Дифференциальное усиление

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Differential gain" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (March 2010) (Learn how and when to remove this message)

Дифференциальное усиление — это вид искажения линейности, который влияет на усиление и передачу аналоговых сигналов . Он может заметно влиять на насыщенность цвета в аналоговом телевещании .

Композитный цветной видеосигнал (CCVS) состоит из трех компонентов:

• Сигнал яркости (монохромный)
• Вспомогательные сигналы ( сигналы синхроимпульса и уровня гашения )
• Цветность , которая на самом деле является поднесущей, модулированной информацией о цветности .

Первые два термина обычно называются композитным видеосигналом (CVS).

Метод модуляции цветовой поднесущей - квадратурная амплитудная модуляция (QUAM) как в системах PAL , так и в NTSC . Амплитуда цветового сигнала представляет насыщенность ( чистоту ) в обеих системах. С другой стороны, уровень CVS представляет яркость. Таким образом, для того чтобы воспроизвести исходное изображение в приемнике, соотношение между этими двумя частями информации должно поддерживаться постоянным в приемнике.

Основные этапы прохождения визуального сигнала от места происшествия до экрана приемника (при наземном вещании) следующие:

• Камеры и связанные с ними буферные каскады
• Схемы записи и носители информации ( компакт-диски , ленты и т. д.)
• Устройства воспроизведения и студийное оборудование
• Кабельное, микроволновое или TVRO оборудование
• Передатчики (иногда также транспозиторы )
• Приемники (а иногда также антенные усилители и распределительные устройства)

В кабельном и спутниковом вещании часть вышеперечисленного может быть заменена другим оборудованием.

Все вышеперечисленные схемы включают активные схемные устройства. Эти устройства являются лишь приблизительно линейными устройствами. В частности, коэффициент усиления не является постоянным для всех уровней. Коэффициент усиления может уменьшаться или увеличиваться по мере увеличения входного уровня. Это известно как нелинейность усиления . В системных спецификациях нелинейность в процентах почти всегда указывается. Она должна быть ниже допустимого уровня в зависимости от требуемой чувствительности системы.

Дифференциальное усиление — это частный случай нелинейности усиления. Пусть CCVS будет представлено как

${\displaystyle {\mbox{CCVS}}={\mbox{CVS}}+{\mbox{color}}}$

Выходной сигнал идеального усилителя с коэффициентом усиления A равен:

${\displaystyle A\cdot (CVS+color)=A\cdot (CVS)+A\cdot (color)}$

Однако на практике эта цель почти никогда не достигается. Коэффициент усиления цветового сигнала всегда немного отличается от коэффициента усиления CVS. (Цветовой сигнал накладывается на CVS).

Любой цвет можно полностью описать яркостью, насыщенностью и оттенком. Когда усиление воспроизводимого цветового сигнала ниже, чем яркость, воспринимаемые цвета бледнее оригиналов. И наоборот, когда усиление воспроизводимого цветового сигнала выше, чем яркость, воспринимаемые цвета слишком громкие.

Для измерения процента дифференциального усиления используется стандартный пилообразный сигнал с наложенной цветовой несущей (4,43 МГц в PAL и 3,58 МГц в NTSC). Пилообразный сигнал представляет CVS со всеми возможными уровнями от 0,3 В до 1 В. Формы сигналов показаны в сопроводительном кадре изображения. Верхний рисунок показывает вход. Обратите внимание, что амплитуда наложенного цветового сигнала постоянна. Средний рисунок показывает искаженный выход. В этом примере цветовой сигнал, наложенный на сигнал яркости высокого уровня, был ослаблен. Нижний рисунок показывает ту же форму сигнала после прохождения через фильтр верхних частот для облегчения измерения. (CVS отфильтрован, оставляя только цветовой сигнал).

${\displaystyle {\mbox{DG}}={\frac {a-b}{a}}}$

По европейским стандартам ОГ должен быть менее 10%.

DG является проблемой как в NTSC, так и в PAL. Но PAL (фаза, чередующаяся со скоростью строки) более чувствительна к этому виду искажения. PAL усредняет фазовые разности цветового сигнала в двух последовательных строках. ^[1]

Пусть будет запаздыванием по фазе:${\displaystyle \alpha }$

${\displaystyle {\mbox{f(t)}}={\frac {1}{2}}(\sin(\omega t+\alpha )+\sin(\omega t-\alpha ))=\sin(\omega t)\cdot \cos(\alpha )}$

Таким образом, разность фаз между двумя последовательными линиями (так называемая дифференциальная фаза ) преобразуется в искажения дифференциального усиления. (Оттенок сохраняется, но существует риск снижения насыщенности).

Например, дифференциальная фаза 10° приводит к дополнительной потере усиления в 2%.

• Измерение дифференциального усиления и фазы, Texas Instruments
• Док. Доктор Мюмтаз Йылмаз: Renkli Televizyon Tekniği , TRT yayınları, Анкара, 1979, стр. 32–47.