Джакония В.Е., Гоголь А.А., Друзин Я.В. Телевидение (4-е издание, 2007) (1143036), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Поэтому отношение сигнал/взвешенная помеха каждого последующего участка тракта с источником помех должно в несколько раз превышать результирующее значение этого параметра на выходе предыдущего участка. Это условие соблюдается далеко не для всех участков тракта. Например, при использовании передающих трубок без послекоммутационного усиления сигнала (видиков, плюмбикон и др.) в предварительном видеоусилителе передающей камеры наблюдается значительное уменьшение отношения сигнал/взвешенная помеха передающей трубки 2/1 . Это происходит из-за того, что размах сигнала на выходе передающей трубки обычно сравним с уровнем шумов входной цепи и, как следствие, ф «ф,. Поэтому результирующее отношение сигнал/взвешенная помеха на выходе усилителя в основном определяется согласно (15.10) отношением сигнал/взвешенная помеха УсилителЯ 2/1рг - 2/, что заставлЯет использовать в нем пРотивошумовую коррекцию.
Во входной цепи предварительного усилителя имеются по крайней мере два некоррелированных источника флуктуационных помех (рис. 15.6): 1) тепловые флуктуации в сопротивлении нагрузки трубки В„, прн /з ) /„ равные ГЛАВА 1В. Формирование аналогового телевизионного сигнала 373 а) б) = 1)ш,(м) ) = у-( )уг( ) Рнс. 15.6. Входная цепь предварятельного усилителя с простой протввошумоеой коррекцией: а — упрощенная прннцнпяальная схема; б — эквивалентная схема; а — АЧХ входной целя у,н(гг), усилителя ут н реэультнрующая ураа ьг7а -"ласт )а ) в) сопротивление шумов Л вЂ” О, 75 '. Тогда г) у'„„= ) а.„аг,/Ктвд„. )м (15.14) 1 рах(Ш) = (15.15) Эта цепочка оказывает большое влияние на параметры сигналов, форму частотной характеристики предварительного усилителя и, главное, на величину отношения сигнал/помеха и характер спектрального распределения плотности мощности шумов на выходе ПВУ.
Выясним, как можно повысить отношение сигнал/помеха ПВУ. Рассмотрим случай, когда входная цепь — ФНЧ вносит незначительпыс (допустимые) частотные искажения даясе на верхней граничной Соответствующие генераторы эквивалентных шумов показаны на рис.
15.6,5 Там же показана и паразитнвл емкость С„= С, + +С + С,„, шунтирующая сопротивление нагрузки трубки В„(С,— выходная емкость трубки; ф— емкость монтажа; С,„— входная емкость усилительного каскада). Паразитная емкость С„и сопротивление нагрузки В„образуют для сигнала изображения, шумов трубки т', и шумов нагрузки и' „ (кроме шумов усилителя и' ) интегрирующую цепочку — ФНЧ с постоянной времени Я„С„и коэффициентом передачи 574 ЧАСТЫЧ.
Телевизионное венснййие частоте полосы пропускания /„т.е. когда 1 й+ '.Н'„С,1 Если известно значение Сн, то это условие соблюдается при /:- йвх дан (15.1б) Лн дан рвхдапй ~вОн Тогда прн Лн,п > Лн » Лмт на входе ПВУ с учетом его шумов отношение сигнал/помеха ййс вх .1с Лн Ф вх а '~н' ~, ~с Г,ййгх й~х. йя„„щ 1с гЛ ,/4)сТ ~, (15. 17) где бг,,„= 1,Лн — размах сигнала на входе усилителя (передающая трубка является генератором тока сигнала 1,й так как ее внутреннее "й*" "" я' ннн, =~В й й и „) — й й щее значение шумов нагрузки и усилительных каскадов, пересчитанных на вход усилителя.
В данном частном случае отношение сигнал/помеха на выходе усилителя не изменится, так как частотные характеристики входной цепи п ПВУ практически равномерные, и напрялсення сигнала и всех флуктуаций увеличиваются одинаково на всех частотах полосы пропускания ПВУ. Поэтому и характер спектрального распределения мощности шумов для всех источников помех останется тем же— белый шум.
Однако, как правило, отношение сигнал/помеха здесь значительно меньше, чем у предыдущего звена. Для повышения отношения сигнал/помеха ПВУ, как это следует из (15.17), необходимо: а) увеличить размах входного сигнала 17„,„за счет увеличения размаха тока сигнала передающей трубки 1,; б) увеличить размах входного сигнала за счет увеличения сопротивления нагрузки трубки Лн — простая противошумовая коррекция Брауде.
