Salvo el sistema
por interferencia de RF (ya prácticamente
obsoleto) y el digitalizador, todos los sistemas
basan su funcionamiento en la modificación
del sincronismo horizontal.
Por lo tanto, analizaremos aquí,
con el mayor rigor, cómo funciona una etapa
separadora de sincronismo en presencia de señales
normalizadas y de otras que no lo son.
Los pulsos de sincronismo se caracterizan
porque forman los picos máximos de modulación
de la portadora de RF de la emisora. Este tipo de
modulación de video se llama «modulación
negativa o inversa de video» y es común
a todas las normas actuales de TV.
La modulación negativa (o
modulación inversa) tiene una ventaja inherente:
el sincronismo tiene una amplitud estable, en cambio
la información de video presenta fluctuaciones
relacionadas con el contenido de la imagen.
De esta manera el control automático
de ganancia de la FI siempre tiene un nivel estable
para realizar su función de control.
Para explicar el funcionamiento
del separador de sincronismo, nos interesa saber
que la etapa de FI entrega una señal de video
compuesto relativamente estable en amplitud y cuyo
valor máximo o mínimo (dependiendo
de qué semiciclo de la portadora se detecte)
corresponde a los pulsos de sincronismo horizontales
y verticales; los pulsos siempre superan el nivel
de negro máximo de la imagen y dan lugar
a un nivel de amplitud llamado infranegro.
La señal de video compuesto
no es apta para sincronizar las etapas de deflexión
del televisor. De ella se deben separar las informaciones
de sincronismo vertical y horizontal y luego separar
el sincronismo vertical por un lado y el horizontal
por otro, para dirigirlo a la correspondiente base
de tiempo. Ver fig. 5.
Algunos televisores trabajan por
nivel de recorte fijo, didácticamente conviene
analizarlos primero. En casi todos los TVs, la señal
de video que sale de la FI tiene una amplitud de
valor pico a pico de 2,5 V (infranegro). El nivel
de negro, a su vez, está fijado al 70 % del
nivel máximo correspondiente al infranegro
(100 %). Ver fig. 6.
Nota: En esta sección tratamos
el caso de los TVs donde se remodula el semiciclo
positivo de la portadora de video. En los casos
en que se detecta el pico negativo, la señal
de video es inversa a la mostrada en la fig. 6 y
en toda la explicación siguiente se deberán
modificar los circuitos teniendo en cuenta esta
condición.
Un simple circuito recortador a
nivel de 2,1V permite separar la señal de
sincronismo (en la fig. 6 sólo se dibujó
el pulso horizontal, pero el vertical tiene niveles
similares). Por ejemplo, el circuito de la fig.7
cumple perfectamente el cometido de recortar el
sincronismo y su posterior inversión.
En los televisores donde se emplea
este circuito, primero se deforma la señal
de video para enfatizar los niveles superiores al
70 % y permitir la utilización de un eje
de recorte del orden del 50 % de la amplitud total.
Ver fig.8.
Si el nivel de tensión de
2,1V de la figura 8 se pudiera variar en función
de la amplitud de pico de la señal de video,
el circuito perdería la inestabilidad inherente
que lo caracteriza. Ver fig. 9.
Este circuito puede funcionar correctamente
pero es algo complejo.
En realidad con un solo transistor
se puede lograr un circuito que tiene las características
de ajuste automático de nivel de recorte,
y es el que se utiliza prácticamente en todos
los televisores desde la época de los circuitos
transistorizados de blanco y negro.
Didácticamente conviene
analizar primero el recortador a diodo. Si bien
el separador a diodo no tiene utilidad práctica,
todos los circuitos usados en la actualidad basan
su funcionamiento en él. En la fig. 10 se
observa el sencillo circuito de un separador a diodo
y las formas de señal relacionadas con él.
Para simplificar nuestro estudio se considera solamente
el pulso de sincronismo horizontal y una señal
de video en escalera con amplitud normalizada de
2,5V con sincronismo positivo.
