Цветное телевидение?.. Это почти просто!

Глава 11 УСТАНОВКА И РЕГУЛИРОВКА ТЕЛЕВИЗОРА. СПЕЦИАЛЬНАЯ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА

_{Регулировка чистоты. Статическая сходимость. Динамическая сходимость. Цветовой тон фона. Испытательная таблица из цветных полос. Регулировка дискриминатора. Клеш-фильтр и коррекция предыскажений. Матрица. Прибор «Сервохром». Можно ли сказать, что это «почти просто»!}

Любознайкин. — Здравствуй, Незнайкин У тебя в квартире очень мило!

Незнайкин. — Добрый день, Любознайкин! Ты разве первый раз попал в мою пещеру?

Л. — Да, и я очень счастлив видеть, что после бесед о радио и телевидении ты принял нашу веру.

Н. — Мой дорогой друг, ты внушил мне страсть к радиотехнике, и я стал радиотехником в основном из-за удовольствия мастерить. Я продаю и ремонтирую радиоприемники и телевизоры, но по правде сказать, мне все реже приходится брать в руки паяльник, так. как современная аппаратура не так уж часто выходит из строя.

Л. — Технический прогресс, мой дорогой друг…

Н. — В результате этого часы моего досуга я посвящаю самообразованию. Но скажи, у меня складывается впечатление, что цветные телевизионные приемники неизмеримо сложнее классических телевизоров. И я боюсь, что скоро меня завалят работой, потому что, как мне кажется, придется производить множество сложных регулировок.

Л. — Не надо преувеличивать! Налаживание цветного телевизора, несомненно, требует большого количества более сложных операций, чем налаживание черно-белого телевизора, но совершенно нет необходимости быть крупным специалистом, чтобы справиться с этой задачей. Хорошо знающий свое дело радиотехник очень быстро освоит эту новую технику, тем более что существуют специальные испытательные таблицы для цветных телевизоров, а кроме того, как ты знаешь, цветной телевизор в основном состоит из черно-белого телевизора, в котором видеоблок и кинескоп заменили кое-чем новым.

Следовательно, все, что относится к антеннам, блокам переключения телевизионных каналов, УПЧ, детекторам и каналам звука, тебе уже достаточно знакомо. Наибольшие трудности тебе может доставить кинескоп и непосредственно связанные с ним узлы и схемы.

Н. — Можешь ли ты, например, дать мне инструкции относительно регулировки чистоты?

Л. — Нет ничего проще. Тебе нужно обеспечить, чтобы исходящие из электронной пушки электроны попадали только на соответствующие им точки люминофора (для примера мы возьмем «красный» электронный луч, потому что искажения цветового тона этого цвета наиболее заметны для глаза). Следовательно, нам нужно отключить две другие электронные пушки. (На телевизорах, как правило, бывают предназначенные для этой цели выключатели. Мы можем достигнуть такого же результата другим путем, например, установив на управляющих электродах очень низкое напряжение). Чтобы хорошо наблюдать явление, на экране не должно быть изображения, т. е. подаваемый на телевизор сигнал должен содержать только сигналы синхронизации, что очень легко сделать с помощью твоего генератора тест-таблицы для черно-белого телевидения. Что ты тогда увидишь?

Н. — Ровным счетом ничего!

Л. — Хорошо! А если теперь ты установишь напряжение на управляющих электродах красной электронной пушки выше его нормального уровня?

Н. — Тогда экран станет равномерно красным.

Л. — Этого и нужно желать, так как в этом случае цвет будет исключительно чистым. Но если в одном углу ты заметишь желтое пятно, что это означает?

Н. — Если я хорошо помню треугольник Максвелла и демонстрировавшиеся во Дворце открытий опыты, желтый цвет получается в результате смешивания красного и зеленого цветов.

Л. — Совершенно верно! А следовательно, появление желтого пятна означает, что исходящие из «красной» электронной пушки электроны попадают также на зеленый люминофор.

Н. — Что же нужно сделать?

Л. — Прежде всего тщательно размагнитить телевизор с помощью катушки индуктивности, подключенной к сети переменного тока. Убедись, что центр экрана чист, т. е. что электронный луч в центре экрана попадает точно на таблетку красного люминофора.

Н. — А если этого не будет?

Л. — Такое может случиться и означает, что отклоняющая система установлена неправильно; она могла сдвинуться при перевозке телевизора.

Н. — И тогда достаточно установить и закрепить отклоняющую систему в нужном положении. Понятно, но для выполнения такой работы необходимы два человека.

Л. — А зачем? Я полагаю, что эта работа не такая тяжелая!

Н. — А как я узнаю, что нашел нужное положение для катушки, если я не вижу на экране центрального красного пятна? Нужно работать вдвоем: один смотрит на экран, а второй стоит позади телевизора и перемещает отклоняющую систему.

Л. — Если ты в состоянии оплачивать помощника, то пожалуйста; в противном случае я рекомендую тебе воспользоваться зеркалом.

Н. — Но это же очевидно; до чего же я глуп! Эту регулировку выполнить очень просто, и теперь мой экран безупречно чист.

Л. — Полно! Как ты торопишься… Твой экран безупречно чист в центре, но по краям еще могут быть пятна.

Н. — Занятно! Уж не изогнуть ли катушки?

Л. — Я не советую тебе делать этого, тем более что кинескопы оснащены кольцом чистоты — небольшим магнитом, который нужно вращать до тех пор, пока весь экран не станет равномерно красным и без пятен. На самом же деле имеются два намагниченных кольца; когда вращают их одно относительно другого, изменяют напряженность магнитного поля, а когда вращают одновременно оба кольца, изменяют направление магнитного поля.

Н. — Хорошо. Теперь понял. Сначала я регулирую чистоту в центре экрана, затем по краям, а потом ставлю телевизор в магазин в ожидании покупателя.

Л. — Не делай этого, не регулируй телевизоры перед отправкой их на склад!

Н. — Ты хочешь, чтобы я занимался всем этим колдовством под насмешливым взглядом покупателя?

Л. — А почему бы и нет? Впоследствии покупатель будет тебе за это признателен; цветной кинескоп также чувствителен, как буссоль; если ты отрегулируешь его для данной величины и направления земного магнитного поля, то твоя регулировка теряет всякий смысл, если ты хоть немного повернешь свой телевизор.

Н. — Да от этого можно потерять голову! Я думаю, что мне стоит продать свою лавочку.

Л. — Не отчаивайся, Незнайкин; за двадцать минут дома у покупателя ты сможешь отрегулировать все, что ново и специфично, все, что относится к «цвету» в цветном телевизоре. Я отвел тебе пять минут для регулировки чистоты; а теперь я даю тебе еще пять минут на регулировку сходимости.

Н. — То есть для правильного геометрического наложения одно на другое трех первичных изображений. Как же это делают?

Л. — К телевизору подключают генератор тест-таблицы из квадратов или лучше из квадратных точек (белых на черном фоне). Регулировщик рассматривает пересечение белых полос (или же белую точку) в центре экрана; чаще всего, когда сходимость не отрегулирована, видны три квадрата (красный, зеленый и синий), которые могут частично перекрывать друг друга (рис. 80).

Рис. 80. Изъян статической сходимости виден в центре экрана. Вместо одного белого квадрата мы видим три цветных, которые в большей или меньшей степени находят друг на друга.

Н. — Такое явление можно иногда видеть на плохо напечатанных цветных картинках в журналах.

Л. — Только издательство не снабжает свой журнал тремя магнитами для корректировки стрельбы.

Н. — А что же делают с этими магнитами?

Л. — Их располагают вокруг горловины между электронными пушками и отклоняющей системой.

Н. — Так это зеркало с повторным отражением!

Л. — Как удачно ты сказал! У нас четыре магнита: первый поворачивает красный квадрат на 60°; второй воздействует на зеленый квадрат, но в обратном направлении (следовательно, тоже поворачивает на 60°); третий поднимает или опускает синий квадрат; четвертый и последний перемещает тот же синий квадрат по горизонтали: слева направо.

Н. — Одним словом, это так же сложно, как игра в шахматы. А ты хорошо знаешь, что я умею играть лишь в шашки.

Л. — Не беспокойся, это не столь уж сложно. Сначала отключи «синюю» электронную пушку, и, воздействуя на два первых магнита, ты можешь получить в центре четкий маленький желтый квадрат без красной и зеленой окантовок. Затем ты вновь зажжешь «синюю» электронную пушку и с помощью двух последних магнитов наложишь синий квадрат на желтый, чтобы получить белый квадрат без цветных окантовок.

Н. — И вот сходимость достигнута!

Л. — Ты забыл одно слово.

Н. — Ты что хочешь теперь заняться упражнениями по стилистике?

Л. — Нет, телевидением и цветным… Ты должен был сказать: мы отрегулировали статическую сходимость (рис. 81). Ибо ничто не доказывает, что этот маленький белый квадратик не расходится к краям экрана на красную, зеленую и синюю полосы.

Рис. 81. Изъян динамической сходимости виден на краях экрана. В центре сходимость отрегулирована правильно.

Н. — И, следовательно, есть еще один регулятор сходимости…

Л. — Да, но сходимости динамической.

Н. — Я думаю, что действительно придется продать мою лавочку!

Л. — Поверь мне, сейчас неподходящий момент, тем более что регулировка динамической сходимости тоже не очень сложна, и так как она производится путем дозирования тока в маленьких катушках, исправляющих траекторию электронных лучей, эта регулировка производится с помощью потенциометров, доступных с лицевой стороны телевизора, но только для техника. Теперь ты можешь отбросить свое зеркало и слепо следовать инструкции, выданной заводом, сделавшим этот телевизор

Н. — Ты выделил мне двадцать минут на регулировку телевизора. Десять из них уже истекли, и остается еще десять.

Л. — Хорошо рассчитано, Незнайкин, но само собой разумеется, что прежде, чем приступить к описанным регулировкам, ты сделал то, что обычно нужно сделать на черно-белом телевизоре: подстройка частоты строчной и кадровой разверток и линейности строк. Я еще раз подчеркиваю до, так как эти регулировки влияют одна на другую. Из десяти оставшихся нам минут мы выделяем пять на регулировку цветового тона фона.

Н. — Постой, я больше ничего не понимаю. Я везде читал, что в современных системах цветного телевидения, например SECAM и PAL, нет надобности регулировать цветовой тон.

Л. — Ты совершенно прав, но ты еще опять забыл одно слово. Ведь я сказал «регулировать цветовой тон фона».

Н. — Я действительно упустил это слово; но в чем заключается этот нюанс?

Л. — Ты знаешь что в цветном кинескопе имеются три электронные пушки. Однако ты согласен, что, когда на кинескоп не подается видеосигнал, экран должен быть совершенно черным, а это означает, что электронный ток должен исчезать одновременно во всех трех пушках.

Н. — Это кажется мне совершенно ясным, хотя речь и идет о «черном».

Л. — Точно так же и в том случае, если на все три электронные пушки подается одинаковый видеосигнал, т. е. если R = G = B, то экран должен иметь абсолютно нейтральный серый цвет и даже белый, если одинаковый для всех трех пушек видеосигнал имеет максимальную величину.

Н. — Это кажется закон Ньютона, который гласит, что сочетание трех первичных цветов в одинаковой пропорции дает нейтральный серый цвет.

Л. — Да, если ты хочешь назвать закон, но это происходит прежде всего потому, что наши три первичных цвета были специально подобраны для этой цели. Для нашего кинескопа это означает, что отношения ток/свет всех трех электронных пушек должны быть идентичными во всех точках характеристики, что обеспечивает всю шкалу серых тонов без нежелательного цветового оттенка

Н. — А как в этом убедиться?

Л. — Очень просто. Прежде всего выключи кадровую развертку, чтобы получить посередине экрана очень яркую горизонтальную полосу, затем повышай напряжение на экранирующих сетках (G₂). чтобы выйти на точку характеристики, соответствующую почти полному потуханию лучей электронных пушек. Потом вновь включи кадровую развертку и повышай напряжение на цилиндрах Венельта с тем, чтобы белый цвет был абсолютно чистым без ненужного цветового оттенка.

Эту операцию можно упростить, если твой генератор сигналов может выдавать пилообразный сигнал, синхронизированный строчной или кадровой частотой. В этом случае ты можешь увидеть, какая из трех пушек «поднимается» быстрее или медленнее, чем две другие, и выровнять ток ее луча.

Существует специальный генератор для налаживания цветных телевизоров, получивший название «Сервохром», который кроме прочего выдает сигнал тест-таблицы из квадратов и сигнал ступенчатой шкалы серых тонов.

Н. — И тем не менее я могу производить регулировку чистоты, сходимости и цветового тона фона с помощью уже имеющейся у меня измерительной аппаратуры.

Л. — А также принимая испытательную таблицу, передаваемую Национальным центром телевизионного вещания. Но, как ты впоследствии убедишься, ты можешь облегчить свою работу, купив генератор сигналов вроде «Сервохрома», принципы работы которого я тебе объясню, или генератор тест-таблицы в виде цветных полос наподобие той, что передается Национальным центром телевизионного вещания.

Н. — Что представляет собой эта тест-таблица?

Л. — Она состоит из восьми вертикальных полос, расположенных слева направо в следующем порядке: Белый, Желтый, Сине-зеленый, Зеленый, Пурпурный, Красный, Синий и Черный.

Ты видишь, что цвета расположены в порядке убывания яркости. Все они имеют 100 %-ную насыщенность (разумеется, кроме белого и черного); первичные цвета получают с помощью простых видеосигналов (рис. 82).

Амплитуда первичных может составлять 75 или 30 % от номинального уровня (т. е. белый в этом случае представляет собой серый на 75 или 30 %, хотя иногда белый подается на уровне 100 %, а амплитуда остальных семи полос устанавливается на уровне 75 или 30 %).

Рис. 82. Форма первичных сигналов при уровне модуляции 75 %. Сложение этих сигналов позволяет получить на экране цветные полосы.

Н. — А для чего нужны эти полосы?

Л. — Теперь, когда за четверть часа ты отрегулировал блоки кинескопа, тебе остается пять минут для проверки правильности работы декодирующего устройства.

Н. — Так не будем терять времени!

Л. — Необходимости торопиться нет. Помнишь ли ты основные узлы декодирующего устройства?

Н. — Я перечислю их по ходу сигнала сверху вниз и постараюсь при этом ничего не забыть:

• клеш-фильтр;

• линии задержки сигнала цветности;

• электронный инвертор и схемы синхронизации;

• демодуляторы, которые состоят из ограничителей, дискриминаторов и фильтров коррекции предыскажений;

• матрица, формирующая «зеленый» сигнал;

• линия задержки сигнала яркости и режекторный фильтр для подавления поднесущей.

Л. — Черт возьми! Незнайкин, ты скоро будешь знать столько же, сколько и я.

Н. — О, если бы это было так! И ты хочешь убедить меня, что все названные узлы можно отрегулировать за пять минут?

Л. — Здесь речь идет не о регулировке: регулировка производится на заводе. Но ведь такой добросовестный радиотехник, как ты, должен иметь генератор цветных полос или «Сервохром», чтобы проверить, что все работает так, как нужно. Прежде всего ты должен проверить, правильно ли настроены дискриминаторы.

Н. — А зачем? Я продал уже немало радиоприемников с блоком частотной модуляции, но никогда не проверял эту настройку.

Л. — И ты правильно делал. — Но, как ты знаешь, в цветных телевизорах постоянная составляющая цветности обычно проходит от дискриминаторов до кинескопа. Поэтому, в тех случаях, когда дискриминатор расстроен, т. е. если, воспринимая немодулированную поднесущую, он будет выдавать не равное нулю напряжение, ты получишь на экране нежелательный цветовой оттенок.

Н. — Но ведь это не имеет сколько-нибудь существенного значения; если такое случится, мне достаточно отрегулировать соответствующим образом цветовой тон фона и ненужный оттенок исчезнет (рис. 83).

Рис. 83. Снятый с экрана осциллографа реальный точный сигнал с амплитудой на уровне 75 %.

Л. — Ты неправ. Знаешь ли ты, что произойдет в этом случае при приеме черно-белой программы?

Н. — Разумеется! Отсутствие сигналов опознавания цвета запрет каналы цветности декодирующего устройства, и на все три пушки кинескопа будет подаваться только сигнал яркости.

Л. — Ты, безусловно, хорошо выучил свой урок. Но ведь ты нарушил регулировку цветового тона фона, так что же произойдет?

Н. — Черно-белое изображение приобретет нежелательный цветовой оттенок, который будет дополнительным к тому, который был на цветовом изображении перед тем, как мы разрегулировали цветовой тон фона.

Л. — Теперь ты можешь очень легко понять, каким методом регулируют дискриминаторы. Если ты располагаешь генератором цветных полос, то ты можешь убрать модуляцию поднесущей; тогда получишь на экране черно-белое изображение, хотя декодирующее устройство и не будет заперто. Нужно, чтобы цветовой тон фона был один и тот же как при немодулированной поднесущей, так и вообще без поднесущей (или без строк опознавания), иначе говоря, как при работающем, так и при отключенном декодирующем устройстве. Для подстройки нужно повернуть сердечник катушки дискриминатора (но не ошибись сердечником: другой сердечник воздействует на линейность!); красный и синий дискриминаторы подстраиваются раздельно при отключенной другой пушке кинескопа.

Н. — А эта регулировка очень капризна?

Л. — Нет, произвести ее довольно легко, так как допуск достаточно велик: +14 кгц. Впрочем, когда я объясню тебе принцип работы «Сервохрома», ты сам увидишь, что такую регулировку может сделать и ребенок. Этой операцией ты воспользуешься, чтобы проверить, что система запирания декодирующего устройства правильно работает в отсутствие сигналов опознавания цвета; одновременно следует проверить и правильность работы схем синхронизации электронного инвертора. Если обнаружишь неисправность, то посмотри, правильно ли «расположен» во времени кадровый гасящий импульс относительно сигналов опознавания цвета; если и в этом случае блок работает плохо, нужно воздействовать на порог срабатывания триггера Шмитта.

Н. — А сколько времени мне теперь остается?

Л. — Три минуты, это больше, чем нужно! Проверим клеш-фильтр и фильтры коррекции предыскажений. Неправильная регулировка этих фильтров маловероятна и могла бы вызвать удивление, так как и здесь допуски большие (±80 кгц для клеш-фильтра). Фильтры коррекции предыскажений обычно вообще не регулируются, и поэтому риск, что они разрегулируются, исключается. Затем ты уменьшишь модуляцию цветных полос до 30 %, чтобы лучше разглядеть переходы. Это необходимо, так как при кодировании после определенного порога вершины предыскаженных сигналов срезаются.

Н. — Это я знаю. Это делается для того, чтобы предотвратить перемодуляцию на частотном модуляторе.

Л. — Совершенно верно. Само собой разумеется, что в этом случае происходит некоторая потеря хроматической разрешающей способности. Следовательно, ты будешь рассматривать переходы с малой амплитудой; хорошей регулировкой клеш-фильтра считается такая, которая дает минимальную длительность фронта без переходных колебаний. На экране осциллографа ты можешь видеть поднесущую после клеш-фильтра. Она должна иметь постоянную амплитуду. Но необходимо принять меры предосторожности и выключить на твоем генераторе сигнал Y, так как в присутствии этого сигнала иногда (если первый усилитель декодирующего устройства вносит помеху типа «дифференциальное усиление») поднесущая кажется модулированной даже в том случае, когда клеш-фильтр настроен безукоризненно.

Н. — Что же остается сделать?

Л. — Почти ничего. Ты проверишь правильность работы матрицы, формирующей зеленый сигнал, и точность отношения яркость/цветность (т. е. точность воспроизведения насыщенности). Для этого тебе достаточно посмотреть зеленую составляющую изображения цветных полос. Ты знаешь, что четыре первые полосы имеют одинаковую амплитуду зеленого.

Рис. 84. Зеленый сигнал.

_{а — прошедший через разбалансированную матрицу (красного больше, чем синего);}

_{б — слишком мала насыщенность (сигнал Y слишком велик)}

Н. — А четыре последние полосы — одинаковую амплитуду черного.

Л. — Именно так. А что будет означать, если ты все же увидишь восемь полос (вместо двух: одной зеленой и одной черной) и каждая вторая будет более яркой?

