|
Телевизионный приемник с цифровой обработкой
2. СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1. Расчёт схемы эмиттерного повторителя в канале изображения
Для подключения полосового фильтра к микросхеме цифрового полосо-
вого фильтра, необходимо поставить буферный каскад. В качестве такого бу-
ферного каскада можно использовать эмиттерный повторитель на биполярном
транзисторе. Произведём расчет этой схемы, рис 2.1.
Исходными данными для расчёта являются:
- ток отдаваемый в нагрузку, Iн = 1 мА;
- напряжения в нагрузке Uн = 2 В;
- напряжение питания Uпит = 5 В;
- частотный диапазон входного сигнала fсиг (0,1Гц – 6,5 МГц);
- допустимый уровень частотных искажений Мн = 1.1 dB.
Выбор транзистора производим исходя из заданной максимальной часто-
ты сигнала. Выберем транзистор КТ3172А. [9] Это транзистор кремниевый
эпитаксильно-планарный, структуры n-p-n усилительный. Предназначенный
для применения в бытовой видеотехнике.
Справочные данные:
- статический коэффициент передачи тока 40;
- входное сопротивление транзистора 727 Ом:
- граничная частота 300 МГц;
- максимальный ток коллектора 20 мА;
- максимальное напряжение коллектор-эмиттер 20 В.
Рис 2.1. Схема эмиттерного повторителя в канале изображения.
Расчёт постоянной составляющей тока эмиттера.
, (2,1)
где IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
IН – ток в нагрузке, мА;
КЗ – коэффициент запаса = 1,7.
Расчёт статического коэффициента передачи тока в схеме с общей базой.
, (2,2)
где h21Б – статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмитте-
ром.
3. Расчёт постоянной составляющей тока коллектора.
, (2,3)
где IК0 - постоянная составляющая тока коллектора, мА;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
h21Б – статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой.
проверяем условие IК0< IДОП. Условие выполняется.
4. Расчёт постоянной составляющей коллекторного напряжения.
, (2,4)
где UКЭМИН – остаточное напряжение на коллекторе, 0,5…1 В;
Uн - напряжение в нагрузке, В.
проверяем условие UК0< UДОП. Условие выполняется.
5. Расчёт резистора RЭ
, (2,6)
где RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
Uпит - напряжение питания, В;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
UК0 - постоянная составляющая коллекторного напряжения, В.
6. Расчет резистора в цепи базы.
, (2,7)
где RБ – сопротивление резистора RБ, Ом;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмитте-
ром.
7. Расчёт крутизны вольтамперной характеристики транзистора.
, (2,8)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмитте-
ром;
h11 - входное сопротивление транзистора, Ом.
8. Расчёт коэффициента усиления каскада.
, (2,9)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
9. Расчёт конденсатора С1.
, (2,10)
где МН - допустимый уровень частотных искажений;
fН – нижняя граничная частота, Гц;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
2.2. Расчет схемы усилительного каскада в канале звука стандарта
NICAM
Исходные данные для расчёта:
- напряжение питания UПИТ = 5 В;
- максимальный выходной ток = 10 мА.;
- допустимый уровень частотных искажений Мн = 1.1 dB;
- частота усиливаемого сигнала = 6.5 МГЦ.
Выбор транзистора производим исходя заданных исходных данных. Вы-
берем транзистор КТ3172А.[9] Это транзистор кремниевый эпитаксильно-
планарный, структуры n-p-n усилительный. Предназначенный для применения
в бытовой видеотехнике.
Справочные данные для данного транзистора:
- статический коэффициент передачи тока 40;
- входное сопротивление транзистора 727 Ом:
- граничная частота 300 МГц;
- максимальный ток коллектора 20 мА;
- максимальное напряжение коллектор-эмиттер 20 В;
- ёмкость коллекторного перехода 3,4 10-12 Ф.
Кроме того по входным и выходным характеристикам транзистора опре-
деляем положение рабочей точки при работе транзистора в режиме А.
Получаем:
- ток покоя транзистора IK0 = 4 мА, при UКЭ0 = 1,8 В;
- напряжение смещения на базе UБ0 = 0,84 В при IБ0 = 30 мкА.
