ATENÇÃO: O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 5 que por sua vez, faz parte do CURSO DE TELECOMUNICAÇÕES (MÓDULO 5 ao 7). A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. Você poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. Entre na nova loja virtual CTA Eletrônica e veja como: www.lojacta.com.br Além de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por e-mail, fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. Saiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos: www.ctaeletronica.com.br/web/curso.asp
AULA 2 OS CIRCUITOS DE VARREDURA Separador de Sincronismos - Cancelador de Ruídos As tensões para as varreduras H e V e seus estágios Oscilador e Saída Vertical - defeitos característicos Estágio de Deflexão Vertical - Oscilador e Driver A Saída horizontal e a corrente dente-de-serra Faremos nesta segunda aula, um apanhado geral dos circuitos que compõem a TV P&B, sendo que muito da teoria e prática colocada aqui, poderá ser utilizada também para a análise dos televisores em cores. O sinal transmitido pela emissora será captado pela antena e transferido ao SELETOR DE CANAIS; depois será amplificado em FREQUÊNCIA INTERMEDIÁRIA (FI), para finalmente ser demodulado no circuito DEMODULADOR DE VÍDEO (ou detector). Após este detetor de vídeo, aparece o sinal de vídeo composto, com pulsos de sincronismo negativos (horizontais e verticais). O sinal de vídeo irá para o circuito de LUMINÂNCIA (Vídeo), onde será amplificado e depois levado ao catodo do cinescópio para gerar a imagem (maior ou menor emissão de elétrons dentro do tubo). Uma amostra do sinal de vídeo também irá para o circuito de áudio para gerar o som no alto-falante. Uma outra amostra do sinal de vídeo, irá para o circuito de deflexão; mas, antes disso deverá passar pelo circuito SEPARADOR DE SINCRONISMOS, onde os pulsos de sincronismos serão extraídos do sinal de vídeo e levados ao circuitos e, para sincronizar a correta deflexão do feixe de elétrons dentro do cinescópio, ou seja, o deslocamento horizontal e vertical do feixe. SEPARADOR DE SINCRONISMOS Controle Automático de Frequência - defeitos no H APARELHO RECEPTOR DE TV sempre em conjunto, como veremos a seguir. Para melhor explicação do funcionamento, vamos utilizar como exemplo um circuito utilizado em TV s dos anos 70, devido ao fato dele ser totalmente transistorizado e discreto (sem estar integrado dentro de CI s). Na figura 1 temos o diagrama elétrico deste circuito. Podemos ver o sinal de vídeo demodulado, saindo do detetor de vídeo e sendo injetado na base de TR1. Este transistor tem a função de um reforçador de sinais (BUFFER) da base para o emissor. O sinal que sai neste ponto irá para aos estágios AMPLIFICADOR DE VÍDEO, CAG, e SEPARADOR DE SINCRONISMOS (veja mais detalhes destes estágios na parte final da aula anterior). Ainda no coletor de TR1, aparecerá o mesmo sinal de vídeo, invertido em relação ao emissor, mas com a mesma amplitude. CANCELADOR DE RUÍDOS: Considerando que os pulsos de sincronismos estão acima do nível de preto, ruídos acima deste nível, poderiam ser interpretados como pulsos de sincronismos, prejudicando a sincronização dos estágios horizontal e vertical. Logo, se no coletor de TR1 aparecer um ruído com intensidade acima dos pulsos, T conduzirá (apenas no tempo de ruído) fazendo com que em seu coletor apareça também um pulso positivo, que irá para a junção de R3 e R4. O sinal de vídeo que havia saído do emissor de TR1, Depois que o sinal de vídeo f o i d e m o d u l a d o e recuperado pelo detector de vídeo, ele será processado pelos vários circuitos da TV, visando gerar imagem e som. Um dos principais circuitos que garante que a imagem possa aparecer (e também sincronizada) é o circuito de deflexão. Devido a isso, vamos começar n o s s o e s t u d o d o funcionamento do aparelho de televisão por estes circuitos. Os estágios de deflexão, começarão com os circuitos S E P A R A D O R D E S I N C R O N I S M O e C A N C E L A D O R D E RUÍDOS, que trabalham CAG R 10 R 9 D2 R 7 TR1 T CONTRASTE R3 CANCELADOR DE RUIDOS D1 R8 R4 C3 +B AMPLIF. DE VÍDEO R11 C4 +B TR3 R6 R7 R1 C2 figura 1 PULSOS H e V PULSOS VERTICAIS PULSOS HORIZONTAIS 19
