Danas je nabavljen prijenosni crno-bijeli TV prijemnik National TR-809EU japanskog proizvođača Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. iz sredine 1970-tih godina.
Trgovačke marke National, National Panasonic, Panasonic i Technics potječu od japanske tvrtke Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. koja je osnovana 1918. godine, a uspjeh je postigla deset godina kasnije prodajom električnih lampi za bicikle komercijalne oznake National. Ova oznaka je odabrana jer se tvrtka nadala da će taj njezin proizvod koristiti čitav Japan i to je bio prvi poznati brend japanske elektronike. Kasnije je National postala vodeća marka na većini Matsushita proizvoda, uključujući audio i video uređaje, a 1988. nakon svjetskog uspjeha i branda Panasonic naziv je kombiniran u National Panasonic. Do kraja 1980-tih godina tvrtka Matsushita prestala je koristiti brend National (tijekom 2003. godine još se nakratko pojavio na nekim kućanskim aparatima i bijeloj tehnici) te je svoje audio-video proizvode je nastavila prodavati pod imenima Panasonic i Technics. Matsushita je svoje proizvode pod brendom National prodavala po čitavom svijetu, osim u Americi gdje je već postojala američka elektronička tvrtka sličnog naziva National Electronics.
TV prijemnik National TR-809EU je crno-bijeli TV prijemnik sa dijagonalom ekrana od 20 cm i omogućuje prijem na UHF i VHF televizijskim kanalima. Može raditi na mrežno napajanje 220 V, preko nekog vanjskog izvora istosmjernog napona 12 V ili na devet “D” baterija od 1,5 V koje se stavljaju u kućište uređaja. Vanjske dimenzije prijemnika su 17x40x33 cm, a težina 5,9 kg bez baterija.
U razdoblju od cca 1973. do 1980. godine proizvodilo se više inačica TV prijemnika TR-809 od kojih neki nisu imali UHF tuner (TR-809DU), neki su imali donekle modificirane kontrole na prednjoj i zadnjoj strani (TR-809F) dok su neki imali posve drugačiji dizajn kućišta (TR-809ES).
TV prijemnik je opremljen osnovnim kontrolama:
- VHF kanalna sklopka (2. do 12. kanal)
- UHF kontinuirani birač (21. do 69. kanal)
- sklopka za uključenje/isključenje
- potenciometar za jačinu zvuka
- potenciometar za svjetlinu slike
- potenciometar za kontrast slike
Sa bočne strane je priključnica za slušalice i trimeri za podešavanje RF i MF pojačanja, na gornjoj strani je izvlačiva antena (na našem primjerku ista nedostaje), a na zadnjoj strani je priključnica za vanjsku UHF/VHF antenu, priključnice za mrežno i istosmjerno napajanje, audio izlaz, potenciometri za vertikalno i horizontalno podešavanje širine i sinkronizacije slike, te otvor za baterije.
Devet komada “D” baterija nije bio mali financijski izdatak, a sa istima je prijemnik u najboljem slučaju mogao raditi do 8 sati. Stoga su spremišta za baterije kod ovakvih uređaja uglavnom ostala u neoštećenom stanju.
TV prijemnik National TR-809EU opremljen je osnovnim vanjskih priključnicama (napajanje, antena, audio izlaz), ali također i sa šest izvana dostupnih kontrola za namještanje osjetljivosti prijema te veličine i stabilizacije slike.
Za TV prijemnik National TR-809EU nemamo nikakvih servisnih podataka kao ni elektroničku shemu, no bez obzira na to uvijek se mogu identificirati sklopovi koje mora sadržavati svaki TV prijemnik. Iako su svi sklopovi na jednoj pločici isti su relativno uredno grupirani, a osnovne cjeline su i označene natpisima.
CRT (Catode Ray Tube), katodna cijev, katodna elektronka, katodni zaslon, kineskop ili koji god drugi naziv koristili za dobro poznati TV ekran u našem slučaju je Matsushita 200M B4 koji radi sa anodnim naponom od 9 kV. Danas je vrlo teško iskopati bilo kakve detaljnije tehničke podatke o japanskim CRT ekranima i općenito o specijalnim TV integriranim krugovima poput µPC 595, µPC 596 i AN 255 ugrađenim u naš televizor.
Analogna TV slika je otišla u povijest, a način njenog TV prijenosa (posebno slike u boji) je bio prilično složen proces i što se tiče stvaranja signala za prijenos i što se tiče njegovog prijema preko televizora. O svemu tome napisane su brojne knjige, no čak i za shvaćanje najjednostavnijih blokovskih opisa rada TV sustava potrebno je uložiti podosta truda i vremena. Stoga su mnoge takve knjige (servisni priručnici) zapravo bili koncipirani isključivo na popravak određenih modela TV prijemnika po principu opisa kvara i mogućih grešaka koje ga uzrokuju. Eventualno bi bili prikazani dijelovi shema sklopova na kojima su se najčešće pojavljivali određeni kvarovi. Ukoliko pak vas je zanimao kompletni princip rada i sva rješenja koja su primjenjivali određeni proizvođači za izradu pojedinih sklopova televizora, onda je to bilo moguće jedino višegodišnjim teoretskim i praktičnim izučavanjem te tematike.
