Данный урок, после изучения уроков 1-5, посвящен закреплению пройденного на практических схемах.
Селекторы импульсов синхронизации телевизионного приемника
Селектор импульсов синхронизации телевизионного приемника предназначен для выделения из полного телевизионного сигнала строчных и кадровых синхроимпульсов для синхронизации генераторов соответственно строчной и кадровой развертки.
Один из вариантов селектора импульсов ниже.
В задачу данного урока не входит разбор части схемы левее красной вертикальной разделительной линии, предназначенной для выделения из полного телевизионного сигнала смеси кадровых и строчных синхроимпульсов; правая же часть предназначена для разделения отделенных от видеосигнала синхроимпульсов на кадровые (Выход 1) и строчные (Выход 2).
Традиционное объяснения работы цепей разделения R5C33 и C4R6 - работа верхней цепи R5C33 как интегрирующей, а нижней C4R6 как дифференцирующей сигнал на входе. Мы же, следуя правилу курса для начинающих - не прибегать к математическому аппарату вышей математики, логарифмам и комплексным числам, попытаемся объяснить работу схемы разделения через известную по предыдущим урокам работу RC-фильтров НЧ и ВЧ.
Верхняя цепь - RC-фильтр НЧ с частотой среза 31 Гц. Существует и вариант цепи разделения для ламповых телевизоров (с резистором 100 кОм и конденсатором 4700 пФ) с частотой среза 340 Гц. При частоте импульсов строчной развертки 15.625 Гц и импульсов кадровой развертки 50 Гц цепь R5C3 подавляет импульсы строчной развертки и пропускает импульсы кадровой развертки (с неизбежным "завалом" фронтов импульсов).
Нижняя цепь - RC-фильтр ВЧ с частотой среза 80 кГц. Существует и вариант цепи разделения для ламповых телевизоров (с резистором 1 кОм и конденсатором 200 пФ) с частотой среза 800 кГц. При частоте импульсов строчной развертки 15.625 Гц и импульсов кадровой развертки 50 Гц цепь R5C3 не пропускает импульсы кадровой развертки и частично подавляет импульсы строчной развертки, пропуская, тем не менее, гармоники прямоугольных импульсов с крутыми фронтами, создавая пики на фронтах импульсов, которые и синхронизируют генератор строчной развертки.
Но коли существуют двухзвенные RC-фильтры НЧ и ВЧ, ими не преминули воспользоваться для разделения кадровых и строчных импульсов. Ниже схема подобного селектора (правее красной вертикальной линии).
Кадровые синхроимпульсы выделяются двухзвенным фильтром НЧ R4C5R5C6 с частотой среза 100 Гц, а строчные синхроимпульсы двухзвенным фильтром ВЧ С7К8С8К7 с частотой среза 6,5 кГц, т.е. частота среза фильтра НЧ выше кадровой частоты 50 Гц, а фильтра ВЧ ниже частоты строчной развертки 15,625 кГц.
Как видим , во всех 3 представленных вариантах селекторов частоты среза фильтров разнятся, но каждый из вариантов отработан на практике и в конкретной схеме удовлетворяет поставленным условиям выделения нужных синхроимпульсов и их смеси.
RC-фазовращатель на 180°
Можно ли соединить последовательно 3 RC-фильтра НЧ для создания фильтра с еще более крутым спадом после частоты среза? Можно, но на практике этот способ применяется редко. Тем не менее, подобная схема распространена, но для иного применения.
Как мы помним, ток через конденсатор опережает напряжение на нем на 90°. Чтобы это соотношение соблюдалось относительно входного напряжения, сопротивление резистора R должно быть невероятно велико. Предположим, что нам, с определенной целью, необходимо повернуть фазу входного напряжения на 180° (т.е. инвертировать напряжение). Как выяснено выше, сделать это 2 RC-цепями не удается, а вот 3 - вполне (см. рисунок ниже).
Назначение схемы - поворот сигнала с выхода инвертирующего каскада усиления на 180° и подача его на вход каскада, что создает условия для генерации сигнала.
Другими словами, на основе этой фазосдвигающей цепи можно создать генератор частоты. Частота генерации подобного генератора в кГц равна 0,065/RC, где R выражается в кОм, а С в мкФ. При этом усиление усилителя, охваченного обратной связью (ОС), должно быть не менее 29.
Пример: рассчитаем значения R и C для генератора с частотой 1 кГц, получаем RC=0,065 кОм·мкФ.
Ниже схема генератора частоты 1000 Гч на транзисторе КТ315Г.
Для указанной цели применяются и 4 последовательно соединенных RC-звена, при этом для генерации достаточно коэффициента усиления усилителя 19 и выше.
Мост Вина в генераторе звуковой частоты
Еще один пример полосового фильтра, именуемого "мостом Вина" (не вполне правильно, но так устоялось), приведен ниже.
Обычно С1=С2=С; R1=R2=R. Из схемы следует, что коэффициент передачи мал на низких (не пропускает С1) и высоких (шунтирует С2) частотах, и лишь на некоторой средней частоте f=1/(2·пи·R·C) коэффициент передачи принимает максимальное значение 1/3, при этом отсутствует сдвиг фаз.
Ниже слева график коэффициента передачи моста Вина, справа зависимость фазового сдвига от частоты. Генерация наступает на частоте, где максимален коэффициент передачи при нулевом сдвиге фаз.
Именно это обстоятельство позволяет применить мост Вина в цепи положительной обратной связи генератора частоты (обычно звуковой). При этом генерация возникает при коэффициенте усиления усилителя 3 и выше. Пример схемы генератора на транзисторах ниже, а на операционном усилителе на заставке статьи выше.
Регуляторы тембра
В качественных и среднего класса УНЧ встраиваются регуляторы тембра, позволяющие регулировать громкость воспроизведения различных частей рабочего диапазона звуковых частот. Это позволяет подстраивать звучание под степень заглушенности помещения и индивидуальные предпочтения слушателя.
Иногда же, например при больших шумах (как правило, высокочастотных, или же низкочастотных наводках), подавление соответственно высоких или низких частот настоятельно необходимо.
Самый простой регулятор тембра только подавляет, в разной степени, высокие частоты, более сложные как подавляют, так и поднимают низкие или высокие частоты, не затрагивая средние (принцип "коровьего хвоста").
В УНЧ или радиоприемнике не очень высокого класса обходятся всего одним регулятором тембра - высокой частоты.
Регулятор ВЧ
Пример схемы регулятора ниже.
Этот регулятор не в состоянии поднять высокие частоты, он либо не меняет АЧХ, либо подавляет в разной степени высокие. При движке потенциометра R2 в нижнем положении (этому положению должен отвечать поворот ручки регулятора тембра в крайнее правое положение), конденсатор С закорочен на всех частотах, и коэффициент передачи регулятора тембра наибольший, равный R1/(R1+R2) (без учета сопротивления нагрузки).
При верхнем по схеме положении движка резистор R2 крайнее левое положение ручки регулятора) закорочен конденсатором С, и верхние частоты подавляются тем сильнее, чем выше частота. В промежуточном положении движка потенциометра R проявляется тот же эффект, но в меньшей степени, что и требовалось.
Регулятор тембра НЧ и ВЧ
Схема регулятора ниже.
Потенциометр R1 регулирует высокие частоты - при малых сопротивлениях конденсаторов С1 и С2 потенциометр работает как обычный регулятор громкости, только высоких частот. На низких частотах конденсатор С1 практически "в обрыве" и потенциометр R1 бездействует.
Потенциометр R2 на высоких частотах зашунтирован конденсаторами С3 и С4, и в работу не включен. На низких ввиду высокого сопротивления конденсаторов С3 и С4 действует как регулятор громкости низких частот.
Сигналы с обоих регуляторов объединяются на выходе схемы и поступают на УНЧ. Резистор R5 служит для развязки каналов регулирования НЧ и ВЧ.
Обратите внимание, что на принципиальной схеме регуляторы тембра НЧ и ВЧ могут быть обозначены соответственно символами басового и скрипичного ключа.