Видеопроцессор

Если открыть цветной советский телевизор 3-4 поколения, можно увидеть набор плат справа и слева от кинескопа. Те, что слева - это и есть видеопроцессор. Там много всяких деталек: катушечек, конденсаторчиков, транзисторчиков и даже резисторов. Дома такой объём деталей паять лень, тем более делать платы такого размера, кроме того, всю эту схему ещё пришлось бы настраивать, однако фирма Philips несколько лет назад выпустила несколько приятных микросхем. Мы увлечённо изучим ту, имя которой tda8842.

Эта микросхема, в одиночку, заменяет почти все "левые" платы. И что особенно удивительно - не требует какой либо настройки. Так что, даже не смотря на её стоимость (в наших краях около 200р), альтернативу найти сложновато.

Перед тем, как читать дальнейший текст, рекомендую раздобыть следующую литературу:

• TDA884X/5X-N2 series || I2C-bus controlled PAL/NTSC/SECAM TV processors [Datasheet] - этот документ должен стать для вас настольной книгой. В нём много интересного, даже несмотря на язык Диккенса вместо обычного русского.
• Application information for single-chip TV processor TDA884x/885x-N2. Report No: AN98002, January 1998, F. Bremer, T. Bruton, A. Kenc, P.C.T.J. Laro, J.F.M. Luyckx, R.P. Vermeulen (D&A CICs Nijmegen) - этот документ я не видел и найти не смог. Если вам удастся его раздобыть - сообщите мне.
• The GTV1000 Global TV Receiver. Application Note AN98051 - интересный детектив, автор которого пытается донести читателям процесс разработки телевизора на базе семейства tda884x. Следует отметить неожиданность некоторых рекомендаций, например: используйте транзисторы различных проводимостей для каскадов с общим коллектором - для того, чтобы действующие в фазе каскады потребляли питание противофазно и тем самым уменьшали помехи на шинах питания (этот совет не был реализован ни в одной, известной мне схеме ТВ на базе tda884x...).
• EMC guidelines for TDA88xx applications. Report No: AN98097, December 1998, J. van Nieuwenburg, M. Coenen (PS-SLE Eindhoven) - этот документ мне тоже, к сожалению, не попался; хотя, его влияние, вероятно, носило бы, скорее, теоретический, нежели практический, характер.
• Видеопроцессоры серии TDA88xx, Б. Хохлов, ж. Радио, 2000 г, #2, #3, #4 - это весьма интересная статья, автор которой сумел неведомыми мне путями выяснить много подробностей о внутреннем мире tda8842.
• Видеопроцессор TDA8842/8844, А.Ю. Саулов, ж. РадиоАматор, 2004 г, #5 - здесь видеопроцессор рассмотрен не слишком подробно, но зато, взгляд и систематизация данных сделаны несколько иначе, чем в официальной документации и статье Б. Хохлова.
• Телевидеокомплексы цветного изображения серии HORIZONT CTV-672/VD, А. Кротченков, ж. РадиоЛюбитель, 2002 г, #2 - этот текст - плохой перевод datasheet. Если английский вам совершенно чужд - можно читать этот текст. Но лучше, если читая его, вы будете вторым глазом смотреть в оригинал - некоторые фразы проще перевести со словарем чем пытаться понять эту статью (вероятно, она написана каким -то машинным переводчиком и потом слегка проверена).

Теперь о том, чего не сказано в мануале. Т.е. о практике. Если упоминаются номера ножек - это для корпуса SDIP-56.

Питание видеопроцессора, интерфейс i2c

Питание подается по двум линиям, фильтры питания для каждой линии отдельные. Конденсатор 100 мкф, параллельно ему иногда ставят керамику 0.1 мкф. Последовательно либо резистор 1 ом либо дроссель 100 мкГн. Я использовал последнее (причем сопротивление дросселя постоянному току было около 2 ом), пользы от керамики не обнаружил. Микруха ест суммарно около 150 ма, 8 в. Уговорить её на более низкое напряжение питания почти бесполезно - ниже 7 в она перестает реагировать на i2c, а без неё неработоспособна. 8 в можно получить стабилизатором 7808, на всякий случай перед ним расположен предохранитель на 500 ма, а после стабилизатора - диод Зеннера (стабилитрон) на 10.5 в - в случае пробоя стабилизатора он должен сдохнуть и сжечь предохранитель. Ну и керамические конденсаторы не забывайте - до 7808 и после него. Хотя бы 0.1 мкф, но я использовал 0.22 мкф - на всякий случай.

