TV-teknikk : signaldelen [PDF]

Zitiervorschau

FRANK HOLM

TV-teknikk

Signaldelen

albibhoteket

UNIVERSITETSFORLAGET

©

Yrkesopplæringsrådet for håndverk og industri Universitetsforlaget, 1974.

Etter lov om opphavsrett til åndsverk av 12. mai 1961 er det forbudt å mangfoldiggjøre innholdet i denne bok, helt eller delvis, uten tillatelse fra forlaget. Forbudet gjelder enhver form for mangfoldiggjøring ved trykking, kopiering, stensilering båndinnspilling o.l.

ISBN 82-00-26 469-6 Trykk: Ant. Anderssens Trykkeri a/s, Larvik 1978.

Forord Funksjonsmessig kan TV-mottakeren deles inn i signaldel, tidsbasisdel og nettdel. I svart/hvitt-mottakere omfatter signaldelen videosignaldel, fargesignaldel og lyddel. Dette hefte omfatter videosignaldelen og lyddelen slik de er bygd opp i svart/hvitt-mottakeren. Bortsett fra tilførselen av videosignalet til bilderøret er det ingen prinsippielle forskjeller mellom disse signaldelene i svart/hvitt-mottakere og fargemot­ takere. De kretstekniske løsninger er også stort sett de samme. Det som blir gjennomgått i dette heftet gjelder derfor også for farge­ mottakere. Da produsentene nesten hvert år lanserer nye kretsløsninger, må man i undervisningen supplere skjemaeksemplene med aktu­ elle skjemaer. Heftet er beregnet til å dekke pensum i videregående kurs II for radio/TV-reparatører i studieretning håndverk og industri i den videregående skole. Jeg retter en hjertelig takk til alle som har hjulpet med råd, veiledninger og grunnlagsmateriale til heftet.

Oslo, september 1978. Frank Holm.

5

Innholdsfortegnelse 1. TV-mottakeren...................................................................... 1.1 Mottakersystemer.......................................................... 1.2 Særlydmetoden.............................................................. 1.3 Samlydmetoden ............................................... 1.4 Blokkskjema av samlydmottaker (uten fargede!) .... 1.5 Funksjonsbeskrivelse.................................................... 1.6 Oversikt over signalstyrken og bildekvaliteten.......... 1.7 Oppdeling av mottakeren etter funksjon....................

7 7 9 9 11 12 17 24

2. Signaldelen............................................................................ 2.1 Tuneren (kanalvelgeren) .............................................. 2.2 Inngangskretsen ............................................................ 2.3 HF-trinnet...................................................................... 2.4 Blande- og oscillatortrinnet.......................................... 2.5 Oscillatoren.................................................................... 2.6 Skjemaeksempel............................................................ 2.7 Programenheten............................................................

25 25 26 30 35 37 39 41

3. Mellomfrekvensforsterkeren .............................................. 3.1 MF-kurvens form. Nyquistflanke................................ 3.2 Faseløpstid og gruppeløpstid ........................................ 3.3 Forsterkningsbehovet.................................................... 3.4 Oppbygging av mellomfrekvens båndfilterkurve .... 3.5 Frekvensfeller................................................................

49 49 55 61 62 70

4. Videodetektoren.................................................................... 4.1 Diodedetektoren............................................................ 4.2 Produktdetektoren........................................................

74 74 78

5. Videoforsterkeren ................................................................ 5.1 Krav til videoforsterkeren ............................................ 5.2 Svartlåsing...................................................................... 5.3 Kontrast.......................................................................... 5.4 5,5 MHz sperre.............................................................. 5.5 4,43 MHz sperre (Fargefilter)......................................

83 83 84 89 93 93

6. Lyddelen................................................................................ 94 6.1 Lyduttak ........................................................................ 94 6.2 Lyd-MF-forsterkeren.................................................... 97 6.3 FM-detektorer................................................................ 98 6.4 LF-forsterkeren ............................................................ 103 7. Automatisk forsterkningsregulering (AFR)...................... 7.1 Reguleringsspenningen ................................................ 7.2 Nøklet AFR.................................................................... 7.3 Forsterkningsregulering i transistorer........................ 7.4 Forsinket AFR..............................................................

107 107 108 108 111

8. Oppgaver .............................................................................. 114

7

1. TV-mottakeren 1.1 Mottakersystemer Vi skal først summere opp hvilke signaler TV-mottakerne skal be­ arbeide, og forutsetter da CCIR- eller mer nøyaktig europeisk (EBU)-standard. En TV-stasjon består av en bildesender som er amplitydemodulert og av en lydsender som er frekvensmodulert. Bildesenderen kan overføre både svart/hvitt- og fargeinformasjon. Frekvensavstanden mellom bildesender og lydsender er 5,5 MHz. Båndbreddene for en kanal er 7 MHz i VHF- og 8 MHz i UHF-området. Plasseringen av bærebølgene med tilhørende sidebånd ved svart/hvitt-sending er vist i fig. 1.1.

0,75 MHz.

Biiiedboerebdlge 5MHz

Lydbærebolge

Fig. 1.1. Disponering av en VHF og en UHF senderkanal.

8 For bildesenderen er det nyttet delvis enkel sidebåndsending, også kalt restsidebåndsending. Øvre sidebånd sendes i sin helhet, mens nedre sidebånd blir kut­ tet med en skrå flanke som går fra 0,75 til 1,25 MHz. Høyeste modulasjonsfrekvens er for bildesenderen 5 MHz. Lydsenderens båndbredde er 120 kHz. Ved fargesending overføres fargeinformasjonene ved kvadraturmodulasjon av en hjelpebærebølge med frekvens 4,43361875 MHz. Her nyttes det også delvis enkel sidebåndsending. Den modulerte hjelpebærebølge er igjen modulert inn på bildebærebølgen.

Fig. 1.2 viser at fargeinformasjonene ligger innenfor det øvre sidebåndet av svart/hvitt-moduleringen. Dette er gjort for at systemet skal være kompatibelt. At systemet er kompatibelt, vil si at en svart/hvitt-mottaker kan ta imot en fargesending og gjengi den i svart/hvitt, og at en farge­ mottaker kan ta imot en svart/hvitt-sending og gjengi den i svart/hvitt. En TV-mottaker skal kunne ta imot og gjengi både bilde- og lydinformasjonene, dvs. at den skal ta imot to sendere samtidig, nemlig bildesender og lydsender. Mottakerne er uten unntak bygd opp etter superprinsippet. Problemet med bearbeiding av bilde- og lyd-senderens signaler kan løses på to måter.

9

1.2 Særlydmetoden (eng.: split carrier system) I særlydmetoden blir bilde- og lydsignalene skilt etter blandetrinnet, og forsterket i hver sin MF-forsterker. Blokkskjema for signaldelen for en slik mottaker er vist i fig. 1.3.

Fig. 1.3.

Metoden krever meget stor frekvensstabilitet i lokaloscillatoren. En endring av lyd-MF på ± 50 kHz medfører sterk forvreng­ ning av lyden. ± 50 kHz svarer til en frekvensstabilitet på ± 0,02 % i VHF-bånd III. Fordelen med systemet er at bilde- og lydsignalene ikke kan for­ styrre hverandre gjensidig. Systemet brukes ikke i mottakere på det norske markedet.

