Передается картинка.

(В главное меню)

    Любую картинку, которую мы видим, можно представить себе как сложную мозаику из мельчайших светящихся точек, как некоторое количество отдельных источников света различной яркости, определенным образом расположенных в пространстве (Р-145) И передать такую картинку на большое расстояние - это значит в месте приема заставить светиться такое же количество с вето излучателей с таким же точно расположением в пространстве и с такой же яркостью, как это было у самой передаваемой картинки Забудем пока о цвете и объеме, попробуем в мысленном эксперименте создать систему передачи плоской черно-белой (точнее, одноцветной, монохромной) картинки Одно из решений задачи - система из светочувствительного экрана с большим числом фотоэлементов и с вето излучающе го экрана с большим числом источников света, например лампочек (Р-145, 1) Фотоэлементы и лампочки в строгом порядке расположены на своих экранах и соединены между собой попарно каждая точка светочувствительного экрана соединена с точно такой по месту расположения точкой с вето излучающе го экрана Поэтому по каждой линии связи в виде электрического сигнала передается информация о яркости одной из точек картинки А все комплекты фотоэлемент - линия связи - лампочка воссоздают на с вето излучающем экране точечную копию картинки, изображение, сотканное из отдельных светящихся точек, или, иначе, растровое изображение (в оптике растром называют решетку, разбивающую картинку на элементы)

    Растровая копия истинной картинки будет тем точнее, тем четче, чем больше элементов в растре (Р-145, 3) Человеческий глаз может видеть очень мелкие детали картинки, и чтобы ее копию сделать неотличимой от сложного и четкого оригинала, н^жно было бы иметь растр из десятков миллионов точек

    Но обычно изображение кажется нам достаточно четким, если оно содержит несколько миллионов элементов (примерно такую четкость имеет изображение на экране кино) или даже несколько десятков тысяч элементов (четкость газетной фотографии) В соответствии с принятым в нашей стране стандартом телевизионная картинка может состоять примерно из полумиллиона элементов разной яркости При этом чувствуется растровая структура картинки, особенно если посмотреть на экран вблизи, однако изображение получается достаточно четким Но, конечно же, осуществить телевизионную передачу по системе, которую мы выбрали в своем первом мысленном эксперименте, было бы невозможно Хотя бы потому, что трудно представить себе канал связи, состоящий из полумиллиона отдельных соединительных линий Например, представить себе, что в каждую квартиру входит телевизионный кабель, в котором полмиллиона проводов

    В современных системах передачи изображения, таких, как телевидение или фототелеграф, картинка передается по одной линии связи Сама идея передачи картинки по одному проводу чрезвычайно проста информация о яркости элементов изображения передается поочередно - сначала на приемном экране воссоздается яркость одной точки, затем другой, затем третьей и так далее (Р-145. 2) Для этого на передающей и на приемной стороне имеются переключатели, коммутаторы, которые подключают к линии связи сначала одну пару фотоэлемент-лампочка, затем другую, затем третью, четвертую, пятую В итоге в линию идет серия электрических сигналов и каждый из них несет информацию о яркости одной из точек картинки

    Чтобы такая система работала четко, необходимо выполнить два условия Во-первых, н^жно, чтобы сами лампочки обладали некоторой световой инерцией, чтобы лампочка светилась хотя бы некоторую часть паузы - с того момента, как коммутатор отключился от нее, и до того момента, когда снова придет ее очередь присоединиться к линии связи Во-вторых, и это самое главное, н^жно, чтобы сам коммутатор не вносил путаницы, чтобы переключатели на передающей стороне и на приемной стороне действовали согласованно, чтобы они соединяли фотоэлемент только с его лампочкой и ни с какой другой А для этого оба переключателя должны двигаться по контактам синхронно и синфазно, должны двигаться с одной и той же скоростью, в каждый момент должны касаться контактов одной и той же пары фотоэлемент - лампочка

Подобную систему можно осуществить для передачи картинки, разбитой на сотни тысяч и миллионы элементов, но, конечно, при столь большом числе элементов растра используются не механические переключатели, а электронные

    На Р-146, 1 очень упрощенно показано устройство одной из разновидностей передающей телевизионной трубки - иконоскопа Ее основа - мозаичный фотокатод, пластинка, покрытая мельчайшими светочувствительными серебряно-цезиевыми крупинками, каждая из которых фактически представляет собой микроскопический фотоэлемент Картинка, которую н^жно превратить в серию электрических сигналов, с помощью объектива проектируется на светочувствительную мозаику фотокатода При этом каждая крупинка-фотоэлемент получает свою порцию света и, как полагается фотоэлементу, создает свою электродвижущую силу, пропорциональную освещенности чем больше света падает на крупинку-фотоэлемент, тем большую э д с она вырабатывает В итоге на фотокатоде создается невидимая электрическая картинка, повторяющая картинку световую И острый электронный луч, двигаясь по фотокатоду от одной его точки к другой, прочерчивает всю эту электрическую картинку и поочередно подключает крупинки-фотоэлементы к нагрузке А значит, по мере движения луча по резистору нагрузки Rh идет ток, в котором отражена освещенность той или иной точки фотокатода То есть по мере движения электронного луча происходит развертка изображения, по нагрузке идут серии электрических сигналов Последовательно, точку за точкой они описывают на электрическом языке картинку, которую н^жно передать (Р-145. 2) Это, конечно, очень упрощенный рассказ о событиях в иконоскопе и его устройстве, в действительности все происходит сложней и интересней Так, например, электронный луч сразу считывает информацию с большого числа светочувствительных крупинок, а не с одной Современная технология в принципе позволяет создать на фотокатоде светочувствительные точки строго определенных размеров и расположенные в строгом порядке Однако намного проще делать фотокатод с беспорядочно расположенными, но зато очень мелкими светочувствительными крупинками, значительно более мелкими, чем один элемент растра В этом случае одним элементом растра, одним фотоэлементом оказывается сразу несколько светочувствительных крупинок, попадающих в сферу действия электронного луча

    А вот другая интересная подробность главную роль в поочередном подключении крупинок-фотоэлементов к сопротивлению нагрузки играют вторичные электроны Их выбивает из фотокатода электронный луч, а собирает кольцо-коллектор Количество вторичных электронов, выбитых с какого-либо участка фотокатода, зависит оттого, насколько интенсивно этот участок освещен Именно вторичные электроны, частично ответвляясь на сопротивление нагрузки, создают в нем ток, пропорциональный освещенности той или иной точки фотокатода

    Электронный луч, который в иконоскопе осуществляет развертку изображения, формируется в несколько приемов В какой-то части иконоскоп, как и другие электронно-лучевые трубки, похож на многоэлектродную усилительную лампу (Т-154) Источник электронов, как всегда, раскаленный катод, роль анода выполняет кольцо-коллектор, на котором относительно катода действует большой «плюс» Правда, если в лампе электроны, вылетевшие с катода, сами попадают на анод, то в трубке они достигают кольца-коллектор а с пересадкой, точнее, даже с заменой Быстрые и собранные в острый луч первичные электроны проскакивают сквозь кольцо, ударяют в фотокатод, из него вылетают медленные вторичные электроны, которые собираются на кольце-коллекторе под действием притягивающего «плюса» Это самый настоящий динатронный эффект (Р-91. 6), но, в отличие от лампы, здесь он не мешает нормальной работе, а работает сам Прежде всего электроны проходят сквозь отверстие в управляющем электроде (его часто называют модулятором или еще управляющим цилиндром), который играет туже роль, что и управляющая сетка в усилительной лампе Меняя напряжение на управляющем электроде, мы меняем интенсивность электронного потока, меняем количество электронов, образующих луч, то есть меняем ток луча Затем электроны проходят отверстие в ускоряющем электроде, который иногда называют первым анодом Назначение ускоряющего электрода отражено в самом его названии на этот электрод также, как и на кольцо-коллектор, подан большой «плюс», который разгоняет электроны, дает им энергию, чтобы пройти через все последующие испытания

    Следующий цикл обработки электронного потока-фокусировка, собирание электронов в узкий луч который сходится в точку на самом светочувствительном экране Фокусировка бывает электростатическая и магнитная В первом случае используется то, что электрон обладает отрицательным зарядом и его можно смещать в пространстве, действуя электрическим полем- «плюс» подтягивает электроны к себе, «минус» их отталкивает Для электростатической фокусировки в трубку вводится еще один-фокусирующий электрод (Р-146. 4) На него подается некоторое постоянное напряжение, и оно, вместе с напряжениями на других электродах, так отклоняет движущиеся электроны, чтобы луч сфокусировался, сжался в точку в самой плоскости фотокатода

    В системах магнитной фокусировки используется то, что движущийся заряд обладает магнитным полем (Т-47), а значит, на него можно влиять внешним магнитным полем Фокусирующая катушка расположена снаружи трубки, она изгибает траекторию электронов совсем не так, как фокусирующий электрод, но конечный результат получается таким же (Р-146, 4) Точную фокусировку можно получить, меняя внешнее магнитное поле, то есть меняя ток в фокусирующей катушке

    Следующая операция - отклонение луча в пространстве, она также осуществляется с помощью электрических или магнитных полей В телевизионных системах производится построчная развертка изображения луч строку за строкой прочерчивает экран в горизонтальном направлении, постепенно смещаясь вниз Чтобы перемещать электронный луч, достаточно иметь две системы отклонения-горизонтальную и вертикальную (Р-146, 5, 6) Первую из них называют строчной разверткой, вторую - кадровой разверткой В трубках с электростатическим отклонением имеются две пары пластин (Р-146, 5), меняя напряжение, которое к ним прикладывается, можно перемещать луч вверх-вниз и влево-вправо Точно также магнитное отклонение луча осуществляется расположенными вне трубки отклоняющими катушками (Р-146, б) меняя в них ток, меняют и магнитное поле, отклоняющее электронный луч (Р-36)

    Для отклонения луча в комплекте с трубкой согласованно работают два генератора - кадровый и строчный Первый из них дает меняющееся напряжение, которое сравнительно медленно сдвигает луч сверху вниз, второй дает меняющееся напряжение, которое заставляет луч сравнительно быстро двигаться справа налево, прочерчивать строку за строкой Чтобы луч двигался равномерно и всем точкам фото катод а уделял одинаковое внимание (]^8), задерживался на каждой из них одно и то же время, нужно, чтобы к отклоняющим пластинам подводилось пилообразное, то есть равномерно нарастающее, напряжение (Р-146. 7)

    Прочертив строку, луч должен очень быстро вернуться в исходное положение и начать считывание следующей строки Точно также кадровая пила, переместив луч через весь фотокатод сверху вниз, должна быстро поднять луч обратно, вверх, и начать новый цикл прочерчивания строк Во время обратного хода луч может внести путаницу, вторично попадая на одни и те же точки светочувствительного катода Чтобы этого не случилось, на время обратного хода луч убирают, подав запирающее напряжение на управляющий электрод Таковы в общих чертах процессы развертки изображения в передающей трубке, процессы, в результате которых картинка превращается в видеосигнал Ubc

    Иконоскоп в принципе не изменил нашу первую систему преобразования световой картинки в электрические сигналы (Р-145. 2) и в том, и в другом случае использовался один и тотже физический процесс, просто фотоэлементы перестали быть самостоятельными деталями, а превратились в мельчайшие светочувствительные точки на фотокатоде Что же касается приемного с вето излучающе го экрана, то здесь не отделаешься простым уменьшением лампочек накаливания

    Для создания световой копии картинки используются особые вещества - люминофоры, которые светятся под действием электронной бомбардировки Яркость такого свечения тем больше, чем выше энергия электронов и чем больше их попадает в люминофор за единицу времени То есть если направить на люминофорную точку электронный луч, то можно менять ее яркость, изменяя ток луча (Р-147. 2, 3) Ну, а дальше уже, как говорят шахматисты, дело техники Создается электронно-лучевая трубка с люминофорным экраном-кинескоп (Р-147, 1) На этот экран направляют острый электронный луч и заставляют его прочерчивать строку за строкой, двигаясь синхронно и синфазно с лучом иконоскопа Одновременно меняют ток луча в кинескопе в соответствии с информацией, поступившей от иконоскопа (Р-147, 4) В тот момент, когда луч иконоскопа считывает информацию с сильно освещенного участка фотокатода и по нагрузке Rh идет сравнительно большой ток, то растет напряжение (Ubc, которое «плюсом» подается на модулятор кинескопа (Р-147, 4) и уменьшает действующий там «минус» смещения (часто видеосигнал Ubc подается на катод кинескопа, что также меняет напряжение между модулятором и катодом) При этом увеличивается ток луча в кинескопе и на его экране появляется яркая точка А поскольку оба луча - в иконоскопе и в кинескопе - всегда находятся в одних и техже точках растра, то картинка на люминофорном экране кинескопа оказывается точной копией картинки на фотокатоде иконоскопа В устройстве кинескопа (Р-147, 1) узнается много знакомых деталей Катод, управляющий электрод (именно на него подается сигнал, который меняет ток луча, меняет яркость свечения точек экрана), ускоряющий электрод (первый анод), фокусирующий электрод, катушки вертикального и горизонтального отклонения луча (на них подаются отклоняющие пилообразные напряжения строчной и кадровой развертки) Роль второго, главного анода в кинескопе выполняет аквадаг - токопроводящее покрытие, нанесенное изнутри на стекло трубки, на второй анод подается очень высокое напряжение- 15, иногда и 20 тысяч вольт Эти цифры не требуют комментариев работая с телевизором, занимаясь его налаживанием или ремонтом, нужно соблюдать чрезвычайную осторожность!

    Первичные электроны, то есть быстрые электроны самого луча, на второй анод не попадают-они ударяют в люминофорный экран, заставляют его светиться и при этом выбивают из экрана медленные вторичные электроны Вот их-то и собирает второй анод (Р-147, 1) и отправляет обратно к источнику высокого напряжения Этот процесс имеет принципиальное значение если бы не выбрасывание вторичных электронов, то на люминофорном экране накапливались бы электроны самого луча и через некоторое время у экрана был бы гигантский отрицательный заряд Таким образом, в кинескопе также, как и в иконоскопе, замкнутая электрическая цепь создается с участием вторичных электронов

    Теперь, имея в своем распоряжении комплект-минимум, необходимый для передачи изображения, мы можем несколько более подробно рассмотреть работу всей системы, познакомиться с ее важнейшими характеристиками и с теми требованиями, которые нужно выполнить, чтобы картинка на экране кинескопа действительно была копией картинки на фотокатоде иконоскопа

    Если бы понадобилось передавать неподвижное изображение, как, скажем, в фототелеграфе, то с передачей одного кадра, одной целой картинки можно было бы не спешить имея кинескоп с достаточно большим послесвечением люминофора, каждый кадр можно было бы передавать несколько секунд, а то и несколько минут Другое дело, если н^жно передавать движущееся изображение - в этом случае, как и в кино, кадры должны часто сменять друг друга, время на передачу одного кадра составляет доли секунды В кино смена кадров происходит 24 раза в секунду, почти такая же частота-25 кадров в секунду - принята и для телевидения Правда, в телевидении, для того чтобы уменьшить мелькания картинки, передаются не целые кадры, а полукадры и сменяют они друг друга в два раза чаще Сначала, например, передаются все четные строки (первый полукадр), потом все нечетные (второй полукадр), потом опять все четные (первый полукадр) и так далее При этом число полных кадров остается таким же, как в кино (то есть 25 кадров в секунду), а картинка меняется в два раза чаще (50 раз в секунду), что как раз и уменьшает мелькания экрана (Р-147. 5) Что же касается отделения четных строк от нечетных, поочередной передачи полукадров и точного размещения строк на экране, то подобные задачи в электронных схемах решаются не очень-то сложными методами

    Итак, с кадровой разверткой все более или менее ясно генератор кадровой развертки должен давать пилообразное напряжение с частотой 50 Гц Теперь несколько слов о количестве строк и частоте генератора строчной развертки

    Тот факт, что четкость изображения зависит от числа строк, не требует, по-видимому, особых пояснений чем больше строк прочерчивает луч в иконоскопе, а значит, и в кинескопе, тем тоньше каждая строка и тем более мелкие детали картинки могут быть переданы (Р-145) В разных странах существуют разные телевизионные стандарты, выбрано разное число строк телевизионного растра В Великобритании, например, 405 строк, в США и Канаде - 525 строк, во Франции-819 строк В Советском Союзе, Венгрии, Польше, ГДР, Чехословакии, Болгарии и многих других странах стандартом установлено разделение кадра на 625 строк

    В принципе можно было бы передавать изображение с более высокой четкостью, чем это предусмотрено мировыми стандартами, телевизионная техника позволяет прочерчивать кадр тысячами и даже десятками тысяч строк Однако повышение четкости, увеличение числа строк не достается даром, оно сопровождается расширением спектра телевизионного сигнала (Р-147. 6). Спектр телевизионного сигнала не остается постоянным, в процессе передачи он меняется и зависит оттого, какая картинка, какое изображение в данное время передается Чем мельче детали картинки, тем чаще меняется ток в процессе развертки изображения, тем, следовательно, выше частота телевизионного сигнала В реальной картинке могут быть детали самых разных размеров, и в спектре телевизионного сигнала могут быть самые разные частоты

    Будем считать, что нижняя граница спектра начинается от нуля, то есть от постоянной составляющей (в действительности так оно и есть, в спектре должны быть не только чрезвычайно низкие частоты, доли герца, но и постоянная составляющая в ней отражены очень медленные изменения средней яркости), и попробуем определить, чемуже равна наивысшая частота спектра, его верхняя частотная граница Чтобы подсчитать эту наивысшую частоту, представим себе, что передается картинка в виде шахматной доски с мельчайшими клеточками, размер каждой клеточки равен высоте строки (Р-148, 1) Расчет будем вести для нашего стандарта, то есть для кадра, разделенного на 625 строк Если бы кадр был квадратным, то на нем разместилось бы 625*625 = 390000 клеточек А поскольку кадр продолговатый, соотношение его сторон по стандарту равно 4 3, то клеточек будет процентов на 30 больше, то есть примерно 520000

    Это значит, что по мере развертки такого изображения уровень сигнала на выходе иконоскопа будет меняться 520000 раз Если предположить, что черным клеточкам соответствует один положительный полупериод телевизионного сигнала, а белым - отрицательный и что луч иконоскопа обегает этот кадр за 1 с, то окажется, что телевизионный сигнал имеет частоту 260 кГц Но это еще не все в действительности за 1 с передается не один кадр, а 25, и максимальная частота оказывается еще в 25 раз выше, то есть примерно составляете МГц Конечно же, такая картинка, как шахматная доска из полумиллиона микроскопических клеточек, никогда не передается, но мелкие детали размером с толщину строки, как правило, есть на любой картинке Информация об этих деталях как раз и передается высокочастотными составляющими спектра (Р-148, 2).

    Из нашего простейшего расчета видно, что с увеличением числа строк резко (в квадрат раз) возрастает высшая частота спектра, а это влечет за собой дополнительные трудности в усилении и преобразовании телевизионного сигнала Не говоря ^ке о том, что увеличивается полоса частот, которую должен занимать в эфире телевизионный передатчик (Т-207) Четкость изображения принято оценивать числом вертикальных линий, которые еще можно различить в картинке Горизонтальные линии, сами строки ни о чем не говорят, они появляются на экране кинескопа в результате развертки, и строчная структура растра прекрасно видна даже в том случае, когда никакой картинки нет вообще На испытательной таблице имеется рисунок с расходящимися вертикальными линиями или с параллельными линиями разной толщины, и возле этого рисунка стоят цифры, которые говорят о том, какому числу строк эквивалентна данная четкость Если четко различаются линии в районе цифры 550, то это значит, что картинка имеет четкость, какая была бы при разделении растра на 550 строк А если различаются линии в районе цифры 625, то, значит, картинка передается с максимально возможной четкостью Практически максимальную четкость увидеть никогда не удается-либо на самом передатчике, либо в приемнике, в его усилителях, резонансных фильтрах или в антенне самые высшие частоты телевизионного сигнала заваливаются, и это, конечно, приводит к снижению четкости (Р-149, 3)

    В нашей системе передачи изображения передающая трубка и приемная пока связаны проводами (Р-147. 4) По этим проводам идет то, что мы называем видеосигналом,-меняющийся ток (напряжение) с очень широким спектром, от постоянной составляющей до примерно 6 МГц Такую систему можно сравнить с передачей электрической копии звука по телефонным проводам (Т-111) А чтобы передавать телевидение без проводов, н^жен еще канал радиосвязи - передатчик с антенной, излучающей радиоволны, и приемник, улавливающий эти радиоволны и вновь превращающий их в электрический сигнал (Т-205)

    Когда передавался звук, то высокочастотный ток в радиопередатчике модулировался звуковым- сигналом, модулировался низкочастотным током, а в приемнике детектор выделял этот низкочастотный ток Те же самые операции н^жно проделать и с электрической копией картинки, с видеосигналом, который появляется на выходе передающей телевизионной трубки (Р-148, 3) Но есть большая разница между передачей по радио звукового и телевизионного сигнала, причем прежде всего разница количественная спектр видеосигнала в несколько тысяч раз шире, чем спектр звукового сигнала Для нормальной модуляции н^жно, чтобы несущая частота радиопередатчика была бы по крайней мере в несколько раз выше, чем максимальная модулирующая частота Это значит, что для передачи видеосигнала, наибольшая частота которого, как мы только что подсчитали, 6 МГц, н^жен передатчик с несущей частотой в несколько десятков мегагерц, то есть передатчик, работающий на ультракоротких волнах (Т-208)

    Если бы при передаче изображения, как это было при передаче звука, излучались обе боковые полосы частот (Т-207), то каждый телевизионный передатчик занимал бы в эфире полосу частот больше 12 МГц, столько же, с ко ль ко понадобилось бы для 1200 радиотелефонных передатчиков Чтобы уменьшить полосу частот, занимаемую телепередатчиком, одну из его боковых полос в антенну не пускают, и в эфир излучается только одна боковая полоса частот При этом, кстати, не только по частотной шкале размещается в два раза большее число передатчиков, но еще и упрощается телевизионный приемник, или, как мы все его называем, телевизор Одновременно с видеосигналом на близкой к нему частоте передается звуковое сопровождение (Р-148, 6), причем для улучшения качества звука - с частотной модуляцией (Т-205) Для телевизионных передач сначала было выделено 12 частотных каналов в диапазоне метровых волн (Р-148, 5), а затем к ним добавили еще 60 каналов в диапазоне дециметровых волн Из-за особенностей распространения ультракоротких волн (Т-208) телевизионные передачи можно принимать только на расстоянии прямой видимости или немного дальше Чтобы расширить зону уверенного приема, передающую антенну стараются поднять повыше, но даже антенны, установленные на верхушке высочайшей Останкинской телевизионной башни, создают зону уверенного приема радиусом до 120-150 км Передача телевизионных программ на большие расстояния ведется по радиорелейным или кабельным линиям или через искусственные спутники Земли (Р-121, 4), их антенны подняты ^ке настолько высоко, что перебрасывают ультракороткие волны на многие тысячи километров

    Между прочим, в том, что ультракороткие волны распространяются только на сравнительно небольшие расстояния, кроме недостатков, есть одно важное достоинство - удаленные телепередатчики могут работать на однихитехже частотах, не мешая друг другу Поэтому в разных городах страны совершенно разные программы передаются на однихитехже телевизионных каналах, и двенадцати каналов хватает для многих сотен телепередатчиков

    Когда-то телевизионные приемники строились по разным схемам, были и приемники прямого усиления, и сдвоенные супергетеродины с двумя самостоятельными каналами промежуточной частоты - для звукового сигнала и сигнала изображения Все современные телевизоры строятся по так называемой схеме одноканального приема, которая очень упрощенно показана на Р-149 Первый каскад телевизора-усилитель ВЧ, второй - преобразователь частоты Оба каскада находятся в едином блоке, переключателе телевизионных каналов ПТК (некоторые его образцы назывались переключателем телевизионных программ ПТП)

    В первых двух каскадах одновременно включены два колебательных контура - один из них настроен на частоту сигнала и, как всегда, ослабляет возможную зеркальную помеху (Т-223), второй - контур гетеродина Поскольку каждый телевизор рассчитан на прием всех 12 каналов, то в ПТК имеется 12 пар контуров, по 2 контура (входной и гетеродинный) на каждый канал (Р-149, 2) Переключатель подсоединяет к схеме одну из этих пар, и таким образом осуществляет переход с одного канала на другой Все контуры еще на заводе настроены на нужные частоты, но частоту гетеродина можно менять в небольших пределах конденсатором точной настройки

    В последние годы вместо ПТК или ПТП используют, как их называют, селекторы каналов-СКМ (метровый диапазон) и СКД (дециметровый диапазон) В типичном селекторе каналов шесть пар катушек, четыре метрового диапазона и две дециметрового В каждой паре катушек одна входит во входной контур, вторая - в контур гетеродина Причем у каждой пары катушек свои элементы плавной настройки - варикапы, полупроводниковые диоды, специально предназначенные на роль конденсаторов переменной емкости Емкость варикапа изменяется при изменении подводимого к нему постоянного напряжения Для каждой пары контуров имеется свой потенциометр, с помощью которого меняют напряжение на варикапах, меняют настройку контуров Владелец телевизора предварительно настраивает контуры в каждом из шести каналов селектора на те телевизионные каналы, которые принимаются в данном районе После этого для перехода с одной программы на другую достаточно просто переключить уже настроенную пару контуров, что делается легким нажатием кнопки После преобразователя в телевизоре, как и в приемнике, получается сигнал промежуточной частоты (Т-219), причем в телевизоре частота эта весьма высокая - 38 МГц (несущая),- а усилитель ПЧ пропускает очень широкую полосу частот - около 7 МГц В этой полосе оказываются и видеосигнал, и звуковой сигнал, каждый, разумеется, со своим участком спектра промежуточной частоты После усилителя ПЧ весь сигнал промежуточной частоты целиком поступает на нормальный амплитудный детектор (видеодетектор) Здесь из высокочастотного модулированного сигнала выделяется сам видеосигнал - копия того самого меняющегося тока, который появлялся на нагрузке иконоскопа и в котором поэтому зашифрована информация о всех элементах картинки Эта электрическая копия картинки подается на видеоусилитель, а с него прямо на управляющий электрод УЭ кинескопа или на катод (при заземлении УЭ) С этого командного пункта видеосигнал управляет током электронного луча и меняет яркость свечения различных точек люминофорного экрана, по мере того как электронный луч движется по этому экрану

    Что же касается звука, то для него прием идет по схеме с двойным преобразованием частоты (Т-226) - вторым преобразователем здесь по совместительству работает сам видеодетектор, в нем рождается сигнал второй промежуточной частоты звука (6,5 МГц) Причем он появляется как бы сам собой, без какого-либо вспомогательного генератора, без гетеродина, который мы привыкли видеть в любом преобразователе частоты Роль гетеродина в данном случае берет на себя несущая частота сигнала изображения именно она вместе с самим сигналом, носителем звука, создает вторую разностную частоту, вторую промежуточную частоту звука С помощью фильтров ее отделяют от видеосигнала, направляют в дополнительный усилитель ПЧ (его называют усилителем ПЧ звука, сокращенно УПЧЗ, в отличие от основного усилителя промежуточной частоты, который называют усилителем ПЧ изображения, УПЧИ), затем на частотный детектор (Т-206), усилитель НЧ и громкоговоритель

    На упрощенной схеме телевизора имеется еще несколько узлов, о которых даже в рамках нашего ультракороткого рассказа н^жно обязательно сказать несколько слов Это прежде всего генераторы развертки, которые дают пилообразные напряжения каждый своей частоты-кадровый (ГК) 50 Гц, строчный (ГС) 1525 Гц Через отклоняющие обмотки современных больших кинескопов н^жно пропускать значительный ток, обычно несколько ампер И мощность в отклоняющих обмотках потребляется тоже немалая - в кадровой около ватта, а в строчной 15-20 ватт Поэтому каждый блок развертки содержит два каскада - собственно генератор (мультивибратор или чаще блокинг-генератор) и усилитель на сравнительно мощной лампе или мощном транзисторе

    От усилителя строчной развертки требуется некоторая дополнительная мощность - он по совместительству используется еще и для получения высокого напряжения, которое подается на второй анод кинескопа (Т-254) Получить необходимые для кинескопа 12-20 тысяч вольт можно, конечно, и с помощью обычного трансформатора, но при этом нщна вторичная (повышающая) обмотка из десятков тысяч витков (в некоторых первых телевизорах был такой высоковольтный трансформатор, очень громоздкий и тяжелый) Достоинства использования строчной развертки для получения высокого напряжения станут понятными, если вспомнить, что э д с , которая находится в катушке в результате электромагнитной индукции, зависит от скорости изменения-именно от скорости изменения!-тока в катушке (Т = 58, Т = 59) А в этом отношении строчную развертку можно считать рекордсменом телевизора во время обратного хода луча, для того чтобы после очередной строки быстро переместить луч в обратную сторону с одного конца экрана до другого (Т-253), ток в катушках горизонтального отклонения приходится менять в больших пределах и с огромной скоростью Итакой быстро меняющийся ток даже в катушке со сравнительно небольшим числом витков может навести огромное напряжение

    В усилителе строчной развертки имеется выходной трансформатор (трансформатор выходной строчный, сокращенно ТВС), с одной из его обмоток пилообразное напряжение подводится к отклоняющим катушкам В строчном трансформаторе есть повышающая обмотка, с которой напряжение подается на выпрямитель (иногда высоковольтный электровакуумный диод, кенотрон, Т-281), а с него через фильтр на второй анод кинескопа Именно благодаря высокой скорости изменения тока во время обратного хода, на этой повышающей обмотке, имеющей всего несколько сот витков, получается напряжение в полтора - два десятка киловольт, и сам строчный трансформатор представляет собой сравнительно небольшую деталь

    Как бы точно мы ни подгоняли частоту генераторов кадровой и строчной развертки, она будет в какой-то степени меняться в процессе работы телевизора Например, из-за прогрева деталей или из-за небольшого изменения питающих напряжений И при этом уже никак не получится согласованная развертка, согласованное движение лучей в передающей трубке (иконоскоп) и приемной (кинескоп) А без такой согласованной, синхронной и синфазной развертки вообще не может быть устойчивого изображения если чуть изменится частота кадров, то картинка поползет вверх или вниз, а если частота строк-на экране вообще будет невообразимая путаница (Р-149. 7) Чтобы электронный луч в кинескопе двигался в такт с лучом в передающей трубке, в телевизионный сигнал подмешивают импульсы синхронизации-кадровые и строчные (Р-148. 3,4) В телевизоре эти импульсы выделяют и направляют к генераторам развертки Синхронизирующие импульсы навязывают генераторам свой ритм, и именно таким образом достигается идеальное согласование разверток изображения на передатчике и в приемнике

    В выделении и использовании синхроимпульсов есть масса важных и интересных тонкостей Вот лишь три из них Первая чтобы синхронизирующие импульсы не попадали на экран, не портили изображения, их спаривают с гасящими импульсами, которые вводятся в видеосигнал на момент обратного хода луча и с помощью которых гасится электронный луч (уровень гасящих импульсов выше уровня черного, они попросту запирают кинескоп, прерывают электронный луч на время его обратного хода) Вторая чтобы за время кадрового синхронизирующего импульса не сбилась частота генератора строчной развертки, в кадровый синхроимпульс врезают несколько строчных И третья именно строгая последовательность синхроимпульсов обеспечивает точное попадание на свои места строчек четных и нечетных полу кадров

    На Р-149, 1 показана упрощенная схема селектора (разделителя) синхроимпульсов Транзистор, ко входу которого подводится весь видеосигнал, надежно закрыт постоянным положительным смещением (например, +5 В), он открывается только в момент появления синхроимпульсов, только они создают ток в коллекторной цепи и напряжение на нагрузке Здесь же в коллекторной цепи происходит отделение кадровых синхроимпульсов от строчных Кадровые импульсы выделяет так называемая интегрирующая цепочка RkCk, ее конденсатор Ск заряжают все импульсы коллекторного напряжения, но только длительные кадровые импульсы успевают зарядить его до сравнительно большого напряжения Uk Строчные импульсы выделяют дифференцирующая цепочка RcCc; по ее нагрузочному резистору Re ток идет только в момент заряда конденсатора Сс.то есть только в момент изменения напряжения на коллекторе Поэтому одинаковые импульсы зарядного тока, а значит, и одинаковые импульсы напряжения Uc появляются и под действием основных импульсов строчной синхронизации, и под действием строчных импульсов, врезанных в кадровый

    Даже беглое и, скажем прямо, поверхностное знакомство с рядовым по нынешним меркам аппаратом - телевизором - показывает, какого высокого совершенства достигла электроника в обработке электрических сигналов Прекрасные примеры возможностей электроники по переработке сигналов можно найти в системе цветного телевидения

    Простейшие опыты с акварельными красками подтверждают любой цвет радуги можно получить, смешивая в определенной пропорции краски трех основных цветов - красного, синего и зеленого Такое смешение лежит в основе цветной фотографии и цветного кино на кинопленке, например, три тончайших слоя эмульсии, три одноцветных изображения - красное, синее и зеленое В разных местах кадра они имеют разную плотность и, складываясь в разных пропорциях, дают многокрасочную картинку

    Подобным же образом, передав по каналам связи три составляющие многоцветного объекта - красную, синюю и зеленую, а затем в месте приема сложив их на общем экране, можно получить цветное телевизионное изображение В принципе задача эта решается несколькими разными способами Иногда, например, создаются три совершенно одинаковых телевизионных канала, для одновременной передачи трех составляющих цветной картинки Или по очереди передаются три кадра - красный, синий и зеленый

    Само сложение трех картинок на общем экране тоже можно осуществить по-разному Например, с помощью трех кинескопов с красным, синим и зеленым светофильтрами и системы зеркал Или воспользоваться тем, что химики научились делать люминофоры, которые дают свечение разных цветов, изготовить на их основе кинескопы с красным, синим и зеленым свечением и опять-таки сложить три картинки на общем экране Или, наконец, взяв за основу масочный кинескоп, в котором три электронных луча одновременно рисуют три совмещенные друг с другом картинки трех основных цветов (Р-150. 3)

    На мозаичном экране этого кинескопа примерно полтора миллиона мельчайших (диаметр меньше 0,3 мм) точек трех разных сортов люминофоров-с красным, синим и зеленым свечением, примерно по пятьсот тысяч точек каждого цвета Люминофорные точки расположены в строгом порядке, тройками, место каждой точки на экране выдерживается с точностью до 0,005 мм Перед экраном-тонкая (толщина 0,15 мм} стальная маска, и в ней столько же мельчайших дырочек, сколько люминофорных троек на экране, то есть около пятисот тысяч

    В масочном кинескопе три электронных луча, их одновременно перемещает общая отклоняющая система, но током каждого луча можно управлять в отдельности Все три луча попадают на экран, только пройдя через отверстие в маске А поскольку лучи приходят к маске под разными углами, то и отверстие они тоже проходят под разными углами и попадают в разные точки экрана В масочном кинескопе все рассчитано так, чтобы каждый луч попадал на люминофорные точки только одного цвета Поэтому один луч рисует только красную картинку, второй - только синюю, третий - только зеленую А на электроды, управляющие током этих лучей, соответственно подаются три разных сигнала - один несет информацию о красной составляющей картинки, второй о синей, третий о зеленой В итоге на экране «одна в другой» появляются три картинки трех основных цветов, а так как точечная структура экрана издали незаметна, то эти картинки сливаются в одну многоцветную Важная особенность современных систем цветного телевидения - их совместимость Это значит, что цветные передачи можно смотреть на обычном черно-белом телевизоре, разумеется в черно-белом виде, а цветной телевизор показывает и черно-белые передачи, но, конечно, тоже в черно-белом виде К тому же в современных совместимых системах передатчик цветного телевидения занимает такую же полосу частот, как и черно-белый Все это достигается благодаря целому ряду очень остроумных технических решений При цветной передаче передается черно-белая картинка, которая в цветном телевизоре «раскрашивается», а в обычном принимается, как она есть, в черно-белом виде При этом используется одна очень интересная особенность нашего зрения оказывается, что, раскрашивая четкую черно-белую картинку, можно получить весьма эффектное многоцветное изображение, не прорисовывая в красках всех подробностей, всех мелких деталей То есть раскрашивание можно производить довольно грубыми мазками, это не очень-то сильно отразится на четкости В совместимых системах цветного телевидения вместе с черно-белой картинкой передаются еще два сигнала «раскрашивания», два сигнала цветности, имеющих сравнительно узкий спектр, так как особой четкости от них не требуется Сигналы цветности «втискивают» в спектр черно-белого видеосигнала (Р-150, 2), практически не ухудшая этим основного изображения на экране черно-белого телевизора из-за сигналов цветности создается едва заметная мелкая рябь Такой способ передачи можно сравнить с исполнением трех разных мелодий на одном рояле Основную мелодию играют на всей клавиатуре, сопровождают ее богатым аккомпанементом, мощными аккордами на басах А двум другим, вспомогательным мелодиям достается всего несколько клавиш в районе самых высоких нот Непосвященный человек и не заметит легкого попискивания вспомогательных мелодий, также как черно-белый телевизор оставляет без внимания сигналы цветности А в цветном телевизоре эти сигналы выделяются из спектра и бережно обрабатываются

    В цветном телевизоре сигналы цветности вместе с основным черно-белым сигналом сложным образом преобразуются, и в итоге восстанавливаются три исходных цветовых сигнала, в которых-то как раз и заключена информация о красной, синей и зеленой составляющих цветной картинки Эти три сигнала подаются на три управляющих электрода цветного кинескопа - «красный», «синий» и «зеленый» При цветной передаче они совместными усилиями раскрашивают экран во все цвета радуги А когда идет черно-белая передача, то все три цветные составляющие сбалансированы так, что дают одноцветное черно-белое изображение Только в том случае, когда баланс нарушается, у одноцветной картинки появляется зеленоватый, синеватый или красноватый оттенок Отсутствие этого оттенка, чистый черный тон картинки говорит о том, что три основных цвета сбалансированы правильно и цветная передача будет идти в правильных цветовых тонах

    В мире существует несколько совместимых систем цветного телевидения По основной своей идее все они одинаковы, главное различие в способах записывания информации в сигналах цветности В нашей стране цветное телевидение развивается на основе советско-французской системы SECAM (по-русски пишется СЕКАМ), в которой сигналы цветности передаются по очереди, через строку В приемнике один из сигналов попадает на линию задержки и, двигаясь по ней, дожидается прихода второго сигнала цветности В большинстве европейских стран, а также в Китае, Индии, Австралии, в ряде стран Африки и Азии цветные передачи ведутся по западногерманской системе PAL, в США, Канаде, Японии и в большинстве стран Центральной и Южной Америки-по американской системе NTSC («Энтиэсси») Существование нескольких разных систем цветного телевидения - большое неудобство Так, например, видеокассета, где цветной фильм записан в системе PAL, дает лишь черно-белое изображение в телевизоре, рассчитанном на SECAM А цветную передачу футбольного матча, скажем, из Голландии (цвет записан в системе PAL) придется подвергнуть непростой обработке, чтобы ее могли видеть в нашей стране на телевизорах с декодером (дешифратором) цветности для системы SECAM

    На три системы передачи цвета (PAL, SECAM, NTSC) накладывается еще несколько стандартов черно-белого телевидения - у них разное число строк, кадров, разное частотное расстояние между несущими частотами звука и изображения и т д В итоге получается несколько нестыкующихся PALOB и несколько SECAMOB Наши телевизоры без переделок качественно принимают лишь Д, К-SECAM Сейчас ученые и инженеры разрабатывают систему телевидения высокой четкости, где число строк будет примерно в два раза выше, чем в нашем стандарте Число элементов растра будет соответственно в 4 раза больше, это позволит получать довольно четкую картинку на экране даже метровых размеров Телевидение высокой четкости потребует создания новой аппаратуры для телецентров, для телепередатчиков и в итоге совершенно новых телевизоров Учитывая имеющийся печальный опыт - неоправданное многообразие стандартов,- специалисты сейчас пытаются разработать и принять единый мировой стандарт для будущего телевидения Вернемся, однако, к аппаратуре сегодняшнего дня У черно-белого и цветного телевизоров много общих узлов, различия появляются только после детектора, когда начинается выделение и переработка сигналов цветности В целом же цветной телевизор намного сложнее черно-белого по своей схеме, по технологии обработки электрических сигналов Кроме того, в цветном телевизоре имеется такая сложная деталь, как масочный кинескоп, который считается самым дорогим прибором бытовой электроники И несмотря на все это, цветные телевизоры, еще недавно уникальные и, скажем прямо, капризные аппараты, стали массовым явлением, они миллионами сходят с заводских конвейеров, надежно и безотказно работают сотни и тысячи часов Это лишний раз подтверждает, что современная электроника умеет создавать сложную и совершенную аппаратуру, пригодную для массового повторения, для выпуска большими тиражами

До сих пор в наши рассказы о тех или иных электронных аппаратах - приемниках, усилителях, электромузыкальных инструментах, магнитофонах - включались описания простейших действующих моделей, предназначенных для самостоятельного изготовления Эта линия будет выдерживаться и дальше, даже в тех главах, где речь пойдет об электронной автоматике и измерительных приборах и вычислительных машинах А вот что касается телевизора, то здесь, к сожалению, трудно придумать простейшую действующую модель-телевизор, даже самый простой, построить непросто, рекомендовать такую работу начинающему конструктору не хотелось бы

Много полезного можно почерпнуть, присматриваясь к работе своего домашнего телевизора, особенно в тех случаях, когда в его работе замечаются неполадки В качестве пособия для таких практических занятий приводится список некоторых типичных неисправностей телевизора и их возможных причин По экрану бегут кадры Сильно изменилась частота кадровой развертки, синхронизация не в силах ее подправить Или же не работает сама система синхронизации, не выделяются кадровые синхроимпульсы (Р-149. 5)

Картинка сжата в вертикальном направлении Напряжения кадровой развертки не хватает, чтобы отклонять электронный луч от одного края кинескопа до другого Изображение искажено, деформировано в вертикальном направлении Нарушена форма напряжения кадровой развертки, искривились зубья кадровой пилы (Р-149, 6), потеряна ее линейность На экране светится только узкая горизонтальная линия Нет напряжения кадровой развертки (Р-149, 8) Вместо картинки на экране мелькающая путаница рваных линий Сильно изменилась частота строчной развертки, синхронизация не в силах ее подправить Или же вообще не выделяются строчные синхроимпульсы (Р-149, 7) Подергивание картинки Причина та же Экран не светится, звук нормальный Скорее всего, неисправность в генераторе строчной развертки, который дает высокое напряжение для питания кинескопа Или же из-за какой-то мелочи кинескоп просто заперт

Изображение двоится Из-за несогласованности антенны с входной цепью телевизора или из-за попадания в антенну радиоволны, отраженной от соседних зданий, на вход видеоусилителя попадают два сигнала - основной и с некоторым опозданием второй, «эхо» Каждый из них создает свою картинку, но из-за запаздывания второго сигнала его картинка появляется чуть позже и поэтому сдвинута На картинке вертикальные темные линии, темные столбы Из-за неисправности в блоке строчной развертки в нем, может быть, возникают паразитные колебания, у строчной пилы появляются дополнительные зубья

Изображение слишком темное, размеры его заметно увеличены Мало напряжение на втором аноде, электроны слабо ударяют по люминофорному экрану, они вяло движутся в луче, и развертка слишком легко отклоняет их Изображение слишком темное Неисправен кинескоп или слишком велико отрицательное смещение на его управляющем электроде, мал ток луча Иногда эта неисправность устраняется простым поворотом ручки «яркость», которая связана с делителем, подающим смещение на управляющий электрод Изображение слишком блеклое Мал уровень видеосигнала, который подводится к управляющему электроду кинескопа (Р-149, 4) Иногда эта неисправность устраняется поворотом ручки «контрастность», которая регулирует усиление видеосигнала

Нечеткое изображение, детали смазаны Это может быть из-за неточной настройки на передающую станцию промежуточная частота не совпадает с настройкой контуров усилителя ПЧ, часть спектра не проходит через эти контуры, и в итоге пропадают высокочастотные составляющие видеосигнала (В цветном телевизоре из-за неточной настройки пропадают сигналы цветности ) Эту неисправность часто тоже удается устранить поворотом ручки настройки, связанной с конденсатором в контуре гетеродина (Р-149, 1) Кстати, из-за нечеткой настройки может наблюдаться сбой синхронизации К этому списку необходимо сделать важное примечание некоторые из перечисленных недостатков устраняются с помощью систем автоматической регулировки и настройки, которые представляют в телевизоре огромный класс электронных приборов автоматического управления

(В главное меню)