Orbis pictus21. století

Tato prezentace byla vytvořenav rámci projektu

Orbis pictus 21. století

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Signálová cestaSignálová cestatelevizního přijímače - 1 televizního přijímače - 1

Obor: Elektrikář

Ročník: 3.

Vypracoval: prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc.

OB21-OP-EL-ELZ-HAN-U-3-006OB21-OP-EL-ELZ-HAN-U-3-006

1 Vstupní díl1 Vstupní díl• Úplný televizní signál se přivádí do vstupního anténního konektoru (75 Úplný televizní signál se přivádí do vstupního anténního konektoru (75

nesymetricky) TVP. Proti přepětí je TVP chráněn dvěma antiparalelně zapojenými nesymetricky) TVP. Proti přepětí je TVP chráněn dvěma antiparalelně zapojenými diodami. Pomocí odlaďovačů tvořených rezonančními obvody jsou odstraněny diodami. Pomocí odlaďovačů tvořených rezonančními obvody jsou odstraněny signály nežádoucích kmitočtů.signály nežádoucích kmitočtů.

• Dolní a horní propusti sestavené pouze z pasivních prvků (L, C) oddělí Dolní a horní propusti sestavené pouze z pasivních prvků (L, C) oddělí kmitočtová pásma VHF (kmitočtová pásma VHF (Very High Frequency,Very High Frequency, 47 – 230 MHz) a UHF (47 – 230 MHz) a UHF (Ultra High Ultra High Frequency,Frequency, 470 – 960 MHz). 470 – 960 MHz).

fmfodlaďovače

anténnívstup

hornípropust(UHF)

AGC

dolnípropust(VHF)

vfzesilovač

UHF

vfzesilovač

VHF

směšovačUHF

směšovačVHF

mfpředzesilovač

kmitočtovýsyntezátor

fks UHF

fks VHF

• V obou pásmech (VHF i UHF) je signál V obou pásmech (VHF i UHF) je signál selektivně zesílenselektivně zesílen. Aktivními prvky . Aktivními prvky zesilovačů jsou bipolární nebo častěji unipolární tranzistory v kaskodovém zesilovačů jsou bipolární nebo častěji unipolární tranzistory v kaskodovém zapojení (eliminace vnitřní zpětné vazby tranzistoru, odolnost proti křížové zapojení (eliminace vnitřní zpětné vazby tranzistoru, odolnost proti křížové modulaci).modulaci).

• Rezonanční obvody v zesilovačích jsou přelaďovány pomocí varikapů. Z důvodů Rezonanční obvody v zesilovačích jsou přelaďovány pomocí varikapů. Z důvodů snazšího přeladění je VHF pásmo rozděleno na subpásma označovaná VHF I (47 snazšího přeladění je VHF pásmo rozděleno na subpásma označovaná VHF I (47 – 68 MHz), VHF II (76 – 108 MHz) a VHF III (174 – 230 MHz). Přepínání subpásem – 68 MHz), VHF II (76 – 108 MHz) a VHF III (174 – 230 MHz). Přepínání subpásem se provádí spínacími diodami.se provádí spínacími diodami.

• Zesílení obou zesilovačů (VHF i UHF) je řízeno signálem AGC (Zesílení obou zesilovačů (VHF i UHF) je řízeno signálem AGC (Automatic Gain Automatic Gain ControlControl), závislým na velikosti demodulovaného signálu (tzv. zpožděné AGC).), závislým na velikosti demodulovaného signálu (tzv. zpožděné AGC).

• Zesílené signály jsou přiváděny do Zesílené signály jsou přiváděny do směšovačů směšovačů (VHF a UHF) na jejichž druhé (VHF a UHF) na jejichž druhé vstupy jsou přiváděny signály s kmitočtem fvstupy jsou přiváděny signály s kmitočtem fksks z kmitočtového syntezátoru (dříve z kmitočtového syntezátoru (dříve

se používal přeladitelný LC oscilátor nebo syntezátor s napěťovou syntézou). se používal přeladitelný LC oscilátor nebo syntezátor s napěťovou syntézou).

• Kmitočtový syntezátor generuje harmonický signál. Kmitočet signálu fKmitočtový syntezátor generuje harmonický signál. Kmitočet signálu fks ks se se

nastavuje digitálně přes sběrnici Inastavuje digitálně přes sběrnici I22C, po které jsou přenášeny údaje o dělicích C, po které jsou přenášeny údaje o dělicích poměrech programovatelných děličů.poměrech programovatelných děličů.

• Kmitočtový syntezátor využívá principu fázového závěsu. Kmitočtový syntezátor využívá principu fázového závěsu.

frefrychlýpředdělič

P = 8

VCO

volbakanálů spamětí

integrátor

krystalovýoscilátor

dělič M = 512

kmitočtověfázový

komparátor

programovatelnýdělič (N) 7,8125 kHz

fQ4 MHz

7,8125 kHz

fks / N.P

UUHFUVHF III

UVHF I, II

fks / P

ladicí napětí UL = 3 až 30 Vfks

k varikapům

fks / N.P = fref

fks = N.P.fQ / M

fks = [(N+1).P.fQ / M] - [N.P.fQ / M] = P.fQ / M = 62,5 kHz

Kmitočtový syntezátor

ke spínacím diodám

UL

• Výstupní signál s kmitočtem fVýstupní signál s kmitočtem fksks se odebírá z napětím řízeného oscilátoru VCO se odebírá z napětím řízeného oscilátoru VCO

((Voltage Control OscillatorVoltage Control Oscillator). Kmitočtový krok syntezátoru bývá ). Kmitočtový krok syntezátoru bývá ffksks = 62,5 kHz. = 62,5 kHz.

• Směšovače převádějí přijímaný vysokofrekvenční signál do nižšího Směšovače převádějí přijímaný vysokofrekvenční signál do nižšího kmitočtového pásma – mezifrekvenční pásmo. Na výstupu směšovačů je kmitočtového pásma – mezifrekvenční pásmo. Na výstupu směšovačů je signál signál mezifrekvenční fmezifrekvenční fmfmf. .

fno

fnz

fks fzrcfmfo = fks - fno

fmfz1 = fks - fnz

f [MHz]

kmitočtovýsyntezátor

vfzesilovač

199,25 205,75

C9

237,25 275,25

směšovač

fnz = 205,75 MHzfmfo = 237,25 - 199,25 = 38 MHz

fmfz1 = 237,25 - 205,75 = 31,5 MHzfno = 199,25 MHz

fmfo = fzrc - fks

• V případě příjmu signálu v pásmu VHF jsou obvody pásma UHF odpojeny od V případě příjmu signálu v pásmu VHF jsou obvody pásma UHF odpojeny od napájecího napětí a naopak.napájecího napětí a naopak.

• Přijímaný úplný televizní signál má kmitočet fPřijímaný úplný televizní signál má kmitočet fnono nosné obrazu menší než kmitočet nosné obrazu menší než kmitočet ffnznz nosné zvuku. nosné zvuku.

• Signál kmitočtového syntezátoru má vyšší kmitočet než je kmitočet přijímaného Signál kmitočtového syntezátoru má vyšší kmitočet než je kmitočet přijímaného signálu. Na výstupu směšovače se signálu. Na výstupu směšovače se selektivním obvodemselektivním obvodem (pásmová propust) (pásmová propust) vybírá rozdílový produkt. Proto bude mezifrekvence zvuku nižší než vybírá rozdílový produkt. Proto bude mezifrekvence zvuku nižší než mezifrekvence obrazu.mezifrekvence obrazu.

• Mezifrekvence obrazu je fMezifrekvence obrazu je fmfomfo = 38 MHz, mezifrekvence zvuku (hlavní) je f = 38 MHz, mezifrekvence zvuku (hlavní) je fmfz1mfz1 = 31,5 = 31,5 MHz (D/K). MHz (D/K).

• Před směšováním je kmitočet nosné zvuku vyšší než kmitočet nosné obrazu, po Před směšováním je kmitočet nosné zvuku vyšší než kmitočet nosné obrazu, po směšování (v důsledku vybrání rozdílového produktu) je naopak mezifrekvence směšování (v důsledku vybrání rozdílového produktu) je naopak mezifrekvence obrazu vyšší než mezifrekvence zvuku.obrazu vyšší než mezifrekvence zvuku.

fnz

199,25 205,75

fno

f [MHz]

obraz

zvuk

fmfz1

31,5 38

fmfo

f [MHz]

obraz

zvuk

C9 mf

2 Mezifrekvenční obrazový zesilovač2 Mezifrekvenční obrazový zesilovač

• Podle způsobu zpracování zvukového signálu, může obrazovým Podle způsobu zpracování zvukového signálu, může obrazovým mezifrekvenčním zesilovačem (OMF) procházet nejen mf obrazový, ale i mf mezifrekvenčním zesilovačem (OMF) procházet nejen mf obrazový, ale i mf zvukový signál.zvukový signál.

• Podle toho se liší i zapojení OMF zesilovačů, především jejich křivka selektivity Podle toho se liší i zapojení OMF zesilovačů, především jejich křivka selektivity (závisí i na televizní normě).(závisí i na televizní normě).

• Z pohledu obrazového signálu se OMF zesilovač podílí téměř Z pohledu obrazového signálu se OMF zesilovač podílí téměř 90 % na výsledné 90 % na výsledné citlivosti a selektivitě TVPcitlivosti a selektivitě TVP..

• Volba obrazové mezifrekvence byla zvolena jako kompromis mezi nízkými Volba obrazové mezifrekvence byla zvolena jako kompromis mezi nízkými kmitočty vhodnými pro návrh tranzistorových zesilovačů (diferenčních stupňů v kmitočty vhodnými pro návrh tranzistorových zesilovačů (diferenčních stupňů v integrovaných obvodech) s dostatečným zesílením a vyššími kmitočty, při integrovaných obvodech) s dostatečným zesílením a vyššími kmitočty, při kterých se zvětšuje odolnost TVP vůči zrcadlovým kmitočtům. Proto byly kterých se zvětšuje odolnost TVP vůči zrcadlovým kmitočtům. Proto byly stanoveny optimální hodnoty obrazové mezifrekvence 38 MHz (normy D,K) a 38,9 stanoveny optimální hodnoty obrazové mezifrekvence 38 MHz (normy D,K) a 38,9 MHz (normy B,G). MHz (normy B,G).

• Potřebná selektivita OMF zesilovače se obecně zajišťuje filtrem se soustředěnou Potřebná selektivita OMF zesilovače se obecně zajišťuje filtrem se soustředěnou selektivitou. V dnešní době se používají téměř výhradně filtry s povrchovou selektivitou. V dnešní době se používají téměř výhradně filtry s povrchovou akustickou vlnou PAV. Ze filtrem následuje zesilovač s potřebným zesílením.akustickou vlnou PAV. Ze filtrem následuje zesilovač s potřebným zesílením.

• Přenosová charakteristika filtru PAV má přesně stanovený průběh. Obsahuje Přenosová charakteristika filtru PAV má přesně stanovený průběh. Obsahuje tzv. Nyquistovu hranu (obr. b), která omezí spektrum obrazového tzv. Nyquistovu hranu (obr. b), která omezí spektrum obrazového mezifrekvenčního signálu tak, aby po demodulaci měl signál v základním pásmu mezifrekvenčního signálu tak, aby po demodulaci měl signál v základním pásmu požadované spektrum.požadované spektrum.

• Pokud by charakteristika filtru měla průběh podle obr. a), signál po demodulaci Pokud by charakteristika filtru měla průběh podle obr. a), signál po demodulaci by měl větší úrovně nízkofrekvenčních složek (do kmitočtu fby měl větší úrovně nízkofrekvenčních složek (do kmitočtu f11), v důsledku ), v důsledku

přenosu signálu částečně potlačeného dolního postranního pásma vytvořeného přenosu signálu částečně potlačeného dolního postranního pásma vytvořeného ve vysílači při AM modulaci. ve vysílači při AM modulaci.

demodulace

Nyquistovahrana

6 dB

fmfo

a)

fmfo+f1

b)

fmfo-f1

fmfofmfo+f1fmfo-f1

základní pásmo

fmax0

ÚBS

základní pásmo

0

ÚBS

fmaxfmfo-fmax

fmfo-fmax

demodulace

• Je-li na vstupu OMF zesilovače napětí cca 100 Je-li na vstupu OMF zesilovače napětí cca 100 V a na výstupu zesilovače napětí V a na výstupu zesilovače napětí cca 3 V, vychází potřebné zesílení Acca 3 V, vychází potřebné zesílení AOMFOMF = 3 V : 100 = 3 V : 100 V = 30 000, tj. AV = 30 000, tj. AOMF dBOMF dB 90 dB. 90 dB.

• Zesílení OMF zesilovače se musí automaticky měnit podle velikosti vstupního Zesílení OMF zesilovače se musí automaticky měnit podle velikosti vstupního signálu tak, aby výstupní signál byl téměř konstantní. Pro maximální vstupní signálu tak, aby výstupní signál byl téměř konstantní. Pro maximální vstupní signál zesilovače 50 mV (nastává zahlcení) musí být regulace až 60 dB. signál zesilovače 50 mV (nastává zahlcení) musí být regulace až 60 dB.

• Regulace zesílení se provádí nejen u OMF zesilovače, ale i u zesilovačů ve Regulace zesílení se provádí nejen u OMF zesilovače, ale i u zesilovačů ve vstupním dílu. Z důvodů zachování co nejlepších šumových poměrů nastává vstupním dílu. Z důvodů zachování co nejlepších šumových poměrů nastává regulace zesílení vstupního dílu až od určité velikosti vstupního signálu regulace zesílení vstupního dílu až od určité velikosti vstupního signálu (zpožděné AGC). (zpožděné AGC).

3 Amplitudový demodulátor3 Amplitudový demodulátor

• Za OMF zesilovačem následuje AM demodulátor na jehož výstupu je úplný Za OMF zesilovačem následuje AM demodulátor na jehož výstupu je úplný barevný signál ÚBS s rozkmitem 1 až 3 V. V současné době se používá nejčastěji barevný signál ÚBS s rozkmitem 1 až 3 V. V současné době se používá nejčastěji synchronní demodulátor. synchronní demodulátor.

• OMF signál se přivádí na OMF signál se přivádí na násobičku (směšovač) na jehož násobičku (směšovač) na jehož druhý vstupu se přivádí druhý vstupu se přivádí referenční signál s kmitočtem freferenční signál s kmitočtem fmfomfo..

• Referenční signál se získá Referenční signál se získá zesílením OMF signálu, jeho zesílením OMF signálu, jeho amplitudovým omezením a amplitudovým omezením a následnou filtrací.následnou filtrací.

• Na výstupu směšovače je Na výstupu směšovače je demodulovaný signál, který ještě demodulovaný signál, který ještě prochází dolní propustí s mezním prochází dolní propustí s mezním kmitočtem fkmitočtem fmaxmax. .

násobič(směšovač)

OMF signál

pásmovápropust

omezovač

zesilovač

dolní propust

ÚBS

Blokové schémasynchronníhodemodulátoru

4 Dekodér PAL4 Dekodér PAL

• Po synchronní demodulaci přichází signál ÚBS v základním pásmu do dekodéru Po synchronní demodulaci přichází signál ÚBS v základním pásmu do dekodéru PAL.PAL.

• Soustava barevné televize PAL eliminuje lineární zkreslení na přenosové cestě Soustava barevné televize PAL eliminuje lineární zkreslení na přenosové cestě (změnu barevného tónu obrazu) postupným přepínáním fáze chrominančního (změnu barevného tónu obrazu) postupným přepínáním fáze chrominančního signálu Usignálu URR- U- UY Y o 180° v každém následujícím řádku na vysílací straně. o 180° v každém následujícím řádku na vysílací straně.

• Podle způsobu dekódování signálu PAL rozlišujeme i zapojení dekodérů PAL:Podle způsobu dekódování signálu PAL rozlišujeme i zapojení dekodérů PAL:

PALPALSS ( (simplesimple)) - jednoduchá soustava PAL (dnes se již nepoužívá). - jednoduchá soustava PAL (dnes se již nepoužívá).

Fázové chyby jsou vizuálně kompenzovány lidským okem, pokud Fázové chyby jsou vizuálně kompenzovány lidským okem, pokud nepřekročí hodnotu 20°až 25°. Při větších fázových chybách je již nepřekročí hodnotu 20°až 25°. Při větších fázových chybách je již pozorovatelný žaluziový efekt.pozorovatelný žaluziový efekt.

PALPALNN ( (newnew)) – dekodér je složitý a používá se pouze u speciálních – dekodér je složitý a používá se pouze u speciálních

zařízení. Odstraňuje nejen chybu barevného tónu, ale i chybu barevné zařízení. Odstraňuje nejen chybu barevného tónu, ale i chybu barevné sytosti.sytosti.

PALPALDLDL ( (delay linedelay line)) – dekodér využívá ultrazvukové zpožďovací vedení 64 – dekodér využívá ultrazvukové zpožďovací vedení 64

s a fázové zkreslení může nabývat libovolné hodnoty. V současné době s a fázové zkreslení může nabývat libovolné hodnoty. V současné době používaný způsob dekódování signálu PAL.používaný způsob dekódování signálu PAL.

• Dekódovací obvody PALDekódovací obvody PALDLDL..

UB/

UG/

UR/

zesilovač ahřebenový

filtr

zesilovačjasovéhosignálu

fázovýposuv180°

zpožďovacívedení0,7 s

synchronnídemodulátor

V

oddělovačSIB

ÚBSPAL

ÚOSUY/

pásmovápropust

3 - 6 MHz

chrominančnízesilovačvypinač

barvy

impulssandcastle

fázovýdetektor

UCH/

UCH/

dekódovací maticový

obvod

m1.(UR/ - UY

/)

m2.(UB/ - UY

/)

zádržbarvonosné

synchronnídemodulátor

U

součtovýobvod

FV

fázovýposuv180°

součtovýobvod

FU

zpožďovacívedení63,9 s

přímý signál

přímý signál

zpožděnýsignál

sin nbt

přepínačfáze

řízenýkrystalovýoscilátor

synchronizace přepínače fR/2

+ cos nbt

fázovýposuv

90°

posuv180°

• Signál ÚBS PAL přichází do vstupního zesilovače, kde je zesílen. Současně jsou Signál ÚBS PAL přichází do vstupního zesilovače, kde je zesílen. Současně jsou hřebenovým filtrem rozdělena spektra jasového a chrominančního signálu.hřebenovým filtrem rozdělena spektra jasového a chrominančního signálu.

• Příklady Příklady přenosových charakteristik hřebenového filtru jsou nakresleny na přenosových charakteristik hřebenového filtru jsou nakresleny na obrázku. Černou čarou je nakreslena přenosová charakteristika pro jasový signál obrázku. Černou čarou je nakreslena přenosová charakteristika pro jasový signál UUYY, červeně a modře jsou nakresleny přenosové charakteristiky modulovaných , červeně a modře jsou nakresleny přenosové charakteristiky modulovaných

chrominančních signálů Uchrominančních signálů URR-U-UYY a U a UBB-U-UYY. .

