Телевизионный приемник и расчет схемы с диодным детектором

Федеральное АгенТство МОРСКОго и  речного транспорта

Федеральное государственное образовательное  учреждение

МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени адмирала Г. И. Невельского

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

«Телевизионный приемник и расчет схемы с диодным детектором»

 

Вариант №8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                   Проверил работу преподаватель

                                                                                          Веселова С.С.

                                                                                                         «……»…………..………………2013г.

 

                                                                                           Выполнил работу: студент 5 курса

                                                                                           ФЭИТ  группы 16.51

                                                                                           Рачихина Л.И.                                                                                                        

                                                                                                         «…….»…..……………………...2013г.

 

 

 

 

Владивосток 2013 

Оглавление

 

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Теоретическая. 3

Задание: 3

Введение 3

1. Назначение и принцип действия устройства. 4

2. Основные принципы передачи и воспроизведения ТВ изображения. 8

3. Основные параметры ТВ системы. 10

Состав, назначение и особенности полного телевизионного сигнала 15

4. Оценка параметров и искажений ТВ изображений и ПТВС 19

5. Техника безопасности. 24

ГЛАВА ВТОРАЯ. Расчетно-теоретическая. 25

Задание: 25

1. Теоретическая часть. 25

2. Принцип действия амплитудного детектора. 25

3. Основные качественные показатели детектора. 29

4. Схемы диодных детекторов. 30

Расчет последовательного амплитудного детектора с разделенной нагрузкой. 32

Список литературы. 36

 

 

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Теоретическая.

Задание:

 

Приемное  устройство стационарного телевизора. Диапазон принимаемых частот: 198 – 206 МГц. Чувствительность приемника: 40 мкВ. Параметры избирательности: - подавление зеркального канала 40 дБ; коэффициент прямоугольности . Ослабление помехи на промежуточной частоте 30 дБ. Ширина спектра модулирующего (принимаемого) сигнала 180 кГц. Эффективность АРУ 45/4 дБ.

Введение

 

В современных  телевизорах цифровая техника играет все большую роль. Благодаря применению микропроцессоров и постоянно модернизируемых  интегральных открылись новые широкие  возможности по управлению различными процессами работы узлов и схем телевизора и реализации в телевизорах новых  дополнительных функций. Появление  новых дополнительных схем в какой-то мере затрудняет определение общих  взаимосвязей в принципиальной схеме  современного телевизора. Неоценимую помощь в определении этих взаимосвязей и хорошую возможность пронаблюдать логические последовательности прохождения  как полезных видео- и аудиосигналов, так и сигналов управления работой  отдельных узлов телевизора дают общая структурная схема телевизионного приемника и блок-схемы отдельных  его функциональных узлов. При ремонте  телевизора совершенно необходимо хорошо представлять себе как общую структурную  схему данного телевизора, так  и схему неисправного узла. Только в этом случае можно уверенно сказать, что удастся в течение разумного  времени правильно определить неисправный  узел или схему телевизора и провести последовательный поиск и устранение имеющейся неисправности.

Поэтому целью  моей работы является расчет телевизионного приемника с цифровой обработкой сигналов. 

1. Назначение и принцип действия устройства.

Телевизионные приемники (далее телевизоры) предназначены для приема радиосигналов  вещательного телевидения. В рассматриваемом  нами телевизионном приемнике, кроме  информационных цифровых сигналов необходимо наличие сигналов для синхронизации  обмена цифровыми данными в системе  и сигналов управления обменом.

Шина IM представляет собой комплект из трёх сигнальных линий: линии данных (DATA), линии синхронизации (CLOCK) и линии идентификации (IDENT). Линия данных является двунаправленной, передача информации по остальным двум шинам возможна лишь в одном направлении. Шина IM может быть применена в двух вариантах для медленных передаваемых потоков (IM-IDS) и быстрых передаваемых потоков (IM-IDF).

Обмен данными начинается, когда  уровень на всех линиях шины переходит  в состояние логического ноля. Конец обмена данными сигнализирует  короткий импульс в линии идентификации.

Шина Томпсона, как и шина IM, также представляет собой трёхпроводную систему, состоящую из линии данных (DATA), линии синхронизации (CLOCK) и линии отбоя (ENABLE). Линия данных является двунаправленной. Передача данных начинается при изменении уровня на низкий, а конец передачи данных происходит по короткому импульсу в линии отбоя.

Шина I2C представляет собой двунаправленную синхронную шину, состоящую из двух сигнальных линий: линии данных (SDA) и линии синхронизации (SCL). Передача данных возможна также и в одном направлении, если абоненты шины работают только как приёмники.

Началом передачи является логический ноль в линии данных. Данные передаются блоками (кодовыми словами) из 8 последовательных информационных битов (побайтно). Дополнительно  передаётся сигнал подтверждения приёма от последнего принимавшего данные абонента системной шины. Восьмой бит в кодовом слове однозначно определяет направление передачи следующего кодового слова. Передача заканчивается, когда уровень в линиях SDA и SCL соответствует «логической» 1.

Кроме того, в телевизионном приёмнике  необходимо применить преобразователь  напряжения, чтобы преобразовать  напряжение сети в более низкие напряжения для питания блоков, входящих в  состав нашего устройства.

Для сокращения полосы частот телевизионного канала, кадр составляют из двух полукадров (полей). Таким образом, при чересстрочной  развёртке частота кадровой развёртки  равна 50 Гц. При используемой 50 Гц системе  не удаётся избавиться от известного эффекта «мелькания». Также много  неприятностей приносят перекрёстные помехи в каналах яркости и  цветности, бороться с которыми достаточно сложно.

 

Рис.1.1 Схема  преобразования кадровой развёртки  в 100 Гц.

 

Перевод телевизора в 100 Гц- систему  может осуществляется с помощью  цифровых схем. Типовая схема преобразования показана на рис.1.1. Полный цветной телевизионный  сигнал (ПЦТС) разделяется на цветоразностные  сигналы (R-Y), (B-Y) и яркостный сигнал (Y) , которые в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) переводятся в цифровую форму. Частота выборки аналогового сигнала при оцифровке должна соответствовать, как минимум удвоенной ширине полосы Y-сигнала. Обычно тактовая частота выборки составляет 13,5 Мгц. Цифровая информация заносится в промежуточное запоминающее устройство (ЗУ), а затем считывается оттуда с удвоенной скоростью. После преобразования в ЦАП аналоговая информация в полукадре для дальнейшей информации существует уже на двойной частоте.

Необходимо также наличие устройства «кадр в кадре». Это устройство легко реализовать при наличии  цифровой обработки сигналов изображения.

Принцип обработки сигнала в  таком устройстве представлен на рис 1.2.

 

Рис 1.2 Принцип  обработки устройства «кадр в  кадре»

 

Источниками сигналов для дополнительного  изображения могут служить второй радиоканал (тюнер 2), видеомагнитофон (видео1) и т.д. Эти сигналы через  коммутатор поступают в основной канал изображения и в дополнительный канал «кадра в кадре» (PIP).

Активный интервал строки исходного  PIP – кадра составляет 52 мкс; число активных строк в исходном PIP – кадре 574, а в исходном полукадре – 287. После дискретизации исходного видеосигнала дополнительного изображения с помощью АЦП сигнал в цифровом виде записывается в динамическое ОЗУ, ёмкость которого рассчитана на запоминание каждой четвёртой строки исходного поля.

Затем информация считывается из ОЗУ  со скоростью в четыре раза большей, чем записывалась, и подаётся на ЦАП.

С выхода ЦАП аналоговый сигнал поступает  вместе с сигналом «окна» в канал  изображения, где смешивается с  основным сигналом. Сигнал дополнительного  изображения представляет собой  совокупность трёх видеосигналов R,G,B, с активным интервалом строки 13мкс и числом строк в дополнительном поле, равным 72.

 

2. Основные принципы передачи и воспроизведения ТВ изображения.

 

 

В основе телевизионной передачи и  воспроизведения изображений лежат  три физических процесса:

- преобразование световой энергии,  исходящей от объекта передачи, в электрические сигналы; 
- передача и прием электрических сигналов; 
- преобразование электрических сигналов в световые импульсы, воссоздающие оптическое изображение объекта.

Телевизионному преобразованию изображений  в электрический сигнал предшествует построение оптического изображения. Это изображение может быть представлено множеством интегральных источников, интенсивность каждого из которых  может принимать т различных  значений. Чем больше число элементарных источников N (элементов изображения), тем выше предельно различимая детальность  изображения, т.е. элементы должны быть достаточно мелки, а их число на изображении  должно быть достаточно велико, чтобы  глаз не замечал дискретной структуры  изображения.

Первый принцип телевидения  заключается в разбиении изображения  на отдельные элементы и в поэлементной передаче всего изображения. Элементом  изображения называется минимальная  деталь изображения, которая может  быть различима и воспроизведена ТВ системой. Изображение, образованное совокупностью всех элементов, называется кадром.

Второй принцип, на котором базируется телевидение, - это последовательные во времени передача и воспроизведение  информации о яркости (и цвете) отдельных  элементов изображения. Это возможно благодаря инерционности зрения человека, которая проявляется в  том, что мелькающий источник света  при высокой частоте мельканий  кажется непрерывно светящимся.

Процесс последовательной поэлементной передачи (анализа) и воспроизведения (синтеза) изображения называется разверткой изображения.

В ТВ вещательных системах развертка  изображения и на передающей, и  на приемной стороне осуществляется в результате движения луча с постоянной скоростью по горизонтали (строке) слева  направо и по вертикали (кадру) сверху вниз. Образованная в процессе развертки  структура поля - совокупность строк - называется ТВ растром.

Передача и воспроизведение  каждого элемента изображения должны осуществляться синхронно и синфазно. Это обеспечивается поддержанием в  заданных пределах закона разверток  и их периодической принудительной синхронизацией по строке и по кадру  на передающей и приемной сторонах ТВ системы.

 

3. Основные параметры ТВ системы.

 

 

Формат кадра. Форматом кадра называется отношение ширины изображения b  к его высоте h.

          (1.1)

В ТВ величина формата кадра выбрана  равной k = 4:3 , что определяется угловыми размерами поля ясного зрения глаза и учитывает опыт выбора формы изображения в кино, фотографии и живописи. В современных системах используется k = 16:9 .

Число строк разложения. Число строк разложения  z определяет номинальную четкость ТВ изображения, т.е. его детальность. Эти параметры зависят от числа элементов в изображении N . Учитывая, что вдоль строки укладывается   элементов,

N = z · kz = kz²          (1.2)

Под элементом понимается минимальный  участок ТВ изображения, внутри которого воспроизводится лишь средняя яркость. Число строк разложения выбирается исходя из величины разрешающей способности  глаза (при рассматривании изображения  в угле ясного зрения). Разрешающая  способность глаза количественно  определяется минимальным углом, равным (1,0 ... 1,5)^', в пределах которого две точки еще различаются отдельно.

В России принято число строк  разложения z = 625. Это в известной мере реализует разрешающую способность глаза, если наблюдение изображения осуществляется при оптимальном расстоянии рассматривания l_опт = (5...6)h, т.е. при рассматривании изображения в угле ясного зрения. В ТВ системах высокой четкости (ТВЧ) число строк разложения z_ТВЧ = 1125 (1250).

Ширина спектра ТВ сигнала определяется в основном верхней граничной  частотой:

          (1.3)

где  n – число кадров, передаваемых в секунду;  N_1c = kz² n – число элементов изображения, передаваемых в секунду.

Число кадров, передаваемых в секунду. Число кадров – число неподвижных изображений, передаваемых в одну секунду  , – выбирается исходя из инерционных свойств зрительного анализатора. Благодаря инерции зрительного восприятия («памяти») удается имитировать плавное движение деталей изображения и восприятие мерцающего светового потока, как непрерывного излучения.