Danas je nabavljen generator testne slike i tona za popravak i podešavanje CRT TV prijemnika, njemačkog proizvođača Nordmende, oznake modela FG3360, iz 1970-tih godina.
Tvrtka Nordmende vuče svoje korijene iz 1923. godine (Radio N. Mende GmbH, Norddeutsche Mende-Rundfunk GmbH, Nordmende), te je poslovala sve do 1980. godine kada ju u cijelosti kupuje francuska multinacionalna kompanija Thomson (današnji Technicolor). Međutim, brand Nordmende ponovno je 2008. godine zaživio u Irskoj (kupljeno pravo na ime). Tvrtka Nordmende je kroz čitavo vrijeme postojanja poznata po proizvodnji kvalitetnih radio, TV te ostalih audio i video uređaja, a u Irskoj se danas pod tim brandom prodaje i bijela tehnika.
Do sada smo se već u nekoliko objava susretali sa generatorima TV testne slike, gdje smo mogli primijetiti kako i najjednostavniji crno/bijeli generatori video signala imaju prilično složenu električnu shemu. Naime, analogni video signal (kompozitni video signal) osim što sadrži informaciju slike, sadrži i niz drugih frekvencijski, amplitudno i vremenski definiranih impulsa koji upravljaju elektronskom zrakom monitora kod ispisivanja TV slike i koji se trebaju pojavljivati u točno određenim vremenskim periodima, a gdje svako odstupanje od standarda rezultira izobličenjem ili potpunim izostankom slike na TV ekranu.
U objavi TV TEST GENERATOR snimili smo osciloskopom nekoliko video signala sa informacijama potrebnim za iscrtavanje jedne linije rastera, dakle duljine trajanja 64 µs. Osim sadržaja slike na tim snimcima vide se i upravljački signali koji se pojavljuju kod iscrtavanja svakog retka. To je burst signal (nosioc slike) te horizontalni sinkronizacijski impuls koji se amplitudom izdiže iznad nešto šireg horizontalnog potisnog impulsa. Također, na početku i kraju svake poluslike odašilju se i grupe vertikalnih potisnih kao i grupe vertikalnih sinkronizacijskih impulsa. Potisni impulsi služe za potiskivanje (gašenje) elektronskog snopa u trenucima kada ne iscrtava sliku (za vrijeme horizontalnog i vertikalnog povrata snopa), a sinkronizacijskim impulsima se usklađuje otklanjanje elektronskog snopa u odašiljaču i prijemniku.
Osim ovih, na kraju svake poluslike odašilju se i grupe impulsa za izjednačavanje koji prethode vertikalnom sinkronizacijskom impulsu, a služe za sinkronizaciju vertikalnog povrata snopa glede činjenice da posljednji redak neparne poluslike završava u sredini slike, dok posljednji redak parne poluslike završava na desnom rubu slike. Slijed svih ovih impulsa naguran je dakle u kratak period kada se ne iscrtava slika na ekranu pa da bi se mogli jedni od drugih razlučiti različitog su broja, različite širine i različite amplitude. Cilj ovog uvoda nije razlučivanje svakog pojedinog signala, jer bi za to trebalo napisati knjigu, već samo da se stekne uvid u složenost video signala koji treba generirati TV generator slike.
S obzirom da je naš FG3360 generator testne slike u boji mi ćemo se ovom prilikom ipak malo pozabaviti generiranjem video signala u boji. Prilikom osmišljanja i standardizacije TV signala u boji osnovi uvjet je bio da taj novi signal u boji mora i dalje primati svaki crno bijeli TV prijemnik (i naravno reproducirati u crno bijeloj tehnici), ali isto tako i svaki TV prijemnik u boji mora biti u mogućnosti primati i reproducirati crno bijeli odašiljački signal. Također, informacije o boji ne smiju izlaziti iz frekvencijskog kanala i modulacijskog spektra standardnog crno bijelog (akromatskog) TV signala. Informaciju o boji je dakle trebalo nekako dodati u postojeći crno bijeli signal na način da se ne naruši njegova dotadašnja karakteristika. Taj uvjet je prilično zakomplicirao stvari pa je TV signal u boji (kromatski signal) relativno složen za kodiranje i kasnije dekodiranje u TV prijemniku.
Tako je početkom 1950-tih godina nastao američki sistem NTSC. Kod ovog sistema u određenim nepovoljnim prijenosnim uvjetima može doći do iskrivljenja tonova boje. Kako bi se taj nedostatak otklonio u njemačkoj je razvijen PAL standard kod kojeg se spomenuta greška kompenzira automatski ali je zato PAL standard nešto složeniji i zahtjeva višestruko pretvaranje signala.
S obzirom da je generator testne slike FG3360 u cijelosti napravljen u diskretnoj modularnoj tehnici idealan je primjer za prikaz osnovnih sklopova od kojih se sastoji RF generator TV slike u boji po PAL standardu. Generator FG3360 montažno je najsličniji standardnom PC računalu. Sastoji se od matične ploče sa napajanjem na koju je preko konektora (slotova) utaknuto sedam funkcijskih komponenti (modula, kartica).
Prvo ćemo na najjednostavniji pojednostavljeni način nacrtati osnovnu blok shemu RF generatora PAL TV signala, a onda možemo opisati ulogu i funkciju svake pojedine komponente.
Mrežno napajanje i matična ploča: mrežno napajanje osigurava napone od 5, 15 i 42 volta za pojedine module generatora. Stabilizatori napona su serijski spojeni tranzistorski (vide se montirani na stražnjoj strani kućišta) gdje se trimer potenciometrima mogu podesiti svi nominalni izlazni naponi.
Izvršili smo zamjenu filtarskih elektrolitskih kondenzatora u krugovima napajanja. Ovi kondenzatori se nalaze pod najvećim naponskim opterećenjima i obično su montirani u blizini regulacijskih i stabilizacijskih elemenata koji se najviše griju. Povećana temperatura ubrzava sušenje elektrolita nanesenog na dielektrik između dvije aluminijske folije u unutrašnjosti elektrolitskog kondenzatora čime se s vremenom degradiraju njegova svojstva sve do potpunog otkaza. Stoga je kod starih uređaja (pogotovo starijih od 30-tak godina) preporučljivo promijeniti sve elektrolitske kondenzatore u napajanju ali i u ostalim sklopovima uređaja ukoliko se isti želi dalje aktivno koristiti.
Generator uzoraka slike u boji sa RGB i Y izlaznim signalom: RGB su signali tri osnovne boje (crvena, zelena, plava), a Y je signal gustoće svjetlosti ili luminantni signal (za crno bijele televizore taj signal predstavlja klasičnu sliku u sivim tonovima). Uzorci slike u boji iz našeg generatora su: crveni raster (cijeli ekran u crvenoj boji) s time da se sklopkom na modulu može odabrati također zeleni ili plavi raster, te vertikalne pruge u boji (za testiranje faza i zasićenosti boja).
U-V matrica: Od tri signala boje RGB na U-V matricu prenose se samo dva signala R i B (crvena i plava), a zelena boja se u prijemniku kasnije rekonstruira pomoću Y signala (koji je zapravo zbroj R+G+B signala). Na izlazu iz U-V matrice dobiju se signali razlike boja U i V (U=B-Y i V=R-Y).
PAL koder: Služi da dvije različite razlike signala iz U-V matrice zajedno modulira na jednu noseću frekvenciju od 4,43 MHz. To je moguće kvadraturnom modulacijom (QAM) tako što se noseća frekvencija za V signal fazno pomakne za 90°. Na taj način jednu zajedničku noseću frekvenciju od 4,43 MHz možemo zapravo promatrati kao dvije noseće frekvencije međusobno fazno pomaknute za 90°, pa u konačnici imamo signal U moduliran nosiocem sa fazom 0° i signal V moduliran istim nosiocem sa fazom pomaknutom za 90°.
Izlazni naponi oba modulatora (U i V) spajaju se u članu za zbrajanje (prstenasti modulator), gdje dobijemo signal koji je amplitudno moduliran sa obje informacije, pri čemu je noseća frekvencija potisnuta. Dobiveni signal zove se signal boje (B). Spajanje U i V signala u signal boje B, odnosno kako zapravo takav signal nosi informaciju o boji, najbolje je predočiti vektorskim dijagramom boja.
Unutar kruga dogovorno su raspoređene sve boje po PAL standardu, s time da je njihovo zasićenje (intenzitet) najveće na rubovima i pada kako se približavamo središtu. Krug boja podijeljen na četiri kvadranta, svaki po 90°, a svaka os predstavlja U ili V, pozitivni ili negativni napon iz modulatora. Ovdje možemo uočiti kako kombinacije ta dva napona (U i V) sa svojim pozitivnim ili negativnim vrijednostima mogu dati rezultirajući (vektorski) signal boje koji pokriva bilo koju točku (boju) unutar kruga. Na slici je pokazan primjer za definiranje narančaste boje zasićene 70%. Vrlo lako se uočava da takvoj boji odgovaraju naponi V = 0,5V i U = -0,5V. Možemo reći da je svaka boja predstavljena koordinatama U i V, odnosno da je ton svake boje definiran nekim određenim vektorskim kutom (α), a zasićenost (intenzitet) svakog tog tona određena je duljinom vektora. S obzirom da se vektor može nalaziti u bilo kojem od četiri kvadranata, dvostruka amplitudna modulacija U i V signala ponekad se naziva i kvadraturna amplitudna modulacija (QAM).