UCH UY UY UYUCH UCH UCH

UY

UCH

f0 fR 2.fR 3.fR

• Název filtru pochází od Název filtru pochází od tvaru jeho přenosové tvaru jeho přenosové charakteristiky.charakteristiky.

• Jasový signál UJasový signál UYY prochází prochází

filtrem (zádrž), který filtrem (zádrž), který zamezí průchodu zamezí průchodu zbytkového signálu zbytkového signálu barvonosné.barvonosné.

• V následujícím zpožďovacím vedení je signál UV následujícím zpožďovacím vedení je signál UYY zpožděn o 0,7 zpožděn o 0,7 s. Poněvadž s. Poněvadž

chrominanční signály mají menší šířku pásma, jsou v dekódovacích obvodech chrominanční signály mají menší šířku pásma, jsou v dekódovacích obvodech zpožděny více než signál jasový. Aby nedocházelo k posunutí jasového a zpožděny více než signál jasový. Aby nedocházelo k posunutí jasového a barevného obrazu na obrazovce, musí být jasový signál zpožděn.barevného obrazu na obrazovce, musí být jasový signál zpožděn.

• Po zesílení je ÚOS přiveden do dekódovacího maticového obvodu.Po zesílení je ÚOS přiveden do dekódovacího maticového obvodu.

• Modulované chrominanční signály UModulované chrominanční signály UCHCH prochází pásmovou propustí 3 – 6 MHz a prochází pásmovou propustí 3 – 6 MHz a

jsou zesíleny chrominančním zesilovačem. V případě malého signálu je jsou zesíleny chrominančním zesilovačem. V případě malého signálu je chrominanční zesilovač uzavřen signálem z vypínače barvy a obraz je na chrominanční zesilovač uzavřen signálem z vypínače barvy a obraz je na obrazovce pouze černobílý.obrazovce pouze černobílý.

• V oddělovači SIB je ze signálu vyklíčován synchronizační impuls barvy SIB. K V oddělovači SIB je ze signálu vyklíčován synchronizační impuls barvy SIB. K vyklíčování se používá tzv. tříúrovňový impuls vyklíčování se používá tzv. tříúrovňový impuls sandcastlesandcastle. Signál SIB slouží k . Signál SIB slouží k rekombinaci barvonosné a vytvoření dvou referenčních signálů pro synchronní rekombinaci barvonosné a vytvoření dvou referenčních signálů pro synchronní demodulátory V a U.demodulátory V a U.

• Po zpracování signálu UPo zpracování signálu UCHCH ve zpožďovacím vedení a součtových obvodech, ve zpožďovacím vedení a součtových obvodech,

přicházejí složky Fpřicházejí složky FVV a F a FUU na vstupy jednotlivých synchronních demodulátorů. na vstupy jednotlivých synchronních demodulátorů.

• Na výstupech synchronních demodulátorů jsou chrominanční signály UNa výstupech synchronních demodulátorů jsou chrominanční signály URR-U-UYY a U a UBB--

UUYY, které jsou společně s jasovým signálem vedeny k dalšímu zpracování k , které jsou společně s jasovým signálem vedeny k dalšímu zpracování k

obrazovým zesilovačům (obrazovému procesoru), kde se z nich vytváří třetí obrazovým zesilovačům (obrazovému procesoru), kde se z nich vytváří třetí chrominanční signál Uchrominanční signál UGG-U-UYY..

• Podle způsobu buzení použité obrazovky mohou být vytvářeny i základní signály Podle způsobu buzení použité obrazovky mohou být vytvářeny i základní signály UURR, U, UGG, U, UBB. .

Děkuji Vám za pozornost

Stanislav Hanus

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010