Устройства записи и воспроизведения сигналов (стр. 3 )

З а д а н и е 3. Используя данные табл. 1 построить графики зависимостей U2 = f1(U1), U3 = f2(U1), U4 = f3(U1), U5 = f4(U1), U6 = f5(U1) для частот 10 и 1 кГц в одних координатных осях. Объяснить полученные графики.

З а д а н и е 4. Вернуться к исходной установке приборов. Частота сигнала 1 кГц. Установив галетный переключатель в положение «1», дискретным и плавным регулятором выходного сигнала Г3-112 добиться размаха сигнала на разъеме «Выход» 400 мВ (истинный размах UВХ= 40 мВ). Переключателем, не трогая уровень выходного сигнала Г3-112, установить значение частоты сигнала 50 Гц. Галетный переключатель установить в положение «6» и замерить постоянное напряжение на входе аттенюатора. Изменяя частоту сигнала генератора, снять зависимость U6 = f6(f) и заполнить табл. 2.

Построить график полученной зависимости, которая по сути дела является АЧХ ФВЧ шумоподавителя.

Таблица 2

Напряжение в контрольной точке 6	Частота сигнала f, кГц
	0,5	1	1.5	2	2.5	2.75	3	3.25	3.5	3,75	4	4,5	4,75	5	5.25	5.5	6	7	8

З а д а н и е 5. Вернуться к исходной установке приборов. Частота сигнала 10 кГц. Установить размах входного сигнала 100мВ (истинное значение 10мВ). Галетный переключатель перевести в положение «4». Замеряя размах сигнала «4» сначала при включении тумблера шумоподавителя, а затем при выключенном, найти их соотношение. Эта величина характеризует коэффициент шумоподавления.

Контрольные вопросы

1.  Предназначение шумоподавителей. Виды устройств шумоподавления.

2.  Принцип подавления шумов системой DNL.

3.  Работа функциональной схемы шумоподавления DNL «Phillips».

4.  Работа функциональной схемы шумоподавления DNL «Весна-205».

5.  Принципиальная схема шумоподавителя «Весна-205».

6.  Амплитудно-частотные и амплитудные характеристики шумоподавителя DNL «Весна-205».

Лабораторная работа № 000

ИССЛЕДОВАНИЕ КАНАЛОВ ЯРКОСТИ

И ЦВЕТНОСТИ ВИДЕОПЛЕЙЕРА

Цель работы. Целью настоящей лабораторной работы является изучение принципов функционирования и характеристик каналов яркости и цветности видеоплейера.

Домашнее задание. По рекомендованному списку литературы и настоящим методическим указаниям необходимо изучить структуру, принципы функционирования и характеристики видеоплейера (на базе видеоплейера «Panasonic NV-SR50»), а также основных узлов его канала записи и воспроизведения. Изучить структуру видеофонограммы, особенности ее записи и воспроизведения, включая формат записи, спектральные преобразования аудио - и видеоинформации, обеспечение необходимой скорости движения ленты относительно магнитной головки, вид используемой модуляции.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ

ВИДЕОМАГНИТОФОНОВ И ВИДЕОПЛЕЙРОВ

При создании ВМ основная трудность связана с записью изображения. Всю сложность проблемы записи изображения по сравнению с записью звука можно оценить, сравнив интервалы записываемых частот в первом и втором случаях. Интервал звуковых частот не превышает 20 кГц. Высококачественная запись полного цветового видеосигнала системы SECAM должна осуществляться в полосе частот до 6 МГц. Очевидно, что для записи таких широкополосных сигналов должна быть значительно повышена скорость движения магнитной ленты по сравнению со скоростью ленты в звуковых магнитофонах. При одинаковом способе записи звука и видеоизображения одной неподвижной головкой для записи звука достаточно скорости ленты всего лишь 4.53 см/с, а для записи видеосигналов необходима была бы скорость магнитной ленты не менее 10м/с.

Аппаратура с такой высокой скоростью ленты не могла бы быть надежной и потребовала бы большого расхода ленты. Поэтому во всех современных ВМ для видеосигнала используется способ наклоннострочной записи вращающимися головками, который, обеспечивая необходимую высокую скорость ленты относительно головки, в то же время позволяет ограничить абсолютную скорость ленты приемлемой величиной. При наклоннострочной записи абсолютная скорость ленты в ВМ часто даже ниже, чем в магнитофонах.

Следовательно, лентопротяжный механизм (ЛПМ) видеомагнитофона принципиально отличается от ЛПМ магнитофона наличием блока вращающихся видеоголовок (БВГ), в который входит барабан с закрепленными на нем видеоголовками.

В ВМ, как и магнитофоне, магнитная лента также сматывается с подающей катушки на приемную, а лента приводится в движение ведущим валом (ВВ) и прижимным роликом, между которыми она зажата. Для создания требуемого натяжения ленты служат рычаги натяжения. Головки стирания, записи и воспроизведения звука располагаются вместе по одну сторону от БВГ, при этом в звуковых каналах ВМ обычно используются универсальные головки записи/воспроизведения. Звуковые сигналы записываются обычно на продольной дорожке по верхнему краю ленты, а по ее нижнему краю на продольной дорожке головкой канала управления записываются специальные управляющие сигналы, предназначенные для управления системой автоматического регулирования скорости движения ленты.

Принцип магнитной записи и воспроизведения видеосигналов совершенно такой же, как и звуковых. Только для записи и воспроизведения видеосигналов используются вращающиеся видеоголовки. Пара таких видеоголовок установлена диаметрально противоположно на барабане, вращающемся с высокой скоростью (1500 об/мин для стандартов B/G и D/K). Благодаря этому линейная скорость движения видеоголовок по ленте гораздо выше абсолютной скорости движения ленты.

Взаиморасположение ленты и барабана с видеоголовками схематично показано на рис. 1,а. На нем пунктирной линией изображена дорожка записи видеосигнала, которую оставляет видеоголовка на ленте. Здесь же схематично показаны звуковая головка и головка управляющего сигнала, которые производят запись по краям ленты.

