г. Алматы, ул. Шевченко, 95, телефон/факс: 923397

 
 

Передающая телевизионная трубка видикон

Одним из основных элементов вещательного ТВ является передающая трубка — электронно-лучевой прибор, преобразующий оптическое изображение в электрический сигнал. Наиболее широко применяются видиконы — передающие трубки с фотопроводящей мишенью. Они имеют небольшие габаритные размеры и массу, малое число регулировок, просты и обладают высокими чувствительностью и разрешающей способностью.

Основными составными частями трубки (рис. 5.1) являются мишень и электронный прожектор, состоящий из подогревного катода 1, модулятора 2 и анодов 3, 4, 5. Прожектор предназначен для формирования электронного пучка. В первом аноде 3 имеется вырезывающая диафрагма IS—30 мкм, с помощью которой создается узкий параксиальный электронный пучок.

Напряжением на модуляторе 2 регулируется величина тока электронного пучка. На модулятор поступают гасящие импульсы строк и полей для запирания луча во время обратных ходов разверток. Второй и третий аноды служат для электростатической фокусировки электронного пучка. С третьим анодом соединена выравнивающая сетка 6. Она прозрачна для электронного пучка и служит для создания однородного электрического поля, обеспечивающего ортогональное падение пучка на поверхность мишени. Мишень, состоящая из сигнальной пластины 7 и полупроводникового фотопроводящего слоя 8, нанесена на внутреннюю поверхность передней стенки баллона. На мишени создается и хранится потенциальный рельеф, соответствующий входному сигналу (изображению). Сигнальная пластина представляет собой тонкий слой двуокиси олова или индия и имеет кольцеобразный вывод 9 для подачи на фотослой напряжения Uc. u=Т0=80 В и снятия электрического сигнала во время работы трубки. Сигнальная пластина имеет прозрачность для света около 80%.

В качестве фотопроводящего слоя 8, обладающего внутренним фотоэффектом, используются трехсернистая сурьма, селенид кадмия, аморфный селен, свинцовый блеск, кремний, окись свинца и др. Часто наименование трубки определяется химическим составом фотопроводящего слоя (например, кремникон, плюмбикон, кадмикон). От состава слоя, его структуры, толщины и технологии изготовления существенно зависят инерционность, интегральная и спектральная чувствительность трубки.

Видикон работает совместно с внешней фокусирующей и отклоняющей системой (ФОС). Фокусирующая катушка 10 выполнена в виде соленоида и создает однородное аксиально-симметричное магнитное поле, вектор напряженности которого совпадает с осью трубки. Электроны пучка, имеющие радиальные составляющие вектора скорости, взаимодействуют с магнитным полем соленоида и фокусируются в плоскости мишени в виде пятна малого диаметра. Фокусировка производится изменением величины постоянного тока, протекающего через катушку. Электронный пучок отклоняется двумя парами строчных и кадровых катушек 11 (см. рис. 5.1), на котором точками и крестиками обозначены направления токов, протекающих по виткам.

Образование электрического сигнала на выходе видикона поясним по эквивалентной схеме (рис. 5.2). Особенность фотослоя мишени заключается в том, что он обладает внутренним фотоэффектом — изменением электропроводности под действием света. Мишень можно представить в виде совокупности элементов 1, размер которых определяется сечением электронного пучка. При этом под элементом мишени понимают такой участок, на котором может быть записана информация, отличающаяся от информации на соседних участках. Развертка осуществляется сфокусированным пучком медленных электронов, кинетическая энергия которых ниже энергии, соответствующей первому критическому потенциалу, когда коэффициент вторичной эмиссии материала мишени равен единице.

При развертке сторона мишени А, обращенная к прожектору, приобретает нулевой равновесный потенциал (потенциал катода), и все элементарные емкости оказываются заряженными до напряжения Uc. Если на данный элемент свет не попадает, то после ухода электронного пучка емкость будет медленно разряжаться через Rт и потенциал элемента станет медленно повышаться до UА.

