7. Синхронизация развертывающих устройств и источников сигнала

Целью изучения данной темы является ознакомление с принципами разделения импульсов синхронизации с помощью RC-цепочек, знание сигнала синхронизации ТВ приемника причересстрочной развертке, принципов непосредственной и инерционной синхронизации автогенераторов ТВ развертывающих устройств.

7.1. Требования к сигналам синхронизации

Развертывающие устройства ТВ системы должны работать синхронно и синфазно. Это требование выполняется принудительной синхронизацией, для чего на все развертывающие устройства в конце каждой строки и каждого поля подаются специальные синхронизирующие импульсы, которые заставляют срабатывать их в строго определенный момент. Способы синхронизации разверток передающих и приемных устройств разные.

Развертывающие устройства, работающие на телецентре, соединены с источником импульсов кабельными линиями. Для их синхронизации используются импульсы строчной частоты и частоты полей, подводимые соответственно к строчным и кадровым развертывающим устройствам. Для синхронизации развертывающих устройств приемников формируется имеющий весьма сложную форму специальный сигнал синхронизации приемников, который передается в одном общем канале с сигналом изображения. Кроме этого сигнала в сигнал изображения вводят гасящие импульсы, запирающие электронные лучи приемных и передающих трубок на длительность обратного хода по строкам и по полям. Это необходимо, чтобы электронный луч во время обратного хода в передающих трубках не считывал зарядов и не оставлял следов на мишени, а в приемных трубках чтобы не создавалась дополнительная засветка экрана и не снижался контраст изображения.

Длительности обратных ходов развертки по строке и по полю существенно различны. Поэтому гасящие импульсы должны представлять собой смесь узких импульсов, следующих с частотой строк, и широких, следующих с частотой полей. Длительность гасящих импульсов приемной трубки должна быть больше длительности гасящих импульсов передающей трубки, так как при попеременной работе от разных камер с неодинаковой длиной камерных кабелей могут возникнуть непредвиденные сдвиги сигналов изображения относительно сигнала синхронизации.

Таким образом, на ТВ центре формируются следующие сигналы: синхронизирующие импульсы строк, синхронизирующие импульсы полей, сигнал синхронизации приемников, гасящие импульсы приемной трубки, гасящие импульсы передающей трубки. Перечисленные сигналы далеко не исчерпывают номенклатуру сигналов синхронизации и управления, необходимых для нормального функционирования всех устройств ТВ центра. Однако по функциональной значимости остальные сигналы можно отнести к вспомогательным.

Сигнал синхронизации приемников создается на ТВ центре и передается к телевизорам по одному каналу с сигналом изображения во время обратного хода луча(время передачи гасящих импульсов). Вершины гасящих импульсов служат как бы пьедесталами, на которых располагаются импульсы синхронизации. Поскольку уровень гашения примерно соответствует уровню черного в сигнале, часто говорят, что синхронизирующие импульсы располагаются в области “чернее черного”. При таком расположении импульсы синхронизации легко могут быть отделены от сигнала изображения при обычном амплитудном ограничении.

Не менее важной задачей является разделение строчных синхронизирующих импульсов и импульсов синхронизации полей друг от друга. Для этого они должны отличаться либо по уровню, либо по длительности. В первом случае (рис.7.1) импульсы синхронизации полей можно выделять с помощью ограничителя. Однако из-за увеличения общего размаха сигнала значительно возрастает мощность радиопередатчика. Поэтому лучше делать синхронизирующие импульсы разными по длительности (длительность строчных синхронизирующих импульсов значительно меньше длительности импульсов синхронизации полей). Разница в длительности строчных импульсов и импульсов полей преобразуется с помощью дифференцирующих и интегрирующих цепей в разницу напряжений, как показано на рис.7.2. При этом разница в напряжении может быть сделана столь значительной, что остатки строчных импульсов после интегрирования не будут оказывать никакого влияния на синхронизацию кадровой развертки.

Рисунок 7.2. Разделение импульсов синхронизации с помощью цепей

Рисунок 7.2. Разделение импульсов синхронизации с помощью цепей:

а – интегрирующая; б – дифференцирующая; в – форма сигналов

Выделение синхронизирующих импульсов полей с помощью интегрирующей цепи наряду с простотой обладает еще одним положительным качеством — большой помехоустойчивостью. Импульсы помех, имеющие малую длительность, не успевают создавать на конденсаторе значительных напряжений, как бы сглаживаются интегрирующей цепью, не оказывая влияния на работу генератора вертикальной развертки. Недостатком такого выделения синхронизирующих импульсов является невозможность получения крутого фронта интегрированных импульсов и, как следствие, - возможная нестабильность момента синхронизации.

7.2. Форма сигналов синхронизации

При построчном разложении между двумя кадровыми синхронизирующими импульсами размещаются z строчных импульсов. Длительность кадрового импульса синхронизации в несколько раз больше периода строки (рис.7.3). После прохождения сигнала UВХ через дифференцирующую цепь получим сигнал UДЦ, положительные импульсы которого могут использоваться для синхронизации строчной развертки приемника, а отрицательные — никакого действия на работу генератора развертки оказывать не будут.

Во время действия кадрового синхронизирующего импульса в канале строчной синхронизации импульсы отсутствуют. Синхронизация строчной развертки в этот промежуток времени будет отсутствовать и генератор импульсов строчной развертки ТВ приемника будет работать в автономном режиме. В результате несколько первых строк растра после окончания действия кадрового импульса могут оказаться сбитыми.

Рисунок 7.3. Форма сигналов синхронизации при построчной синхронизации

Рисунок 7.3. Форма сигналов синхронизации при построчной синхронизации

Для сохранения непрерывности следования строчных импульсов в кадровый синхронизирующий импульс вводят прямоугольные врезки следующие со строчной частотой. Срез врезки должен совпадать с фронтом строчного импульса, который должен был бы быть в этом месте. После дифференцирования такого сигнала вх положительные импульсы используются для синхронизации. Таким образом, они следуют без перерыва со строчной частотой (дц рис.7.3), кадровые синхронизирующие импульсы выделяются интегрирующей цепью. Наличие врезок приводит к получению на выходе интегрирующей цепи зубчатой формы кривой U'иц. Такое искажение формы 6удет одинаковым у всех кадровых синхронизирующих импульсов. Поэтому при постоянном уровне срабатывания кадрового генератора развертки это не приведет к нарушению синхронизации.

Рисунок 7.4. Нарушение идентичности синхронизирующих импульсов полей с врезками строчной частоты при чересстрочной развертке

Рисунок 7.4. Нарушение идентичности синхронизирующих импульсов полей с врезками строчной частоты при чересстрочной развертке

При чересстрочном разложении число строк z в кадре нечетно, и между двумя следующими друг за другом синхронизирующими импульсами четных и нечетных полей размещается m+1/2 периодов строчной частоты fZ, где m - число целых строк в одном поле, одна вторая периода строчной частоты обусловливает соответствующий временной сдвиг строчных врезок относительно синхронизирующего импульса четного поля (поля, в котором разворачиваются четные строки). В результате форма синхронизирующих импульсов четных и нечетных полей оказывается неодинаковой (рис.7.4): в импульсе нечетных полей время от фронта импульса до первой врезки равно длительности почти целой строки (за вычитанием длительности врезки), а в импульсе четных полей это время составляет половину длительности строки. Из-за этого формы интегрированных импульсов UИЦ для четных и нечетных полей также будут различными. Их различие хорошо видно на рисунке при совмещении обоих интегрированных импульсов на одном графике Uиц совм.

При синхронизации кадрового генератора такими импульсами может произойти нежелательный сдвиг во времени начала обратных ходов развертки по полям. Этот сдвиг, как видно из рис 7.4, равен , и может достигать долей длительности строки. Наличие сдвига приведет к нарушению чересстрочности развертки, т.е. растры полей будут сдвинуты по вертикали не точно на половину расстояния между соседними строками, и появится так называемое спаривание строк. Спаривание строк ухудшает качество изображения. Становится заметной структура строк, уменьшается четкость по вертикали. Поэтому необходимо так изменить форму синхронизирующих импульсов, чтобы исчезло различие между четными и нечетными импульсами полей и сдвиг , стал равен нулю. Для устранения различия в форме синхронизирующих импульсов четных и нечетных полей врезки в них целесообразно сделать с двойной строчной частотой (рис.7.5). Форма четных и нечетных импульсов синхронизации полей становится как до, так и после интегрирования идентичной.

