1 Lêi nãi ®Çu Trong x héi hiÖn nay, nhu cÇu trao ®æi th«ng tin lu«n g¾n liÒn víi sù ph¸t triÓn cña con ngêi Tõ rÊt xa xa loµi ngêi ® cã nhu cÇu trao ®æi th«ng tin nªn vÉn mong muèn cã mét ph¬ng ph¸p t[.]
Lời nói đầu Trong xà hội nay, nhu cầu trao đổi thông tin gắn liền với phát triĨn cđa ngêi Tõ rÊt xa xa loµi ngêi đà có nhu cầu trao đổi thông tin nên mong muốn có phơng pháp truyền thông tin xa Ngày nay, mong ớc ngời đà trở thành thực Cùng với phát triển cđa x· héi, khoa häc kü tht ®ãng mét vai trò quan trọng Trong lĩnh vực hoạt động ngời cần đến thông tin Chính vậy, vài thập kỷ gần xà hội loài ngời có bùng nổ thông tin, loài ngời chuyển sang kỷ nguyên thông tin Không giống nh tài nguyên khác, tài nguyên thông tin vô tận, khai thác làm cho thông tin ngày phong phú thêm Một lÜnh vùc khoa häc kü thuËt, th«ng tin cung cÊp cho hoạt động ngời truyền hình Một khía cạnh quan trọng truyền hình máy thu hình, với phát triển kỹ thuật truyền hình máy thu hình phát triển nhanh chóng, từ máy thu hình đen trắng đến máy thu hình màu đến máy thu hình chất lợng cao Để đáp ứng nhu cầu ngời ngày cao Việt Nam nh nớc giới, truyền hình ngày phát triển mạnh mẽ Chất lợng truyền hình ngày cnàg tốt hơn, số lợng thông tin đợc truyền tải truyền hình ngày phong phú Sự phát triển truyền hình đợc thể rõ hệ truyền hình màu là: PAL, NTSC, SECAM, đặc biệt hệ truyền hình màu PAL NTSC Trong đồ án tốt nghiệp này, đợc giúp đỡ nhiệt tình thầy cô phòng kỹ thuật trung tâm thực hành Điện Tử - Viễn Thông, đặc biệt thầy giáo ThS Dơng Thanh Phơng đà tận tình giúp đỡ em nghiên cứu trình bày đồ án Em đà cố gắng nhng thời gian có hạn hiểu biết chuyên môn hạn chế nên đồ án nhiều thiếu sót nội dung hình thức Vậy em mong thầy cô thông cảm bảo thêm cho em Đồ án gồm phần là: Chơng I: Nguyên lý truyền hình màu Chơng II: Sơ đồ khối máy thu hình màu Chơng III: Mạch nguồn cho máy thu hình Hà Nội, ngày 01 tháng 04 năm 2007 SV thực Nguyễn Minh Hiền Chơng I Nguyên lí truyền hình màu I Nguyên lý truyền hình màu Trong hệ thống truyền hình đen trắng ảnh truyền đợc hiển thị độ sáng tối điểm tờng dòng máy ảnh, camera có nhiệm vụ biến đổi sáng tối truyền hình ảnh nhiều mức điện áp khác Để đảm bảo cho ảnh thu đợc đồng với ảnh phát đi, ta phải phát xung đồng dòng xung đồng mành Dạng sóng tín hiệu truyền hình đen trắng đầy đủ gồm tín hiệu hình, xung xóa xung đồng bộ, hệ thống truyền hình màu ta phải truyền thông tin màu ứng với điểm hình tỉ lệ với ba màu bản: màu đỏ (R - red), màu lục (G-green), màu lơ (B blue) màu đủ màu không cần truyền tín hiệu độ chói Vì vậy, dạng sóng tín hiệu truyền hình đen trắng