Danas je nabavljen generator televizijske test slike i tona GM 2891, proizvod nizozemske tvrtke Philips iz sredine 1950-tih godina.
Tvrtka Philips osnovana je 1891. godine te je do danas prerasla u jednu od vodećih svjetskih kompanija za proizvodnju elektronike. Poslovanje je započela proizvodnjom električnih žarulja, a 1916. godine Philips je proizveo i svoju prvu rendgensku cijev. Od 1927. godine Philips započinje proizvodnju radio aparata, a zatim i elektronskih cijevi. U 1930-tim godinama tvrtka već proizvodi medicinsku rendgensku opremu, predstavlja svoj prvi TV prijemnik te pionirski električni aparat za brijanje sa rotirajućim noževima (Philishave). 1963. godine Philips uvodi standard za snimanje zvuka na audio kazetu – Compact Audio Cassette, koji postaje globalni prihvaćen, a 1970-te godine obilježio je inovacijama poput štednih žarulja, optičkih telekomunikacijskih sustava, optičkog diska LaserVision i vrlo uspješnog Compact Disc (CD) sustava razvijenog u suradnji sa tvrtkom Sony. Sa istom tvrtkom je krajem 1990-tih godina razvijen i DVD sustav, a oba standarda doživjela su globalni uspjeh i najbrže rastući proizvod za kućnu elektroniku u povijesti. Philips danas proizvodi širok i raznolik spektar komercijalnih i profesionalnih elektroničkih uređaja i komponenti.
Philips GM 2891 generira crno-bijeli kompozitni video signal i RF televizijski signal sa četiri različita rastera slike:
- prazni raster (video signal sadrži samo horizontalne i vertikalne sinkronizacijske i potisne impulse)
- horizontalne linije (broj linija podesiv u rasponu 6 do 9)
- vertikalne linije (broj linija podesiv u rasponu 6 do 9)
- podesiva mreža od vertikalnih i horizontalnih linija (broj linija podesiv u rasponu 6 do 9)
- fiksna mreža od vertikalnih i horizontalnih linija (8 linija horizontalno, 6 linija vertikalno)
Na posljednjoj šestoj poziciji sklopke (simbol zvučnika) video signal je isključen, a uključen je tonski RF modulator (5,5 MHz) za testiranje tona na televizoru. Nemodulirani audio signal dostupan je na priključnici 300-500 Hz. Video signal je dostupan u kompozitnom obliku na priključnicama VIDEO i moduliran u RF TV signal (H.F.) u opsegu 40 – 80 MHz i 170 – 225 MHz.
Sa generatorom TV testnih signala GM 2891 je dakle moguće ispitivati i podešavati sliku i ton na televizorima sa audio/video ulazima i na televizorima sa analognim antenskim ulazom. Za 1950-te godine ovo je definitivno bio uređaj koji zadovoljava potrebe svakog proizvođača i servisera televizora, no sa cijenom od 995 DM (ekvivalentno današnjoj vrijednosti 2650 Eura) svakako nije bio dostupan većini malih servisera i hobista.
Do sada smo opisali nekoliko generatora TV slike različitih proizvođača i razdoblja, te smo vidjeli da to nisu baš posve jednostavni uređaji. To je i za očekivati jer je analogni televizijski signal složen od više različitih amplitudno i frekvencijski moduliranih signala i za razumijevanje istog potrebno je uložiti malo više truda. Stoga ćemo mi ovdje na još jedan način ukratko opisati sadržaj kompozitnog video signala.
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
Dio video signala na kojem se uočavaju pojedinačni signali pojedinog retka 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.
Ukoliko smanjimo vremensku bazu možemo lijepo vidjeti niz ponavljajućih signala za ispisivanje svakog pojedinog retka (linije) slike.
Ukoliko još više smanjimo vremensku bazu vidimo da je niz ponavljajućih signala za jedan redak (liniju) slike periodično prekidan. Naime, nakon što se iscrta 312 i pol linija jedne poluslike i zadnji red dosegne dno ekrana, slijedi signal za povratak zrake na početak prvog reda za iscrtavanje nove poluslike (povratak elektronske zrake sa donjeg na gornji kraj ekrana). Tome služe vertikalni potisni signali koji se naravno nalaze ispod razine crnog i elektronska zraka je zatamnjena prilikom povratka sa dna ekrana (zadnja ispisana linija) na početak ekrana (prva linija nove poluslike). S obzirom da poluslika ima 312,5 linija od kojih svaka traje 64 µs, 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 televizora pogonjen linearnim pilastim naponom frekvencije 50 Hz.
Ukoliko još više smanjimo vremensku bazu možemo vidjeti sam slijed rasterskih impulsa. To su zapravo sljedovi od nekoliko vrsta impulsa (predimpulsi, impulsi izjednačenja ili trabanti, impulsi za izmjenu slike, naknadni impulsi sa ubačenim nekoliko taktova crne razine) kako bi se omogućilo zatamnjenje i povrat zrake na početak ekrana sa zadržavanjem dobre sinkronizacije video signala sa prikazom nove (polu)slike na televizoru.
Sada kada imamo kompozitni video signal istog je potrebno amplitudno modulirati (jedan bočni pojas potisnut) sa nekom VHF ili UHF nosećom kanalnom TV frekvencijom zajedno sa tonom koji se posebno frekvencijski modulira sa nosećom frekvencijom pomaknutom za 5,5 MHz od video noseće frekvencije. Dobiveni signal ukupno zauzima širinu opsega od 7 MHz za VHF i 8 MHz za UHF područje.
Snimak signala sa jednog generatora testnog TV signala pomoću analizatora RF spektra. Uočava se noseća video frekvencija na 605 MHz, burst signal na +4,43 MHz i noseća frekvencija tona na +5,5 MHz. Ovdje također vidimo da donji bočni pojas video modulacije kao ni niže zrcalne frekvencije bursta (-4,43 MHz) i tona (-5,5 MHz) nisu potisnute. Generatori signala zbog pojednostavljenja konstrukcije obično nemaju filtre za potiskivanje tih nepotrebnih produkata modulacije. Isti se filtriraju u samom TV prijemniku i praktično nemaju utjecaj na podešavanje slike i tona pomoću generatora signala.
Generator TV test slike Philips GM 2891 bazira se na ukupno 13 elektronskih cijevi: devet trioda-pentoda ECL 80, dvije dvostruke triode ECC 85, jedne triode EC 80 i ispravljačice EZ 80. Također je ugrađena tinjalica Z1M i jedna poluvodička dioda OA 81.
Elektronske cijevi su redom slijeva na desno raspoređene na slijedeći način:
- ECL 80 (B6) – generator horizontalnih sinkronizacijskih impulsa
- ECL 80 (B7) – generator horizontalnih potisnih impulsa
- ECL 80 (B8) – generator slike vertikalne trake
- ECL 80 (B9) – mješač slike horizontalnih i vertikalnih traka sa horizontalnim potisnim impulsima
- EZ 80 (B13) – ispravljačica anodnog napona
- ECC 85 (B12) – VF oscilator nosioca slike
- EC 80 (B14) – RF video i audio modulator
- ECC 85 (B11) – VF oscilator i FM modulator nosioca tona
- ECL 80 (B10) – mješač za dobivanje kompozitnog video signala
Elektronske cijevi su redom slijeva na desno raspoređene na slijedeći način:
- Z1M (B1) – tinjalica za dobivanje vertikalne frekvencije iz napona gradske mreže 50 Hz
- ECL 80 (B5) – mješač horizontalnih i vertikalnih sinkronizacijskih impulsa
- ECL 80 (B4) – generator vertikalnih sinkronizacijskih impulsa
- ECL 80 (B3) – generator slike horizontalne trake
- ECL 80 (B2) – generator vertikalnih potisnih impulsa
Elektronske cijevi tvore oscilatore i multivibratore za dobivanje impulsa određenih oblika i frekvencija koji se zatim miješanjem spajaju u jedinstveni kompozitni video signal. VHF/UHF oscilatorom i modulatorom taj video signal se zatim modulira u televizijski RF signal. Za dobivanje tonskog signala koristi se isti oscilator kojim se generira video uzorak horizontalnih traka tako da naš uređaj nije u stanju istovremeno generirati i video i audio signal.
Blok shema pregledno prikazuje kako se formira RF TV signal. Vertikalna frekvencija od 50 Hz za dobivanje vertikalnih potisnih impulsa dobiva se iz sinusnog napona gradske mreže 50 Hz. Horizontalna frekvencija od 15 625 Hz za dobivanje horizontalnih potisnih impulsa dobiva se iz posebnog oscilatora sa ECL 80. Naponi slike za prikaz vertikalnih i horizontalnih traka su također pravokutni signali koje generiraju dva multivibratora. Frekvencija ovih multivibratora je podesiva a time se mijenja broj traka koje su vidljive na ekranu. Ova dva pravokutna signala slike međusobno se kombiniraju ovisno o željenom prikazu i miješaju sa vertikalnim i horizontalnim sinkronizacijskim i potisnim impulsima da bi se dobio kompletan kompozitni video signal. Za dobivanje RF TV signala koriste se dva oscilatora noseće frekvencije, jedan za sliku podesiv u opsezima 40 – 80 MHz i 170 – 225 MHz i jedan za ton čija noseća frekvencija je za 5,5 MHz viša od noseće frekvencije slike. U modulatoru se noseće frekvencije moduliraju signalima tona ili slike.
Priključnice za kompozitni video signal i NF tonski signal 300-500 Hz (lijevo) i priključnice za RF signal (desno). Na slici u sredini je svojevrsni kratkospojnik kojim je moguće kratko spojiti izlaznu tonsku ili video priključnicu, čime se blokira audio ili video signal te RF nosioci tona i slike neće biti modulirani.
Video signal može imati pozitivni ili negativni polaritet. Kod pozitivnog polariteta signali slike su pozitivni, a sinkronizacijski i potisni impulsi su negativni (kao na našim snimkama), a kod negativnog polariteta je obrnuto. Kod TV sistema se koristi video signal sa negativnim polaritetom jer je pogodniji za RF modulaciju. Tako i naš generator TV signala modulira video signal sa negativnim polaritetom što je i označeno na pločici uređaja. Na priključnici VIDEO+ dobivamo kompozitni video signal sa pozitivnim polaritetom, a na priključnici VIDEO- dobivamo isti signal sa negativnim polaritetom. Amplituda video signala je standardnih 1 Vpp. Na priključnici 300-500 Hz dobivamo tonski signal koji je potenciometrom za horizontalne trake podesiv u rasponu 300-500 Hz. Unutrašnja impedancija audio izlaza je 30 kΩ tako da se na ovu priključnicu može dovesti i neki vanjski izvor audio signala sa opterećenjem 300 Ω ili manje. Takvo opterećenje će isključiti (prigušiti) interni audio oscilator.
Na H.F. priključnicama dobivamo RF modulirani TV signal u opsezima 40 – 80 MHz i 170 – 225 MHz. Priključnica x1 simulira snagu signala jačih lokalnih TV odašiljača, a priključnica x1/50 smanjenu snagu signala udaljenih odašiljača. Priključnice su karakteristične impedancije 75 Ω.
Bolji pogled na pasivne komponente sklopova RF oscilatora i modulatora.
Germanijska dioda opće namjene OA 81 (90 V, 50 mA) počela se proizvoditi od sredine 1950-tih godina i ugrađivala se u različite elektroničke uređaje sve do kraja 1970-tih godina. Između ostalih, proizvodio ju je i Philips.
Mrežni transformator ima primar podesiv na mrežne napone od 110, 125, 145, 200, 220 i 245 V, a na sekundaru se dobiva napon za grijanje elektronskih cijevi i anodni napon.
Test je pokazao da naš uređaj još uvijek radi što je doista fascinantno za barem 65 godina star kompleksni cijevni uređaj koji sasvim sigurno nije održavan posljednjih par desetljeća. Trebalo bi istina malo podesiti vertikalnu sinkronizaciju, no svi kondenzatori u uređaju su još uvijek originalni te je pravo čudo da smo dobili i ovako dobre slike.
Prazan raster, horizontalne linije, vertikalne linije, mreža horizontalnih i vertikalnih linija.
Video signali sa negativnim polaritetom snimljeni sa video izlaza našeg generatora TV test slike Philips GM 2891.
Prazan (bijeli) raster. Svi naponi u dijelu vidljive slike su maksimalni.
Vertikalne linije. Maksimalan napon kroz redak (koji daje bijelu sliku) isprekidan je uskim minimalnim naponima (koji daju crnu sliku). Tako na ekranu vidimo uske crne linije preko bijelog rastera.
Snimanje video signala je prilično zahtjevan posao za osciloskop. Ukoliko želimo na ekranu osciloskopa obuhvatiti čitavu polusliku koja uključuje sve vrste signala (horizontalne, vertikalne i video signale) to će onda biti vrlo širok signal i mnogi detalji pojedinih segmenata signala će biti izgubljeni. Uz upotrebu pomoćne vremenske baze osciloskopa možemo uvećano pratiti pojedine segmente signala, no taj prikaz jako ovisi o kvaliteti osciloskopa i raspoloživoj memoriji kod digitalnih osciloskopa. Najteže je uhvatiti vertikalne (rasterske) potisne impulse za što osciloskop mora imati dobre trigger mogućnosti. Mnogi osciloskopi imaju predefiniran trigger upravo za što bolji prikaz kompozitnog video signala. Moj digitalni osciloskop spada među jeftinije te vrste (Hantek DSO 5072P) i uz malo podešavanja može se dobiti zadovoljavajući prikaz svih segmenata video signala, no sa boljim osciloskopom svakako bi dobili i bolje prikaze.
Emitiranje analognog TV signala otišlo je u povijest, a također i sve nove digitalne video kamere već rijetko imaju podršku (konverziju) za analogni video signal. Televizori su za sada još uvijek uglavnom opremljeni kompozitnim video i analognim audio ulazima, a oni se koriste za spajanje nekih starih video uređaja, poput konzola za video igre, analognih kamera i slično. Dokle god ima nostalgičara koji se vole igrati starim konzolama, računalima i video uređajima, dotle i dobri stari kompozitni video neće otići u povijest 🙂