Н. — Я понял бы так, что часть синего сигнала попала в зеленый, потому что появление четырех зеленых полос, чередующихся с четырьмя черными полосами, означало бы возникновение перекрестных влияний зеленого и синего…

Л. — Совершенно верно; в этом случае достаточно уменьшить количество синего, поступающего в матрицу для формирования зеленого сигнала. А если яркость зеленого участка экрана равномерно убывает слева направо, то это означает, что в зеленом сигнале содержится слишком много сигнала Y. Ты исправишь это путем уменьшения степени ограничения… и на этом закончишь регулировку телевизора. После этого ты можешь выписать покупателю счет.

Н. — Но… а линии задержки?

Л. — С ними ничего не надо делать: они пассивные компоненты. Ведь ты же не регулируешь резисторы…

Н. — А ведь верно! А я-то ждал более сложного.

Л. — Не обольщайся. Регулировка первого телевизора, несомненно, займет у тебя больше часа; но ты очень быстро освоишься, особенно если заведешь себе «Сервохром».

Н. — Уже несколько раз я слышу это варварское слово, а ты обещал объяснить мне принцип работы этого нового прибора.

Л. — «Сервохром» — генератор, выдающий все сигналы, которые могут понадобиться тебе для обслуживания (поэтому «серво» от слова «сервис» — обслуживание) цветных телевизоров (отсюда «хром») без какой-либо другой измерительной аппаратуры, т. е. проверка производится непосредственно по изображению на экране телевизора. Следовательно, этот аппарат очень удобен для работы на дому у покупателя, потому что он полностью независим. Кроме того, он дает черно-белые сигналы:

для регулировки чистоты: импульсы синхронизации;

для регулировки сходимости: тест-таблица из квадратов;

для регулировки цветового тона: вертикальная шкала серых тонов.

Он выдает также сложные сигналы для регулировки декодирующего устройства. Тебе остается лишь наблюдать на своем экране за двумя участками и убедиться, что они идентичны.

Н. — ???

Л. — Рассмотрим в качестве примера регулировку красного дискриминатора. Ты отключаешь синюю и зеленую пушки. В «Сервохроме» имеются два генератора с кварцевой стабилизацией, настроенные на средние частоты красного и синего. Экран окрашен в красный цвет. Ты включаешь сигналы «генератор». Что происходит?

Н. — Экран становится черным.

Л. — Незнайкин, мой день не потерян: сегодня ты только в первый раз проявляешь невежество.

Н. — Но ведь нет сигнала.

Л. — Подумаем. Что выдает дискриминатор, если на вход приложить синусоидальную волну с частотой, равной его частоте настройки?

Н. — Ничего.

Л. — Хорошо. А если на вход вообще ничего не подавать?

Н. — Дискриминатор и в этом случае ничего не, выдаст…

Л. — Ты смотри! Следовательно, когда я отключаю сигнал-генератор, сигнал на выходе не должен изменяться и экран должен сохранить ту же яркость. В физике это называют методом нуля. Это самый точный метод; его, в частности, применяют с мостовой схемой или с мостом Уитстона. И тем не менее измерительный прибор (здесь глаз) может давать ошибку; от него требуется лишь быть чувствительным, потому что ему надлежит лишь определить, что два быстро чередующихся во времени светящихся участка экрана не различаются между собой по яркости.

Н. — Точно так же, как и в мосте Уитстона, гальванометр должен лишь обозначить нуль.

Л. — Точно так же, как и перед повторным взвешиванием, стрелка весов должна лишь вернуться в свое первоначальное положение.

Н. — Что ж, «Сервохром» представляется мне исключительно умным прибором. А как быть с другими регулировками?

Л. — Они основаны на этом же принципе.

Н. — Решительно у меня^ теперь складывается впечатление, что цветное телевидение… это почти просто.

Л. — Незнайкин, дружище. Мне часто приходилось слышать от тебя: «Это дьявольски сложно». Но знай, что многие годы технические специалисты всемерно стремились облегчить твою работу.

Н. — И я благодарю их, а также и тебя, моего дорогого друга, за терпение, с которым может сравниться лишь наука.

Л. — Ты начинаешь рифмовать, уж не хочешь ли ты стать поэтом?

Н. — Несомненно. Впрочем, не является ли введение цвета в телевидение триумфом поэзии в дорогой нам радиотехнике?..