gồm xung xóa, xung đồng truyền hình thông tin độ chói đợc thay truyền hình thông tin tín hiệu màu Hệ thống truyền hình Hệ thống truyền hệ thống truyền hình đồng thời truyền ba tín hiệu màu riêng biệt tín hiệu hình a Hệ thống thiết phát tín hiệu màu Đèn quang R Khuếch đại KRĐiều chế FR Đèn quang G G Khuếch đại KGĐiều chế FG B Khuếch đại KBĐiều chế Đèn quang B FB Hệ thống thiết bị phát màu R DR DG D DB Máy phát Fov Phổ tín hiệu màu - Kính lỡng sắc 3, phản chiếu màu đỏ (R) truyền màu lục (G) - Gơng phản chiếu gơng phản chiếu phản chiếu ánh sáng màu lơ (B) màu đỏ (R) Do hệ thống kính lỡng sắc gơng phản chiếu đà phân tích ánh sáng màu sắc cảnh vật gồm thành phần ®a tíi kÝnh läc mµu, kÝnh läc mµu ®á (R) cho màu đỏ qua (còn thành phần khác kính hấp thụ), kính lọc khác tơng tự (kính lọc màu B cho màu B ®i qua, kÝnh läc mµu G chØ cho mµu G qua) ánh sáng màu R, G, B đợc đa truyền đến đèn quang điện Đèn quang ®iƯn cã nhiƯm vơ biÕn ®ỉi tÝn hiƯu quang (ánh sáng màu R, G, B) thành tín hiệu điện tơng ứng với màu RR, FG, FB Điện áp tín hiệu FR, FG, FB, đợc truyền tới khuếch đại điện áp KR, KG, KB, để khuếch đại tín hiệu màu lên đủ lớn sau đợc đa vào điều chế biên độ tần số mang tÇn sè cao tÇn F R FG FB, ba tần số sóng mang đà điều biên đợc đa đến cộng hởng ta đợc tần phổ nh - Nếu dải phổ tín hiệu màu đỏ D giải phổ tín hiệu màu lục D giải phổ tín hiệu màu lơ D 6MHz dành thêm MHz để làm khoảng đệm dải tần dải thông kênh truyền hình là: D = 6MHz * + MHz = 19 MHz Tín hiệu tổng hợp kênh truyền hình màu đầu cộng đợc đa tới máy phát Máy phát có nhiệm vụ tạo tần số sóng mang phát hình Fov lấy tín hiệu tổng hợp kênh truyền hình để điều chế biên độ sóng mang Fov cuối sóng điều chế đợc đa tới Anten phát, để phát không gian dới dạng sóng điện từ b Hệ thống thiết bị thu màu Là sơ đồ khối thiết bị thu tín hiệu Anten màu, anten máy thu nhận đợc tÝn hiƯu cÇn thu cã tÇn sè sãng mang Fov qua tầng khuếch đại cao tần, đôi tần, khuếch đại trung tần tách sóng, ta lại lấy đợc giải tần kênh truyền hình màu Sơ đồ khối thu màu Tín hiệu kênh truyền hình màu đợc đa tới lọc khuếch đại với khuếch đại dải để lấy riêng tần số sóng mang màu đà điều chế F G, FR, FB Tần số sóng mang màu đợc đa tới tách sóng để lấy tín hiệu màu riêng biệt R, G, B Tín hiệu màu đợc khuếch đại cung cấp qua thấu kính đến trộn màu hình ảnh tái tạo lại cảnh vật đầy màu sắc Tần số quét dòng quét mành đợc sử dụng nh hình đen trắng Kết luận - Hệ thống truyền hình màu đờng truyền độ chói Y riêng biệt không đáp ứng đợc thu chơng trình truyền hình đen trắng - Dải thông tin truyền hình màu rộng (19 MHz), không phù hợp với truyền hình đen trắng (dải thông khoảng 60 MHz) - Để thực đợc dải truyền hình màu truyền hình đen trắng, ta phải tạo đờng truyền độ chói riêng biệt dải thông tín hiệu màu MHz để phù hợp với dải thông tín hiệu truyền hình đen trắng II Tín hiệu truyền hình màu Tín hiệu chói Tín hiệu chói tín hiệu hình ảnh truyền hình đen trắng hệ thống truyền hình màu, tín hiệu chói đợc tổ hợp từ ba tín hiệu màu ER, EG, EB theo biểu thøc sau: Y = 0,3 ER + 0,59 EG + 0,11 EB TÝn hiƯu mµu TÝn hiƯu mµu lµ hiệu số tín hiệu màu tín hiệu độ chói Trong truyền hình màu ngời ta đà không trực tiếp phát tín hiệu màu mà phát tín hiệu màu tạo ảnh màu trắng tín hiệu màu không, không gây nhiễu lên ảnh đen trắng Ba tÝn hiƯu mµu: ER - EY = EE - (0,3R + 0,29G + 0,11EB) = 0,7 ER - 0,29 EG - 0,11EB EG - EY = EG - (0,3R + 0,29G + 0,11EB) = -0,3 ER + EG - 0,11EB EB - EY = EB - (0,3ER + 0,59EG + 0,11EB) = -0,3 ER - 0,59 EG - 0,89EB Lùa chọn tín hiệu màu để truyền truyền hình màu Đài truyền hình màu phát tín hiệu chói E Y hai tín hiệu điện màu ER - EY vµ EB - EY TÝn hiƯu mµu thø ba EG - EY đà bỏ không gửi vì: + QuÃng biến thiên độ E G - EY nhỏ chứa lợng thông tin rõ rnàg + Mắt ngời nhạy cảm với màu lục G, phân biệt chi tiết nhỏ phải gửi tín hiệu màu lục G với dải phổ rộng, làm phức tạp thêm kỹ thuật Bởi phía thu phải dùng mạch ma trận G - Y để tạo lại tín hiệu màu thứ ba EG - EY theo c«ng thøc sau: EY = 0,3 ER + 0,59 + 0,11 EB EY = 0,3 (ER - EY) + 0,59(EG - EY) + 0,11 (EB - EY) + EY EY - EY = 0,4 (ER - EY) + 0,59 (EG - EY) + 0,11 (EB - EY) 0,59 (EG - EY) = -0,3 (ER - EY) - 0,11 (EB - EY) ER - EY = -0,51 (ER - EY) - 0,19 (EB - EY) Biện pháp rút gọn dải tần Để rút gọn dải tần tín hiệu màu tổng hợp cho phù hợp với dải tần hệ thống truyền hình đen trắng ta dựa vào yếu tố sau: a Khả phân dải chi tiết ảnh màu mắt Các thí nghiệm cho khả phân giải mắt phần tử màu phụ thuộc vào màu sắc phần tử màu Khả phân giải mắt tốt màu lục G, màu có bớc sóng > 560nm bớc sóng > 500nm khả phân giải mắt giải nhanh Màu có phổ rộng khả phân giải mắt cao, ngợc lại Do mắt có độ phân giải với màu lục tốt nhất, màu đỏ mắt có độ phân giải trung bình, màu lơ mắt có độ phân giải Thực nghiệm cho ta biết: - Đối với tín hiệu R hay (R - Y) cần giải tần có tần số khoảng 1,5MHz - Đối với tín hiệu B hay (B - Y) cần dải tần có tần số khoảng 0,5MHz Do dải tần tín hiệu màu tổng hợp chiếm 9MHz gồm: tín hiệu độ chói Y chiếm dải tần số MHz dành Mhz làm khoảng đậm Trong nhiều dải tần tín hiệu tổng hợp cha kết hợp đợc với hệ thống truyền hình đen trắng fy 6MHz f(R-Y) 1,5MHz f(B-Y) 0,5MHz Dải9MHz tần tín hiệu màu tổng hợp b Phơng pháp xen tần Phổ tín hiệu chói (hay tín hiệu truyền hình đen trắng) không liên tục Các vạch phổ tập trung tần số mành fv cïng víi béi cđa nã 2fv nfv vµ đỉnh tần Số dòng f.h bội nó, khu vực tần số cao đỉnh chúng nhỏ dần Năng lợng tín hiƯu chãi Y tËp trung ë khu vùc tÇn sè cao đỉnh chúng nhỏ dần Năng lợng tín hiệu chói Y tập trung vạch định ta cài lợng Thông tin màu vào khoảng chống vạch có độ chói Do ®ã tÝn hiƯu "mu hiƯu" (R - Y) (B - Y) truyền dải tần riêng biệt mà cài dải tần tín hiệu độ chói để truyền Vì mà dải tần tín hiệu màu tổng hợp Y R - Y), (B - Y) đợc thu dải tần Y Với phơng pháp ta giải đợc truyền hình đen trắng hệ thống truyền hình màu 0 Dải tần phổ tín hiệu màu tổng hợp theo phơng pháp xen tần 6,2 MHz 4,25 MHz Kết luận chung Qua phân tích phần ta thấy để hệ thống truyền hình màu kết hợp với hệ thống truyền hình đen trắng thực biện pháp sau: + Hệ thống truyền hình màu truyền chói Y (nh hệ thống truyền hình đen trắng) Với tín hiệu "hiệu màu", (R - Y) (B - Y) đà điều chế tần số sóng mang f (R - Y) f ( B - Y) + Hai tần sè sãng mang phơ f (R - Y) vµ f ( B - Y) đợc cài vào tín hiệu độ chói Y theo phơng pháp xen tần Vấn đề lại là: + Thông tin tín hiệu màu cha đợc tập trung đổi tần khu vực tần số cao dải tần dành cho tín hiệu độ chói Y có ảnh hởng lên hình ảnh + Khi đa tần số sóng mang màu phụ f (R - Y) vµ f ( B - Y) vµ tÝn hiƯu mµu tổ hợp dễ sinh giao thoa tần số mang màu phụ với tần số mang hình foa, tần số sóng mang hình foa tạo lên tần số nhiễu khó loại trừ + Để giải nhợc điểm hệ thống truyền hình phải có biện pháp giải khác III Đặc điểm hệ truyền hình màu Hệ truyền hình mµu NTSC NTSC (National televesion committee) đy ban hƯ thèng truyền quốc gia Đây hệ truyền hình giới (năm 1953) Mĩ FFC thức phê chuẩn làm hệ truyền hình màu Mĩ a Tín hiệu độ chói Y đợc tính theo Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B Cã độ rộng dải tần 4,2 MHz b Hai tín hiệu "hiệu màu": đợc truyền đồng thời sang phía thu Thông tin màu đợc truyền hệ NTSC (R- Y) (B - Y) mà tÝn hiƯu I vµ Q) (01,5)MHz E1 (01,5)MHz ER - EY (05)MHz EQ 330 EQ 330 EB - EY Đồ thị biểu thị vectơ màu Trong hệ NTSC ta chuyển hệ trục tọa độ (R -Y) (B - Y) thành hệ trục tọa độ I Q lệch víi hƯ trơc (R - Y) vµ (B - Y) mét gãc 33 TÝn hiƯu mµu I vµ Q đợc tính theo công thức: I = 0,74 (R - Y) - 0,27 (B - Y) Y = 0,48 (R - Y) - 0,41 (B - Y) TÝn hiÖu I có độ rộng dải tần 1,5 MHz Q có độ rộng 0,5 MHz Hai tín hiệu đợc điều chế vuông góc tần số mang mµu phơ fc NghÜa lµ tÝn hiƯu I vµ Q điều chế biên độ tần số fc nhng dịch pha 900 c Điều biên nén Trong truyền hình đen