Основы электронной техники (стр. 18 )

На передающей стороне для преобразования каждого уровня сигнала в серию импульсов используется блок кодирования. Полученные набо­ры импульсов передаются один за другим по линии связи. На приемной стороне для преобразования закодированных уровней в исходную инфор­мацию используются устройства декодирования.

ИКМ имеет сравнительно низкую чувствительность к искажениям и шумам на линиях связи. Другое ее преимущество состоит в том, что ИКМ основана на той же системе кодирования, которая используется при пере­даче данных в компьютерных системах, поэтому в обоих случаях можно использовать одно и то же оборудование для кодирования, декодирова­ния, усиления и передачи сигналов.

Временное уплотнение

При использовании прерывающейся несущей, т. е. последовательности импульсов, модулирующий сигнал отсчитывается в строго определенные моменты времени, и его уровень определяется и передается каждый раз, когда присутствует импульс несущей. В интервале между импульсами не передается никакой информации, и эти интервалы можно использовать для передачи отсчетов других сигналов. При этом один канал может ра­ботать как многопроводная линия связи с одновременной передачей раз­личной информации по каждой линии. Такой метод называется методом временного уплотнения.

17

Электронно-лучевой осциллограф

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)

Принцип работы электронно-лучевой трубки построен на испускании электронов отрицательно заряженным термокатодом, которые затем при­тягиваются положительно заряженным анодом и собираются на нем. Это принцип работы старой электронной лампы с термокатодом.

В ЭЛТ высокоскоростные электроны испускаются электронной пуш­кой (рис. 17.1). Они фокусируются электронной линзой и направляют­ся к экрану, который ведет себя как положительно заряженный анод. Экран покрыт изнутри флуоресцирующим порошком, который начинает светиться под ударами быстрых электронов. Электронный пучок (луч), испускаемый электронной пушкой, создает неподвижное пятно на экра­не. Для того чтобы электронный пучок оставил след (линию) на экране, его нужно отклонять как в горизонтальном, так и в вертикальном напра­влениях — Х и Y.

Рис. 17.1. Блок-схема электронно-лучевой трубки.

Методы отклонения пучка

Существует два метода отклонения пучка электронов в ЭЛТ. В электростатическом методе используются две параллельные пластины, между которыми создается разность электрических потенциалов (рис. 17.2(а)). Электростатическое поле, возникающее между пластинами, отклоняет электроны, попадающие в область действия поля. В электромагнитном методе пучок электронов управляется магнитным полем, создаваемым электрическим током, протекающим через катушку. При этом, как по­казано на рис. 17.2(б), применяются два набора управляющих катушек (в телевизорах они называются отклоняющими катушками). Оба метода обеспечивают линейное отклонение.

Рис. 17.2. Электростатический (а) и электромагнитный (б)

методы отклонения электронного пучка.

Однако метод электростатического отклонения имеет более широкий частотный диапазон, именно поэтому его применяют в осциллографах. Электромагнитное отклонение лучше подходит для высоковольтных трубок (кинескопов), работающих в те­левизорах, и к тому же более компактно н реализации, поскольку обе катушки располагаются в одном и том же месте вдоль горловины теле­визионной трубки.

Конструкция ЭЛТ

На рис. 17.3 дано схематическое представление внутреннего устройства электронно-лучевой трубки с электростатической отклоняющей систе­мой. Показаны различные электроды и соответствующие им потенциалы. Электроны, испускаемые катодом (или электронной пушкой), проходят через небольшое отверстие (апертуру) в сетке. Сетка, потенциал которой отрицателен по отношению к потенциалу катода, определяет интен­сивность или число испускаемых электронов и, таким образом, яркость пятна на экране.

Рис. 17.3. Электронно-лучевая трубка.

Рис. 17.4. Сигнал временной развертки.

Затем электронный пучок проходит сквозь электрон­ную линзу, фокусирующую пучок на экран. Конечный анод А3 имеет потенциал в несколько киловольт (по отношению к катоду), что соот­ветствует диапазону сверхвысоких напряжений (СВН). Две пары откло­няющих пластин D1 и D2 обеспечивают электростатическое отклонение пучка электронов в вертикальном и горизонтальном направлениях соот­ветственно.

Вертикальное отклонение обеспечивают Y-пластины (пластины верти­кального отклонения), а горизонтальное — Х-пластины (пластины гори­зонтального отклонения). Входной сигнал подается на Y-пластины, кото­рые отклоняют электронный пучок вверх и вниз в соответствии с ампли­тудой сигнала.

X-пластины заставляют пучок перемещаться по горизонтали от одно­го края экрана к другому (развертка) с постоянной скоростью и затем очень быстро возвращаться в исходное положение (обратный ход). На Х-пластины подается сигнал пилообразной формы (рис. 17.4), вырабатывае­мый генератором. Этот сигнал называют сигналом временной развертки.

Подавая соответствующим образом сигналы на Х- и Y-пластины, можно получить такое смещение электронного пучка, при котором на экране ЭЛТ будет «прорисовываться» точная форма входного сигнала.

Электронно-лучевой осциллограф

Электронно-лучевой осциллограф состоит из электронно-лучевой трубки I других блоков, обеспечивающих воспроизведение на экране ЭЛТ неподвижного изображения (осциллограммы), форма которого идентична форме исходного входного сигнала. На рис. 17.5 приведена блок-схема сигнальных цепей и цепей временной развертки осциллографа.

Вертикальный размер осциллограммы регулируется Y-аттенюатором (или регулятором) и Y-усилителем (усилителем вертикального отклоне­ния), позволяя осуществлять калиброванное измерение амплитуды вход­ного сигнала в вольтах на сантиметр (В/см). Генератор развертки синхронизируется с входным сигналом, подаваемым на Y-пластины, что обес­печивает получение на экране неподвижного изображения.

Рис. 17.5. Блок-схема электронно-лучевого осциллографа.

Рис. 17.6. Рис. 17.7.

На рис. 17.6 изображены Х - и Y-пластины осциллографа и подаваемые на них сигналы. Сигнал, подаваемый на Y-пластины, заставляет пучок и, следовательно, пятно на экране двигаться вверх и вниз в вертикальном направлении. Пилообразный сигнал, подаваемый на Х-пластины, вызы­вает перемещение пучка в горизонтальном направлении с постоянной ско­ростью на участке развертки пучка. В конце этого участка напряжение развертки резко спадает до начального значения, в результате чего пятно на экране быстро возвращается в свою исходную позицию. На участ­ке развертки пучка горизонтальное смещение пропорционально времени, поэтому скорость развертки может быть откалибрована в секундах на сантиметр (с/см).

Для синхронизации длительность одного цикла развертки (или просто длительность развертки) устанавливается равной целому числу периодов входного сигнала, например двум, трем, четырем и т. д. В этом назначение схемы синхронизации.

Рис. 17.7 иллюстрирует развертку с длительностью, в два раза боль­шей длительности одного периода входного сигнала. На каждый цикл развертки приходится два периода входного сигнала, поэтому изображе­ние на экране будет таким, какое показано на рис. 17.7(в).

Если теперь частоту развертки удвоить, т. е. уменьшить наполовину длительность развертки и сделать ее равной длительности периода вход­ного сигнала, осциллограмма будет отображать лишь один период сигна­ла (рис, 17.8(а)). Если же частоту развертки уменьшить вдвое (удваивая длительность развертки), то на осциллограмме появится в два раза боль­шее число периодов входного сигнала (четыре) (рис. 17.8(б)).

Рис. 17.8.

Типичные потенциалы электродов

Потенциалы электродов ЭЛТ зависят от размера экрана. Более высо­кие потенциалы необходимы для трубок, применяемых в телевизорах. В осциллографе потенциалы электродов ЭЛТ обычно ниже. Типичные значения потенциалов:

Осциллограф Телевизор

Катод

30 В

Сетка 0 В Фокусирующая линза +1400 В Конечный анод +2000 В

70 В (черно-белый) 120 В (цветной) 30 В 2-3 кВ 15-20 кВ (черно-белый) 20-25 кВ (цветной)

Рис. 17.9.

Пример 1

На Х- и Y-пластины осциллографа подаются сигналы, изображенные на рис. 17.9. Для каждого случая нарисован эскиз ожидаемой осциллограммы на экране.

18

Телевидение

Телевизионное вещание включает в себя передачу, как изображения, так и звукового сигнала. Чтобы обеспечить передачу возросшего объема ин­формации, система передачи телевизионного сигнала должна работать в расширенном диапазоне частот. Поэтому в качестве несущей использу­ются частоты УКВ-диапазона.

В телевизионных системах изображение, которое должно быть пере­дано, формируется на светочувствительной пластине с помощью элек­тронной камеры. Затем эта пластина сканируется электронным лучом. Передаваемое изображение чаще всего бывает движущимся, поэтому ска­нирование должно производиться с достаточно большой частотой, чтобы соседние кадры не слишком отличались друг от друга. Благодаря инерци­онности зрения зритель воспринимает движущееся изображение таким, каким оно было при съемке фильма.

Сканирование изображения

При сканировании изображение разбивается на строки и в каждой точке определяется величина яркости (рис. 18.1). В ТВ-системах за одну секун­ду сканируется 25 полных кадров изображения. В системе британского телевидения (как и в России. – Прим. перев.) принят стандарт, согласно которому каждый кадр разбивается на 625 строк.