При этом шумы нагрузки также растут. но увеличение сигнала для рассмотренного частного случая в ~/Л„раз «опережает» рост этих помех; в) дополнительно с простой противошумовой коррекцией увеличить размах отдельных частотных составляющих входного сигнала включенном контура во входной цепи (рис. 15.7), настроенного нн одну из промежуточных частот спектра /„— сложная противошумйнши коррекция; г) уменьшить уровень шумов активных элементов входных кзскплон 1ПЗУ путем рационального конструирования, а в особых слуших н г номощшо охлаждения дега.лей входной цепи усилителя.
ГЛАВА ГВ. Формирование аналогового телевизионного сигнала 375 б! Рис. 15.7. Входная цепь предварительного усилителя со сложнои противо- шумовой коррекцией: а — упрощенная принципиальная схема; б — екаиааяентная схема; а — АЧХ вход- ной цепи у„„(«>), усииителя ух(щ) и результирующая ур, Урхо г"! 4 д)7зСг Уах(~ ~) (15.18) Отношение сигнал/помеха на выходе УсилителЯ 4Уу пРи этом не соответствует выражению (15.17), а определяется из следующих со~к)равнений. Первый из указанных способов рсализустгя за с гет увеличения освещенности передаваемого изображения и, следовательно, связан с большими энергетическими затратами, а я ряде случаев (например, при передаче с натурных сценически:4 площадок) и неосуществим.
Поэтому роль остальных методов весьма велика. Особенно эффективно повышение 4" = тггЛ„, как это следует из (15.17), за счет увеличення Вн до значения )7н д,„для рассмотренного частного случал, когда не сказывается влияние паразитной емкости Сн. Но эта мера оказывается недостаточной. Для противошумовой коррекции необходимо у'величивать Вн до ЗиаЧЕНИй,.
В 10»...104 раэ ПрЕВЫШаЮщИХ ть„д,„(дО 1...2 МОМ), НО в любом случае меньших )74, — для отсутствия параметрических искажений. Однако в этом случае АЧХ входной цепи у,х(ш) имеет значительный спад на высоких частотах полосы пропускания. Эти искалсения необходимо скорректировать в одном из промежуточных каскадов усилителя так, чтобы результирующая АЧХ «входная цепь — усилитель» была равномерной в требуемой полосе частот урез = узх(ьу)уу(ьг) 1. Следовательно, АЧХ усилителя с учетом (15.15) должна иметь подъем в области высоких частот (рис. 15.6,а): 376 ЯАСТЬ |У. Телевизионное вещание Высокочастотные составляющие ТВ сигнала, ослабляющиеся во входной цепи, усиливаются в ПВУ в ббльшей степени, чем низкочастотные, а коэффициент передачи «входная цепь — усилитель» К0 не будет зависеть от частоты, и размах сигнала на выходе ПВУ (15.19) Псвых = ПсвхКО = /«В~Ко.
То же самое происходит с флуктуационными шумами нагрузки: — Р (' шв вых к Сзсгх В = х с „. (1с,сс) Спектральная плотность мощности этой составляющей шума на выходе усилителя 5 „, „= (с107,„„,ы )~/ф = 4йТВ„К0~ не зависит от частоты — белый шум. Шумы активных элементов усилительных каскадов не ослабляются во входной цепи, а только усиливаются в ПВУ.
Поэтому — 1 ~' шувых = Ко К у~ 1 в~в ~нСн 3 (15.21) Спектральная плотность мощности шумов активных элементов каскадов на выходе усилителя определяется формой его АЧХ и пропорциональна квадрату частоты — «треугольный» шум (рис. 15.б,в): ( ) ыо 2( ) 4ввхо хш К2(1 + 2Кв»с2) Отношение сигнал/помеха на выходе ПВУ с учетом (15.19)— (15.21) Пс вых /с —,,/4ИТ 7» (15.22) Максимальное значение отношения сигнал/помеха ПВУ определитси пРн Вв )) 3/02»Свхсшу как 3 ,/4)сТ7» ы, С„ь/В, (15.23) Таким образом, шумы усилителя при простоИ противошумовой коррекции определяются в основном флуктуациями в активных элементах первого каскада усилителя и имеют с<треугольное» спектральное распределение.