passa agora pelo diodo D1 (note que este diodo está Na figura 3a, temos a forma de onda em corrente para o diretamente polarizado, e claro, o sinal estará presente circuito de saída horizontal, chegando às bobinas no anodo e no catodo), caindo também na junção de R3 e defletoras horizontais e em (B) a forma de onda em R4. Considerando agora que este sinal também tem o corrente da saída vertical jogada às bobinas defletoras ruído, só que invertido, haverá um cancelamento destes, verticais. evitando-se assim, a falta de sincronização. t H figura 3a SEPARADOR DE SINCRONISMO: o sinal de vídeo (sem tr H ruídos), passa a gora por R4 e C3, atingindo a base de DIREITA TR3. Este transistor está polarizado para conduzir, só quando a tensão de base atingir determinado nível negativo (amplificador classe C). A) Olhando-se para o sinal presente na base de TR3, podemos ver que os pulsos de sincronismo chegam a um ESQUERDA potencial abaixo do nível de branco e preto, suficiente f H = 15.750 Hz para a polarização de TR3. t H = 63,5 s Logo, no coletor de TR3, aparecerão somente PULSOS tr H = 0,16 H = 10 s HORIZONTAIS e VERTICAIS, invertidos em relação ao sinal presente na base de TR3, mas sem a informação de vídeo (níveis de branco e preto que formam a imagem). INTEGRADOR: Os pulsos vão então, passar por R1 para serem integrados por, onde obtemos os PULSOS DE SINCRONISMO VERTICAIS, que deverão ser processados pelo circuito vertical. EMBAIXO B) trv DIFERENCIADOR: Os mesmos pulsos passam também por R6 e C2, onde à partir da diferenciação destes, obtemos PULSOS DE SINCRONISMO HORIZONTAIS, que irão para o circuito horizontal diretamente ao CAF (Controle Automático de Frequência). ESTÁGIO DE DEFLEXÃO Para que o feixe de elétrons se desloque no cinescópio de um lado para o outro, será necessário um sistema de deflexão que coordenará seu movimento. Sobre o canhão do tubo, são colocados dois conjuntos de bobinas que irão criar formas de ondas dente-de-serra que correspondem à circulação de corrente nestas. Essas bobinas são chamadas de bobinas defletoras, que podem ser vistas na figura 2. EM CIMA t V f V = 60 Hz t V = 16,6 ms tr V = 0,06 V = 1 ms FORMAS DE ONDA DE DEFLEXÃO: A) B) Podemos destacar aqui que as formas de onda EM TENSÃO para excitação das saídas horizontais e verticais nas entradas das bobinas, são diferentes das correntes dente-de-serra circulantes internamente nas mesmas bobinas - veja na figura 3b as formas de ondas com variações em tensão. Nesta figura, os pulsos de alta amplitude, se devem ao fato da alta reatância indutiva gerada nas bobinas defletoras, mais na horizontal do que na vertical, havendo necessidade de pulsos de alta figura 2 BOBINAS DEFLETORAS figura 3b entre 600Vp à 900Vp freq = 15.750Hz ref = 0V A dente-de-serra horizontal, terá frequência nominal de 15.750Hz (15.734Hz no padrão M), enquanto a vertical, frequência nominal de 60Hz (59,94 Hz no padrão M). Na figura 3a, temos as formas de onda em corrente para os circuitos de varredura horizontal e vertical, com seus tempos de retorno e exploração. +45Vdc +25Vdc +5Vdc ref = 0V freq = 60Hz 20