1.3 Samlydmetoden (eng.: inter carrier system) I samlydmetoden nyttes felles MF-forsterker for bilde- og lydsig­ nalene. Signalene skilles enten i detektoren for bildesignalet (videodetektoren) eller umiddelbart før denne. I det første tilfellet brukes detektordioden som blander for en ny lyd-MF, nemlig differensen 5,5 MHz. Differansen mellom lyd-MF og bilde-MF er alltid kon­ stant og lik avstanden mellom lyd- og bildesender som er 5,5 MHz. En frekvensdrift i lokaloscillatoren har ingen innflytelse på dette forholdet. Blandingen kan også skje i egen blandediode.

10

Bandbredde 150 kHz

Båndbredde 20-10 000 Hz

Fig. 1.4.

Fig. 1.4 viser blokksjema for signaldelen for en samlydmottaker. I samlydmetoden har man løst problemet med stabil mottaking av både lyd- og bilde-sender. Ulempen er imidlertid at mulighete­ ne for at lyd og bilde skal forstyrre hverandre gjensidig, er mye større enn i særlydmetoden. For å unngå dette forsterkes lyd-MF 20 dB mindre enn bilde-MF i den felles MF-forsterkeren. Dette oppnås ved en spesiell justering av MF-kurven (se avsnittet om mellomfrekvensforsterkeren). Har lyd-MF for stor styrke, får man «lyd i bildet». «Lyd i bildet» viser seg som vannrette mørke striper som varierer i takt med lyden. Et ugunstig forhold mellom bilde- og lydbærebølger kan også føre til brum i lyden. Dette kalles for intercarrierbrum eller «bilde i lyden».

o

11

1.4 Blokkskjema av samlydmottaker (uten fargedel) De enhetene som inngår i dette blokkskjemaet, må finnes i både svart/hvitt- og fargemottakere, fig. 1.5. I fargemottakere tas fargesignalet ut etter videodetektoren og føres til fargedelen i mottakeren. I denne omgangen skal vi ta for oss de enhetene som er felles i svart/hvitt- og fargemottakere, og som av hensyn til kompatibili­ teten er like i de to mottakertypene.

Fig. 1.5.

o

12

1.5 Funksjonsbeskrivelse Tuner (eldre betegnelse: kanalvelger) Tuneren er en godt skjermet enhet som inneholder høyfrekvensforsterker, lokaloscillator og blandetrinn. Skjermingen er nødvendig for at ikke lokaloscillatoren skal stråle ut og forstyrre andre mottakere. Tunerens oppgave er å forsterke opp og omdanne den ønskede senders signalfrekvenser til mottakerens faste mellomfrekvenser. Bildemellomfrekvensen er 38,9 MHz og lydmellomfrekvensen 33,4 MHz. På samme måte som i en lydradiomottaker foretas det en forseleksjon av den ønskede sender før signalet når blandetrinnet. Forseleksjonen skjer i et båndfilter i høyfrekvenstrinnet. Tuneren er bygd opp som en selvstendig enhet, og den plasseres ofte slik at det blir lang avstand til inngangen på mellomfrekvensforsterkeren. For å unngå strålingsproblemer tilpasses den til en lavohmig forbindelse med koaksialkabel.

Mellomfrekvensforsterker (forkortet: MF-forsterker) MF-forsterkeren skal forsterke opp signalene fra tuner tilstrekke­ lig til at man får lineær deteksjon. HF-spenningen må da være av størrelsesorden 3 V. Videre skal MF-forsterkeren foreta den nødvendige demping av nabosendere. Til dette er den utstyrt med feller for 41,4, 40,4 og 31,9 MHz. Disse frekvensene oppstår som blandeprodukter i mot­ takerens blandetrinn. 41,4 MHz skyldes underliggende kanals lydbærebølge i UHF-båndene, 40,4 MHz underliggende kanals lydbærebølge i VHF-båndene og 31,9 MHz skyldes overliggende ka­ nals bildebærebølge i VHF-båndene. 40,4 MHz skal dempes minimum 56 dB. 41,4 og 31,9 MHz skal dempes minimum 53 dB. Begrensningen av sendernes båndbredde er foretatt slik at bildemodulasjonsfrekvenser fra 0 til 1,25 MHz går ut med dobbelt sidebånd, mens frekvenser fra 1,25 til 5 MHz går ut med enkelt sidebånd. Dobbelt sidebånd gir dobbelt så stor modulasjonsgrad som en­ kelt. Ved deteksjon blir derfor frekvensene i det dobbelte sidebåndet overrepresentert, fig. 1.6.

Fig. 1.6.

13

Spemingsandder fra be­ skåret ovre sideband i MF

Detektert videosignal

Spenningsandder fra be­ skåret nedre sideband i MF Fig. 1.7.

.___ T____ ,____ , l

0

1

2

3

4

5

6

MHz

For å skaffe riktig forhold mellom dobbelt og enkelt sidebånd beskjæres det dobbelte sidebånd i MF-forsterkeren slik som vist i fig. 1.7. Denne delen av MF-kurven kalles for Nyquistflanken. Lydmellomfrekvensen er lagt på et platå som er svekket ca. 20 dB i forhold til bildebærebølgen. Dette er gjort for at ikke lydsig­ nalene skal forstyrre bildesignalene, slik at man ikke får «lyd i bildet». Ved fargemottaking ligger fargesignalene slik som vist i fig. 1.2. Fargesignalene som her kalles kromasignal, forekommer bare som sidebånd til hjelpebærebølgen 4,43 MHz. Bærebølgen blir undertrykt i modulasjonen fordi den kan forårsake interferens med lyd-MF.

Videodetektor Videodetektoren har i mange mottakere en dobbelt oppgave. Den skal detektere videosignalet og virke som blandetrinn for bilde- og lydmellomfrekvens. Differensfrekvensen 5,5 MHz som er modu­ lert med lydinformasjonene fra lyd-MF, tas ut over en egen krets og føres til lydmellomfrekvensforsterkeren i mottakerens lyddel. Videodetektoren må ha en båndbredde på 0—5 MHz.

14

Videoforsterker I fargemottakere kalles videoforsterkeren for luminansforsterker. Dette skyldes at svart/hvitt-informasjonen i det komplette farge­ bildet representerer lysstyrken eller luminansen i bildet. Videoforsterkerens oppgave er å forsterke videosignalet (luminanssignalet) fra videodetektoren slik at man oppnår full utstyring av bilderøret. For full utstyring av et svart/hvitt-bilderør kre­ ves et videosignal på ca. 85 V (peak-to-peak). Signalet fra videodetektor kan være ca. 3 V (peak-to-peak). Forsterkningen må da være ca. 30 ganger. Båndbredden må være den samme som i videodetektoren, 0—5 MHz. Videoforsterkeren er vanligvis utstyrt med kontrastkontroll, og noen ganger også med konturtegner. Konturtegneren øker forsterkningen for de høye videofrekvensene slik at detaljskarpheten økes. I fargemottakere er luminansforsterkeren utstyrt med en forsinkelseslinje. Denne har til oppgave å forsinke luminanssignalet slik at farge- og luminanssignalet dekker hverandre på bildeskjermen. Årsaken til at det oppstår en tidsforskyvning i luminans- og fargekanal er forskjellen i stigetid i de to forsterkerne. Denne har igjen sin årsak i at luminanskanalen har en båndbredde på 0—5 MHz, mens fargekanalens båndbredde er 0—1,2 MHz. I fargemottakere er forsterkningsbehovet sterkt avhengig av utstyringsmetoden for bilderøret.

