступеней яркости) позволяет  ориентировочно оценить число воспроизводимых  градаций (полутонов) изображения. Обычно для универсальных ТИТ контраст репродукции должен быть порядка 50, а число полутонов 7–9. Следует  учесть, что при этом номинальное  число градаций, которое может  воспроизвести ТВ система, будет  примерно на порядок выше – 70–80, так  как величина каждого перепада яркости  градационного клина содержит 8–10 пороговых градаций.

Указанные значения яркостных параметров изображения на экране кинескопа  ТВ приемника достигают с помощью  многократных последовательных регулировок  яркости и контраста (размаха  ПТВС). Остальные параметры репродукции (четкость, тянущиеся продолжения  и др.) оцениваются по ТИТ только после установки оптимальных  яркостных параметров изображения.

 

 

5. Техника безопасности.

 

При ремонтных работах и настройке  телеприемника следует придерживаться обязательных для всех норм техники  безопасности (ТБ). Во включенном аппарате имеются напряжения крайне опасные  для ремонтника. В первую очередь, это выведенное на шасси сетевое  напряжение (~220V). Вот почему все ремонтные  работы внутри включенного телевизионного приемника разрешены исключительно  при использовании трансформатора, разделяющего телевизор и электросеть.

Помимо  напряжения питания (~220V), в схеме  присутствуют такие высоковольтные точки, как фокусирующий электрод кинескопа (>7000V) и анод (>25000V). Считается, что  эти высокие напряжения не гибельны, поскольку их источники относительно маломощны. И все же касание находящихся  под напряжением в 7….25 кВ точек  схемы ТВ способно шокировать. Спонтанное отдергивание ладони ведет к переворачиванию  аппарата. Опрокидываемый кинескоп зачастую разбивается, травмируя осколками  стекла.

Поэтому работать с находящимся под напряжением  телеприемником необходимо осторожно, используя инструментарий с электроизолированными  рукоятками. После выявления неисправного элемента схемы, телевизор следует  обесточить и только потом производить  замену деталей.

Также следует  учесть, что после выключения из розетки отдельные узлы ТВ-схемы  сохраняют сильный заряд. Поэтому  без предварительного «обнуления»  остаточного анодного напряжения не стоит пытаться демонтировать кинескоп. Также необходимо обезопасить себя разрядкой электролитических конденсаторов  блока питания – если нужно  устранять поломку в БП.

Нельзя  производить ремонтные работы в  непосредственной близости от отопительных батарей, иных заземленных устройств. Кроме того, в целях безопасности, следует применять паяльник с  малым рабочим напряжением.

ГЛАВА ВТОРАЯ. Расчетно-теоретическая.

Задание:

В-8 (расчет последовательного амплитудный  детектор с разделенной нагрузкой);

1. Теоретическая часть.

Амплитудные детекторы предназначены для  преобразования радиосигнала, модулированного по амплитуде (АМС), в напряжение, меняющееся по закону модуляции. Они применяются как основные детекторы принимаемого сигнала, а также как детекторы вспомогательных устройств автоматических регулировок усиления и являются составной частью фазовых и частотных детекторов.

Амплитудное детектирование осуществляется в нелинейных системах, которые состоят из резистивного нелинейного элемента, чаще всего полупроводникового или (реже) вакуумного диода и линейной пассивной цепи z, являющейся нагрузкой детектора. 

2. Принцип действия амплитудного детектора.

 

  

Представим  детектор в виде четырехполюсника (рис. 13.1, а), на входе которого действует  высокочастотное амплитудно-модулированное (AM) напряжение Uвx (рис. 13.1, б). В результате детектирования это напряжение на выходе детектора будет представлять собой  пульсирующее напряжение, содержащее постоянную U₀ и переменную U_Fм составляющие (рис. 13.1, в). Форма последней составляющей должна соответствовать форме огибающей входного высокочастотного модулированного напряжения. Процесс детектирования сходен с процессом выпрямления, разница лишь в том, что выпрямленное напряжение на выходе детектора должно сохранять закон изменения амплитуды входного сигнала. Модулированное высокочастотное напряжение на входе детектора есть совокупность трех колебаний с частотами f₀, f₀ — F_м и     f₀ + F_M. На входе детектора действует спектр частот, границы которого определяются частотами f₀ + F_Mmax и f₀— F_Мmax, при этом ширина полосы частот будет равна двум максимальным частотам модуляции: П = 2F_Mmax.

На выходе детектора, как видно из рис. 13.1, в, оказываются составляющая модулирующего  сигнала и постоянная составляющая.

Ширина спектра  частот выходного сигнала по сравнению  с входным сигналом уменьшается  вдвое и равна F_мmax. Такое изменение спектра частот на выходе детектора может быть при использовании в качестве детектора нелинейной системы, так как линейная система, в которой изменение тока в зависимости от изменения напряжения подчинено закону Ома, не способна создавать токи других частот. На рис. 13.2 приведена схема диодного амплитудного детектора, в которой нелинейным элементом является полупроводниковый диод Д, а нагрузкой диода — параллельная цепь, состоящая из резистора Rн и конденсатора Сн. Нa нагрузке выделяется напряжение звуковой частоты, подаваемое далее на вход усилителя низкой частоты. Емкость конденсатора Сн выбирают такой, чтобы его сопротивление току промежуточной частоты было во много раз меньше сопротивления нагрузки детек-тора R_H, а его сопротивление току низкой (звуковой) частоты —значительно больше сопротивления резистора Rн.

Полупроводниковые диоды по сравнению с вакуумными имеют большую крутизну прямой ветви  вольт-амперной характеристики при  малых амплитудах подводимого напряжения. Достоинством таких диодов является отсутствие цепей накала и расход мощности на накал, большой срок службы, небольшие размеры и масса, малая  собственная емкость. Но они имеют  и некоторые недостатки: наличие  обратной проводимости, нестабильность характеристики и разброс параметров для различных экземпляров диодов одного и того же типа. Кроме полупроводниковых  и вакуумных диодов в амплитудных детекторах могут применяться транзисторы и электронные лампы. Детекторы с такими приборами более сложны и дороги и, кроме того, создают большие искажения сигнала, хотя некоторые из них в отличие от диодных детекторов имеют коэффициент передачи напряжения больше единицы. Поэтому в современных приемниках в основном применяются диодные полупроводниковые детекторы.

Свойства  диода определяются его вольт-амперной характеристикой. На рис. 13.3, а показана реальная вольт-амперная характеристика полупроводникового диода. На начальном участке зависимость

тока диода  от приложенного к нему напряжения имеет экспоненциальный характер и достаточно точно описывается уравнением

i_д = I₀(е^аи-1),

где I₀ и а — параметры, зависящие от типа диода. При большем токе вольт-амперная характеристика реальных диодов постепенно приближается к линейной. Учет экспоненциального изменения проводимости диода при изменении амплитуды сигнала делает анализ работы детектора очень сложным. Поэтому реальную характеристику диода при входном напряжении, большем 0,2 В, можно заменить идеализированной (рис. 13.3, б) без учета обратного тока, так как у современных полупроводниковых диодов обратная проводимость на 2—3 порядка меньше прямой проводимости.

Вначале рассмотрим работу диодного детектора при подаче на его вход смодулированного напряжения высокой (промежуточной) частоты. Входной контур (см. рис. 13.2) L_KC_K настроен на частоту входного сигнала. На зажимах А Б катушки L_CB действует напряжение сигнала высокой частоты. Под действием этого напряжения в цепи диода создаются импульсы тока.

Рассмотрим  работу диодного детектора с помощью  графиков рис. 13.4, а—г, предполагая, что  на входе детектора действует  немо-дулированное напряжение, как  это показано на рис. 13.4, а.

В промежутки времени от t₁ до t₂ (рис. 13.4, г) ток через диод i_зар заряжает конденсатор С_н, напряжение на котором будет увеличиваться. В следующую часть периода напряжение на аноде диода отрицательное и ток через диод практически прекращается, и конденсатор разряжается (ток i_разр) через резистор R_н. Для детекторов радиосигналов

принимается условие, что RнCн >> Tnp (постоянная времени  нагрузки детектора значительно  больше периода промежуточной частоты). Поэтому напряжение на конденсаторе за время его разряда уменьшится незначительно. За часть следующего полупериода, когда входное напряжение снова положительно, через диод опять течет ток, увеличивающий напряжение на конденсаторе. Затем напряжение на конденсаторе снова несколько уменьшается. В цепи нагрузки существует динамическое равновесие, при котором увеличение напряжения на конденсаторе оказывается равным его уменьшению. Эти колебания напряжения на нагрузке при выполнении неравенства RнCн >> Тпр оказываются очень малыми. Поэтому в цепи диода течет ток i₀ и напряжение на нагрузке R_н будет содержать большую постоянную составляющую U₀ и очень малую переменную составляющую высокой частоты. Постоянное напряжение, как это видно из рис. 13.2, приложено к диоду, при этом на его аноде относительно катода приложено запирающее напряжение. За счет этого ось времени сдвигается влево в область отрицательных значений на величину U₀ (рис. 13.4, а), Если на вход детектора будет подан модулированный сигнал mU_mω то напряжение U₀ будет изменяться в соответствии с законом модуляции, т. е. с увеличением амплитуды входного сигнала будет увеличиваться по сравнению с U₀, а при уменьшении амплитуды — станет меньше U₀. Так как между напряжениями U₀ и U_m существует линейная зависимость, то напряжение U₀ будет изменяться по тому же закону, что и огибающая входного сигнала, так как постоянная составляющая тока диода I₀ будет изменяться по закону модуляции. Этот ток создает на нагрузке R_н падение напряжения, изменяющееся по закону модуляции U_н = U_Cн = U₀ (1 + m cos Ωt). 

3. Основные  качественные показатели детектора.

 

  

К основным качественным показателям детектора относятся: коэффициент передачи K_d входное сопротивление R_вхd; нелинейные и частотные искажения сигнала К_г, %', Мв; коэффициент фильтрации К_ф:

K_d = U₀ /  U_mm       (13.1)

При действии на входе детектора немодулированного  ВЧ-сигнала коэффициент передачи детектора равен отношению постоянной составляющей на нагрузке детектора к амплитуде ВЧ-сигнала:

K_d = U₀/U_m. (13.2)

Коэффициент передачи детектора желательно иметь  как можно больше. У диодных  детекторов он меньше единицы и равен 0,3—0,6 в зависимости от типа детектора и его режима работы.

Входное сопротивление R_вх определяется как отношение амплитуды высокочастотного напряжения (промежуточной частоты) на входе детектора к амплитуде первой гармоники тока, протекающего через диод:

R_вхd = U_вх/ I_вх1           (13.3)

Так как детектор подключается к контуру УПЧ, то для  уменьшения влияния входного сопротивления детектора на его добротность входное сопротивление детектора должно быть как можно больше.

Нелинейные  искажения в детекторе возникают  вследствие инерционности процессов  в нем, из-за нелинейности детекторной  характеристики и за счет влияния  разделительного конденсатора на выходе детектора, связывающего его с УНЧ.

Частотные   искажения   в   детекторе   обусловливаются   емкостью конденсатора нагрузки Сн, включаемого параллельно сопротивлению нагрузки Rн. Частотные искажения происходят в детекторе только в области верхних частот.

Коэффициент фильтрации Кф показывает, во сколько  раз ослабляется высокочастотное напряжение на выходе детектора по сравнению с напряжением высокой частоты на входе:

К_ф = U_вхВЧ/U_выхВЧ.        (13.4)

Значение  К_ф должно быть не менее 5. 

4. Схемы диодных детекторов.

 

  

В радиоприемных  устройствах применяются последовательная и параллельная схемы диодного детектора.  Схема  последовательного детектора  (рис.   13.5)  применяется

в основных детекторных каскадах приемника. Последовательной схема называется потому, что диод Д и нагрузка детектора подключены к источнику сигнала последовательно. Сопротивление нагрузки детектора Rн часто делится на две части — на резисторы R_нl и R_н2. Соответственно делится на две части и емкость нагрузки С_н — конденсатор С_н1 и С_н2. Это делается для уменьшения искажений, вносимых детекторным каскадом, и улучшения фильтрации переменной составляющей промежуточной частоты. С резистора R_н2, напряжение низкой частоты подается на вход УНЧ. Для того чтобы постоянная составляющая напряжения U_0,выделяющаяся на резисторе R_н2, не подавалась на базу транзистора УНЧ и этим самым не нарушала его режима работы, включается разделительный конденсатор С_Разд, который для переменной составляющей звуковой частоты представляет малое сопротивление.