а

б

Рис. 1. Взаиморасположение ленты и барабана с видеоголовками (а) и расположение дорожек на ленте (формат записи) (б): 1,17 — направление движения ленты, 2 — лента, 3 — барабан, 4 — направляющая, 5 — направление вращения головок, 6 — траектория движения головки по ленте, 7 — звуковая головка, 8 — головка сигналов управления, 9 — звуковая дорожка, 10 — видеоголовка, 11 — направление движения головки по ленте, 12, 13 — 1-я и 2-я дорожки видеосигнала соответственно, 14 — дорожка сигнала управления, 15 — импульс сигнала управления, 16 — дорожки видеосигналов

На рис. 1,б показано расположение дорожек магнитной записи на ленте. Как видно, видеосигнал записывается практически по всей ширине ленты на наклонных дорожках, поэтому способ записи и называется наклоннострочным.

В соответствии с выбранным форматом записи в бытовых ВМ каждый кадр телевизионного изображения записывается за один оборот барабана с видеоголовками, т. е. на двух соседние дорожках видеозаписи. Чтобы получить наглядное представление о процессе записи изображения, достаточно вспомнить принцип строчного разложения изображения в телевидении и передачи изображения с чересстрочной разверткой, когда из двух полей складывается один кадр изображения.

При записи одного кадра двумя вращающимися головками, как принято в бытовых ВМ, одна из головок записывает только нечетные поля, а вторая - только четные.

Установленные на вращающемся барабане видеоголовки универсальны. Они осуществляют как запись, так и воспроизведение видеосигнала. Во время воспроизведения головка, которая записывала только нечетные поля, начинает воспроизводить только нечетные поля, а другая головка воспроизводит только четные поля. Для получения воспроизведенных кадров изображения нечетные и четные поля нужно суммировать. На рис. 2 показано, как это делается.

Каждая из вращающихся видеоголовок подключена через вращающийся трансформатор к соответствующему усилителю воспроизведения. Очевидно, что на выходе усилителей воспроизведения канала 1 и канала 2 будет только часть полного видеосигнала (на одном сигналы только нечетных полей, а на другом - четных). Только на выходе коммутатора, который поочередно подключается то к одному, то к другому каналу, получается полный телевизионный сигнал, который до этого был записан на магнитную ленту. А чтобы в моменты коммутации видеосигнала и при периодическом прекращении контакта одной из головок с лентой не возникали бы помехи на воспроизводимом изображении, запись каждой из головок производится с некоторым перекрытием. И для этого угол охвата барабана лентой принимается немного больше 180 градусов.

Для облегчения записи видеосигнала в бытовых ВМ обычно перед записью спектр этого сигнала преобразуется. Во время этого преобразования спектр полного цветового сигнала разделяется на два участка, первый из которых (низкочастотный) содержит информацию о яркости, а второй (высокочастотный) — о цвете. Часть спектра, содержащая информацию о цвете, путем гетеродинирования переносится в область более низких частот и суммируется с несущей частотой, модулируемой яркостной частью спектра исходного видеосигнала. Несущая частота должна модулироваться таким образом, чтобы весь спектр ЧМ сигнала располагался в верхней части полосы частот, записываемых на магнитную ленту. Благодаря такому преобразованию удается значительно сократить частотный спектр сигнала, записываемого на ленту, по сравнению с исходным спектром полного цветового сигнала. Суммарный сигнал после усиления записывается на ленту вращающимися видеоголовками. Звуковые же сигналы в ВМ записываются так же, как и в обычном магнитофоне.

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ СИГНАЛОВ ЯРКОСТИ И ЦВЕТНОСТИ

Для наглядного представления о ходе процессов в режиме воспроизведения, рассмотрим структурную схему канала воспроизведения сигналов яркости и цветности, представленную на рис. 3.

Воспроизводимый ЧМ сигнал с БВГ поступает через вращающийся трансформатор на два идентичных предварительных усилителя воспроизведения. В предварительных усилителях ЧМ сигнал яркости и преобразованный сигнал цветности усиливаются до необходимого уровня.

На выходах предварительных усилителей формируются ЧМ пакеты, сдвинутые друг относительно друга по фазе на 180°. Частота следования пакетов при скорости вращения БВГ 1500 об/мин составляет 25 Гц, синхронно с импульсами переключения видеоголовок частотой 25 Гц. При каждом повороте БВГ на 180° на вход предварительных усилителей поступают поочередно сигналы с видеоголовки 1 и видеоголовки 2.

Благодаря сигналу переключения видеоголовок на выходе коммутатора, поочередно подключающегося к выходам предварительных видеоусилителей формируется непрерывный ЧМ сигнал с незначительными перекрытиями.

Момент переключения устанавливается в пределах 5строк до начала (фронта) кадрового синхроимпульса т. е. в момент, когда вторая ВГ входит в контакт с магнитной лентой.

Рис 3. Структурная схема канала воспроизведения

Полученный таким образом непрерывный ЧМ сигнал поступает на усилитель-корректор, в котором путем применения частотно-зависимой отрицательной обратной связи формируется примерно линейная характеристика усиления входного сигнала (линеаризация осуществляется путем коррекции частотной характеристики видеоголовок и применения системы АРУ). Это особенно важно для низкочастотного преобразованного сигнала цветности, поскольку, в противном случае, сильно искажалась бы его амплитуда.

Далее выходной сигнал усилителя-коммутатора фильтрами разделяется на ЧМ сигнал яркости (ФВЧ) и сигнал цветности (ФНЧ).

Воспроизведение сигнала яркости.

С выхода фильтра ЧМ сигнал яркости поступает на устройство АРУ. Устройство АРУ предназначено для устранения паразитной амплитудной модуляции в воспроизводимом ЧМ сигнале, возникающей из-за нарушения контакта видеоголовок с магнитной лентой, и поддержания постоянным уровня ЧМ сигнала. В состав АРУ входит детектор АРУ, формирующий сигнал управления коэффициентом усиления АРУ. Детектор АРУ работает таким образом, что малому уровню ЧМ сигнала соответствует низкий уровень напряжения управления, который увеличивает коэффициент усиления усилителя АРУ, а большому уровню ЧМ сигнала — высокий уровень напряжения, уменьшающий коэффициент усиления усилителя АРУ.