Lyddel Lyddelen omfatter 5,5 MHz mellomfrekvensforsterker, FMdetektor og LF-forsterker. Lyddelen er bygd opp på samme måte som en FM-mottaker. Lydsenderen skal maksimalt ha et frekvenssving på ± 50 kHz. Dette svarer til en høyeste lavfrekvens på 10 kHz. LF-forsterkeren bør derfor ha en båndbredde på 20—10000 Hz. Utgangseffekten er vanligvis ikke større enn 3 W.

Videoseparator Det komplette videosignalet som inneholder både synkroniseringssignaler og bildeinformasjon, føres til videoseparator. I videoseparatoren skilles synkroniseringssignalene fra bildeinformasjonen, slik at bare synkroniseringssignalene går videre. Dette gjøres på den måten at videoseparatorens arbeidsområde gjøres lite i forhold til det tilførte videosignalet. Det er viktig at ikke noe av bildesignalet følger med, fordi dette vil forstyrre synkroniseringen.

Støyundertrykker Støy i signalet kan føre til at videoseparatoren blokkeres og syn­ kroniseringen uteblir for kortere eller lengere perioder. Støyundertrykkerens oppgave er å forhindre slik blokkering. Støyundertrykkeren er ikke absolutt nødvendig for at mottakeren skal kunne virke. Den er derfor ikke en primær funksjonsenhet og kunne vært utelatt her. Når den likevel er tatt med, er det fordi den fyller en meget viktig oppgave i praktiske koplinger.

15

Synkskiller Synkskillerens oppgave er å skille vertikal- og horisontalsynkroniseringspulser fra hverandre. Dette kan i prinsippet gjøres ved hjelp av integreringsledd for vertikalpulsene og differensieringsledd for horisontalpulsene. Vertikalsynkpulsene føres direkte til vertikaloscillatoren, og horisontalsynkpulsene til en fasediskriminator som ved hjelp av et reaktanstrinn styrer linjeoscillatoren (horisontaloscillatoren).

Vertikaloscillator Vertikaloscillatoren genererer en sagtannspenning med repetisjonsfrekvens 50 Hz (delbildefrekvens). For at bildet skal stå rolig på bildeskjermen må vertikaloscilla­ toren være synkronisert med vertikalsynkpulsene fra synkskilleren.

Vertikal utgangstrinn Dette er et rent forsterkertrinn som har til oppgave å forsterke spenningene fra vertikaloscillatoren, slik at man får tilstrekkelig effekt til å avbøye elektronstrålen vertikalt på bildeskjermen. Nødvendig utgangseffekt er 2—3 W for svart/hvitt-mottakere og 5—7 W for fargemottakere. I fargemottakere skal også vertikal utgangstrinnet levere effekt til korrigering av konvergens og putefortegning.

Fasediskriminator, reaktanstrinn og linjeoscillator Linjeoscillatoren synkroniseres ikke direkte, slik som vertikal­ oscillatoren, fordi det da lett kan oppstå forstyrrelser av synkroniseringen på grunn av støy som følger med gjennom synkskilleren. I stedet sammenlignes linjeoscillatorens fase og frekvens med de innkomne synkpulser i fasediskriminatoren. Fasediskriminatoren tilføres både horisontalsynkpulser og tilbakeløpspulser fra linjeavbøyningstrinnet. Når det er forskjell i fase og frekvens, dannes det en likespenning som føres til reaktanstrinnet. Reaktanstrinnet trekker så linjeoscillatoren inn til riktig fase og frekvens. I nyere mottakerteknikk er disse tre funksjonene integrert i en IC.

Linjeavbøyningstrinnet Linjeavbøyningstrinnets primære oppgave er å levere avbøyningsstrøm til horisontal avbøyning av bilderørets elektronstråle (linjeavbøyning), men det har også en del andre viktige oppgaver. Linjeavbøyningsfrekvensen er 15625 Hz, det vil si 312,5 ganger så høy som vertikalavbøyningsfrekvensen. Linjeavbøyningsspolene virker da som en ren induktiv belastning. For å få den ønskede sagtannstrøm gjennom avbøyningsspolene under framløp må spenningen over dem være tilnærmet kon­ stant. Dette fører til koplinger hvor de aktive elementer, enten det

16 er halvledere eller rør, virker som spenningsstyrte brytere. Høy­ spenningen til bilderøret genereres ved likeretting av linjetilbakeløpspulser, som transformeres opp i linjeavbøyningstransforma-

toren. Tilbakeløpspulser nyttes ellers på flere steder i mottakeren. I fargemottakere skal linjeavbøyningstrinnet også levere effekt til korrigering både av konvergens og putefortegning.

Automatisk forsterkningsregulering (AFR) Den automatiske forsterkningsreguleringen har til oppgave å hol­ de videosignalet til bilderøret mest mulig konstant, uavhengig av antennesignalets styrke. I prinsippet har den samme virkning som automatisk volumkontroll i radiomottakere. For å gjøre AFR mindre følsom for støy brukes en eller annen form for nøkling, slik at bare linjesynkpulsene frambringer reguleringsspenning. Reguleringsspenningen fra AFR føres til MF-forsterkeren og

tuneren. For å få størst mulig signal/støy-forhold, forsinkes regulerings­ spenningen til tuneren slik at nedreguleringen ikke begynner å virke før signalstyrken er så stor at det er fare for overstyring av HF-trinnet.

Strømforsyning TV-mottakere for tilslutning til lysnett må ha likeretter for å få de likespenninger som er nødvendig for driften. Likespenningen til de forskjellige enhetene har ikke samme behov for filtrering. Det finnes derfor flere parallelle uttak med ulik filtrering. Driftsspenningen blir også vanligvis stabilisert.

17

1.6 Oversikt over signalstyrken og bildekvaliteten Det er lett å observere at når antennesignalet er svakt, blir bildet på skjermen blandet opp med støy, fig. 1.8. Denne støyen skyldes statiske spenningssvingninger som overlagres på signalet som sty­ rer bilderørets elektronstråle. Fig. 1.9. viser utsnitt av et bilderaster med støy og oscillogram av en linje i rasteret med overlagret støyspenning. Støyspenningene er tilfeldige og endrer seg hele tiden. Dette gir seg til kjenne som en bevegelse eller uro i bilderasteret. Dette betegnes som «snø i bildet». For å få et klart støyfritt bilde må signalspenningene være store i forhold til støyspenningene. Forholdet mellom den midlere signalamplityde og den midlere støyamplityde kalles for signal/støyforhold eller støyavstand. Hvor stort dette forholdet bør være, er gjenstand for en subjek­ tiv vurdering. Tabellen nedenfor gir en oversikt over signal/støyforhold og bildekvalitet.

Fig. 1.8. Støy i bildet.

2

18

Fig. 1.9. Utsnitt av bilde med støy og oscillogram av støyen på en linje.

50 dB 46 dB 40 dB 34 dB 30 dB 26 dB 20 dB

= 320:1 = 200:1 = 100:1 = 50:1 = 32:1 = 20:1 = 10:1

10 dB = 3,2:1 0 dB = 1:1

Klart, snøfritt, rolig, stabilt Klart, snøfritt Meget svak snø, klart Litt snø, bra Noe snø, jevnt bra Snø, brukbart Sterk snø, såvidt brukbart, synkroniseringen kan være dårlig Meget sterk snø, ubrukbart Såvidt synlige synkpulser

19 Fig. 1.10 viser et forstørret utsnitt av et fjernsynsbilde med signal/støy-forhold 10, 20, 30 og 40 dB. For de frekvenser som nyttes til TV-overføringer, er den atmos­ færiske støyen ubetydelig. Det blir derfor mottakerens egenstøy som bestemmer hvor sterkt inngangssignalet må være for at man skal få en god mottaking. Mottakerens egenstøy kan observeres ved å ta ut antennen og kortslutte antenneinngangen. Stiller man inn på en ledig kanal, oppdager man at støybildet ikke endrer om man bruker antenne eller ikke. Egenstøyen stammer fra mottakerens inngangstrinn og består i termisk støy fra motstander og transistorer. I transistorer opptrer foruten termisk støy også andre uregelmessigheter i elektronbevegelsene som gir støy.

Fig. 1.10a. Utsnitt av fjernsynsbilde med signal/ støyforhold 10, 20, 30 og 40 dB.

20

Fig. 1.10b.

21

Støyeffekt De frie elektronene i elektriske ledere er i stadig bevegelse. Beveg­ elsen påvirkes av temperaturen, og det blir en tilfeldig forandring av elektrontettheten. Dette bevirker en effektomsetning. Denne effektomsetningen viser seg å være konstant og uavhengig av resistansen for en bestemt temperatur og et bestemt frekvensbånd. For en båndbredde på 1 Hz er støyeffekten:

Pn = 4£To

k = 1,365 • 10-23W/HzTo To = temperaturen i kelvin For en gitt resistans R blir støyspenningen for et frekvensbånd på A/lik:

un = \/4kT0 ■ R • hf Det framgår av formelen at støyspenningen øker med kvadratro­ ten av resistansverdien og båndbredden. Vi regner ut støyspenningene fra en resistans på 100 ohm og en på 1000 ohm ved en båndbredde på 5 MHz og ved temperaturen 293 K (20 °C).

100 Q: un = \/4 • 1,365 • 10’23 • 293 • 100 • 5 • 106 1000 Q: un = \/4 • 1,365 • W 23 • 293 • 1000 - 5 - 106

= 2,8 MV = 8,84 pV

5 MHz er båndbredden for videosignalet. Undersøker vi hvilke støyspenninger vi får i lyddelen som har en maksimal båndbredde på 10 kHz, finner vi: 100 Q:

un = 0,13 pV 1000 Q:

un = 0,395

Den store båndbredden som er nødvendig for bildesignalet, gir altså en vesentlig større støyspenning.

22

Støytallet Støyeffekten på utgangen av et forsterkertrinn består av den for­ sterkede støyeffekten i inngangssignalet og av forsterkertrinnets egenstøyeffekt, fig. 1.11. ■^nu —

Fig. 1.11.

Pnu P ni Pne Fy

er er er er

• ^ni + ^ne

støyeffekt på utgangen støyeffekt i inngangssignalet støyeffekt fra forsterkertrinnet effektforsterkningen

Støytallet F er forholdet mellom utgangsstøyeffekt og den for­ sterkede støyeffekten i inngangssignalet. p 'nu 1Fp

p __

• 'Pni

Fp ■ 'ni P + 'ne P P = | _|_ 'ne p . p . F . p . ' p ' ni ' p ' ni

Støytallet i dB: FdB = 10 • log F

Det går fram av formelen at i en ideell forsterker, det vil si en forsterker som selv ikke produserer støy, blir F - 1 eller 0 dB. For en totrinns forsterker blir støytallet:

Ft = Fi + F1- 1 ^pl

Formelen viser at når forsterkningen er stor i første trinn, blir støybidraget fra annet trinn lite.

Eksempel: I en totrinns forsterker er effektforsterkningen i første trinn Fpl = 100. Støytallet for første trinn er F\ =5 og for annet trinn F^ = 11. Se fig. 1.12.

Støytallet for forsterkeren: .

Fig. 1.12.

.

ii^L = 5il 100 Det totale støytall er altså bare 0,1 høyere enn støytallet i første trinn. Reduseres forsterkningen i første trinn til = 10, blir støytallet* 11 — 1 Ft = 5 + ----------- = 6 10 t

23 Regner vi ut støytallene i dB, får vi: Ved Fpl = 100 FdB = 10 • log 5,1 = 7,08 (dB)

Ved/^ = 10 FdB = 10 • log 6

= 7,78 (dB)

altså en økning på 0,70 dB.

En TV-mottakers støytall har betydning for den antennespenningen som er nødvendig for å gi en bestemt bildekvalitet. Sam­ menhengen mellom antennespenning, støytall og bildekvalitet er vist i diagrammet i fig. 1.13. Av diagrammet ser vi som eksempel at en mottaker med støytall 4 dB må ha en antennespenning på 360 pV (51,2 dB/pV) for å kunne gi et klart, snøfritt bilde, mens en mottaker med støytall 8 dB må ha 630 pV (56 dB/pV) for å kunne gi den samme bildekvaliteten. Fig. 1.13.

Kommentarer til tabellen

Billedvurdering i forhold til signal-Zstøyforhold:

OdB = 10dB = 20dB =

26dB 30dB 34dB 40dB 46dB 50dB

= = = = = =

1 1 1 1 1 1

, såvidt synlige synkroniseringspulser 3,2 , meget sterk snø, ubrukbart 10 , sterk snø, såvidt brukbart, synkroniserer dårlig 20 , snø, brukbart 32 , noe snø, jevnt bra 50 , litt snø, bra 100 , meget svak snø, klart 200 , klart, snøfritt 320 , klart snøfritt, rolig, stabilt.

Forklaring til tabellen:

Skala F (n) er mottakerens eller forsterkerens støytall. Er støytallet uttrykt i dB (aF), benyttes aF-skalaen.

For å finne forsterkerens inngangsstøy går man rett opp fra støytallet ti) man treffer OdB-linjen og avleser støyen i dBuV eller uV på venstre vertikale skala. Kjenner man inngangsspenningen og forsterkerens støy­ tall, kan man anslå billedkvaliteten ved å avlese signal-/ støyforholdet hvor de to linjene skjærer hverandre.

Støyen U = 1,15 ■/n uV ved 5,5 MHz båndbredde.

24

1.7 Oppdeling av mottakeren etter funksjon Det er naturlig å skille mellom tre hovedfunksjoner i svart/hvittmottakeren: signalbearbeiding, avbøyning og strømforsyning.

Signaldelen Signaldelen omfatter de enhetene som bearbeider bilde- og lydinformasjonene i sendersignalet, dvs. tuner, MF-forsterker, videodetektor, videoforsterker, lyd-MF, lyddetektor, LF-forsterker og høyttaler. Den automatiske forsterkningsreguleringen bearbeider ikke bilde- eller lydsignaler, men den må likevel regnes til signaldelen.

Avbøyningsdelen (tidsbasisdelen) Avbøyningsdelen kalles ofte for tidsbasisdelen. Dette uttrykket stammer fra oscilloskopteknikken og er en oversettelse av den en­ gelske betegnelsen «timebase». Avbøyningsdelen omfatter de enhetene som sørger for avbøy­ ning og synkronisering av bilderørets elektronstråle, dvs. videoseparator, støyundertrykker, synkskiller, vertikaloscillator, vertikal utgangstrinn, fasediskriminator, reaktanstrinn, linjeoscillator og linjeavbøyningstrinn med høyspenningsgenerator.

Strømforsyningen Strømforsyningen leverer den nødvendige effekt til driften av mottakeren. I mottakere beregnet på lysnett består den av en like­ retter med filtre og stabiliseringskopling for driftsspenningene. En del driftsspenninger, som f.eks. høyspenningen og skjermgitterspenningen til bilderøret, skaffes fra linjeavbøyningstrinnet. Apparater for batteridrift har vanligvis en spesialkontakt for tilkopling til et utvendig batteri. Reine batteriapparater forekommer ikke ofte. Som regel kan de brukes både på batteri og lysnett.

25

2. Signaldelen 2.1 Tuneren (kanalvelgeren) TV-mottakerne er bygd opp etter superheterodynprinsippet. Tu­ neren inneholder HF-trinn, blandetrinn og oscillator. I tuneren finner man altså de kretsene som velger ut og avstemmer mottake­ ren til den ønskede senderkanal, fig. 2.1. Før ble det brukt fast innstilte kretser, med mulighet for fininnstilling for hver kanal.

Antenne inngang 75H

Fig. 2.1.

Driftsspenning

Sjalte- Avstemningsspenning spenning

Ved innstilling på ny kanal ble hele spolesettet skiftet ut. Spolesettet var plassert på en trommel, som ble dreiet rundt når man skiftet til ny kanal, fig. 2.2. En kanal kunne bare tas inn på en be­ stemt stilling av betjeningsknappen.

Fig. 2.2. Trommelvelger.

26

Velgerne ble kalt for trommel- eller karusell-velgere (eng.: turret), og hele avstemningsenheten ble kalt for kanalvelger. Syste­ met ble brukt så lenge man brukte rør som forsterkerelementer. Når man gikk over til transistorer, ble det samtidig tatt i bruk kapasitansdioder til avstemningen. Dette ga mulighet for konti­ nuerlig avstemning over hele båndet slik som i vanlige radiomottakere. Avstemningsenheten fikk da betegnelsen «tuner». Det er nå vanlig at TV-mottakerne er utstyrt med både VHF- og UHFtunere. Ved UHF-mottaking forekommer det at VHF-tunerens blandetrinn gjør tjeneste som ekstra MF-forsterker for å øke den totale forsterkning.

Tuneren må da tilfredsstille en rekke strenge krav: • Den må være støysvak og ha stor følsomhet, for å oppnå størst mulig signal/støy-forhold også for svake sendere. • Oscillatorfrekvensen må være stabil. Det oppnår man bl.a. ved at temperaturdriften er liten.

• Utstråling fra lokaloscillator, både direkte og gjennom anten­ nen, må holdes på et så lavt nivå at det tilfredsstiller Telever­ kets krav. Den direkte utstrålingen hindres ved at hele tuneren skjermes. Utstrålingen gjennom antennen hindres av HF-trinnet. Det nyttes koplinger som gir en effektiv skjerming av spennin­ ger fra utgangs- til inngangsside.

• Speilfrekvensdempingen må være god (min. 45 dB).

• Kryssmodulasjonsegenskapene må være gode.

2.2 Inngangskretsen Inngangskretsen skal overføre antennesignalet til HF-trinnets inn­ gang og gi den nødvendige speilfrekvensdemping. For å kunne gi speilfrekvensdemping må inngangskretsen ha et båndfilter, og for å få maksimal utnyttelse av antennesignalet må det nyttes effekttilpasning mellom antenne og båndfilter og mellom båndfilter og forsterkerinngang. Når tilpasningen til antennen er dårlig, opp­ står det reflekser i antennekabelen, og hvis kabelen er lang, kan de vise seg på bildeskjermen som tettliggende dobbeltbilder. Det er vanlig å bruke en foldet dipol til antenne. En foldet dipol har en matningsimpedans på 240 Q (teoretisk verdi 300 Q). Inntil 1972 var mottakernes antenneinngang laget for 240 Q. Hvis man bruker en 240 Q-kabel mellom antennen og mottakeren, får man effekttilpasning både til antennen og til mottakerens an­ tenneinngang. Effekttilpasningen mellom antenne og mottaker gjøres ved hjelp av en transformator. Prinsippskjema for dette er vist i fig. 2.3.

27

ZQ = arrtenneimpedans Zk = ka bel impedans Z-^ b&ndfilterets ' inngangsimpedans

Transformatorens omsetningsforhold må være: n

A

7V2

■^inn

Za er antenneinngangsimpedansen Zmn er inngangsimpedansen i båndfilteret

Eks.: Za

= 240 Q

Zjnn = 60 Q

Ved å jorde midtpunktet på primærviklingen oppnår man at støyspenninger som induseres i antennekabelen ikke overføres til sekundærviklingen. Støystrømmene går nemlig i motsatt retning gjennom de to viklingshalvdelene og opphever hverandres virkning, fig. 2.4. Ulempen med denne inngangstransformatoren er at det ved si­ den av den induktive koplingen også er en viss kapasitiv kopling mellom primær- og sekundærside. Ved økende frekvens øker derved overført spenning. Det betyr at omsetningsforholdet blir frekvensavhengig og man får ikke effekttilpasning for hele fre­ kvensbåndet. Denne ulempen kan man unngå ved å bruke en bredbåndssymmetritransformator. Bredbåndssymmetritransformatoren består av 4 delspoler koplet som vist i fig. 2.5. Hver av spolene representerer en impedans på 120 Q. Stdystrdmmer i nedforing

Fig. 2.4.

Stcyspenningene: I4i = US2 Spenningene er motsatt rettet og de opphever hverandre.

28

Bredbånds symmetritrafo (Balunkopling)

—o zut=6on

1

Fig. 2.5.

Fra inngangssiden er spolene koplet slik at to viklinger virker i serie. De to andre virker bifilart, det vil si at de opphever hver­ andres virkning. Inngangsimpedansen blir 240 Q. Fra utgangssiden virker to viklinger i parallell. Utgangsimpedansen blir 60 Q. Vi ser at inngangssiden er symmetrisk mot jord mens utgangssiden er usymmetrisk. På engelsk: balance to unbalance, som for­ kortes til balun. Vanlig navn på denne transformatortypen er «balunkopling». Når det nyttes balunkopling, må inngangsimpedansen til båndfilteret være 60 Q. Fig. 2.6 viser komplett skjema av en antenneinngangskopling for VHF-båndene. Kondensatorene Cl og C2 er påbudt i motta­ kere som har en lysnettpol forbundet til chassis. Kondensatorene beskytter da mot berøringsfare. Diodene Dl og D2 beskytter inngangstransistoren mot overspenninger ved lynnedslag. Disse dio-

Fig. 2.6.

29

dene er ikke nødvendig på UHF-inngangen fordi lynutladninger ikke inneholder så høye frekvenser. C3, C4, L5 er et høypassfilter som skal forhindre forstyrrelser fra kortbølgesendinger. I fellesantenneanlegg nyttes det 60 Q (75 Q) koaksialkabel til fordelingsnettet. 240 Q er da en uhensiktsmessig inngangsimpedans for mottakerne, fordi kabelimpedansen må transformeres opp til 240 Q og så ned igjen til 60 Q, fig. 2.7.

Fig. 2.7. Til bdndfilter

Ved å kople antennekabelen direkte til båndfilteret over en koaksialkontakt (BNC) sparer man for det første to transformato­ rer, og man får en helt skjermet innføring av antennesignalet. Dette er av stor betydning der direkteinnstrålingen er plagsom. Det ble etterhvert registrert store ulemper som følge av nedslag og tilsmussing på anlegg med 240 Q flatkabel. Da også felles­ antenneanlegg med koaksialkabel fikk stadig større utbredelse, gikk man fra 1972 over til 75 Q usymmetrisk inngang på TVmottakerne, fig. 2.8.

Fig. 2.8.

Ant. kabel 6Ofl (75/1)

Antennetilkoplinq 0

avhengig av U og R i I-sjiktet.

Fig. 2.13. Ved okende spenning i gjennomgangsretning oker tilførselen av ladningsbærere til I-sjiktet og resistansen overtar.

Treghet i I-sjiktet I-sjiktet er relativt bredt, og det kan ta opp et stort antall ladnings­ bærere. Dette innebærer at det tar tid å forandre på antall lad­ ningsbærere. Hvis den påtrykte spenningen i lederetning veksler med høyere frekvens enn 1 MHz, er tregheten i sjiktet så stor at dette ikke fører til sporbare forandringer i antall ladningsbærere i I-sjiktet. Det betyr at dioderesistansen forblir konstant og uav­ hengig av spenningen for vekselspenninger med frekvens 1 MHz.

33 Ved å over lagre en vekselspenning med en likespenning kan man imidlertid endre diodens HF-resistans ved å endre likespenningen. Fig. 2.14 viser karakteristikken for en PIN-diode. Skjemautsnittet i fig. 2.15 viser et eksempel på PINdioderegulering. D2 er koplet i serie med signalet til HFtransistorens emitter, mens Dl står i parallell med inngangskretsen. Diodene tilføres forspenninger over motstandene RI, R2, R3 og R4. Fig. 2.16 viser forenklet skjema for likespenningsforholdene. I uregulert tilstand er resistansen i emitter-basis stor. Anoden på D2 er da positiv i forhold til katoden og dioden leder. D2 leg­ ger da en positiv spenning inn på katoden på Dl som derved blir sperret.

BA379

Fig. 2.14. Resistanskarakteristikk for PIN-dioden BA379.

Ved økende reguleringsspenning avtar resistansen i emitterbasis. Den positive spenning på D2’s anode blir mindre, og strøm­ men gjennom dioden avtar. Men da synker spenningen på Dl’s katode. Dl begynner å lede. Vi ser da at reguleringen fører til at HF-resistansen i D2 tiltar, mens den avtar i Dl. Virkningen blir at D2, som ligger i signalvei, svekker HFsignalet inn til emitteren, mens Dl som ligger i parallell, sørger for at belastningen på inngangskretsen holdes konstant, uavhengig av signalstyrke og AFR-regulering. AFR-spenningen regulerer ikke forsterkningen i HFtransistoren i denne koplingen. Forsterkningen i transistoren er praktisk talt konstant innenfor reguleringsområdet.

34 Støytallet som ellers øker ved nedregulering av forsterkningen, forblir konstant. Reguleringen kan naturligvis også skje ved hjelp av separat reguleringstransistor.

+ 12V Driftsspenning

Dl

D2

—HBA 379

AF 379

BA 379

Fig. 2.15.

spenning +9,2- 1,5 V

Antenneinngang

Fig. 2.16. Rir danner en AFR-styrt spenningsdeler for antennesignalet. Inngangsimpedansen forblir konstant.

R(D1+D2)°g

35

2.4 Blande- og oscillatortrinnet Sendersignalet koples fra HF-trinnets båndfilter til blandetrinnet. Blandingen kan enten utføres additivt eller multiplikativt. I TVmottakere har det alltid vært nyttet additiv blanding fordi den gir minst blandestøy. Med bipolare transistorer er det heller ikke mulig å få annet enn additiv blanding. Nyere typer felteffekttransistorer med dobbeltgate har imidler­ tid så gode egenskaper at de kan nyttes i multiplikativ blanding i VHF-båndene. Ved additiv blanding føres de to signalene som skal blandes til samme styrestrekning. Betingelsene for at det skal oppstå blan­ ding, er at styrekarakteristikken er krum. Dette innebærer at både dioder og transistorer kan nyttes som blandetrinn når arbeidspunktet legges slik at man nytter den krumme del av karakteri­ stikken.

Fig. 2.17.

Fig. 2.18.

36

Dioder har minst blandestøy, men ingen forsterkning. Nyttes en bipolar transistor til blanding, kan signalene som skal blandes, det vil si sender- og oscillatorsignal, føres til samme elektrode, vanlig­ vis emitter, fig. 2.17. Eller sendersignalet kan føres inn på emitter og oscillatorsignalet inn på basis, fig. 2.18. Den siste metoden gir en bedre atskillelse av sender- og oscillatorsignal, og dermed blir det mindre mulighet for oscillatorutstråling. Oscillatorspenningen bør ikke være mer enn 300—400 mV der­ som det ikke skal oppstå utstråling. Kollektorkretsen i blandetransistoren utgjør vanligvis primærkretsen i inngangsbåndfilteret til mellomfrekvensforsterkeren. Dette båndfilteret er avstemt til ca. middelfrekvensen i øvre side­ bånd, som er 36,4 MHz. Koplingen mellom tuner og mellomfrekvensforsterker er lavohmig. Forbindelsen mellom disse to enhe­ tene er lang, og av hensyn til stabiliteten overføres signalet med en koaksialkabel. Som vi tidligere har nevnt, brukes det en felles mellomfrekvensforsterker for bilde- og lydsignalene. Ved blandingen ligger oscillatorfrekvensen høyere enn signalfrekvensen. Bildemellomfrekvensen er 38,9 MHz og lydmellomfrekvensen 33,4 MHz. Oscillatorfrekvensen må da alltid kunne innstilles slik at den i mellomfrekvensen ligger høyere enn signalfrekvensene:

fo /Sb /Mb /sl /mi

= = ~ = =

fo = /sb + /Mb eller /o = /sl + /mi oscillatorfrekvens bildebærebølgefrekvens bildemellomfrekvens (38,9 MHz) lydbærebølgefrekvens lydmellomfrekvens (33,4 MHz)

Eksempel Mottakeren skal innstilles på kanal 6. Hvilken frekvens må da oscillatoren ha? /sb /si

= 182,25 MHz = 187,75 MHz

Oscillatorfrekvensen: fo = (182,25 + 38,9) MHz = 221,15 MHz eller fo = (187,75 + 33,4) MHz = 221,15 MHz

Speilfrekvensmottaking Ulempen ved superheterodynmottakeren er at når selektiviteten i HF-trinnet er dårlig, kan man også få inn en sender som ligger 2 ganger mellomfrekvensen høyere enn den senderen man har stilt inn på, fig. 2.19.

/s /s

= /sb + 2/Mb ~ /sl + 2/mi

eller

37 Innstilt kanal Oscillatorfrekvens f0=fB +3$9MHz

Mulige speilfrekvenser ------------------ x

^SB *2 x ^MB

fsL *2x fML 'SB

>________ 37,35 MHz

37,35 MHz ligger i MF-båndet 1,55 MHz fra bilde-MF 38,9 MHz, og lager dermed en sjenerende moaré. I VHF koples MF-signalet til MF-båndfilteret over bryterdioden Di47. Kondensatoren C48 sørger for riktig impedanstilpasning. Di42 er da åpen og kopler vekk UHF-blandetransistoren Tr70.

UHF-del Mens det er mest vanlig med selvsvingende blandetrinn i UHF, er det her nyttet egen oscillatortransistor, Tr35. Blandetransistoren er Tr70. MF tas ut fra kollektor på Tr70 og føres over bryterdioden Di42 til MF-båndfilteret. Di47 er da åpen og kopler vekk VHFblandetransistoren Tr47. Separat blande- og oscillatortransistor gir en bedre undertryk­ kelse av interferens med sendere som ligger 4—5 kanaler høyere enn den som det innstilles på. Produsenten oppgir forbedringen til 15 dB.

2.7 Programenheten Valg av program kan foregå manuelt eller elektronisk. Fig. 2.24 viser blokkskjema av tuner med programenhet. Ved manuell be­ tjening opereres båndvalg- og kanalvalgvenderne mekanisk. Den mekaniske enheten består da av en båndvelger, 6—7 potensiometere til kanalforvalg og en trykknappsats til kanalvalg.

42 AFR

VHF / UHF TUNER

---- -MF

ANT

Fig. 2.24. UHF VHF BIH

Ureg

Potensiometrene til forvalg av kanalene kan ha separat innstil­ lingsknapp, som i fig. 2.25, eller de kan være kombinert med trykknappene til kanalvalg, som i fig. 2.26. Ved elektronisk innstilling opereres båndvalg- og kanalvalgvenderne elektronisk. Fig. 2.27 viser et blokkskjema av hvordan en elektronisk kanalvender kan være bygd opp. Hver venderenhet har en berøringskontakt og et avstemningspotensiometer. Ved å holde en finger på berøringskontakten opereres venderen og kop­ ler 4- 30 V til avstemningspotensiometeret. Samtidig lyser en indikatorlampe eller et sifferrør og indikerer hvilken enhet som er inne. Over R8 oppstår det et spenningsfall som gjør det umulig for noen av de andre enhetene å være innkoplet. Hvis f.eks. nr. 7 er innkoplet, blir den automatisk koplet ut hvis man holder en finger på en annen berøringskontakt. Fig. 2.28 viser hvordan en elektronisk kanalvalgvenderenhet kan være bygd opp. Eksemplet er hentet fra ITT. I utgangsposi­ sjon er ingen av transistorene ledende, og avstemningspotensio­ meteret er spenningsløst. Ved at man holder en finger på en berø­ ringskontakt oppstår det ledende forbindelse over kontakten, og basis TI forbindes til chassis over RI og R2. TI blir da ledende. + 20 V koples da gjennom R3, TI, R4 og R5 til basis T2, som også bli ledende.

43

Fig. 2.25. Separat innstillingsknapp for kanalforvalg og båndvalg.

Fig. 2.26. Kombinert innstillingsknapp for båndvalg og kanalvalg.

44

Fig. 2.27.

Fig. 2.28.

45 Over R6 oppstår det da et spenningsfall som gjør T3 ledende. Over emitter-kollektor T3 koples nå 4- 30 V til avstemningspotensiometeret Ril. Dette kan være forhåndsinnstilt, eller man kan stille inn på ønsket kanal. Kollektorspenningen på T3 spenningsdeles av R9 og RIO. Spenningen over RIO er ca. 7 V. Denne spenningen koples tilbake til T2 som derved holdes ledende etter at berøringskontakten er brutt, og TI igjen er sperret. (T2 og T3 virker som en bistabil multivibrator.) Spenningsfallett over R8 er 6,2 V. Denne spenningen holder transistorene i de andre enhetene sperret, og avstemningspotensiometrene er spenningsløse inntil en ny kontakt berøres.

Båndvalg Hver kanalvenderenhet har også en båndvender, fig. 2.29. Basis på transistoren T4 i båndvenderen er koplet til et avstemningspotensiometer over D4 og RI3. Når avstemningsspenningen koples til gjennom T3 for den tilhørende kanalvenderenhet, åpner T4. + 20 V koples da over T4, indikatorlampe, områdevender Sl og diodematrix til enten UHF-, VHF-bånd I eller VHF-bånd III.

1"7

+ 20 V

1 båndvender for hver Kanalvenderenhet

Fra avst.pot. meter + 30~V oSl VHFBI ?UHF VHFB ID L

Fig. 2.29.

VHF OSC

VHF HF-trinn

46

Fig. 2.30

47 Det kreves svært mange komponenter for å bygge opp en elektronisk programenhet med enkeltkomponenter. Da den også består av flere helt identiske enheter, er det naturlig at integrerte kretser tas i bruk til dette formålet. Fig. 2.30 viser en elektronikkenhet med IC-er fra Grundig. Hoveddelen i denne elektronikkenheten er de integrerte kret­ sene SN16861N og SN16862N. Disse kretsene kan lagre 4 programmer hver (4 bit). SN16861N består i prinsippet av 4 bistabile multivibratorer som er koplet i parallell til en konstantstrømkilde. Konstantstrømkilden er dimensjonert slik at bare én av multivibratorene kan være innkoplet. Når en er innkoplet, er det ikke strøm til å kople inn noen av de andre, jfr. R8 i forrige eksempel. SN16862N består også i prinsippet av 4 bistabile multivibra­ torer, men den har ingen konstantstrømkilde. Den må derfor brukes sammen med SN 1686IN og kan betraktes som en utvidelsesenhet for denne. En 50 Hz-triggerpuls fra berøringskontaktene bestemmer hvilken av multivibratorene som skal være innkoplet. På utgangen av den innkoplede multivibratoren legges det en spenning på + 15 V.

48 Hvis f.eks. kontakt 2 berøres, koples en 50 Hz spenning over koplingskondensatoren C782 (3,3 nF) til inngangen på multivibrator 2 (kontakt 4 IC782). Denne multivibratoren koples inn og overtar all strøm fra konstantstrømkilden. Til utgangen på hver av multivibratorene er det tilsluttet 2 transistorer koplet som emitterfølgere. Fig. 2.31. Når en multivibrator har høyt utgangsnivå, + 15 V, kopler emitterfølgerne gjennom, og over hver av utgangene står det + 14 V (kontakt 7 og 11). Den ene emitterfølgeren (kontakt 11) er forbundet til båndvenderen, mens den andre (kontakt 7) går til IC781 (SN16848N). Denne kopler det tilhørende avstemningspotensiometeret (kontakt 3) til tuneren (kontakt 7 + 8) og kopler spenning til programindikator (kontakt 14). Elektronikkenheten er slik innrettet at den alltid kopler inn program 1 når mottakeren slås på. Dette skjer ved hjelp av kondensatoren C771, fig. 2.30. Ved innkopling går det en ladestrøm i kretsen +F, emitterbasismotstanden i inngangstrinnet over C781—C771 til chassis. Inngangstransistoren blir da ledende og kopler + F til multivibrator 1 som aktiviseres.

49

3. Mellomfrekvensforsterkeren 3.1 MF-kurvens form Nyquistflanke I blandetrinnet overføres senderens bilde- og lydmodulasjon til mottakerens faste mellomfrekvenser, som er 38,9 MHz for bilde og 33,4 MHz for lyd. Fig. 3.1 viser hvordan mellomfrekvensbåndet da blir disponert.

Fig. 3.1.

Ved blandingen bytter sidebåndene plass. Restsidebåndsendingen innebærer at frekvenser fra 0 til 1,25 MHz får dobbelt sidebånd, mens frekvensene fra 1,25 til 5 MHz får enkelt sidebånd. Ved dobbel sidebåndsending er modulasjonsgraden:

50

Bærebolgefrekvens

Fig. 3.2. Modulasjon med dobbelt sidebånd.

fH

51 og ved enkel sidebåndsending:

• 100 %

Modu lasjon sf re k ven s

Bærebdlgefrekvens

Ovre sidefrekvens

Fig. 3.3. Modulasjon med enkelt sidebånd.

o

fH +fL

52 Modulasjonsgraden blir ved enkel sidebåndsending halvparten så stor som ved dobbel sidebåndsending. Ved detektering gir dobbelt sidebånd dobbelt så stort detektert signal som enkelt sidebånd, fig. 3.4. Uten spesielle forholdsregler får man i TV-mottakere en sterk overbetoning av bildefrekvenser fra 0 til 1,25 MHz, fig. 3.5. På bildeskjermen vil dette virke som om bildet har dårlig oppløsning.

Modulert signal

Detektor

Detektert

Fig. 3.4.

Fig. 3.5. Spenning fra ovre sidebånd

signal

53

Dette fjernes fra det dobbelte sideband

38

39

40

41

MHz

Detektert videosignal Fig. 3.6. l

5

6

MHz

Ved at man beskjærer det dobbelte sidebånd som vist i fig. 3.6 kan man få en lineær deteksjonskurve. MF-forsterkerens båndfilterkurve utformes da slik at mellomfrekvensen 38,9 MHz blir ligg­ ende midt på den skrå flanken (— 6 dB). Denne delen av kurven kalles for Nyquistflanken. Hvis lydmellomfrekvensen 33,4 MHz blir forsterket for mye, får man forstyrrelser i bildet. Forstyrrelsene arter seg som mørke striper som varierer i takt med lyden tvers over skjermen, fig. 3.7.

Fig. 3.7. Lyd i bildet.

54

Fig. 3.8.

For at man skal unngå forstyrrelser fra lyden må man redusere forsterkningen av lydmellomfrekvensen med sidebånd 20 dB i for­ hold til bildemellomfrekvensen. Prinsippielt skulle da MF-kurven ha form som vist i fig. 3.8. Da det i denne kurven bare er tatt hensyn til at amplitydeforholdet mellom videofrekvensene skal bli riktig, kalles den for en amplityderiktig MF-kurve. Ved blandingen oppstår det også blandeprodukter fra nabokanalene fordi forseleksjonen ikke er stor nok til å dempe dem helt. Underliggende kanals lydsender gir differensfrekvensen 40,4 MHz og overliggende kanals bildesender gir differensfre­ kvensen 31,9 MHz.

Vi skal påvise dette i følgende eksempel:

Mottakeren innstilles på kanal 6. Oscillatorfrekvensen er da 221.15 MHz. Kanal 5: fb = 175,25 MHz fl = 180,75 MHz (221,15 — 175,25) MHz = 45,9 MHz (221,15 — 180,75) MHz = 40,4 MHz

Kanal 7: /b = 189,25 MHz f = 194,75 MHz (221,15 — 189,25) MHz = 31,9 MHz

(221,15 — 194,75) MHz = 26,4 MHz

Ufarlig Gir 1,5 MHz interferens med 38,9 MHz.

Gir 1,5 MHz interferens med 33,4 MHz. Ufarlig

I UHF-båndene er kanalbredden 8 MHz. Differensfrekvensene fra nabokanalene blir her henholdsvis 41,4 MHz og 30,4 MHz. Det er nødvendig at nabofrekvensene 31,9 MHz, 40,4 MHz og 41,4 MHz dempes sterkt. Dette gjøres ved hjelp av feller som plas­ seres foran inngangen på MF-forsterkeren. Minstekravene til dempingen er: 31,9 MHz og 41,4 MHz: 53 dB 40,4 MHz: 56 dB

55

3.2 Faseløpstid og gruppeløpstid Båndfilterkurven bygges opp ved hjelp av resonanskretser. Til forsterkningen brukes bredbåndsforsterkere. Oppbyggingen av de magnetiske og elektriske felt i resonanskretsene krever tid. En svingning med en gitt frekvens vil derfor bruke en bestemt tid på å komme gjennom forsterkeren. Inngangs- og utgangsspenningen har da ikke samme fase. Den tiden en svingning trenger på å passere gjennom en forster­ ker, kalles faseløpstiden, fig. 3.9.

Fig. 3.9.

Faselopstid lik for begge frekvensene

Fig. 3.10.

I fig. 3.10 tilføres en forsterker to sinussvingninger, en 1. har­ moniske og en 2. harmoniske. Begge starter ved tiden t = 0. Hvis begge svingningene bruker tiden t gjennom forsterkeren, er det innbyrdes faseforholdet uforandret på utgangen. I et bestemt tidsrom t har vektoren for 1. harmoniske dreiet seg vinkelen