Orbis pictus 21. století

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

2. Orbis pictus 21. století Signálová cesta televizního přijímače - 1 Obor: ElektrikářRočník:3.Vypracoval:prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc. OB21-OP-EL-ELZ-HAN-U-3-006 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

3. 1 Vstupní díl • Úplný televizní signál se přivádí do vstupního anténního konektoru (75 W nesymetricky) TVP. Proti přepětí je TVP chráněn dvěma antiparalelně zapojenými diodami. Pomocí odlaďovačů tvořených rezonančními obvody jsou odstraněny signály nežádoucích kmitočtů. • Dolní a horní propusti sestavené pouze z pasivních prvků (L, C) oddělí kmitočtová pásma VHF (Very High Frequency,47 – 230 MHz) a UHF (Ultra High Frequency,470 – 960 MHz).

4. V obou pásmech (VHF i UHF) je signál selektivně zesílen. Aktivními prvky zesilovačů jsou bipolární nebo častěji unipolární tranzistory v kaskodovém zapojení (eliminace vnitřní zpětné vazby tranzistoru, odolnost proti křížové modulaci). • Rezonanční obvody v zesilovačích jsou přelaďovány pomocí varikapů. Z důvodů 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 se provádí spínacími diodami. • Zesílení obou zesilovačů (VHF i UHF) je řízeno signálem AGC (Automatic Gain Control), závislým na velikosti demodulovaného signálu (tzv. zpožděné AGC). • Zesílené signály jsou přiváděny do směšovačů (VHF a UHF) na jejichž druhé vstupy jsou přiváděny signály s kmitočtem fks z kmitočtového syntezátoru (dříve se používal přeladitelný LC oscilátor nebo syntezátor s napěťovou syntézou). • Kmitočtový syntezátor generuje harmonický signál. Kmitočet signálu fks se nastavuje digitálně přes sběrnici I2C, po které jsou přenášeny údaje o dělicích poměrech programovatelných děličů.

5. Kmitočtový syntezátor využívá principu fázového závěsu. • Výstupní signál s kmitočtem fks se odebírá z napětím řízeného oscilátoru VCO (Voltage Control Oscillator). Kmitočtový krok syntezátoru bývá Dfks = 62,5 kHz.

6. Směšovače převádějí přijímaný vysokofrekvenční signál do nižšího kmitočtového pásma – mezifrekvenční pásmo. Na výstupu směšovačů je signál mezifrekvenční fmf.

7. Před směšováním je kmitočet nosné zvuku vyšší než kmitočet nosné obrazu, po směšování (v důsledku vybrání rozdílového produktu) je naopak mezifrekvence obrazu vyšší než mezifrekvence zvuku. • Mezifrekvence obrazu je fmfo = 38 MHz, mezifrekvence zvuku (hlavní) je fmfz1 = 31,5 MHz (D/K). • Přijímaný úplný televizní signál má kmitočet fno nosné obrazu menší než kmitočet fnz nosné zvuku. • Signál kmitočtového syntezátoru má vyšší kmitočet než je kmitočet přijímaného signálu. Na výstupu směšovače se selektivním obvodem (pásmová propust) vybírá rozdílový produkt. Proto bude mezifrekvence zvuku nižší než mezifrekvence obrazu. • V případě příjmu signálu v pásmu VHF jsou obvody pásma UHF odpojeny od napájecího napětí a naopak.

8. 2 Mezifrekvenční obrazový zesilovač • Podle způsobu zpracování zvukového signálu, může obrazovým mezifrekvenčním zesilovačem (OMF) procházet nejen mf obrazový, ale i mf zvukový signál. • Podle toho se liší i zapojení OMF zesilovačů, především jejich křivka selektivity (závisí i na televizní normě). • Z pohledu obrazového signálu se OMF zesilovač podílí téměř 90 % na výsledné citlivosti a selektivitě TVP. • Volba obrazové mezifrekvence 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. Proto byly stanoveny optimální hodnoty obrazové mezifrekvence 38 MHz (normy D,K) a 38,9 MHz (normy B,G). • Potřebná selektivita OMF zesilovače se obecně zajišťuje filtrem se soustředěnou selektivitou. V dnešní době se používají téměř výhradně filtry s povrchovou akustickou vlnou PAV. Ze filtrem následuje zesilovač s potřebným zesílením.

9. Přenosová charakteristika filtru PAV má přesně stanovený průběh. Obsahuje tzv. Nyquistovu hranu (obr. b), která omezí spektrum obrazového mezifrekvenčního signálu tak, aby po demodulaci měl signál v základním pásmu požadované spektrum. • Pokud by charakteristika filtru měla průběh podle obr. a), signál po demodulaci by měl větší úrovně nízkofrekvenčních složek (do kmitočtu f1), v důsledku přenosu signálu částečně potlačeného dolního postranního pásma vytvořeného ve vysílači při AM modulaci.

