Устройство синхронизации телевизионных СОИ

Устройство синхронизации (УС) телевизионных СОИ предназ­начено для синхронизации работы генераторов кадровой и строч­ной разверток, а также ввода и вывода информации из БЗУ и ПЗУ. С помощью УС осуществляется преобразование временной последовательности сигналов в пространственное распределение элементов отображения, обеспечивающее фиксацию положения знакомест и элементов их матрицы на экране ЭЛТ. При разработке СОИ на ЭЛТ, специально предназначенных для отображе­ния алфавитно-цифровой информации, все синхронизирующие сиг­налы могут передаваться по отдельным линиям связи. При ис­пользовании стандартных телевизионных приемников и видеокон­трольных устройств синхронизирующие импульсы строчной и кад­ровой разверток передаются совместно с видеосигналом по одно­му каналу. При этом для их передачи используется время обрат­ного хода луча. Кроме видеосигнала и сигналов синхронизации в полный телевизионный сигнал вводятся гасящие (бланкирующие) импульсы, запирающие электронный луч ЭЛТ во время обратного хода строчной и кадровой разверток.

Форма полного телевизионного сигнала показана на рис. 4.10. Видеосигнал име­ет импульсный характер. Длительность видеоимпульса Т_э,как уже указывалось, определяет размер элемента отображения по горизонтали. Вершины гасящих импульсов соответствуют уровню черного сигнала, а синхроимпульсы привязываются к нему, как к пьедесталу, что позволяет легко отделить их от видеосигнала обычным амплитудным ограничением.

Кадровые синхроимпульсы делают намного шире строчных, что обеспечивает разделение их с помощью интегрирующих и диф­ференцирующих цепей. Длительность гасящих импульсов берется несколько больше длительности обратного хода разверток. Она зависит от коэффициентов использования горизонтальной и кад­ровой разверток (β_г; β_в).

Помимо кадровых и строчных синхронизирующих и гасящих импульсов УС формирует ряд управляющих импульсов, обеспечи­вающих процесс регенерации изображения. К ним относятся импуль­сы управления счетчиком знакомест f_зн, импульсы управления счетчиком текстовых строк f_тс. Кроме того, следует формировать сигналы гашения луча в интервалах между знакоместами и тек­стовыми строками и ряд других вспомогательных сигналов, не показанных на структурной схеме. Все синхросигналы формиру­ются от общего тактового генератора ТГс помощью набора де­лителей частоты и схем формирования сигналов требуемой дли­тельности. К тактовому генератору ТГне предъявляется жестких требований по долговременной стабильности частоты f_тг. Однако кратковременная стабильность в пределах периодов кадровой раз­вертки не должна приводить к сдвигу начала разверток более чем на 0,5Т_э. Следовательно, изменение периода строчной развертки T_z и кадровой развертки Т_кне должно превышать указанного значения. Учитывая, что T_к >> T_z и соответственно ΔT_к >> ΔT_zтре­бования к кратковременной относительной нестабильности зада­ющего генератора δf_тг можно записать так:

δf_тг = δT_к ≤ 0,5 T_э/ T_к

Использовав зависимость между T_эи T_к, определяемую с по­мощью выражений (3.1) - (3.4), получаем

δf_тг ≤ 0,5β_г(1 - α_z)/(ZN_эс). (4.45)

Для обеспечения высокой стабильности частоты f_тг задающий генератор выполняют с использованием кварцевых резонаторов. Как уже отмечалось выше, для того, чтобы не наблюдалось пере­мещения по экрану помехи, наводимой напряжением сети, необ­ходимо выполнение условия равенства или кратности частоты развертки полей или кадров частоте питающей сети.

Для привязки частоты следования кадровых синхроимпульсов к частоте питающей сети в ряде случаев используют систему авто­матического регулирования. Структурная схема цифровой системы регулирования частоты задающего генератора показана на рис. 4.11.

Частота задающего генератора ТГвыбрана равной 2 f_тг (f_тг = 1/T_э), с тем чтобы уменьшить погрешность дискретности регу­лирования периода кадровой развертки до величины 0,5T_э. За пе­риод питающей сети T_пс = 1/f_пс в счетчик СЧ1будет записано чис­ло N = 2f_тгT_пс. Это значение с помощью компаратора кодов СС сравнивается с опорным значением N_оп = 2n₁n₂ZN_эс; его выбирают из условия обеспечения равенства Т_к = T_пс. При Т_к > T_пскомпара­тор вырабатывает сигнал А >В, реверсивный счетчик СЧ2перево­дится в режим суммирования, а при Т_к < T_пс(А < В)- в режим вычитания. Цифровой код с выхода СЧ2преобразуется цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) в напряжение управления ча­стотой задающего генератора.

Делители частоты синхронизирующего устройствастроят на базе кольцевых регистров и счетчиков. Наиболее универсальным способом получения требуемого недвоичного пересчета счетчиков является организация сброса содержимого счетчиков по установочному входу сигналом с выхода дешифратора, который форми­руется при равенстве кодовой комбинации с выхода счетчика тре­буемому значению коэффициента пересчета.

Необходимые длительности синхроимпульсов и времена сдвига могут формироваться: 1) ждущими мультивибраторами, запускае­мыми сигналами с соответствующих выходов делителей частоты, 2) с помощью комбинационных логических схем. Первый способ имеет недостаток, присущий аналоговым схемам, - нестабиль­ность временных параметров, а второй - при большом количестве различных синхроимпульсов приводит к сложной логической схе­ме, синтез которой довольно трудоемок. От указанных недостат­ков свободна схема формирования синхросигналов на основе ППЗУ. Рассмотрим принцип синтеза части синхронизирующего устройства с использованием ППЗУ на примере формирования двух сигналов: строчного гасящего импульса (СГИ) длительно­стью T_ги и строчного синхронизирующего импульса длительно­стью Т_ссч.

На базе ППЗУ возможно совмещение устройств формирова­ния синхросигналов и делителя частоты, который получают за счет организации обратной связи - включения части информаци­онных выходов на адресные входы ППЗУ. На рис. 4.12, апоказана схема делителя частоты на ППЗУ с D-триггерами в цепи обрат­ной связи. Требуемая при этом информационная емкость ППЗУ определяется условием

C_ППЗУ.Д ≥ k_сост×n_п (4.46)

где k_сост - число состояний, соответствующее требуемому коэффи­циенту деления, n_п - разрядность информационных выходов ППЗУ:

n_ц ≥ [log₂k_сост] + п_сс.

Схема на рис. 4.12, б обеспечивает k_сост = 6, п_сс = 2. Изменения состояния на выходе схемы осуществляются по фронту тактового импульса x-такт. Порядок функционирования задан таблицей со­стояний и переходов (рис. 4.12, а).

Предположим, что вмомент с выхода триггеров DS₂, DS₃, DS₄на адресные входы ППЗУ DS₁{A₃; А₂; А₁}задается адрес 000. В эту ячейку памяти записывается адрес следующей ячейки 001, который будет пере­писан в D-триггер при приходе тактового импульса и по цепи об­ратной связи подан на адресные входы ППЗУ. Новое состояние 010 зафиксируется до прихода следующего тактового импульса. Через k_сост импульсов схема возвращается в исходное состояние.

Существуют БИС ЗУ с встроенными триггерами-защелками на выходе. В эти триггеры информация с ячеек памяти переписы­вается по фронту импульса, подаваемого на вход выбора микро­схемы BK.При использовании таких БИС отпадает необходи­мость в дополнительных D-триггерах. В этом случае обратная связь заводится непосредственно с информационных выходов на адрес­ные входы, а тактирующие импульсы подаются на вход BK. Организация делителя частоты на ППЗУ без дополнительных триг­геров возможна также при введении дополнительной информаци­онной избыточности C_ППЗУ = 2k_состn_п. На рис. 4.13, а показана таблица его состояний и переходов, а на рис. 4.13, бпредставлен пример организации такого делителя. Следует отметить, что в этой схеме изменение состояния происходит как по фронту, так и по срезу тактирующего импульса. Требуемая функциональная зависимость сигналов СС₁и СС₂от времени реализуется записью логических единиц в соответствующие разряды ячеек памяти ППЗУ.