Как работает кадровая развертка элт телевизора

Обновлено: 05.05.2024

Для осуществления телевизионной развертки в системах аналогового телевидения на передающей и приемной сторонах согласованно и синхронно работают генераторы кадровой и строчной разверток. Для различных типов оптико-электронных и электронно-оптических преобразователей (электронно-лучевых, твердотельных на основе ПЗС, ЖКИ и плазменных панелей) используются различные физические способы реализации развертки, однако логика их работы примерно одна и та же. Рассмотрим работу строчной и кадровой разверток на примере электронно-лучевых преобразователей - ОЭП (видикона) и ЭОП (кинескопа).

Отклонение электронного луча в электронно-лучевых приборах осуществляется с помощью магнитного поля, создаваемого отклоняющими катушками – строчной и кадровой – смотри Рис. 4.2, Рис. 4.4, Рис. 4.5.

Для линейного отклонения луча по горизонтали (строчная развертка) и по вертикали (кадровая развертка) – Рис. 5.7, необходимо по линейному закону изменять токв отклоняющих катушках строчной и кадровой разверток.

Рис. 5.7 Траектория электронного луча в процессе развертки изображения

Развертывание строки в ходе строчной развертки (Рис. 5.7) происходит за время прямого хода луча, равное T_строки = 64 мкс. Затем луч должен быстро вернуться в исходное положение и прочертить новую строку, но уже несколько ниже предыдущей. Возвращение электронного луча в начало строки называется обратным ходом луча. Это пассивное время и оно должно быть как можно меньше. На время обратного хода электронный луч запирается специальным сигналом “гашения”.

Рассмотрим работу устройства формирования сигнала отклонения строчной развертки по упрощенной схеме Рис. 5.8.

На базу строчного транзистора (HOT) подается положительный импульс строчной развертки длительностью T_строки = 64 мкс. Транзистор полностью открывается, к отклоняющей катушке строчной развертки прикладывается полное напряжение питания Vcc , и через нее начинает протекать ток.

Известно, что ток в индуктивности связан с приложенным к ней напряжением интегральной зависимостью вида:

Таким образом, в отклоняющей катушке протекает линейно изменяющийся во времени ток, отклоняя электронный луч по линейному во времени закону (прямой ход луча).

Рис. 5. 8 Упрощенная схема выходного каскада строчной развертки

По окончании импульса (окончании прямого хода луча) транзистор закрывается. Но ток в индуктивности не может измениться мгновенно, поэтому он начинает протекать через конденсатор, заряжая его. Энергия магнитного поля катушки переходит в энергию электрического поля конденсатора. Когда напряжение на конденсаторе достигает максимума, ток заряда спадает до нуля.

Достигнув максимума, напряжение на конденсаторе начинает падать – конденсатор начинает разряжаться через катушку. И ток в ней теперь меняет направление. Возникает обратный ходлуча. Но закон изменения тока в катушке теперь уже не линейный, как при прямом ходе, а синусоидальный, определяемый параметрами колебательной LC цепи.

Этот колебательный процесс продолжался бы и дальше, и напряжение на конденсаторе спадало бы по синусоиде, если бы не диод. Как только напряжение на конденсаторе достигнет нуля, диод смещается в прямом направлении, и конденсатор быстро разряжается. Цикл прямого и обратного хода луча по строке заканчивается. Обратите внимание на то, что на обратный ход луча дополнительная энергия не тратится, а обратное отклонение происходит за счет энергии, накопленной в катушке во время прямого хода луча. На самом деле, практические схемы строчной развертки электронно-лучевых трубок намного сложнее, но все они работают примерно так, как это описано выше.

Принцип кадровой развертки такой же, как и у строчной развертки. Но только вертикальное перемещение луча от первой до последней строки полукадра – развертка по кадру, происходит за гораздо большее время - T _К = 20 мс. После этого, так же как и при строчной развертке, луч должен быстро вернуться в исходное положение для осуществления развертки следующего полукадра. На это время, так же, как и при строчной развертке, производится гашение луча. Схематический вид сигналов кадровой и строчной разверток приведен на Рис. 5.9. При этом, на один период полукадра T_пк приходится около 300 периодов сигнала строчной развертки T_стр, а обратный ход луча кадровой развертки происходит за время равное 0.06· T_пк , которое кратно периоду строки и равно точно длине 25 строк.

