Este artigo é originalmente do livro Curso de TV e Vídeo que publicamos nos anos 80 visando os televisores analógicos da época. O artigo tem interesse prático para os leitores que desejam reparar ou recuperar equipamentos antigos. Mais sobre o assunto pode ser obtido nesta seção e no livro disponível para download.
Conforme sabemos de artigos anteriores, cada ponto de imagem deve ser reproduzido no local certo da imagem e isso implicava numa sincronização total do sinal de. Imagem. Para obter o sincronismo eram enviados junto com o sinal de vídeo pulsos que correspondem ao início de cada linha e à mudança de quadros.
a) O SEPARADOR DE SINCRONISMO
A imagem é formada por "linhas" e quadros que se sucedem. O feixe de elétrons “varre" a tela produzindo linhas e quando a tela está cheia um novo quadro tem início, com o início de uma nova seq04ncia de linhas, conforme mostra, a figura 1.
Os pulsos que indicam a mudança de linha, são produzidos a uma razão de 15 750 vezes por segundo (15,75 kHz), enquanto que os pulsos que indicam a mudança de quadro são bem mais lentos e se repetem numa razão de 60 vezes por segundo (60 Hz).
Assim, existe um ponto do circuito do televisor em que estes dois tipos de pulsos devem ser separados para comandar estágios diferentes do aparelho, conforme mostra a figura 2.
Os pulsos de sincronismo horizontal que se repetem à razão de 15750 vezes por segundo vão para os blocos que fazem a varredura horizontal, ou seja, que movimentam o feixe de elétrons para os lados (esquerda e direita), indicando o momento em que cada linha termina e começa uma nova.
Já os pulsos de sincronismo vertical se repetem numa frequência de 60 Hz e servem para controlar os estágios de sincronismo vertical, que indicam o momento em que um quadro termina e começa um novo. A diferença entre as frequências dos dois tipos de pulso facilita sua separação.
O primeiro fator a ser considerado é então o reconhecimento dos pulsos, já que eles poderiam ser confundidos com os picos de sinal de vídeo, mas isso não ocorre, porque conforme vimos, os pulsos de sincronismo têm um nível mais elevado que a informação de imagem, conforme está na figura 3.
O problema que pode ocorrer é que um pulso de transiente seja confundido com um pulso de sincronismo isto ocorre, por exemplo, quando colocamos o televisor perto de aparelhos que não sejam muito imunes a este problema. Assim quando ligamos o aparelho, o sincronismo é "perdido" por um instante e a imagem "rola” para depois se estabilizar, no quadro seguinte, os circuitos retomam o controle total do funcionamento, conforme mostra a figura 4.
Perceba o aluno, que a perda de sincronismo tem sérias consequências para a qualidade da imagem. Quando perdemos o controle sobre o sincronismo vertical, os quadros passam a começar e terminar em locais errados e o resultado é que podem tanto ficar deslocados na tela, como rolar para cima ou para baixo, conforme mostra a figura 5.
Essa rolagem vai ocorrer num sentido ou noutro, conforme a frequência do sincronismo vertical se adiante ou atrase em relação à frequência com que os quadros da estação serão recebidos.
Nos aparelhos antigos havia um controle no painel que permitia um certo ajuste dessa frequência em caso dela "escapar", mas na maioria dos aparelhos modernos isto é feito de podo automático, dispensando o uso do controle vertical.
Já o horizontal, "atrapalha" os pontos onde começam e terminam as linhas e o resultado é que a imagem "entorta" de um lado ou de outro: conforme mostra a figura 6.
O lado onde ocorre o "entortamento" depende da frequência que o circuito interno está gerando, se maior ou menor que os 15 750 Hz. Nos aparelhos mais simples também existe um ajuste "horizontal" para ser usado quando este sincronismo foge.
Os técnicos sabem muito bem que defeitos nas etapas de separação dos pulsos de sincronismo, ou ainda, nas etapas de deflexão e sincronismo vertical e horizontal causam este tipo de problema com a imagem (rolagem), indo diretamente aos seus circuitos para análise.
Mas, como se faz a separação dos pulsos de sincronismo?
Na figura 7, temos um diagrama de blocos representando o funcionamento do circuito separador de sincronismo. Este circuito normalmente é baseado na ação de filtros que tem por base capacitores e resistores.
Se tivermos um capacitor e um resistor ligados, conforme mostra a figura 8, este circuito forma um filtro "passa altas".
Em outras palavras, os sinais de frequências mais baixas encontram dificuldade em passar pelo capacitor, pois a reatância capacitiva aumenta à medida que a frequência diminui. No entanto, os sinais de altas frequências encontram facilidade em passar pelo capacitor.
Corretamente dimensionado, um circuito como este deixa passar os pulsos de sincronismo horizontal, mas impede a passagem dos pulsos de sincronismo vertical. Agora, temos na figura 9 outra configuração em que também temos um resistor e um capacitor.
Esta configuração forma um circuito denominado filtro "passa-baixos". Nela, os sinais de frequências mais altas encontram pequena oposição do capacitor e são desviados para o fio terra, desaparecendo. Já os sinais de baixas frequências não passam pelo capacitor e podem "seguir em frente".
Este circuito não deixa passar os pulsos de sincronismo horizontal, mas não impede a passagem dos pulsos de sincronismo vertical. Combinando os dois circuitos, podemos separar os pulsos de sincronismo com facilidade, conforme mostra a figura 10.
Observe que a este circuito acrescentamos um terceiro filtro cuja finalidade é suprimir as variações muito rápidas do sinal, que possam ser confundidas com pulsos de sincronismo e costumam ocorrer, por exemplo, por causa de ruídos naturais.
Um problema deste tipo de circuito é que após a separação, os pulsos não mantêm a forma de onda original. No entanto, conforme veremos a seguir, o sinal também não deve ser retangular para termos a varredura da tela.
b) CIRCUITOS DE SINCRONISMO
A finalidade do sincronismo horizontal é fazer com que o feixe de elétrons se desloque linearmente e com velocidade constante da esquerda para a direita da tela, conforme mostra a figura 11.
Conforme estudamos no início do curso, a deflexão do feixe de elétrons é feita se aplicando uma tensão a uma bobina que envolva o cinescópio, ou então a um par de placas defletoras. Devemos então, partir de uma tensão nula, onde que o feixe de elétrons está totalmente à esquerda e à medida que esta tensão vai subindo, o ponto luminoso vai se deslocando para a direita, pois é nesta direção que o feixe é deflexionado, conforme mostra a figura 12.
É fácil perceber que, para o deslocamento ser feito com uma velocidade constante, a tensão deve subir linearmente no elemento que controla o feixe, ou seja, devemos ter um sinal com a forma de onda mostrada na figura 13 e não perfeitamente retangular como ele chega no televisor.
O tempo de subida deste sinal, por outro lado, deve ser exatamente o que se deseja para a duração de uma linha. Em suma, o início da subida da tensão é determinado pelo pulso de sincronismo horizontal, assim como o instante em que ele volta ao nível zero para iniciar um novo pulso ou retraço.
Veja que neste intervalo de volta, o feixe de elétrons deve ser cortado para não aparecer uma linha de retomo na tela, conforme mostra a figura 14.
Colocando os dois sinais num mesmo gráfico, podemos visualizar melhor os tempos em que cada fenômeno ocorre: veja então que demora 26 µs até para o ponto se deslocar da margem esquerda da tela até seu centro e mais 26 µs para chegar a margem direita, num total de 52 µs que é a duração da linha. Neste ponto, temos a ação do pulso comandando o retraço, que demora exatamente 11,5 µs num total de 63,5 µs que é a varredura horizontal. Multiplique estes 63,5 µs pelo número de linhas de um campo e teremos o período deste campo. Divida 1 por estes 63,5 µs e terá 15 750 Hz que é a frequência horizontal.
O importante neste sinal é que ele seja do tipo "dente-de-serra", mas com uma subida sem deformações. Se existirem deformações, como mostra a figura 15, isso afeta a imagem:
Se a forma de onda for alterada fazendo o movimento do feixe de elétrons ser mais rápido no centro da tela, do que nas laterais, então os objetos do centro da tela serão "estreitados" conforme sugere a figura 16.
Porém se a alteração for no sentido de que o movimento seja mais lento no, centro da tela, teremos um alargamento dos objetos nesta região. Os circuitos que geram os fanais dente de serra devem ter configurações especiais.
A configuração mais utilizada é a do multivibrador astável, conforme mostrado na figura 17. Nesta configuração, temos o que se chama de um oscilador disparado, pois sua comutação é determinada pelo pulso de sincronismo de modo a "amarrar" o sinal a ser reproduzido com o sinal que é recebido pelo aparelho.
São usados então dois transistores que conduzem alternadamente em tempos determinados por dois capacitores. Um deles, ao carregar-se. determina o tempo de subida da tensão de deflexão.
O outro capacitor, de menor valor, determina o tempo de retraço. Obtém-se no capacitor um sinal que na verdade não é linear, pois a carga de um capacitor, assim como a descarga, tem uma forma de onda com trechos exponenciais, conforme mostra a figura 18.
No entanto, tomando-se para uso no circuito amplificador das etapas seguintes, se um trecho desse sinal for suficientemente pequeno ele pode ser aproximado de uma forma de onda dente de serra.
Assim, precisamos de etapas seguintes de amplificação que trabalhem com este tipo de sinal, amplificando-o linearmente. Para que o oscilador funcione de maneira controlada, o sinal de sincronismo é aplicado de modo a ajudar na carga do capacitor determinando assim, de modo forçado, o instante em que os transistores comutam.
Observe que no circuito dado como exemplo existe um trimpot que ajusta o ponto em que o sinal de sincronismo é "amarrado", ou seja, em que o oscilador passa a ser controlado por este sinal.
Para a deflexão é necessária uma boa potência, de modo que as etapas seguintes de amplificação do sinal de sincronismo horizontal gerado pelo oscilador trabalhem com correntes mais intensas. Assim, para termos um sinal de intensidade suficiente para a deflexão é normal encontrarmos nos televisores dois ou mais transistores de alta potência a partir deste ponto do circuito. Na figura 19, temos um circuito típico para esta finalidade.
A comutação de uma corrente intensa numa bobina, caso do yoke, traz alguns problemas técnicos. O yoke representa uma carga indutiva e que, portanto, reage fortemente às variações de corrente que lhe são impostas.
Um dos problemas mais importantes que ocorrem quando há uma comutação ou variação muito rápida da corrente, no caso do retomo ou retraço, é uma oscilação parasita que tem a característica mostrada na figura 20.
Esta oscilação traria sérias consequências à imagem e também há o caso do retraço que deve ser eliminado. A oscilação mostrada ocorre pela indução de corrente na própria bobina (yoke) quando suas linhas de força se contraem ou expandem. Para eliminar a oscilação, usamos um diodo amortecedor ou "damper". Este diodo fica polarizado inversamente na subida do sinal e portanto não conduz, mas quando o sinal tende a oscilar "para baixo" com a inversão do sinal, ele conduz, impedindo este processo.
Paralelo ao diodo é ainda ligado um capacitor de valor cuidadosamente calculado que apresenta uma baixa impedância ao sinal mais rápido que o de retraço, eliminando assim suas oscilações. Na figura 21, temos uma etapa típica de deflexão horizontal mostrando esses dois, componentes.
Observe que no retorno ou retraço não há necessidade de que a descida da tensão seja feita linearmente, pois neste intervalo de tempo não há imagem. O feixe de elétrons é cortado, neste intervalo. O importante é que o feixe volta ao início da linha seguinte no intervalo desejado. A alta frequência que opera esta etapa, além de sua potência, também tem outra finalidade importante nos circuitos dos televisores. Podemos usar o sinal de sincronismo horizontal para operar um circuito inversor de bom rendimento que produz as altas tensões necessárias à alimentação do cinescópio.
