20 Reparaciones en la plaqueta histograma

El circuito histograma  TDA9171

La plaqueta histograma un bloque que deforma el color para lograr una sensación subjetiva mas agradable al ojo humano.

El TDA9171 es uno de los circuitos mas conocidos dedicado a la función Histograma. Forma parte del TV que estamos analizando que es el chasis A10 de Philips. Este circuito integrado tiene dos sectores bien identificados uno correspondiente a la sección de croma y otro a la sección de luma

La sección de luma contiene un analizador de niveles de gris que detecta el tiempo que la señal de luma está en cierta zona de tensiones. Por ejemplo si la señal de video normalizada tiene 1V de pico a pico significa que la zona activa es de 0,7V ya que el resto está destinada al sincronismo.

1. El CI Histograma recorta el sincronismo y vuelve a amplificar la señal activa hasta que tenga 1V.
2. Luego aplica esa tensión a una serie de detectores de ventana realizados con comparadores rápidos que cargan capacitores externos de acuerdo a que la amplitud de la señal de video esté comprendida entre las 5 ventanas de tensión que van de 0 a 200 mV, 200 a 400, 400 a 600, 600 a 800 y 800 a 1.000 mV.

Por ejemplo si la imagen es un color gris medio permanente, solo se carga el capacitor de la ventana de 400 a 600 mV. En la figura 1 se puede observar el diagrama en bloques y el circuito de aplicación de este integrado en un chasis A10.

Fig.1 Diagrama en bloques y circuito del TDA9171 (nota: la pata indicada BLG es la 1)

Observe las patas 9 a 13 del circuito y observará 5 capacitores de 10 nF que son justamente los encargados de memorizar las señales HM1 a HM5 (Histogram Memory). Cuando se analiza una señal de video estos capacitores se cargan con una tensión que grafica los niveles de video como si fuera una curva trazada en un papel y descubre si hay que amplificar mas o menos la luma en un sector determinado de tensiones de acuerdo al contenido de la información de entrada. El efecto sobre la pantalla es un desempastado de los grises que genera una imagen clara de la escena.

Este sector del integrado se encuentra en la zona inferior izquierda del diagrama en bloques y cada bloque interno tiene una función simple y precisa con muy poca ayuda externa. La señal ingresa por la pata 7 luma YIN y se amplifica en el bloque IMPUT AMP cuya ganancia es función de la tensión aplicada a la pata 6 AMPSEL que se alimenta con un divisor de tensión que toma señal de 5V del propio regulador interno de 5V. En la pata 6 no puede haber 5V tal como indica el circuito si la fuente interna entrega 5V por la pata 17. Un simple calculo de división de tensión indica que debe existir una tensión de 4,78V o menos si la pata genera carga sobre el divisor.

Debajo del amplificador de entrada de luma existe un bloque llamado TIMING Y CTRL que funciona con una señal de Sand Castle modificada en tensión que viene desde la sección horizontal del jungla. Esta señal se encarga de recortar el pulso de sincronismo horizontal a la salida del IMPUT AMP para aplicar video puro al circuito medidor de Histograma (HISTOGRAM MEASUREMENT).

El medidor de Histograma cumple dos funciones:

1. Primero analiza la señal de Luma y guarda el resultado como tensión sobre los capacitores externos 2475 al 2478.
2. Luego analiza esas tensiones y genera un bus analógico de 5 tensiones continuas internas que se aplican al bloque procesador de histograma (HISTOGRAM PROCESOR) quien a su vez genera un bus corregido que se aplica al amplificador no lineal (NON-LINEAR AMPLIFIER) que corrige la curva de amplificación de luma separando los grises empastados.

La amplificación extra de la señal de entrada debe compensarse en la salida y así es como aparece un nuevo bloque amplificador (OUTPUT AMP) controlado también por AMPSEL pero en sentido contrario que genera una tensión de salida por la pata 14 (YOUT) compensada en amplitud y con los pulsos de sincronismo completos.

En una palabra, usando un osciloscopio de doble haz las señales de las patas 7 y 14 deben ser idénticas si se excita al TV con un generador de escala de grises. Puede existir una cambio en el nivel de los escalones pero el valor pico a pico de blanco a infranegro no debe cambiar.

La sección de croma de este integrado trabaja con señales diferencias de color U= R-Y y V = A-Y provistas por el jungla junto con la luminancia Y.

• Las dos diferencias de color se envían al bloque de compensación de saturación (SATURATION COMPENSATION) que se encarga de modificar las diferencias de color cada vez que se ajusta la luminancia de entrada con AMPSEL.
• La salida de luma compensada en forma curva también se envía a este bloque para que el mismo evite los cambios en el color de la piel reforzando los verdes.
• El refuerzo de azul se realiza por separado en el bloque de estiramiento del azul (BLUE STRETCH) que esta controlado por dos divisores de tensión externos para que el fabricante pueda modificar el nivel de estiramiento al valor deseado. El divisor de la pata 1 (BLG = ganancia de azul) determina que tan grande será el estiramiento del azul y el de la pata 1 (que no está indicada por número pero esta marcada con BLM = nivel de actuación) que determina a que nivel de azul comienza el estiramiento para evitar que imágenes muy azules sean reforzadas saturando el amplificador de la plaqueta TRC.

Estos parámetros de estiramiento pueden ser eliminados por operación de la señal HIS-OFF (Histograma apagado) que proviene del circuito A1, mas precisamente del microprocesador y que es operado por el usuario cuando desea que no se refuercen los colores. Cuando HIS-OFF está en el estado alto el transistor 7473 se satura y conecta los diodos 6470 y 6471 a masa para que las tensiones de las patas 1 y 20 sean iguales a 0,6V y no se produzca ningún estiramiento de azul. Cuando HIS-OFF pasa al estado bajo el transistor 7473 se corta y los divisores 3472, 3473 y 3474, 3475 operan estirando el azul. En el circuito no están indicados los valores de estos resistores porque se los considera valores de ajuste que cambian con el TRC utilizado. Pero el alumno puede leer sus valores en la plaqueta y efectuar el correspondiente cálculo de división de tensión.

La salida de la sección de croma termina en las patas 18 (VOUT) y 19 (UOUT). Al igual que la luma si se coloca un osciloscopio en las entrada y salidas de U y V y se excita el TV con un generador de barras no se observará diferencias en las formas de señal cuando HIS-OFF esté en estado alto. Y se observará un refuerzo de V cuando HIS-OFF pase al estado bajo.

El diodo 6472 realiza la función de anular la compensación curva de luma de un modo similar al de refuerzo de azul anulando el funcionamiento del divisor 3476 y 3477 cuando HIS-OFF está en estado alto.

Funciones del  TDA9171

Este integrado cumple varias funciones que cada fabricante puede tomar como opcionales:

• Procesa Y, U y V en forma no lineal dependiente del contenido de la imagen o “histograma” de la misma. Realiza el proceso en forma independiente de la norma.
• Genera opcionalmente un estiramiento artificial al azul.
• Procesamiento opcional de Y y C o de Y o C.
• Genera opcionalmente un refuerzo de los verdes sin modificar el tono de la piel.

El TDA9171 es lo que se llama un integrado transparente a las señales. Es decir que puede reemplazarse con simples puentes de entrada a salida si no se desea mejoramiento alguno o para modelos económicos. Esto está perfectamente indicado en el circuito utilizando los puentes marcados 4470, 4471 y 4472.

Esto se puede usar como prueba de la etapa sin necesidad de desconectar nada pero aclaramos que un cortocircuito sobre 2, 3 o 7 de entrada puede reducir la señal correspondiente y producir un error de diagnóstico.

Solo nos falta explicar dos componentes que aun no fueron nombrados:

• uno es el capacitor de desacoplamiento que se ubica sobre la pata 8 y que desacopla el medidor de histograma
• el otro es la sección de fuente regulada propia que ingresa la fuente de +8,3A (que en realidad tiene 7,8V) y que se aplica a la entrada del regulador interno por la pata 16 (VCC) con la pata de masa conectada a la 15 (VEE). La salida regulada de 5V (VREF) se obtiene de la pata 17. VCC debe estar filtrada con un choque de 6,8 uHy y un electrolítico a masa de 10 uF.

Tabla de pin-up del integrado

El sand castle

Los TV europeos suelen tener una señal de funciones múltiples llamada SAND CASTLE O SUPER SANDCLASTLE muchas veces indicadas solo por sus iniciales como SC o SSC. La traducción literal de la palabra Sand Castle es literalmente “castillo de arena”. Se trata de una señal con un pedestal bajo que ocupa todo el tiempo de borrado horizontal y otro mas alto que se produce durante el tiempo que dura la señal del burst de color. A estas señal básica se le suma otro pedestal que se produce durante todo el tiempo de borrado vertical para generar la señal de SSC.

Con todo esto la señal se puede usar para generar los borrados enganchar el CAF horizontal, separar el pulso de burst y en nuestro caso recortar el pulso de video de la señal de luma.

El pulso mas alto de la señal, es de 5V y el mas bajo de 2,5V, pero por alguna razón el TDA9171 requiere una amplitud algo menor. Para optimizar el SC, el A10 utiliza un circuito con dos transistores que modifica el valor máximo sin modificar el mas bajo. Además el transistor superior provee baja impedancia de salida para generar la señal SC1 que se envía al circuito A6.

Fig.2 Optimizador del SC

El valor de la base del Sand Castle es de 2,5V que no es capaz de hacer conducir al transistor 7472 porque el divisor de base genera una tensión de 0,4V sobre la base de SC. Por lo tanto ese valor pasa directamente a alimentar al resistor 3478 conectado a la pata 5 SC del CI7403. En cambio cuando llega el pulso de 5V el divisor de base generaría 0,7V y el transistor conduce dejando solo una tensión de 0,6 V aproximadamente en la base; el resistor 3479 queda conectado a masa y el pulso enviado al transistor es de unos 4V que es el nivel requerido.

Reparaciones en el histograma

En cuanto a las reparaciones en el sector de histograma el procedimiento es muy similar al del filtro peine visto en la entrega anterior pero vale realizar algunos comentarios sobre como determinar por observación de la pantalla cuando un problema se puede asignar a esta sección.

En principio la sección de histograma mejora el contraste subjetivo de la imagen. Es decir que la imagen parece mas contrastada aunque en realidad no lo está. El integrado realiza un estiramiento al azul de los blancos de la imagen. El integrado histograma hace algo similar pero cuidando que no se modifique el tono de la piel porque entonces sería peor el remedio que la enfermedad.

Cuando funciona mal puede ocurrir que un exceso de corrección en el estiramiento del azul que cambia el color de la piel haciéndola más cyan.

¿Cómo puede hacer el reparador para saber si la falla esta en esta etapa o simplemente en el ajuste de blanco o en el demodulador de color?

• Simplemente desconectando la etapa y realizando los puentes 4470 4471 y 4472. El integrado que estamos analizando debe producir un mejoramiento del funcionamiento natural del TV. Si al conectarlo se percibe un empeoramiento subjetivo del contraste, o un coloreado de la imagen se debe proceder a revisar la etapa.
• También se debe proceder a revisarla cuando se notara la ausencia de uno o mas colores o la falta total o parcial de luminancia (imagen muy colorida).

1. Para revisar la etapa se deben medir las tres entradas Y, U y V con el osciloscopio o con la sonda de RF.
2. Luego revise las salida de luma y croma desactivando los refuerzos desde el control remoto por activación de HIS-OFF y medición de la tensión de colector del transistor 7473 que debe estar prácticamente en cero.
3. Verifique que la tensión de las patas 1, 4 y 20 (BLG, NLC y BLM) tengan una tensión de 0,6V y que la pata 16 (VCC) tenga la alimentación de 7,7V (no se confunda, aunque la fuente se llama +8,3A su tensión nominal es 7,7V) y la salida regulada sea de 5V.
4. Verifique que el capacitor C2480 no este hinchado ni sulfatado.
5. Verifique la señal en la pata 5 (SC). Si las salidas no son iguales a las entradas se confirma la falla del bloque Histograma y hay que repararlo.

En las condiciones indicadas el bloque no realiza ninguna corrección. Pero es muy difícil realizar esta comprobación con señales de canales. La prueba debe realizarse con señal de barras de colores y en todas las normas que permite el TV. Si no tiene un generador de barras multinorma no va a poder hacer una prueba completa.

Si no tiene un generador de barras puede utilizar un DVD por lo menos para generar NTSC o el PAL local, si el mismo tiene la posibilidad de trabajar en norma forzada. En caso contrario debe usar discos grabados en NTSC (americanos) o PAL (Europeos) y realizar por lo menos la verificación de la frecuencia vertical con un osciloscopio o acercando un transformador a la pantalla para ver si el color late 10 veces por segundo (norma de 60 Hz) o varia de color lentamente (norma de 50Hz). Si Ud. vive en Brasil este método no sirve porque la norma PALM y la NTSC tiene la misma frecuencia que la red.

Si las señales de salida difieren de las de entrada significa que el bloque funciona mal porque el resto del TV ya fue probado con los puentes.

Si no tiene osciloscopio debería utilizar otro TV que funcione perfectamente bien y que no tenga Histograma como monitor de las barras de color. Primero compare con un cuadro de prueba de escala de grises para ver que los dos TVs tengan el blanco ajustado correctamente (el Philips A10 debe estar predispuesto en blanco normal sin cambio de la temperatura de color a blanco rojizo o azulado).

• Un mal funcionamiento con HIS-OFF activado y todas las verificaciones indicadas bien efectuadas no deja muchas opciones. No sabemos si la tensión de la pata 6 AMPSEL afecta al funcionamiento en estas condiciones, así que verifique con el tester que se encuentre en 4,78V (no en 5 como dice el circuito) y si se verifica cambie el circuito integrado. Si no quiere arriesgarse cambie los capacitores 2473 y 2481 pero es muy improbable una falla en ellos. Más probable puede ser una falla en los electrolítico 2480 o 2479.
• Si el bloque funciona bien en condición de apagado del histograma pase a la condición de encendido observando una señal de barras de colores en todas las normas y cambiando reiteradamente con el control remoto. Deberá notar que la barra roja no cambia pero que la barra blanca se azulea y la azul y la verde se refuerzan. Si no ocurre nada deberá verificar las tensiones de las patas 1 y 20 de acuerdo a los valores colocados realmente en la plaqueta ya que el circuito no indica los valores porque dependen del tubo. La pata 1 debe tener un valor V1= 5VxR3475 / (R3475+R3474) y la pata 20 debe tener un valor V20 = 5Vx3473 / (R3473+R3472).
• Si las tensiones están bien se debe proceder a probar el TV con escala de grises en condición de HIS-OFF encendido y apagado alternadamente. Se observará que las barras mas oscuras se diferencian mejor (en la jerga se desempastan) cuando el histograma esta activo. Nota: la corrección de color y la de gris interactúan entre si, los colores no serán correctos si los grises no lo son.

La sección de cambio del “Gama” depende de la tensión de la pata 4 (NLC) que debe ser de 2,27V. Un cambio hacia debajo de esta tensión provoca una falta de corrección y un cambio hacia arriba un exceso de corrección. Si la tensión regulada propia de 5V es la correcta la falla solo puede deberse a los resistores 3476 y 3477.

Las correcciones de gris son altamente dependientes de los capacitores de las patas 9 a 13 y la falla de alguno de ellos puede provocar distorsiones de la escala de gris de cualquier tipo. Es muy raro que falle un capacitor cerámico de 10 nF pero ante la eventualidad de cambiar el CI se los debe probar uno por uno.

Una de las primeras pruebas que fueron realizadas previo a un análisis mas profundo fue la señal de Sand Castle en la pata 5 (SC). Vamos a analizar ahora como reparar esta sección en caso de falla debido a que este circuito integrado tiene una particular predisposición a falla si no recibe las amplitudes correctas de la señal de SC. Encaramos el tema como un ejemplo de cómo se puede usar un laboratorio virtual para generar formas de señal y tensiones continuas que permitan regenerar una información que el fabricante no provee.

La generación de la señal se produce en el circuito integrado jungla TDA8889, en la sección del CAFase horizontal precisamente en la pata 57 y existe un oscilograma de la misma en el manual del equipo que se llama F480 y se observa en la figura 3.

Fig.3 Oscilograma de la señal en el punto SC1

Como vemos este oscilograma se encuentra en el emisor del repetidor Q1 y de el se puede deducir el oscilograma de entrada en la base del repetidor. En principio analicemos los tiempos que no se pueden modificar por el electrodo analizado. Si ponemos el comienzo del pedestal en 0 la señal se repite a los 64 uS. El pulso corto aparece 8 uS después del pedestal y dura unos 12 uS. El pedestal tiene 2,5V y el pulso corto 4,6V. Con estos datos se puede armar el generador de onda compleja de entrada utilizando dos generadores de pulsos del WB (Pulse Voltage Source). El repetidor de tensión Q1 debe reducir el pulso de entrada aproximadamente medio volt lo cual no da el pico de entrada en alrededor de 5V que es el valor nominal del pulso de Sand Castle normalizado. El pedestal indica que el valor normalizado de 2,5V se mantiene en el emisor debido al circuito. Al picar sobre el icono del generador aparece una pantalla para ajustar los valores del pulso.

Fig.4 Predisposición del generador de pedestal

El primer cuadradrito indica el valor en que uno quiere que comience la señal (Initial Value), en nuestro caso 0. El segundo indica la amplitud del pulso (Pulsed Value) en nuestro caso 2,5V. El tercero indica el retardo en que debe aparecer el pulso, en nuestro caso queremos que aparezca inmediatamente así que el Delay Time es igual a cero. El oscilograma del manual nos indica que el crecimiento del pedestal no es inmediato sino que ocupa un cierto tiempo que calculamos en 0,5 uS; ese es el valor que debe colocarse en Rise Time. Lo mismo ocurre con el final del pedestal que es el Fail Time del pulso. En cuanto al ancho total del pulso se ajusta con “Pulse Width” en 12 uS.

El segundo generador se encargará de generar el pulso fino que debe aparecer con un retardo de 7 uS llegar a 5V, durar 2 uS y tener pendientes de 0,5 uS. El lector observará que con un método similar se puede construir cualquier forma de onda de señal para analizar el circuito que fuera con un mínimo de trabajo.

Posteriormente se arma el circuito con el método habitual. Ahora aunque parezca increíble Ud. cumplió lo que yo llamo el “sueño del reparador” y que es tener un equipo igual al que está reparando para usar de patrón de tensiones continuas y formas de señal. Por ejemplo los dos oscilogramas mas importantes son el de la salida SC1 y el de la base de Q2 que pueden observarse en la figura 5.

Fig.5 Oscilogramas de base y de salida SC1

El oscilograma de base de Q2 nos permite determinar el correcto funcionamiento del circuito porque allí el pedestal no debe llegar a la tensión de juntura en tanto que el pulso fino debe llegar a dicha tensión que en este caso es de uno 580 mV. Si desconecta la base verá que llega a 700 mV.

Apéndice
Correcciones realizadas por la plaqueta histograma

El histograma es al video lo que un control de tono es a un equipo de audio. Por ejemplo, el usuario de un equipo de audio puede ajustar la respuesta en frecuencia en la gama de los bajos los medios y los agudos para conseguir un resultado mas impactante de su música preferida o pedir al microprocesador de su sistema que programe automáticamente la respuesta en frecuencia para música clásica, jazz, rock etc.

En un equipo de video existen las dos posibilidades. El usuario puede cambiar la temperatura de color del blanco entre “Normal”, “Blanco azulado o frio” o “Blanco rojizo o caliente” mediante el control remoto o elegir lo que Philips llama “Incredible Picture” (literalmente imagen increíble) que conecta precisamente la plaqueta Histograma para aumentar el nivel de verde y modificar la gama de grises o “Blue Strech” que también conecta la plaqueta Histograma reforzando los azules para dar una sensación de mayor contraste sin modificar los tonos de la piel que son fundamentales para que el usuario considere que el funcionamiento de equipo es adecuado.

La vista es el mas subjetivo de los sentidos ya que su funcionamiento se basa en compensaciones que produce nuestro cerebro y en variaciones de sensibilidad de los sensores de color y de blanco de nuestros ojos. Haga la prueba de iluminar un recinto solo con luz roja y luego cambiar a una iluminación natural tipo luz de día y verá que en los primeros instantes se observará todo de un color azulado. Un tiempo después la vista se acomoda para obtener el resultado normal.

Con referencia al contraste, los jabones para lavarropas poseen un tonalizador que azulea la ropa blanca amarillenta por el uso. El ojo educado le da un valor de contraste mas elevado a una escena con blancos azulados que a una con blancos amarillentos. Pero el azuleado de los blancos no debe modificar los tonos rosados de la piel que deben permanecer dentro de una zona muy estrecha para que el ojo no indique la existencia de una anormalidad en la reproducción del color.

Con referencia a la gama de gris, el sistema de televisión compensa la curvatura de respuesta de los TRC aplicando lo que se llama “corrección de gama” de la transmisión. Es decir que la cámara distorsiona su respuesta a la luz para que al reproducirla por un TRC parezca una respuesta lineal compensando la curvatura de las característica. Pero no todos los tubos tienen la misma curvatura de sus características y esto significa que en algún circuito del TV se debe realizar una corrección de “Gama” y el lugar mas adecuado es justamente el bloque histograma.