trắng nh truyền hình màu tín hiệu điều biên ta không truyền sóng mang F0 hai dải biên tần dới (F0 F) mà để tiết kiệm phổ tần ta truyền sóng mang với toàn dải biên tần (f0 + F) phần biên tần dới Trong hƯ NTSC cịng vËy tÝn hiƯu I vµ Q đợc điều chế vào tần số sóng mang f c nhng ta không truyền sóng mang mà truyền hai dải biên tần dới phơng pháp gọi truyền thông tin sóng biên triệt tần số sóng mang I m Qm tín hiệu sóng biên I Q f0-fmax f0 f0 + fmax f0-fmax f0 + fmin f0+fmax f0 f0 + fmax Phổf0 tín hiệu d Tín hiệu đồng màu Do tần số fc lại nén hoàn toàn, bên phía phát không truyền sang phía thu phục hồi, máy phát phải truyền tín hiệu đồng màu để máy thu phục hồi tần số sóng mang màu fc tần tần số phan ban đầu nh phía phát Tín hiệu đồng màu có tần số mang màu băng f c = 3,58 MHz đợc đặt phía sau xung dòng e Phổ tín hiệu màu tổng hợp Phổ tín hiệu màu tổng hợp hệ NTSC bao gồm độ chói Y sắc C, sắc C gồm tín hiệu I điều biên vào tần số f c truyền toàn dải biên tần dới phần dải biên tần tín hiệu Q điều biên vào tần số f c nhng đà dịch pha 900 truyền biên tần dới Hai tín hiệu Im Qm tạo thành tín hiệu màu sắc C; C = I m + Qm f Sơ đồ mà hóa hÖ NTSC Im Y 3,5 Qm MHz Video NTSC Ura fc hiệu màu tổng hợp Hình 10 Phỉ cđa tÝn 3,58 ER EY Ma trËn EG D©y trÔ ER-EY EB U1(t) SAM I EB 900 SAM II Bé céngU3(t)Bé céng U4(t) Bé céng I II U2(t) 00 Cổng màu burt Ma trận Đảo pha 900 fH Sơ đồ mà hệ NTSC Đảo Nguyên lý làm việc + Tín hiệu mầu qua mapha trận1800 đợc biến đổi đầu điện áp chói EY điện áp màu Er, Eb, điện áp chói qua dây trễ ®Ĩ gi÷ chËm 0,7 s cho ®ång bé víi tÝn hiƯu mµu tÝn hiƯu mµu qua bé m· hãa Còn điện áp màu đợc đa đến điều chế SAM I SAM II Nguyên lí ®iỊu chÕ nµy EB EG ER hoµn toµn gièng khác dao động sóng mang màu: SAM I 900, SAM II 00 Mạch tạo dao động có f = 3,58 MHz đợc di pha tõ 00 sang 330 kÕt hỵp víi tÝn hiƯu EQ cho vào mạch điều biên nén để loại bỏ sóng mang Đến điều chế có dao động sóng mang phát điện áp Us(t) = Us * sin Wst (lấy Us = đơn vị) Us (t) = Sin Wst + Xét SAM I: điện áp sau SAM I: U1 (t) = Er * cos (Wst) U1 (t), U2 (t) đa vào cộng I U3 (t) = U1 (t) + U2 (t) = Er * cos Wst = Eb * sin Wst U3 (t) vµ EY ®ỵc céng ë bé céng II ta ®ỵc U4t U4 = EY + Er cã Wst + Eb sin Wst U4 (t) vµ U5 (t) qua bé céng III ta đợc tín hiệu Ura (t): Đây tín hiệu VIDEO điều chế với dao động sóng mang màu g Sơ đồ giải mà màu hệ NTSC * Sơ đồ đến phần tiếng Nhiệm vụ khối + Tách sóng đồng bộ: tách lấy tín hiệu video tín hiệu màu điều chế với sóng mang màu tín hiệu chói EY + Trộn tần số trung tần hình tiếng để lấy tần số trung tần tiếng tốt hơn: (4,5 MHz; MHz; 5,5 MHz)