Bases de temps horizontales et verticales de téléviseurs couleurs

 

I – Les circuits d’élaboration des signaux de commande

 

Sur la (figure 1) est représenté le synoptique des bases de temps d’un téléviseur couleurs.

 

A)   La séparation

 

Il s’agit d’extraire les signaux de synchronisation du signal composite arrivant dans le circuit vidéo. Ces signaux, fixes à l’émission, doivent être restitués fidèlement à la réception, en durée et en amplitude par le séparateur, quelles que soient les fluctuations du signal vidéo composite. Pour ce faire, deux techniques existent :

 

1)   La séparation par alignement

 

Ce système a été longtemps le plus utilisé. Le signal vidéo (figure 2) composite est appliqué sur la base du transistor Tr1 et les signaux de synchronisation sont disponibles sur le collecteur. Ceci est possible car le pont diviseur Rb1 et Rb2 est calculé de façon telle que le transistor soit bloqué par l’arrivée de chaque top de synchronisation sur sa base.

 

Ce système très simple, présente l’inconvénient de rendre l’extraction délicate dans le cas d’une mauvaise réception de l’émission, c’est pourquoi, un autre procédé a été élaboré.

 

2)   La séparation à l’aide du niveau du noir

                                           

Cette formule améliore la précédente en rendant l’extraction indépendante du contenu de l’image. Ce procédé utilise un circuit que nous avons examiné dans le chapitre consacré à la FI vidéo : le circuit de CAG à sélection du niveau du noir qui commande le gain des étages FI et HF. Rappelons son fonctionnement (figure 3 ) .

 

Le signal vidéo, présent aux bornes de la Résistance R qui est la matérialisation de l’étage précédent (détection ou amplification vidéo), est appliqué aux cathodes des diodes D et D.

 

La diode D, polarisée dans le sens direct, est passante, elle court circuite le signal vidéo sauf lorsqu’une impulsion négative de retour ligne lui est appliquée sur son anode, laquelle est reliée à un enroulement secondaire du transformateur THT.

 

La (figure 4) fait apparaître le synchronisme entre le signal vidéo et les impulsions négatives de retour ligne appliquées sur l’anode de la diode D.

 

Au temps t, une impulsion négative apparaît sur l’anode de la diode D qui se bloque. La tension présente aux bornes de R n’est plus mise à la masse par D, elle est détectée par la diode D et le condensateur C qui délivrent une tension continue appliquée à la base du transistor T (figure 3) . Le condensateur C a une valeur telle qu’il reste chargé pendant toute la durée d’une ligne, assurant la conduction de T.

 

La tension appliquée à la base de T est fonction de l’amplitude des tops de synchronisation ligne et cette amplitude est toujours la même à l’émission.

 

Sur la (figure 4 a) , nous voyons que la tension vidéo proprement dite a varié de la ligne L à la ligne L du fait d’un changement du contenu de l’image. Par contre, l’amplitude des tops lignes n’a pas changé. Le condensateur C reçoit donc à chaque temps t, une tension invariable pour un même niveau de réception.

 

A la (figure 4 b) , nous constatons que le niveau de réception a diminué : l’amplitude des tops est plus faible.

 

Aux temps t, la base du transistor T recevra une tension moins négative, donc T conduira moins et ce, quelque soit le contenu de l’image.

 

Sur le collecteur du transistor T, nous disposons d’une tension dont la valeur ne dépend que de l’amplitude des tops ligne, donc du niveau d’émission. Cette tension est utilisée pour la production du CAG et comme tension de référence pour l’extraction des signaux de synchronisation. Dans ce cas, le principe de fonctionnement est indiqué (figure 5) .

 

Le signal vidéo composite est appliqué à un circuit dont le point de fonctionnement est fixé à chaque ligne par la tension correspondant au niveau du noir. De ce fait, l’extraction des signaux de synchronisation est peu affectée par les variations du contenu de l’image.

 

3)   Le tri des impulsions de synchronisation

 

Après séparation du signal vidéo composite, il faut trier les tops de synchronisation ligne et trame afin d’envoyer sur chaque base de temps que les tops la concernant. Or, ils ont tous la même amplitude, ils ne diffèrent que par leur durée (plus grand dans le cas du top trame). La solution usuelle pour séparer les impulsions courtes (tops ligne) des impulsions longues (tops trame), consiste à associer un circuit différentiateur à un circuit intégrateur (figure 6) , comme nous l’avons décrit dans le chapitre 11. Dans le cas d’émissions en modulation négative (par exemple en norme B), des précautions supplémentaires doivent être prises car les impulsions de synchronisation dans le signal vidéo composite correspondent au maximum de la modulation et sont donc sensibles aux parasites. Dans ce cas, on peut rencontrer dans cet étage, un ou plusieurs circuits anti-bruit.

 

B)   L’oscillateur ligne

 

Nous retrouvons les différents procédés utilisés sur les téléviseurs noir et blanc pour produire le signal de commande (blocking, relaxateur, multivibrateur …..). Le plus souvent, c’est un circuit intégré qui délivre le signal et l’applique à un étage adaptateur. Ce dernier, selon le type de l’étage de puissance (à tubes, à transistors ou à thyristors), effectue la mise en forme de ce signal.

 

C)   Asservissements du signal de commande : le comparateur de phase

                                    

Son rôle est d’assurer la coïncidence de la synchronisation produite à l’émission et de la synchronisation produite par le récepteur de sorte que l’image reçue soit parfaitement centrée sur l’écran et stable. Ce résultat est obtenu par comparaison de la phase des impulsions de retour ligne et de la phase des tops de synchronisation délivrés par le séparateur.

 

Certains constructeurs placent le réglage manuel du cadrage horizontal à ce niveau, en rendant variable, par un potentiomètre, la coïncidence de ces deux signaux.

 

L’utilisation du magnétoscope et autres circuits de péritélévision justifie des dispositifs de rattrapage de la synchronisation plus rapides que le simple montage comparateur de phase/séparateur. Par exemple, un léger pleurage de la bande lue par un magnétoscope provoque une modulation de la fréquence des tops de synchronisation reçus par le téléviseur. Afin que le balayage du téléviseur suive celui du magnétoscope, le circuit de commande comprend fréquemment un ou deux étages comparateurs de phase supplémentaires.

 

Par exemple, dans ce dernier cas, nous trouverons :

 

*    Le premier comparateur entre le séparateur et l’oscillateur

*    Le second entre le balayage ligne et l’oscillateur

*    Le troisième entre le balayage et le séparateur. Celui-ci se verrouille lorsque les deux premiers sont en coïncidence (figure 7)

 

On parvient de la sorte à garder la synchronisation ou à éviter des phénomènes gênants sur l’écran tels les ondulations des lignes verticales.

 

D)   L’oscillateur trame

 

Ce circuit existe sous différentes formes (oscillateur bloqué, relaxateur…) que nous avons présentées précédemment. La synchronisation de ce circuit se fait aujourd’hui de deux façons :

 

*    Soit le signal délivré par l’oscillateur est remis en phase grâce à un décomptage à partir de la fréquence ligne. Dans ce cas, l’oscillateur ligne délivre un signal à une fréquence double de la fréquence ligne (soit 31,250 kHz). Ce signal, après asservissement par le comparateur de phase, a sa fréquence divisée par 625, et synchronise l’oscillateur trame.

*    Soit le top trame issu du circuit intégrateur du trieur est appliqué directement à l’oscillateur. Dans ce cas, pour éliminer des impulsions parasites qui déclencheraient l’oscillateur de façon aléatoire, celui-ci est équipé d’une porte anti-bruit qui bloque toute impulsion indésirable pendant 15 à 16 millisecondes à chaque balayage. La (figure 8) illustre ce processus.

 

E)   Les signaux de service

 

En présentant le synoptique des circuits de base de temps (figure 1) . Nous avons remarqué que des signaux de service étaient délivrés. Il s’agit de signaux destinés aux circuits de décodage et de vidéo comme nous le verrons dans un prochain chapitre :

 

*    1 impulsion de commande pour le décodage couleur

*    1 impulsion permettant l’effacement des retours lignes

*    1 impulsion permettant l’effacement des retours trame

 

Ces trois signaux sont fréquemment superposés en un point du circuit de commande des bases de temps et appelés Sand Castle  (figure 9) .

 

Les différents circuits que nous venons de présenter sont concentrés dans un seul circuit intégré. Un exemple est représenté (figure 10) , montrant le synoptique du TDA 1950 F. Ce circuit assure les fonctions suivantes :

 

*    Séparation des tops de synchronisation ligne et trame

*    Elaboration et asservissement de la commande de la base de temps horizontale

*    Elaboration de l’impulsion de Sand Castle

*    Commutation des constantes de temps des comparateurs de phase lors de l’utilisation du téléviseur en audio-visuel

 

II – Le balayage vertical

 

A)   présentation

 

Il s’agit de fournir au déviateur un courant de forme, d’amplitude et de fréquences appropriées pour que le déplacement vertical du spot sur l’écran permette une reproduction fidèle de l’image. Une partie de l’étage élabore et synchronise un signal de commande, l’autre partie l’amplifie, le convertit en un courant de balayage d’intensité importante. La première partie de cet étage est identique en télévision noir et blanc et en télévision couleurs, alors que la seconde est modifiée : la puissance à fournir au déviateur du tube trichrome est plus importante (40% environ) et d’autres circuits sont rajoutés : les circuits de correction de géométrie et d’élaboration de signaux de commande pour le décodage des informations couleurs (figure 11) .

 

Ce chapitre se limite à la présentation du circuit de puissance et du circuit de S (ainsi que la partie correction (Nord-Sud), la partie convergences relève d’un autre chapitre et l’oscillateur a été présenté au cours du chapitre précédent.

 

Après un bref rappel sur le fonctionnement du circuit de puissance et de correction de S, nous examinerons les différents procédés utilisés en télévision couleurs qui permettent de délivrer le courant de balayage trame.

 

B)   Formation du courant de balayage

 

1)   Rappels sur la forme du courant de balayage

 

Le rayon de courbure des écrans des tubes cathodiques est plus grand que la distance entre le centre de déviation et l’écran. Il faut donc, pour obtenir un déplacement linéaire du spot, procéder à une modification de l’allure du signal de balayage tant horizontalement que verticalement. La (figure 12 a) représente le résultat à obtenir, la (figure 12 b) l’image obtenue sans correction de S, la (figure 12 c) montre l’allure du courant de déflexion.

 

Pour le balayage vertical, cette correction s’obtient généralement par un circuit de contre réaction entre la sortie et l’entrée de l’amplificateur (figure 13) .

 

2)   L’amplification du courant de balayage

 

De par la fréquence (50 Hz) et l’amplitude du signal traité, l’amplification verticale ressemble à un amplificateur basse fréquence. Nous retrouverons en télévision couleurs les mêmes procédés de traitement du signal que ceux que nous avions examinés au cours du chapitre 13 pour les téléviseurs noir et blanc (étages à tubes, à transistors, à circuits intégrés), ainsi que d’autres plus performants (générateurs de fly-back, SMVD….).

 

C)   Base de temps verticale à tubes

 

Le circuit utilisé sur les téléviseurs noir et blanc est appliqué aux téléviseurs couleurs moyennant quelques modifications qui permettent d’atteindre le niveau énergétique nécessaire. La (figure 14) représente un tel étage.

 

La triode V1 est utilisée dans un circuit de blocking qui délivre le signal de commande. Celui ci, après un réglage de linéarité (P3) et d’amplitude (P2), est appliqué à l’entrée d’un circuit préamplificateur (triode V2) et amplifié par la pentode de puissance (V3) qui attaque le déviateur via le transformateur T2.

 

Ce circuit utilise le schéma de base d’un étage de balayage vertical de téléviseur noir et blanc équipé d’une pentode de puissance du type ECL 85. Ce tube, limité en puissance par ses caractéristiques, notamment sa tension d’anode (Va) maxi (170 volts) et son courant d’anode (Ia) maxi (40 mA), rendait le circuit inapte au balayage vertical d’un tube trichrome. Ceci a été rendu possible par la substitution d’un tube plus performant du type ECL 805 (Va max. = 300 volts, Ia max. = 75 mA).

 

Il en est de même pour la base de temps verticale à transistors que nous examinons maintenant.

 

D)   Base de temps verticale à transistors

                                      

Chaque fonction de l’étage est assurée par un ou plusieurs transistors, comme pour les téléviseurs noir et blanc (générateur d’impulsions ou oscillateur, adaptateur, mise en forme, préamplification, amplification). La (figure 15) donne un exemple d’une telle base de temps (document Thomson).

 

Les transistors Hb01 et Hb02 constituent un oscillateur, Hb03 est l’étage de mise en forme et Hb04 l’adaptateur d’impédance, Hb05 est le pré-driver et Hb06-Hb07 les drivers.

 

Les deux transistors de sortie Hb08 et Hb09 sont montés sur radiateur.

 

La partie positive du signal sort sur l’émetteur de Hb08 et la partie négative sur le collecteur de Hb09. Le potentiomètre Pb04 sert à ajuster la polarisation de Hb06 pour avoir un recouvrement correct des parties positives et négatives du signal (cross over). Il ne s’agit donc que d’un classique amplificateur BF dont le push-pull de sortie délivre un courant moyen de 0,6 A.

 

E)   Base de temps verticale utilisant un circuit intégré

 

La réalisation de circuits intégrés amplificateurs capables de supporter un courant moyen de deux ampères a permis l’élaboration d’étages de balayage fiables et comprenant peu de composants.

 

Il existe actuellement de nombreux circuits intégrés qui assurent à la fois la génération de la dent de scie, l’amplification et la correction du courant de balayage. La (figure 16) représente le diagramme du TDA 1170.

 

L’oscillateur est formé d’un amplificateur différentiel dont l’entrée positive est à un potentiel de référence + 6,40. La broche 6 délivre une tension régulée de + 6,4 volts qui sert à ajuster la fréquence de l’oscillateur par la cellule RF/CF. les tops de synchronisation sont appliqués à la broche n° 8. Le réglage d’amplitude se fait sur la broche n° 7 : le potentiomètre RAmpl. Fait varier la polarisation du générateur de Rampe.

 

Un circuit de contre réaction (composé des condensateurs CL-CL et du potentiomètre Rlin.) placé entre l’entrée et la sortie de l’étage adaptateur, permet un réglage de la linéarité. Le préamplificateur transmet le signal à l’amplificateur intégré composé de transistors montés en Darlington délivrant un courant crête de 1,6 A.

 

La (figure 17) reproduit le schéma d’un étage vertical équipé d’un tel circuit ainsi que les oscillogrammes (document Grundig).

 

Néanmoins, ce type de circuit intégré a des possibilités limités des lors que le courant de balayage crête à crête dépasse 3 A. Il est nécessaire d’intercaler un étage amplificateur entre le circuit intégré et le déviateur ou d’utiliser d’autres procédés.

 

F)   Base de temps verticale à circuit intégré suivi d’un amplificateur à transistor

 

La (figure 18) représente la solution couramment retenue par les constructeurs pour effectuer le balayage vertical des tubes cathodiques 110°, qui nécessitent un courant de balayage plus important. L’amplificateur composé de deux transistors est placé entre le circuit intégré et le déviateur.

 

Des que le courant délivré par l’amplificateur de circuit intégré croît : il provoque une chute de tension aux bornes de la résistance.

 

Pour toutes les valeurs du courant Iv comprises entre I et Ide part et d’autre de 0, la chute de tension qu’il provoque aux bornes de la résistance R est insuffisante pour provoquer la conduction de l’un des deux transistors.

 

Par contre, du temps t à t, le courant passant de la valeur I à Imax. Pour revenir à Ipermet au transistor PNP Tr2 de conduire et d’amplifier.

 

De même de t à t, le courant Iv passant de la valeur I à Imax. pour revenir à I (durant la première partie du retour) provoque la conduction du transistor NPN Tr1. La (figure 19) montre un exemple de ce type de montage (document ITT).

 

G)  Générateur de Fly-Back

 

1)   Principe

 

Dans ce montage, le rendement de l’amplificateur vertical est amélioré en augmentant artificiellement la tension d’alimentation pendant le temps de retour trame grâce à un système de récupération de l’énergie. La (figure 20) en illustre le principe.

 

Durant l’aller du balayage, l’interrupteur T (un transistor) est ouvert et C se charge à travers R à la tension + V au point B. Lors du retour, T se ferme, le point A est placé au potentiel de l’alimentation et l’autre armature du condensateur C (point B) se trouve ainsi placée à un potentiel sensiblement égal au double de la tension d’alimentation, la diode D étant bloquée. Cet artifice permet d’augmenter le rendement de l’étage et d’améliorer la forme du signal de balayage.

