ГЛАВА 3

ИЗМЕРЕНИЕ И ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ

К телевизионным измерениям относятся измерения электрических параметров узлов и модулей телевизионных приемников, а также величин, характеризующих режимы их работы и техническое качество изображения.

Необходимость в измерениях возникает в процессе производства, когда телевизионные приемники подвергаются многочисленным испытаниям и контролю, а также при ремонте. В том и другом случае измерения позволяют оценить результирующие характеристики приемников с учетом особенностей телевизионных стандартов и систем телевизионного вещания.

Для проведения измерений в телевизоре, с целью отыскания неисправностей или контроля его работоспособности, необходимо руководствоваться знаниями физических основ телевидения, принципов построения телевизионных приемников и методов измерений.

В данной главе приводится описание доступных методов измерения и контроля, как телевизионного приемника в целом, так и отдельных его узлов.

При описании методов уделяется большое внимание учету погрешностей искажающих результаты измерений. При выборе приборов необходимо руководствоваться классификатором измерительных приборов (Приложение 5.) и рекомендациями, приводимыми при описании процессов контроля.

В эксплуатации находится обширный класс телевизоров, насчитывающий множество различных моделей. Они отличаются принципами получения цветного изображения, схемными и конструктивными решениями. Все они нуждаются в настройке, ремонте и модернизации.

Наряду с этим схемотехника современных телевизоров сориентирована на специализированные интегральные микросхемы с высокой степенью интеграции, что позволяет свести к минимуму число внешних навесных элементов, упростить схему и тем самым значительно повысить надежность.

При настройке мультистандартных импортных телевизоров необходимы знания международных стандартов телевидения и комплектующих изделий зарубежных фирм.

Настройка и ремонт телевизионных приемников может выполняться следующим минимальным набором приборов.

При мелком ремонте вполне достаточно комбинированного прибора. Им можно измерить постоянные и переменные напряжения и токи с частотой до 20 кГц.

Для более серьезной наладки необходим осциллограф и генератор испытательных сигналов. Осциллографы для телевизионных измерений - немногочисленны и дороги.

Измерение многих параметров и характеристик телевизионных приемников связаны с детальным анализом формы видео- и испытательных сигналов. Приставка, позволяющая любой осциллограф превратить в телевизионный, несложна и с лихвой окупит затраты на ее изготовление (см.п. 3.2.2).

Генератор с ограниченным набором испытательных сигналов можно изготовить самостоятельно (см.п. 3.3.2), однако для комплексной проверки телевизоров следует использовать промышленные образцы.

При наладке высокочастотных узлов перечень приборов увеличивается. Так, измерение индуктивностей и емкостей можно выполнять с помощью мостов переменного тока, настройку отдельных узлов - характериографом и т. д.

Измерения на высоких частотах осложняется тем, что начинает сказываться влияние емкости вольтметра и индуктивности проводников, соединяющих прибор с исследуемой цепью.

При измерении сигналов частотой до 1 МГц можно считать, что погрешность измерения определяется точностью вольтметра (обычно в пределах 1...5%). На более высоких частотах появляются погрешности, которые по мере приближения к предельным, для данного прибора, частотам достигают 10...15%.

В связи с этим, необходимо правильно выбирать приборы для измерений.

В процессе передачи сигналы подвергаются воздействию помех, порождаемых многочисленными природными явлениями и возникающих в тракте передачи телевизионного сигнала.

По этому признаку помехи можно разделить на естественные и искусственные.

Источниками искусственных помех являются, например, электрические приборы непрерывно излучающие шумовые сигналы.

Естественными источниками помех служат атмосферные электрические явления.

Эти процессы вызывают случайные флуктуации, которые называются шумом. Шум определяет нижний предел для сигналов, которые могут быть обработаны электронными средствами.

Шум также устанавливает нижние пределы для всех видов измерений. При измерениях важно научиться оценивать отношение сигнал/шум и правильно интерпретировать результаты измерений.

Если к выходу усилителя подключить милливольтметр, то окажется, что даже в отсутствии сигнала на входе усилителя, на его выходе имеется некоторое переменное напряжение.

С помощью чувствительного осциллографа шумы можно наблюдать на экране. Шум представляет собой хаотические всплески, обрывки колебаний и т. п.

Шумы есть в любом усилителе. Они появляются в результате случайных, чаще всего, тепловых процессов.

Основную долю в создании шума вносят активные элементы, особенно транзистор первого каскада, потому что его шум усиливается всеми остальными каскадами. Транзистор «шумит» тем сильнее, чем больше напряжение и ток коллектора. Поэтому стараются обеспечить облегченный режим работы транзистора, но чтобы резко не снижался коэффициент передачи по току. Шум зависит и от обратного тока коллектора транзистора, поэтому следует проверять, не превышает ли он нормы для данного транзистора.