Рис. 5.9 Сигналы кадровой и строчной разверток.

Важное отличие формирования сигнала кадровой развертки от строчной заключается в том, что линейно изменяющийся в отклоняющей катушке ток здесь формируется не путем интегрирования напряжения на катушке, а специальным генератором пилообразного тока строго определенной формы с нужными соотношениями времени прямого и обратного хода – Рис. 5.9. Таких схем очень много, поэтому мы не будем здесь вдаваться в детали.

И еще одно серьезное отличие кадровой развертки – чтобы создать такую же величину магнитного поля, как и при строчной развертке, индуктивность отклоняющей катушки кадровой развертки должна быть гораздо больше, чем индуктивность строчной отклоняющей катушки. Действительно, поскольку

то с уменьшением скорости изменения тока в катушке (скорость изменения тока кадровой развертки примерно в 300 раз меньше, чем строчной – Рис. 5.9), сила магнитного поля падает. Следовательно, для сохранения силы отклонения луча, нужно пропорционально увеличивать индуктивность отклоняющей катушки, а следовательно, количество витков в ней, ее размер и вес. Поэтому системы кадровой развертки электронно-лучевых трубок имеют гораздо большие габариты и вес, чем системы строчной развертки.

Ой всё. Мне всегда было интересно, где у ретрохобби… не дно, а граница серьезного увлечения, на грани помешательства. Теперь я знаю, это — старый ЭЛТ-телевизор. Они тяжелые. Они мерцают. Качество изображения — в лучшем случае терпимое, или так мне поначалу казалось. Когда ты покупаешь гудящий ящик с тысячами вольт внутри, ты переходишь на новый уровень коллекционирования, ~~и уже не будет пути назад~~.

Если серьезно, теплые (натурально, они греются) ламповые (как минимум одна) телевизоры — это большой этап развития технологий, как домашних-телевизионных, так и компьютерных. Этап, который закончился достаточно резким переходом на тощие ЖК-экраны в течение буквально пяти лет, в конце нулевых. Хотя на дачах или даже дома у многих из нас (или у родственников) старый телевизор найдется и сейчас, это ненадолго. Их больше не делают, слишком сложно и не стоит оно того. Срок жизни у них меньше, чем у ЖК-дисплеев. Мы наблюдаем завершение жизненного цикла большого ассортимента технологий, в прошлое уходят связанные с ними потребительские привычки.

Околотехнические вводные

Дальше: горячий катод, источник катодных лучей, подогревается до температуры в сотни градусов. Ламповые телевизоры греются и потребляют относительно много электроэнергии. Поток электронов ударяет в люминофор, вызывая свечение. Без системы электромагнитов у нас получилась бы одна яркая точка в центре экрана, но с их помощью поток электронов можно отклонять. Каждую секунду телевизор (в системе PAL или SECAM) с помощью катодных лучей и электромагнитов 50 раз проходит по всему экрану, сверху вниз и слева направо. За каждый из 50 проходов отображается только половина кадра, каждая четная или нечетная строка. Полных кадров получается 25 штук по 625 линий в каждом (видимых — 576), что достаточно для создания иллюзии движущихся картинок. Если сфотографировать экран с достаточно маленькой выдержкой, можно увидеть процесс создания изображения в действии:

Персональная ТВ-история

Верните мне мой 1986-й

Судя по дате в сервисном мануале, модель была разработана в середине восьмидесятых. В начале девяностых она продавалась в США за 500 долларов — немалые деньги за компактную модель.

Телевизор в таком возрасте может страдать большим количеством недугов, иметь севший кинескоп или выгоревшие секторы от статических элементов системы видеонаблюдения. Мне повезло, хотя и покупал без проверки: единственной неисправностью была застрявшая внутри кассета, которую со временем перекосило так, что пришлось разбирать весь механизм. Вытащил, вручную прокрутил механизм загрузки и выгрузки в штатное положение, и все заработало. Удивительно! Преимущество профессиональной техники: ее делали так, чтобы она работала даже в самых сложных условиях. Даже два резиновых привода в кассетном механизме не расплавились от времени, а это вообще фантастика.

Также вручную регулируется трекинг на видеокассете, отдельно для режимов воспроизведения и паузы. Покадровый просмотр — еще одна интересная фича магнитофона. Опять же, путем кручения ручки вызываем из небытия эффект пожеванной кассеты из видеопроката:

Вот оно, наше счастливое аналоговое детство! Можно ли сравнить изображение по технологиям 80-х с современным экраном? Для этого подойдет ретропланшет Apple iPad 2: размеры экрана похожие, такое же соотношение сторон.

Понятно кто выиграет по разрешению, хотя яркость и цветопередача у ЭЛТ неплохие. Главное, в 2021 году хочется иметь устройство со всеми артефактами из прошлого. Включение со свистом высоковольтных цепей, постепенное нарастание яркости изображения по мере прогрева. Даже отсутствие пульта не мешает — хочешь поставить на паузу, подойди и поставь! Больше всего досаждает то самое мерцание с частотой 50 герц: мы от него совсем отвыкли. Хотя если смотреть старый ТВ хотя бы час, перестаешь замечать.

Старый контент

Отличный компаньон для старого телевизора — DVD-рекордер, они сейчас тоже продаются очень дешево. Прежде всего я отметил, насколько все же качественнее картинка с DVD, по сравнению со встроенным VHS. Но дело не только в DVD: рекордер способен конвертировать любой вид аналогового сигнала в требуемый для этого ТВ композитный. Например, можно по S-Video подключить мой ретрокомпьютер на базе Pentium 4:

Но это полумеры. Я подключаю к телевизору микрокомпьютер Raspberry Pi 3. У всех версий Pi есть композитный видеовыход, способный работать со старыми телевизорами. Устанавливаю медиаплеер Kodi. Получаю ретротелевизор с возможностью стриминга с Ютюба, управляемый со смартфона. Но тут будет более уместен древний, соответствующий эпохе, контент:

Персональная машина времени оформлена, но самое интересное впереди.

Здесь мне пришлось отвлечься и изучить феномен, известный как 240p. Те самые консоли из 80-х и 90-х (вплоть до шестого поколения игровых приставок на рубеже веков) вместо 480 ТВ-линий чересстрочно выводят картинку по-другому: 240 линий с прогрессивной разверткой, то есть пропускают каждую вторую строку. По факту рабочих линий в изображении разных приставок в разных регионах может быть меньше (192 или 224, например), важен именно принцип их отображения. Любые аналоговые стандарты передачи видеосигналов поддерживают 240p без проблем. Проблемы начинаются при попытке подключить старую консоль к новому ТВ, который по сути оцифровывает аналоговый сигнал. Зачастую он пытается сконвертировать 240p в 480i, и портит картинку, теряет строки, а некоторые спецэффекты ломаются совсем.

Режим 480i или 576i вполне подходит для кино, но для компьютерной картинки он не идеальный: на контрастных горизонтальных линиях, которых в таком изображении много, наблюдается нечеткость и мерцание, как видно на фото выше — интерфейс RetroPie выводится в 480i. Читать элементы меню того же Kodi нелегко, особенно мелкие.

Относительная нечеткость изображения, непопадание лучей в конкретные точки на экране, искажения композитного видеосигнала придают кирпичам в Super Mario дополнительную текстуру и объем. Мыльноватым изображение кажется на фотоснимке, в реальности все нормально. Еще один пример из игры Metroid для NES:

Ретрокартинка здорового человека. Насколько это мешает играть в старые игры на эмуляторе с разрешением 4К? Нисколько не мешает. Но при помощи старого телевизора я теперь играю в Super Mario Bros аутентично.

здравствуйте форумчане. возникла небольшая проблема с кадровой разверткой а именно горизонтальная полоса. конденсаторы в обвязке проверены, и все сомнительные места пайки пропаяны, но проблема осталась. Вполне возможно дело в la7840 но есть один нюанс, спустя мин 3-5 телик включается и работает в нормальном режиме. (почти всегда). в чем может быть дело? и как диагностировать?
к сожалению другой la7840 нету, и как успел понять то la7830 не подойдет

LexyS, Бери хороший свет,одевай ещё одни глаза и смотри трещины вокруг ног микры или ближайших деталей,бывает высыхает припой,устал

Бери хороший свет,одевай ещё одни глаза и смотри трещины вокруг ног микры или ближайших деталей,бывает высыхает припой,устал

Саму микруху пропаял, возможно чтото в обвязке упустил. спасибо буду искать, как я понимаю дело не в микрухе? она тогда бы вообще не работала.

Может и в микрухе, внутри микросхемы контакт пропадает. Встречалась и такая неисправность. Тут сказать точно, что неисправно просто не возможно, нужно измерять, искать, менять детали, иногда даже на удачу.