 

En effet, à chaque retour trame, la self induction de la bobine va tenter de maintenir le courant qui la traverse, de même valeur et de même sens que le courant de l’aller. Ce phénomène bien connu, régi par la loi de Lenz, transforme la bobine en génératrice et l’amplificateur en récepteur, une surtension apparaît alors, ce qui est dangereux pour les composants. Le générateur de Fly-Back ou booster réduit en grande partie cette surtension et donne au flanc de retour du signal une forme et une amplitude correctes.

 

2)   Fonctionnement

 

La (figure 21) reproduit le schéma d’un tel générateur (documentation Barco). Des qu’apparaît l’impulsion de retour de trame qui fait conduire Tr2 via R, le condensateur C qui venait de se charger à 27 volts via D, D et R, lors du balayage de trame précédent, voit son armature négative brutalement amenée à + 27 volts, de sorte qu’à la cathode de D (d’ailleurs bloquée, à présent), apparaît une tension de + 27 V + 25 V = + 52 V (broches 13 et 14). Cette pointe de tension redresse le flanc de retour puisque les caractéristiques L, R de la bobine et le courant de déviation restent bien sûr inchangés contrairement à la tension d’alimentation qui se trouve doublée pendant cet instant. Cet artifice réduit de moitié la puissance demandée à l’alimentation.

 

Certains châssis associent d’ailleurs à l’amplificateur vertical le générateur de Fly-Back et un deuxième amplificateur intégré. La (figure 22) reproduit un tel montage.

 

H)  Systèmes à rendement élevé

 

1)   Présentation

 

Un autre procédé permet d’obtenir le courant de balayage vertical à partir d’un signal rectangulaire découpé à fréquence élevée, dont le rapport cyclique est modulé par une dent de scie à fréquence trame. Ce signal modulé d’amplitude constante est ensuite amplifié.

 

Le courant en dent de scie du balayage est obtenu en l’appliquant à une cellule intégratrice comprenant notamment l’inductance du déviateur. Plusieurs avantages ressortent :

 

*    La mise en forme est plus précise : il est plus efficace de modifier  le rapport cyclique d’un signal que d’utiliser des circuits de contre réaction (type correction de S) de valeurs empiriques.

*    L’amplificateur travaille avec un signal d’amplitude constante, ce qui facilite ses conditions de travail.

*    Il est possible d’utiliser les impulsions de retour lignes pour alimenter cet étage.

 

2)   Principe

 

Reportons nous au synoptique de la (figure 23) , l’oscillateur trame, synchronisé par l’émetteur, commande le générateur de dent de scie de la même façon que dans les montages précédents, un générateur de découpage délivre un signal rectangulaire à une fréquence de 80 à 100 kHz (générateur asynchrone) ou à la fréquence ligne (générateur synchrone). Ces deux signaux sont appliqués à un circuit dit modulateur de largeur qui fait varier de façon graduée le rapport cyclique du signal découpé en fonction de sa position relative à la dent de scie trame (figure 23 C) .

 

Ce signal modulé est ensuite amplifié et appliqué à la cellule intégratrice (figure 23 D) .

 

3)   Le système synchrone

 

Le principe de base de ce système repose sur une transformation directe de l’énergie disponible à la fréquence ligne en énergie à la fréquence trame. Bien qu’il soit possible de faire fonctionner ce système durant l’aller du balayage, le procédé utilisé est commandé durant le retour ligne et connu sous le nom de système commandé en phase durant le retour (en anglais SSVD). Reportons nous au synoptique de la (figure 24) .

 

Sur la première ligne du synoptique, nous trouvons l’entrée de la synchronisation extérieure, l’oscillateur trame et le générateur de dents de scie. Ces circuits, précédemment expliqués, ne seront pas réexaminés.

 

Le cœur du montage est constitué de deux modulateurs. Ceux ci reçoivent chacun :

 

*    Sur une entrée, la dent de scie à la fréquence trame ;

*    Sur l’autre entrée, un signal à la fréquence ligne délivré par un circuit de mise en forme qui écrête et calibre les impulsions de retour ligne.

 

Les modulateurs comparent ces deux signaux et font varier le rapport cyclique du signal à la fréquence ligne en fonction de sa position relative par rapport à la dent de scie trame.

 

L’oscillogramme c (figure 23) montre l’élargissement graduel de la largeur des impulsions ligne durant la phase d’aller du balayage trame.

 

Le modulateur 1 fait augmenter le rapport cyclique du signal à la fréquence ligne alors que le modulateur 2 le fait diminuer.

 

Ces deux signaux sont appliqués à un étage amplificateur et adaptateur d’impédance (driver 1 et driver 2).

 

Le courant de déviation est fourni par les générateurs G et G (deux enroulements du transformateur THT). La croissance linéaire de ce courant dans le déviateur est contrôlée par la fermeture et l’ouverture des interrupteurs Th1 et Th2, deux thyristors dont la conduction est commandée par les drivers 1 et 2.

 

a)    Le circuit de mise en forme

 

La (figure 25) représente un circuit de mise en forme des impulsions ligne. En effet, celles ci doivent être calibrées et déformées pour être exploitées par les circuits modulateurs.

 

Les impulsions de retour ligne se présente au point A en lancées positives (figure 25-1) . Elles sont écrêtées de leur partie négative par la diode D (figure 25-2) . Pendant un aller de balayage, la tension est de – 0,7 V aux bornes de D et nulle au point B. L’arrivée d’une impulsion de retour ligne en t bloque les deux diodes D et D, ce qui élève instantanément le potentiel du point B à une valeur positive déterminée par le pont diviseur composé des résistances R, P, R et R (soit 1,2 V dans le cas présent). Des cet instant, le condensateur C1, qui n’était qu’un court circuit aux bornes de R7 se charge de t à t, la tension au point B passe de 1,2 V à 1,7 V.

 

Cette variation est répercutée au point D. En t, début de l’aller du balayage, les diodes D et D sont conductrices et le point B est ramené brutalement à un potentiel nul. Ce processus permet ainsi de recueillir au point D (figure 25-3) des impulsions de forme particulière avec un toit en pente correspondant à la charge du condensateur C. Ces impulsions sont appliquées au circuit modulateur.

 

b)   Le circuit modulateur de rapport cyclique

 

Ce circuit est construit autour des deux amplificateurs opérationnels.

 

*    Rappels sur l’amplificateur opérationnel

 

Ce composant dit ampli-op doit son nom au fait qu’à l’origine, il fut utilisé dans les calculateurs analogiques pour effectuer des opérations mathématiques. C’est un amplificateur à courant continu dont les caractéristiques sont les suivantes :

 

*    Impédance d’entrée infinie.

*    Impédance de sortie très faible.

*    La tension de sortie est de même signe que la tension présente sur l’entrée non inverseuse (+) et de signe contraire à celle présente sur l’entrée inverseuse.

*    Le gain de l’ampli-op est infini en boucle ouverte, c’est à dire sans contre réaction du signal de sortie sur le signal d’entrée (figure 26) . Si deux tensions variables sont appliquées aux entrées, le signal de sortie a la forme indiquée par l’oscillogramme de la (figure 26) .

 

Les oscillogrammes montrent le signal de sortie obtenu dans chaque cas à partir des différents signaux d’entrée.

 

L’amplitude du signal Vs (théoriquement infinie) est comprise entre le potentiel de la masse et la tension d’alimentation + Va.

 

Ce procédé est utilisé pour moduler la largeur des impulsions de retour ligne. Reportons nous au schéma de la (figure 27) . L’étage modulateur utilise les ampli-op 1 et 2.

 

*    Le signal en dent de scie à la fréquence trame est appliqué à l’entrée inverseuse de l’ampli-op n°2, superposé au train d’impulsions retour ligne.

*    Ce signal est également appliqué à l’entrée non inverseuse de l’ampli-op n°1.

*    Le signal d’effacement est appliqué à l’entrée non inverseuse de l’ampli-op n°2. Il s’agit d’un signal carré délivré par l’oscillateur trame dont le rôle est d’inhiber le fonctionnement du modulateur à la fin de l’aller du balayage trame. Sa durée (1 ms) correspond au temps de retour du balayage.

*    L’entrée inverseuse de l’ampli-op n°1 reçoit le train d’impulsions retour ligne délivrée par le circuit de mise en forme.

 

Par cette combinaison, en sortie de chaque ampli-op, nous retrouvons un signal correspondant à la différence des tensions Ve appliquées aux entrées, tel que nous l’avons rappelé en début de paragraphe.

 

Puisque les ampli-op travaillent en boucle ouverte, leur gain est très grand et l’amplitude Vs du signal de sortie est limitée par la tension + Va d’alimentation. Nous obtenons au point A, une suite de signaux carrés de largeur croissante et l’inverse au point B.

 

Remarquons dans ce processus, l’importance de la mise en forme des impulsions de retour ligne. Ces deux signaux sont appliqués à un étage tampon ou driver.

 

*    L’étage driver

 

Chaque ampli-op est suivi d’un étage amplificateur qui commande le circuit de puissance (figure 28) .

 

Cet étage est construit autour d’un transistor fonctionnant en émetteur commun : le signal appliqué sur sa base se retrouve déphasé sur le collecteur. Ainsi, sur le collecteur de Tr1, nous trouvons un train d’impulsions dont la largeur diminue graduellement tout au long du balayage et sur le collecteur de Tr2 un train d’impulsions de largeur croissante.

 

*    Le circuit de puissance

 

La (figure 29) représente ce circuit ainsi que son schéma simplifié. Ce circuit se compose de deux enroulements L et L du transformateur THT qui sont les générateurs du circuit. Ils lui fournissent de l’énergie pendant le retour de balayage sous la forme d’impulsions de grande amplitude.

 

Le circuit comprend également le déviateur vertical DV associé au condensateur CD ainsi que les thyristors Th1 et Th2 dont la fermeture est déclenchée à chaque impulsion délivrée par le circuit modulateur et l’ouverture par le flanc arrière des impulsions de retour ligne en provenance de L et L, jusqu’à cet instant, la tension triode cathode du thyristor s'inverse.

 

Les deux enroulements Let L sont branchés de façon telle que les impulsions qu’ils délivrent se présentent comme indiqué (figure 29 b) . Après un redressement par les deux thyristors, deux courants de sens opposés I et I parcourent le déviateur DV. Reportons nous à la (figure 30) .

 

*    Au temps t

 

Début de l’aller du balayage trame, le thyristor est amorcé par une impulsion de grande largeur sur sa gâchette (figure 30 b) , tandis que Th2 n’est amorcé qu’au temps t  (figure 30 c) . Th1 conduit pendant toute la durée du retour ligne et le courant I a une croissance linéaire dans le déviateur et atteint la valeur Imax. (figure 30 d) . Th2 conduit un très court instant, insuffisant pour que le courant I atteigne une valeur appréciable. De ce fait, au temps t, le courant parcourant le déviateur à la valeur de Isoit Imax.

 

*    Au temps t

 

Fin de l’aller du balayage, à l’inverse, c’est le courant I qui est prépondérant, car le thyristor Th2 est fermé pendant toute la durée du retour ligne. Le courant I prend la valeur – Imax. Le thyristor Th1 amorcé, ne conduit qu’un bref instant de sorte que le courant parcourant le déviateur a la valeur de I soit – Imax.

 

*    Entre ces deux limites, de tà t (figure 30) , le courant I prend lors de chaque amorçage de Th1 des valeurs positives de plus en plus faibles et le courant I des valeurs négatives de plus en plus importantes. A l’instant t, les deux courants sont égaux et de sens opposé, le courant résultant dans le déviateur est nul. La (figure 30) montre comment en tet t la conduction de Th2 contribue à la décroissance du courant I et à l’inverse comment la fermeture de th1 contribue en t et t à la décroissance de I.

 

Entre ces deux impulsions de retour ligne, lorsque les deux thyristors sont bloqués, le courant IDV décroît de façon sinusoïdale à la fréquence du circuit oscillant composé de CD et DV.

 

Le condensateur CD est inséré dans un circuit faiblement résistif (déviateur, enroulements secondaires L et L). La constante de temps de ce circuit est très faible et CD se charge presque entièrement des que la première impulsion de retour ligne entre les temps t et t.

 

Ce condensateur forme avec le déviateur DV, un circuit oscillant accordé sur une période de 4 ms. De ce fait, au temps t, lorsque le thyristor Th1 s’ouvre, le circuit oscille, le courant I décroît de façon sinusoïdale, tendant à s’annuler en ¼ de période, soit 1 ms. Sa décroissance est stoppée peu après la remise en conduction de Th1, au temps t (figure 30) et I reprend une croissance linéaire dans le déviateur jusqu’au temps t où le thyristor Th2 est mis en conduction et fait circuler un courant I en sens inverse.

 

De ce fait, de t à t, le courant dans le déviateur décroît fortement.

 

Ainsi en t, le courant IDV atteint une valeur inférieure à celle qu’il avait à la fin de la première impulsion en t. Ce phénomène, du fait que le temps de conduction de Th2 augmente, va s’accentuer et annuler I en t. Si le courant I était seul, le courant I dans le déviateur, aurait la forme indiquée sur la (figure 30) . Nous voyons que de tà t, le courant de balayage est du à la circulation de I et à la fermeture de Th1, le courant I n'intervient que pour faire décroître I.

 

De t à t, l’inverse se produit, le temps de conduction de Th2 est supérieur à celui de Th1. C’est donc le courant I qui effectue le balayage, passant d’une valeur nulle en t à une valeur – Imax en t.

 

Durant cette deuxième moitié de balayage, le rôle du courant I est donc de limiter la croissante de I.

 

Si le courant I était seul, le courant I dans le déviateur aurait la forme indiquée (figure 30) . En fait, la résultante de ces deux courants est une dent de scie découpée à la fréquence ligne.

 

Le retour de balayage s’effectue en t, instant où le modulateur n° 2 est bloqué par une impulsion d’effacement : le thyristor Th2 n’est pas remis en conduction et le circuit DV-CD oscille librement sur sa fréquence propre, le courant IDV passe de la valeur – Imax en t à la valeur nulle en t sur le mode sinusoïdale. A cet instant, le thyristor Th1 est mis en conduction par l’impulsion de commande la plus large, le courant I atteint la valeur Imax et un nouveau balayage commence.

 

4) Le système asynchrone

 

Ce procédé utilise comme le précédent un train d’impulsions rectangulaires modulées en largeur selon leur position relative à la dent de scie trame délivrée par l’oscillateur. Avec ce système, ces impulsions sont amplifiées par un circuit de puissance avant d’être appliquées à une cellule intégratrice comprenant le déviateur branché en parallèle sur un condensateur.

 

Le générateur de découpage utilisé délivre un signal à une fréquence de 80 kHz et non à la fréquence du balayage ligne. La source d’alimentation utilisée n’est plus le transformateur THT mais l’alimentation générale. Ce procédé est aujourd’hui très peu utilisé.

 

III – Le balayage ligne

 

Ce circuit est le cœur de l’étage base de temps horizontale. Tout comme pour les téléviseurs noir et blanc, il est chargé d'effectuer le déplacement horizontal du spot sur l’écran et de fournir différentes tensions à partir des impulsions de retour ligne.

 

Toutefois, du fait des énergies mises en jeu, plus importantes sur les téléviseurs couleurs (la THT par exemple est de 25 KV au lieu de 15 KV pour un téléviseur noir et blanc), les procédés utilisés sont sensiblement modifiés.

 

A)   Rappels sur le balayage ligne

 

1)   Synoptique

 

Reportons nous à la (figure 31) qui situe le circuit de balayage ligne dans le synoptique de la base de temps horizontale du téléviseur couleurs. Celui ci se compose de différentes parties :

 

*    Le tri horizontal

*    Le comparateur de phase

*    Le multivibrateur horizontal

*    Le circuit de puissance comprenant deux interrupteurs, un système de récupération et un enroulement du transformateur et le déviateur

*    Un circuit de correction de géométrie Est-Ouest

 

2)   principe

 

Sans revenir sur l’explication détaillée du principe de fonctionnement du balayage ligne exposée dans le chapitre 12, rappelons que, schématiquement, ce balayage s’effectue en quatre phases comme le montre la (figure 32) . T et T sont deux interrupteurs, C est le condensateur de récupération, D est le déviateur et C le condensateur de correction de S.

 

*    De tà t, le courant Icroît de façon linéaire dans le déviateur, passant de 0 la valeur Im. Ce courant circule dans la boucle n° 1 (figure 32 b) . Ceci est la deuxième partie de l’aller du balayage.

*    De t à t, l’interrupteur Test ouvert, le circuit composé du déviateur et condensateur de récupération oscille sur sa fréquence d’accord. Ainsi, le courant I décroît de façon sinusoïdale pour s’annuler en t. Il circule dans la boucle n°2 (figure 32 b) . Le condensateur C se charge complètement. Cette phase est la première partie du retour de balayage.

*    De tà t, les deux interrupteurs Tet T sont ouverts, le condensateur C se décharge dans la bobine D. de la sorte, le courant I change de sens, passant de la valeur 0 à la valeur – Im en t dans la boucle n°2 (figure 32 b) . A cet instant, le retour de balayage est terminé. Il s’est effectué à une fréquence d’environ 70 kHz.

*    De t à t, l’interrupteur T est fermé, le courant I circule dans la boucle n°3 passant de la valeur – Im à 0 à l’instant t. Cette phase est la première partie de l’aller du balayage.

*    En t, de nouveau, l’interrupteur t se ferme et un nouveau cycle recommence.

 

Le courant de déviation n’a pas tout à fait la forme indiquée par l’oscillogramme de la (figure 32) puisqu’une correction lui est apportée pour compenser le défaut de balayage introduit par la courbure de l’écran. A cet effet, le condensateur C de forte valeur, forme, avec le déviateur, un circuit oscillant sur une fréquence de 5 kHz environ dont la charge et la décharge permettent de donner au courant la forme indiquée (figure 33) .

 

B)   Balayage horizontal à tubes

 

Les premiers téléviseurs étaient équipés d’un étage ligne à tubes. La consommation importante des tubes à masque atteint alors, balayage compris, 80 watts.

 

A lui seul, le courant anodique du tube atteint une puissance de 35 watts variable selon le contenu de l’image. Les constructeurs ont eu à résoudre le double problème :

 

*    Stabiliser la THT en tension et en intensité afin de ne pas affecter la reproduction de l’image.

*    Fournir une quantité d’énergie importante aux limites des possibilités des tubes électroniques.

 

Différents montages se sont succédés jusqu’à l’apparition du tube auto convergent avec déviateurs à faible inductance qui a permis l’utilisation de la base de temps à semi-conducteurs.

 

1)   Le montage mono transformateur

 

Son principe est indiqué (figure 34) . Le circuit primaire est celui que nous avons rencontré sur les téléviseurs noir et blanc avec une pentode de puissance (V), une diode de récupération (V), l’enroulement principal du transformateur (L), le condensateur de récupération (C) et le déviateur. Dans le circuit secondaire, la diode V redresse les impulsions THT de 25 kV fournies par l’enroulement élévateur L et V est une triode régulatrice.

 

Pour fournir au transformateur THT l’énergie requise, la haute tension n’est plus de 300 V (comme c’est le cas général en télévision noir et blanc), mais de 400 V, et l’inductance de l’enroulement L est  augmentée. En effet, la valeur du courant dans L est donnée par la formule :

 

 =      = courant crête à crête, Ta = temps d’aller du balayage,

E = tension d’alimentation de l’étage et L = inductance de L.

 

Ta étant fixe, pour augmenter, il faut donc augmenter E et L. Afin de rendre constant le courant fourni à l’anode du tube cathodique, la triode V compare la haute tension à la tension aux bornes de la résistance R placée en série avec l’enroulement élévateur.

 

*    Lorsque le courant diminue dans le tube cathodique, par exemple, lors d’une scène sombre, la chute de tension aux bornes de R diminue, le potentiel de la grille de V devient plus positif et son courant anodique augmente.

*    A l’inverse, lors d’une scène très éclairée, la chute de tension aux bornes de R augmente et le courant traversant V diminue. De la sorte, entre certaines limites, l’énergie fournie au transformateur THT est stable.

*    Inconvénient de ce montage : il nécessite deux transformateurs coûteux et encombrants.

*    Le transformateur d’alimentation qui fournit la haute tension de 400 V.

*    Le transformateur THT dont l’enroulement élévateur est très important puisqu’il délivre directement les 25 kV de la THT. De plus, la triode V (type ED 500) produit des rayons X et doit être logée dans un blindage.

 

Ce procédé a cédé la place à un autre plus simple utilisant un transformateur THT plus petit et un tripleur de tension.

 

Variante

 

Certains constructeurs ont utilisés le schéma représenté (figure 35) pour réaliser un circuit de balayage ligne avec des tensions d’alimentation plus basses. Ce montage a tubes en parallèle permet de diviser par deux la puissance dissipée dans la pentode et la diode du montage précédent (figure 34) , et donc de fournir un courant de balayage suffisant sans endommager les composants.

 

La régulation de la THT s’effectue à l’aide d’un circuit comprenant une VDR insérée dans la commande de grille des pentodes, comme pour les téléviseurs noir et blanc.

 

2)   Le montage bi transformateur

 

Il se compose de deux parties distinctes : l’un produit le balayage ligne et l’autre la THT. De ce fait, les variations de cette dernière en fonction du contenu de l’image n’ont plus d’action sur le balayage, la triode régulatrice est supprimée. Un circuit stabilisateur employant une VDR tel qu’il est utilisé sur les châssis noir et blanc à tubes suffit. Le schéma de base est représenté (figure 36) .

 

a)    Analyse de la partie balayage

 

Dans le primaire du transformateur T, nous trouvons une pentode de puissance (V), une diode (V) et un condensateur (C) de récupération ainsi que l’enroulement principal L. La diode V redresse les impulsions de retour ligne et fournit la tension de concentration du tube cathodique. Dans le secondaire, nous trouvons le déviateur D ainsi qu’un enroulement La qui prélève les impulsions de retour et les applique à la grille de V.

 

b)   Analyse de la production de la THT

 

Les impulsions prélevées par l’enroulement La sont mises en forme par la triode V qui les transmet à la pentode V. Celle-ci fonctionne en interrupteur comme V avec une inductance L et un système de récupération (V et C). Cet ensemble délivre les impulsions THT redressées par la diode V.

 

Si pour une raison quelconque le balayage ligne s’arrête, la production de la THT cesse également grâce à La. Ce procédé évite une brûlure de l’écran du tube cathodique par l’immobilisation du spot lumineux.

 

Ce montage est plus complexe que le précédent, néanmoins, il présente un certain nombre d’avantages :

 

*    Tension d’alimentation moins élevée que pour le montage précédent.

*    Les tubes fournissent des puissances moins élevées et travaillent dans de meilleures conditions de fiabilité et de sécurité.

*    Suppression du risque d’accrochage (effet de rideau) entre le circuit de balayage et l’enroulement THT.

 

3)   Le montage mono transformateur à tripleur

 

Les études conduites dans le domaine des tubes industriellement réalisables en grande série ont permis de retrouver la structure des châssis noir et blanc à tubes avec une pentode EL ou PL 509, puis EL ou PL 519 (dissipation anodique (Pt) 35 W, courant anodique (Ia) 500 mA, tension anodique crête 8 kV (Va max) ) et une diode EY ou PY 500 (A) (11 W (Pt), 800 mA (Ia), tension inverse maximale : Va inv. 7 kV). Ces tubes ont remplacé avantageusement la EL ou PL 504 (16 W Pt, 250 mA Ia, 7 kV Va max) et la diode EY ou PY 88 (5 W Pt, 220 mA Ia, 6 kV Va max). Un exemple est représenté (figure 37) .

 

Les impulsions de retour ligne sont prélevées sur l’anode de V et appliquées en A à un multiplicateur de Gremacher qui fournit la THT. Une prise intermédiaire C permet de disposer d’une haute tension redressée pour alimenter les grilles G du cathoscope.

 

La régulation de l’étage se fait par une boucle d’asservissement comprenant une VDR qui répercute sur la grille de commande de la pentode, les variations de débit apparaissant dans le balayage ligne et le courant anodique du cathoscope.

 

C)   Le balayage ligne à transistors

 

Les tubes électroniques ne sont pas des interrupteurs parfaits, leur inconvénient principal est d’introduire des pertes importantes. Ainsi, un téléviseur couleurs équipé d’un balayage ligne à tubes consomme de 250 W à 300 W, alors que le même, équipé de transistors, ne consomme que 50 à 80 W. Des qu’il fut possible de réaliser des transistors de commutation rapide appropriés, les tubes furent abandonnés.

 

1)   Le transistor de commutation

 

Dans les chapitres 12 et 18, nous avons détaillé les conditions dans lesquelles le fonctionnement du transistor en régime bloqué/saturé était faible dans un circuit inductif. Rappelons :

 

*    Nécessité d’un circuit capacitif placé entre émetteur et collecteur pour limiter la surtension apparaissant aux bornes de la self lors du blocage du transistor.

*    Mise en forme du courant de base pour, d’une part déstocker les charges accumulées sur la base durant la phase de saturation et raccourcir le temps de fermeture du transistor, d’autre part, précipiter sa remise en conduction par une forte impulsion de courant.

 

Dans ces conditions, le temps de passage de l’état saturé à l’état bloqué (et inversement) est diminué, l’on évite un échauffement dangereux du transistor du à un fonctionnement en amplificateur et son V maximum est limité. Les transistors utilisés sont à commutation rapide, généralement au silicium, de type NPN et caractérisés par :

 

*    Leur pouvoir de coupure maximum exprimé en VA, produit du courant crête par la tension crête admissible.

*    Le temps de coupure du courant collecteur, voisin de 500 ns.

*    La tension de déchet en saturation.

 

La (figure 38) indique les quelques caractéristiques de transistors utilisés en balayage horizontal.

 

Remarquons que l’évolution technologique permet d’intégrer dans le même boîtier le transistor et la diode de récupération entre émetteur et collecteur, la (figure 39) en donne un exemple. A court terme, les constructeurs réaliseront dans le même boîtier le transistor de puissance et son driver.

 

2)   Différents circuits de balayage ligne à transistor

 

Les premiers transistors de sortie n’étaient pas assez puissants pour équiper les téléviseurs couleurs. Il n’était donc pas possible d’utiliser, en télévision couleurs, le montage des bases de temps lignes des téléviseurs noir et blanc (comprenant un transistor, une diode et un condensateur). Les constructeurs ont contourné la difficulté en utilisant deux transistors.

 

a)    Le montage bi transformateur

 

Il correspond au montage à tubes que nous avons examiné précédemment. Un circuit fournit le balayage ligne, l’autre la THT (figure 40) .

 

Les deux circuits sont commandés par un étage driver qui applique un signal rectangulaire à l’enroulement primaire L du transformateur Tr1. Le circuit de base de chaque transistor comprend une résistance et un condensateur dont le rôle est, comme nous l’avons remarqué dans le chapitre traitant des alimentations à découpage, de modifier l’allure du courant de base des transistors.

 

Le circuit comprenant T, D et Cpermet la croissance linéaire du courant de balayage dans le déviateur pendant l’aller ainsi que le retour qui, rappelons le, se fait sur le mode sinusoïdal.

 

Le circuit comprenant T, D et C est chargé par le primaire du transformateur Tr2 et fournit la tension anodique du cathoscope.

 

b)   Montage mono transformateur utilisant deux transistors en série

 

Ce montage reprend la structure bien connue de l’amplificateur symétrique utilisé en basse fréquence (figure 41) et n’appelle pas de commentaires particuliers.

 

c)    Le montage à un transistor

 

La fabrication de transistors de commutation capables de couper des courants importants et de supporter des tensions crêtes élevées a permis de simplifier l’étage de balayage ligne du téléviseur couleurs.

 

La (figure 42) représente un circuit de puissance de balayage ligne d’un téléviseur moderne (document Philips). Aux tensions prés, nous retrouvons le schéma type décrit pour les téléviseurs noir et blanc.

 

Nous remarquons l’absence de la diode de récupération habituelle placée entre l’émetteur et le collecteur du transistor de puissance.

 

En fait, dans ce montage, le courant correspondant à la première partie de l’aller, emprunte un autre circuit, lorsque le transistor BU est bloqué, ce courant circule à travers sa jonction base collecteur (qui est passante), l’enroulement 2-3 du transformateur Tr1 et la diode D. Le condensateur de récupération est placé normalement entre émetteur et collecteur.

 

Il arrive que ce condensateur soit de type auto cicatrisable, c'est-à-dire qu’en cas d’amorçage interne, le court circuit disparaît par volatilisation d’une partie de l’armature métallique. Ce condensateur dit bi film est constitué de deux films mylar de 1 à 12 m bobinés ensemble sur lesquels une fine métallisation est déposée. Les spires de chacun des deux films sont reliées latéralement (choupage) pour constituer les deux armatures du condensateur. Nous obtenons ainsi un condensateur d’effet selfique nul, mais outre le vieillissement normal des matériaux, l’auto cicatrisation répétée peut diminuer la valeur de ce condensateur, modifiant ainsi le temps de retour du balayage ligne et augmentant dangereusement la tension à ses bornes. Il convient donc d’en vérifier la valeur épisodiquement.

 

Au terme de cette présentation des circuits de balayage ligne à tubes et à transistors, nous constatons que les différences notables par rapport aux téléviseurs noir et blanc sont liées aux difficultés à fabriquer des composants plus performants. Dans un premier temps, les circuits ont été dédoublés, ensuite des que l’évolution l’a permis, la structure des étages de balayage des téléviseurs noir et blanc a été réintroduite.

 

Le procédé à thyristors que nous examinons maintenant est lui, spécifique aux téléviseurs couleurs. Son développement est lié à l’apparition sur le marché, des tubes exigeant un fort courant de déviation et équipés de déflecteurs à faible inductance directement couplés à l’interrupteur de puissance.

 

D)   Le balayage à thyristors

 

L’apparition du tube cathodique 110°, à une époque où les transistors de commutation de caractéristiques appropriées aux exigences du déviateur de ce tube étaient rares, a conduit les constructeurs à étendre la recherche sur le balayage ligne à une autre branche de semi conducteurs : les thyristors.

 

Utilisés depuis longtemps dans les circuits industriels de puissance, les thyristors sont connus pour leur fiabilité, leurs pertes négligeables à la fermeture et leur excellente tenue face à des pointes de courant qui détruiraient un transistor de puissance équivalente.

 

1)   Rappel sur le thyristor

 

Comme nous l’indique les différentes représentations de la (figure 43) , le thyristor est un semi conducteur à trois jonctions et de structure PNPN.

 

Contrairement au transistor, le thyristor ne peut amplifier mais seulement commuter. Sur la (figure 44) figure les caractéristiques du courant anodique (Ia) en fonction de la tension anode/cathode (V) pour différentes valeurs du courant de gâchette.

 

a)    Conduction du thyristor

 

*    Polarisé en inverse, le thyristor se comporte comme une diode à l’état bloqué.

*    Polarisé en direct, il présente deux états distincts, un état bloqué quand la tension V croît de 0 jusqu’à un certain seuil.

 

Passé ce seuil qui est la tension de déblocage, le courant qui le traverse croît rapidement et la tension V s’effondre. Nous savons que ce seuil de déblocage peut être abaissé par l’application d’un signal approprié sur la gâchette. Ceci est le mode usuel d’amorçage du thyristor. Une fois sa mise en conduction opérée, la gâchette n’a plus d’effets. Ceci s’explique en se reportant à son schéma équivalent (figure 43 c) .

 

L’émetteur du transistor PNP (Tr1) est relié au + de l’alimentation et l’émetteur du NPN (Tr2) est relié au moins. En l’absence d’une tension de polarisation sur la base de Tr2, l’ensemble est à l’état bloqué.

 

Par contre, une impulsion positive appliquée sur cette base rend Tr2 conducteur et l’interconnexion des deux transistors est telle que Tr1 conduit également, et tous les deux sont amenés rapidement à saturation par un effet cumulatif qu’aucune action sur la base de Tr2 ne pourra modifier. Cette conduction se poursuivra tant que le courant anodique ne descendra pas en dessous d’une certaine valeur qui définit le courant de maintient.

 

b)   Le désamorçage du thyristor

 

Deux positions existent :

 

*    Inverser la tension anode cathode. C’est ce qui se produit automatiquement lorsque le thyristor est utilisé en redresseur sur le courant alternatif.

*    Opérer une commutation forcée en lui appliquant un courant plus important et de sens inverse au courant anodique. Le courant total est, à un moment donné, de valeur nulle et le thyristor est désamorcé. C’est ce procédé qui est utilisé sur les bases de temps horizontales.

 

c)    Autres caractéristiques du thyristor

 

Vu les fréquences élevées auxquelles le thyristor va travailler, notamment en standard 819 lignes, il faut prendre en compte ses temps de réponses :

 

*    Le temps de déblocage :

 

Le courant d’anode ne s’établit pas instantanément à l’apparition d’une impulsion de gâchette. Entre les deux s’écoule une certaine durée composée d’un temps de retard et d’un temps de montée (figure 45) .

 

*    Le temps de reblocage :

 

Si une tension positive est appliquée à l’anode du thyristor aussitôt après qu’il ait été bloqué, il se referme immédiatement, c’est pourquoi on définit un délai d’immunité à ce type d’amorçage : le temps de reblocage qui sépare l’instant où le thyristor est bloqué de l’instant où il n’est plus sensible à une telle remise en conduction (figure 46) . Comme on le voit, il se compose de deux parties :

 

*    Le temps de reblocage inverse assez court, durant lequel l’application d’une tension V inverse provoque un courant inverse.

*    Le temps de reblocage de porte, temps nécessaire au thyristor pour se retrouver à l’état bloqué.

 

*    La pente maximum de la droite   (figure 46) :

 

Son calcul permet de limiter les risques d’auto amorçage du thyristor par l’application d’un signal indésirable sur la gâchette (via la capacité parasite collecteur/base du transistor NPN) au moment où le thyristor est réellement bloqué et que sa tension d’anode remonte brusquement.

 

Les thyristors utilisés dans les bases de temps de style Shorted emitter comportent une résistance entre gâchette et cathode qui limite considérablement ce risque.

 

La (figure 47) donne le schéma équivalent d’un thyristor de ce type, pourvu en plus, d’une diode incorporée, dit ITR (Integrated Thyristor Rectifier).

 

*    La pente maximum de la droite

 

Elle définit l’accroissement du courant pendant le temps de montée (figure 45) et donc indique la puissance instantanée à ne pas dépasser pour éviter la détérioration du thyristor.

 

2)   Principe de la base de temps horizontale à thyristors

 

a)    Analogie avec le balayage à transistors

 

Tout comme dans le balayage à transistors, la deuxième moitié de l’aller s’obtient par la fermeture d’un interrupteur qui permet la croissance linéaire du courant dans la bobine de déflexion. De même, la première partie de l’aller résulte de la fermeture d’un deuxième interrupteur (une diode), on réalise ainsi un interrupteur bidirectionnel. Le processus est différent au moment du retour où, dans notre cas, un circuit résonnant LC commandé par un deuxième thyristor est nécessaire pour stopper la croissance du courant de déflexion et provoquer le retour du spot.

 

b)   Le circuit de base

 

Le synoptique est donné par la (figure 48) .Avant d’examiner le rôle de chacun de ces blocs, détaillons A, B et C (figure 49) :

 

*    Le bloc C dit balayage ou trace, comporte un interrupteur bidirectionnel S1 (diode + thyristor), le déviateur LD et le condensateur CA appelé condensateur de récupération. Lorsque S1 est fermé, le courant parcourant LD a une croissance linéaire.

*    Le bloc B dit commutation ou retour, composé également d’un interrupteur bidirectionnel S2 (diode + thyristor), de l’inductance LR et du condensateur CR, son rôle est d’ouvrir l’interrupteur S1 et de compenser les pertes d’énergie de la phase précédente dans le bloc C.

*    Le bloc A, l’alimentation, est une source de courant constant qui recharge le condensateur CR à chaque ligne.

 

Ainsi, selon l’état ouvert ou fermé de S1 et S2, tout au long du balayage, six circuits différents se présentent (figure 50 a) :

 

*    La boucle n°1, à la mise en route du téléviseur, S1 et S2 sont ouverts tous les deux, le courant I, délivré par l’alimentation, charge CR et CA.

*    La boucle n°2, de l’instant t à t (aller du balayage) S1 est fermé, et le courant I croît de façon linéaire dans le déviateur.

*    La boucle n°3 (de t à t) correspond à la recharge du condensateur CR par l’alimentation. Le courant sinusoïdal I croît lentement. Sa fréquence est donnée par la formule de Thomson :   f =     4,5 kHz < f > 5 kHz

*    La boucle n°4, de t à t, opère le retour du spot à la fréquence fr = 40 kHz donnée par la formule de Thomson :                                 fr    =      

*    La boucle n°5, de t à t, S1 est ouvert et S2 fermé, durant cette phase, l’inductance L accumule de l’énergie.

*    La boucle n°6, de t à t (avec D1 ouverte) et de t à t (avec Th1 ouvert) correspond à la circulation du courant de commutation, de forme sinusoïdale à la fréquence fc = 70 kHz  , fc =

 

C) Aller du balayage

 

Comme nous venons de le voir, l’interrupteur S1, l’inductance LD et le condensateur CA forment la boucle n°2 et le courant I, traversant le déviateur, a une croissance linéaire de la valeur - I à la valeur + I (figure 50 b) . Durant la première moitié de l’aller (de t à t), la diode D1 permet la circulation du courant alors que c’est le thyristor Th1 qui est conducteur à partir de t. Pour éviter toute distorsion dans le raccordement de ces deux phases, le thyristor est mis en état de conduction avant t (figure 51) . Tout ceci rappelle fort le balayage à transistors.

 

A la mise en route, le condensateur CA atteint sa charge d’équilibre comprise entre 50 et 100 volts selon le châssis. Cette charge est donnée par la formule :

 

V  =   , si nous donnons à ces grandeurs, des valeurs courantes, soit : LD = 350 H, ID = 8,5 A crête à crête, t = 52 s durée de l’aller en 625 lignes et 38  s en 819 lignes, nous obtenons :

 

V (625 lignes) =  350.    x     = 58 volts

 

V (819 lignes) = 350.     x     = 82 volts

 

Ainsi, à chaque ligne, ce condensateur doit être rechargé à l’une de ces deux valeurs pour compenser les pertes causées par le balayage. Ce transfert d’énergie s’opère durant la phase du retour grâce au circuit que nous allons maintenant examiner.

 

c)    La commutation

 

La commande de gâchette sert uniquement à mettre le thyristor en conduction, pour le bloquer, nous avons présenté le principe de la commutation forcée : une impulsion de courant inverse suffisante, dans le circuit anode cathode, contraint le courant direct à s’annuler et s’il reste nul pendant une durée supérieure au temps de déblocage (soit plus ou moins égale à 3 s), le thyristor se bloque.

 

Le rôle du circuit de commutation est principalement de fournir ce courant inverse afin de préparer le retour du spot.

 

Reportons nous à la (figure 50 a) , la commutation a lieu entre les instants t et t. Précédemment, le thyristor Th1 est conducteur et parcouru par le courant I, tandis que le condensateur CR est chargé par l’alimentation à une fréquence de 4,7 kHz environ.

 

*    De t à t

 

A l’instant t, une impulsion délivrée par l’oscillateur ligne est appliquée à la gâchette du thyristor Th2, l’énergie accumulée dans CR se décharge alors dans LR (circuit oscillant à la fréquence 70 kHz) à travers Th1 et Th2 (voir boucle n°6, (figure 50 a) ainsi que l’oscillogramme (figure 51) ). Du fait de sa fréquence élevée, le courant de commutation I croît plus rapidement que le courant de déviation I, le courant résultant dans Th1 (ITh1 = I - I) diminue jusqu’à s’annuler en t (figure 51) . Ainsi rapidement, Th1 ne conduit plus bien qu’une brève impulsion inverse apparaisse, correspondant au temps de reblocage inverse (figure 46) .

 

*    De t à t

 

A l’instant t, le courant de commutation I prend une valeur supérieure à celle du courant de déviation I jusqu’à t et la diode D1, polarisée en direct, est conductrice. Le courant I croît de façon sinusoïdale, atteint sa valeur maximum en t, et décroît. A l’instant t, I = I, la diode D1 n’est plus conductrice, l’interrupteur bidirectionnel S1 s’ouvre, l’aller du balayage est terminé. Notons que le temps de reblocage du thyristor Th1 doit être inférieur à t-t.

 

d)   Le retour

 

Cette phase est comprise entre les instants t et t et se rapporte à la boucle n°4 (figure 50 a) avec S1 ouvert et S2 fermé et deux circuits LC en série.

 

En fait, nous allons voir qu’il convient de l’analyser jusqu’à l’instant t(début de l’aller) pour en comprendre le fonctionnement (figure 52) :

 

*    De t à t

 

En t, les deux courants I et  I sont égaux mais de pentes différentes, en effet :    

 

L’énergie accumulée précédemment dans le déviateur oscille dans le circuit résonnant LR-CR-LD-CA. Ceci a pour effet de combiner les deux courants I et I en un courant résultant de pente intermédiaire entre les deux valeurs :   et  . Sa fréquence est donnée par la formule de Thomson :  fr = . Soit, si l’on néglige LR, petit devant LD et CA assimilé à une batterie : fr =   40 kHz. Pendant ce temps, la tension aux bornes de S1 a une croissance sinusoïdale et prend sa valeur maximum à l’instant t (figure 50 b) .

 

*    De t à t

 

Le courant résultant I + I s’annule en t puis change de sens. De ce fait, le thyristor Th2 est bloqué mais la diode D2 conduit.

 

*    De t à t

 

Le début de l’aller, les deux interrupteurs S1 et S2 sont fermés et mettent en service les boucles 2 et 6 (figure 50 a) .

 

*    La diode D1 se trouve polarisée en directe.

*    La diode D2 est conductrice pendant la décharge du condensateur CR.

 

En t, les tensions aux bornes du déviateur et du condensateur CA sont égales et le courant de commutation continue son oscillation à la fréquence : fr =   70 kHz.

 

En t, le courant de commutation s’annule et D2 n’est plus conductrice. Le thyristor Th2 est bloqué depuis l’instant t donc l’interrupteur S2 est ouvert maintenant. Seul la diode D1 est conductrice et permet le début de l’aller du balayage. C’est durant cette courte séquence que l’inductance LR transfère son énergie à CR, le chargeant à une tension V (figure 53) .

 

e)   Récapitulatif

 

Les figures 54 à 60 représentent les différents plans du balayage à thyristors :

 

*    1ère phase :               figure 54

*    2ème phase :              figure 55

*    3ème phase :              figure 56

*    4ème phase :              figure 57

*    5ème phase :              figure 58

*    6ème phase :              figure 59

*    7ème phase :              figure 60

 

4)   Les circuits périphériques

 

a)    Circuits de protection

 

A chaque désamorçage, des surtensions dangereuses pour le thyristor apparaissent. Des circuits d’amortissement sont alors insérés pour protéger ces composants :

 

*    Circuit de commutation

 

En t (figure 62) , lorsque Th2 se bloque, de l’énergie se trouve encore emmagasinée dans la self LR. La forme, avec sa capacité parasite, un circuit oscillant perturbateur qui impose à Th2, une augmentation de tension  trop rapide et provoque interférences et sur oscillations. Une cellule RC, placée à ses bornes, absorbe une grande partie de cette énergie (figure 61) et oscillogramme (figure 62) .

 

*    Circuit aller

 

Pendant la première partie du retour, l’ouverture de Th1 provoque une augmentation rapide de la tension aux bornes du déviateur. Ce temps de montée de la surtension n’est limité que par la capacité parasite du déviateur et du transformateur. Cette valeur, qui doit être la plus faible possible pour ne pas endommager le thyristor, est abaissée par un circuit d’amortissement (généralement une capacité) (figure 61) . La (figure 63) représente l’oscillogramme relevé aux bornes de Th1 avec ou sans ce circuit.

 

D’autres systèmes de protection du circuit aller existent. Le plus simple consiste à protéger Th1 contre les amorçages pouvant se produire dans le tube cathodique : on place entre la cathode de Th1 et la masse une résistance R1 de très faible valeur (30 m < R1  < 60 m). Des que la chute de tension aux bornes de R1 (quelle que soit sa cause) dépasse un certain seuil, c'est-à-dire des que le courant traversant Th1 devient anormalement élevé, le thyristor Th2 de commutation est amorcé et bloque Th1 (figure 64) .

 

Ainsi, la différence de potentiel aux bornes de R1 est dérivée, via une diode D3, sur la gâchette de Th2 des que la tension de seuil de cette diode est dépassée. La résistance R1 est donc calculée pour que le thyristor de commutation se mette à conduire avant que le courant maximum admissible de Th1 ne soit atteint.

 

Citons également le circuit étouffeur rencontré également sur les alimentations à découpage, composé d’une diode, d’une résistance et d’une capacité, placé au pied de l’enroulement principal du transformateur, il absorbe les surtensions (figure 65) .

 

b)   Circuits de commande des thyristors

 

Le thyristor de commutation est amorcé par un signal délivré par l’oscillateur ligne et appliqué sur sa gâchette à l’instant t (figure 66 abc) . Pour que le balayage ligne et la vidéo soient en phase, début de l’image calé sur le bord gauche de l’écran, nous voyons que l’oscillateur ligne doit retarder ce signal de commande d’une cinquantaine de micro secondes par rapport aux tops de synchronisation envoyés par l’émetteur. Précisons qu’une impulsion de 3 volts minimum est nécessaire pour amorcer un thyristor Shorted-emitter.

 

Le thyristor aller est débloqué entre t et t pour supprimer toute distorsion de raccordement des deux parties de l’aller. Si nous comparons les (figures 66 b et 66 c) , nous constatons que les oscillogrammes relevés sur l’anode de Th2 et sur la gâchette de Th1 sont de formes un peu semblables et positionnés de façon similaire sur l’axe des temps. C’est pourquoi, dans la pratique, les constructeurs élaborent le second signal à partir du premier : un enroulement couplé à l’inductance LA et associé à un circuit RLC, répercute sur la gâchette de Th1, les variations de la tension d’anode de Th2 (figure 66 d) .

 

c)    La régulation

 

Nous avons souligné précédemment la nécessité de disposer d’une source d’alimentation à courant constant. Il faut donc disposer d’un moyen permettant de régler le courant d’entrée en fonction des variations de la charge et de la tension du réseau. Deux procédés existent :

 

*    Régulation par transducteur

 

Pendant le balayage, le condensateur CR se charge à travers l’inductance LA sur un mode sinusoïdal. Une action sur LA permet de contrôler la charge de CR, c’est pourquoi LA fut remplacée dans un premier temps par un transducteur (inductance à saturation commandée). La solution pratique actuellement retenue associe à l’inductance LA, un transducteur plus petit qui ne prend en compte que la variation d’inductance demandée (figure 67) .

 

Entre t et t, l’interrupteur S2 est fermé et le courant I, fourni par l’alimentation, croît linéairement dans LA pour atteindre un maximum en t.

 

En t, lorsque S2 s’ouvre, la tension aux bornes du condensateur CR, au lieu de croître linéairement comme précédemment, prend une forme sinusoïdale dont l’amplitude dépend de la valeur de LA à l’instant t. Or, connaissant le rapport existant entre cette tension et l’énergie transférée au circuit de déviation, nous voyons bien qu’en rendant LA variable, nous réaliserons une régulation de l’étage. La (figure 67) en donne le schéma général.

 

Les impulsions lignes sont redressées par une diode et une capacité calibrées, amplifiées puis appliquées à un transistor qui commande le fonctionnement du transducteur. Nous réalisons ainsi un asservissement du circuit d’entrée par la charge.

 

*    Régulation par thyristor

 

Le thyristor consiste à limiter le temps durant lequel LA et CR forment un circuit oscillant, cela permet surtout de retarder l’instant où CR commence sa décharge, plus il est retardé et plus il reste de tension aux bornes de CR lorsque l’interrupteur de commutation S2 se ferme. Le schéma de principe est donné (figure 68) . La diode DA permet la charge maximum de CR, tandis que le thyristor Tha retarde sa décharge.

 

d)   L’alimentation

 

La tension secteur est redressée et appliquée à un dispositif de protection capable de couper l’alimentation de l’étage de balayage ligne en cas d’anomalie. Le circuit le plus fréquent est le disjoncteur électronique (figure 69) .

 

La description et l’analyse du fonctionnement de ce dispositif ont été effectuées dans le chapitre 18 consacré aux alimentations des téléviseurs couleurs.

 

Nous constatons qu’un schéma élaboré de base de temps à thyristors comporte jusqu’à quatre thyristors :

 

*    Un pour l’aller

*    Un pour la commutation

*    Un pour la régulation

*    Un pour l’alimentation

 

La commutation standard

 

Le fonctionnement en 819 lignes et en 625 lignes nécessite un certain nombre de commutations :

 

*    Tension d’alimentation

*    Tensions auxiliaires formées par le transformateur THT

*    Fréquence ligne

*    Correction de S et de géométrie

*    Mise en forme de la commande du thyristor aller

*    Circuits de régulation, etc. …

 

Dans la pratique, les constructeurs maintiennent le même temps de retour ligne pour les deux standards, ce qui simplifie considérablement les commutations. La valeur choisie est celle du standard 819 lignes soit 9,8 s (la plus courte des deux).

 

Si le temps de retour est constant, la tension aux bornes du déviateur à ce moment l’est également. Par contre, la tension sur CA qui, elle, dépend du temps d’aller Ta, ne l’est pas, sa valeur est donnée par la formule :

 

V = LD x  , T en 625 lignes = 54 s, T en 819 lignes = 38 s.

 

Nous avons mis en évidence précédemment que V 819 > V 625, pour supprimer cette anomalie, il convient donc de disposer de deux tensions d’alimentation avec U 625 > U 819. Ce procédé de balayage est assez complexe et nécessite de nombreux composants tels que bobinages et condensateurs assez chers et encombrants.