Задание 4. Начертить схематическое устройство передающей телевизионной трубки и кратко описать принцип ее действия.

 

Начертить схематическое устройство передающей телевизионной трубки и кратко описать принцип ее действия.

 

Ответ:

На передающей стороне ТВ системы необходимо преобразовать оптическое изображение передаваемого объекта в ТВ сигнал. Подобное преобразование можно осуществлять как с помощью электронно-лучевых (вакуумных), так и твердотельных преобразователей. Вакуумные преобразователи (передающие трубки) по виду используемого в них фотоэффекта классифицируются на две группы: с внешним и внутренним фотоэффектом. В настоящее время в большинстве ТВ камер применяются передающие трубки с внутренним фотоэффектом видиконной конструкции (видикон, плюмбикон, сати кон, кремникон и др.), отличающиеся только составом фотопроводящей мишени, а также твердотельные матрицы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Рис. 9. Конструкция передающей трубки видикон типа ММ.

Для примера на рис.9 показано устройство типовой передающей трубки с фотопроводящей мишенью, магнитной фокусировкой и магнитным отклонением. Объектив 1 проецирует оптически сфокусированное изображение передаваемого объекта на фотопроводящий слой 6, нанесенный на сигнальную пластину 5, которая напылена на планшайбу 7. Сигнальная пластина электрически соединена с кольцевым выводом 8. Электронно-оптическая система передающей трубки состоит из катода 12, модулятора 11, первого анода 10, второго анода 9 и выравнивающей сетки 13. Электронный луч фокусируется катушкой 2, а отклоняется гори зонтальными и вертикальными катушками отклонения 4. Назначение корректирующей катушки 3 сводится в основном к компенса ции погрешностей, вносимых магнитной и электронно-оптиче ской системами. Модулятор 11 предназначен для регулировки тока электронного луча, а первый и второй аноды – для его формирования. Магнитное поле катушки 2 фокусирует электронный луч в плоскости мишени. Перед мишенью установлена выравнивающая сетка. Между мишенью и сеткой создается однородное тормозящее поле по всей сканируемой площади фоточувствительного слоя, что позволяет сохранить фокусировку луча и равномерность сигнала по полю изображения.

При работе трубки в режиме медленных электронов на сиг нальной пластине устанавливается напряжение в пределах от 10 до 30 В по отношению к катоду. На катоде – нулевой потенциал, a на анод подается напряжение около 300 В. Рассмотрим действие трубки при развертке медленным электронным лучом.

В процессе развертки на внутренней поверхности фотопро водника (обращенной к электронному лучу) создается потенциал, близкий к потенциалу катода. Вследствие этого между противопо ложными поверхностями фотопроводящего слоя устанавливается разность потенциалов. После ухода луча с рассматриваемой точки потенциал внутренней поверхности мишени растет, так как эле ментарная емкость каждого из участков фотопроводника разряжается через поперечное сопротивление слоя. При проецировании изображения на мишень проводимость различно освещенных участков фотослоя будет неодинаковой. В фотопроводнике возникает "рельеф проводимости", соответствующий рельефу яркости пере даваемой сцены. Поэтому в течение времени кадра каждая из эле ментарных емкостей в зависимости от ее освещенности разряжается по-разному.

В результате к концу кадра на стороне мишени, обращенной к лучу, возникает потенциальный рельеф. При раз вертке электронный луч, доведя поверхность всех участков мишен и до одинакового потенциала, теряет на освещенных участках фотослоя большее количество электронов, чем на затемненных. При этом токи дозаряда элементарных емкостей несут в себе ин формацию о распределении освещенностей на фотомишени. Про текая через нагрузочное сопротивление, они создают напряжение видеосигнала, который содержит информацию о средней яркости изображения.

Первым практически разработанным преобразователем свет-сигнал с внутренним фотоэффектом была малогабаритная передающая трубка видикон, в которой применялась фотопрово дящая мишень, изготовленная из стибнита (трехсернистая сурьма – Sb₂S₃).

Применение в видиконе светочувствительного фотодиодного слоя, представляющего собой pin – структуру на основе пористой пленки моноокиси свинца, позволило создать передающую трубку плюмбикон. Трубку данного типа иногда еще называют леддиконом, глетиконом. По сравнению с видиконом плюмбикон имеет следующие особенности: меньшая инерционность сиг нала (остаточный сигнал составляет не более 5 % основного сиг нала через 60 мс после прекращения освещения); темновой ток примерно в 100 раз меньше тока сигнала, что позволяет обеспечивать хорошую равномерность сигнала по всему полю изображения; высокая стабильность световой характеристики при до статочно хорошей ее линейности.

Видиконную конструкцию имеет передающая трубка кремникон, мишень которой дискретна и представляет собой упорядоченную фотодиодную матрицу, выполненную по планарной технологии. Кремниконы в сравнении с плюмбиконами имеют более высокую чувствительность, больший световой динамический диапазон, требуемую спектральную характеристику чувствительности и повышенную температурную стойкость мишени. Фотопроводящий слой кремникона представляет собой аморфную среду в виде халькогенидного стекла, состоящего из селена, легированного мышьяком и теллуром. Применяемый фотопроводник имеет структуру, названную гетеропереходом, благодаря которой обеспечивается высокое разрешение. Спектральная характеристика сатикона позволяет использовать его в цветных передающих камерах без каких-либо ограничений.

В настоящее время в большинстве конструкций вещательных телекамер в основном используются передающие трубки типа плюмбикон и сатикон, в телекамерах прикладного и бытового назначения – плюмбикон, видикон, кремникон.