Таким образом, на мишени в соответствии с проектируемым изображением образуется распределение электрического потенциала — потенциальный рельеф, глубина которого определяется разностью напряжений UA2 и UA для освещенного и неосвещенного элементов.

В процессе коммутации при достаточном токе электронного пучка потенциал всех элементов мишени доводится до нуля независимо от того, был или не был освещен данный элемент.

Пусть на строке черная, серая и белая полосы (рис. 5.4,а), которые подвергаются развертке во время прямого хода. График напряжения, снимаемого с точки Б (см. рис. 5.2), имеет несколько участков (рис. 5.4,6). Участок 1 соответствует обратному ходу развертки, когда на модулятор поступает гасящий импульс отрицательной полярности и трубка оказывается запертой по электронному пучку. Указанная цепь заряда разрывается и UE — Uc. п.

Если мишень не освещена (черная полоса, участок 2), зарядный ток элементарных емкостей мал и уровень черного в сигнале близок к величине Uc. п. Для белой полосы (участок 4) ток заряда емкостей будет максимальным, следовательно, будет наибольшее падение напряжения на резисторе Ra и результирующее напряжение станет минимальным. Уровень серого занимает промежуточное значение между уровнями белого и черного (участок 3). Таким образом, в точке Б образуется сигнал, в котором заложена информация об уровне черного. Этот сигнал имеет постоянную составляющую Un. с, характеризующую среднюю яркость за время строки (штрих-пунктирная линия на рис. 5.4,6). Полярность сигнала негативная, так как уровень черного превышает уровень белого.

Обычно сигнал с выхода трубки поступает на вход предварительного усилителя через разделительную емкость С (см. рис. 5.2), в результате чего постоянная составляющая теряется. Форма сигнала яркости без постоянной составляющей показана на рис. 5.4,в. Условно можно считать, что штрих-пунктирная линия на рис. 5.4,6 стала осью времени в сигнале без постоянной составляющей.

Видикон является передающей трубкой с накоплением энергии, осуществляемым в процессе разряда емкостей элементов мишени в течение времени Ту—тэл, и реализацией этой энергии при коммутации за время тэл. Теоретический выигрыш при накоплении весьма большой (Ту/тэл). Использование накопления энергии обеспечивает достаточно высокую чувствительность трубки (освещенность в плоскости мишени — около 1—10 лк).

Одной из основных характеристик видикона является световая, представляющая собой зависимость тока сигнала на выходе трубки от освещенности на мишени, т. е. ic=f (EM). При этом под током сигнала понимают разность зарядных токов от освещенных и неосвещенных элементов, протекающих по нагрузке.

В видиконах различают два вида инерционности: фотоэлектрическую и коммутационную. Первая является следствием сложных физических процессов в материале фотослоя под действием света: при наличии электрического поля между сторонами мишени. Увеличение проводимости мишени при освещении и уменьшение проводимости при ее затемнении происходит за конечное время 10-2—10-4 с. Основной причиной коммутационной инерционности: является недостаточная величина тока коммутирующего пучка, при этом накопленный потенциальный рельеф не может быть считан за один цикл развертки. Инерционность приводит к снижению разрешающей способности трубки при образовании сигнала от изображений, перемещающихся относительно мишени. Инерционность видикона снижается при увеличении толщины фотослоя, освещенности и тока коммутирующего пучка, а также при оптимальном выборе напряжения на сигнальной пластине. Для обычных видиконов остаточный сигнал, генерируемый после прекращения освещения фоточуветвительного слоя, достигает 30— 40%, что приводит к ухудшению разрешающей способности трубки.

.: НАВИГАЦИЯ :.
[X] Главная

[..] История

[..] Статьи

 
 

 

 
 

АЛМАТИНСКИЙ БИЗНЕС-КОЛЛЕДЖ