10. Je-li na vstupu OMF zesilovače napětí cca 100 mV a na výstupu zesilovače napětí cca 3 V, vychází potřebné zesílení AOMF = 3 V : 100 mV = 30 000, tj. AOMF dB 90 dB. • Zesílení OMF zesilovače se musí automaticky měnit podle velikosti vstupního signálu tak, aby výstupní signál byl téměř konstantní. Pro maximální vstupní 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 vstupním dílu. Z důvodů zachování co nejlepších šumových poměrů nastává regulace zesílení vstupního dílu až od určité velikosti vstupního signálu (zpožděné AGC).

11. OMF signál se přivádí na násobičku (směšovač) na jehož druhý vstupu se přivádí referenční signál s kmitočtem fmfo. • Referenční signál se získá zesílením OMF signálu, jeho amplitudovým omezením a následnou filtrací. • Na výstupu směšovače je demodulovaný signál, který ještě prochází dolní propustí s mezním kmitočtem fmax. 3 Amplitudový demodulátor • 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 synchronní demodulátor.

12. 4 Dekodér PAL • Po synchronní demodulaci přichází signál ÚBS v základním pásmu do dekodéru PAL. • Soustava barevné televize PAL eliminuje lineární zkreslení na přenosové cestě (změnu barevného tónu obrazu) postupným přepínáním fáze chrominančního signálu UR- UY o 180° v každém následujícím řádku na vysílací straně. • Podle způsobu dekódování signálu PAL rozlišujeme i zapojení dekodérů PAL: • PALS (simple) - jednoduchá soustava PAL (dnes se již nepoužívá). Fázové chyby jsou vizuálně kompenzovány lidským okem, pokud nepřekročí hodnotu 20°až 25°. Při větších fázových chybách je již pozorovatelný žaluziový efekt. • PALN (new) – dekodér je složitý a používá se pouze u speciálních zařízení. Odstraňuje nejen chybu barevného tónu, ale i chybu barevné sytosti. • PALDL (delay line) – dekodér využívá ultrazvukové zpožďovací vedení 64 ms a fázové zkreslení může nabývat libovolné hodnoty. V současné době používaný způsob dekódování signálu PAL.

13. Dekódovací obvody PALDL.

14. Signál ÚBS PAL přichází do vstupního zesilovače, kde je zesílen. Současně jsou hřebenovým filtrem rozdělena spektra jasového a chrominančního signálu. • Příklady přenosových charakteristik hřebenového filtru jsou nakresleny na obrázku. Černou čarou je nakreslena přenosová charakteristika pro jasový signál UY, červeně a modře jsou nakresleny přenosové charakteristiky modulovaných chrominančních signálů UR-UY a UB-UY. • Název filtru pochází od tvaru jeho přenosové charakteristiky. • Jasový signál UY prochází filtrem (zádrž), který zamezí průchodu zbytkového signálu barvonosné. • V následujícím zpožďovacím vedení je signál UY zpožděn o 0,7 ms. Poněvadž chrominanční signály mají menší šířku pásma, jsou v dekódovacích obvodech zpožděny více než signál jasový. Aby nedocházelo k posunutí jasového a barevného obrazu na obrazovce, musí být jasový signál zpožděn. • Po zesílení je ÚOS přiveden do dekódovacího maticového obvodu.

15. Modulované chrominanční signály UCH prochází pásmovou propustí 3 – 6 MHz a jsou zesíleny chrominančním zesilovačem. V případě malého signálu je chrominanční zesilovač uzavřen signálem z vypínače barvy a obraz je na obrazovce pouze černobílý. • V oddělovači SIB je ze signálu vyklíčován synchronizační impuls barvy SIB. K vyklíčování se používá tzv. tříúrovňový impuls sandcastle. Signál SIB slouží k rekombinaci barvonosné a vytvoření dvou referenčních signálů pro synchronní demodulátory V a U. • Po zpracování signálu UCH ve zpožďovacím vedení a součtových obvodech, přicházejí složky FV a FU na vstupy jednotlivých synchronních demodulátorů. • Na výstupech synchronních demodulátorů jsou chrominanční signály UR-UY a UB-UY, které jsou společně s jasovým signálem vedeny k dalšímu zpracování k obrazovým zesilovačům (obrazovému procesoru), kde se z nich vytváří třetí chrominanční signál UG-UY. • Podle způsobu buzení použité obrazovky mohou být vytvářeny i základní signály UR, UG, UB.

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