Danas je nabavljen generator testne slike i tona za popravak i podešavanje CRT TV prijemnika, njemačkog proizvođača Grundig, oznake modela Farbgenerator FG 5, iz prve polovice 1970-tih godina.
Tvrtku Grundig osnovao je proizvođač radio aparata Max Grundig odmah nakon rata 1945. godine. U početku je proizvodnja bila orijentirana na radio prijemnike, a već 1952. godine Grundig proizvodi svoj prvi televizor i prijenosni magnetofon. Do sredine 1950-ih Grundig je postao najveći proizvođač radio aparata u Europi, a do kraja desetljeća ponuda tvrtke proširena je na i sve druge audio uređaje potrošačke elektronike (tranzistorski radio prijemnici, prijenosni magnetofoni, diktafoni, razni kućni stereo audio uređaji i slično). Grundig je 1957. godine stekao većinski udio u tvrtkama za proizvodnju pisaćih strojeva Triumph i Adler, a od 1960-tih godina širi proizvodne pogone i izvan Njemačke (Portugal).
U idućim desetljećima sve do danas tvrtka Grundig je stalno u trendu sa najnovijom tehnologijama potrošačke elektronike te je često prva u Evropi po proizvodima koji uključuju nove tehnologije. Tako već 1960. godine Grundig plasira televizor sa mogućnostima VHF prijema i predstavlja prvi bežični ultrazvučni daljinski upravljač. Godine 1967. Grundig je predstavio kompaktni kasetofon, a nakon toga i kasetofon za automobile. Godine 1969. je proizveo prvo Hi-Fi pojačalo s ugrađenim ekvilajzerom za evropsko tržište. U ranim 1970-im godinama uvodi kvadrofonski sistem reprodukcije stereo kanala. Slijede uspjesi u proizvodnji kućnih videorekordera i digitalnih radio satova s budilicom. U drugoj polovici 1970-tih godina Grundig već ima auto-radije sa automatskim traženjem stanica, AM/FM prijemom, dekoderom stanja u prometu i kasetofonom. U 1980-tim godinama nastavlja se proizvodnja video-rekordera sa najnovijim funkcijama (videotekst, prikaz položaja trake u stvarnom vremenu), elektroničkih notesa, predstavljen je satelitski TV prijemnik i televizor u boji s tehnologijom 100 Hz. U 1990-tim godinama Grundig predstavlja svoj prvi DAB pilot prijemnik, prvi u svijetu predstavlja tehnologiju bežičnog infra-crvenog prijenosa Hi-Fi signala i širi proizvodnju na bežične telefone. U proizvodnji televizora Grundig stalno slijedi nove tehnologije (interaktivna korisnička sučelja, ravni zaslon, smart TV s pristupom internetu), a 1998. godine lansira softver za prepoznavanje glasa pod nazivom Voice Office mobil za svoje digitalne diktafone. U 2000-tim godinama slijede MP3 i DVD uređaji, auto-navigacijski uređaji, a posljednjih deset godina Grundig je uz širok spektar potrošačke elektronike proširio asortiman i na kućanske aparate i bijelu tehniku.
Što se tiče mjernih i testnih uređaja za radio tehniku i elektroniku tvrtka Grundig je u početku bila primorana razviti vlastite mjerne instrumente. Tako su već 1945. godine razvili svoj ispitivač elektronskih cijevi te svojevrsni univerzalni mjerni instrument Novatest za različita mjerenja napona, struje, otpora i kapaciteta. Tijekom svojeg daljnjeg razvoja Grundig je preuzeo ili ostvario poslovne suradnje sa više srodnih tvrtki te je ubrzo proizvodio gotovo sve vrste mjernih i testnih uređaja za elektroniku: pojedinačne ili kombinirane instrumente za mjerenje napona, struje, otpora, kapaciteta i drugih električnih veličina poput impedancije, rezonancije (grid-dip), frekvencije i slično. Također, proizvodili su se i specijalizirani laboratorijski i testni uređaji za razvoj i proizvodnju televizora, radija i audio uređaja, kao i mjerači za podešavanje na satelitske i TV signale. Grundig je lansirao i svoje modele različitih generatora audio, video i RF signala te voblera, zatim osciloskopa, te ispitivača elektronskih cijevi, tranzistora i dioda. Naravno razvijeni su i različiti izvori laboratorijskih napajanja te druga slična oprema za elektronička istraživanja, ispitivanja i testiranja. U razdoblju od 1945-1990. godine mjerna oprema iz Grundiga prošla je razvoj od analognih cijevnih uređaja do digitalne visoko integrirane tehnologije.
Što se tiče vlasništva, još od 1972. godine dionice Grundiga polako počinje prikupljati tvrtka Philips Electronics, koja je do 1984. preuzela poslovno upravljanje kompanijom, a do 1993. godine je stekla i potpunu ekonomsku kontrolu nad Grundigom. Grundig1998. godine raskida partnerstvo sa tvrtkom Philips zbog njezine prevelike dominacije, a zatim je 2003. godine, zbog nastalih promjena na tržištu, bio prisiljen pokrenuti stečajni postupak. Gotovo svi pogoni Grundiga su nakon uspješnih pregovora ipak uspjeli preživjeti stečaj te nastavljaju nositi naziv Grundig (Grundig Intermedia, Delphi Grundig, Grundig Car Inter Media System GmbH, Grundig SAT Systems GmbH, Grundig Business Systems GmbH). Godine 2007. Grundig Intermedia GmbH postaje dio turske kompanije Arçelik A.Ş., proizvođača bijele tehnike u vlasništvu Koc Holdinga, koji obuhvaća deset brandova: Arçelik, Beko, Grundig, Blomberg, Elektrabregenz, Arctic, Leisure, Flavel, Defy i Altus.
Farbgenerator FG 5 može generirati 7 različitih rastera crno bijele slike i 7 različitih rastera slike u boji (šest rastera se dobiva pojedinačnim sklopkama, a sedmi raster kombinacijom više sklopki). Osim slike uređaj generira i modulirani ton (1 kHz) na razmaku od nosioca slike za 5,5 MHz što je bio standard za većinu evropskih zemalja. Crno bijelim rasterima (šahovska ploča, krug, mreža, vertikalne linije, horizontalne linije, vertikalne trake različitih razina sivog, kombinacija mreže i kruga) može se na TV prijemnicima testirati i podešavati osvjetljenje, kontrast i fokus slike, zatim razina video signala iz video pojačala, te sinkronizacija, linearnost, geometrija, konvergencija, distorzija, izobličenje, šum i ostali aspekti slike. Rasterima u boji (crveni, zeleni, plavi, te tri rastera sa trakama u boji) provjerava se i podešava rad sklopova TV prijemnika za dobivanje tri osnovne boje, te rad oscilatora boje, PAL sklopke i dekodera. Tonski signal služi za provjeru sklopova za odvajanje MF tona, te demodulaciju i pojačanje tonskog signala u TV prijemniku. Time je Farbgenerator FG 5 predstavljao cjelovito rješenje za testiranje i podešavanje rada crno-bijelih i kolor televizora, no sa cijenom od 960 DEM (ekvivalentno današnjoj vrijednosti od cca 1900 eura) ovo i nije bio baš jeftin uređaj.
Do sada smo već opisali nekoliko uređaja za generiranje testne TV slike i tona. Vidjeli smo da to nisu baš jednostavni sklopovi i za potpuno razumijevanje principa generiranja i prijema TV slike u boji treba uložiti malo više truda. Ukoliko se nikad niste susretali s ovim područjem elektronike nije realno za očekivati da ćete u jednom danu u potpunosti shvatiti način rada takvih sklopova. Tijekom razvoja i postojanja analogne televizije napisano je puno knjiga koje opisuju princip rada i sklopove TV odašiljača i prijemnika, no čak i u onim najdebljim knjigama i priručnicima nećete pronaći odgovore na sva pitanja. Kako se televizija i elektronika općenito ubrzano razvijala tako su različiti proizvođači pronalazili različita nova rješenja za konstrukciju pojedinih sklopova TV odašiljača i prijemnika, koja su nekad bila nadogradnja postojećih rješenja, a nekad se radilo o posve novim pristupima rješavanju pojedinih problema. Vrlo slično se razvijala i radio tehnika, kao i mnoge druge grane elektronike. Ukoliko nismo stalno u tijeku i ne nadograđujemo svoje znanje vrlo brzo će i padati naše sposobnosti da razumijemo ili servisiramo neki elektronički uređaj koliko god on bio iz istog područja elektronike.
Principa rada nekog generatora TV slike u boji ne može se objasniti bez prethodnog poznavanja sastava video signala i općenito stvaranja slike na analognom televizoru. Ovo smo već opisivali u više naših objava vezanih uz TV prijemnike. Da se nekako približimo uobičajenim shvaćanjima, jedna TV slika ima rezoluciju 833 (horizontalno) x 625 (vertikalno) točaka, što je omjer 4:3, odnosno ukupno 520 000 točaka. Svaka točka je definirana naponskim signalom čija amplituda određuje svjetlinu (intenzitet, zasićenost) točke, a faza signala definira boju točke. Elektronska zraka ispisuje po redu svaku točku na ekranu 25 puta u sekundi, što znači da u sekundi ispiše ukupno 13 milijuna točaka.
Ako uzmemo slučaj da dvije susjedne točke slike predstavljaju suprotne krajnje vrijednosti amplitude (crna točka i bijela točka) onda između te dvije točke slike nastaje perioda izmjeničnog napona osnovne frekvencije 13:2=6,5 MHz. TV norma za najveću frekvenciju prijenosa je ipak ograničena na 5 MHz jer se te krajnje vrijednosti rijetko dogode, a i da se dogode nastala smanjena oštrina slike će biti posve prihvatljiva. No čak i tih 5 MHz nije mali izazov jer video pojačalo mora biti sposobno linearno pojačati i prenijeti video opseg od istosmjerne struje pa sve do frekvencije 5 MHz. U odašiljačkoj modulaciji, gdje se mora prenijeti i slika i ton, ukupna širina opsega je 7 MHz (VHF) ili 8 MHz (UHF) naravno sa potisnutim jednim bočnim pojasom. Za usporedbu, kod radijskog UKV prijenosa mora se prenijeti samo ±75 kHz, dakle frekvencijski opseg ukupne širine od 150 kHz.
Generatori RF TV test signala obično se rade za širok raspon TV kanalnih nosećih frekvencija (u našem slučaju cca 175 – 829 MHz) te se kod njih bočni pojas ne potiskuje jer bi to usložilo i poskupilo konstrukciju istih (SSB modulatori). Za kabelski prijenos signala od generatora do televizora dvostruka širina pojasa nije bitna, a MF pojačala TV prijemnika kasnije ionako potiskuju taj nepotrebni bočni pojas.
Slika prikazuje video signal u boji (PAL) koji smo snimili na osciloskopu Bosch P 14 56 OS 44 B specijalno konstruiranom za kontrolni prikaz analognog video TV signala. PAL kompozitni video signal ima amplitude u rasponu -300 mV do +700 mV, dok NTSC kompozitni video signal ima amplitude u rasponu -286 mV do +714 mV. Jedinicom IRE ovi naponi se konvertiraju u relativne postotne vrijednosti, pa tako za PAL dobivamo raspon -43 do +100 IRE (1 IRE = 7 mV), a za NTSC taj raspon je od -40 do +100 IRE (1 IRE = 7,14 mV). U oba slučaja napon od nula volti odgovara vrijednosti od nula IRE. Signali ispod nula volti ili nula IRE (negativni signali) ne vide se na monitoru jer se nalaze ispod razine crnog (u potpunosti su zatamnjeni). Tu vrijednost napona imaju sinkronizacijski i blanking signali koji ne sadrže informaciju slike već služe samo za njezin pravilan prikaz. Signali iznad nula volti (pozitivni signali) sadrže informaciju o slici i mogu biti bilo koje amplitude. Visina amplituda određuje svjetlinu i zasićenje boje, dok je sama boja određena fazom signala.
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. Naš Farbgenerator FG 5 generira TV signal u boji kodiran po PAL standardu.
Komponente Farbgeneratora FG 5 raspoređene su na dvije osnovne tiskane ploče povezane specijalnim spojnim kablovima s višepolnim konektorima. VHF i UHF modulatori smješteni su u zasebne oklopljene module.
Za Farbgenerator FG 5 može se naći neka osnovna dokumentacija. Već na prvi pogled vidimo da je riječ o elektronički prilično složenom uređaju. Isti mora u točno određenim vremenskim razmacima generirati vertikalne i horizontalne upravljačke impulse kao i generirati ispravan signal samog sadržaja slike u boji (rastera).
Na blok shemi se vidi kako se horizontalna (15 625 Hz) i vertikalna (50 Hz) frekvencija za generiranje upravljačkih impulsa i signala rastera crno-bijele slike dobivaju dijeljenjima i zatim kombiniranjima frekvencije kristalnog oscilatora na 312,5 kHz.
Za shvaćanje dobivanja signala u boji pak se prvo mora shvatiti PAL postupak. 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). Od tri signala RGB boje kreira se tzv. U-V matrica preko koje se prenose 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 tako se dobiju signali razlike boja U i V (U=B-Y i V=R-Y).
Polazište za definiranje pojedinih boja je tzv. krug boja sa osima i koordinatama U i V.
Kod Farbgeneratora FG 5 za crveni raster podešen je vektorski kut od 103° (zasićenje boje 23%), za zeleni raster podešen je vektorski kut od 241° (zasićenje boje 44%), a za crveni plavi raster podešen je vektorski kut od 347° (zasićenje boje 8%). Za tzv. “uzorak četiri vektora” zapravo se koriste vektorski kutovi od 0° što predstavlja + (B-Y) signal, 90° što predstavlja + (R-Y) signal, 180° što predstavlja – (B-Y) signal i 270° što predstavlja – (R-Y) signal. Time se na slici se vide četiri trake u plavoj, crvenoj, žutoj i zelenoj boji.
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 (15 625 Hz). 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 (intenzitet, zasićenost) signala, a fazom se određuje boja signala.
Vektor boje, odnosno fazni pomak miješa se u crno-bijelo signal zajedno sa pomoćnim nosiocem (burst) čime dobivamo kompozitni kolor video signal spreman za VF modulaciju.
Pločica sa elementima digitalnog djelitelja frekvencije bazira se na kristalnom oscilatoru sa SN7400 (četiri NAND vrata) i flip-flopovima sadržanim u integriranim krugovima SN7473. Ovdje su također i oscilator bursta, U/V pojačala, zakretači faze za pojedine boje i elektroničke sklopke za kreiranje rastera sa trakama u boji.
Na baznoj ploči su elementi mrežnog napajanja, generatori i mješači crno-bijelih rastera te tonski dio.
VHF i UHF modulatori su smješteni u zasebna oklopljena kućišta, lijevo od mrežnog transformatora.
Kontrole na prednjoj ploči, pogled sa unutrašnje strane.
Električki oklopljeni potenciometri izlaznih atenuatora i oklopljeni potenciometar sa reduktorom za biranje izlazne (noseće) RF frekvencije, odnosno VHF/UHF TV kanala. Ugodno iznenađuje da su VHF/UHF tuneri upravljani varikap diodama što isključuje nezgrapne promjenjive kondenzatore i mehanizme sprege istih sa gumbom birača i skalom.
Naš primjerak Farbgeneratora FG 5 na testu se pokazao ispravnim. Također se radi i o dobro očuvanom uređaju pa ćemo ga ostaviti u stalnom postavu naše instrumentacije gdje će odlično poslužiti kod popravaka i testiranja starih analognih TV prijemnika.
U našim objavama vezanim uz ovakve servisne uređaje mogli smo vidjeti da je za generiranje čak i najjednostavnijeg uzorka crno-bijele TV slike (vertikalne pruge) potreban veliki broj elektroničkih komponenti kojima se generiraju svi pojedinačni signali, a zatim miješaju u jedinstveni kompozitni video signal. Naravno, dobivanje više rastera, kao i rastera u boji te modulacija video signala sa tonom u RF TV signal zahtijeva još čitav niz dodatnih sklopova.
Bez kompletne servisne dokumentacije vrlo teško je razlučiti princip rada svakog pojedinog sklopa nekog takvog konkretnog uređaja jer bez obzira koliko dobro poznajemo strukturu video signala i PAL sistem dobivanja boja, realizacija sklopova za isto može biti izvedena na različite načine sa različitim komponentama. Srećom, kod popravka je najčešće dovoljno identificirati elemente osnovnih sklopova na pločici da se na prihvatljivu mjeru selektira područje gdje treba tražiti kvar, odnosno neispravnu komponentu.
Pločice Farbgeneratora FG 5 su dobro dizajnirane za što lakši servis. Vrlo jednostavno se odvajaju i spajaju konektorima, a pored pojedinih funkcijskih cjelina odštampani su adekvatni nazivi. No, kako to već Murphyjev zakon nalaže, kad nabavite neke stare uređaje, obično će oni sa dobrim oznakama i pristupačni za servis biti ispravni, a oni za koje nemamo nikakve podatke i vrlo teško ih je rastaviti ti će biti neispravni. Takav je slučaj i sa ovim ispravnim Farbgeneratorom FG 5, nasuprot vrlo sličnim ali posve nepristupačnim za servis generatorom kolor TV slike Nordmende FG 3360 🙂
Prikaz crno-bijelih i kolor rastera koje može generirati Grundig Farbgenerator FG 5 iz njegovog originalnog prospekta. Osim ovih, pritiskom više tipki odjednom za odabir različitih rastera mogu se međusobno kombinirati bilo koji crno-bijeli ili kolor rasteri.