i n t e n s i d a d e v i s a n d o vencer esta reatância. Vemos que o circuito de s a í d a h o r i z o n t a l a p r e s e n t a m p u l s o s positivos que nada tem a ver com a dente-de-serra criada internamente nas bobinas, mas, utilizando a l g u n s c i r c u i t o s complementares, esses pulsos acabam gerando uma corrente dente-deserra dentro da bobina horizontal. Já para a saída vertical, pode-se observar uma variação dente-deserra na tensão e entre essa variação um pulso de alta intensidade, que se torna necessário para forçar o retorno do feixe de uma forma mais rápida. Devido aos cinescópios atuais possuírem tela entrada do sinal de vídeo SEPARADOR DE SINCRONISMO CAF OSCILADOR plana (FLAT SQUARE), é necessário uma correção no traçado (correção S) para que o feixe de elétrons chegue às bordas do mesmo sem atraso em relação à informação. Esta correção é feita tanto nas bobinas horizontais quanto nas verticais. Veremos essas correções em detalhes na segunda parte do módulo. O estágio completo de deflexão (em blocos) está apresentado na figura 4. Onde temos na entrada do separador de sincronismos o sinal de vídeo completo, separando a partir dos filtros diferenciador e integrador os sinais que irão sincronizar os estágios de sincronismos horizontais e verticais. Esses estágios possuem circuitos osciladores que geram a excitação dos estágios de saída que por sua vez, excitam as bobinas defletoras, que serão responsáveis pela deflexão horizontal bem como vertical do feixe eletrônico no cinescópio. EXCITADOR OSCILADOR BDH SAÍDA SAÍDA DIAGRAMA EM BLOCOS DOS ESTÁGIOS DE DEFLEXÃO a se carregar até atingir 5V, quando novamente S1 será acionada. figura 5 + 0V 5V S1 À SAÍDA MAT BDV FONTES AUXILIARES figura 4 ESTÁGIO DE DEFLEXÃO A deflexão do feixe de elétrons em sentido vertical, normalmente é iniciado por um circuito OSCILADOR, sendo aí formada a dente-de-serra de varredura; além disso, possui um circuito de SAÍDA, onde o sinal é elevado a níveis suficientes para que haja a criação da corrente dentro das bobinas de deflexão e obtendo com isso, o deslocamento do feixe verticalmente. OSCILADOR Neste estágio, forma-se a tensão dente-de-serra, através de um circuito formado por um capacitor e uma malha de polarização para este capacitor, como mostra a figura 5. O funcionamento é o seguinte: quando ligamos o televisor, o capacitor que inicialmente está descarregado, começará a se carregar. Quando a tensão atingir um determinado nível (5V) pressionaremos a chave S1 que fará com que o capacitor se descarregue. Liberando-se a chave, novamente o capacitor, começará Através do chaveamento de S1, forma-se a dente-deserra sobre o capacitor, como mostra a figura 5. A frequência de acionamento da chave deverá ser em torno de 60Hz. Na figura 6, temos o circuito de um oscilador vertical, cujo principio de funcionamento foi muito utilizado na década figura 6 + C2 R1 + R8 Q2 AJUSTE DE C4 FREQÜÊNCIA R9 + R3 R5 Q1 R10 R4 R6 R7 C6 C3 R11 À SAÍDA C5 Q3 21
de 70. O sinal proveniente do circuito oscilador vertical irá entrar Quando ligamos o aparelho, a tensão sobre C5 é zero no integrado indo para a base de Q1, que juntamente volt; com isto, a tensão de emissor de Q1 também é baixa com Q2 formarão um amplificador do tipo seguidor de fazendo com que o transistor mantenha-se saturado emissor, onde Q2 reforça a amplificação de Q1. Se Q3 definindo uma tensão baixa para seu coletor. Com a não existisse, Q1 e Q2 serviriam apenas como um carga de C5 e o consequente aumento da tensão sobre amplificador normal, onde no emissor de Q2 teríamos o ele, a junção base/emissor de Q1 começa a ficar sinal amplificado em tensão e corrente, pronto para despolarizada, fazendo com que a tensão no coletor de excitar a Bobina Defletora Vertical (BDV). Q1 suba, subindo também a tensão de emissor de Q2. Considerando o sinal na entrada do CI uma dente de Logo, Q2 começa sua polarização, fazendo