Входные каскады генераторов развертки

Выходные каскады предназначены для того, чтобы обеспечить в отклоняющих системах напряжение и ток требуемой формы.

При использовании линейной развертки и магнитных отклоняющих систем выходные каскады должны обеспечивать протекание линейно изменяющегося пилообразного тока в отклоняющих катушках.

Выходные каскады ГСР являются более сложными устройствами, чем выходные каскады ГКР. Это связано с тем, что транзисторы, на основе которых выполнены каскады ГСР, должны обеспечивать неискаженное усиление сигналов, вплоть до 20 гармоники частоты развертки. Следовательно, выходные каскады ГКР должны обеспечивать усиление в диапазоне до 1 кГц, а выходные каскады ГСР – более 300 кГц.

На этих частотах в отклоняющих катушках заметно влияние паразитной межвитковой емкости, а отклоняющие катушки представляют собой параллельный колебательный контур.

В параллельном колебательном контуре за счет подачи импульсов напряжения, будут возникать свободные колебания, которые, если пренебречь активным сопротивлением Rк, будут незатухающими. За счет колебаний, перемещение развертывающего элемента будет происходить не по линейному закону и с высоким уровнем нелинейных искажений.

Для устранения свободных колебаний, в отклоняющих катушках в схемах выходных каскадов ГСР, используют демпфирующий диод.

Рассмотрим принципиальную схему выходного каскада ГСР:

На вход схемы подаются прямоугольные импульсы, длительность которых составляет примерно 30 микросекунд. Импульсы, поступая на базу VT1, будут его открывать, в следствие чего в схеме будет протекать ток от источника питания по цепи: +; L1; L2; VT1; ОП; -.

За счет ЭДС самоиндукции ток в катушках будет линейно возрастать, а напряжение на VT1 линейно уменьшаться. Ток, протекающий через катушки, будет обеспечивать перемещение развертывающего элемента от середины, до правого края экрана. После того, как развертывающий элемент достигнет правого края экрана, закончится воздействие прямоугольных импульсов на базу VT1. Он закроется, за счет чего напряжение коллектора увеличится. Увеличение потенциала вызовет появление свободных колебаний в колебательном контуре (L1, L2, C1, C2). В результате, ток будет изменяться по косинусоидальному закону, а напряжение – по синусоидальному. Период следования колебаний с помощью номиналов элементов устанавливается примерно на 20 микросекунд. Ток, изменяясь от максимума до минимума, обеспечит перемещение развертывающего элемента от правого края экрана до левого. Когда развертывающий элемент достигнет левого края экрана, полярность тока будет противоположна полярности источника питания и ток колебательного контура обеспечит открытие демпфирующего диода VD1. В результате, энергия свободных колебаний, накопленная за время первой половины прямого и длительности обратного хода, будет линейно разряжаться через открытый диод VD1, обеспечивая тем самым перемещение развертывающего элемента от левого края экрана до середины.

В качестве так называемых выходных каскадов ГСР выбираются мощные биполярные транзисторы, которые выдерживают ток порядка 10-15 А и напряжение не менее 1,5 кВ.

Отклоняющие катушки могут подключаться к трансформатор по трансформатороной, безтрансформаторной и дроссельной схемам.

Как правило, используется безтрансформаторная схема, так как она обеспечивает при малых значениях индуктивности катушек значительный угол отклонения электронного луча. Так же в схемах каскадов последовательно с отклоняющими катушками может включаться дроссель с подвижным стержнем из феромагнитного материала. За счет этого появится возможность для регулирования линейности развертки. Так же в схемах выходных каскадов параллельно катушкам могут подключаться дополнительные конденсаторы, необходимые для увеличения размаха колебания. Так же в схемах может применяться несколько демпфирующих диодов, включенных последовательно. Это необходимо для того, чтобы ускорить процесс разрядки энергии свободных колебаний.

В телевизионных приемниках, начиная с шестого поколения, в качестве выходного каскада используют транзистор, уже содержащий в своем составе демпфирующий диод. Так же в схемах параллельно отклоняющим катушкам и выходному каскаду подключают ТВС и каскад КГИ.

Выходные каскады ГКР должны выдерживать ток в 1,5 А и напряжение до 60 В

Выходные каскады ГКР могут выполняться однокаскадными, двухкаскадными или в интегральном исполнении.

Параллельно с кадровыми отклоняющими катушками и выходным каскадом ГКР подключают цепи вольтдобавки, которые обеспечивают увеличение напряжения на время обратного хода.

Преобразователи свет-сигнал

Предназначены для преобразования лучистой энергии в электрический сигнал, один из параметров которого пропорционален энергии светового потока.

В основе преобразователя свет-сигнал лежит явление фотоэффекта, то есть способности отдельных типов веществ изменять свои электрические параметры под воздействием светового излучения.

Фотоэффект может быть внешним и внутренним.

При внешнем фотоэффекте, электроны атомов вещества за счет сообщенной энергии светового излучения покидают границы вещества, образуя около него токи смещения, величина которых будет пропорциональна энергии светового излучения.

При внутреннем фотоэффекте электронам вещества сообщается такая энергия, чтобы они либо перешли на более высокий энергетический уровень, либо покинули орбиты атомов, не покидая при этом границы самого вещества.

В результате, за счет наличия свободных электронов и положительно заряженных ионов в веществе возникают токи проводимости, в результате сопротивления вещества уменьшается пропорционально сообщенной энергии светового излучения. Спустя некоторое время (не мгновенно) происходит рекомбинация, то есть свободные электроны притягиваются к положительным ионам, электроны возвращаются с более высоких энергетических уровней на низкие и сопротивление вещества возвращается к исходному значению.

При внешнем фотоэффекте, основным достоинством является низкая инерционность, но при этом уровень сигнала на выходе достаточно мал.

При внутреннем фотоэффекте, уровень выходного сигнала возрастает (сотни микроампер единицы ампер), но при этом, увеличивается инерционность.

Функционально, преобразователи свет-сигнал состоят из двух основных блоков:

- светочувствительная поверхность;

- устройство формирования развертывающего элемента.

В качестве светочувствительной поверхности используется вещество, обладающее внутренним или внешним фотоэффектом. Там выделяется отдельный участок, на котором будет проецироваться оптическое изображение. Этот участок называют фотомишенью. Для защиты фотомишени от воздействия от воздействий окружающей среды, ее закрывают слоем прозрачного стекла. Внутреннюю часть светочувствительной поверхности соединяют с устройством формирования развертывающего элемента посредством развертывающего элемента. Развертывающий элемент будет обеспечивать протекание тока через отдельные участки светочувствительной поверхности. За счет изменения электрических параметров светочувствительной поверхности, под действием светового излучения, будет изменяться значение тока, протекающего через отдельный участок светочувствительной поверхности и нагрузку преобразователя свет-сигнал. В результате, на выходе будет формироваться электрический сигнал, параметры которого будут пропорциональны энергии светового излучения, которая подавалась на преобразователь свет-сигнал.

Преобразователи свет-сигнал характеризуются по следующим признакам:

- по виду фотоэффекта:

- на внешнем

- на внутреннем

- по типу преобразователя:

- электровакуумные

- на приборах с зарядовой связью (ПЗС)

- по типу отклоняющих систем:

- с магнитной

- с электронной

- с механической

- в зависимости от спектрального распределения:

- видимого диапазона

- других диапазонов

Преобразователи свет-сигнал характеризуются следующими параметрами:

- чувствительность. Это величина, обратная минимальной освещенности светочувствительной поверхности, при которой на выходе обеспечивается номинальное отношение сигнал/шум.

- инерционность. Определяется временем, в течение которого после прекращения воздействия светового излучения уровень выходного сигнала уменьшится на 95%.

- световая характеристика. Это зависимость тока на выходе преобразователя от освещенности светочувствительной поверхности. Эта характеристика показывает диапазон освещенностей, при которых работает преобразователь свет-сигнал.

- спектральная характеристика. Это зависимость тока на выходе преобразователя от длины волны светового излучения при равно яркостном воздействии во всем диапазоне измерений.

Для более качественного преобразования, форма спектральной характеристики должна совпадать с кривой видности глаза, то есть иметь максимум в области зеленого цвета.