Формирование аналогового телевизионного сигнала. Тракт формирования телевизионного сигнала. Упрощённые структурные схемы видеоусилительного тракта ТВ центра для передачи изображений, страница 2

                                                 ,                                                                          (2.1)

где   - среднее значение квадрата напряжения флуктуаций;

k - постоянная Больцмана (Дж/град);      

Т -  температура по шкале Кельвина;

R - сопротивление, Ом;

 - полоса частот, в пределах которой определяется уровень тепловых                                                     флуктуаций, Гц.

Верхняя граница спектра частот телевизионного сигнала  (6,5 МГц) во много раз превышает минимальную частоту  (50 Гц), поэтому можно принять .

Флуктуационные помехи в полевых транзисторах принято оценивать при помощи эквивалентного шумового сопротивления , рассчитываемого по формуле:

                                                          ,                                                                     (2.2)

где  S – крутизна стоко-затворной характеристики.

Произведём оценку величин флуктуационных помех, вносимых различными элементами телевизионной камеры. Эффективное значение тока, вызванного дробовым эффектом считывающего луча передающей трубки, определяется из соотношения: 

                                                                                                                                                (2.3)

При   (трубка видикон),   МГц  величина .

Если принять (исходя из практики) величину сигнала видикона равной  0,2 мкА, отношение величины сигнала к эффективному значению помехи составит:

.

Реальная величина отношения сигнал/шум в видиконе оказывается несколько ниже, так как при расчёте не учитывались флуктуации, возникающие на эквивалентном сопротивлении мишени.

Определим отношение сигнал/шум на выходе усилителя, пренебрегая флуктуационными помехами передающей трубки и считая, что источником шумов являются резистор нагрузки передающей  трубки   и   первый   каскад  усилителя.  Будем  также  полагать,  что  частотная характеристика усилителя, имеющего коэффициент усиления K₀, равномерна в рабочей полосе частот. В этом случае среднее значение квадрата тепловых флуктуаций на выходе усилителя:

               .                                             (2.4)

Дробовые шумы первого каскада:

                                                 .                                                        (2.5)

Общий средний квадрат флуктуационных помех на выходе:

.                            (2.6)

Так как передающая трубка является генератором тока, то напряжение сигнала на выходе усилителя определяется формулой:

                                               .                                                                                                                  (2.7)

Воспользовавшись (2.6) и (2.7), имеем формулу для определения отношения сигнал/шум:

                                 .                                 (2.8)

При R_Ш =500, i_сигн=0,2 мкА, R_Н =1 кОм 15,5.

Сравнение полученного результата с вычисленным ранее отношением сигнал/шум на выходе трубки показывает, что отношение сигнал/шум уменьшилось более чем в 10 раз. Таким, образом, отношение сигнал/шум на выходе телевизионной камеры определяется целиком качеством предварительного усилителя.

Имеется возможность увеличения отношения сигнал/шум путём увеличения сопротивления R_H и последующей коррекции возникающих частотных искажений в усилителе. Этот способ, названный простой противошумовой коррекцией, был предложен Г. В. Брауде в 1933 г. Сущность способа заключается в следующем.

Передающую телевизионную трубку можно рассматривать как генератор тока с высоким внутренним сопротивлением Ri, величина которого составляет 10⁶-10⁷ Ом. При соблюдении условия R_Н0,1Ri можно считать, что величина тока сигнала i_сигн не зависит от сопротивления нагрузки R_Н и, следовательно, напряжение на входе усилителя пропорционально величине сопротивления нагрузки. В практических схемах сопротивление нагрузки выбирается порядка 10⁴ - 10⁶ Ом.    При    большой    величине  R_Н необходимо учитывать  действие  паразитной  ёмкости С_Н (рисунок 2.1 а).   Ёмкость  С_Н  включает  в  себя выходную ёмкость трубки, ёмкость монтажа и входную ёмкость первого усилительного каскада и обычно равна 35 - 50 пФ. На верхних частотах полное сопротивление цепи R_Н С_Н падает, что вызывает уменьшение полезного сигнала.