Функциональная схема кодирующего и декодирующего устройства системы НТСЦ

Разделение сигналов осуществляется применение 2-ух синхронных детекторов. В системе NTSC для разделения сигналов цветности восстановление поднесущей должно быть осуществлено с высокой точностью.

Необходимо чтобы, не только частота поднесущей сформированная в приемнике, совпадала бы с поднесущей частотой источника, но и фаза этих колебаний отличалась бы не более чем на 5-7 .

Для того, чтобы осуществить восстановление поднесущей с такой точностью вместе с сигналом TV-центра передается сигнал цветовой синхронизации(вспышка). Принцип разделения основан на умножении сигнала цветности на сигналы опорных генераторов.

Сигнал цветности:

 

 

Для хорошего разделения сигналов необходимо точное восстановление поднесущей частоты с фазовой погрешностью примерно . Как показала практика, при передаче сигналов по каналам линии возникает так называемая дифференциально-фазовые искажения.

Искажения такого вида проявляется в том, что между колебаниями цветовой синхронизации и модулированными сигналами цветности. Эти фазовые сдвиги зависят от яркостного сигнала. Высокая точность, с которой можно выдержать все фазовые соотношения в полном сигнале приводит к необходимости предъявлять очень жесткие требования к характеристикам всех звеньев TV и линиям связи, что и послужило причиной для отказа ряда строк от системы NTSC.

Функциональная схема кодирующего устройства:

М - схема матрицирования.

ЛЗ - линия задержки.

БМ1, БМ2 – балансные модуляторы.

ГЦП – генератор цветовой поднесущей.

; соответствие 455 гармоники от .

ФСУ – фазосдвигающее устройство.

 

 

Упрощенная схема декодера NTSC(канал цветности

 

 

 

РФ - режекторный фильтр.

ПФ - полосовой фильтр.

СД – синхронный детектор.

М – схема матрицирования.

ФАПЧ – фазовая подстройка частоты.

Если исполнитель оси Ey и By, то фазовращатель не требуется, при этом, вычисления производятся по и , однако чтобы не возникали перекрестия искажений, вызванные разной шириной спектров цветоразностных сигналов полосы пропускания ограничены значением 0,5МГц. Поэтому использование для демодуляции осей I и Q обеспечивает особую фазовую четкость. Система NTSC имеет ряд достоинств:- использование осей I и Q позволяет уплотнять передаваемую информацию и получить высокую цветовую четкость при относительно узком канале передачи. Вместе с тем система NTSC имеет недостатки:- главным недостатком является высокая чувствительность к нелинейностям в канале передачи, что приводит к тому, что поднесущая оказывается промодулированной сигналом яркости по амплитуде и фазе искажения сигнала в виде АМ. Этот сигнал называется дифференциал искажений. В результате таких искажений цветовая насыщенность ярких и темных участков оказывается разной. Эти искажения нельзя устранить с помощью цепи АРУ (автоматическое регулирование усиления). Искажения в виде ФМ, называются дифференциально-фазовыми искажениями. Они вызывают изменение цветового тона в зависимости от яркости данного участка изображения. Например(человеческое лицо на изображении окрашивается в красный цвет в тени и в зеленый цвет в свету). Чтобы это уменьшить необходимо поменять фазу поднесущей в пределах ФС1. Высокие требования к каналу передачи к удорожанию оборудования, поэтому создали модифицированную систему PAL.

14 Кодирующее устройство системы PAL –

изменение фазы по строкам.

 

 

М – матрица;

- линия задержки;

 

БМ – балансный модулятор;

ГЦП – генератор цветовой поднесущей;

ФСУ – фазосдвигающее устройство;

ЭК – электронный ключ.

Система PAL, как и SECAM совместимы с черно-белым изображением.

 

- вектор, который характеризует насыщенность

- красная ось

 

- синяя ось

В балансных модуляторах цветоразностные сигналы красный и синий модулируют по амплитуде цветовую поднесущую, при этом происходит уплотнение спектра, и передача цветовых сигналов происходит в спектре занимаемым сигналом яркости. Электронный коммутатор управляет строчной частотой и формирует модулирующий сигнал, имеющий сдвиг 90º или сдвиг на 270º.

Такой прием позволяет устранить дифференциально-фазовые искажения. При этом на выходе 2-го сумматора формируется сигнал цветности, амплитуда вектора которого несет информацию о насыщенности цветом, а фаза несет информацию о цветовом тоне. Этот метод передачи двух сигналов по одной поднесущей получил название квадратурной модуляции. А сигнал цветности можно рассматривать как одну поднесущую с амплитудно-фазовой модуляцией. Формирование сигнала СЦС, формируются на задних площадках СГИ, импульсы цветовой синхронизации (импульсы вспышки), примерно 10 периодов вспышки, причем фаза поднесущей сдвинута относительно синей цветовой оси В-У от строки к строке на угол ±135º. Изменение фазы поднесущей является информацией о знаке составленного сигнала цветности.

15 Декодирующее устройство PAL-D.

(Хохлов Б.Н.”Декодирующие устройства цветных телевизоров”)

 

ПФ - полосовой фильтр

АРУ – блок автоматической регуляции усиления

УЛЗ – ультразвуковая линия задержек

180º - инвертор

СД – синхронный детектор (компаратор)

ЭК – электронный коммутатор

УС – усилитель

ФД – фазовый детектор

ГУН – генератор управления напряжением

ПЭ – кварцевый резонатор (пьезо-элемент)

БЦС – блок цветовой синхронизации

СТ – симметричный триггер

Полосовой фильтр 1 предназначен для отделения сигналов цветности от сигналов яркости.

Блок АРУ управляет амплитудой вспышек и устраняет затухание сигнала цветности в каналах связи, т.к. в радиоканале АРУ поддерживает размах сигнала яркости.

Блок задержек БЗ осуществляет разделение сигнала цветности на сигнал синий и красный цветоразностный, при этом задержанный УЛЗ сигнал цветности складывается с прямым и вычитается из него. В результате действия БЗ имеем на выходе удвоение разделенных составляющих; сигналы опорной поднесущей частоты, необходимой для работы местного генератора, вырабатываются управляющим генератором с петлей ФАПЧ, при этом синусоидальный сигнал от ГУН сравнивается в фазовом детекторе со вспышками цветовой поднесущей, и сигнал на выходе ФД равен 0, если на выходе 90º.

 

 

16 Система MAC, система с временным уплотнением.

Использованный в системах NTSC, PAL и SECAM принцип кодирования цветовой поднесущей и одновременная передача сигналов яркости, звука и цветности затрудняет их разделение и приводит к перекрестным искажениям и ухудшению качества изображения. Поэтому в конце 70-х годов была разработана система цветного телевидения, использующая принцип временного уплотнения-разделения сигналов яркости и сигналов цветности. Эта система является первым шагом к ТВ высокой четкости (ТВВЧ).

Система MAC расшифровывается как мультиплексированные аналоги компонента. С 1985г. Франция и Германия договорились об использовании спутникового вещания одной из модификаций системы MAC: D2MAC пакет. При этом вещание ведется через геостационарные спутники, висящие на долготе Западной Европы, на частоте 12ГГц. При этом в семействах системы MAC все сигналы передаются с временным уплотнением, так что цветовые поднесущие и звуковая поднесущая не используются.

Рассмотрим структуру видеосигнала в пределах одной строки.

Строка сигнала состоит из 4 интервалов:

- сигнал звука и синхронизации - интервал фиксации - интервал цветоразностных сигналов - емкостный сигнал Общим для всех вариантов системы MAC является способ передачи сигналов яркости и цветности с предварительным уплотнением, причем сигнал яркости сжимается в 1,5 раза, а сигнал цветности в 3 раза. В системах MAC для 625-строчного телевидения для преобразования масштаба времени используется запись и считывание цифрового видеосигнала в запоминающем устройстве с различными тактовыми сигналами. При кодировании используется тактовая частота 13,5 МГц для сигнала яркости и 6,75 МГц для сигнала цветности. При считывании используется опорно-тактовая частота: . В каждой предварительной строке содержится сжатый сигнал яркости и один из двух цветоразностных сигналов, кроме строки состоит из 1296 отсчетов на частоте 20,25 МГц, и интервал яркости состоит из 696 отсчетов, интервал цветности – 498 отсчетов, интервал фиксации – 15 отсчетов, звук и дополнительная информация состоит из 206 отсчетов. Сжатие сигналов яркости в 1,5 раза и цветности в 3 раза приводит к такому же расширению полосы частот этих же сигналов, поэтому в системах MAC, где номинал значения полосы видеочастот спутникового канала составляет 8,4 МГц, что обеспечивает передачу сигнала яркости с исходной полосой видеочастот: 8,4/1,5=5,6 МГц, а сигнал цветности: 8,4/3=2,8 МГц.В системах MAC используется последовательный по строкам передачи цветоразностной сигнал R-y и B-y, как и в системе SECAM, отличие в том, что в системе SECAM образуется непрерывный и зависящий от полей последовательный сигнал R-y и B-y, а в системе MAC последовательность этих сигналов чередуется по полям. Благодаря этому обеспечивается фиксированная структура в каждом поле начинающемуся всегда со строки R-y, что обеспечивает отсутствие сигнала цветовой синхронизации. Декодер D2MAC переводит емкостной, цветовой и цветоразностной сигнал в аналогичную форму, при этом сигнал яркости и цветовой записывается в память на строку, а затем емкостной и цветоразностной сигналы считываются из этих устройств памяти: - сигнал яркости = 13,5 МГц - синхронизированный- сигнал цветности = 6,75 МГц - синхронизированный

В результате сигналы растягиваются на весь активный интервал строки. Затем цветовой, цветоразностной и яркостной сигналы переводятся с помощью трех ЦАПов в аналоговую форму. Из них с помощью матрицы получаются сигналы основных цветов: .

 

17 Кодирующее устройство системы SECAM

(канал цветности).

 

 

Из обозначений на схеме:

ПТ – преобразователь телевизионный

γ – корректор

М – матрица

КНЧП – корректор низкочастотных предискажений

ЭК – электронный коммутатор

АО – амплитудный ограничитель

ЧМТ – частотно-модулирующий генератор

КПФ – коммутатор фазы поднесущей

ПФ – полосовой фильтр

ФИ – формирователь импульсов

Т_ВСГ – телевизионный синхрогенератор

КВЧ - корректор высокочастотных предискажений

U_К – импульс коммутации = 64мкС

U_П – импульс поднесущей

U_КФ – импульс коммутации фазы поднесущей

U_ВП – импульс выключения вспышек поднесущей

Система SECAM была предложена французом Анри де Францем в 1954г. Основная особенность системы поочередная через строку передача цветоразностных сигналов с дальнейшим восстановлением в приемнике недостающего сигнала с помощью линии задержки, время задержки

которой равно 64мс. Информация о цвете передается с помощью 4М цветовой поднесущей. Для модуляции используются сигналы . В выходном сумматоре в эти сигналы вводятся сигналы СЦС (7-15, 320-328). Далее сигналы подают на фильтр низкочастотных предискажений, в котором происходит подъем высокочастотных составляющих сигналов и .

Связано это с тем, что эффективное значение напряжения помехи пропорционально разности частот помехи и поднесущей, которая изменяется по пропорциональному закону, а энергетический спектр ТВ - сигнала имеет падающий характер, при этом в цветоразностных сигналах появляются на цветовых переходах выбросы.

Выбросы поступают на 4М и приводят к его перегрузке. Поэтому весь спектр частотного сигнала не засоряет ограничением частот девиацию путем ограничения входного напряжения. 4М за время прохождения строчного гасящего импульса настраивают либо на частоту красной, либо синей поднесущей.

 

В полосном фильтре происходит ограничение частоты в пределах ±1,5МГц. Коммутатор фазы поднесущей предназначен для улучшения совместимости черно-белого и цветного изображения, при этом коммутатор фазы через две строки на третью и через поле коммутирует фазу по закону 00 δ 00 (при этом удается исключить структуру кадра в виде шахматного поля).

Корректор высокочастотных предискажений предназначен для уменьшения амплитуды поднесущей удается увеличить отношение амплитуды шума.

 

 

 

18 Упрощенная структурная схема ТВ-приемника.

Вх.Ус. – входной усилитель УРЧ – усилитель радиочастоты

См. – смеситель УПЧИ – усилитель промежуточной частоты изображения

ВД – видеодетектор АРУ – автоматический регулятор усиления

Г – гетеродин (генератор) АПЧГ – автоматический подстройщик частоты гетеродина

R_Н – резистор настройки УПЧЗ – усилитель промежуточной частоты звука

ЧД – частотный детектор УНЧ – усилитель низкой частоты

Гр. – громкоговоритель ОС – отклоняющая катушка (из двух катушек – кадровая и строчная)

БКР – блок кадровой развертки УКГИ – устройство корректировки геометрических искажений

БСР – блок строчной развертки ТДКС – трансформатор «диоднокаскадный строчный»

ОТЛ – ограничитель тока луча

Ответ: проще усиливать на одной частоте

Сигнал звука выше, чем изображения.

Радиосигнал поступает на селектор каналов, который делится на:

- СК-М (метровые) - СК-Д (дециметровые) - СК-В (всеволновой)

Основное значение СК – селекция или выделение нужного ТВ-канала.

ТВ-приемники как правило выполняются по супергетеродинной схеме. При этом на выходе селектора каналов формируются две промежуточные частоты:

Основное назначение УПЧ – это усиление сигнала в 2000 раз. В видеодетекторе происходит 2-ое преобразование частоты, в результате чего формируется:

Как правило, в современных моделях телевизоров в виде видеодетекторов используется синхронный ВД. Для автоматической поддержки промежуточной частоты при ее уходе от номинала (38МГц) сформирована петля ОС, содержащая блок АПЧГ с его цепями. При уходе частоты от номинала качество работы синхронного детектора ухудшается, при этом появляется квадратурная составляющая. Блок АПЧГ формирует корректирующее направление АПЧГ, которое

возвращает к номинальному значению.

Постоянство размаха ТВ-сигнала на выходе ВД поддерживается схемой АРУ. В качестве дестабилизирующих факторов можно назвать условие распространения радиоволн в зависимости от погоды, мощность передатчика и расстояние до него, а тек же изменение коэффициента изменения радиотакта. В канале звука происходит усиление сигнала 2-ой промежуточной частоты ( 10 раз) и с помощью УПЧЗ преобразовывается 2-ой ПЧЗ в сигнал и его детектирование. Полный ТВ-сигнал поступает так же в канал обработки полного цветового видеосигнала, который подвергается разделению на сигнал яркости и сигнал цветности. При этом цветности продетектировавшись подвергается матрицированию, в результате чего на его выходе формируются цветоотделенные сигналы: . В канале синхронизации происходит выделение синхросмеси. Ее разделение на ССИ и КСИ, с помощью которых происходит синхронизация блока кадровой развертки. БКР и БСР формируют пилообразные сигналы для отклонения луча с помощью отклоняющей системы ОС. Для правильной работы строчной развертки используется специальный сигнал СИОХ – сигнал обратного хода.

Кроме того, импульсы ОХ используются блоком строчной развертки в ТДКС для формирования цепей питания кинескопа. Кроме того, для правильной работы канала цветности используются специальные сигналы двухуровневые – SC – “песчаный замок”:

 

Трехуровневый сигнал SSC:

Три уровня: 2,5В; 4,5В и 8В.

 

 

19Радиоканал (структурная схема).

 

 

Вх.Ц – входная цепь

ППФ – перестраиваемый пол. фильтр

УРИ – усилитель радиочастоты

См. – смеситель (перемножитель)

Г – гетеродин (генератор)

U_Н – напряжение настройки

ФПЧ – фильтр промежуточной частоты (ФСС – в старых моделях ТВ)

Ус.АРУ – усилитель автоматического регулятора напряжения

СД – синхронный детектор

УПЧ – усилитель промежуточной частоты

АПЧГ – автоматическая подстройка частоты гетеродина

РФ – режекторный фильтр (6,5МГц)

ПФ – полосовой фильтр (6,5МГц – центральная частота)

ЧД – частотный детектор

 

TDA8362

TDA8305 - микросхемы

TDA8403

 

 

Настройка селектора осуществляется с помощью изменения избирательных цепей за счет изменения емкости варикапов: КВ121. Радиоканал ТВ строится по супергетеродинной схеме, т.е. с преобразованием частоты вещательного канала в область промежуточной частоты. При этом частота гетеродина выбирается выше, чем частота вещательного телевидения на 38МГц.

 

Входная цепь должна обеспечить согласованный вход сопротивления селектора с волновым сопротивлением.

ППФ позволяет увеличить избирательность принимаемого радиосигнала.

Усилители УРИ строятся, как правило, по схеме усилителя с общей базой. УРИ коэффициент усиления порядка 10-ти, в широком диапазоне принимает частоты 40-240 МГц. Принцип гетеродинов позволяет стабилизировать полосу частот независимо от диапазона принимаемого сигнала.

Смеситель может быть выполнен либо на нелинейном элементе, либо на аналоговом перемножителе. При этом в результате перемножения сигналов мы получаем:

Чтобы не возникали низкочастотные искажения АЧХ, ФПЧ должен иметь звуковой уступ шириной 200-300 кГц для предотвращения попадания ЧН сигнала в видеосигнал.

В усилителе УПЧ происходит основное усиление видеосигнала с k_ус. от 1000 – до 2000.

В СД, выполненном, как правило, по принципу балансного перемножения, на выходе происходит еще одно преобразование частоты группового сигнала с вычитанием частоты f_{пч. изобр.}=38 МГц.

f_видео=f_{вх.сигн.} – 38 МГц – f_видео + 6,5 МГц + ∆f

В связи с тем, что расчет различных дестабилизирующих факторов частота гетеродина может уйти вниз или вверх на частоту f=1 МГц. Для ослабления этого явления и служит канал АПЧГ.

АРУ на основе пикового детектора обеспечивает стабильность сигнала:

 

 

Цепь АРУ иногда называют задержанное АРУ, потому как вводится порог срабатывания цепи АРУ.

РФ предназначен для подавления сигнала звука в канале изображения, если это одностандартный канал звука, то f_реж.=6,5 МГц; если двухстандартный канал - f_реж.=5,5 МГц.

 

 

20 Синхронизация генераторов развертки:

 

Чтобы решить задачу синхронизации необходимо:

- отделить синхросигнал от сигнала изображения

- разделить между собой строчные и кадровые синхроимпульсы

-осуществить при помощи этих импульсов синхронизацию генераторов строчных и кадровых разверток. Отделить синхросигнал от сигнала изображения производится с помощью амплитудной селекции и основано на отделении синхросигнала и сигнала изображения, при этом амплитудный селектор пропускает только те сигналы, мгновенные значения которых выше определенного уровня.

Следует отметить, что импульсные помехи через дифференцирующцю цепь проходят без ослаблений, а через интегрирующую цепь существенно подавляются, поэтому помехозащищенность канала синхронизации зависит от того, каким образом выделенный синхроимпульс воздействует на генератор. Возможны два варианта:

1) к кадровой: СОК - строчная отклоняющая катушка, КОК - кадровая отклоняющая катушка. Захват частоты задающего генератора кадровой развертки, при котором генератор кадровой развертки скачком меняет свое состояние под воздействием приходящего синхроимпульса, называется непосредственной синхронизацией.

2) параметрическая синхронизация. В этом случае изменяются параметры времязадающей цепочки с помощью цепочки системы ФАПЧ (фазовая автоподстройка частоты).

УЭ – управляющий элемент

ГСР – генератор строчной развертки

U_ин – интегратор

ФД – детектор

Ус- усилитель

ОКСР – отклонение катушки строчной развертки

Синхроимпульс обратного хода интегрируется с пилообразными импульсами, и на его выходе сравниваются с положением ССИ в фазовом декодере и в зависимости от прохождения через нуль пилы и середины ССИ на выходе ФД возникают импульсное напряжение той или иной полярности и амплитуды, которые затем отфильтровываются ФНЧ, усиливается и изменяется параметр УЭ, который воздействует на частоту задающего генератора строк до тех пор, пока частоты ССИ и генератора не выровняются. Полоса ФНЧ выбирается малой, примерно 1 – 2 кГц, благодаря чему быстрые изменения напряжения, т.е. скачки с выхода ФД не проходят на УЭ, либо же ослабляются – это и определяет повышенную помехозащищенность кадровой развертки от импульсных помех.