com que o serra, teremos no início da varredura esta tensão tensão de base de Q3 suba, obrigando-o também à subindo (início da rampa), fazendo Q1 conduzir cada vez conduzir. Assim, através do coletor/emissor de Q3, o mais, gerando na saída um rampa descendente e capacitor C5 começa a descarregar-se. Isto produzirá mantendo Q3 cortado; com este transistor cortado, irá um pulso negativo através de C3, na base de Q1, carregar-se durante a exploração com a tensão de +B obrigando-o à cortar. Com isto, Q2 conduzirá o suficiente (25V). No final da exploração, a rampa ascendente da para saturar Q3 e assim completar a descarga do dente de serra termina e cai rapidamente na rampa de capacitor, que é feita de forma muito rápida. Depois disto, descida, durante o retorno; então no coletor de Q3, o ciclo se reinicia. teremos um pulso de tensão positiva fazendo Q3 saturar, Os pulsos de sincronismo vertical, formados através de levando a tensão de 25V (+B) para o polo negativo de ; R1 e (integrador), sendo acoplados a partir de C2, como este já estava carregado com 25V teremos no polo obrigará Q2 a conduzir (independente se a tensão que positivo de uma tensão de quase 50V (dobro de +B) está subindo no emissor já estiver alcançado o ponto de em relação à massa, fazendo D4 cortar e levando a polarização) e em consequência C5 se descarregará tensão de 50V para alimentar o amplificador (via coletor (retorno vertical). Desta maneira o OSCILADOR estará de Q2). Isto fará Q2 saturar e jogar os 50V na saída do SINCRONIZADO com os pulsos de sincronismos amplificador, gerando assim um pulso de tensão alta (2x verticais da emissora. +B) na saída do integrado. Como este pulso de tensão alta, e que ocorre no retorno, é chamado de FLY BACK, SAÍDA e o circuito formado internamente por Q3 e R5 e externamente por e D4 é chamado de FLY BACK A saída vertical é semelhante em todos os aspectos à GENERATOR. saída de som, diferenciando apenas na CARGA, que no Este pulso de alta intensidade que ocorre no retorno do caso será uma bobina de DEFLEXÃO e não um alto- vertical é necessário, pois a reatância da bobina falante. Apesar de no tempo de retorno vertical, as defletora é alta, opondo-se à variações de corrente de informações já virem em nível de preto, faz-se forma rápida. Sendo assim, devemos aplicar necessário uma polarização para cortar completamente momentaneamente uma tensão muito alta sobre a o brilho no retorno vertical. Isto é conseguido através de bobina, quando o feixe estiver no fim da exploração parte da forma de onda do vertical. vertical, e contrária à circulação de corrente que está Vamos pegar como exemplo uma saída vertical moderna havendo, para fazer com que essa corrente caia rápido à (usada a partir dos anos 1990) que já é totalmente zero e após inverta seu sentido, também de forma rápida. integrada em um único CI (Circuito Integrado), como A falta ou deficiência deste pulso fly back irá retardar o mostrado na figura 7. retorno do feixe para o canto superior e isso provocará o figura 7 FLYBACK GENERATOR D4 Q2 Q3 R5 D2 D3 R3 R4 D1 +B +25V IN R1 OUT sinal proveniente do oscilador vertical Q1 CI DE SAÍDA BDV C2 R6 22
vertical ou usar o EXCITADOR DA CTA. e) Verificar polarizações do estágio oscilador vertical. f) Verificar se existe a dente-de-serra vertical desde o oscilador até a saída. aparecimento da imagem antes que o feixe vá até o lado de cima e comece nova exploração vertical. Isto aparece na tela como se fosse uma página virando no lado de cima (a informação da imagem aparece enquanto o feixe está subindo e após descendo). Além disso como o feixe não chega no canto superior, aparecerá uma barra preta horizontal do lado de cima do cinescópio. Isto geralmente ocorre quando (valor médio de 100mF) perde sua capacitância ou ainda apresenta uma fuga. Na saída do integrado, o nível médio DC do sinal é chamado de 1/2 Vcc, e como a tensão de alimentação é de 25 volts (normalmente) teremos este ½ Vcc em 12 ou 13 Vdc. Como dissemos anteriormente, a saída vertical é muito semelhante à saída de som e sendo assim, necessitaremos de uma capacitor de acoplamento para ligar a bobina defletora à massa; Desta forma, vemos na figura que, em série com as BDV, temos um capacitor (C2), que na prática tem seu valor entre 470mF e 1000mF. Ele irá desacoplar a componente contínua (1/2Vcc) e deixará circular apenas a corrente dente-de- serra. Nas saídas verticais alimentadas por fonte simétrica, o 1/2 Vcc será de 0 volt, não necessitando do capacitor de acoplamento da dente-de-serra e desacoplamento da tensão de ½ Vcc; estes circuitos com saída de zero volt, quando apresentam defeitos, podem gerar uma corrente constante nas BDV, podendo em casos extremos danificar o cinescópio. ATENÇÃO: o vertical fechado, representaria uma faixa com brilho intenso no sentido horizontal do cinescópio, que ocorre quando o feixe reproduzindo a imagem, fica concentrado apenas em uma linha na tela. Mas, muitos aparelhos atuais, possuem um circuito de proteção que evita o traçado brilhante pelo corte do amplificador de luminância (tensão do catodo é mantida em nível alto). NÃO COMPLETAMENTE FECHADO Este problema pode estar relacionado tanto com a saída vertical, quanto com o oscilador vertical. Nestes casos, a partir da observação da forma de onda no oscilador e na saída, deverá se determinar o estágio defeituoso. DEFEITO NA SAÍDA : O defeito de vertical meio fechado, se manifestará nesta etapa, sem achatar a imagem, mas causando um corte na mesma ou DEFEITOS CARACTERÍSTICOS DA deformações no lado superior ou inferior (figura 10). ETAPA Nesta imagem temos uma deformação no lado superior Na figura 8 temos uma imagem normal de uma TV, onde esta aparece sem distorção. A seguir, daremos alguns comentado na figura 7. exemplos de defeitos que o circuito vertical pode apresentar: figura 8 IMAGEM NORMAL da cena, onde há o acúmulo de informações e isso tem a ver com a formação do pulso fly-back, com defeito na área de formação do pulso de retorno vertical, como DEFEITO NO OSCILADOR : vertical meio fechado, se manifestará nesta etapa, normalmente FECHADO comprimindo a imagem sem causar perdas nela. Não há, Muitos problemas na amplificação de potência ou no normalmente intensidade de brilho maior nos extremos. oscilador vertical, podem provocar este defeito (figura 9). O problema é provocado normalmente por deficiências Deve-se portanto, conferir os seguintes itens: no circuito formador de rampa vertical, por fuga dos a) Tensão de alimentação do vertical capacitores nesta etapa ou ainda deficiência na b) Tensão de 1/2 Vcc na saída vertical para as saídas polarização da mesma, como ilustra a imagem da figura CLASSE A (com transistores) ou CLASSE B, e tensão 11. acima de 1/2 Vcc na saída em CLASSE A com transformador. c) Verificar se a saída vertical está conectada à BOBINA DEFLETORA. Quando utilizamos o osciloscópio, a falta da carga, ou ligação à bobina de deflexão, mostrará uma onda de grande amplitude e quadrada, que ocorre quando os transistores de saída são polarizados e como não há carga, a tensão vai rapidamente para nível positivo e negativo. d) Injetar sinal de 60Hz na entrada do estágio de saída figura 9 SEM IMAGEM APENAS UMA FAIXA CENTRAL BRILHANTE figura 10 IMAGEM CORTADA E SEM DISTORÇÃO. ACÚMULO DE BRILHO NA PARTE SUPERIOR figura 11 IMAGEM APARECE INTEIRA, MAS ESTÁ ACHATADA E SEM EXCESSO DE BRILHO NOS CANTOS 23
