Orbis pictus 21. století

1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2. Orbis pictus 21. století Blokové schéma analogového TV přijímače Obor: ElektrikářRočník:3.Vypracoval:prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc. OB21-OP-EL-ELZ-HAN-U-3-005 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

3. 1 Úvod • Televizní přijímač (TVP) je posledním článkem televizní přenosové soustavy. Ze vstupního signálu, např. z televizní antény nebo jiného zdroje, vytváří signál obrazový a zvukový. • Nedílnou součástí TVP je dálkové ovládání, kterým se ovládají všechny uživatelské funkce, včetně teletextu. • TVP může být využit i ve spojení s jinými audiovizuálními zařízeními, například: • televizní kamerou, • družicovým přijímačem, • magnetoskopem, • přehrávačem DVD, • PC aj. • K TVP je možné připojit i sluchátka nebo vnější nízkofrekvenční zesilovač s reproduktorovými soustavami pro vícekanálový příjem zvukového doprovodu.

4. TVP pro digitální televizi TELEVIZNÍ PŘIJÍMAČE TVP pro analogovou televizi Digitální zpracování signálu Analogové zpracování signálu • Obvodové řešení TVP závisí na formě přenášeného obrazového a zvukového signálu (analogová nebo digitální televize) a na způsobu zpracování signálu v TVP (analogový nebo digitální způsob). • Dále je popisován pouze televizní přijímač pro analogovou televizi s analogovým zpracování signálu. Při popisu obvodů jsou uvažovány televizní normy D/K.

5. 2 Blokové schéma televizního přijímače Obvody TVP lze rozdělit na 4 základní bloky: • vstupní díl, • signálové obvody (obrazové a zvukové), • rozkladové obvody, • pomocné obvody (napájení, infračervené dálkové ovládání, řídicí a ovládací obvody apod.).

7. 3.1 Základní parametry vstupního dílu • Parametry vstupního dílu se výrazně podílí na výsledné kvalitě obrazu i zvuku. Důležité je především: • malé šumové číslo (Friisův vztah), • odolnost vůči křížové modulaci, • činitel odrazu na vstupu, • selektivita pro vstupní zrcadlový signál. • Napěťové zesílení vstupního dílu je v rozmezí 10 až 20 (tj. 20 až 26 dB). • Vstupní díl musí zpracovat signály od 10 mV (z antény při dálkovém příjmu) až po desítky mV (ze zásuvky TV kabelového rozvodu). 3 Vstupní díl • Signál z TV antény nebo jiného zdroje přichází přes vstupní anténní konektor do vstupního dílu TVP (kanálový volič, ladicí jednotka, tuner).

8. 3.2 Vysokofrekvenční zesilovač • Signál je selektivně zesílenve vysokofrekvenčním (vf) zesilovači. Ladění rezonančních obvodů zesilovače se provádí pomocí varikapů. Potřebné ladicí napětí se vytváří kmitočtovou (dříve napěťovou) syntézou. • Aktivními prvky vf zesilovačů jsou bipolární nebo častěji unipolární tranzistory (dual gates MOSFET – v kaskodovém zapojení). • V případě využívání pásma VHF jsou obvody pásma UHF odpojeny od napájecího napětí a naopak. • V závislosti na velikosti přijímaného signálu je řízeno zesílení zesilovače (VHF i UHF) signálem AGC (Automatic Gain Control) vytvářeným v obvodech za obrazovým demodulátorem (tzv. zpožděné AGC).

9. 3.4 Směšovač • Směšovač transponuje přijímaný zesílený signál do nižšího kmitočtového pásma (tzv. mezifrekvenční pásmo). • Na jeden vstup směšovače je přiveden signál z vf zesilovač, na druhý vstup signál z kmitočtového syntezátoru. Na výstupu směšovače je signál mezifrekvenční, který obsahuje mezifrekvenční nosnou obrazu fmfo a mezifrekvenční nosnou zvuku fmfz1. 3.3 Kmitočtový syntezátor • V kmitočtovém syntezátoru je generován harmonický signál požadovaného kmitočtu. • V moderních TVP se používá pouze kmitočtová syntéza, která využívá principu fázového závěsu (dříve se používal přeladitelný LC oscilátor nebo napěťová syntéza). • Výstupní signál syntezátoru s kmitočtem fks je možné měnit s kmitočtovým krokem obvykle Dfks = 62,5 kHz.

10. 4.1.1 Paralelní zpracování zvuku • Nejdokonalejší způsob zpracování zvuku. Vyžaduje však velice stabilní oscilátor ve vstupním dílu TVP. Sebemenší odchylka kmitočtu oscilátoru (mikrofonie, nestabilní ladicí napětí apod.) způsobí zkreslení zvuku. Nelze použít ani dolaďování kmitočtu oscilátoru. Dnes se již uvedený způsob nepoužívá. 4 Signálové obvody 4.1 Obvody zpracování signálu zvukového doprovodu • Existují tři způsoby zpracování signálu zvukového doprovodu.

11. 4.1.2 Mezinosné zpracování zvuku (Intercarrier) • V mf obrazovém zesilovači se zesiluje mezifrekvenční obrazový i zvukový signál. Na nelinearitě diody se vytvoří kombinační kmitočty, ze kterých se vybere rozdílový produkt fmfz2 = fmfo – fmfz1 = 6,5 MHz (normy D, K). Druhá mezifrekvence zvuku nezávisí na kmitočtu oscilátoru nebo kmitočtového syntezátoru ve vstupním dílu TVP. Její přesnost a stabilita závisí na přesnosti a stabilitě kmitočtu nosné obrazu a zvuku ve vysílači. • Nevýhodou uvedeného způsobu zpracování zvuku je vznik intermodulačních produktů a tzv. „mezinosné bručení“ vznikající v důsledku zmenšení nosné obrazu, případně jejího vymizení při přemodulování vysílače. Další nevýhodou je nutnost potlačení nosné zvuku o 20 dB vůči nosné obrazu.

12. 4.1.3 Kvaziparalelní zpracování zvuku • Spojuje výhody obou předchozích způsobů. Ihned za vstupním dílem je signál rozdělen pomocí PAV filtrů (mohou být i v jednom pouzdře) do dvou oddělených cest. V současné době nejrozšířenější způsob.

13. 4.2 Obvody zpracování obrazového signálu • Struktura obvodů pro zpracování obrazového signálu a jejich parametry závisí na způsobu zpracování zvukového signálu v TVP. Následující blokové schéma je pro případ kvaziparaleního zpracování zvuku, který je v současné době nejužívanější. 4.2.1 Filtr s povrchovou akustickou vlnou • Mezifrekvenční obrazový signál fmfo ze vstupního dílu přichází na filtr s povrchovou akustickou vlnou PAV (SAW – Surface Acoustic Wave). Přenosová charakteristika filtru s tzv. Nyquistovou hranou propustí mezifrekvenční obrazový signál s přesně definovaným spektrem.

14. 4.2.2 Mezifrekvenční obrazový zesilovač • Z pohledu obrazového signálu se mezifrekvenční obrazový zesilovač podílí až 90 % na celkové citlivosti TVP. Společně s fitrem PAV zajišťuje až 90 % selektivity celého TVP. • Volba obrazové mezifrekvence 38 MHz (normy D/K) byla zvolena jako kompromis mezi nízkými kmitočty vhodnými pro návrh tranzistorových zesilovačů (diferenčních stupňů v integrovaných obvodech) s dostatečným zesílením a vyššími kmitočty, při kterých se zvětšuje odolnost TVP vůči zrcadlovým kmitočtům. 4.2.3 Amplitudový demodulátor • K demodulaci mezifrekvenčního obrazového signálu se používá synchronní demodulátor (dříve se používala pouze dioda). • Jeho předností je odstranění zkreslení vznikajícího v důsledku přenosu částečně potlačeného dolního postranního pásma. • Na výstupu AM demodulátoru je obrazový signál s rozkmitem 1 – 3 V.

15. 4.2.4 Dekodér PAL a obrazové zesilovače • Po demodulaci je úplný barevný signál PAL veden do dekodéru PAL na jehož výstupu jsou základní barevné signály UR, UG, UB. Nejčastěji se používá dekodér se zpožďovacím vedením PALDL (delay line). • Následně jsou základní barevné signály zesíleny v obrazových zesilovačích. Jejich obvodové řešení závisí na typu použité obrazovky. • K obrazovým zesilovačům mohou být přiváděny i signály z externího zdroje (SCART, CINCH) a signály z dekodéru teletextu.

16. 4.2.5 Obrazovka • Dříve dominantně používané vakuové obrazovky CRT (Cathode Ray Tube) jsou nahrazovány obrazovkami s kapalnými krystaly LCD (Liquid Crystal Display) a obrazovkami plazmovými. • Ve vakuové obrazovce jsou generovány 3 elektronové paprsky, které jsou vychylovány horizontálními a vertikálními vychylovacími cívkami (tzv. elektromagnetické vychylování). Po dopadu paprsků na příslušné luminofory (R, G, B) stínítka se vytváří barevný obraz. Pro správnou činnost obrazovky je nutné vysoké napětí (typicky 20 kV) a napětí pro ostřící elektrodu (řádově jednotky kV). • Obrazovky LCD využívají vlastností elementárních článků s kapalným krystalem opatřených na přední i zadní straně polarizačními fóliemi a na přední straně barevnými filtry (R, G, B). V závislosti na velikosti obrazového signálu se články LC chovají jako optické ventily, které řídí průchod světla ze zdroje umístěného za obrazovkou. Dříve se jako pomocný zdroj světla používaly výbojky, dnes se prosazují elektroluminiscenční diody. • Plazmové obrazovky využívají výboje v plynu. Plazmovým výbojem vzniká ultrafialové záření UV, které dopadá na barevné luminofory v jednotlivých buňkách obrazovky. Podle velikosti obrazového signálu vyzařují luminofory barevná světla, jejichž aditivním mísením vzniká barevný obraz.

17. 5 Rozkladové obvody • Synchronizaci obrazu na vysílací a přijímací straně zajišťují řádkové a půlsnímkové synchronizační impulsy. Do TVP se přenášejí společně s obrazovým signálem. V TVP se využívají pro synchronizaci rozkladových generátorů. • Zapojení rozkladových obvodů se liší podle typu použité obrazovky. Pro vakuovou obrazovku CRT je třeba generovat vychylovací proudy přibližně pilovitého průběhu s rozkmitem řádově až několik ampérů pro horizontální a vertikální vychylovací cívky. Dále je třeba vytvořit vysoké napětí pro urychlovací elektrodu a napětí pro ostřící elektrodu obrazovky. • Pro obrazovky s kapalnými krystaly a obrazovky plazmové je nutné vytvořit soustavu řídicích napětí (hodinové signály) pro ukládání a následné vysouvání obrazové informace z posuvných registrů.

18. V oddělovači synchronizačních impulsů je z úplného barevného signálu ÚBS oddělena synchronizační směs pomocí amplitudových omezovačů. • Ze synchronizační směsi jsou odděleny půlsnímkové synchronizační impulsy, které se tvarují pomocí integračních článků. • Řádkové a půlsnímkové synchronizační impulsy synchronizují řádkový a snímkový generátor. Tím jsou zajištěny potřebné periody generovaných signálů.

19. U snímkového rozkladu se používá přímá synchronizace, u které je snímkový generátor přímo spouštěn půlsnímkovými synchronizačními impulsy. • U řádkového rozkladu se používá nepřímá synchronizace, u které se využívá fázového závěsu. Řádkové synchronizační impulsy se srovnávají s impulsy odebíranými z řádkového koncového stupně. Pokud je fáze (časový posun) nebo kmitočet těchto signálů rozdílný, vytváří se chybový signál, který upraví fázi, případně i kmitočet signálu řádkového generátoru tak, aby chybový signál byl nulový. • Koncové stupně řádkového a snímkového rozkladu vytvářejí signály potřebného výkonu pro vychylování elektronového paprsku (CRT), případně pro posuvné registry (LCD, plazmové obrazovky). • Při činnosti koncového stupně řádkového rozkladu pro vakuové obrazovky vznikají prudké změny vychylovacího proudu, které na cívce řádkového transformátoru vytvářejí napěťové impulsy velikosti stovek voltů. Pomocným vinutím transformátoru se toto napětí transformuje na vyšší hodnotu a následně se diodovým násobičem vytváří potřebné stejnosměrné vysoké napětí pro urychlovací anodu obrazovky, typicky 20 kV.

20. 6 Pomocné obvody • Kromě dosud uvedených obvodů jsou v TVP nutné napájecí obvody, řídicí obvody a obvody umožňující obsluze TVP nastavit požadované funkce. • Ovládání TVP je dnes prováděno výhradně pomocí dálkového ovládání s přenosem povelů pomocí infračerveného záření IR (Infra Red). Dříve se používalo i dálkové ovládání využívající ultrazvuku.

21. Děkuji Vám za pozornost Stanislav Hanus Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky