Что такое электроника? Принципы работы
радиоустройств, радиокомпоненты, принципиальные схемы, электрические
колебания и связь, цифровое ТВ, интегральные схемы и многое другое...
Дата обновления
06.06.2016
Посвящение в радиоэлектронику, массовая радио-библиотека
поддержка
проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку!И мы
разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на
e-mail
Статистика
Масочный и планарный цветной кинескоп
Давно замечено, что восприимчивость человеческого глаза к окраске
деталей изображения зависит от размеров этих деталей. С их
уменьшением восприимчивость цвета резко падает, и мелкие Детали
цветного изображения воспринимаются как черно-белые.
Следовательно, с высокой четкостью необходимо передавать лишь
черно-белую структуру изображения, которой соответствует яркостный
канал. Цветоразностные каналы высокой четкости не требуют, поэтому
они могут занимать гораздо более узкую полосу частот. Ведь, как мы
помним, чем выше четкость изображения, т.е. чем на большее число
элементов разбивается изображение, тем шире требуемая полоса частот
для передачи изображения. В системе SECAM полоса частот, в которой
передаются сигналы цветности, не превосходит 1... 1,5 МГц, что в 4
раза меньше полосы частот канала яркости (6 МГц). Сигналы цветности
передаются на вспомогательных цветовых поднесущих 4,25 и 4,406 МГц.
Цветовые поднесущие оказываются в спектре видеосигнала яркости. Не
мешает ли это смотреть передачу? Оказывается, не мешает. Когда луч
развертывает строку, его яркость изменяется в небольших пределах с
частотой цветовой поднесущей. В результате строка становится как бы
пунктирной яркие участки на ней чередуются с темными. Но поскольку
структура этих участков мелкая, то глаз ее не замечает, точно так же,
как он не замечает строчную структуру растра, если, конечно, не
сидеть слишком близко к экрану
Цветовые поднесущие модулируются сигналами цветности по частоте,
причем девиация выбирается не слишком большой: не более 0,5 МГц.
Таким образом, весь спектр сигналов цветности занимает лишь верхнюю
часть спектра сигнала яркости. Кстати, догадайтесь теперь, как,
глядя на экран черно-белого телевизора, определить, идет ли цветная
передача? Догадались? Очень просто: структура изображения при
близком рассмотрении его оказывается точечной -это "работают"
цветовые поднесущие, модулируя яркость луча.
Итак, в цветном телевизоре нужен новый блок-блок цветности. В этом
блоке выделяются цветовые поднесущие, детектируются, а из про
детектированных сигналов получаются с помощью матричной схемы
сигналы цветности Е", Ес и Ев. Внимательный читатель может задать
вопрос: "Не мешают ли две цветовые поднесущие друг другу, ведь их
частоты расположены близко и между ними могут возникнуть биения?".
Это действительно может быть, но проблему решили просто. Сигналы
цветности передают через строку: в течение одной строки-сигнал Ек_у,
а в течение другой Ев_г. Это вполне оправдано, ведь четкость
цветовой картинки невысока. Для компенсации запаздывания
цветоразностного сигнала вводят специальную линию задержки на время,
равное времени передачи одной строки 64 мкс. Существует еще одна
проблема. Время задержки сигнала в цепях телевизионного приемника,
как впрочем и любого другого устройства, обратно пропорционально
полосе пропускания. Следовательно, широкополосный сигнал яркостного
канала проходит через цепи приемника быстрее, чем сравнительно
узкополосные сигналы яркости. Если задержку сигналов яркости не
скомпенсировать, то на экране цветного телевизора можно увидеть
довольно любопытные эпизоды.
Например, ярко-рыжий лев прыгнул из одного угла экрана в другой, но
прыгнул черно-белым, а его ярко-рыжая шевелюра прыгнула вслед за ним
с некоторым опозданием! Я немного утрирую, но "смазывание" цветов на
движущемся изображении будет заметным. Для компенсации этого явления
в канал яркости цветного телевизора вводят еще одну линию задержки.
Тем не менее "смазывание" цветов на быстро движущихся изображениях
иногда все-таки бывает заметно.
Ну вот, мы и рассмотрели отличия в структурной схеме цветного
телевизора. Сейчас самое главное - устройство цветного кинескопа,
поскольку именно он окончательно формирует цветное изображение.
Масочный кинескоп
Цветные кинескопы в их современном виде
появились после того, как были разработаны люминофоры, светящиеся
под ударами электронов красным, синим и зеленым цветами. Цветной
кинескоп имеет три катода и соответственно три электронных
прожектора. Сфокусированные ими три электронных луча направляются на
экран под некоторым углом друг к другу. А теперь, уважаемый читатель,
позвольте спросить вас, зачем нужны маски? Да, да, маски! Для
маскарада, разумеется! Маска оказалась нужна в цветном кинескопе!
Она представляет собой тонкий металлический лист, установленный
перед самым экраном. В маске имеются отверстия диаметром 0,25 мм.
Число их огромно: 550000. Но это еще не самое удивительное.
Люминофор черно-белой трубки чрезвычайно прост. Он нанесен внутри на
экран, и все. А вот люминофор цветного кинескопа выполнен в виде
мозаики из более чем полутора миллионов зернышек люминофоров
красного, зеленого и синего свечения (R, G, В), причем расположены
эти зернышки в строгом порядке позади отверстий маски. Представляете,
какая нужна точность при изготовлении масочного цветного кинескопа!
Три луча от трех "прожекторов" направлены под некоторым углом друг к
другу. Пройдя сквозь отверстие в маске, они попадают как раз на три
зернышка люминофора. То же повторяется, когда лучи при развертке
переместятся к соседнему отверстию. И так далее. В результате каждый
из лучей вызывает свечение экрана только своим, определенным цветом.
Сигнал яркостного канала из приемника подается на все три катода
кинескопа и модулирует яркость всех трех лучей. Так формируется
черно-белое изображение. А сигналы цветности из блока цветности
подаются на управляющие электроды (сетки) трех электронных
прожекторов и как бы "раскрашивают" изображение.
Надо отметить, что масочный цветной-^кинескоп отнюдь не последнее
слово телевизионной техники, у него много недостатков, и самый
главный из них - недостаточная яркость и сочность цветов изображения.
Ведь площадь отверстий маски мала по сравнению с площадью
всего экрана, поэтому значительная часть тока лучей "съедается"
маской и лишь небольшая часть электронов достигает экрана. В
результате нужны высокие ускоряющие напряжения (25 кВ), большие токи
лучей (по 0,3... 0,4 мА на каждый), что требует мощного
высоковольтного выпрямителя и мощных блоков развертки. Более
совершенны недавно разработанные планарные кинескопы. В них три
электронных прожектора расположены в один ряд. Маска заменена
системой тонких проволок, расположенных перед экраном и своим
электрическим полем, "распределяющим" лучи по цветным вертикальным
полоскам люминофора. Яркость экрана такого кинескопа получается
выше, а энергопотребление меньше. Но тонкие проволоки
цветоделительной сетки можно закрепить лишь в натянутом состоянии:
следовательно, экран должен быть плоским.
Планарный кинескоп
В небольших по размерам кинескопах это еще возможно, но в
больших кинескопах экран должен быть выпуклым, чтобы противостоять
давлению окружающего воздуха, ведь внутри кинескопавакуум. Сила атмосферного давления на экран домашнего
телевизора достигает двух трех тонн! Около выпуклого экрана
размещают теневую маску с удлиненными отверстиями, площадь которых
составляет значительную часть общей площади маски. За каждым
щелевидным отверстием в маске расположены три полоски люминофоров
красного, зеленого и синего свечения на экране. Вся триада образует
один элемент изображения. Благодаря штриховой структуре экрана
неточность установки лучей по вертикали мало влияет на качество
изображения.
Большой проблемой в цветных кинескопах является сведение лучей. Если
первоначальной регулировкой удалось добиться точного
попадания трех лучей в одно отверстие маски в центре экрана, то вряд
ли это получится на его краях. Для сведения лучей на всей площади
экрана устанавливают дополнительные электромагниты динамического
сведения, питаемые током специально подобранной формы. В современных
планарных кинескопах используют самосведение лучей, осуществляемое
специально сконструированной отклоняющей системой с неравномерным (астигматическим)
магнитным полем. В новейших конструкциях и постоянный магнит
статического сведения расположен в колбе трубки. Он намагничивается
лишь однажды, при заводской регулировке кинескопа. Все эти меры
заметно упрощают телевизионный приемник и повышают качество цветного
изображения. Телевизоры нового поколения с пленарным кинескопом
совсем не имеют электронных ламп. Они собраны только на
полупроводниковых приборах. А нельзя ли вообще избавиться и от
последнего электровакуумного прибора - кинескопа? Здесь мы подошли к
последнему разделу этой главы. Назовем его...
