Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu về truyền hình màu và thiết kế bộ nguồn ổn áp dải rộng của ti máy thu hình

Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu Trong thời đại bïng nỉ th«ng tin nh hiƯn nay, v« tun trun hình phận đóng vai trò quan trọng đời sống cá nhân giới Truyền hình đà đáp ứng đợc nhiều nhu cầu thiết yếu ngời nh: giải trí, giáo dục, văn hoá, trị, nghệ thuậtv.v v.v Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, truyền hình đà liên tục đợc cải tiến từ hệ thống truyền hình sơ khai, truyền hình đen trắng, truyền hình màu với phát triển kỹ thuật số truyền hình số đời phổ biến nớc Mĩ, Nhật v.v v.v Tuy nhiên để hoạt động truyền hình hay máy móc thiết bị cần phải có lợng nguồn, lợng ổn định máy móc bền Vì đánh giá chất lợng nguồn từ đánh giá chất lợng tuổi thọ máy Chất lợng máy lệ thuộc 80% vào nguồn, điều đợc ngời tiêu dùng nh nhà sản xuất đặc biệt quan tâm Chính tầm quan trọng nguồn đà khiến chọn đề tài Nghiên cứu truyền hình màu thiết kế nguồn ổn áp dải rộng ti máy thu hình Sau kết nghiên cứu qúa trình thực tập thiết kế đồ án tốt nghiệp Lớp: Điện tử viễn thông Đồ án tốt nghiệp Phần I Truyền hình màu Lớp: Điện tử viễn thông Đồ án tốt nghiệp Chơng I Giới thiệu tổng quát truyền hình màu 1.1 Khái niệm Truyền hình đen trắng bớc mở đầu cho việc truyền hình ảnh có thực tế xa, đà đợc nghiên cứu chế tạo hoàn chỉnh năm 1960 Ngày truyền hình đen trắng đà đợc sử dụng hầu hết nớc giới, với phát triển nhanh chóng ngành điện tử, chất lợng linh kiện điện tử ngày cao thiết bị hệ thống truyền hình ổn định cao, chất lợng tốt Tuy nhiên, truyền hình đen trắng cha có khả nang truyền hình ảnh, cảnh vật thiên nhiên đầy màu sắc sống động thực tế Do truyền hình màu bớc phát triển truyền hình đen trắng Truyền hình màu phát triển tảng truyền hình đen trắng Do hệ truyền hình màu phải đảm bảo tính kết hợp với hệ truyền hình đen trắng, cụ thể là: Những máy thu hình đen trắng phải thu đợc chơng trình truyền hình màu chơng trình truyền hình đen trắng, máy thu hình màu phải thu đợc chơng trình truyền hình đen trắng nh thu chơng trình truyền hình màu 1.2 Các điều kiện để thực tính tơng hợp - Các thông số hệ truyền hình màu hệ truyền hình đen trắng tơng ứng phải nh + Các phơng pháp quét ảnh, khổ ảnh, số dòng quét ảnh, số ảnh truyền giây + Độ rộng dải tần tín hiệu Video, hiệu số tần số mang hình mang tiếng + Phơng thức điều chế song mang hình, mang tiếng cực tính điều chế sóng mang hình, tiếngv.v Đối với nớc dùng tiêu chuẩn khác thông số phải khác - Trong tín hiệu truyền hình màu đầy đủ phải có tất thành phần tín hiệu truyền hình đầy đủ truyền hình đen trắng Trong thiết phải có thành phần phản ánh phân bố độ chói ảnh truyền (tín hiệu hình truyền hình đen trắng Ey) Tín hiệu cần thiết để khôi phục ảnh đen trắng hình đen trắng Ngoài ra, có xung đồng dòng, mành xung xoá đầy đủ Lúc thu chơng trình truyền hình màu thành phần phản ánh tin tức màu không gây nhiều rõ nét, độ tơng phản cao, màu Lớp: Điện tử viễn thông Đồ án tốt nghiệp sắc khôi phục xác, méo hình học nhỏ, nhiễu, không chip, ảnh truyền hình ổn định - Mạch điện máy thu hình màu đơn giản hoạt động ổn định, kinh tế cao - Có khả sử dụng đến mức tối đa thiết bị truyền hình đen trắng sẵn có đài truyền hình đen trắng - Có khả trao đổi chơng trình truyền hình màu nớc sử dụng hệ thống truyền hình màu khác (cả hệ thống thông tin mặt đất vệ tinh) - Sử dụng băng tần số dành riêng cho truyền hình có hiệu có sở để tiếp tục phát triển thành hệ thống truyền hình tân tiến Chơng ii Các vấn đề liên quan truyề hình màu truyền hình đen trắng 2.1 Vấn đề tiêu chuẩn quét Truyền hình truyền điểm sáng từ trái qua phải, từ xuống dới Càng có nhiều dòng quét hình ảnh có nhiều chi tiết sắc nét, nhng hệ thống thiết bị phức tạp, đắt tiền, dòng quét hình ảnh chất lợng Vì vậy, tồn tiêu chn lµ: FCC cđa Mü (FCC = Federal Communoication Commentti: Hội viễn thông liên bang) OIRT Châu Âu (OIRT = Organix = zation International Radio Television: HiÖp héi quèc tế phát truyền hình) Nh tần số quÐt ngang (quÐt dßng), hay sè dßng quÐt cã giây FCC là: Lớp: Điện tử viễn thông Đồ án tốt nghiệp FH = 525 x 30 = 15750 vµ cđa OIRT FH = 625 x 25 = 15625 Tần số quét dọc (mành) hay tần số tia điện tử quét ngợc từ dới lên giây FCC là: FV = 30 x = 60HZ OIRT : FV = 25 x = 50 HZ Sở dĩ tần số quét dọc (mành) (số hình/1 giây x 2) hình đợc quét làm lần, lần đầu quét dòng lẻ 1,3,5,7v.v (bán ảnh lẻ) Lần quét dòng chẵn 2,4,6v.v (bán ảnh chẵn) Việc để tránh t ợng chập chờn khả lu ảnh mắt ngời Tiêu chuẩn FCC OIRT Số dòng quét cho hình 525 dòng 625 dòng Số hình giây 30 hình 25 hình 2.2 Vấn đề đồng Hình ảnh máy thu hình tái tạo đảm bảo giống nh phía phát có đồng Điều có nghĩa đầu phát hình ảnh, phải phát tín hiệu đồng để phía thu vào tín hiệu này, tái tạo lại tín hiệu giống nh phía phát truyền Ngời ta thực vấn đề cách đặt xung đồng dòng mành gửi chung tín hiệu hình ảnh âm Mỗi tia điện tử ống Vidicon quét hết lợt lại xuất xung âm có bề rộng lớn xung đồng ngang gọi xung đồng dọc (mành) Nh vậy, sơ tính riêng truyền hình đen trắng đà có tín hiệu: Tín hiệu chói Ey, tín hiệu đồng dòng, tín hiệu đồng mành, tín hiệu âm 2.3 Vấn đề dải tần Video Hình ảnh đợc tái tạo hình, chi tiÕt s¸ng tèi n»m s¸t nhÊt theo chiều dọc khoảng cách d dòng quét Để chi tiết hình đợc chi tiÕt s¸ng tèi n»m s¸t nhÊt theo chiỊu ngang phải có khoảng cách nh Khoảng cách phải tơng ứng với 1/2 chu kỳ sóng video Tỷ lệ khung hình luôn hình chữ nhật, tỷ lệ 3/4; thời gian dòng quét xác định, từ tính đợc thời gian 1/2 chu kỳ tơng ứng với tần số video cao (hình 1-1), khoảng cách d = 1/2 chu kú cđa sãng video cã tÇn sè cao nhÊt, kÕt tính đợc là: + tiêu chuẩn OIRT có: Fmax = 7,4Mhz + ë tiªu chuÈn FCC cã: Fmax = 6,2Mhz Nh vậy, giải tần số Video theo tiêu chuẩn định nghĩa 7,5Mhz (OIRT), 6,3Mhz (FCC) Máy phát OIRT máy phát FCC truyền giải tần Lớp: Điện tử viễn thông Đồ án tốt nghiệp 6Mhz 4Mhz Điều chứng tỏ ngời ta không truyền đầy đủ dải tần số Video nh tiêu chuẩn định nghĩa 2.4 Vấn đề cài phổ tần tín hiệu màu vào phổ tần tín hiệu chói Các tính hiệu màu đợc điều chế lên dao động điều hoà có tần số xác định, chọn miền tần số cao phổ tần tín hiệu chói Sau céng tun tÝnh víi tÝn hiƯu chãi råi míi trun đến máy phát hình Dao động điều hoà gọi sóng mang màu (còn gọi sóng mang phụ Subcarier) tần số dao động điều hoà gọi tần số mang phụ Fmp (hoặc gọi dải tÇn phơ) Phỉ tÇn tÝn hiƯu chãi EY Phỉ tÝn tần mầ hiệu Hình 2-4-1 Phổ tần tínuhiệu màu cài phổ tần tín hiệu chói Trong hệ truyền hình màu ta phải tiến hành lồngf tiếng phổ tần nh vừa độ rộng dải thông đờng truyền hệ truyền màu đen trắng nh nhau, vừa giảm ảnh hởng qua lại tín hiệu chói tín hiệu màu Chơng iii Phân tích tổng hợp ảnh màu 3.1, ánh sáng màu sắc a, ánh sáng có màu ánh sáng nhìn thấy sóng điện từ có bớc sóng nằm dải phổ từ 380 đến 780.10-9m Trớc ta quan niệm ánh sáng có màu sắc khác là: Đỏ, Cam, Vàng, Lục , lam, Chàm, tím Trên thực tế mầu biến đổi cách liên tục ,không có ranh giới rõ rệt ,do ánh sáng có vô số màu Lớp: Điện tử viễn thông Đồ án tốt nghiệp Nhiều thực nghiệm chứng tỏ rằng,có thể nhận đợc gần nh tất màu sắc tồn thiên nhiên cách trộn ba chùm ánh sáng màu đỏ ,lục lam theo tỉ lệ xác định Để giải thích điều ,cho ®Ðn nhiỊu nhµ khoa häc ®· ®Ị nhiỊu thuyết khác chế cảm thụ màu mắt ngời ,trong thuyết ba thành phần cảm thụ màu đợc nhiều ngời công nhận Theo thuyết ba thành phần cảm thụ màu võng mạc mắt ngời tồn ba dạng tế bào hình chóp Mỗi dạng tế bào chóp có độ nhạy cảm khác màu khác dải phổ trông thấy Cụ thể loại nhạy cảm với màu đỏ , loại nhạy cảm với màu lục loại nhạy cảm với màu lam Dựa theo thuyết , truyền hình màu truyền ba màu :màu đỏ ký hiệu chữ R ( Red) , màu lục ký hiệu chữ G (Green) màu lam ký hiƯu b»ng ch÷ B (Blue) b Ba u tố định màu sắc - Độ chói (Luminance): Nó biểu thị màu đỏ mạnh hay yếu, sáng hay tối tức cảm nhận mắt ngời với cờng độ ánh sáng - Màu sắc (Hue): Biểu thị màu sắc cho biết khác màu khác (có quan hệ với ) - Độ bÃo hoà màu (Saturation): Biểu thị nồng độ màu, tức độ đậm nhạt màu Nó cho biết màu bị pha với ánh sáng trắng nhiều hay c Tách màu Bằng hệ thống kính quang học kính lọc màu ngời ta tách từ nguồn sáng trắng ảnh màu thành màu với công thức sau: - Màu + màu phụ = màu trắng Đỏ + xanh lơ = màu trắng Lục + tím mận = màu trắng Lam + vàng = màu trắng d Trộn màu L B Lục G Đỏ R Vàn g Lam B Lục R Lam B L Đỏ R Tím(Mậ n) Tím(Mậ n) G R Vàn g Trắn g Lớp: Điện tử viễn thông Đồ án tốt nghiệp Hình 3-1-1: Sự trộn màu Nếu đem chiếu nguồn sáng màu (R,G,B) có cờng độ chói lên vải trắng để có phản chiếu hoàn toàn, mắt ngời cảm nhận they phần giao có màu khác Nếu đem trộn màu theo tỷ lệ khác vùng trung tâm có màu khác nhau, trọn tỷ lệ thích hợp ta tạo đợc hầu hết màu có tự nhiên 3.2 Phơng pháp phân tích tổng hợp ảnh màu truyền hình Gơng Điểm mµu (3 kÝnh läc mµu) R ER G EG B E B M¹ch ma trË n MATRI X EY ER -EY EB-EY (3 ống vidicon) Hình 3-2-1 Phân chia phổ tín hiệu màu Hình ảnh đợc truyền đi, đợc hệ thống kính quang học kính màu phân tích thành chùm tia màu đỏ (red), lục (green), lam (blus) Ba chùm tia tác động lên đèn quang điện Vidicon Superoticon để chuyển đổi thành tín hiệu điện ER, EG, EB sau đợc sửa méo đèn quang điện gây tín hiệu đợc ký hiệu là: ER, EG, EB Bằng phơng pháp điều chế Lớp: Điện tử viễn thông Đồ án tốt nghiệp khác vµo sãng mang phơ, hai tÝn hiƯu mµu E R EB EY đợc vào phổ tín hiệu chói kênh truyền hình đen trắng để phát Phía tiếp nhận kêng sóng truyền hình màu qua khâu sử lý giải điều chế tái tạo lại tín hiệu màu E R, EG, EB, qua tầng khuếch đại màu cuối tác động vào katốt đèn hình màu Ba tia điện tử từ katốt riêng biệt ER, EG, EB với cờng độ mang tin tức khác ảnh màu bắn vào điểm phát màu tơng ứng hình để tái tạo lại ảnh màu Sóng mang mµu phơ hƯ NTSC Fmp = 3,58MHz PAL: Fmp = 4,43MHz SECAM: Fmp = 4,286MHz Để kết hợp truyền hình màu truyền hình đen trắng tức ti vi đen trắng thu đợc chơng trình đài phát hình màu nh thờng, ngời ta không truyền trực tiếp tín hiệu màu mà thông qua mạch ma trận phía phát ®Ĩ ®ỉi thµnh mét tÝn hiƯu chãi Ey, chÝnh lµ tín hiệu hình ảnh đen trắng tín hiệu mµu lµ: ER – EY, EB – EY Hai tÝn hiệu hiệu số màu thông qua mạch dải mà màu (từ mạch điện để mang thông tin màu đi) Hai tín hiệu tổ hợp lại thành tín hiệu màu C Mỗi hệ truyền hình có mạch tạo mà màu khác Tiếp tín hiệu màu C đợc đem lồng vào phổ tần tÝn hiƯu chãi Phỉ tÇn tin hiƯu choi EY Phỉ tần tin hiệu màu Hình 3-2-2: Phổ tần tín hiệuf mp màu cài phổ tần tínf hiệu chói Tín hiệu chói từ 6Mhz tất phổ tần đợc điều chế biên độ (AM) vào máy phát sóng mang hình fA để phát kêng sóng tín nh hiệu đen trắng trớc đây, đồng thời tín hiệu âm đợc khuếch đại đa đến điều tần (FM) vào máy phát sóng mang âm F T Cả hai sóng mang fA fT đợc phối hợp ghép truyền lên anten Lớp: Điện tử viễn thông Đồ án tốt nghiệp Chơng Iv Nguyên lý truyền hình màu Tất nguyên tắc truyền hình màu đen trắng đợc tận dụng truyền hình màu Hay truyền hình màu trớc hết phải làm tất công việc đà có truyền hình đen trắng Điểm khác biệt truyền hình màu truyền hình đen trắng chỗ Trong truyền hình đen trắng quan tâm tới cờng độ sáng tối tong điểm ảnh cảnh, truyền hình màu phải quan tâm tới tính chất màu sắc điểm ảnh cảnh 4.1 Nguyên tắc truyền màu a.Ba màu Nh đà trình bày phần 3.1,nguyên tắc truyền hình màu dựa theo thuyết ba thành phần cảm thụ màu , truyền ba màu dải phổ nhìn thấy Tổ hợp ba màu đà đợc lựa chọn kỹ , : - Màu đỏ (Red) R = 700nm - Màu lục (Green) G λ = 546nm - Mµu lam (Blue) B = 435nm Lý để chọn màu làm màu là: Nếu đem màu trộn với không cho màu thứ Nếu đem màu trộn với theo tỷ lệ khác cho hầu hết màu có thiên nhiên b.TÝn hiƯu mµu vµ tÝn hiƯu hiƯu mµu Trong trun hình màu ngời ta đà không trực tiếp phát tín hiệu màu mà phát tín hiệu hiệu màu tín hiệu chói Các tín hiệu hiệu màu đợc điều chế lên sóng mang riêng cài vào phổ tần tín hiệu chói , nhờ làm giảm can nhiễu tín hiệu màu lên ảnh đen trắng * Ba tín hiệu hiƯu mµu lµ: ER – EY = EG – (0,3ER + 0,59EG + 0,11EB) = 0,7ER – 0,59EG – 0,11EB EG – EY = EG – (0,3ER + 0,59EG + 0,11EB) Lớp: Điện tử viễn thông