Do sada smo u našim objavama o televizorima, TV generatorima slike i VHF/UHF konverterima već opisivali neke segmente rada TV sistema. U nekoliko narednih objava opisivati ćemo male prijenosne CRT TV prijemnike pa ćemo s toga za početak probati dati neke osnovne smjernice o TV signalu i načinu njegovog prijema.
Općenito o sastavu televizijskog signala
TV signal na ulazu u prijemnik mješavina je amplitudno moduliranih signala slike (jedan bočni pojas potisnut) i frekvencijski moduliranih signala tona. AM video signal miješa sa FM tonskim signalom i prosljeđuje na VHF ili UHF generatore nosećih frekvencija kojima se čitav TV signal amplitudno modulira za slanje radio valovima. Dobiveni signal ukupno zauzima širinu opsega od 7 MHz za VHF i 8 MHz za UHF područje. TV signal sadrži:
- video signal – informaciju o svjetlini i boji svake točke rastera gdje je boja uklopljena u postojeći crno-bijeli signal na način da se amplitudom određuje svjetlina (intenzitet, zasićenost) signala, a fazom se određuje boja signala
- burst signal (nosioc slike) na frekvenciji 4,43 MHz čija frekvencija i faza se koriste za sinkronizaciju umetanja boje u svaku točku tijekom ispisa retka slike
- horizontalni sinkronizacijski impuls za sinkronizaciju početka redaka koji se amplitudom izdiže iznad nešto šireg horizontalnog potisnog impulsa, ponavlja se frekvencijom 15 625 Hz
- grupe vertikalnih sinkronizacijskih impulsa – pojavljuju se između dviju poluslika i označavaju završetak jedne i početak druge poluslike (izmjena rastera)
- tonski signal – frekvencijski moduliran nosećom frekvencijom za 5,5 MHz nižom od noseće frekvencije video signala
Jedino video signal nosi informaciju o slici dok svi drugi navedeni signali i impulsi zapravo ne služe za prikaz slike nego samo za sinkronizaciju i ispravno pozicioniranje elektronske zrake CRT ekrana tijekom ispisivanja redaka slike. Ovi impulsi nagurani su u kratak period kada se ne iscrtava slika na ekranu pa da bi se mogli jedni od drugih razlučiti impulsi su različitog broja, različite širine i različite amplitude. Elektronska zraka na tim svojim povratim putanjama ne nosi informaciju slike te mora biti zatamnjena kako ne bi ostavljala neželjene tragove na ekranu.
TV prijemnik u osnovi istovremeno hvata dvije modulirane noseće frekvencije, jednu za sliku i jednu za ton. Te noseće frekvencije zajedno sa svojim modulacijama zauzimaju ukupnu širinu pojasa od 7 MHz na VHF opsegu i 8 MHz za UHF opsegu. Vidimo da je nosilac tona na 5,5 MHz višoj frekvenciji od nosioca slike.
Općenito o sastavu televizijske slike
Televizijska slika sastoji se od 625 horizontalnih linija (redaka), a iscrtava se tako da se najprije crtaju neparni redovi slike, a nakon toga parni redovi. Ovo dijeljenje televizijske slike na dvije poluslike napravljeno je zato da se postigne prividno veća frekvencija izmjena slika na ekranu kako bi ona bila vidljiva bez titranja (izravno slanje pune slike velikom frekvencijom bilo bi tehnički prezahtjevno). Tako se kod televizijske slike u jednoj sekundi realno iscrta samo 25 kompletnih slika, no s obzirom da je to podijeljeno na iscrtavanje 50 poluslika ljudsko oko reagira na tih 50 izmjena pa se titranje ne zamjećuje.
A sada malo brze analize:
- u sekundi se izmjeni 50 poluslika pa kažemo da je frekvencija rastera 50 Hz, odnosno u sekundi se izmjeni 25 potpunih slika pa kažemo da je frekvencija izmjene slike 25 Hz
- slika se sastoji od ukupno 625 horizontalnih linija, a poluslika se sastoji od 625 : 2 = 312,5 horizontalnih linija (izmjena svake poluslike se dakle vrši sa polovice zadnjeg retka na polovicu prvog retka)
- 625 linija slike izmijenjene frekvencijom od 25 Hz daju ukupan broj od 625 x 25 = 15625 linija u sekundi pa kažemo da je horizontalna ili linijska frekvencija 15 625 Hz.
- ako linijsku frekvenciju od 15 625 Hz pretvorimo u vrijeme tada za jedan redak dobijemo vrijeme od 1 / 15625 = 0,000064 sekunde, odnosno 64 µs
Na slici se vidi se osciloskopom snimljen dio jednog video signala (bez vertikalnih sinkronizacijskih impulsa) na kojem se uočavaju pojedinačni signali redaka u trajanju od 64 µs. Horizontalni sinkronizacijski impuls daje znak za prijelaz u novi red (povratak elektronske zrake sa desnog na lijevi kraj ekrana) i ponavlja se frekvencijom od 15 625 Hz. Stoga je horizontalni otklonski sustav pogonjen linearnim pilastim naponom frekvencije 15 625 Hz.
Crno rame sprječava da se povratak zrake javi kao svjetla linija. Burst signal smješten unutar crnog ramena je noseća frekvencija boje i taj signal ne postoji kod crno bijelog prijenosa slike. Horizontalna sredina oscilograma odgovara crnoj razini pa će svi signali ispod te razine biti tamni, odnosno neće se vidjeti na ekranu. Određena jačina signala iznad crne razine pak odgovara određenoj boji ili nijansi sive prikazanoj na ekranu. Iz toga proizlazi da bijela razina odgovara najjačem signalu unutar sadržaja jednog retka.
Nakon što se iscrta 312 i pol linija jedne poluslike, slijedi signal za povratak zrake na početak prvog reda za iscrtavanje nove poluslike (povratak elektronske zrake sa donjeg na gornji kraj ekrana). Taj signal zapravo čini niz od tri grupe impulsa (impulsi razmjene ili rasterski impulsi) čije ukupno trajanje je iznosi oko 600 µs. Dakle imamo 312,5 linija od kojih svaka traje 64 µs, pa proizlazi da se rasterski signal mora pojavljivati svakih 312,5 x 64 = 20000 µs ili 20 ms, što naravno odgovara frekvenciji od 50 Hz. Stoga je vertikalni otklonski sustav pogonjen linearnim pilastim naponom frekvencije 50 Hz.
Što se događa u televizoru
Najjednostavnije rečeno, mješoviti TV signal se unutar TV prijemnika mora ponovno razlučiti na sastavne dijelove, tako da se FM ton demodulira u zasebnom tonskom dijelu, AM signal slike bude zasebno doveden na katodu CRT cijevi koja električni signal pretvara u sliku, a sinkronizacijski impulsi budu izdvojeni i dovedeni na otklonske sustave CRT cijevi i dijelom na detektor za automatsku regulaciju pojačanja (ARP).
Osnovne sklopove proći ćemo preko blok sheme našeg TV prijemnika National TR-809EU, koju pak smo nacrtali na osnovu elemenata koje vidimo na samoj pločici prijemnika.
Ulazni antenski razdjeljnik
Ovo su jednostavni LC pojasni filtri za VHF i UHF područje kojima se prijemni antenski signali razdjeljuju na VHF i UHF tuner.
VHF i UHF tuner
U tuneru TV prijemnika, slično kao i u tuneru radio prijemnika, noseće frekvencije slike i tona sa VHF i UHF kanala prebacuju se na jednu zajedničku MF za sliku i ton. U našem slučaju, na izlazu iz tunera dobivaju se MF slike na 38,9 MHz i MF tona na 33,4 MHz (nosioc tona je za 5,5 MHz ispod nosioca slike) sadržane u jednom signalu širine 7 MHz za VHF i 8 MHz za UHF. Uzmimo za primjer 26. UHF kanal gdje se nosioc slike nalazi na 511,25 MHz, a nosioc tona na 516,75 MHz.
Primjećujemo da je u originalnom signalu nosioc tona za 5,5 MHz iznad nosioca slike, dok nakon miješanja u TV tuneru dobivamo nosioc tona za 5,5 MHz ispod nosioca slike.
Naš prijemnik sastoji se od dva zasebna modularna tunera, jedan za VHF frekvencije i drugi za UHF frekvencije. Ove tunere nije lako rastaviti jer metalni oklopi osim što su mehanički spojeni, također su na više mjesta zalemljeni i točkasto zavareni. Stoga nećemo otvarati naše tunere, no japanski tuneri ovog tipa za UHF frekvencije obično se baziraju na svega jednom tranzistoru (samooscilirajući mješač) i tri spregnute sekcije promjenjivih kondenzatora kojima se istovremeno ugađa frekvencija ulaznog pojasnog filtra i mješača. Nešto vrlo slično vidjeli smo kod UHF/VHF TV konvertera. VHF tuner pak nije izveden sa kontinuiranim promjenjivim kondenzatorom nego se titrajni krugovi na točne kanalne frekvencije ugađaju preklapanjem podesivih induktiviteta u krugu ulaznog RF pojačala i lokalnog oscilatora. Ovaj tuner najvjerojatnije ima tri tranzistora: jedan za ulazno RF pojačalo, jedan za lokalni oscilator i jedan za mješač.
MF pojačalo sa ARP
Signal iz tunera vodi se preko MF filtra na MF pojačala sa ARP (automatskom regulacijom pojačanja) preko kojih se dobiva signal adekvatne jačine i filtriran u točno određenu frekvencijski propusnu krivulju kako bi se dobio cjelovit signal u granicama jednog određenog TV kanala. Oblik MF propusne krivulje ovisi o broju i vrsti upotrijebljenih filtara u MF krugovima, a teži se da ista bude najbliže moguće idealnoj.
Na slici osjenčano područje predstavlja teoretsku (idealnu) propusnu MF krivulju, crvenom bojom iscrtana je tipična krivulja MF propusnosti kod crno-bijelih televizora, a zelenom bojom ona kod televizora u boji. Kod televizora u boji smanjuje se propusna krivulja na mjestu nosioca boje 34,47 MHz (lijeva strmina krivulje) kako bi se spriječila njegova smetajuća modulacija, no time se silom prilika također smanjuje i nosioc tona na 33,4 MHz.
Na donjem dijelu je priključnica za spajanje izlaza iz tunera. Iznad nje, VF ločići i zavojnice L101-L104 sa pripadajućim kondenzatorima čine pojasni MF filtar. Signal zatim dolazi na sklopove MF pojačala sa AGC-om sadržane u integriranom krugu µPC 595. Lijevo od integriranog kruga uočavaju se dva potenciometra za regulaciju RF i MF pojačanja ulaznog TV signala kojima je omogućen pristup preko kućišta. Pojačani MF signal ponovno prolazi kroz pojasni MF filtar koji čine VF lončići L106-L108 i pripadajući kondenzatori smješteni iznad integriranog kruga. Signal se dalje vodi na video detektor sa µPC 596.
Automatska regulacija pojačanja (ARP) služi za izjednačavanje ulaznog antenskog napona raznih veličina, kako bi se za kontrolu CRT ekrana dobio uvijek isti napon jer o tome ovisi kontrast slike i kako ne bi došlo do preuzbude kojom se gube informacije o sinkronizacijskim signalima što dovodi do poremećaja u prikazu TV slike. Za ARP se ne upotrebljava čitav video signal nego samo sinkronizacijski impulsi jer su isti stalno iste visine (za razliku od samog video signala) i njihova amplituda izravno ovisi o jačini ulaznog napona iz antene. Tako je vršna vrijednost amplituda sinkronizacijskih impulsa izravno mjerilo jačine prijemnog polja. Međutim, sinkronizacijski impulsi zauzimaju samo malen dio ukupnog TV signala, te se moraju na poseban način izdvojiti iz ukupnog signala i zatim njihova amplituda pretvoriti u proporcionalan napon za ARP. Sklopovi za tu namjenu zovu se otipkani ili impulsni regulatori. U integriranom krugu µPC 595 sadržan je upravo takav regulator koji na osnovu amplituda sinkronizacijskih impulsa regulira pojačanje MF pojačala.
Video detektor
Amplitudno stabilan i frekvencijski adekvatno filtriran MF signal dalje se vodi na video detektor (demodulator) kako bi se demodulirala noseća frekvencija slike. Za video detektor upotrijebljen je integrirani krug µPC 596, no u principu se demodulacija može izvršiti i običnom kristalnom diodom iza koje nastaje kompletni video kompozitni signal sa stvarnim signalima slike i svim sinkronizacijskim impulsima. Demodulirani video signal se dalje vodi na video pojačalo.
Video detektor za demodulaciju signala slike sadržan je u integriranom krugu µPC 596. VF lončić iznad integriranog kruga je zadnji stupanj pojasnog MF filtra iz MF pojačala, a VF lončić lijevo od njega je nisko-propusni filtar za video detektor.
Video pojačalo
Video pojačalo je širokopojasno pojačalo koje ravnomjerno pojačava 5 MHz širok spektar signala slike (sa svim sinkronizacijskim impulsima) i upravlja strujom elektronskog snopa CRT ekrana (katoda). Frekvencijska krivulja pojačanja video pojačala je obično takva da se izdižu visoke frekvencije video signala (5 MHz) koje su prethodno morale biti potisnute MF filtrom. U video pojačalu se također filtrima potiskuje tonska MF i odvaja signal slike od sinkronizacijskih impulsa.
Video pojačalo kod našeg TV prijemnika smješteno je na pločici sa konektorom CRT ekrana i bazira se na jednom tranzistorskom stupnju (2SC 1566). Izlaz iz tog pojačala, preko kontrola za kontrast i svjetlinu, izravno modulira katodu CRT cijevi.
Tonski dio
Za izdvajanje FM tona iz slike koristi se unaprijed specifično osmišljen sistem kod gradnje TV sustava. Tu dioda djeluje kao stupanj za međusobno miješanje MF tona i MF slike, čime se u razlici tih dviju frekvencija dobiva upravo FM modulirana noseća frekvencija tona na 5,5 MHz.
MF slike 38,9 MHz – MF tona 33,4 MHz = FM noseća frekvencija tona 5,5 MHz
Izdvajanje i demodulacija tona iz video signala ovim postupkom razlike nosećih frekvencija slike i tona (intercarrier postupak) moguće je jer je televizijski signal unaprijed definiran da budu ispunjeni uvjeti za takav način demodulacije:
- tonska MF mora imati manju amplitudu od MF slike (u praksi je amplituda tona 1/10 do 1/20 amplitude slike)
- stalno moraju biti prisutne obje frekvencije, i tona i slike
- tonski signal moduliran je frekvencijski, a signal slike amplitudno
Uz ove uvjete amplituda razlike frekvencija od 5,5 MHz sadrži kod moduliranog nosioca tona tonsku frekvenciju bez izobličenja.
Sada kada smo izdvojili FM ton iz slike isti je još potrebno demodulirati i pojačati za zvučnik. U našem slučaju tu ulogu ima integrirani krug AN 255 u koji je ugrađeno ulazno limitersko pojačalo, FM detektor i izlazno audio pojačalo za zvučnik.
U integriranom krugu AN 255 sadržani su svi sklopovi za demodulaciju i pojačanje demoduliranog tonskog signala. Stoga je odmah desno do čipa priključnica za spajanje zvučnika. Dva VF lončića lijevo od čipa su filtar za izdvajanje tonske MF i filtar za FM demodulator na 5,5 MHz.
Amplitudni filtar – separator sinkronizacijskih impulsa
Amplitudni filtar (Sync. separator) služi za odvajanje impulsa za sinkronizaciju od mješavine signala slike. To su impulsi frekvencije 15 625 Hz za sinkronizaciju horizontalnog otklonskog oscilatora (izmjena redaka) i impulsi frekvencije 50 Hz za sinkronizaciju vertikalnog otklonskog oscilatora (izmjena poluslika). Da bi se horizontalni i vertikalni sinkronizacijski impulsi za kontrolu oscilatora izdvojili iz video signala obično se koristi posebni amplitudni filtar koji iz ukupnog video signala filtrira samo vrhove sinkronizacijskih impulsa. Ti vrhovi zatim prolaze kroz električne integratore da bi se dobili cjeloviti sinkronizacijski impulsi.
Kod našeg televizora koristi se amplitudni filtar sa jednim tranzistorskim stupnjem. Signal se na bazu tranzistora vodi preko RC člana, a na izlazu dobivamo odvojene i odsječene negativne sinkronizacijske impulse (stupanj djeluje istovremeno kao i invertor).
Otklonski stupnjevi
Za kontrolirani otklon elektronske zrake i iscrtavanje redaka slike kod televizijskih CRT ekrana se redovno koriste vanjski svici (elektromagneti). Svojim oblikom obično slijede kružno zakrivljenje staklenog vrata CRT ekrana kako bi se postiglo što jače magnetsko polje.
Već smo rekli da se za horizontalni otklon elektronske zrake (izmjena redaka) koristi linearni pilasti napon frekvencije 15 625 Hz, a za vertikalni otklon (izmjena poluslika) koristi se linearni pilasti napon frekvencije 50 Hz. Frekvencije horizontalnog i vertikalnog oscilatora moraju biti točne i fazno sinkronizirane sa signalom slike. Stoga se sa oba oscilatora upravlja impulsima koji se odašilju zajedno sa video signalom.
Horizontalni otklonski stupanj
Ono što će svaki laik prvo prepoznati kod CRT televizora (osim same CRT katodne cijevi) to je horizontalni stupanj sa transformatorom obično zalivenim u izolacijsku masu (flyback transformer) koji ujedno daje visoki napon i napon grijanja za CRT cijev, a često i druge pomoćne napone za sklopove TV prijemnika. Odmah pored tog transformatora nalazi se i neki tranzistor snage (neki put tiristor) obično montiran na hladilo koji napaja otklonske svitke. S obzirom da su otklonski svici niske impedancije taj tranzistor mora biti sposoban dati veliku struju, a s druge strane mora izdržati i visoke napone uključivanja. U našem slučaju to je tranzistor 2SC 1025 (120V / 3A).
Horizontalni otklonski stupanj kod našeg televizora sadrži tri tranzistora: oscilator (TR42), pojačalo (TR43) i izlazni stupanj (TR44). Fino podešavanje frekvencije oscilatora (H-Hold) vrši se pomoću promjenjive zavojnice u LC titrajnom krugu oscilatora.
Flyback transformator za generiranje pilaste struje frekvencije 15 625 Hz za horizontalni otklonski stupanj, također i za transformaciju visokog napona za anodu CRT cijevi od 9 kV, te za transformaciju svih ostalih pomoćnih napona za rad sklopova televizora. Ukoliko dođe do nekog kvara na ovom stupnju, vrlo vjerojatno da televizor neće imati ni sliku ni ton. Najčešći kvar je neispravnost izlaznog pobudnog tranzistora, u našem slučaju 2SC 1025.
Kod horizontalnog izlaznog stupanja televizora je zanimljivo to što nam ne treba pilasti napon za dobivanje pilaste struje na horizontalnim otklonskim zavojnicama. Zavojnica transformatora se za dobivanje pilaste struje koristi slično kao kondenzator za dobivanje pilastog napona (vidi objavu Projekt “Osciloskop Clock Radio”). Znamo da se kondenzator linearno nabija naponom ukoliko se održava konstantna struja. Jednako tako kroz zavojnicu dolazi do linearnog porasta struje ukoliko se održava konstantan napon. Stoga se za vrijeme trajanja retka na primar transformatora dovede konstantni napon, i u to vrijeme će kroz primar i otklonske zavojnice linearno rasti struja sve do zasićenja. Za vrijeme povratka elektronske zrake taj napon se isključi i struja naglo padne na nulu. Tako, uz dobro dizajnirane elemente, dobivamo pilastu struju za horizontalne otklonske zavojnice. S obzirom da upravljački napon za pogonski tranzistor onda ima oblik konstantnog napona koji je kratkotrajno prekidan frekvencijom 15 625 Hz ovdje se koristi termin “napon sklopke”.
Nadalje, za vrijeme povratnog toka (u intervalu prekida napona) na induktivitetu primarne zavojnice nastaje naponski šiljak. Isti se na visokonaponskom sekundarnom namotaju transformira u još više visokonaponske šiljke. Tako se dobiva visoki anodni napon za CRT, a preko drugih sekundarnih namota i drugi naponi potrebni za rad sklopova televizora.
Blok shema tipičnog horizontalnog otklonskog stupnja kod CRT televizora. Upravljački napon za tranzistor je istosmjerni sa kratkotrajnim prekidima svakih 64 µs (frekvencija 15 625 Hz), tzv. “napon sklopke”. Zahvaljujući induktivitetu primarne zavojnice transformatora, kroz otklonske svitke struja će rasti postepeno sve do prekida napajanja kada pada na nulu. Tako se dobiva pilasta struja za stvaranje otklonskog magnetskog polja na otklonskim zavojnicama. U trenutku prekida napajanja u primarnom svitku transformatora inducira se naponski šiljak, koji se transformira na sekundarne namotaje transformatora za dobivanje visokog napona i drugih napona potrebnih za rad sklopova televizora.
H-Hold
Horizontalni oscilator dizajniran je da radi točno na frekvenciji 15 625 Hz, no zbog tolerancije i temperaturnih nestabilnosti elektroničkih elemenata može doći do pomaka te frekvencije. Stoga horizontalni sinkronizacijski impulsi pomažu održavati oscilator uvijek na točnoj frekvenciji. Međutim, frekvencijski opseg unutar kojeg ta korekcija (povratna veza) radi je vrlo uzak i ukoliko oscilator iz nekog razloga značajnije promijeni frekvenciju sinkronizacijski impulsi neće ga više moći vratiti na točnu frekvenciju. Stoga su televizori obično sa zadnje strane kućišta imali potenciometar kojim se ručno mogla frekvencija horizontalnog oscilatora približiti onoj gdje automatska regulacija frekvencije pomoću sinkronizacijskih impulsa počinje djelovati. Taj potenciometar obično bi imao oznaku H-Hold. Ukoliko bi slika na televizoru bila raskidana na kose horizontalne dijelove i posve negledljiva, znači da je horizontalni oscilator izbačen iz sinkronizacije i potrebno ga je ručno podesiti potenciometrom H-Hold. To je bilo karakteristično za cijevne i rane tranzistorske crno bijele televizore, dok je od 1980-tih godina TV tehnika već dovoljno napredovala da su se mogli graditi vrlo stabilni horizontalni i vertikalni oscilatori sa automatskim regulacijama frekvencije te ove kontrole više nisu bile potrebne.
Vertikalni otklonski stupanj
Vertikalni otklonski stupanj radi na puno nižoj frekvenciji od horizontalnog stupanja, na svega 50 Hz. No, zbog te niske frekvencije vertikalne otklonske zavojnice imaju punu nižu impedanciju (manju induktivnu komponentu otpora) te je potrebno snažnije pojačalo da bi se stvorilo dovoljno jako otklonsko magnetsko polje za brzu elektronsku zraku CRT ekrana. U tu svrhu se za konstrukciju vertikalnih pojačala koristi izlazni transformatorski stupanj ili kao u našem slučaju tranzistorski protutaktni (push-pull) izlazni stupanj. Za razliku od horizontalnog pojačala koje se pobuđuje “naponom sklopke”, vertikalno otklonsko pojačalo uvijek se pobuđuje generatorom pilastog napona.
Kod malih televizora poput ovog našeg, kompletno vertikalno pojačalo sadrži dva ili tri tranzistora u predstupnju i jedan par izlaznih push-pull tranzistora. U našem slučaju izlazni NPN/PNP par čine tranzistori 2SC 1317 / 2SA 719.
Vertikalni otklonski stupanj kod našeg televizora sadrži pet tranzistora: oscilator (TR31), stupanj za balansiranje uzlaznog napona (TR32 V-Lin), driver pojačalo (TR33) i izlazno push-pull pojačalo (TR34 i TR35). Vertikalni oscilator pilastog napona može se ručno fino podesiti sa tri vanjske kontrole: V-Hold, V-Lin i Height.
V-Hold
Slično kako smo objašnjavali kog horizontalnog oscilatora za H-Hold, tako i za vertikalni oscilator vrijedi kontrola V-Hold. Njome se ručno po potrebi frekvencija vertikalnog oscilatora namješta blizu 50 Hz gdje onda za točnih 50 Hz počinje djelovati automatska regulacija frekvencije pomoću vertikalnih sinkronizacijskih impulsa sadržanih u samom video signalu. Ispad iz vertikalne sinkronizacije očituje se kao slika koja “putuje” vertikalno po ekranu prema gore ili prema dolje, brže ili sporije ovisno o tome koliko se frekvencija vertikalnog oscilatora razlikuje od točnih 50 Hz.
V-Lin
V-Lin (Vertical Linearity) kontrola linearizira uzlazni porast pilastog napona kako bi sve horizontalne linije retka bile na jednakom međusobnom vertikalnom razmaku. Bez te linearnosti slika bi bila vertikalno deformirana, npr. razvučena na gornjem dijelu a sabijena na donjem dijelu.
Height
Ovom kontrolom namješta se vrijeme trajanja uzlaznog porasta pilastog napona kako bi slika po vertikali bila raširena točno po cijelom ekranu, odnosno da ne izlazi izvan ekrana ili da ne dobijemo sliku sabijenu po sredini ekrana sa crnim poljima na gornjem i donjem dijelu. Ukoliko vertikalni otklonski stupanj potpuno zakaže, na ekranu ćemo imati samo jednu tanku svjetlu crtu.
Još jedan pogled na sve sklopove televizora National TR-809EU na njegovoj tiskanoj pločici. Na lijevoj strani gore su video MF filtri i pojačala te video detektor (VIDEO), a lijevo dolje su komponente MF filtra i demodulatora za ton (SOUND). U sredini gore je amplitudni filtar za razdvajanje H i V sinkronizacijskih impulsa (SYNC), a u sredini dolje su komponente regulatora napona (AVR – Automatic Voltage Regulator). Desno gore je horizontalni otklonski stupanj sa flyback transformatorom (HORIZONTAL), a desno dolje je tranzistorski vertikalni otklonski stupanj (VERTICAL).
S obzirom da se naš televizor može napajati iz više izvora napona (mrežni napon, vanjski istosmjerni napon, baterije) ugrađen je naponski regulator (AVR – Automatic Voltage Regulator) koji sve ulazne napone regulira na isti napon od 11,5 V. Za regulaciju se koristi klasični serijski spojeni tranzistor, a napon od 12 V je minimalno potreban za njegov ispravan rad. Naime, devet baterija od 1,5 V daje ukupni napon 13,5 V te je čudno zašto se koristi devet, a ne osam baterija koje bi davale dovoljnih 12 V za rad televizora. Ovo je vjerojatno napravljeno iz razloga jer će na pola potrošenim baterijama napon pasti ispod 12 V, a to je već premali napon za tranzistorsku regulaciju. Stoga se ugrađuje jedna baterija više čime se osigurava dovoljan napon do potpune istrošenosti baterija.
Mrežni napon se snižava preko mrežnog transformatora 220/17,5 V.
Na zasebnoj pločici je mosni diodni ispravljač (četiri ispravljačke diode ispod kablova) i osigurači za mrežni napon (primar transformatora) i ispravljeni izlazni napon. Mrežni osigurač je već netko pokrpao. Filtarski kondenzator (2200µF / 25V) je na glavnoj pločici na dijelu AVR-a.
Regulator mora promjenjive ulazne napone u rasponu cca 12-15 V stabilizirati na podesivi napon (11,5 V) na izlazu. Uočili smo ukupno tri tranzistora u krugu našeg regulatora i sklop je vjerojatno koncipiran tako da dva senzorska tranzistora upravljaju strujom baze izlaznog regulacijskog tranzistora (2SD 389). Jedan senzorski tranzistor reagira na promjenu ulaznog napona, a drugi senzorski tranzistor reagira na promjenu napona u krugu podesive regulacije izlaznog napona.
Uzeli smo ovdje na razmatranje jedan stari japanski tranzistorski CRT TV prijemnik bez elektroničke sheme ili druge tehničke dokumentacije. No, oznake na samoj pločici bile su dovoljne da se uz malo pažnje razluče pojedini sklopovi televizora. Kao što smo vidjeli, televizor u osnovi nije toliko složena naprava da svaki elektroničar sa temeljnim znanjem elektronike ne bi u kratkom roku mogao shvatiti njegov osnovni princip rada. Svaki analogni CRT televizor vrlo brzo možemo razlučiti na tuner, video dio, tonski dio, te na vertikalni i horizontalni oscilator, a time smo već napravili pola posla i već smo uvelike suzili dio na kojem trebamo tražiti eventualni kvar.
Kod cijevnih televizora težilo se uštedi na svakoj elektronskoj cijevi te su ovi sklopovi bili izvedeni na najekonomičniji način iako su pri tome često skrivali izuzetno pametna rješenja. Vrlo brzo s razvojem RTV tehnike i elektronike općenito, sve više se ugrađuju razni automatski krugovi regulacije i kontrole, razvijaju se integrirana rješenja za sklopove prijemnika, u široku upotrebu ulaze kristalni oscilatori, varikap diode za tunere te na kraju i mikrokontroleri za potpuno elektroničko programiranje kanala i upravljanje ostalim funkcijama prijemnika. Time je također omogućen potpuno automatski i vrlo stabilan rad svih sklopova prijemnika pa vanjska ugađanja više nisu bila potrebna. Naravno nadodani su i sklopovi potrebni za prijem i prikaz slike u boji te teletekst. No čak i najbolji, najopremljeniji i najsloženiji CRT televizori u boji zadnje generacije još uvijek su mogli biti servisirani od bilo kojeg malo boljeg RTV servisera i još uvijek je svatko mogao prepoznati i razlučiti osnovne sklopove unutar istog, pa čak i kad je pola televizora bilo implementirano u neki specijalizirani integrirani krug.
Današnje digitalne LCD televizore jednako tako možemo razlučiti na svega nekoliko sklopova:
- LCD ekran (ako se ošteti ili pokvari popravak je neisplativ)
- pločica sa komponentama televizora (ako se ošteti ili pokvari popravak je neisplativ)
- pločica napajanja (neki put je popravak moguć, neki put čak i isplativ)
- LED pozadinsko osvjetljenje (najčešći kvar, popravak moguć, neki puta i isplativ ali je potrebna posebna pažnja tijekom vađenja LCD ekrana iz šasije i njegovog ponovnog vraćanja)
Pločica sa komponentama televizora sadrži vrlo specijalizirane kompleksne integrirane krugove u minijaturnim kućištima, od integriranog tunera i demodulatora preko različitih A/D i D/A pretvarača, složenih digitalnih procesora slike, zvuka i podataka do LCD kontrolera. Nećemo ni spominjati mrežne kontrolere i digitalne međusklopove za konverziju i dekodiranje najrazličitijih digitalnih audio i video formata. Svime naravno upravlja neki centralni mikroprocesor i ovdje se (pokušaji) popravka praktično svode na prelemljivanje lemnih spojeva čipova ili preprogramiranje mikrokontrolera ili njihovih ROM memorija. Čak i ako detektiramo neki neispravni specijalizirani čip njegova nabavka je najčešće nemoguća. Može se eventualno nešto uraditi ako je greška u sklopovima za regulaciju ili stabilizaciju napona napajanja, no to je isto najčešće “popravak napamet” jer je teško nedvojbeno utvrditi čak i takav problem ukoliko nemamo neku servisnu dokumentaciju.
Pločica napajanja obično sadrži klasično mrežno SMPS napajanje za sklopove televizora i za pozadinsko osvjetljenje ekrana. Napajanje se najčešće sastoji od standardnih elektroničkih komponenti, mogući su popravci zamjenskim komponentama, osnovne linije na tim pločicama su najčešće dobro označene pa je i popravak često uspješan.
LED pozadinsko osvjetljenje pak je priča za sebe. To su male svjetleće LED diode jednoliko raspoređene iza LCD-a i međusobno vezane serijski. To znači da ako pregori samo jedna LED, prestati će svijetliti i sve ostale LED te LCD ekran ostane potpuno taman i čini se da nema slike. Slike zapravo ima, ali nije vidljiva jer nema pozadinskog svjetla. Gotovo svaki model televizora ima nešto drugačije LED panele, te drugačiji broj i raspored istih. Da bi se postiglo ujednačeno osvjetljenje iznad svake LED diode je zalijepljena plastična disperzijska leća koja raspršuje svjetlost. LED diode se griju te se te leće znaju odlijepiti, a onda na ekranu dobijemo sferične svjetlosne sjene. Ukoliko leću ne zalijepimo precizno u sredinu LED diode, sjena će i dalje biti vidljiva na ekranu. Najjeftiniji popravak je zamjena jedne pregorjele LED diode, no za to se mora nabaviti LED potpuno istog tipa, mora se precizno zalemiti na noseći panel i na nju se mora precizno zalijepiti leća. To u kućnoj radinosti često ne uspije pa je na ekranu vidljiva sjena. Iskustva su pokazala da kad jednom pregori jedna LED na panelu, ukoliko se ista zamijeni, vrlo brzo će opet pregorjeti ta ili neka druga LED na panelu. Stoga je najbolje zamijeniti čitav panel. Pojedinačni paneli mogu koštati 300-1000 pa i više kuna, a onda to za starije televizore više nije isplativo. Također, da bi se popravilo pozadinsko osvjetljenje, potrebno je rastaviti gotovo čitav televizor što uključuje potpuno odvajanje i vađenje tankog LCD displeja gdje je malo nepažnje dovoljno da se LCD trajno ošteti.
Ako ste pažljivo čitali ovaj članak primijetili ste da se jedan sklop ponavlja kod starih analognih CRT televizora kao i kod novih digitalnih LED televizora. To je tuner i demodulator. Naime, koliko god TV signal (ili bilo koji drugi signal) bio digitalan, multipleksiran, složen, širok ili uzak, on se i dalje pomoću radio valova može prenijeti samo na jedan od dva vrlo poznata načina: frekvencijskom ili amplitudnom modulacijom. Radio valovi ne mogu biti digitalni. Digitalan može biti samo signal koji njima moduliramo. Tako se i analogni i digitalni TV signali jednako prenose amplitudnom modulacijom vala nosioca, čak je i širina pojasa ostala ista, s tom razlikom što se digitalni signali prije modulacije mogu dodatno kodirati i multipleksirati na više načina pa onda nastaju za digitalni TV prijenos složenice koje uključuju AM ili FM modulaciju te način kodiranja. Tako je za digitalnu televiziju uobičajena kvadraturna amplitudna modulacija (QAM).
Kad smo već kod digitalnih TV modulacija, navedimo i da se za satelitski TV prijenos koristi frekvencijska (fazna) modulacija (QPSK- Quadrature Phase Shift Keying), a za kabelsku televiziju opet amplitudna modulacija (QAM – Quadrature Amplitude Modulation). Načina digitalnih kodiranja i multipleksiranja prije AM ili FM moduliranja pak ima doista puno. Rekli smo kako se analogni TV signal sastoji od dva nosioca, sa jednim je frekvencijski moduliran ton, a sa drugim je amplitudno modulirana slika. Za usporedbu, DVB-T standard digitalne televizije bazira se na tzv. COFDM kodiranju (Coded Orthogonal Frequency Divisional Multiplexing) gdje se raspoloživa širina TV opsega od 5 MHz dijeli na nekoliko tisuća nosioca od kojh je svaki moduliran digitalnim signalom QAM modulacijom. Naš analogni TV prijemnik sastoji se od 3 integrirana kruga, 17 tranzistora i 15 dioda. Prosječni digitalni LCD TV prijemnik pak ima milijune tranzistora unutar svojih digitalnih integriranih krugova i trebao bi tekst puno duži od ovog da se razluči funkcija i uloga svakog od njih 🙂