Este transformador ''elevador” (setup) é também denominado flyback justamente pelo princípio de funcionamento mostrado a seguir. O transistor de alta potência excita o yoke para chavear também o enrolamento primário de um transformador que tem diversos secundários ou um secundário com diversas derivações que produzam as altas tensões auxiliares para a polarização do cinescópio. Um circuito típico para esta finalidade é mostrado na figura 22.
Todas estas tensões auxiliares são contínuas, passando, portanto, por um processo de retificação, não importando a forma de onda e frequência com que sejam produzidas.
O modo como este transformador é chaveado pelo transistor é interessante: ele ocorre de tal forma que a indução maior de tensão no secundário do flyback (figura 23) ocorre com maior intensidade durante o intervalo de retraço. O nome "flyback" vem do inglês "voar de volta", por analogia, trazer de volta ao início da tela.
Dada a frequência de Operação, obtém-se maior rendimento com a utilização de um núcleo de ferrite no formato indicado
Temos então, enrolamentos feitos com fios muito finos e muito bem isolados, principalmente levando em conta que a tensão mais alta dos televisores, é gerada neste componente, (podendo chegar aos 30 000 volts nos tipos maiores).
A saída da tensão mais alta (Muito Alta Tensão) ou MAT é normalmente feita no topo do enrolamento por meio de tomada com fio de isolamento reforçado, indo para a carcaça do cinescópio (chupeta) onde polariza seu ânodo que acelera o feixe de elétrons.
Conforme mostra a figura 24, esta alta tensão é retificada e filtrada, pois, precisamos de uma tensão positiva contínua para a aceleração do feixe de elétrons.
Para televisores Comuns, normalmente se emprega um único diodo de alta tensão cujo aspecto é mostrado na figura 25, lembrando que nos televisores antigos esta função era exercida por válvula* cujo filamento era aquecido por uma derivação do próprio flyback, conforme mostra a figura 26.
Nos televisores mais modernos são usados circuitos triplicadores de tensão, conforme mostra a figura 27.
Com um conjunto de diodos e capacitores é possível multiplicar por 3 a tensão do flyback, que pode ser menor e com isso haver maior facilidade de isolamento. Um dos enrolamentos do flyback é aproveitado também para gerar a tensão que alimenta o filamento do cinescópio.
Para o técnico reparador, é muito importante saber que: um cinescópio com o filamento "apagado" indica que não está sendo gerada a tensão de filamento e, portanto, os estágios de saída horizontal, oscilador e amplificador não estão funcionando.
Passamos agora a estudar a deflexão vertical, que por operar numa frequência menor, é mais simples, porém utiliza o mesmo princípio. Precisamos de uma "rampa" dente de serra linear, com um tempo de retraço (entre quadros) menor, em que o feixe de elétrons deve ser cortado.
Novamente utilizamos um oscilador disparado, mas agora, pelo sinal de sincronismo vertical. Como a frequência de operação é mais baixa, podemos usar uma configuração muito semelhante à de um amplificador de áudio comum, conforme mostra a figura 28. Temos neste caso uma saída em classe B com dois transistores complementares que não exige o emprego de transformador.
No entanto, em alguns televisores, podemos também encontrar saídas em classe A, caso em que a alta impedância de saída exige o emprego de transformadores.
O sinal de deflexão vertical que se repete numa frequência de 60 Hz consiste então numa onda dente de serra, figura 29. Neste caso também é muito importante a linearidade da rampa de varredura, pois uma deformação desta afeta a imagem. Para tanto os circuitos devem ser cuidadosamente planejados.
Observe que a amplitude deste sinal determina a altura do quadro, ou seja, a área preenchida pela imagem. Se o sinal tiver uma amplitude menor, o quadro será mais baixo, conforme mostra a figura 30.
As potências destes circuitos são médias, sendo utilizados normalmente transistores de média potência e em alguns casos até circuitos integrados.