Conociendo el funcionamiento de
un rectificador a diodo, se puede entender fácilmente
el del separador a diodo. En principio se debe considerar
que R2 tiene un valor despreciable y no modifica
la corriente de carga de D1. De este modo, el circuito
tiene sólo tres componentes: D1, R1 y C1.
Cuando se conecta la fuente de
video, C1 se carga al valor de pico del video, que
en este caso es de 2,5V (despreciamos la barrera
del diodo). Cuando termina el pulso de sincronismo,
sobre C1 hay más tensión que en la
fuente de video y D1 queda en inversa. Esta condición
se mantiene hasta la llegada del siguiente pulso
de sincronismo.
En los instantes en que D1 no conduce,
el capacitor C1 se descarga sobre R1. La constante
de tiempo R1C1 se elige con todo cuidado para que
el nivel de descarga siempre sea inferior a la amplitud
del pulso de sincronismo (en este caso 30 % de 2,5V
= 0,75V). Si el nivel de descarga es excesivo existe
el peligro de que un pico a nivel de negro, anterior
al sincronismo, haga conducir al diodo y genere
un falso sincronismo. Si el nivel de descarga es
muy pequeño, la corriente que circula por
el diodo es pequeña y el pulso de sincronismo
tendrá poca amplitud.
El pulso de salida del sincronismo
se obtiene sobre el resistor R2 y es una muestra
de la corriente circulante por el diodo. La señal
V2 tendrá amplitud nula durante todo el tiempo,
salvo cuando llega el pulso de sincronismo; en este
momento comienza la carga de C1 a un valor alto
de corriente que luego se va reduciendo. Cuando
finaliza el pulso de sincronismo, la corriente por
el diodo, que se iba reduciendo suavemente, se corta
en forma abrupta (corriente de corte) y vuelve al
valor cero. La tensión V2 podría considerarse
como un pulso de sincronismo incipiente, que posteriormente
se deberá amplificar y conformar hasta obtener
un pulso rectangular.
Antes de estudiar este proceso
de conformación, analizaremos cómo
se comporta el circuito al reducir la tensión
de la fuente de video.
En la fig. 11 podemos observar
que al reducir la excitación se reduce la
corriente por el diodo y la tensión de carga
de C1 (equivalente al nivel de recorte del circuito
de recorte variable). Como el nivel de descarga
de C1 depende de la tensión media sobre el
capacitor, se obtiene un nivel de descarga menor
que estabiliza el funcionamiento automáticamente.
Si observamos la señal V2 veremos que sólo
se produce una reducción del valor de pico
del sincronismo y, sobre todo, del valor final del
pulso.
El circuito posterior debe tener
en cuenta estas variaciones y debe ser capaz de
funcionar aun con los mínimos valores de
señal de video.
Amplificar y conformar este pulso
es un proceso sencillo. En el ejemplo de la fig.12
se agrega un amplificador por 20 que eleva el valor
de pico de V2 de 0,2V a 4V y forma la señal
V3.
El conformador es un transistor
usado como llave. El valor mínimo del pulso
amplificado debe ser capaz de mantener el transistor
saturado. De este modo, manteniéndose la
saturación de Q1 durante todo el pulso de
sincronismo, se obtiene un pulso rectangular de
suficiente amplitud, aunque de polaridad inversa.
Si fuera necesario, otro transistor se puede encargar
de invertir la polaridad.
El lector se preguntará
en este momento dónde está la simplificación
circuital que nos hizo desechar el sistema de recorte
con ajuste automático de nivel. En este apartado
todavía no puede apreciarse, recién
podrá hacerlo en el próximo, donde
llegamos a un circuito práctico que le permitirá
observar la simplicidad anticipada.
Si en lugar del diodo D1 de la
fig. 10 utilizamos la juntura base/emisor de un
transistor, obtendremos el circuito de la fig. 13
(el diodo D1 puede estar antes o después
del RC, sin que cambie la forma básica del
circuito).
No es necesario un resistor sensor
de corriente; en efecto, la corriente que circula
por el diodo base emisor provocará una corriente
de colector que se relaciona con la de base a través
del beta del transistor, que puede ser del orden
de 300.
El transistor Q1 cumple, por lo
tanto, con tres funciones: sensar la corriente,
amplificar y conformar la señal, si se tiene
en cuenta que la corriente de corte es capaz de
saturar el transistor. El circuito es ahora muy
simple, pero el lector debe recordar que habíamos
realizado una enorme simplificación al considerar
sólo los pulsos horizontales.
Veremos ahora cómo se consigue
que nuestro sencillo circuito se comporte, al mismo
tiempo, como separador de ambos pulsos de sincronismo.
En la fig. 14 se agrega una constante
de tiempo de mayor valor adecuada para el pulso
de sincronismo vertical. El lector debe observar
que C1 y C2 están en serie entre ambos y
con la juntura base emisor. Durante el pulso de
sincronismo horizontal, la corriente de base carga
los dos capacitares en serie; la carga acumulada
en cada capacitor es función del valor de
capacidad y, como C2 es mucho menor que C1, todo
ocurre como si C1 no existiera y el circuito es
similar al de una sola constante de tiempo. Cuando
llega el pulso vertical, C2 se carga de inmediato
pero C1 lo hace más lentamente a través
de R2. La carga de C1 provoca corriente de base
y Q1 se saturará mientras exista pulso de
sincronismo vertical; es decir, que el circuito
tiene un doble funcionamiento adecuado a ambos pulsos
de sincronismo. La descarga de C1 entre pulso y
pulso se produce a través de R1 y de la resistencia
interna de la fuente de video.
Cuando las señales que ingresan
a un separador de sincronismo no son las normales,
éste reacciona según la anormalidad
de la señal.
Por ejemplo, la señal puede
tener inversión de video y sincronismo horizontal
con el pulso vertical normal. En este caso, el pulso
vertical se debiera separar normalmente, pero no
siempre es así; puede ocurrir que el nivel
de video invertido supere la amplitud de los pulsos
verticales. Ver fig. 15. Como se observa, cuando
el video supera en amplitud el sincronismo, se produce
corriente de base del transistor separador en concordancia
con el video invertido y, por lo tanto, se generan
pulsos horizontales fuera de tiempo (se dice que
se generan «pulsos horizontales aleatorios»)
que son los que provocan el desgarro de la imagen.
Además, el video invertido puede cargar también
el capacitor de constante de tiempo alta, lo que
genera pulsos verticales fuera de tiempo o suprime
los reales.
Si se tratara de un sistema con
supresión de sincronismo horizontal o con
sincronismo horizontal variable en amplitud, ocurriría
algo similar, el video hace conducir aleatoriamente
el transistor separador de sincronismo y se generan
falsos pulsos de sincronismo horizontal, que modifican
la frecuencia del oscilador y provocan torceduras
de la imagen, sincrónicamente con la información
de video.
Por supuesto todo depende de la
información de video existente en cada momento.
Si la información de video
tiene poca amplitud, el separador puede perder los
pulsos horizontales pero no genera pulsos falsos;
en este caso, todo depende de la estabilidad del
oscilador horizontal.
Si el TV es moderno, tendrá
un oscilador con resonador cerámico y la
imagen puede tener un corrimiento de frecuencia
horizontal muy leve, y producirá una imagen
perfectamente discernible o casi enganchada (por
este motivo se recurre a invertir el video para
conseguir un encriptamiento mayor). Si la codificación
es por interferencia de video, esta situación
nunca se produce porque la señal interferente,
sumada al video, siempre tiene amplitud suficiente
como para generar pulsos horizontales a destiempo
que engañan al generador horizontal. |