Во время действия синхронизирующего импульса полей строчные импульсы будут следовать с удвоенной частотой. Для устойчивой син-

Рисунок 7.5. Кадровая синхронизация с врезками двойной строчной частоты

Рисунок 7.5. Кадровая синхронизация с врезками двойной строчной частоты

хронизации генератор импульсов строчной развертки настраивается так, чтобы частота его колебаний в режиме без синхронизации была ниже частоты строк. При этом, если амплитуда импульсов синхронизации не чрезмерно велика, генератор не будет реагировать на дополнительные импульсы, и во время их передачи он будет работать в режиме деления частоты с коэффициентом 2. Таким образом, при полной идентичности синхронизирующих импульсов полей импульсы после интегрирования Uиц получаются тоже одинаковыми и при наложении совпадают. Однако при более строгом рассмотрении процессов приходится сделать заключение, что совпадение интегрированных импульсов не является все же точным. На интегрирующую цепь поступают наряду с синхронизирующими импульсами полей строчные синхронизирующие импульсы. От каждого строчного импульса конденсатор получает определенный заряд. Так как строчные импульсы (на рис.7.5 отмечены кружками) в четных и нечетных полях располагаются на разных расстояниях от начала и конца синхронизирующего импульса полей, то они, естественно, оказывают разное влияние на ход кривой накопления заряда на конденсаторе в четных и нечетных полях.

Рассмотрим нарушение идентичности возрастающих участков интегрирования кривой. На рис.7.6 в увеличенном масштабе изображены участки кривых, обведенные кружками на рис.7.5. В то время как в синхронизирующих импульсах нечетных полей (сплошная линия на графике Uиц ) остаточный заряд конденсатора от последнего строчного импульса почти равен нулю, в импульсах четных полей он значителен (штриховая линия). Начальные условия интегрирования кадровых импульсов в нечетных и четных полях получаются различными, а это также приводит к нежелательному временному сдвигу2. Правда, в этом случае он мал (<), но достаточен, чтобы нарушить регулярность развертки.

К нарушению одинаковости начальных условий интегрирования приводит и наличие строчных импульсов, следующих за синхронизи-

Рисунок 7.6. Нарушение идентичности начальных участков интегрированных импульсов из-за влияния строчных синхронизирующих импульсов

Рисунок 7.6. Нарушение идентичности начальных участков интегрированных импульсов из-за влияния строчных синхронизирующих импульсов

рующими импульсами полей. На рис.7.5 видно, что разряд конденсатора в четном поле несколько запаздывает (штриховой участок спадающей части Uиц). Из-за этого к началу следующего синхронизирующего импульса полей в четных и нечетных полях на конденсаторе будут оставаться различные напряжения. Из-за наличия большого промежутка времени между соседними импульсами полей этот остаток заряда будет сказываться еще меньше, чем остаток от последнего строчного импульса перед импульсом полей, но пренебрегать им не рекомендуется. Чтобы избежать разницы в форме импульсов после интегрирования, достаточно до и после синхронизирующих импульсов полей ввести по несколько импульсов, следующих с двойной строчной частотой. Такие импульсы называются уравнивающими. Чем больше уравнивающих импульсов, тем точнее может быть выдержано условие идентичности интегрированных импульсов.

Таким образом, для получения устойчивой чересстрочной развертки приходится усложнять форму синхронизирующего импульса полей (рис.7.7). Моменты синхронизации строчной развертки для наглядности отмечены знаками пилы. Длительность импульса синхронизации кадровой развертки и число уравнивающих импульсов до и после него выбираются в зависимости от требований к точности синхронизации. Период строчной развертки обозначен на рисунке Н.

Рисунок 7.7. Сигнал синхронизации приемника при чересстрочной развертке

Рисунок 7.7. Сигнал синхронизации приемника при чересстрочной развертке

Отечественным стандартом длительность импульса кадровой синхронизации определяется 2,5 Н (160 мкс), а длительность уравнивающих импульсов делается в 2 раза меньше строчных синхронизирующих импульсов. Стандартом устанавливается, что число передних и задних уравнивающих импульсов, а также импульсов, составляющих сигнал кадровой синхронизации, должно быть равно пяти. Импульсы синхронизации расположены на вершинах гасящих импульсов и составляют 30 % размаха сигнала изображения от уровня черного до уровня белого. Помещаются они не в середине гасящих импульсов, а несколько ближе к их левому краю. Для работы развертывающих устройств желательно, чтобы синхронизирующие импульсы располагались как можно ближе к левому краю гасящих импульсов. Действительно, в момент прихода синхронизирующего импульса в приемном устройстве начинается обратный ход развертки. На все время обратного хода экран должен быть погашен гасящим импульсом. Если синхронизирующий импульс будет сдвинут вправо, то на обратный ход луча приемной трубки будет отведено меньше времени. При превышении этого времени вследствие каких-либо причин обратный ход луча на экране не будет полностью погашен. С другой стороны, нельзя расположить строчные синхронизирующие импульсы непосредственно у левого края гасящего импульса. Сдвиг фронта строчного синхронизирующего импульса вправо необходим для предотвращения влияния содержания передаваемого изображения на форму синхронизирующего импульса. Этот сдвиг, образующий уступ перед началом строчного синхронизирующего импульса, должен заведомо превосходить длительность переходных процессов в сравнительно узкополосном канале синхронизации. Полоса пропускания канала синхронизации в приемниках составляет 2...3 МГц, и, следовательно, длительность нестационарных процессов 0,5 мкс; сдвиг импульса, образующего уступ перед строчным синхронизирующим импульсом, таким образом, не может быть меньше 0,5 мкс; стандартом установлено 1,5 мкс.

На уступе перед синхронизирующим импульсом полей должны быть расположены пять уравнивающих импульсов. Этим и определяется длительность уступа на кадровом импульсе.

Итак, в сигнале синхронизации телевизионных приемников наиболее сложным по форме является сигнал кадровой синхронизации. Его форма, принятая отечественным стандартом, а также большинством европейских стран и США, является наиболее совершенной. При ее установлении были учтены все факторы, даже в незначительной степени влияющие на точность синхронизации. Такая форма позволяет получить хорошее качество чересстрочной развертки при наиболее простом способе разделения сигналов — с помощью интегрирующей цепи — и большую помехоустойчивость.

7.3. Синхронизация генераторов электрических колебаний

В теории колебаний методы синхронизации генераторов электрических колебаний разделяются на две группы: захватывание частоты колебаний генератора и параметрическая синхронизация. В телевизионной технике захватывание частоты автогенератора и параметрическая синхронизация получили соответственно названия непосредственной и инерционной синхронизации.

При непосредственной синхронизации импульс воздействует на автогенератор, непосредственно навязывая ему вынужденные колебания с определенными частотой и фазой. Наиболее просто непосредственная синхронизация реализуется при использовании в качестве задающих генераторов мультивибраторов, блокинг-генераторов и других релаксационных генераторов. Непосредственная синхронизация в реализации проще инерционной. Однако в телевидении она используется редко.

Вспомним, что по линии связи между ТВ центром и приемником, если не учитывать звукового сопровождения, передаются два сигнала: сигнал изображения и сигналы синхронизации разверток ТВ приемника. Наличие в этой линии помех по-разному сказывается на сигналах изображения и синхронизации. Если синхронизация развертывающих устройств не нарушается, то изображение можно получить и при очень больших помехах. Если же нарушена синхронизация, то даже при малых помехах практически невозможно синтезировать изображение вообще.

Помехи в радиоканале будут неодинаково сказываться на синхронизации кадровой и строчной разверток. Синхронизация кадровой развертки будет меньше подвержена влиянию импульсных помех, так как синхронизирующие импульсы полей выделяются из синхросмеси интегрирующей цепью, являющейся фильтром нижних частот. Дифференцирующая цепь, выделяющая строчные синхронизирующие импульсы, не может защитить генератор импульсов строчной развертки от импульсных помех, и канал строчной синхронизации оказывается значительно менее помехозашищенным, чем канал кадровой. Поэтому в первую очередь принимаются меры по защите от помех канала строчной синхронизации. Для этого в нем используется инерционная синхронизация.