Jasno je da vektor boje kod iscrtavanja slike nije stacionaran već se stalno fazno zakreće u jednu ili drugu stranu ovisno o tome koja se boja u kojem trenutku ispisuje unutar retka slike i stalno mijenja veličinu ovisno o zasićenosti te boje. Pri tome, zbog kvadraturne modulacije V komponenta signala mora uvijek biti za 90° zakrenuta prema U komponenti (kao što se vidi na slici iscrtkanim linijama prema vrhu vektora), a gibanje vektora treba biti sinkronizirano sa frekvencijom iscrtavanja retka TV slike (horizontalna frekvencija slike). Za ove sinkronizacije koristi se frekvencija i faza burst signala od 4,43 MHz te tzv. PAL sklopka koju pokreće horizontalna frekvencija slike. Ukratko rečeno, boja je uklopljena u postojeći crno-bijeli signal na način da se osim amplitude, kontrolita i faza video signala. Možemo reći da se amplitudom određuje svjetlina (inzenzitet, zasićenost) signala, a fazom se ogređuje boja signala.
U slijedećem stupnju, dobivenom signalu boje B pridodaje se Y signal preko linije za kašnjenje. Linija za kašnjenje potrebna je kako bi signali B i Y istovremeno došli na stupanj za zbrajanje kompozitnog signala. Naime, signali B i Y se dovode svaki pojačan preko svojeg pojačala. Pojačalo za signal B je uskopojasno, dok je pojačalo za signal Y širokopojasno. Pojačala s većom širinom pojasa imaju kraće vrijeme proleta signala, pa ako želimo da signal Y dođe na zajedničko pojačalo paralelno sa signalom B, potrebno je Y signal zakasniti, u ovom slučaju za 63,943 µ Generatori impulsa signalima B i Y pridodaju još potrebne impulse za potiskivanje i sinkronizaciju te na taj način dobijemo kompozitni video signal spreman za VF modulaciju.
Generatori impulsa i oscilator nosioca boje: kao što je vidljivo na blok shemi za kreiranje kompozitnog video signala osim spomenutog nosioca boje (bursta) i stvarnog signala slike, potrebni su i ostali pomoćni signali koje smo već spomenuli u gornjem tekstu (horizontalni i vertikalni potisni impulsi, horizontalni i vertikalni sinkronizacijski impulsi, impulsi za izjednačavanje).
Generator uzoraka crno bijele slike: šahovsko polje, pravokutna mreža crta, pravokutna mreža točki i krug sa mogućnošću promjene promjera. Krug se može kombinirati i sa drugim uzorcima.
Izlazno video pojačalo i generator tonskog signala 1 kHz: video pojačalo pojačava nastali kompozitni signal koji se dovodi na izlaznu priključnicu ili prosljeđuje dalje na RF modulator. Također se za provjeru tona TV prijemnika može koristiti interni NF oscilator frekvencije 1 kHz ili neki vanjski izvor audio signala. Vidimo na strani tiskanih veza kako je nešto brljavljeno po pločici te će ove spojeve svakako trebati provjeriti.
RF modulator: video signal amplitudno se modulira sa nosećom frekvencijom koja odgovara pojedinom TV kanalu. Pri amplitudnoj modulaciji nastaju bočni pojasevi sa svake strane noseće frekvencije. Kako se ne bi bespotrebno trošio dvostruko veći frekvencijski pojas, donji bočni pojas (LSB) se u TV odašiljačima potiskuje i ne emitira se u eter. Signal generatori pak poradi pojednostavljenja sklopova nemaju potiskivanje LSB-a, no to ne smeta za TV prijemnik jer se neželjeni pojas ionako filtrira u njegovima selektivnim MF (video) pojačalima. Tonski signal se pak frekvencijski modulira sa nosećom frekvencijom koja je 5,5 MHz viša od noseće frekvencije slike. Amplituda tonskog signala može se podesiti tako da se dobije ispravan omjer amplituda video i tonskog signala. Sada se AM video signal miješa sa FM tonskim signalom i prosljeđuje na VHF ili UHF generatore nosećih frekvencija.
RF modulator se sastoji od dvije tiskane pločice smještene u metalno kućište (električni oklop). Također je i potenciometar za reguliranje jačine izlaznog RF signala posebne oklopljene koaksijalne izvedbe.
Na kraju ćemo još samo dati spektralni prikaz odašiljača slike i tona kod analognog prijenosa TV slike u boji kako bi se lakše stekao opći dojam o svim tim silnim nosećim frekvencijama koje stalno spominjemo u tekstu.
Generator testne TV slike Nordmende FG3360 došao je sa puno problema: na testnim uzorcima nedostaju horizontalne pruge (šahovsko polje i pravokutna mreža imaju samo vertikalne pruge, mreža horizontalnih točaka je nevidljiva), sve testne slike su crno bijele (ne prikazuju se boje), kompozitni video izlaz nema signala, a osim toga uređaj radi nekoliko minuta nakon čega nestane bilo kakvog rastera i RF modulator prestane sa radom. To što ne svijetli kontrolna lampica nećemo ni spominjati (vjerojatno pregorena) ali moramo reći kako je čitav uređaj izvana i iznutra prekriven debelim slojem prašine i sličnih okorjelih naslaga prljavštine koje su se nataložile u svaku poru sklopovlja.
Stoga smo prije bilo kakvih popravaka očistili i propuhali sve komponente, barem onoliko koliko je to moguće standardnim sredstvima za pranje i zračnim kompresorom. Za nestabilan rad i prestanak rada uređaja krivci su bili dotrajali filtarski kondenzatori u napajanju. Zamijenjeno je svih šest elektrolitskih kondenzatora (po dva za svaku od tri naponske grane: 15V, 5V i 40V), podešeni su točni naponi trimer potenciometrima u krugovima serijskih tranzistorskih regulatora i sada uređaj radi stabilno.
Za nepostojanje signala na kompozitnom izlazu (VIDEO) krivac je bio loš spoj izlaznog tranzistora u izlaznom video pojačalu (na tom dijelu je odmah uočen nespretni zahvat prijašnjeg vlasnika), a preventivno je zamijenjen i provodni elektrolitski kondenzator za kompozitni signal.
Za izostanak horizontalnih pruga krivac je bio generator crno bijelih testnih oblika u logičkim krugovima djelitelja. Da se puno ne komplicira zamijenjena su sva tri integrirana kruga 7490 (dekadni brojači) nakon čega su horizontalnu uzorci proradili i sada su sve testne slike ispravne. Geometrija slika je dobra, tek je malo podešena vertikalna pozicija kruga.
Preostaje pronaći uzrok nedostatka boja, a ovdje greška može biti u gotovo svim modulima, osim u generatoru crno bijele slike, RF modulatoru i u napajanju. Slika u boji ne može se dobiti ni preko video izlaza ni preko RF izlaza pa ćemo pretpostaviti da izlazno video pojačalo nije krivac. Prvo su provjereni RGB naponi iz generatora uzoraka slike u boji te je utvrđeno je da isti rade. Slijedeće je provjerena U-V matrica, odnosno da li na izlazu postoje karakteristični valni oblici U i V signala. Utvrđeno je da isti postoje. Na osciloskopu se u kompozitnom signalu jasno uočava burst signal (nosioc boje) te je i sam signal u cijelosti očekivanog oblika što znači da je oscilator nosioca boje u funkciji (kao i generatori sinkronizacijskih impulsa s obzirom na činjenicu da je crno bijela slika ispravna). Kad smo već bili kod toga, frekvencija nosioca slike podešena je na točnih 4,433618 MHz. Slijedeći po redu krivac mogao bi biti PAL koder.
Ovdje se stvari malo usložnjavaju. Naime, modularna montaža sklopova uvelike onemogućuje pristup mjernim točkama na pojedinim modulima zbog njihovog tijesnog vertikalnog položaja pa je snimanje signala sa uređajem u radu fizički gotovo neizvedivo. PAL koder nije sam po sebi toliko složeni sklop (vidi blok shemu) kako se to možda čini na prvi pogled, no u njemu se kreira čitav kompozitni signal iz U, V i Y signala u kombinaciji sa sinkronizacijskim impulsima što znači da točaka za provjeru ima po čitavoj pločici PAL kodera. U i V modulatori baziraju se na integriranim balansnim modulatorima MC1496, dok su ostali podsklopovi izvedeni tranzistorski: pojačala za ulazne signale (U, V, Y, nosioc boje i sinkronizacijski impulsi), izlazna pojačala boje i kompozitnog signala te sklopovi pomicatelja faza, PAL sklopke i stupnjevi za zbrajanje. Problem može dakle biti u većini podsklopova, a da bi ih mogli testirati morati ćemo prvo izraditi neki adapter-produžetak kojim ćemo moći modul PAL kodera spojiti na matičnu ploču tako da komponente budu dostupne za testiranje. Za ovo je potrebno prekopati zalihe konektora i pločice starih elektroničkih uređaja kako bi se napravio odgovarajući adapter.
Koliko god smo imali volju ovaj vintage uređaj dovesti u red zapeli smo na tehničkom problemu koji će na neko vrijeme ipak odgoditi daljnji popravak. Nadajmo se samo kako su modulatori MC1496 u funkciji jer nabavka ovih integriranih krugova (ili njihovih zamjena) u inačici okruglog metalnog kućišta mogla bi predstavljati problem. I za kraj, što isto nije manje važno, nikako ne smijemo zaboraviti zamijeniti i mrežnu kontrolnu lampicu na prednjoj ploči uređaja 🙂