В шине i2c нет ничего сложного, однако обратите внимание на то, что во всех практических схемах ТВ входы i2c защищены RC-цепочкой - 100 ом + 100 пф. Я не очень понимаю её назначение, но, возможно, это защита от высоковольтных импульсов. А таких импульсов в ТВ хватает. Так что эта цепочка должна быть расположена как можно ближе к выводам м/с. Также заметьте, что несмотря на то, что питание видеопроцессора 8 в, i2c-входы расчитаны на шину с напряжением 5 в.

Усилитель ПЧ, демодулятор

Фильтр ПЧ описан здесь, больше о нём добавить нечего. Сигнал с фильтра приходит на усилитель ПЧ (лапки 48, 49) и с него идет на демодулятор. Они почти не управляемые, однако по i2c нужно указать промежуточную частоту (тюнер расчитан на 38.0 МГц, фильтр тоже), наличие инверсии (бит MOD = 0) и отсутствие дополнительного усиления (бит GAI = 0). Отключение инверсии просто портит картинку (этот режим нужен, кажется, во Франции), а допусиление дает нечто сверхконтрастное (где оно нужно - не знаю).

Система автоподстройки частоты (AFC - auto frequency control) - лапка 5 - повторяем как в нарисовано в схеме ниже - она почти везде делается одинакого.

Система автоподстройки уровня (AGC - auto gain control) - лапки 53 и 54 - аналогично.

Блок VideoMute не трогаем (если выставить соответствующий битик - вывод 6 будет блокирован) - и на выходе 6, после эмиттерного повторителя, получаем готовый видеосигнал. Пока композитный и к тому же с подмешанным звуком. На лапке 6 постоянный уровень составляет около 3 в. Для проверки выход эмиттерного повторителя подключите к низкочастотному входу любого телевизора (или плате ТВ тюнера - если вам это ближе) через конденсатор не менее 0.1 мкф (а может лучше и без конденсатора). Вы должны увидеть нормальную картинку. Если это так - все рассмотренные в этом разделе блоки работают. Схема и номиналы эмиттерного повторителя почти везде одинаковые.

Тракт звука

Прежде чем попасть в тракт звука на лапку 1, сигнал проходит цепочку фильтров. Эта цепочка наиболее сильно отличается в различных конструкциях на базе tda8842. Я начал с самого простого варианта, и, убедившись в его работоспособности, на нём и остановился: сигнал с ранее рассмотренного эмиттерного повторителя заводится через небольшой конденсатор прямо на трехногий полосовой фильтр и с него на лапку 1. Этот вариант мозгов и настроек не требует и дает хороший звук. Конденсатор на лапке 56 ставиться как указано на схеме, 55-й выход я не использовал (линейный выход звука - до регулятора громкости).

Линейный вход (лапка 2) можно использовать по мере необходимости, однако литература сразу предупреждает о том, что этот вход желательно защищать от мира не только предложенной документацией RC-цепочкой, но и защитным стабилитроном или диодами (я использовал диоды д9 - у них низкое падение напряжения в прямом направлении (~0.3 в против ~0.6 у кремниевых (вроде кд522))). На схеме этот участок не показан.

Лапка 45 подключается без особенностей. Выход 15 заводится через разделительный конденсатор на УНЧ. Обратите внимание, что на пине 15 будет постоянный уровень около 3 в, в то время как постоянный уровень на входе микросхемы УНЧ tda2003 составляет около 1.2 в, т.е. разделительный конденсатор должен "+"-ом смотреть на tda8842.

О марках полосовых фильтров: удалось узнать только следующие варианты: bcb6,5an1, bcb5,5an1, фп1п8-62,01, фп1п8-62,02 [подпись "6,5"]. Я использовал SFE6.5 неизвестного производителя.