21 Система ФАПЧ строчной развёртки с двумя контурами регулируются с двумя режимами работы.

Для повышения помехозащищённости ФАПЧ целесообразно уменьшить полосу пропускания фильтра, но это сужает полосу захвата. Для предотвращения этого противоречия система ФАПЧ и делается двухрежимной. Она содержит два коммутирующих ФНЧ. Один ФНЧ, с широкой полосой захвата, включается в режим поиска синхронизации, а другой, с узкой полосой захвата, включается в режиме слежения для удержания синхронизации, одинаковой связи с тем, что транзистор выходного каскада строчной развёртки, имеет большую инерционность, которая вызывает задержки СИОХ относительно импульсов задающего генератора и чтобы её скомпенсировать используется второй контур.

Первый контур регулировки обеспечивает снижение частоты и фазы импульсов задающего генератора относительно импульсов ССИ. В установившемся режиме середина импульсов ССИ и ЗГ совпадают и напряжение на выходе детектора совпадений максимально. Это напряжение через ФНЧ и ПУ управляет работой ключа, который сужает полосу пропускания, т.е. повышает помехозащищённость. При включении телевизора, когда рассогласование велико детектор совпадений через ключ устанавливает фильтр на широкую полосу захвата и малую помехозащищённость. Можно это сделать и принудительно, когда мы включаем режим AV (с видеомагнитофоном) т.к. видеомагнитофон является неустойчивым источником видеосигнала.

Второй контур регулировки компенсирует фазовый сдвиг вносимый выходным каскадом строчной развёртки, который связан с инерционностью и составляет примерно 15-18 мкс. Поэтому, чтобы дополнительно сдвинуть влево и вправо по горизонтали во втором контуре регулировки вводится Uсм, которая регулируется резистором фаза.

КР – контур регулировки; ОК – отклоняющая катушка; СР – строчная развёртка;

Ки – кадровый интегратор

ЗГ – 2fс – удвоенная частота строк.

ДЧ – делитель частоты.

АС – амплитудный селектор.

ДС – детектор совпадения.

СОС – сигнал опознавания синхронизации (сигнал для микропроцессора)

22 Кадровая развёртка.

 

 

 

 

При больших углах отклонения характерно для кинескопов с большими экранами ток через отклоняющие катушки должен иметь S- образную форму, т.к. равные приращённые токи отклонения вызывают различные углы отклонения электронного пучка на экране. Включение после ЗГ интегрируемой цепочки на проходе формирует начальную часть пилы, т.е. осуществляется регулировка линейности вначале, т.е. сверху.

Как правило, в качестве выходного каскада, с целью получения высокого КПД, используются двухтактные схемы, при этом отклоняющий ток в кадровых катушках, в начале первой половины прямого хода, протекает через верхний открытый транзистор на землю луч, отклоняется от верхней от верхней части экрана до середины; во вторую половину прямого хода открывается верхний и открывается нижний БТ и ток протекает от положительных обкладок конденсатора Ср на землю и луч отклоняется от середины экрана до нижней части, при этом диод обеспечивает надёжное закрывание верхнего транзистора во второй половине прямого хода.

Для придания току S- образной формы конденсатор Ср настраивается в последовательный резонанс с кадровыми отклоняющими катушками. Для увеличения напряжения питания во время обратного хода используются вольт-добавки на Сох, который заряжается во время прямого хода через VD, во время обратного хода ключ переключает минус Сох к аноду диода и тот закрывается, а в цепи питания оказываются последними включённые два источника ЭДС. На втором входе ДУ заведена ОС по постоянному и переменному току. ОС по постоянному току формирует напряжение покоя (рабочие точки), а ОС по переменному току имеет в своём составе регулятор глубины ОС, который называется размер, т.е. изменяет величину размаха пилы – размер кадровой развёртки.

Как правило выходной каскад (5-6 поколения) – это микросхема К1051ХА5 и ей аналогичные.