Метод инерционной синхронизации автогенератора является параметрическим. Под воздействием внешнего сигнала изменяется тот или иной параметр генератора, определяющий частоту и фазу его колебаний. Этим параметром может быть не только элемент схемы генератора, но и питающие его напряжения. Управление параметром генератора, используемым для синхронизации колебаний, производят с помощью системы автоматического регулирования, получившей название фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). В литературе получила применение также аббревиатура АПЧиФ — автоматическая подстройка частоты и фазы. Структурная схема ФАПЧ приведена на рис.7.8.

Рисунок 7.8. Структурная схема системы ФАПЧ

Рисунок 7.8. Структурная схема системы ФАПЧ

Синхронизирующие импульсы и колебания синхронизируемого автогенератора (например, с задающего генератора развертки или его выходного каскада) поступают на импульсный фазовый детектор, где сравниваются их фазы и вырабатывается выходное напряжение, пропорциональное разности мгновенных значений этих фаз. Из-за импульсного характера поступающего на детектор сигнала выходное напряжение получается также импульсным. Поэтому после детектора устанавливается интегрирующий элемент (фильтр нижних частот), на выходе которого образуется постоянное напряжение с величиной и знаком, соответствующими разности фаз синхронизирующих импульсов и колебаний генератора. Это напряжение, воздействуя на управляемый параметр автогенератора, перестраивает частоту его колебаний, обеспечивая необходимую синхронизацию.

Интегрирующий элемент в значительной мере подавляет влияние хаотических помех, так как среднее изменение фазы, вызванное такими помехами, за достаточно большой промежуток времени равно нулю.

Применение системы ФАПЧ позволяет обеспечить не только высокую помехоустойчивость, но и удобство установки любого заданного значения фазы автогенератора. В частности, ручной регулировкой можно в автогенераторе добиться опережения строчных синхронизирующих импульсов, что очень важно, например, в устройствах строчной развертки, построенных на транзисторах.

7.4. Формирование сигналов синхронизации

Для получения синхронизирующих и управляющих импульсов используется специальное устройство — синхрогенератор, с помощью которого формируются импульсы с требуемыми формой и временными параметрами. Число независимых друг от друга выходов для каждого вида импульса устанавливается в соответствии с числом потребителей на ТВ центре. Эти задачи решаются путем выполнения синхрогенератором следующих функций: в задающем устройстве (хронизаторе) устанавливается жесткая связь между частотами переменных напряжений, из которых впоследствии будут сформированы импульсы. В формирующем устройстве создаются импульсы требуемой формы и временных сдвигов между ними. В устройствах согласования и распределения импульсов каждый из видов импульсов распределяется по нескольким кабельным линиям, соединяющим синхрогенератор с многочисленными потребителями.

Хронизатор синхрогенератора состоит из задающего генератора и формирователя набора (сетки) опорных частот.

Частота задающего генератора определяется стандартом развертки. При построчной развертке частота кадров f = n (n — число кадров в секунду), число строк в кадре z и частота строк f связаны простым соотношением: f = nz, которое определяет структуру задающей части (рис.7.9). С помощью ряда делителей строчная частота f делится на z, в результате чего на выходе получается сигнал с кадровой частотой f. Таким образом, частоты f и f оказываются жестко связанными между собой, что и обеспечивает постоянство числа строк в каждом кадре изображения.

Рисунок 7.9. Структурная схема задающего устройства синхрогенератора при построчной развертке Рисунок 7.10. Структурная схема задающего устройства синхрогенератора при чересстрочной развертке

При чересстрочной развертке каждый кадр изображения состоит из двух полей. Частота, с которой работает кадровая развертка, оказывается вдвое больше, чем частота кадров, т.е. f = 2f. Эта частота связана с числом строк в одном поле и частотой строк соотношением

f=zf.