Вход видеотракта

Сигнал с лапки 6 и последующего эмиттерного повторителя должен попасть на вход 13 через режекторный фильтр, который удалит сигнал звука. Эта цепочка, так же как и фильтр звука, рассмотренный выше, также в различных ТВ выглядит по разному. Неизменно только то, что параллельно режекторному фильтру всегда стоит дроссель номиналом 8 мкГн. Без него режекторный фильтр превращается в не очень хороший полосовой (во всяком случае, так думает анализатор Х1-50. У меня не хватает образования спорить с ним :) ).

Здесь возникла серьёзная проблема. Дело в том, что в Томске мне не удалось найти ни одного режекторного фильтра. Возможно, причина в том, что полосовые фильтры звука иногда востребованы мастерскими для переделки телевизоров под российский стандарт, а режекторные никому не нужны. В общем, полгода поисков позволили обнаружить неизвестный мне ранее магазин радиодеталей в котором удалось купить последние два фильтра, но за последующие полгода они не появились нигде - даже в этом магазине. Поэтому в первых двух ТВ я ставил этот фильтр, в последующих трех - нет. И надо сказать - разницы в картинке не почувствовал, даже ставя и удаляя фильтр в одном и том же экземпляре ТВ... Теоретически, фильтр должен удалять несущую 6.5 МГц - её наличие должно быть видно на картинке как мелкая рябь. Может, диагональ слишком мала для обнаружения этого эффекта ? Хотя какая-то рябь на некоторых каналах бывает, но вроде бы я её видел даже в экземплярах с фильтром... Её источник так и не был обнаружен.

Марки режекторных фильтров, попадающихся в схемах ТВ: tcb5,5an1, tcb6,5an1, фп1р8-53с2e, фп1р8-63,01, фп1р8-63,02 [без пометки], фп1р8-63,05 [белый (не красный)]. Я в первые два ТВ поставил какой-то из фп1р8-63, в последующие - специально обученную перемычку :).

Каскад, усиливающий сигнал с фильтра перед входом 13, мало отличается в различных схемах. Вероятно, если фильтр удалить, то и этот каскад не будет нужен. Но я его всегда оставлял.

Входы 10, 11 и 17 (входы S-Video и композитного видео с внешних источников) я оформлял так, как указано в документации, но добавляя защитные диоды (как и для входа звука). Однако эти входы были только в одном экземпляре ТВ, причем если композитный вход работал очень хорошо, то S-Video (в качестве источника сигнала выступала видеокамера не_помню_какой_модели) - не очень. Однако этот вопрос подробно не изучался.

Синхронизация и развертка

Видеопроцессор имеет полный детектор синхросигналов, а заодно и генератор пилы кадровой развертки. Однако было решено не использовать его, так как в этом случае придётся задумываться над вопросами согласования силовых частей блока развертки монитора и выходов видеопроцессора. Нужно учесть не только допустимые токи и напряжения, но и временнЫе параметры - скважность импульсов строчной развёртки, например. В то же время, в мониторе уже есть синхропроцессор к174ха11, который неплохо справляется со своими задачами. Для работы ему нужен только композитный видеосигнал. Он есть у нас на лапке 38. Он есть и на других лапках, например на 13-ой, но 38-я удобна тем, что коммутатор видеопроцессора может подключить её не только к эфиру, но и, например, к низкочастотным входам видео. После 38-й лапки следует токовый усилитель ... а дальнейшее будет рассмотрено в отдельной главе повествования.

Однако обвязку цепей синхродетектора всё же делать придется. Просто потому, что декодер цвета должен знать - когда именно начинаются кадры и строки. Можно лишь не устанавливать нагрузочный резистор на выходе 40.

Обратите также внимание на ножки 51 и 52. Если вы увидите внизу экрана медленно увеличивающуюся черную полосу - проверьте номинал и температурный коэффициент конденсатора и резистора. Номиналы этих деталей должны быть достаточно близки к указанным на схеме - уход даже на 10 % будет заметен.

Вторая причина отказа от услуг встроенного генератора развёрток - tda8842 после сброса выключает строчную развёртку. Это сделано специально для того, чтобы не пропустить срабатываение какой либо цепи защиты или не включить строчную развёртку в неверный режим. Импульсы на выходе 40 появятся только после установки всех управляющих регистров центральным процессором. Но в мониторе 32втц201 используется блок питания из серии МП-3, который не предназначен для работы без нагрузки, а между тем, строчная развертка - его основная нагрузка. Т.е. если он включился - строчка тоже должна работать. Без вариантов. В неверный режим (при исправных деталях) она и так не выйдет - ведь ей управляет тупой к174ха11, который ни о каких центральных процессорах не знает и правильно работает сразу при появлении питания.

Декодер цвета

Почти вся остальная часть микросхемы - декодер цвета. В нём, наверное, много интересного, но не для нас - декодер просто работает при условии исправности деталей. Обращу внимание лишь на кварцевые резонаторы, подключаемые к точкам 34, 35.

Это - одно из самых подлых мест в схеме. Проблема в том, что проверить работоспособность этого участка весьма непросто. Кроме того, в документации говорится о том, что многие блоки схемы используют сигналы с этих кварцевых генераторов. Однако, как показала практика, даже если кварцы совсем удалить, м/с продолжает работать. Что ещё удивительнее - она даже может правильно декодировать цвет. Но не всегда. А сугубо по настроению. Например, нормально показывать в SECAM'е и совсем игнорировать PAL. Более того, мне попадались кварцы, которые уверенно работали в качестве задающих для микроконтроллера at89c2051 (причем на указанной частоте), но отчаянно не хотели работать с tda8842. Почему - я не знаю. Попытки подобрать конденсаторы между землей и таким кварцем приводили к неоднозначным результатам (например, пропадал SECAM, но появлялся PAL. Или это зависело от температуры. Или от того, с какого канала на данный перестроился тюнер). Это был дефект не экземпляра, а модели или партии кварцев - у меня было два таких кварца, купленных одновременно. Вылечить деффект удалось просто - купив ещё пару кварцев в другом магазине. Оба новых работали уверенно и без каких либо проблем. А пара неудачников отказывалась работать и в других экземплярах ТВ.

И ещё: кварц на 3.58 МГц нужен только для декодирования NTSC, которое отличается от PAL и SECAM частотами развёрток. У меня есть сомнения относительно того, сможет ли блок развёрток 32втц201 сдружится с NTSC. Поэтому и необходимость в этом кварце сомнительна. Однако, нужно помнить, что в управляющем коде - если вы захотите отказаться от этого кварца - нужно изменить соответствующий битик (XB = 0) в настройке видеопроцессора.

Входы OSD

Здесь нет ничего сложного, однако есть не вполне разжёванный момент относительно использования входа 26 (Fast Blank). Вроде как если всё прочитать и три раза обдумать - понять можно; но я не понял, пока не попробовал. Поэтому рассказываю: этот вход - трехуровневый. Т.е. если напряжение на нем лежит в диапазоне 0..0.4 в - на выходы RGB (19-21) сигнал поступает от декодера цвета (обычный режим работы); если напряжение увеличить до 0.9..3.1 в - выходы RGB подключаются ко входам 23-25; напряжением 4.0 в и выше можно вообще заблокировать выходы RGB (они переходят в Z-состояние). Вход 26 подтянут к напряжению питания видеопроцессора внутренним резистором, поэтому, даже если вы не используете OSD, вход не должен оставаться свободным. Ток потребления по входу 26 составляет около 0.2 мА (при подтягивании к "земле").

В документе "The GTV1000 Global TV Receiver" подробно рассматривается вопрос: когда использовать для OSD входы 23-25, а когда - подавать сигнал прямо на видеоусилитель ? И вывод: если нужно как-то суммировать сигнал ТВ с OSD - второй вариант. Если сигнал ТВ можно просто блокировать на время вывода элемента OSD - тогда проще первый вариант.

Входы 23-25 ожидают сигнала с уровнем около 3 в. Можно подать на них сразу сигнал с TTL-совместимых выходов формирователя картинки, но получится очень резкое изображение на фоне мягкого ТВ-сигнала. Я предпочёл использовать делитель c коэффициентом около 10:11.5.