Принципиальная схема каскада показана на рис 2.2.
1. Расчёт падения напряжения на резисторе RЭ.
, (2,11)
где URЭ - падение напряжения на резисторе RЭ, В;
UПИТ - напряжение питания.
2. Расчёт резистора RЭ
, (2,12)
где RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
URЭ - падение напряжения на резисторе RЭ, В;
IK0 - ток покоя транзистора, А.
3. Расчёт резистора RК
, (2,13)
где RК – сопротивление резистора в цепи коллектора, Ом;
URЭ - падение напряжения на резисторе RЭ, В;
UПИТ - напряжение питания, В;
IK0 - ток покоя транзистора, А;
UK0 - напряжение покоя транзистора, В.
Рис 2.2. Принципиальная схема усилительного каскада.
4. Расчет сопротивлений делителя, R1, R2.
, (2,14)
где UПИТ - напряжение питания, В;
IБ0 - ток покоя в базе транзистора, А.
, (2,15)
где UR2 - падение напряжения на резисторе R2, В;
UБ0 - напряжение покоя в базе транзистора, В;
URЭ - падение напряжения на резисторе RЭ, В.
, (2,16)
где UR2 - падение напряжения на резисторе R2, В;
IБ0 - ток покоя в базе транзистора, А;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом.
R1 = RД – R2, (2,17)
где R1 – сопротивление резистора R1, Ом;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом;
RД – сопротивление делителя в цепи базы, Ом.
R1 = 16666,6 – 6966,6 = 9700
5. Расчёт крутизны вольтамперной характеристики транзистора.
, (2,18)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмитте-
ром;
h11 - входное сопротивление транзистора, Ом.
6. Расчёт коэффициента усиления каскада.
, (2,19)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
RК – сопротивление резистора в цепи коллектора, Ом.
7. Расчёт коэффициента устойчивого усиления
, (2,20)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
fc – частота усиливаемого сигнала, Гц;
Ск – ёмкость коллекторного перехода, Ф.
проверяем условие К < КУСТ. Условие выполняется.
8. Расчёт конденсатора С1
, (2,22)
где fc – частота усиливаемого сигнала, Гц;
R1 – сопротивление резистора R1, Ом;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом.
9. Расчёт конденсатора С2
При расчёте конденсатора С2, предварительно рассчитаем постоянную
времени цепи, ?.
, (2,23)
где МН - допустимый уровень частотных искажений;
fН – нижняя граничная частота, Гц.
, (2,24)
где RК – сопротивление резистора в цепи коллектора, Ом;
RН – сопротивление нагрузки, Ом.
2.3.Расчёт схемы фильтра в канале изображения
Для отсечения высокочастотных составляющих в сигнале R-Y необходи-
мо включение фильтра низкой частоты (ФНЧ). Этот фильтр должен быть на-
строен на частоту среза = 1,5 МГц, так как этой частотой определяется верхняя
граница спектра сигнала.
Итак, требуется рассчитать ФНЧ.
Исходные данные для расчёта:
частота среза fГР = 1,5 МГц;
сопротивление нагрузки RН = 900 Ом.
Принципиальная схема фильтра представлена на рис. 2.3.
Рис 2.3. Принципиальная схема фильтра.
1. Расчёт конденсаторов.
, (2,25)
где fГР - частота среза, Гц;
RН - сопротивление нагрузки, Ом.
В схему, конденсаторы устанавливаются номиналом С1 = С2 = С/2 =
= 117 пФ.
2. Расчёт катушки индуктивности
, (2,26)
где fГР - частота среза, Гц;
RН - сопротивление нагрузки, Ом.
Таким образом получаем L = 191 мкГн.
Амплитудно-частотная характеристика такого фильтра будет описывать-
ся выражением:
, (2,27)
и будет иметь следующий вид показанный на рис.2.4.
Рис. 2.4. Амплитудно-частотная характеристика фильтра.
Таким образом, номиналы элементов при постановке в схему:
L = 200 мкГн;
С1 = С2 = К31-11 250В 100 пФ .
2.4 Расчёт схемы эмиттерного повторителя в канале звука стандарта
NICAM
Для согласования выхода усилительного каскада со входом микросхемы
звукового процессора используем схему показанную на рис 2.5.
Исходные данные для расчёта схемы
- ток отдаваемый в нагрузку, Iн = 1 мА;
- напряжения в нагрузке Uн = 2 В;
- напряжение питания Uпит = 5 В;
- частота усиливаемого сигнала fсиг = 6,5 МГц;
- допустимый уровень частотных искажений Мн = 1.1 dB.
Выбор транзистора производим исходя из заданной максимальной часто-
ты сигнала. Выберем транзистор КТ3172А[9]. Это транзистор кремниевый эпи-
таксильно-планарный, структуры n-p-n усилительный. Предназначенный для
применения в бытовой видеотехнике.
Справочные данные:
- статический коэффициент передачи тока 40;
- входное сопротивление транзистора 727 Ом:
- граничная частота 300 МГц;
- максимальный ток коллектора 20 мА;
- максимальное напряжение коллектор-эмиттер 20 В.
Рис 2.5. Принципиальная схема эмиттерного повторителя в канале звука
стандарта NICAM.
1. Расчёт постоянной составляющей тока эмиттера.
, (2,28)
где IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
IН – ток в нагрузке, мА;
КЗ – коэффициент запаса = 1,7.
2. Расчёт статического коэффициента передачи тока в схеме с общей ба-
зой.
, (2,29)
где h21Б – статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмитте-
ром.
3. Расчёт постоянной составляющей тока коллектора.
, (2,30)
где IК0 - постоянная составляющая тока коллектора, мА;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
h21Б – статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой.
проверяем условие IК0< IДОП. Условие выполняется.
4. Расчёт постоянной составляющей коллекторного напряжения.
, (2,31)
где UКЭМИН – остаточное напряжение на коллекторе, 0,5…1 В;
Uн - напряжение в нагрузке, В.
проверяем условие UК0< UДОП. Условие выполняется.
5. Расчёт резистора RЭ
, (2,32)
где RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
Uпит - напряжение питания, В;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
UК0 - постоянная составляющая коллекторного напряжения, В.
6. Расчет тока в цепи базы.
, (2,33)
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмитте-
ром;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, А.
7. Расчет сопротивлений делителя, R1, R2.
, (2,34)
где UПИТ - напряжение питания, В;
IБ0 ток - в базе транзистора, А.
, (2,35)
где UR2 - падение напряжения на резисторе R2, В;
UБ0 - напряжение в базе транзистора, В;
URЭ - падение напряжения на резисторе RЭ, В.
, (2,37)
где UR2 - падение напряжения на резисторе R2, В;
IБ0 - ток в базе транзистора, А;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом.
R1 = RД – R2, (2,38)
где R1 – сопротивление резистора R1, Ом;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом;
RД – сопротивление делителя в цепи базы, Ом.
R1 = 11764,5 – 7435,3 = 4329,2
8. Расчёт крутизны вольтамперной характеристики транзистора.
, (2,39)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмитте-
ром;
h11 - входное сопротивление транзистора, Ом.
9. Расчёт коэффициента усиления каскада.
, (2,40)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
10. Расчёт конденсатора С1
, (2,41)
где fc – частота усиливаемого сигнала, Гц;
R1 – сопротивление резистора R1, Ом;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом.
11. Расчёт конденсатора С2.
, (2,42)
где МН - допустимый уровень частотных искажений;
fН – частота сигнала, Гц;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
12. Расчёт передаточной характеристики каскада по высокой частоте.
, (2,43)
где К - коэффициент усиления каскада в зависимости от частоты;
К0 – см формулу (2,40);
fВ – верхняя частота усиления каскада, Гц;
f – текущая частота, Гц.
, (2,44)
где fВ – верхняя частота усиления каскада, Гц;
RВЫХ – выходное сопротивление каскада, Ом;
С0 – выходная ёмкость каскада, Ф.
, (2,45)
где RВЫХ – выходное сопротивление каскада, Ом;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В.
, (2,46)
где С0 – выходная ёмкость каскада, Ф;
СЭК – ёмкость коллекторного перехода, Ф;
СН – емкость нагрузки, Ф;
СМ – емкость монтажа, Ф.
.
График зависимости коэффициента усиления эмиттерного повторителя в
канале звука стандарта NICAM от частоты приведён на рис.2.6.
Рис.2.6. График зависимости коэффициента усиления эмиттерного повторителя
в канале звука стандарта NICAM от частоты.
2.5 Расчёт стабилизатора в схеме питания.
Для нормальной работы схемы телевизионного приёмника, необходимо
обеспечить стабилизацию питающих напряжений, т.к. напряжение сети непо-
стоянно. Эту задачу выполняют устройства, называемые стабилизаторами. В
настоящее время существуют микросхемы, выполняющие функции стабилиза-
ции напряжения питания той или иной схемы. Исходными данными для проек-
тирования схем стабилизации являются:
- входное напряжение стабилизатора, В;
- выходное напряжение стабилизатора, В;
- ток, потребляемый схемой, А;
- нестабильность выходного напряжения, %.
Для нашего случая исходные данные такие:
- входное напряжение стабилизатора, 8В;
- выходное напряжение стабилизатора, 5В;
- ток, потребляемый схемой, 300мА;
- нестабильность выходного напряжения, 2,5%.
По заданным исходным данным по справочнику определяем нужную нам
микросхему, причём Iн = 300.1,5 = 450 мА. Т.о. мы выбираем микросхему
К1158ЕН5Г[4]. Основные параметры этой микросхемы приведены в табл.2.1. А
типовая схема включения на рис 2.7.
Таблица 2.1
Основные параметры микросхемы К1158ЕН5Г.
№
п./п
Параметр
Величина
1
Выходной ток , мА
800
2
Выходное напряжение, В
5
3
Диапазон входных напряжений, В
6-35
4
Нестабильность выходного напряжения, %
<2
5
Диапазон рабочих температур, 0С
-45…+85
Кроме вышеперечисленных параметров эта микросхема обладает сле-
дующими положительными особенностями: защита от короткого замыкания в
нагрузке, встроенная тепловая защита, защита от выбросов входного напряже-
ния, малым падением напряжения вход-выход.
Рис 2.7.типовая схема включения микросхемы К1158ЕН5Г.
Конденсаторы С1 и С2 рекомендательно выбрать соответственно 1 мкФ и
10 мкФ.
2.6. Расчёт допусков на радиоэлементы
Произведём расчёт допусков на радиоэлементы для схемы эмиттерного
повторителя в канале изображения при отклонении коэффициента усиления на
5%.
Для данного каскада имеем:
, (2,48)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
(2,49)
, (2,50)
(2,51)
(2,52)
(2,53)
(2,54)
. (2,55)
Для нашего случая найдём А1 и А2.
(2,56)
Зададим отклонение крутизны, равное 10%, тогда при подстановке чис-
ленных значений в формулу (2,55), получим значение отклонения номинала ре-
зистора на 37.8%.
Таким образом, выбирая из ряда типовых значении номиналов элементов,
получаем:
RЭ = МЛТ 0,125 1,3кОм ± 10%;
RБ = МЛТ 0,125 6,8кОм ± 10%;
С1 = К50-35 16В 33 мкФ
Произведём расчёт допусков на радиоэлементы для схемы усилительного
каскада в канале промежуточной звука стандарта NICAM при отклонении ко-
эффициента усиления на 5%.
Для данного каскада имеем:
, (2,57)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
RК – сопротивление резистора в цепи коллектора, Ом.
(2,58)
, (2,59)
(2,60)
(2,61)
(2,62)
(2,63)
(2,64)
. (2,65)
Для нашего случая найдём А1 и А2.
(2,66)
(2,67)
А3=1 (2,68)
Зададим отклонение крутизны, равное 1% и допустим, что ?RK = ?RЭ, то-
гда при подстановке численных значений в формулу (2,65), получим значение
отклонения номиналов резисторов на 3.63%.
Таким образом, выбирая из ряда типовых значении номиналов элементов,
получаем:
RЭ = МЛТ 0,125 316 Ом ± 2%;
RК = МЛТ 0,125 487 Ом ± 2%;
R1 = МЛТ 0,125 10 кОм ± 10%;
R2 = МЛТ 0,125 6,8 кОм ± 10%;
С1 = С2 = К31-11 250В 67 пФ .
Произведём расчёт допусков на радиоэлементы для схемы эмиттерного
повторителя в канале промежуточной звука стандарта NICAM при отклонении
коэффициента усиления на 5%.
Для данного каскада имеем:
, (2,69)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
(2,70)
, (2,71)
(2,72)
(2,73)
(2,74)
(2,75)
. (2,76)
Для нашего случая найдём А1 и А2.
(2,77)
Зададим отклонение крутизны, равное 10%, тогда при подстановке чис-
ленных значений в формулу (2,76), получим значение отклонения номинала ре-
зистора на 37.8%.
Таким образом, выбирая из ряда типовых значении номиналов элементов,
получаем:
RЭ = МЛТ 0,125 1,3кОм ± 10%;
R1 = МЛТ 0,125 4,3кОм ± 10%;
R2 = МЛТ 0,125 7,5 кОм ± 10%;
С1 = К31-11 250В 100 пФ ;
С2 = К31-11 250В 47 пФ .
2.7 Описание работы принципиальной электрической схемы по ка-
налу прохождения видеосигнала.
Сигнал с антенны через разветвитель поступает на 2 одинаковых тюнера,
один из которых DA1-1 является основным, а другой DA6-1 предназначен для
приема дополнительного изображения. Управление тюнером осуществляется
по шине I2C с микроконтроллера (МК). По этой шине передается также сле-
дующая информация:
- ТВ стандарт;
- Тип системы цветового кодирования;
- Частота настройки;
- Сигнал АПЧГ;
- Сигнал АРУ;
- Команды переключения диапазонов.
Структурная схема одного из тюнеров приведена на рис. 2.8.
Рис. 2.8. Структурная схема тюнера
Сигнал с антенны проходит разветвитель и поступает на вход тюнера, а
далее, в зависимости от выбранного диапазона, на один из 3-х усилителей H, M,
L. Выбор усилителя и регулировка коэффициента усиления по сигналу АРУ в
зависимости от уровня входного сигнала определяется микроконтроллером
МК по шине I2C . После усиления сигнал поступает на смеситель, в котором
осуществляется перенос спектра ТВ сигнала с радиочастоты на промежуточную
Fпч=38,0 МГц. Частота с гетеродина поступает в цифровой форме по шине I2C
с МК на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и далее на смеситель. На
выходе смесителя образуется Fпч, равная разнице между частотой гетеродина
Fг и частотой сигнала Fс. Для стабилизации частоты гетеродин охвачен цепью
автоматической подстройки частоты гетеродина (АПЧГ). Сигнал АПЧГ с тю-
нера по шине I2C поступает на МК, где происходит подстройка частоты. Изме-
ненная частота гетеродина в цифровой форме возвращается в тюнер.
Сигнал ПЧ с выхода смесителя поступает на фильтр на поверхностно-
аккустических волнах (ПАВ). Параметры фильтра определяют амплитудно-
частотную характеристику УПЧ, а значит избирательность по соседнему каналу
и равномерность передачи спектра ТВ сигнала в полосе пропускания. Затем
сигнал усиливается в УПЧ и поступает на видеодетектор. Он выполнен по схе-
ме синхронного детектора, основное достоинство которого – малые нелиней-
ные искажения при детектировании слабых сигналов.
Синхрочастоту, необходимую для работы видеодетектора, вырабатывает
генератор. Для синхронизации его работы и стабилизации частоты генератор
охвачен петлей фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). В основе работы
ФАПЧ – компаратор с двумя входами, на которые поступают частота ПЧ и час-
тота генератора. В случае отличия частот по фазе или частоте в компараторе
вырабатывается сигнал ошибки, который подстраивает генератор.
В случае большого ухода Fпч работает АПЧГ – медленная, но широкопо-
лосная с большим захватом. В видеодетекторе ФАПЧ – быстродействующая и
узкополосная. Она способна реагировать на быстрые изменения частоты. С ви-
деодетектора сигнал поступает на усилитель, а затем на буфер. С выхода буфе-
ра сигнал поступает на выход "Видео" тюнера.
Формирование промежуточной частоты звука Fпчз происходит аналогич-
но Fпч. С выхода смесителя Fпч поступает на фильтр ПАВ, на выходе которого
выделяется Fпчз. После необходимого усиления сигнал детектируется, затем
вновь усиливается и через буфер поступает на выход "Аудио" тюнера. Это ана-
логовый моносигнал.
На тюнере имеется выход Fпчз, предназначенный для формирования зву-
ка системы NICAM. Система NICAM представляет собой цифровую систему
кодирования стереофонических звуковых сигналов, которые передаются в сис-
теме PAL+.
Видеосигнал с выхода тюнера DA1-1 поступает на вход коммутатора
DA1-2. Кроме этого у коммутатора есть еще 4 входа, на которые приходят ви-
деосигналы с разъема XS1, входных разъемов и дополнительного тюнера. Вы-
бор источника видеосигнала осуществляется во командам с МК.
С выхода коммутатора видеосигнал поступает на эмиттерный повтори-
тель, а затем на полосовой фильтр. С буфера видеосигнал поступает на. Эта
микросхема представляет собой гребенчатый фильтр.
Известно, что спектр видеосигнала не сплошной, а дискретный. Несущая
частота сигналов цветности F=4,43 МГц. Для выделения сигналов цветности в
аналоговых ТВ устанавливался фильтр на эту частоту. Форма его АЧХ показа-
на пунктиром. При этом из-за невозможности создания фильтра с "П" образной
характеристикой часть спектра видеосигнала терялась, что приводило к сниже-
нию четкости изображения.
Фильтр работает только в промежутках между спектром видеосигнала.
Принцип работы цифрового гребенчатого фильтра основан на том, что сосед-
ние строки по цвету ничем не отличаются. Поэтому если вычесть из одной
строки сигнал соседней строки, то получается один яркостной сигнал.
Введение в схему цифрового гребенчатого фильтра заметно повышает
четкость изображения. По желанию пользователя в меню есть возможность от-
ключения фильтра.
На входе AD2-1 включен АЦП, преобразующий аналоговый видеосигнал
в цифровой. Затем в гребенчатом фильтре производится его цифровая обработ-
ка, после чего сигналы яркости Y и цветности С в цифровом виде по раздель-
ным каналам поступают на входы ЦАП. С выходов микросхемы DA1-1 сигналы
яркости и цветности уже в аналоговой форме поступают на декодер (DA1-6).
Декодер осуществляет распознавание цветовых систем кодирования
PAL+ , SECAM, NTSC и декодирование сигналов цветности. На выходе обра-
зуются цветоразностные сигналы R-Y и B-Y. В паре с DA1-6 работает DA1-7 –
линия задержки на строку. Кроме декодирования основных сигналов, DA1-6
осуществляет врезку внешних сигналов R, G, B поступающих с разъема XS1.
Управление декодером осуществляется по шине I2C с МК. В DA1-6 формирует-
ся 3-х уровневый импульс, который снимается с контакта 10.
С выхода декодера (контакты 14, 13, 12) цветоразностные сигналы и сиг-
нал яркости поступают на DA2-2– так называемую микросхему искусственного
интеллекта.
В ней выполняются следующие операции:
- Привязка к уровню черного. Измеряется амплитуда самого темного эле-
мента изображения за строку, которая принимается за уровень черного. Таким
образом срезается "подставка", что позволяет более полно использовать дина-
мический диапазон;
- Коррекция амплитудной характеристики или по другому гамма-
характеристики.
Известно, что условием хорошего качества изображения является при-
мерное равенство черных, белых и серых точек. Если в поступающем видео-
сигнале количество белых и черных точек гораздо больше, чем серых, то мик-
росхема искусственно увеличивает количество серых. Это достигается за счет
изменения крутизны гамма-характеристики в области белого и черного. Вся
обработка идет только по яркостному. По желанию пользователя в меню есть
возможность отключения микросхемы искусственного интеллекта. Управление
осуществляется по шине I2C с МК.
С выхода DA2-2 (контакты 28, 26, 21) цветоразностные и яркостный сиг-
налы через усилители поступают на разъем ХS6 и далее на плату "3", где про-
исходит их цифровая обработка.
На плате "3" аналоговый сигнал поступает на AD3-1 – микросхему анало-
го-цифрового преобразователя. Из теории известно, что любой аналоговый
сигнал можно передать дискретно, если частота квантования в 2 раза выше
максимальной модулирующей частоты. Полоса пропускания яркостного кана-
ла 6,0 МГц, поэтому частота квантования АЦП была выбрана равной 13,5 МГц.
Для цветоразностных сигналов полоса пропускания равна 1,5 МГц, а частота
квантования выбрана 3,375 МГц. Для обеспечения требуемой разрешающей
способности ТВ необходимо иметь 256 уровней квантования (28), т.е. для пере-
дачи видеосигнала нужна 8-разрядная цифровая шина. Одновременно необхо-
димо передавать 8 разрядов сигнала яркости, 8 разрядов сигнала R-Y и 8 раз-
рядов B-Y – итого 24 разряда. Но это избыточность: на самом деле на один от-
счет яркостного канала выбирают 4 отсчета цветоразностных каналов, что на-
зывается форматом 4:1:1.
Структурная схема AD3-1 показана на рис.2.9.
Рис.2.9. Структурная схема микросхемы АЦП
Аналоговый сигнал яркости с вывода 3 поступает на устройство выборки-
хранения (УВХ) (1), затем на 8-разрядный АЦП (2) и через буфер (3) на преоб-
разователь в уровни ТТЛ (4). С выводов 24, 31 сигнал яркости в двоичном коде
выходит из микросхемы. Аналоговый цветоразностный сигнал R-Y с вывода 7
поступает на УВХ (5) затем на коммутатор (7).
Аналоговый цветоразностный сигнал B-Y с вывода 9 поступает на УВХ
(6) и далее на коммутатор (7). Затем оба цветоразностных сигнала идут по од-
ному каналу. Коммутатор подключает цветоразностные сигналы к каналу по-
очередно.
С УВХ (8) сигнал поступают на 8-разрядный АЦП, затем на кодер (10) и
на преобразователь в уровни ТТЛ (11). С выводов 19, 20 в двоичном коде сни-
мается R-Y, а с выводов 21, 22 B-Y. Управление работой блоков внутри микро-
схемы осуществляет генератор временных импульсов. Скорость прохождения
сигналов по цветоразностному каналу в 4 раза ниже, чем по яркостному.
Для преобразования стандарта 50 Гц в 100 Гц двоичные сигналы яркости
и цветности сначала записываются в память на поле микросхемы DD3-1 емко-
стью 2,9 МБ, а затем считываются с удвоенной скоростью микросхемой DD3-2,
носящей название "Прозоник". Структурная схема ее приведена на рис. 2.10.
Рис. 2.10. Структурная схема микросхемы DD3-2
Она имеет в своем составе:
- 1, 4 – цифровые блоки шумоподавления;
- 2, 3 – декодеры цветоразностных сигналов;
- 5, 6 – линии задержки;
- 7, 8 – медианные фильтры;
- 9, 10 – микшеры;
- 11 – кодер выбора стандарта;
- 12 – цифровой фазовый детектор;
- 13 – микропроцессор с памятью;
- 14 – блок контроля, связь с центральным МК.
Структурная схема блока шумоподавления представлена на рис.2.11.
Принцип работы блоков шумоподавления основан на сравнении 2-х по-
лей изображения Yа и Yb. Все их отличия считаются шумом и вычитаются.
Вычитание происходит с переменным коэффициентом К. Величина коэффици-
ента определяется в устройстве, называемым детектором движения. Значения
коэффициента в зависимости от интенсивности движения меняются от "0" до
"1". Нулевое значение соответствует отсутствию движения. Новая информация
не проходит на выход. На выходе постоянно повторяется информация из внут-
ренней памяти на поле.
Рис.2.11. Структурная схема блока шумоподавления.
Максимальное значение коэффициента, равное "1", соответствует наибо-
лее интенсивному движению. При этом из входного сигнала сначала вычитает-
ся сигнал, записанный в память, а после перемножителя вновь добавляется. Та-
ким образом, входной сигнал без изменения проходит на выход. При К меньше
"1", но больше "0", из входного сигнала вычитается сигнал, задержанный на 1
кадр, умножается на коэффициент, суммируется с сигналом, записанным в па-
мяти, и поступает на выход.
С выхода микросхемы "Прозоника" цифровой сигнал поступает на ЦАП
DA3-1. Структурная схема микросхемы DA3-1 приведена на рис.2.12.
Сигналы яркости и цветности в двоичном коде проходят коммутатор (1),
далее каждый из сигналов Y, B-Y, R-Y идет по своему каналу.
Сигнал яркости поступает на яркостную линию задержки. Назначение ее
такое же, как в аналоговых ТВ – совмещение середины фронтов яркостных и
цветоразностных сигналов для улучшении цветовых переходов. Возникающие
при этом выбросы на фронтах сигнала устраняются фильтром (6). В блоках 7,
10, 13 происходит изменение формата изображения. Для этого сигнал записы-
вается в память, а затем считывается с большей или меньшей скоростью. Час-
тота строчной развертки при этом не меняется. Затем сигнал поступает в ЦАП
(17) и уже в аналоговой форме выходит из микросхемы.
Цифровые цветоразностные сигналы поступают на интерполятор (2). Ин-
терполятор необходим в связи с тем, что отсчет цветоразностных сигналов
приходит со скоростью в 4 раза ниже яркостного, поэтому необходимо запол-
нить пробелы, усредняя соседние отсчёты.
Далее сигналы R-Yи B-Y идут раздельно каждый по своему каналу. Ка-
налы идентичны. В блоках 3, 4 уменьшение фронтов цветоразностных перехо-
дов необходимо для повышения четкости цветовых переходов. В блоках 8, 9,
11, 12, 14, 15 происходит сжатие и растяжение изображения. На выходах ЦАП
(18, 19) сигналы уже имеют аналоговую форму.
Рис. 2.12. Структурная схема микросхемы DA3-1.
Для обслуживания блоков внутри микросхемы имеется генератор с
ФАПЧ (16). Прием и выдача информации от центрального МК осуществляется
через интерфейс шины I2C. С выхода ЦАП DA3-1 (контакты 54, 51, 47), сигна-
лы Y, R-Y и B-Y поступают на видеопроцессор DA4-1 (контакты 6, 7, 8). Кро-
ме основного видеосигнала на его вход поступают также сигналы телетекста
(контакты 2, 3, 4) и сигналы PIP (контакты 10, 11, 12). В видеопроцессоре осу-
ществляется матрицирование, врезка сигналов телетекста и PIP, регулировка
яркости, контрастности, насыщенности, ограничения тока лучей. Датчиком то-
ка является измерительный резистор, включенный в разрыв земляного вывода
строчного трансформатора. В случае превышения тока лучей сигнал с датчика
поступает на вывод 15, что приводит к резкому уменьшению коэффициента
усиления видеоусилителя и к уменьшению тока лучей в кинескопе. Управление
работой видеопроцессора производится с МК по шинеI2C. С выхода видеопро-
цессора (контакты 20, 22, 24), сигналы R, G, B поступают на плату кинескопа.
На плате кинескопа сигналы R, G, B поступают соответственно на DA5-1,
DA5-2, DA5-3 и далее на кинескоп.
Режим "картинка в картинке" (РIР).
Видеосигнал с дополнительного тюнера DA6-1 поступает на коммутатор
DA1-2. С выхода коммутатора сигнал поступает на вход декодера цветности
DA2-1. DA2-3 – линия задержки на строку. Декодер осуществляет декодирова-
ние сигналов цветности в соответствии с принимаемой системой цвета, а также
разделение сигналов цветности и яркости. С выхода декодера контакты (12, 13,
14) сигналы R-Y, B-Y и Y после усилителей поступают на разъем ХS5 и далее
на плату "3" для цифровой обработки. С выхода AD3-2 (АЦП) сигнал в цифро-
вой форме поступает на микросхему памяти на поле DD3-3. Врезка сигнала R-Y
в основной сигнал происходит в DD3-4...DD3-7 Процессом считывания и врез-
ки управляет микросхема "Прозоник" DD3-2. Дальнейшая обработка сигналов
с дополнительного тюнера производится совместно с основным сигналом.
| |