Чтобы получить частоту полей f из частоты строк f, необходимо строчную частоту разделить на z/2, т.е. на число строк в одном поле. Но при чересстрочной развертке число строк в кадре берется нечетным, и z/2 получится дробным. Способов же точного деления частоты с дробным коэффициентом деления не существует. Поэтому поступают следующим образом. Задающий генератор работает на удвоенной частоте строк 2f (рис.7.10). Эта частота делится на целое число z, и на выходе устройства получается частота полей f. Для получения частоты строк f частоту задающего генератора 2f делят на 2. С выхода устройства снимаются три напряжения с частотами: двойной строчной 2f, строчной f и полей f.

Значение частоты колебаний задающего генератора, равное двойной строчной частоте, является минимально возможным. В современных синхрогенераторах, как будет показано ниже, для обеспечения работы формирующего устройства необходима широкая номенклатура импульсов с разными частотами, значительно превышающими строчную или двойную строчную частоту. Значения этих частот колеблются от сотен килогерц до нескольких мегагерц. Тем не менее из приведенных выше рассуждений следует, что частота задающего генератора должна быть кратной f при построчной развертке и 2f -при чересстрочной.

Стабильность работы задающих генераторов должна быть достаточно высока, чтобы обеспечить в соответствии со стандартом погрешность частоты строк не более 0,016 Гц, что в пересчете в относительную погрешность составит величину = 10-6.

Обобщенная структурная схема современного синхрогенератора (рис.7.11) претерпевает определенные изменения в зависимости от режима работы синхрогенератора.

Существует три основных режима работы синхрогенератора: автономный, ведомый и режим централизованной синхронизации.

В автономном режиме в качестве задающего генератора в хронизаторе используется высокостабильный (кварцованный) автогенератор. Переключатель В1 устанавливается в этом случае в положение Авт. Задающий генератор работает с высокой стабильностью, определяемой стандартом. Этот режим применяется, когда телевизионная программа создается аппаратурой, обслуживаемой одним синхрогенератором. В создании телевизионной программы на крупном телевизионном центре используется очень большой объем оборудования, размещенного в различных аппаратных. Оно должно работать

исунок 7.11. Обобщенная структурная схема синхрогенератора: ФССИ, ФКСИ, ФССП, ФСГ, ФСС – формирователи сигналов строчных синхронизирующих, кадровых синхронизирующих, синхронизации приемника, гашения, служебных соответственно; ВК – выходные каскады

Рисунок 7.11. Обобщенная структурная схема синхрогенератора: ФССИ, ФКСИ, ФССП, ФСГ, ФСС – формирователи сигналов строчных синхронизирующих, кадровых синхронизирующих, синхронизации приемника, гашения, служебных соответственно; ВК – выходные каскады

строго синхронно и синфазно, т.е. от одних и тех же синхронизирующих импульсов. Это требование означало бы необходимость иметь на телевизионном центре сложнейшую разветвленную сеть распределения синхросигналов от одного синхрогенератора. На практике поступают иначе. В каждой из аппаратных телецентра имеется свой синхрогенератор, структура которого определена рис.7.11. Каждый из синхрогенераторов обслуживает оборудование только данной аппаратной. Если при создании телевизионной программы требуется участие нескольких аппаратных, то их синхрогенераторы переводятся в режим централизованной синхронизации (переключатель В1 в положении ССЦ). В этом случае задающие генераторы синхрокомплектов отключены, а на вход формирователей опорных частот поступает по кабелю сигнал от одного, общего для телецентра задающего генератора. Таким образом, вместо сложной разветвленной сети распределения синхросигналов каждая аппаратная работает от одной линии, по которой поступает исходная, общая для всех частота.

Особые условия возникают при организации телевизионной программы несколькими, далеко расположенными друг от друга источниками сигнала. Например, когда программа компонуется из сюжетов, доставляемых с передвижных телевизионных станций или даже со станций разных городов. Телевизионные сигналы внешних источников из-за несинхронности нельзя микшировать (смешивать) с сигналом местной станции, в них нельзя вводить ее титры и видеоэффекты. Это сужает творческие и художественные возможности создателей комбинированной программы. Кроме того, несинхронность сигналов местного и внешнего источников при их смене будет приводить к скачкам фазы синхронизирующих импульсов, что обусловит возможные кратковременные сбои синхронизации в телевизионных приемниках, нарушит работу в линиях связи и ретрансляторах, устройствах видеозаписи и др. Таким образом, необходимо синхронизировать различные источники программы. Для этого синхрогенератор местного источника ставится в автономный режим. Из полученного от внешнего источника по радиоканалу или другой линии связи телевизионного сигнала выделяется с помощью амплитудного селектора сигнал синхронизации приемника ССП, который подается на фазовый детектор системы ФАПЧ, имеющийся в синхрогенераторе. На второй вход этого детектора подаются импульсы ССП от местного синхрогенератора. Происходит сравнение двух сигналов синхронизации: от местного и внешнего источников. Системой ФАПЧ вырабатывается сигнал ошибки, который представляет собой постоянно или медленно меняющееся напряжение. Этот сигнал по отдельному каналу связи, в качестве которого можно использовать обычную телефонную линию, направляется обратно к внешнему источнику программы и подается на вход перестраиваемого генератора опорной частоты хронизатора. Переключатель В1 в хронизаторе внешнего источника должен быть переведен в положение Вед. Сигнал ошибки, воздействуя на генератор, подстраивает его частоту и фазу до тех пор, пока ошибка не станет равной нулю, т.е. до равенства частот и фаз синхроимпульсов местного и внешнего источников. Внешний источник, таким образом, как бы ведется местным, отчего и режим работы внешнего синхрогенератора называется ведомым.

На рис.7.11 в качестве примера изображены элементы двух систем ФАПЧ, позволяющих подчинить местному синхрогенератору два внешних источника программы.

Возможен вариант ведомого режима работы синхрогенератора, в котором источник местной программы должен быть синхронизирован источником внешней программы без использования отдельного канала синхронизации между ними. В этом случае сигнал ССП внешнего источника должен быть подан в соответствии с рис.7.11 на вход ФАПЧ2, а полученный сигнал ошибки, скоммутированный переключателем В2 на собственный генератор опорной частоты, подстроит частоту и фазу местного источника под внешний источник. Этот режим оказывается эквивалентным режиму синхронизации телевизионного приемника. Использован он может быть, когда в программу местного источника необходимо включить только фрагменты программы внешнего источника, а не осуществлять его полную ретрансляцию.

7.5. Синхронизация источников сигнала путем временного преобразования

Как отмечалось выше, все ТВ сигналы источников программ телевизионного центра и сигналы, поступающие извне (с репортажных установок, передвижных станций, от других телецентров и пр.), должны быть синхронны и синфазны. Только при этом условии возможны создание комбинированных из этих сигналов программ, бесперебойная работа развертывающих устройств приемников при коммутации местных и внешних сигналов. При этом рассматривались способы синхронизации источников сигналов с помощью синхронизирующих импульсов. Однако возможен и нашел практическое применение еще один способ синхронизации, основанный на временном преобразовании ТВ сигналов от автономно (независимо) работающих источников.

Устройство, в котором решается данная задача, называется цифровым телевизионным синхронизатором. Его работа основана на преобразовании входного сигнала в цифровую форму и записи его в кадровую память по адресам, формируемым для каждого дискретного отсчета изображения. Последовательность записи по сформированным адресам периодически повторяется, и, таким образом, содержимое ЗУ постоянно обновляется и старая информация заменяется новой. При считывании этой информации из памяти по адресам, которые формируются в соответствии с опорными (местными) сигналами синхронизации, на выходе синхронизатора формируется ТВ сигнал, синхронный с местными источниками сигналов. Частота и фаза синхронизации выходного сигнала не зависят от частоты и фазы сигнала на входе синхронизатора, что достигается благодаря относительной независимости операций записи и считывания из запоминающего устройства.

Упрощенная функциональная схема группового синхронизатора представлена на рис.7.12. На его вход поступает сигнал от внешнего источника, который должен быть синхронизирован с частотой местного сигнала, называемого в данном случае опорным. В качестве опорного сигнала может служить как полный ТВ сигнал, так и сигнал синхронизации.

Рис.7.12. Структурная схема цифрового синхронизатора сигналов

Рис.7.12. Структурная схема цифрового синхронизатора сигналов

В АЦП входной аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму и поступает в запоминающее устройство ЗУ. При этом для согласования высокой скорости цифрового потока на выходе АЦП и быстродействия элементов памяти сигнал может быть демультиплексирован. Дискретизация входного сигнала в АЦП производится с частотой тактовых импульсов, вырабатываемых в формирователе 1, который ведется внешним сигналом. В этом же формирователе формируются импульсы, определяющие моменты записи, и коды адресов памяти, по которым производится запись.

Считывание осуществляется с частотой и фазой, определяемыми местным сигналом. Соответствующие импульсы с тактовой частотой, частотой считывания и коды адресов, но которым производится считывание, создаются формирователем 2. Считанный из ЗУ цифровой сигнал приобретает аналоговую форму в ЦАП. Если при записи сигнала применялось демультиплексирование, то после считывания должен быть использован обратный процесс мультиплексирования.

Важным моментом в синхронизаторе является реализация независимости процессов записи и считывания, поскольку решается задача синхронизации абсолютно независимых источников сигнала. С этой целью процессы записи и считывания в каждой из секций ЗУ должны быть разнесены во времени. Обычно используют следующий алгоритм считывания. Если разность фаз между кадровыми синхронизирующими импульсами не превышает времени записи одной секции памяти, то считывание из секции, в которой производится запись, невозможно и его осуществляют из других секций таким образом, что если в данный момент записывается нечетное поле, то считывается четное, и наоборот. Если разность фаз превысила время записи одной секции, то считывать можно то же поле, которое записывается в данный момент, т.е. доступ к секции, в которой информация уже обновилась, открыт. Команды на запись и считывание вырабатываются устройством управления, в котором анализируется взаимное временное положение сигналов синхронизации входного и опорного сигналов. Устройство управления по этому признаку с помощью коммутатора переключает режим работы соответствующих секций памяти.

Кроме рассмотренной основной функции синхронизации внешних источников программ в синхронизаторе можно осуществлять и специальную обработку ТВ сигнала (получение стоп-кадра, видеоэффектов, преобразование стандартов разложения). Наконец, синхронизатор позволяет улучшить качество приема ТВ сигналов наземными станциями спутниковой связи благодаря возможности коррекции эффекта Доплера, возникающего при работе с удаляющимся или приближающимся к станции приема спутником. Благодаря перечисленным и некоторым другим преимуществам временного преобразования перед способом синхронизации импульсными сигналами цифровые синхронизаторы сигналов получили значительное распространение на телевизионных центрах.

Вопросы для самоконтроля

7.1. Назовите основные требования к сигналам синхронизации.

7.2. Поясните принцип разделения импульсов синхронизации с помощью RC- цепочек.

7.3. Каким образом обеспечивается непрерывность следования строчных импульсов в сигнале синхронизации?

7.4. С какой целью в сигнале синхронизации врезки делаются с двойной строчной частотой?

7.5. С какой целью в сигнал синхронизации вводятся уравнивающие импульсы?

7.6. Нарисуйте и проанализируйте сигнал синхронизации ТВ приемника при чересстрочной развертке.

7.7. Объясните принцип непосредственной и инерционной синхронизации автогенераторов ТВ развертывающих устройств.

7.8. Назовите основные конструктивные особенности синхрогенератора.

7.9. В чем заключается принцип синхронизации далеко расположенных друг от друга источников видеосигнала?

7.10. Поясните особенности синхронизации источников видеосигнала путем временного преобразования.

Список рекомендуемой литературы

7.1. Телевидение / Под ред. В.Е.Джаконии. – М.: Радио и связь, 1997. – 640с.

7.2. Домбругов Р.М. Телевидение. – Киев: Высшая школа, 1988. – 213с.

7.3. Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения. – СПб.: Лань, 1998. – 288с.

7.4. Проектирование и техническая эксплуатация телевизионной аппаратуры / Под ред. С.В.Новаковского. – М.: Радио и связь,1994. – 348с.

Основы радиосвязи и телевидения


*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.