АЧХ воспроизведения видеоголовок не позволяет с достаточным уровнем воспроизводить верхние боковые полосы ЧМ сигнала яркости. Применяемые в настоящее время видеоголовки считывают относительно низкие частоты (1...3 МГц) с ленты достаточно хорошо. Высокие частоты ЧМ сигналов 3,3...7,7 МГц (для стандарта 4,8 МГц) значительно ослабляются. Для повышения отношения сигнал/шум в области высоких частот при записи производится предкоррекция, заключающаяся в подъеме высокочастотных составляющих сигнала яркости.

Однако, вследствие введения этих предыскажений при воспроизведении резких перепадов сигнала яркости возникают значительные выбросы, амплитуда которых превышает установленные пределы девиации несущей ЧМ сигнала. В результате чего существенно уменьшается уровень воспроизводимого ЧМ сигнала. На экране это проявляется в виде коротких черных штрихов на границе белого и черного.

Для устранения такого рода помех применяют двойной ограничитель, восстанавливающий утраченные в процессе записи высокочастотные составляющие сигнала яркости и, одновременно, устраняющий остатки паразитной амплитудной модуляции в ЧМ сигнале.

С выхода ограничителя сигнал через коммутатор компенсатора выпадений поступает на демодулятор. Принцип компенсации выпадений заключается в замещении пораженных выпадениями участков воспроизводимого сигнала сигналами предшествующей строки, задержанными на длительность одной строки. Замещение происходит автоматически путем переключения коммутатора выпадений, управляемого сигналом схемы распознавания выпадений. Переключение происходит, как только уровень воспроизводимого с ленты сигнала упадет ниже некоторого порогового значения.

Детектором выпадений, в состав которого входит триггер Шмидта, анализируется огибающая воспроизводимого ЧМ сигнала. Провал в огибающей ниже порогового уровня триггера Шмидта приводит к его переключению. По окончании выпадения триггер Шмидта возвращается в исходное состояние. Таким образом, на выходе триггера Шмидта формируются импульсы переключения, управляющие коммутатором выпадений, который подключает к последующим цепям либо текущий воспроизводимый сигнал яркости, либо задержанный. Поскольку в линии задержки сигнал яркости существенно ослабляется, эти потери компенсируются усилителем, через который пропускается ЧМ сигнал на линию задержки. В результате задержки неизбежно ограничение полосы частот сигнала яркости. Задержанный сигнал уже не имеет первоначального разрешения, однако для компенсации выпадений этого достаточно.

С выхода коммутатора выпадений воспроизводимый сигнал (с выпадением или без него) поступает на ЧМ демодулятор, в котором демодулируется в так называемом квадратурном демодуляторе.

Для работы данного квадратурного демодулятора (синхронного детектора) необходима подача на его входы сигналов, сдвинутых по фазе на 90°. Несущая частота с фазой 0° поступает на один вход демодулятора, а на другой - через фазовращатель на 90°. Демодулятор построен по схеме синхронного детектора, включающего в себя две диодные мостовые схемы и два трансформатора, первичные обмотки которых имеют отводы от средней точки. В зависимости от фазы поступающих на входы детектора сигналов открывается та или иная пара диодов. При таком включении подавляется несущая частота и достигается высокая линейность характеристики преобразования.

Дальнейшая обработка сигнала яркости у различных производителей различна. Сигнал яркости должен формироваться одновременно с сигналом цветности и складываться с ним в правильном соотношении. В данном случае сигнал яркости через устройство предкоррекции, в качестве которой выступает устройство задержки на 170 нс, необходимое для выравнивания времени прохождения сигналов яркости и цветности в канале обработки, поступает на вход суммирующего усилителя, где складывается с сигналом цветности. На выходе суммирующего усилителя формируется ПЦТС, который в высокочастотном модуляторе преобразуется в радиочастотный телевизионный сигнал и поступает на антенный выход ВМ.

Для улучшения синхронизации амплитудным селектором детектируется уровень синхроимпульсов и, при необходимости, синхросигнал вырезается из ПЦТС, регенирируется и добавляется обратно в правильном амплитудном отношении к цветовому видеосигналу.

Воспроизведение сигнала цветности системы PAL.

Поскольку ширина полосы частот бытовых ВМ ограничена 3 МГц (240 линий), сигнал цветности нельзя записать непосредственно. Для непосредственной записи сигнала цветности (4.43 МГц) необходима ширина полосы, простирающаяся до 5 МГц.

Для записи сигнала цветности в заданной полосе частот (3 МГц) его частотный спектр переносится в область со средней частотой FHT (рис.4).

Благодаря этому обеспечивается достаточно большой разнос частот между сигналом цветности и ЧМ сигналом яркости. В связи с этим перекрестные искажения ограничиваются до минимума и не подавляются нижние боковые полосы ЧМ сигнала яркости, что положительно сказывается на разрешающей способности воспроизводимого изображения.

При преобразовании сигнала цветности с частотой поднесущей 4.43 МГц на частоту FHT содержание боковых полос, несущих информацию о цветовых переходах, не искажается.

При воспроизведении, ЧМ сигнал цветности с выхода предварительного усилителя – коммутатора, через ФНЧ, (подавляется ЧМ сигнал яркости) поступает на усилитель сигнала цветности.

Устройство АРУ сигнала цветности применяется для повышения отношения сигнал/шум в канале цветности и устранения неравномерности амплитуды сигнала обусловленной нарушением контакта между видеоголовками и магнитной лентой при воспроизведение. Принцип работы АРУ основан на автоматическом слежении за амплитудой цветовой вспышки, не зависимо от цветовой информации в строке, и выработке управляющего напряжения, пропорционального этой амплитуде для соответствующего изменения коэффициента усиления усилителя АРУ сигнала цветности.

С выхода АРУ перенесенный сигнал цветности поступает в основной преобразователь частоты для обратного преобразования в исходную частотную область. На второй вход преобразователя поступает сигнал гетеродина. Сигнал гетеродина формируется вспомогательным преобразователем частоты путем смешения опорной частоты FFTo = 4433618.75 Гц и вспомогательной частоты FHT = 40 F + 1/8F.

На выходе основного преобразователя частоты будут присутствовать два сигнала, частоты которых будут равны сумме и разности частот, поступающих на его входы сигналов (FH + FHT = 5.06 + 0.627=5.687 МГц и FH - FHT = 5= 4.43 МГц). Полосовым фильтром выделяется сигнал необходимой частоты 4.43 МГц.

Схема, применяемая для переноса сигнала цветности в область верхних частот, также позволяет стабилизировать частоту и фазу воспроизводимого сигнала цветности и устранить искажения цветового тона и насыщенности (временные искажения), возникающие из-за неравномерности скорости движения магнитной ленты, неравномерности частоты вращения БВГ и растяжения ленты по ее длине.

Эта задача выполняется системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) гетеродина. Поскольку частота гетеродина в режиме воспроизведения подстраивается путем изменения частоты генератора FH, любые отклонения частоты восстановленной поднесущей цветности FAT (4.43 МГц) от номинального значения приводят к перестройке частоты гетеродина FH до тех пор, пока равенство частот FAT и FFTo на входах фазового детектора не восстанавливается. А равенство этих частот возможно только тогда, когда частота гетеродина изменяется на величину временной ошибки воспроизводимого сигнала (627 кГц). Таким образом, сущность компенсации системой ФАПЧ временных ошибок при воспроизведении заключается в том, что воспроизведенные частотные ошибки вводятся в сигнал гетеродина и в разностной составляющей на выходе преобразователя частоты взаимно уничтожаются. Следовательно, на выходе основного преобразователя полосовым фильтром выделяется сигнал цветности на поднесущей частоте 4.433618 МГц, стабилизированный по частоте и фазе.

Сигнал цветовой синхронизации (вспышка) передается в виде пакета немодулированной цветовой поднесущей, состоящего из 10 периодов, на задней площадке строчного гасящего импульса. Этот сигнал необходим для восстановления подавленной поднесущей цветности в декодере телевизионного приемника и используется для синхронизации опорного генератора частоты FFTo в ВМ.

Для выделения цветовой вспышки из сигнала цветности применяется специальный ключевой каскад вспышки, на один из входов которого поступает сигнал цветности, а на другой — специальный стробирующий импульс, совпадающий по времени и длительности со вспышкой.

Фаза сигнала цветовой вспышки в системе PAL изменяется от строки к строке на ± 45° относительно оси 180° (±135°).

В синхронном случае выходное напряжение фазового дискриминатора, на один из входов которого поступает сигнал вспышки, а на другой — сигнал опорного генератора - FFTo, представляет собой симметричное переменное напряжение, амплитуда которого определяется амплитудой вспышки и разностью фаз сравниваемых сигналов. Этим напряжением, пропущенным через фильтр нижних частот, подстраивается частота опорного генератора.

Для получения частоты гетеродина и восстановления сигнала цветности в ВМ необходимо генерировать сигнал с частотой поднесущей сигнала цветности и синхронизировать его с сигналом цветовой вспышки поступающего на вход ВМ ПЦТС.

В зависимости от требований различных производителей или конструктивного исполнения ВМ, опорный сигнал поднесущей частотой 475 ±150 Гц, формируется кварцевым генератором с фазовой автоподстройкой частоты.

Основной задачей схемы автоматической блокировки сигнала цветности является запирание канала цветности в случаях записи-воспроизведения сигнала черно-белого изображения. В противном случае открытый канал цветности создает цветовые помехи (мерцание) на черно-белом изображении. Так как цветовая вспышка передается только в цветовом сигнале, информация о ее наличие или отсутствии является сигналом о включении или выключении канала цветности.

Полосовой фильтр, включенный на выходе основного преобразователя, подавляет все побочные продукты преобразования, выделяя необходимую частоту 4.43 МГц. При этом разрешающая способность сигнала цветности существенно зависит от параметров этого фильтра и, как правило, всегда ниже разрешающей способности записываемого сигнала.

Кроме того, на разрешающую способность воспроизводимого сигнала цветности и его отношение сигнал/шум существенное влияние оказывает величина тока записи. При слишком большом токе записи из-за нелинейной АЧХ магнитной ленты насыщенные цвета ограничиваются по амплитуде. При этом цветное изображение воспроизводится с явно заметной периодической неравномерностью по горизонтали.

Воспроизведение сигнала цветности системы SECAM.

В современной видеоаппаратуре применяются два метода записи-воспроизведения сигналов цветности системы SECAM. Это метод с четырехкратным изменением частоты и метод гетеродинирования.

Первый способ преобразования заключается в четырехкратном уменьшении частоты сигнала цветности при записи (спектр сигнала переносится в диапазон частот 0.39 — 1.48 МГц) и таком же увеличении ее при воспроизведении. Введение и коррекция предыскажений, а также фильтрация нежелательных частотных составляющих осуществляются системой специальных полосовых, режекторных и клеш-фильтров.

Второй способ более прост с точки зрения его технической реализации. Здесь для записи-воспроизведения сигнала цветности SECAM используется тот же тракт, как и при обработке сигнала цветности PAL. Но при этом отключается компенсатор перекрестных искажений (гребенчатый фильтр) и изменяется частота настройки входного полосового фильтра (при воспроизведении).

При реализации обоих методов обработки сигнала цветности SECAM применяются специальные схемы опознавания системы кодирования цвета. Этими устройствами формируются сигналы управления коммутаторами, которые осуществляют переключение канала обработки сигналов цветности в режим обработки сигнала системы SECAM.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из видеоплейера «Panasonic NV-SR50», с выведенными на заднюю панель контрольными точками. Вся нумерация контрольных точек и регулировочных элементов на лабораторной установке сохранена в соответствии с принципиальной электрической схемой видеоплейера:

КТ1 - ЧМ-пакет на входе видеоголовок

КТ2 - ЧМ-пакет на входе усилителя видеоголовок

КТ3 - импульсы коммутации видеоголовок

КТ4 - ЧМ-пакет на выходе усилителя видеоголовок

КТ5 - сигнал АРУ усилителя видеоголовок

КТ6 – выход сигналов цветности в режиме воспроизведения

КТ7 – выход сигналов цветности в режиме записи

КТ8 - выход сигналов записи и воспроизведения

КТ9 - выход сигналов воспроизведения

Для контроля тест сигналов используется осциллограф С1-63, синхронизация которого осуществляется импульсами коммутации видеоголовок (КТ3).

2. Задания для выполнения экспериментальной части

Задание 1.

Контроль формирования ЧМ-пакетов в режиме «запись» при отсутствии видеосигнала. Для выполнения задания необходимо синхронизировать осциллограф сигналом коммутации видеоголовок, для чего необходимо подключить выход КТ3 видеоплейера к входу внешней синхронизации осциллографа.

Не подавая сигнала на вход «VIDEO IN» включить видеоплейер и загрузить видеокассету. Перемотать видеоленту на начало и подготовить таймер (можно воспользоваться часами с секундной стрелкой). Включить режим записи кнопкой «REC», одновременно с этим запустить таймер.

Убедиться в отсутствии видеосигнала на входе видеоплейера, подключив «выход сигналов записи и воспроизведения» (КТ8) к входу осциллографа.

Проконтролировать наличие и определить амплитуду сигналов в контрольных точках КТ2 (ЧМ-пакет на входе усилителя видеоголовок) и КТ1 (ЧМ-пакет на входе видеоголовок). Зарисовать формы сигналов и записать их значение в отчет.

Остановить запись и записать значение таймера как t1.

Задание 2.

Контроль формирования ЧМ-пакетов в режиме записи сигнала «градации белого». С генератора тестовых сигналов подать сигнал «градации белого» на вход «VIDEO IN» видеоплейера. Не перематывая видеоленту подготовить таймер и обнулить его. Включить режим записи кнопкой «REC», одновременно с этим запустить таймер.

Убедиться в наличии видеосигнала на входе видеоплейера, подключив «выход сигналов записи и воспроизведения» (КТ8) к входу осциллографа. Зарисовать форму видеосигнала и определить его амплитуду.

Проконтролировать наличие и определить амплитуду сигналов в контрольных точках КТ2 (ЧМ-пакет на входе усилителя видеоголовок) и КТ1 (ЧМ-пакет на входе видеоголовок). Зарисовать формы сигналов и записать их значение в отчет.

Остановить запись и записать значение таймера как t2.

Сравнить формы сигналов в контрольных точках в первом и втором задании. Сделать выводы.

Задание 3.

Контроль формирования видеосигнала в режиме «воспроизведение» при отсутствии видеофонограммы (записи). Для выполнения задания необходимо синхронизировать осциллограф сигналом коммутации видеоголовок, для чего необходимо подключить выход КТ3 видеоплейера к входу внешней синхронизации осциллографа.

Перемотать видеокассету на середину пленки. В этом месте запись никогда не производилась и видеофонограмма отсутствует. Включить режим воспроизведения кнопкой «PLAY».

Проконтролировать наличие и ориентировочно определить амплитуду и форму сигналов в контрольных точках КТ4 (ЧМ-пакет на выходе усилителя видеоголовок) и КТ5 (сигнал АРУ усилителя видеоголовок). Зарисовать формы сигналов и записать их значение в отчет.

Убедиться в наличии сигнала на выходе видеоплейера, подключив «выход сигналов воспроизведения» (КТ9) к входу осциллографа. Ориентировочно зарисовать форму видеосигнала и определить его амплитуду.

Задание 4.

Внимание! Время выполнения данного пункта ограниченно временем t1.

Контроль формирования видеосигнала в режиме «воспроизведение» на участке видеофонограммы, соответствующей записи без видеосигнала. Для выполнения задания необходимо синхронизировать осциллограф сигналом коммутации видеоголовок, для чего необходимо подключить выход КТ3 видеоплейера к входу внешней синхронизации осциллографа.

Перемотать видеоленту на начало и подготовить таймер. Включить режим воспроизведения кнопкой «PLAY», одновременно с этим запустить таймер. Все измерения необходимо произвести до тех пор, пока таймер не достигнет значения t1.

Проконтролировать наличие и ориентировочно определить амплитуду и форму сигналов в контрольных точках КТ4 (ЧМ-пакет на выходе усилителя видеоголовок) и КТ5 (сигнал АРУ усилителя видеоголовок). Зарисовать формы сигналов и записать их значение в отчет.

Убедиться в наличии сигнала на выходе видеоплейера, подключив «выход сигналов воспроизведения» (КТ9) к входу осциллографа. Ориентировочно зарисовать форму видеосигнала и определить его амплитуду.

Дождаться пока таймер достигнет значения t1 и остановить воспроизведение.

Задание 5.

Внимание! Время выполнения данного пункта ограниченно временем t2.

Контроль формирования видеосигнала в режиме «воспроизведение» на участке видеофонограммы, соответствующей записи сигнала «градации белого».

Не перематывая видеоленту подготовить таймер и обнулить его. Включить режим воспроизведения кнопкой «PLAY», одновременно с этим запустить таймер. Все измерения необходимо произвести до тех пор, пока таймер не достигнет значения t2.

Проконтролировать наличие и ориентировочно определить амплитуду и форму сигналов в контрольных точках КТ4 (ЧМ-пакет на выходе усилителя видеоголовок) и КТ5 (сигнал АРУ усилителя видеоголовок). Зарисовать формы сигналов и записать их значение в отчет.

Убедиться в наличии сигнала на выходе видеоплейера, подключив «выход сигналов воспроизведения» (КТ9) к входу осциллографа. Ориентировочно зарисовать форму видеосигнала и определить его амплитуду.

Сравнить формы и амплитуды сигналов в третьем, четвертом и пятом заданиях, сделать выводы.

Контрольные вопросы

1.  Основные принципы работы видеомагнитофонов и видеоплейеров.

2.  Особенности лентопротяжного механизма видеомагнитофона.

3.  Структурная схема канала воспроизведения видеоплейера «Panasonic NV-SP50».

4.  Спектральные преобразования сигнала яркости при воспроизведении.

5.  Воспроизведение сигнала цветности системы PAL.

6.  Воспроизведение сигнала цветности системы SECAM.

Лабораторная работа № 000

Исследование систем автоматического регулирования видеоМагнитофона

Цель работы - изучение принципов функционирования и характеристик систем автоматического регулирования видеомагнитофона.

Домашнее задание: по рекомендованному списку литературы [4, 5], материалам лекций и данной работе необходимо изучить структуру, принципы функционирования и характеристики систем автоматического регулирования видеомагнитофона, в частности: систему автоматического регулирования блока вращающихся головок, систему автоматического регулирования ведущего вала, систему автотрекинга.

Системы автоматического регулирования видеомагнитофона

Видеомагнитофон «Электроника ВМ-12», как и большинство современных точных электромеханических устройств, содержит три системы автоматического регулирования. К ним относятся система автоматического регулирования (САР) блока вращающихся головок (САР БВГ), САР ведущего вала (САР ВВ) и система автотрекинга (САТ). Первые две обеспечивают синхронизируемое вращение ротора двигателя БВГ и движение магнитной ленты в тракте лентопротяжного механизма (ЛПМ) в основных режимах работы («Запись» и «Воспроизведение»), а также создание необходимых вращающих моментов на подкатушечных узлах ЛПМ и реверсирование направления движения ленты в дополнительных режимах («Ускоренный поиск», «Замедленный поиск», «Пауза при записи», «Пауза при воспроизведении», «Продолжение записи», «Кратковременный реверс», «Перемотка вперед», «Перемотка назад»). Режимы работы изменяются системой управления видеомагнитофона. САТ обеспечивает точное движение видеоголовок по строчкам записи с отслеживанием (трекинг) и устранением всех отклонений от их траектории.

САР БВГ и ВВ представляют собой высокоточные устройства с фазированием вращения вала соответствующего двигателя по образцовым сигналам. В режиме «Запись» в качестве образцовых используются кадровые синхроимпульсы, выделяемые из записываемого телевизионного сигнала, в режиме «Воспроизведение» - импульсы кварцевого генератора видеомагнитофона. Для работы САР БВГ в режимах «Запись» и «Воспроизведение» и САР ВВ в режиме «Запись» сигналы обратной связи снимаются с датчиков, установленных на двигателях БВГ и ВВ. В режиме «Воспроизведение» таким сигналам для САР ВВ служат считываемые с магнитной ленты импульсы управления.

В режиме «Запись» САР БВГ обеспечивает такое вращение ротора их двигателя, при котором к моменту поступления каждого кадрового синхроимпульса записываемого телевизионного сигнала одна из двух видеоголовок ротора (поочередно) находится в начале дорожки записи на магнитной ленте. В свою очередь САР ВВ стабилизирует скорость вращения его двигателя, а следовательно, и скорость движения магнитной ленты с точностью частоты следования тех же кадровых синхроимпульсов. С этой САР импульсы управления кадровой частоты записываются на специальную дорожку магнитной ленты для синхронизации ее движения при воспроизведении.

В режиме «Воспроизведение» САР ВВ регулирует вращение его двигателя, а следовательно, и положение магнитной ленты так, чтобы каждая видеоголовка прошла точно по записанной видеодорожке. САР БВГ в этом режиме стабилизирует только скорость вращения их двигателя с точностью частоты следования импульсов кварцевого генератора.

Получение дополнительных режимов обеспечивает САР ВВ. При этом изменяется скорость движения магнитной ленты или направление перемещения. Режим «Ускоренный поиск» включается при подаче на двигатель ВВ максимального питающего напряжения, соответствующего повышенной скорости движения ленты, приблизительно в 5 раз больше номинальной. В режиме «Замедленный поиск» на двигатель ВВ поступает импульсное напряжение, среднее значение которого соответствует скорости его движения, приблизительно в пять раз меньше номинальной. В режиме «Пауза при воспроизведении» двигатель ВВ выключается и магнитная лента останавливается. При этом САР БВГ продолжает работать.

Режим «Кратковременный реверс» включается каждый раз при переходе видеомагнитофона из режима «Запись» в режим «Стоп» или в режим «Пауза при записи». В этих случаях САР ВВ через реле реверса изменяет направление вращения двигателя ВВ на время 2 с. Реверс необходим для обратного перемещения отрезка размагниченной ленты и продолжения записи без разрыва информации (при этом лента перемещается со стабилизированной скоростью на 30% выше номинальной). Для того, чтобы обеспечить отсутствие разрыва информации при переходе из режима «Воспроизведение» в «Стоп», предполагая опять воспроизведение, также включается режим «Кратковременный реверс».

Ускоренно в обоих направлениях (режимы «Перемотка вперед» и «Перемотка назад») лента перемещается со стабилизированной скоростью вращения двигателя ВВ в два раза выше номинальной. Изменяется также и передаточное число механической передачи «двигатель ВВ – подкатушечные узлы».

Скорость вращения (частоту) двигателей БВГ и ВВ обе САР регулируют по частотным и фазовым каналам.

Принцип работы САР БВГ

Рассмотрим работу САР БВГ по структурной схеме, изображенной на рис.21. На вход частотного канала через цепь обратной связи поступают импульсы, вырабатываемые электронным коммутатором 4. Их частота следования пропорциональна скорости вращения БВГ (200 Гц при номинальной частоте вращения 1500 мин-1). Они снимаются с одного из датчиков положения ротора бесконтактного двигателя БВГ 5. Сформированные триггером 1 импульсы, длительность которых соответствует фактической скорости вращения БВГ, запускают одновременно образцовый одновибратор 8 и формирователь трапецеидальных импульсов 2 и поступают на устройство сравнения 9. В последнем их длительность сравнивается с длительностью импульсов образцового одновибратора, соответствующей заданной скорости. Сигналы с устройства сравнения 9 и формирователя 2 приходят на фазовый дискриминатор 3. На его выходе формируется управляющее напряжение, уровень которого соответствует изменению скорости вращения двигателя БВГ. Оно и регулирует ее через электронный коммутатор 4.

В фазовом канале сравниваются фазы импульсов образцовой частоты (в режиме «Запись» – это импульсы кадровой частоты, выделенные из телевизионного сигнала, в режиме «Воспроизведение» – импульсы кварцевого генератора видеомагнитофона) и импульсов, снимаемых с датчиков положения БВГ. Пропорциональное разности фаз напряжение используеся для управления

Рис.21. Структурная схема САР БВГ:

КСИ – кадровый синхроимпульс; ИКГ – импульс кадровый гашения;

КВГ – коммутатор видеоголовок

длительностью импульсов образцового одновибратора 8 частотного канала САР БВГ. Для этого импульсы образцовой частоты 50 Гц, усиленные и сформированные в усилителе-формирователе 12, синхронизируют буферный генератор 13 и делятся до частоты 25 Гц в триггере 14. С выхода триггера импульсы воздействуют на формирователь трапецеидальных импульсов 15, формируя их наклонный участок. Последние поступают на один из двух входов фазового дискриминатора 16.

Импульсы датчика положения БВГ 6 усиливаются в усилителе 7, формируются одновибраторами 10, 11 и переключают триггер 18. Так как сигнал датчика положения БВГ частотой 50 Гц состоит из двух разнополярных последовательностей импульсов, сдвинутых относительно друг друга по фазе на 180°, то частота каждой из них равна 25 Гц. Поэтому одновибратор 17 формирует из одной последовательности сигнал синхронизации фазового канала, который поступает на второй вход фазового дискриминатора 16. С него управляющее напряжение воздействует на образцовый одновибратор 8 частотного канала. Из суммарной последовательности импульсов получается сигнал коммутации видеоголовок.

В режиме «Запись» импульсы кадровой частоты с буферного генера - тора 13 поступают на одновибратор 19. Сформированные им импульсы проходят через электронный ключ 20 на синхроголовку 21 и записываются на магнитную ленту.

Принцип работы САР ВВ

Структурная схема САР ВВ представлена на рис.22. Ее частотный канал работает аналогично частотному каналу САР БВГ. На его вход, т. е. на усилитель-формирователь 1, сигнал обратной связи приходит с датчика скорости 7. Управляемый им триггер 2 формирует импульсы, которые поступают на формирователь трапецеидальных импульсов 3, образцовый одновибратор 8, устройство сравнения 9 и делитель частоты 10. На фазовый дискриминатор 4 воздействуют импульсы с формирователя 3 и устройства сравнения 9. С выхода

Рис.22. Структурная схема САР ВВ

фазового дискриминатора 4 снимается управляющее напряжение, которое через усилитель мощности 5 управляет двигателем ВВ 6.

Сигналом синхронизации фазового канала в режиме «Запись» служат импульсы частотой 25Гц, получаемые в делителе частоты 10. Через электронный ключ 11 они запускают одновибратор 12. С него импульсы поступают на один из входов фазового дискриминатора 13. На его второй вход приходят импульсы с формирователя трапецеидальных импульсов 14, который управляется сигналом фазового канала САР БВГ. Напряжение дискриминатора, пропорциональное разности фаз, изменят длительность импульсов образцового одновибра - тора 8 в частотном канале.

В режиме »Воспроизведение» сигналом синхронизации служат импульсы управления, считываемые с магнитной ленты синхроголовкой 15, усиленные усилителем 16 и через электронный ключ 11 запускающие одновибратор 12.

Принцип работы САТ

САТ обеспечивает точное движение (трекинг) видеоголовок по строчкам записи и применяется в современных устройствах с наклонно-строчной системой записи.

Принцип действия САТ в профессиональных магнитофонах следующий: после установления жесткого синхронизма между сигналом датчика оборотов барабана БВГ и полученным с ленты сигналом управления в САР ВВ подается низкочастотный синусоидальный сигнал возмущения с малой амплитудой. Вследствие этого скорость движения ленты колеблется вокруг установленного системой автоматического регулирования значения, и точно также изменяется относительное положение «головка – лента», а следовательно, и амплитуда высокочастотного сигнала, снимаемого с видеоголовки. Сравнение фаз огибающей амплитудно-модулированного высокочастотного сигнала и сигнала возмущения, управляющего скоростью вращения двигателя, однозначно определяет необходимое направление коррекции.

В бытовых видеомагнитофонах перемещение головок осуществляется с помощью пяти вспомогательных сигналов различной частоты, записываемых одновременно с видеосигналом. Строчки записи видеосигнала располагаются вплотную друг к другу без межстрочного промежутка. При записи через 960 мкс (15 строк) после переключения головок записывающая головка на период 1,5 строки (рис.23, участок a – b) переключается в режим воспроизведения, а затем на период 1,5 строки (рис.23, участок b – c) – в режим записи. В это время записывается сигнал с частотой f5 = 222,955 кГц.

Так как строчные синхроимпульсы имеют строгую последовательность, а построчное смещение п = 1, то на соседних строчках записи участок воспроизведения предыдущей строки будет располагаться как раз над участком сигнала с частотой f5 предыдущей строки и амплитуда воспроизведенного сигнала определяет сигнал коррекции положения головки и шаг строчек записи.

Частоты других четырех вспомогательных сигналов приближенно равны 102, 117, 149 и 164 кГц. Сигналы f1 и f4 записываются первой видеоголовкой, а сигналы f2 и f3 – второй, причем таким образом, что в период работы первой видеоголовки в режиме записи к видеосигналу добавляется то сигнал f1, то сигнал f4 (рис. 23).

Рис.23. Размещение строчек записи сигналов автотрекинга

Например, если при воспроизведении строчки с записанным сигналом f4 амплитуды комбинационных составляющих с частотами f4 – f3 или f4 – f2 одинаковы, то видеоголовка находится как раз на строчке записи. В противном случае знак и величина асимметрии служат для выбора необходимых направления и величины коррекции.

Если при воспроизведении следующих друг за другом строчек направление регулирования не меняется, то это означает, что скорость движения ленты при воспроизведении отличается от ее скорости при записи. Таким образом, можно получить сигнал рассогласования, необходимый для регулирования ведущего двигателя.

Рис.24. Принцип перемещения головки внутри вращающегося барабана:

1 - лента; 2 - видеоголовка; 3 - пьезопреобразователь; 4 - барабан, вращающийся вместе с головкой; 5 - блок крепления пьезопреобразователя; 6 - контакты пьезопреобразователя;

7 - не­подвижная часть блока вращающихся головок

Если строчка записи почти параллельна продольной оси ленты, то для установки и удержания видеоголовки на строчке записи необходимо обеспечить возможность перемещения головки внутри барабана в направлении его оси. Принцип действия такого устройства показан на рис. 24.

Головка закрепля­ется на пьезопреобразователе, который под действием приложенного напря­жения изгибается и обеспечивает необходимое отклонение видеоголовки.

Экспериментальная часть

1. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из видеомагнитофона «Электроника ВМ-12» и лабораторного стенда, на который с помощью экранированных кабелей выведены регулировочные элементы. Вся нумерация контрольных точек и регулировочных элементов на стенде сохранена в соответствии с принципиальной электрической схемой видеомагнитофона.

Для подачи тест-сигналов используются генератор телевизионных тестовых сигналов «Электроника ГИС-02Т» и измерительная лента. Для контроля сигналов применяется двухлучевой осциллограф С1-83, частотомер Ч3-34, вольтметр В7-22 и видеомонитор.

2. Задания для выполнения экспериментальной части

Регулировка САР включает в себя настройку:

- частоты буферного генератора;

- САР БВГ и САР ВВ;

- режима ручной подстройки САТ;

- переключения видеоголовок;

- места записи КСИ и импульса замедленного воспроизведения.

З а д а н и е 1. Настроить частоту буферного генератора.

Для этого необходимо проведение следующих операций:

- без подачи видеосигнала на вход видеомагнитофона, осциллограф и частотомер соединить через делитель 1:10 с контрольной точкой 5ХЗ БУ;

- буферный генератор настроить резистором 5R131 таким образом, чтобы длительность периода его колебаний стала 21±0,2 мс;

- на вход видеомагнитофона подать видеосигнал;

- видеомагнитофон включить в режим «Запись»;

- проконтролировать длительность периода колебаний буферного генератора, которая должна составлять 20 мс.

З а д а н и е 2. Настроить САР БВГ.

Настройка САР БВГ проводится по следующей схеме:

- тумблер подключения вспомогательных цепей «ВЦ1» перевести в положение «ВКЛ», при этом между контрольными точками 5Х8 и 5Х7 БУ устанавливается смеситель напряжения из двух резисторов сопротивлением по 750 кОм;

- на вход видеомагнитофона подать видеосигнал или настроить ППУ на прием телевизионной программы;

- включить видеомагнитофон в режим «Запись»;

- осциллограф подсоединить к смесителю напряжения (точка СН);

- подстроечным резистором 5R157 на смесителе выставить фазовое положение сигналов в соответствии с указанием преподавателя;

- к контрольной точке 5Х6 подсоедить универсальный вольтметр;

- частоту вращения БВГ настроить резистором 5R157 таким образом, чтобы постоянное напряжение в контрольной точке 5Х6 имело величину (3,7±0,1) В;

- тумблер «ВЦ1» оставить в положении «ВКЛ» для выполнения следующего задания.

З а д а н и е 3. Настроить САР ВВ.

Для настройки САР ВВ проводятся следующие операции:

- на вход видеомагнитофона подать видеосигнал;

- видеомагнитофон включить в режим «Запись»;

- к контрольной точке 5X11 подсоединить осциллограф;

- с помощью подстроечного резистора 5R189 на смесителе (точка СН) выставить фазовое положение сигналов в соответствии с рекомендациями преподавателя;

- универсальный вольтметр присоединить к контрольной точке 5Х13;

- с помощью подстроечного резистора 5R189 настроить частоту вращения ВВ таким образом, чтобы постоянное напряжение в контрольной точке 5Х13 составляло (4,0±0,1) В;

- тумблер «ВЦ1» перевести в положение «ВЫКЛ».

З а д а н и е 4. Настроить режим ручной подстройки САТ.

Настройка режима ручной подстройки включает следующие операции:

- видеомагнитофон включить в режим «Воспроизведение» и воспроизвести запись на измерительной ленте;

- к контрольной точке 3.1X10 БВЗ (АЗ) подключить осциллограф, который засинхронизировать от контрольной точки 5Х4 БУ (А5);

- резистор ручной подстройки САТ 26 установить в среднее положение;

- посредством подстроечного резистора 5R201 на БУ достичь максимума ЧМ сигнала в контрольной точке 3.1X10 блока видеоканала.

Контрольные вопросы

1.  Принцип работы САР БВГ и САР ВВ при записи и воспроизведении.

2.  Принцип работы САТ.

3.  Узлы принципиальной схемы САР.

4.  Регулировка САР.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Магнитная запись сигналов. М: Радио и связь, 1990.

2.  ГОСТ . Магнитофоны бытовые. Классы. Основные параметры. Технические требования.

3.  Устройства шумоподавления в звукозаписи. М.: Энергия, 1977.

4.  , Г., Н., Н., Бытовые видеомагнитофоны «Электроника ВМ-12» и их ремонт. Воронеж:Линктрейд, 1993.

5.  Аудио - и видеомагнитофоны. Минск: Вышэйшая школа, 1995.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения................................................................................. 3

Лабораторная работа № 000 «Исследование узлов канала записи

и воспроизведения аудиомагнитофона».......................................... 4

Лабораторная работа № 000 «Исследование структуры и принципа действия динамических шумоподавителей 24

Лабораторная работа № 000 «Исследование канала яркости и цветности видеоплейера» 33

Лабораторная работа № 000 «Исследование систем автоматического регулирования видеомагнитофона» 46

Список литературы 54

Методические указания к лабораторным работам №6по курсу «Устройства записи и воспроизведения сигналов» для студентов очной, вечерней и заочной формы обучения