Была раз неисправность у меня, то было давно, но запомнилось, использовали еще гетинакс, стеклотекстолита еще не было, в высоковольтной части осциллографа происходило замыкание, как оказалось, в гетинаксе внутри (гетинакс делали с макулатуры) была металлическая скобка, для тетради, что страницы скрепляет, которая в высоковольтной части пробила и закоротила две дорожки, которые не могут быть закорочены, т.к. между ними есть еще дорожка, которая ни с какой из дорожек не закоротила. Я скобку выковырял, осциллограф заработал. Сгореть может все.

спасибо, тогда не буду исключать и такую возможность.
та и насчет пайки немного сомнения, она как новая, сверкает, тел кажется не так давно с коробки вылез. будем искать.

заметил странность, что когда телик выключается (уходит в спящий режим) он продолжает пищать в области блока питания. достаточно громко. врядли бы ктото смог спать если бы он так шумел. так вот думаю может дело не встрочной развертке. все контакты пропаял, результата ноль. что подскажите?

Добавлено (04.03.2020, 16:45)
---------------------------------------------
неприятный высокочастотный писк с переменной частотой

Добавлено (04.03.2020, 16:51)
---------------------------------------------
помню чинил другой lg там понемногу картинка уменьшалась, сверху и снизу оч больние чырные полосы были, а самое изображение было не более 10см в висоту. (не горезонтальная полоса в 1см, как тут, но все таки) так вот там был дохлый электролит в блоке питания. хз уже куда копать. толи блок питания пищит об строчной, то ли строчная не работает из за блока питания. замерял на la7840 питание 14в идет как положено

Кадровая развёртка чинится за час максимум. Кадровая на la7840 затёрта до дыр , уже можно было бы давно почитать типовуху и по ней починить ящик. Ты гадаешь на кофейной гуще место того что бы взять и проверить кадровый импульс , целостность катушек , питание. Проверил - всё есть - микру под замену, ели нет чего то из сигналов - ищи почему нет. Всё - ремонт окончен! А не слушать что в нём там и где пищит.

та я с этим и не спорю. имея навыки, знания, осцилограф и проработав в этой сфере не один год, все кажется простым и понятным, наферное даже форум не нужен.. увы знания посредственные, техническое забеспеченье ограничено мультиметром. наверное поэтому я тут, задаю вопросы о том что делается за час максимум

поскажите пожалуйста как проверить входной сигнал на la7840 и выходной с нее, а также на базе строчного транзистора, имея в расположении мультиметр? я с радостью это сделаю, и в предь не приду спрашивать про строчную развертку, имея механизм диагностики.

LexyS, привет.Есть программы для компьютера.Виртуальный частотомер и виртуальный осциллограф.Частота строчной 15 килогерц.Частота кадровая -уже не помню. Думаю с приборами для телевизора проблемы нет.

LexyS, измерь относительно общего напряжение на выводах 1,3,6 и напиши сюда.

7 - 14
6 - 14.5
5 - 0.61
4 - 0.65
3 - 13.8
2 - 0.04
1 - -14

также собрал виртуального осла, сигналы вроде какие есть на 2 и 4 пине, но это скорее игрушка чем осцилограф. одно что интересное заметил, на базе строчного транзистора вообше нет сигнала, и вольтметр говорит 0

Чтобы из 750 строк найти именно 30 строк, соответствующих обратному ходу, и посмотреть, что там происходит, уже неплохо иметь какой-то селектор синхроимпульсов. У нас уже стояла микросхемка LM1881, и хотя я считаю, что без неё можно было обойтись, она сослужила неплохую службу, да и сейчас так удобно в неё ткнуться осциллографом, вместо того, чтобы вспоминать, как всё то же самое реализовать на ПЛИС.

Хотя "сходу" эта микросхемка умудряется пропускать импульсы.

Речь снова идёт только о PAL, т.е всё привязано к 50 Гц.

Начинаем снова с AHD. По крайней мере, мы отчётливо видим, что кадровая частота составляет 25 Гц - вот она, прогрессивная развёртка. Собственно, буковка "p" в 720p и 1080p именно это и означает, что мы проходим строку за строкой, в отличие от чересстрочной развёртки (interlaced, буковка "i"), когда мы проходим в два захода, образуя 50 ПОЛУкадров в секунду.

Теперь разглядим поближе:

Мы видим окончание кадра, после чего идёт ещё некоторое количество "пустых" (полностью чёрных) строк, причём они имеют половинную длительность, а затем идут кадровые синхроимпульсы, которые гораздо шире обычных, но чтобы не сбить строчную развёртку, это всё-таки не один длиннющий импульс, у нас продолжается возвращение к нулевому уровню (уровню чёрного). Наконец, начинаются строки обычной длительности, но сначала пустые ("гашение"), и только потом начинается следующий видимый кадр. Если сосчитать количество ЦЕЛЫХ строк (две строки половинной длительности считая за одну), получается вроде бы 30, что соответствует нашим представлениям. Тогда всего в кадре выходит 750 строк, и если поделить 40 мс (длительность кадра) на 750, получается 53,33 мкс - длительность одной строки.

Теперь поглядим ещё ближе:

После строк половинной длительности, у нас идёт ПЯТЬ кадровых импульсов, а за ними - ещё ЧЕТЫРЕ половинных строки, после чего строки идут уже нормальные, с вспышкой цветовой поднесущей.

И наконец, совсем вблизи, понять характеристики кадрового импульса:

Период каждого такого импульса: 53,3 мкс / 2 ≈ 26,7 мкс. Из них, 16,7 мкс длится синхроимпульс (на уровне где-то -0,5 вольта), затем 10 мкс - "полочка" на уровне чёрного, 0 вольт.

В обычном телевизионном сигнале длительность синхроимпульса 25 мкс, затем около 5 мкс "полочка" на уровне чёрного. И микросхема LM1881 заточена на то, чтобы уже за первые 25 мкс понять, что у нас начались кадровые синхроимпульсы, а на следующем фронте выдать синхроимпульс самой, чтобы он был очень чётко привязан к сигналу и не плавал с температурой. А здесь импульс не успевает проинтегрироваться за один раз, а во время длинной "полочки", возможно, ещё и разряжается, поэтому мы и наблюдаем нестабильность.

Теперь посмотрим, что происходит в формате СVI:

Здесь LM1881 выделяет кадровые синхроимпульсы очень надёжно - они "стоят как вкопанные" и ни один не пропадает. Посмотрим поближе:

Всё то же самое - после кадра начинаются укороченные "пустые" строки, затем синхроимпульс, затем ещё немножко укороченных строк, а затем строки нормальной длины. И снова их насчитывается 30 полных строк. Да, теперь синхроимпульс от LM1881 (синий) чётко поступает на первом "зубце" (serration) кадрового синхроимпульса.

Ну и приближаемся вплотную:

Здесь "зубцы" куда острее, не 10 мкс, как в AHD, а около 5 мкс. Оставшиеся 21,7 мкс длится сам импульс. Это очень близко к стандартной кадровой развёртке, так что LM1881 срабатывает без проблем.

Наконец, посмотрим на TVI. Сначала "издали":

25 Гц - всё верно. Импульсы не пропадают, всё стабильно.

Это уже интереснее. Половинных строк здесь нет вообще, всё идёт по ЦЕЛЫМ строкам. Причём в самом конце кадра следует некая огромная ВСПЫШКА, затем пустые строки, а после них кадровый синхроимпульс длиной в 5 строк, причём в конце каждой строки следует "сдвоенный зубец".

Осмотрим сначала сам кадровый синхроимпульс:

Получается, будто у нас остался обычный строчный синхроимпульс, затем обычная строчная "полочка" - уровень чёрного (но без вспышки), а затем вместо самой строки, пусть даже пустой (целиком чёрной) мы снова ныряем на -0,5 вольта, и лишь к концу строки опять возвращаемся на полочку. И так 5 раз.

Всё вместе это выглядит как "сдвоенный зубец" продолжительностью 20 мкс. Оставшиеся 32,3 мкс мы сидим на -0,5 вольтах. Так что и эту штуку LM1881 детектирует за милую душу.

Что же это за вспышка - пока остаётся тайной. Она происходит более чем за 100 мкс до кадрового синхроимпульса, и если сделать меньшее разрешение, в буфер осциллографа она уже не попадает. Может, можно записать "простыню" побольше, но пока не будем этого делать. Можно будет запрограммировать в ПЛИС счётчик строк, чтобы он дал импульс на интересующей нас строке, но это потом, сейчас лениво.

Читайте также: