Как видно из материалов этого топика, схема "
Осцилографа-приставки к телевизору" интриговала многих, но мало у кого получился приемлемый результат…
Поэтому я решил разобрать подробно здесь принцип её работы, поскольку в том виде, в каком её пытаются сделать в настоящее время, эта приставка может быть просто неработоспособна по двум причинам. Первая из них заключается в том, что приставка изначально была разработана под
германиевые транзисторы p-n-p-типа, а выполняют её сейчас на
кремниевых транзисторах n-p-n-типа,
фактически не изменив режимы работы самого ответственного узла приставки.
И второе, как мне настойчиво представляется в последнее время (
но я ещё не проверил),
приставка по исходной схеме в связи с переходом на кремниевые транзисторы
n-p-n-типа и изменением полярности питающего напряжения,
формирует полный видео-сигнал, инверсный по полярности по отношению к тому, который необходим на линейном входе современного телевизора.
Это видно и по некоторым изменениям и в схеме приставки от
"ЮТ Для умелых рук", 1988 №9, но
сделаны они, на мой взгляд, там не совсем корректно…
Но разберёмся по порядку... И, во-первых, с самим принципом формирования осциллограммы на экране телевизора, заложенным в основу это приставки.
По отечественному телевизионному стандарту на экране телевизора отображаются в растре
625 строк изображения при
чересстрочной развёртке. То есть полное изображение формируется из двух полу-кадров (полей) состоящих, соответственно из четных и нечетных строк.
В одном полукадре 312 строк, в
другом - 313 строк, и
полукадры сдвинуты относительно друг друга на интервал в половину строки.
Таким образом, при просмотре телевизионной программы
полукадры меняются с частотой 50 раз в
секунду (50 Гц) но
полное изображение (кадр) меняется 25 раз в секунду. Такой приём используется, чтобы уменьшить мелькание картинки.
В подавляющем большинстве любительских (да и промышленных) конструкций, использующих отображение на телевизионный экран, для упрощения устройств применяют
прогрессивную развёртку. В ней
оба полукадра содержат одинаковое количество строк - 312, и
между ними нет сдвига в пол-строки. То есть это фактически два полноценных кадра, которые прочерчиваются по одним и тем же строкам экрана, но при этом вертикальное разрешение телевизионного экрана уменьшается с 625-ти до 312-ти строк.
Разницу между
прогрессивной и чересстрочной развёрткой с некоторой натяжкой весьма неплохо иллюстрирует следующий анимированный
gif-рисунок:
Натяжка заключается в том, что в телевизоре при
чересстрочной развертке первая строка одного из
полукадров начинается в середине горизонтали верхней части экрана, а заканчивается в середине
нижней части экрана, что и составляет сдвиг полукадров на половину строки относительно друг друга.
Итак,
в приставке используется прогрессивная развертка, позволяющая отобразить на экране
312
видимых строк телевизионного изображения при стандартной частоте строчной синхронизации
в 15625 Гц (около 16 КГц).
Как видно из рисунка,
луч на экране движется слева направо, строки сменяют друг друга сверху
вниз.
При этом на экране получается устойчивое изображение, даже если частота строчной развёртки будет
отличаться в некоторых разумных пределах от стандартной – в 15625 Гц.
Теперь представим себе, что мы поставили телевизор на бок (или развернули отклоняющую систему), так, что
луч на экране движется снизу вверх, а строки сменяют друг друга слева направо, и собрали на микросхеме аналогового компаратора следующую схему:
где в качестве опорного используется
пилообразный сигнал положительной полярности величиной
(для определённости)
300 мВ и
частотой 15625 Гц, причём нарастание этого сигнала происходит
синхронно с движением луча по строке снизу-вверх, а быстрый спад - синхронно с обратным ходом
луча.
Теперь подадим на второй вход компаратора
сравниваемый (медленно меняющийся по сравнению с частотой строчной синхронизации) синусоидальный сигнал на уровне постоянной составляющей
150 мВ (
середина амплитуды пилы). При этом
двойная амплитуда синусоидального сигнала не превышает размах пилы и составляет (для определённости)
200-280 мВ.
На выходе компаратора будем наблюдать
прямоугольные импульсы, длительность которых
промодулирована пропорционально амплитуде медленно меняющегося синусоидального сигнала.
То есть, это фактически
ШИМ-сигнал.
Если этот сигнал продифференцировать (пропустить через
дифференцирующую RC-цепь с малой постоянной времени), то получим на выходе короткие импульсы (т.н. видеоимпульсы), причем те из них, что
отрицательной полярности, совпадают по фазе с импульсами строчной синхронизации, а те, что
положительной полярности - расположены на разной длине от начала прямого хода луча.
Причем
расстояние от начала хода луча пропорционально амплитуде медленно меняющегося синусоидального сигнала.
Если эти импульсы теперь подать
на видео-вход телевизора (
обеспечив при этом и синхронизацию по кадрам), то
на экране сформируется фактически осциллограмма входного сигнала, состоящая из засветок на прямом ходе луча, находящихся на разной высоте по вертикали, причем эта высота пропорциональна действующей в этот момент амплитуде исследуемого сигнала.
Вот таков основной принцип формирования изображения осциллограммы в обсуждаемой здесь
телевизионной приставке.
Но в её схеме явно нет двухвходового компаратора (с которым она в принципе работала бы гораздо
лучше!

). Так что, как рассмотренный здесь принцип был реализован в конкретной схеме приставки -
рассмотрим в следующем посте.
PS. Кому интересно проверить верность описанного здесь принципа работы приставки, в приложении - проект
Electronics Workbench 5.12 Pro, из которого и взяты представленные выше графики.[/i]