Шумы усилительного устройства характеризуются их уровнем - отношением напряжения шумов U ш к номинальному напряжению полезного сигнала U н на выходе усилителя.

Уровень шума N ш принято выражать в децибелах:

N ш = 20 lg Цш.

U н

Так как напряжение шумов всегда несинусоидально, то для измерения их уровня пользуются милливольтметром со среднеквадратичным детектором. При измерении напряжения шумов милливольтметром с пиковым детектором его показания будут больше действительного напряжения шума.

Усилитель, при измерениях, должен быть в рабочем режиме. Последовательность операций для определения N ш следующая:

-ко входу усилителя подключают генератор;

-измеряют номинальное выходное напряжение усилителя (U н);

-отключают генератор;

-вместо генератора, ко входу усилителя, подключают резистор, сопротивление которого равно выходному сопротивлению генератора;

-измеряют выходное напряжение усилителя (U ш). Форму шумов следует контролировать осциллографом. Это особенно важно при испытании усилителя с питанием от источников с преобразованием частоты питающего напряжения. В случае плохой фильтрации выпрямленного напряжения, вольтметр на выходе усилителя будет измерять не шумы, а, главным образом, напряжение фона переменного тока. На экране осциллографа это проявляется в виде амплитудной модуляции исследуемого сигнала.

При оценке отношения сигнал-шум (N ш) практически оказывается возможным измерение только отношения N (с + Это связано с тем, что при измерении уровня шума сигнал легко устраним, в то время как при изменении уровня сигнала, устранить шум невозможно [1].

По измеренному отношению N (с + шу ш можно определить N ш. Так, например, если измеренное значение N (с + ш)/ш равно 5 дБ, то значение N ш получим после следующих преобразований:

N (с += 10 lg U 1+ Ш ,

5 дБ = 10 lg и1+ш;

3,16 = ис+ш ;

отсюда

N ш = 10 lg ис + ш/1 = 10 lg (3,16 - 1) = 3,34 дБ.

3.1. ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Амплитудное, среднеквадратичное и средне-выпрямленное значения приняты для характеристики переменного напряжения и тока.

□Амплитудное значение напряжения 2U m характеризует максимально возможное значение напряжения данной формы - максимальное отклонение от нуля (иногда называют пиковым).

□Размах синусоидального напряжения равен 2U m.

□Среднеквадратичное значение напряжения U. Его еще называют эффективным или действующим.

Среднеквадратичное значение переменного напряжения численно равно значению постоянного напряжения или тока, развивающего на некотором активном сопротивлении такую же мощность, как и данное переменное напряжение или ток.

Для синусоидальной формы среднеквадратичное значение в V~2~ раз меньше U m, т.е.

U = 0,707Um или Um = 1,41U .

Для других форм переменного напряжения это соотношение иное (см. табл. 3.1).

Применительно к симметричному синусоидальному напряжению говорят о средневыпря-мленном значении напряжения Uср за полупериод. Для синусоидального напряжения оно имеет следующие соотношения:

U ср.в. = 0,637U m ;

U ср.в. = 0,9 U ;

U = 1,11 U ср.в. .

Переменное напряжение характеризуется тремя значениями. Если при синусоидальной форме напряжения измеренное среднеквадратичное значение U = 1 В, то U ср.в. = 0,9 В, а размах напряжения 2U m = 2,8 В.

3.1.1 ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

Структурная схема, показанная на рис. 3.1, лежит в основе переносных многопредельных вольтметров не требующих дополнительного питания.

Переменные напряжения звуковых частот (50...20000 Гц) измеряют вольтметрами выпрямительной системы. Их еще называют детекторными, так как они представляют собой сочетание микроамперметра с детектором на полупроводниковых диодах.

Выпрямители могут быть однополупериод-ными рис. 3.2б или двухполупериодными рис. 3.2а. Вольтметры с двухполупериодными выпрямителями вдвое чувствительнее вольт-

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

метров с однополупериодными выпрямителями. Отклонение стрелки микроамперметра пропорционально средневыпрямленному значению измеряемого переменного напряжения. В подавляющем большинстве случаев шкалу прибора выпрямительной системы градуируют в среднеквадратичных значениях.

При несинусоидальной форме напряжения следует пользоваться средневыпрямленным значением измеряемого напряжения.

При этом, показания прибора следует умножить на коэффициент 0,45 (при однополупери-одном) или 0,9 (при двухполупериодном выпрямлении).

0-

Рис. 3.1. Структурная схема вольтметров выпрямительной системы