Поэтому анализ зашумленности ТВ сигнала в ПВУ по сравнению с вкладом других участков тракта пере- 377 ГЛАВА 15. Формирование аналогового телевизионного сигнала дачи сигнала (в том числе передающей трубки и входной цепи) должен проводиться исходя из величины отношения сигнал/взвешенная помеха. Вырвлсения для отношений сигнал/помеха и сигнал/взвешенная помеха предварительного усилителя для простоИ и сложноИ коррекции при /, ) /„, а такисе рациональные соотношения параметров схем для получения максимальных значениИ ф„' и ь)ь приведены в табл. 15.1 и 15.2, В таблицах и на рис. 15.7 использованы следующие обозначения: гвв — внутреннее активное сопротивление катушки индуктивности Ь,„ контура во входной цепи; (7м, — действующее значение тепловых флуктуаций в сопротивлении г,„; В=СВГЬЬГЬ; Ь=1.11,; Ь=ев,1С„; =В„1зиг и = Л С„/г„,; /р —— 1/2Я,/ХввСь; Л„= Лн1Л г/(Лнг + Лвг); Сьь — Св1 Сн2ь Св ' Св: Св1 + Сн2 ' Сн1 Ст + Сьв ' Св2 Свг + Сьь ' ььв = 2х/в~ ьььь = ьььвЛ«С„; ььььвв = 1"втввв.
С помощью простой противошумовоИ коррекции удается значительно — в 20...30 раз (на 25...30 дБ) повысить отношение сигнал/взвешенная помеха. Это и определяет сс широкое использование в предварительных видеоусилителях. С помощью сложной коррекции можно дополните.льно повысить 1У лишь в 1,5 раза (на 3,5 дВ). Однако здесь из-за наличия индуктивности во входноИ цепи и паразитных связей уменьшается устойчивость работы усилителя. Эти причины, а таиже сложность коррекции АЧХ входной цепи в ПВУ, т.е.
обеспечение равномерной частотной характеристики «входная цепь — усилитель» (рис. 15.7,в), ограничивают использование сложноИ коррекции. Отношение сигнал/взвешенная помеха можно повысить также с помощью рационального конструирования входных каскадов усилителя, т.е., как это следует из (15.23)ь табл. 15.1 и 15.2, в основном за счет уменьшения параметров С„и Л, т.е. произведения С2Л В качестве входных каскадов предварительных усилителеИ обычно используют реостатные каскады на полевых транзисторах с большим входным сопротивлением — каскады со стоковым выходом, истоковый повторитель и каскадные схемы.
РеостатныИ каскад на триоде обладает сравнительно малым шумовым сопротивлением Л, но вместе с тем относительно большой входной емкостью С„. Эта емкость значительно уменьшает отношение сигнал/взвешенная помеха и устойчивость работы усилителя. 11чскад с потоковым выходом имеет сравнительно большое зквиваьн.нтпос сопротивление шумов Л = Л„„+(Л 2/.Е „)ь (15.24) ГЛАВА 1В. Формирование аналогового телевизионного сигнала 379 Рнс. 15.8. Упрощенная каскодная схема входного каскада предварительного усилителя но малУю емкость С,„, так как его коэффициент пеРедачи 11нп ( 1. Преимущества этих устройств удачно сочетаются к кяг копной схеме, которая состоит из двух последовательно соединенных полевых транзисторов, работающих в рея!ямах «заземленный исток» и «заземленный затвор» (рис.
15.8). Нагрузкой первого у нлитгльного прибора является небольшое входное сопротивление второго Лвх2 1/о2 1/921, тв!с что при о1 — 52 коэффиц1пгн'!' Уг'нз!ения каскада (15. 25) К1 — К1!К12 Б1Лвх2о2Л2 о1Л2. Эквивалентное сопротивление шумов и входная ! ми,ють этой схемы практически определяются параметрами вернон! !Игг!нзнстора. Отмеченные преимущества каскодноИ схемы и ес ньи окая устойчивость объясняются незначительной обратной связью м! жлу входом и выходом схемы нз-за малого Л,„2. Коррекция амплитудно-частотных искажений нхо;цнгй цепи, возникающих из-за высокого значения ЛлСк, обы пн! производится с помощью частотно-зависимого делителя илн попочки чшгготно-зависимой отрицательной обратной связи, охваты паклю й и!сколько первых каскадов усилителя (рис.
15.9). В пгрпоИ гхсьн снп!ял поступает на потенциометрический делитель В1. С1, 112, С2. Параметры его выбираются так, что Л1 » Л2, С! = С . 1тггьп!!юксное сопротивление нижнего плеча Я2 в пределах полосы нропускания практически не зависит от частоты, а верхнего плеча 2:!, меняется в широких пределах; на высоких частотах Я1 - -Я», а нн нюкних в 102...10 раз больше. 11оэффициент передачи делителя прн Л!2 — — Л1Л2/(Л1 + Л2) = Л2, С12 — — С1 + С2 1 + щзЛ! С! 1 + ~2Л2 С!2 Уменьшение низкочастотных составля!ощих сигнала в корректоре прп Л!С! —— Л„С„соответствует их увеличению во входной' цени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
