Телевизионный приемник с цифровой обработкой (стр. 8 из 10)

где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;

R_Э – сопротивление резистора R_Э, 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 численных значений в формулу (2,76), получим значение отклонения номинала резистора на 37.8%.

Таким образом, выбирая из ряда типовых значении номиналов элементов, получаем:

R_Э = 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 каналу 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 следующая 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 тюнера по шине I²C поступает на МК, где происходит подстройка частоты. Измененная 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 схеме синхронного детектора, основное достоинство которого – малые нелинейные 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 частота 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 широкополосная с большим захватом. В видеодетекторе ФАПЧ – быстродействующая и узкополосная. Она способна реагировать на быстрые изменения частоты. С видеодетектора сигнал поступает на усилитель, а затем на буфер. С выхода буфера сигнал поступает на выход "Видео" тюнера.

Формирование промежуточной частоты звука Fпчз происходит аналогично 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 аналоговый моносигнал.

На тюнере имеется выход Fпчз, предназначенный для формирования звука системы NICAM. Система NICAM представляет собой цифровую систему кодирования стереофонических звуковых сигналов, которые передаются в системе PAL+.

Видеосигнал с выхода тюнера DA1-1 поступает на вход коммутатора DA1-2. Кроме этого у коммутатора есть еще 4 входа, на которые приходят видеосигналы с разъема XS1, входных разъемов и дополнительного тюнера. Выбор источника видеосигнала осуществляется во командам с МК.

С выхода коммутатора видеосигнал поступает на эмиттерный повторитель, 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 показана пунктиром. При этом из-за невозможности создания фильтра с "П" образной характеристикой часть спектра видеосигнала терялась, что приводило к снижению четкости изображения.

Фильтр работает только в промежутках между спектром видеосигнала. Принцип работы цифрового гребенчатого фильтра основан на том, что соседние 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 отключения фильтра.

На входе AD2-1 включен АЦП, преобразующий аналоговый видеосигнал в цифровой. Затем в гребенчатом фильтре производится его цифровая обработка, после чего сигналы яркости Y и цветности С в цифровом виде по раздельным 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 образуются 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 формируется 3-х уровневый импульс, который снимается с контакта 10.

С выхода декодера (контакты 14, 13, 12) цветоразностные сигналы и сигнал яркости поступают на DA2-2– так называемую микросхему искусственного интеллекта.

В ней выполняются следующие операции:

- Привязка к уровню черного. Измеряется амплитуда самого темного элемента изображения за строку, которая принимается за уровень черного. Таким образом срезается "подставка", что позволяет более полно использовать динамический диапазон;

- Коррекция амплитудной характеристики или по другому гамма-характеристики.

Известно, что условием хорошего качества изображения является примерное равенство черных, белых и серых точек. Если в поступающем видеосигнале количество белых и черных точек гораздо больше, чем серых, то микросхема 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 сигналы через усилители поступают на разъем ХS6 и далее на плату “3”, где происходит их цифровая обработка.

На плате "3" аналоговый сигнал поступает на AD3-1 – микросхему аналого-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 канала 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 передачи видеосигнала нужна 8-разрядная цифровая шина. Одновременно необходимо передавать 8 разрядов сигнала яркости, 8 разрядов сигнала R-Y и 8 разрядов B-Y – итого 24 разряда. Но это избыточность: на самом деле на один отсчет яркостного канала выбирают 4 отсчета цветоразностных каналов, что называется 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 преобразователь 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 одному каналу. Коммутатор подключает цветоразностные сигналы к каналу поочередно.

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 снимается R-Y, а с выводов 21, 22 B-Y. Управление работой блоков внутри микросхемы осуществляет генератор временных импульсов. Скорость прохождения сигналов по цветоразностному каналу в 4 раза ниже, чем по яркостному.