LEVEMENTE FECHADO EM CIMA OU EXERCÍCIO RESOLVIDO EMBAIXO: manifesta-se normalmente na saída vertical Televisor com imagem fechada na parte superior, como e pode se constituir como uma deficiência de ganho de mostra a figura 14. um dos transistores de saída, ou ainda deficiência na Podemos saber através da imagem que o defeito filtragem da tensão de alimentação; na figura 12 temos encontra-se no circuito vertical, pois ele ocorre por uma imagem com este defeito. deficiência do deslocamento do feixe em sentido vertical (desloca-se normalmente na parte de baixo da imagem, figura 12 mas no canto superior existe um acúmulo de imagem). Como a imagem está apenas cortada e não achatada, muito provavelmente o defeito está localizado na saída IMAGEM LEVEMENTE vertical. FECHADA, CORTANDO O próximo passo é ligar a TV na lâmpada série, e com o PARTE DA IMAGEM E voltímetro medir a tensão de saída de 1/2 Vcc da saída COM POUCO EXCESSO vertical. Para isso devemos ter em mãos o esquema DE BRILHO elétrico, para saber os pontos certos a medir. Na figura 15, temos parte do circuito vertical da TV em análise, com as tensões medidas inicialmente pelo técnico (dentro dos NÃO SINCRONIZA: este defeito é círculos). característico da imagem ficar rolando; normalmente a deficiência ocorre antes do oscilador vertical, na etapa do integrador ou no comparador, quando existir. Na prática geralmente temos algum capacitor de acoplamento com problema. Na figura 13 temos a ilustração deste defeito. figura 13 IMAGEM FICA ROLANDO DEVIDO À FALTA DE SINCRONIZAÇÃO ANÁLISE DE DEFEITOS Os defeitos no circuito vertical são muitos frequentes, e portanto o aluno deverá estudar com muita atenção este capítulo, e assim identificar e localizar a parte defeituosa do circuito. As análises de defeitos deverão ser feitas sempre com a TV ligada na lâmpada série, tendo em mãos o esquema elétrico correto do aparelho. Com isto o aluno (ou técnico) deverá medir as tensões do circuito, e através das técnicas já abordadas nos módulos anteriores, isolar a parte do circuito defeituoso; muitas vezes será necessário utilizar o osciloscópio para analisar os sinais processados no circuito para uma correta análise de seu funcionamento. Outra técnica muito utilizada é a de injetar sinais e tensões externas no circuito e através do osciloscópio verificar o processamento destes sinais pelo circuito vertical. Com a ajuda da lâmpada série e utilização do osciloscópio, o aluno poderá chegar rapidamente ao defeito do circuito vertical; por isso ele deverá ter uma boa base teórica para conseguir interpretar as formas de ondas obtidas no osciloscópio. figura 14 FALHA NO TOPO DA IMAGEM figura 15 Nosso circuito de saída vertical é alimentado por uma tensão nominal de 25V, que pode ser confirmada pelo voltímetro (25,2V). A tensão de 1/2 Vcc teórica deveria ser de 12,5V, o que também acabou se confirmando com a medição do voltímetro (12,1V). Sendo assim, inicialmente podemos concluir que o circuito de saída vertical está funcionando corretamente; mas resta saber o que está realmente acontecendo com o sinal processado pela saída. Para isso, devemos utilizar o osciloscópio e medir a forma de onda da saída vertical, como mostra a figura 16. Nesta figura, temos as formas de onda medidas pelo o osciloscópio na entrada do CI de saída vertical e também no pino de 1/2 Vcc (saída). Na entrada temos uma dente de serra de 2,2 Vpp, com um nível DC de 2,2 V; estes parâmetros são considerados normais, e como o sinal não apresenta distorções, podemos considerar que o sinal que está entrando no CI de saída vertical está normal. Quanto ao sinal de saída, teremos uma dente-de-serra também sem distorções e nível DC de 12,1V (1/2Vcc) compatível com o circuito. Mas, o pulso de FLYBACK chega apenas a 32Vp, enquanto que ele deveria ter 50Vp 24