Выход видео

По всем документациям и примерам лапки RGB-выхода (19-21) должны через небольшие резисторы (защитные ?) подключатся прямо к видеоусилителю. Но не всё так просто.

tda8842 имеет в своём составе цепь автоподстройки уровня белого. Если я правильно понял, она должна в конце кадра, когда луч уходит за пределы видимой области, подавать несколько испытательных сигналов на пушки кинескопа и отслеживать через вход 18 ток пушек. На основании этого анализа формируется коэффициент усиления каждого канала и постоянный уровень в канале. Эта автоподстройка позволяет удерживать токи пушек (а от них зависит яркость) на постоянном уровне по мере старения кинескопа.

Добиться работы этой схемы мне не удалось. Проявлялось это в том, что примерно через 10-20 минут после включения ТВ (до этого всё работало нормально) экран резко заливало синим цветом и никакими регулировками выправить балланс цветов не удавалось (т.е. картинка оставалась, но очень синяя, даже было трудно сказать - есть ли другие цвета ?). При отключении этой схемы цвета становились нормальными, но постоянный уровень на выходах RGB падал настолько (примерно с 3.1 в до 2.5 в), что серые и темные детали уходили за пределы свечения кинескопа.

На попытки решить вопрос мирно ушла неделя, а может и дней 10. За это время было подробно изучено поведение видеопроцессора в зависимости от следующих бит: BCO (задержка появления изображения после включения; вероятно, может использоваться против отравления катода (блокируя картинку до его прогрева)), AKB (разрешение стабилизации чёрного), AST (разрешает появление картинки всегда или только после подстройки чёрного), BLS и EBS (небольшая цветокоррекция синего), BKS (небольшая коррекция серых и черных тонов). Однако это ни к чему не привело. Возможно, что причина кроется в типовых характеристиках зарубежных и отечественных кинескопов - в токах пушек или их зависимостях от приложенных напряжений... В итоге, пришлось просто искусственно поднять постоянные уровни, включив между видеопроцессором и видеоусилителем цепочки из диодов д9 и подтягивающих резисторов. Подстройкой резисторов можно выравнивать баланс белого. Но остерегайтесь заменять эти резисторы подстроечными - случайный уход в крайнее положение сделает диод нагрузкой видеопроцессора. Кто победит - диод или выходные каскады - вы обязательно узнаете.

Защитные цепи

Видеопроцессор имеет несколько защитных входов. Он может отключить блок развертки в случае, если напряжение на защитных входах выйдет за некоторые пределы, кроме того, центральный процессор может опрашивать эти входы через шину i2c. Было решено не использовать их. Причины просты: отключение блока развертки в видеопроцессоре пользы для силовой части блока разверток не принесёт, так как она управляется внешним синхропроцессором. Это касается случаев превышения выходного напряжения анода кинескопа, срыва работы кадровой развёртки (что чревато выжиганием люминофора узкой горизонтальной полосой), и, возможно, других аварийных ситуаций. Что сгорит, то не сгниёт.

Таким образом, лапка 22 (ток лучей и контроль вертикали) остаётся свободной, 50 (перенапряжение) - свободной, 42 - включается по стандартной схеме (конденсатор на "землю"). Бит PRD ставим в "0" - чтобы на лапку 50 не было реакции.

Схема

В основном, моя схема является средним арифметическим схем телевизоров "Сокол 54ТЦ6155" (Шасси А-2000), схемы из журнала Радио 2000, # 4, стр. 11, а также схемы из журнала РадиоАматор 2004, # 5, стр. 10-11. Соколовская схема чуть более сложна по сравнению с другими, некоторые элементы, вроде дополнительных блокирующих конденсаторов я брал с неё, а упрощенные схемы некоторых каскадов - с других вариантов ТВ.

Все элементы срисованы, кажется, со второго экземпляра ТВ (я, часто, сначала собираю устройство, а потом рисую схему: подвожу итоги, так сказать). В других экземплярах были некоторые - несущественные - отличия, преимущественно, в номиналах резисторов. Они были продиктованы исключительно наличием отсутствия, а бегать по магазинам не хотелось. Сколь либо заметного на глаз и слух влияния подобные коррекции не оказывали.

Рисунок радиатора для 7808: