ФАЗОВЫЕ ДИСКРИМИНАТОРЫ

И. Баскир, Радио №12/1964, ст.25

В настоящее время во всех теле­визорах синхронизация генера­тора строчной развертки осущест­вляется с помощью автоматической подстройки частоты и фазы (АПЧ и Ф) генератора к частоте строчных синхроимпульсов. Преимущество такого способа синхронизации перед импульсной заключается в хорошей устойчивости против флюктуацион­ных помех (гладких шумов).

Блок-схема синхронизации путем АПЧ и Ф показана на рис. 1. Как видно из этой схемы, строчные син­хроимпульсы с выхода амплитуд­ного селектора поступают на фазо­вый дискриминатор, куда подаются также импульсы с выходного кас­када строчной развертки (обычно с дополнительной обмотки строчного автотрансформатора). При сравне­нии частот и фаз импульсов синхро­низации и обратного хода в фазо­вом дискриминаторе создается пос­тоянное напряжение пропорциональ­ное разности фаз двух видов импуль­сов. Но в составе выходного напряже­ния фазового дискриминатора, кроме постоянной составляющей, имеется также переменная, состоящая из импульсов помех. Для устранения переменной составляющей служит фильтр нижних частот. Оставшееся постоянное (точнее медленно меняю­щееся) напряжение подводится к задающему генератору строчной раз­вертки и используется для регули­ровки его частоты. В блокинг-генераторах и мультивибраторах регу­лировка возможна при непосредст­венной подаче постоянного или мед­ленно изменяющегося напряжения на сетку лампы генератора (так как частота колебаний блокинг-генератора или мультивибратора за­висит от напряжения смещения на сетке лампы). В том случае, если в телевизоре используется синусои­дальный генератор строчной раз­вертки, регулирующее напряжение с выхода системы АПЧ и Ф подается на сетку реактивной лампы. Иногда после фильтра нижних частот в системе АПЧ и Ф имеется еще кас­кад усилителя постоянного тока.

Как видно из предыдущего, ос­новной узел системы АПЧ и Ф — это фазовый дискриминатор с фильт­ром нижних частот. Основой схем фазовых дискриминаторов являются пиковые или широтно-импульсные детекторы. Дискриминаторы с ши­ротно-импульсными детекторами при­меняются весьма редко, так как имеют худшую помехоустойчивость и более сложны. Поэтому они не будут описаны в настоящей статье.

Фазовые дискриминаторы с пико­выми детекторами разделяются на сбалансированные и несбалансиро­ванные. Схема сбалансированного дискриминатора приведена на рис. 2. На вход этого дискриминатора подаются синхроимпульсы двух по­лярностей: положительной и отри­цательной с одинаковыми амплиту­дами. К точке а подводится пило­образное напряжение сравнения, которое получается путем интегри­рования импульсов обратного хода строчной развертки. Если это на­пряжение в точку а не подается, потенциал точки будет равен нулю. В момент прихода синхроимпульса диоды Д1 и Д₂ откроются его перед­ним фронтом и через них будет про­текать ток, который зарядит конден­саторы С₁ и С₂. Полярности заряда указаны на рис. 2 После окончания синхроимпульса конденсаторы С₁ и С₂ разряжаются через сопротивле­ния R1 и R₂ и лампу задающего гене­ратора строчной развертки. Так как C1= С₂ и R1= R₂, то токи разряда равны по величине и противоположны по направлению. Поэтому точка сое­динения R1 и R₂ будет иметь нулевой потенциал, и регулирующее напря­жение на лампу задающего генера­тора строчной развертки подаваться не будет.

Точно такая же картина наблюда­ется, когда пилообразное напряже­ние сравнения (U_ср, подведенное к точке а, в ‘момент прихода синхро­импульса проходит через нуль. Но если синхроимпульсы и напряже­ние сравнения будут сдвинуты по фазе, тогда U_cp в точке а будет от­лично от нуля. Если U_cp положитель­но, потенциал точки о уменьшится на величину U_ср, а потенциал точки в увеличится на то же значение (при отрицательном U_Ср изменение потен­циалов точек б и в обратны). В точке соединения R1 и R₂ возникнет регули­рующее напряжение U_рег, значение которого будет равно 2U_ср, а поляр­ность одинакова с полярностью на­пряжения сравнения в момент при­хода синхроимпульсов. При измене­нии U_cp меняется U_рег, воздействуя на задающий генератор строчной раз­вертки так, чтобы его частота и фаза соответствовала синхроимпульсам.

В несбалансированном фазовом дискриминаторе (рис. 3) строчные синхроимпульсы в отрицательной по­лярности через конденсатор С₁ по­даются на катоды включенных навст­речу диодов Д₁ и Д₂. Передний фронт синхроимпульса отпирает, а задний— запирает оба диода (диод Д₁ заземлен по переменному току через конден­сатор С₂).

Пилообразное напряжение срав­нения подводится к точке а и с этой же точки снимается на фильтр ниж­них частот выходное регулирующее напряжение дискриминатора. Сое­диненные последовательно сопротив­ления нагрузки диодов R1 и R₂ для напряжения сравнения представля­ют собой делитель, на котором это напряжение разбивается на две рав­ные части. Таким образом, на каж­дый диод дискриминатора действуют два напряжения, а именно: синхро импульсов и сравнения. Сумма этих напряжений обуславливает величи­ну тока, протекающего через диод. К каждому диоду приложены на­пряжения одинаковых амплитуд, но направления напряжения синхро­импульсов на обоих диодах будут одинаковыми, а напряжения срав­нения — противоположными. При таких условиях напряжения, соз­даваемые токами диодов на сопро­тивлениях нагрузки R1 и R₂, будут направлены навстречу друг дру­гу. Когда пилообразное напряжение во время прихода синхроимпульса проходит через нуль, то есть фазы обоих напряжений совпадают (рис. 4, а) токи диодов будут равны, и регулирующего напряжения в точ­ке а не будет. Если же пилообразное напряжение сравнения опередит син­хроимпульс по фазе (рис. 4, б), на­пряжения на диодах будут разными: на диоде Д1 меньше, а на Д₂ — больше. Соответственно различны­ми станут токи диодов и напряжения, создаваемые этими токами на соп­ротивлениях R1 и R₂. В результате в точке а появится регулирующее напряжение с положительным зна­ком. При отставании синхроимпульса по фазе от пилообразного напряже­ния картина будет обратная, опи­санной выше (рис. 4, в). Регулирую­щее напряжение в точке а будет иметь отрицательный знак

На выходе сбалансированного и несбалансированного фазового дис­криминатора устанавливается один и тот же фильтр нижних частот (рис. 2 и 3), состоящий из интегрирующего фильтра К₅С₃ и демпфирующей цепи R3C4. Импульсы помехи и перемен­ные составляющие сигнала подав­ляются интегрирующим фильтром. Демпфирующая цепь служит для выравнивания характеристики ин­тегрирующего фильтра.

Для того чтобы фазовый дискри­минатор нормально работал, необ­ходимо выполнить следующие ус­ловия: полярность синхроимпульсов, подаваемых на вход фазового диск­риминатора, должна быть такова, чтобы они отпирали диоды, ампли­туда синхроимпульсов должна быть в 2-2,5 раза больше амплитуды напряжения сравнения (в против­ном случае диоды могут открываться пиком пилообразного напряжения сравнения, что ухудшает чувстви­тельность регулировки).

Амплитуда напряжения сравне­ния устанавливается в зависимости от характеристики задающего гене­ратора.

Зная крутизну (гц/в) регулиро­вочной характеристики генератора и задавшись необходимым диапазоном перестройки (не менее ± 1000 гц), можно определить требуемый размах выходного напряжения ди­скриминатора Uper- Поясним это примером. Пусть крутизна регули­ровочной характеристики генера­тора равна 250 гц[в, а диапазон перестройки ± 1000 гц. Тогда не­обходимое напряжение будет:

Имея в виду возможный разброс па­раметров схемы, это напряжение нуж­но удвоить, то есть оно должно рав­няться 2U_рег = 16 в. Регулирующее напряжение, вырабатываемое дискри­минатором, связано с амплитудой пилообразного напряжения срав­нения следующей

Размах напряжения будет равен 30 в. Напряжение сравнения формируется, как правило, из им­пульса обратного хода строчной раз­вертки. Формирование производится как с помощью интегрирования (рис. 2), так и путем дифференциро­вания (рис. 3) импульса обратного хода.

Необходимым условием, при ко­тором будет происходить подстройка частоты генератора строчной раз­вертки по частоте и фазе строчных синхроимпульсов, является проти­воположный наклон и пересечение характеристик дискриминатора и за­дающего генератора (рис. 5). Наклон и форма характеристики дискриминатора зависит от формы и наклона обратного хода пилообраз­ного напряжения сравнения. На унифицированных выходных тран­сформаторах строчной развертки (ТВС) есть дополнительная обмотка, с которой можно снимать импульс напряжения обратного хода строч­ной развертки как положительной, так и отрицательной полярности, и таким образом получить характе­ристику дискриминатора, идущую в нужном направлении.

Диоды, которые предназначаются для работы в фазовых дискримина­торах, должны обладать обратным сопротивлением порядка сотен ки­лоом и выше. Это условие объясняет­ся следующим образом. Эффектив­ность работы фазового дискрими­натора тем выше, чем больше коэф­фициент передачи детектора. Пос­ледний увеличивается с возрастанием сопротивлений нагрузки (R1 и R₂ на рис. 2 и 3), которые в фазовых дис­криминаторах почти всегда выбира­ют величиной в 100 ком. Если об­ратные сопротивления диодов будут иметь указанные выше значения, то они не будут шунтировать соп­ротивления нагрузки и коэффи­циент передачи детектора будет дос­таточно высок.

Чтобы не нарушалась симмет­ричность работы дискриминатора, оба его диода должны быть с одина­ковым обратным сопротивлением. В схемах фазовых дискриминаторов работают полупроводниковые диоды типа Д2Е и аналогичные им.

В телевизоре с АПЧ и Ф могут иметь место следующие неисправ­ности в результате неправильной сборки и налаживания фазового дискриминатора. Синхронизация по строкам есть, но изображение разделено в верти­кальном направлении широкой тем­ной полосой (бланкирующим им­пульсом). Это происходит оттого, что импульс сравнения, снимаемый со строчного трансформатора (ТВС), подан на дискриминатор в обратной полярности.

Синхронизация отсутствует. Это может быть вследствие того, что на дискриминатор не подано напряже­ние сравнения, не поступают синхро­низирующие импульсы с амплитудноселектора или выход фильтра ниж­них частот не подключен к задающе­му генератору строчной развертки. Когда кадровые синхроимпульсы нарушают работу узла АПЧ и Ф ввиду узкой полосы пропускания системы