Giáo trình kỹ thuật audio video phần 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS Nguyễn Thế Vĩnh (Chủ biên) ThS Trần Văn Thương GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT AUDIO-VIDEO (DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC) QUẢNG NINH - 2017 LỜI NĨI ĐẦU Thơng tin vơ tuyến sử dụng khoảng không gian làm môi trường truyền dẫn Phương pháp chung phía phát xạ tín hiệu thơng tin qua khơng gian sóng điện từ, phía thu nhận sóng điện từ, xử lý khơi phục lại tín hiệu gốc Những yếu tố mở kỷ nguyên thông tin vô tuyến cao tần đại quy mô Vào năm 1960, phương pháp chuyển tiếp qua vệ tinh thực phương pháp chuyển tiếp tán xạ qua tầng đối lưu khí xuất Do đặc tính ưu việt mình, dung lượng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu kinh tế cao, thông tin vơ tuyến nói chung kỹ thuật audio - video nói riêng sử dụng rộng rãi phát truyền hình quảng bá Ngày với phát triển mạnh mẽ hệ thống thông tin khác thông tin di động, vi ba số, cáp quang, thông tin vệ tinh…v.v, kỹ thuật audio - video tiếp tục đóng vai trị quan trọng phát triển ngày hồn thiện với cơng nghệ đáp ứng địi hỏi khơng mặt kết cấu mà mặt truyền dẫn, xử lý tín hiệu, bảo mật thơng tin Mơn học Kỹ thuật audio – video học phần chương trình đào tạo bậc Đại học chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Giáo trình xây dựng phục vụ cho công tác đào tạo, tài liệu phục vụ cho việc học tập Sinh viên tạo thống trình giảng dạy Giảng viên Giáo trình “Kỹ thuật audio - video” xây dựng biên soạn dựa tài liệu tham khảo liệt kê trang cuối giáo trình Nội dung giáo trình đề cập đến kiến thức kỹ thuật audio video Ngoài giáo trình cịn giới thiệu số mạch điện nguyên lý để sinh viên tham khảo, nghiên cứu vận dụng thực tế Giáo trình tác giả: TS Nguyễn Thế Vĩnh Chủ biên ThS Trần Văn Thương Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi khiếm khuyết Chúng xin tiếp thu nhiều ý kiến đóng góp mong nhận bạn đọc để giáo trình hồn thiện Mọi góp ý xin gửi địa chỉ: Bộ môn Kỹ thuật điện - Điện tử, trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Quảng Ninh, năm 2017 Chương KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TÍN HIỆU AUDIO 1.1 Định nghĩa 1.1.1 Âm tự nhiên Âm biến đổi áp suất nhanh xảy khơng khí nhiều q trình tự nhiên gây nên Tiếng chim hót, tiếng gió thổi, tiếng rơi, tiếng nước chảy âm tự nhiên Nhiều thiết bị người chế tạo gây biến đổi áp suất tương tự tạo âm thanh, đơi âm có chủ định có âm khách quan Âm nhạc cụ hay tiếng trống tạo âm chủ định âm tiếng máy nổ gây vận hành âm khách quan Tai người phản ứng lại với biến đổi áp suất khơng khí khoảng tần số 20Hz đến 20kHz sau đưa lên não cảm nhận âm Âm chuyển động khơng khí theo ngun tắc truyền sóng biến đổi áp suất âm gọi sóng âm sóng âm loại sóng tương tự Ở nhiệt độ 20°c điều kiện áp suất bình thường sóng âm chuyển động với vận tốc 340m/s Nếu sóng âm dao động điều hịa khoảng thời gian chu kỳ, sóng âm lan truyền khoảng đường gọi bước sóng λ Bước sóng tính theo cơng thức: λ = c.T =− 𝑐 𝑓 (1.1) c: Vận tốc âm (m/s) T: Chu kỳ dao động (s) f: Tần số (Hz) Thí dụ: Ở tần số 20Hz, bước sóng λ max = 340 20 340 = 17𝑚 Ở tần số 20kHz, bước sóng λ = = 1,7𝑚 20 Âm cho tác động lên thiết bị điện micro tạo thành tín hiệu điện gọi tín hiệu âm Tín hiệu âm có biên độ tỷ lệ theo mức thay đổi áp suất khơng khí, tần số thay đổi theo bước sóng âm 1.1.2 Thính giác người Chất lượng âm đánh giá sở thụ cảm thính giác Do đó, ngồi đặc trưng vật lý mang tính khách quan tín hiệu âm thanh, cần phải nghiên cứu ảnh hưởng đến cảm giác chủ quan người nghe Những tín hiệu dao động điều hịa có đại lượng đặc trưng biên độ, tần số pha Thực nghiệm cho thấy pha dao động điều hịa ảnh hưởng đến cảm giác người nghe nên thường không đề cập đến Tần số tín hiệu gây cảm giác gọi độ cao âm Nếu tăng dần tần số tín hiệu âm từ 20Hz đến 20kHz tạo cảm giác tăng dần độ cao âm từ trầm đến bổng Biên độ sóng âm lan truyền mơi trường biên độ áp hay biên độ tốc độ di chuyển Biên độ tạo cảm giác độ lớn tín hiệu âm (âm lượng) 1.1.3 Âm nhạc Các âm theo chu kỳ tần số dễ chịu với thính giác, kết hợp theo cách thích hợp tạo tượng gọi âm nhạc Các tính năag âm cao độ hầu hết nhạc phân chia theo nốt nhạc, ký hiệu âm tần số riêng Tần số cao độ nốt nhạc Âm sắc nốt nhạc bao gồm tần số bản, vài sóng hài (họa tần), tần số liên quan biến điệu biên độ tần số hay nhiều thành phần khác Sự kết hợp tạo cảm giác gọi âm sắc Đây đặc tính để phân biệt âm nhạc cụ khác nhạc cụ chơi nốt nhạc Để tái tạo lại đủ âm sắc âm thanh, độ rộng dải băng tần phải rộng (20Hz đến 20kHz) Nhịp điệu tốc độ chơi chuỗi nốt nhạc gọi nhịp điệu Nhịp điệu khơng cần xác cao độ Thay đổi nhịp điệu nhạc nhanh hay chậm cao độ không đổi 1.2 Audio đa kênh Hai hay nhiều kênh mô âm từ nguồn với phân bổ không gian tạo âm gần với thực tiễn người nghe cảm nhận tính có hướng âm Âm hai kênh (phải R trái L) gọi âm (stereo), dùng rộng rãi ghi/phát phát truyền hình Hình 1-1 Âm stereo Hiện nay, người ta áp dụng nguyên lý âm vòm hay âm xoay vịng (surround) thêm kênh phát âm phía sau người nghe Âm xoay vòng loại 4.1 (gồm loa loa trầm phụ - sub woofer) hay 5.1 (gồm loa loa trầm phụ) tạo hiệu ứng âm thật trung thực sống động, người nghe cảm nhận không gian thực Hình 1-2 Âm xoay vịng 1.3 Vấn đề đo biên độ âm tần Trong kỹ thuật điện tử, để đo độ khuếch đại mạch điện tử, đáp ứng biên độ mạch lọc người ta thường dùng đơn vị deciBel (dB; l deciBel = 0,l Bel) Để đo biên độ âm tần, người ta dùng đơn vị qui định điện trở tải có trị số 600Ω Đối với ngõ vào mạch, muốn tính theo đơn vị phải có tổng trở 600Ω Tải 600 Ω Hình 1-3 Quy định tải tổng trở vào Đơn vị dB định nghĩa: Nếu có cơng suất p = lmW điện trở tải R = 600Ω điện áp âm tần tải dB Ta có cơng thức: p = RI2 = Suy ra: 𝑈 = PR hay 𝑈2 (1.2) 𝑅 U = √𝑃 𝑅 Như vậy: U = √10−3 600= 0,775V = OdB Trường hợp tính gần qui trịn 1V ≈ OdB Độ khuếch đại cơng suất tính theo cơng thức: 𝐴𝑝 = 𝑝𝑜 (1.3) 𝑝𝑖 Người ta cảm nhận âm không tỉ lệ tuyến tính theo cơng suất mà theo hàm logarit thập phân Độ khuếch đại tính theo dB là: 𝐴𝑃 (𝑑𝐵) = 10𝑙𝑜𝑔 → 𝐴𝑃 = 10𝑙𝑜𝑔 → 𝑃0 𝑃𝑖 𝑈𝑜 𝑅0 𝑈1 𝑅1 (log10 = 1; log1 = 0) = 10𝑙𝑜𝑔 𝑈0 (𝑑𝑜 𝑅0 = 𝑅1 ) 𝑈𝑖 𝑈 𝐴𝑃 = 10𝑙𝑜𝑔 ( ) = 20𝑙𝑜𝑔 𝑈𝑖 𝑈0 𝑈1 Trên thiết bị thu phát âm tần, người ta không ghi đơn vị Volt mà ghi dB (với ngõ vào Ui = 1V ≈ OdB) Thí dụ: Nếu có:Uo = 1V => Ap = 0dB Nếu có: Uo = 10V =>Ap= +20dB Nếu có: Uo = 100V =>Ap = +40dB Nếu có: Uo = 0,1V =>Ap = -20dB Nếu có: Uo = 0,01V =>Ap = -40dB 1.4 Linh kiện điện 1.4.1 Micro điện động Micro loại thiết bị điện từ dùng để đổi chấn động âm dòng điện xoay chiều (cịn gọi tín hiệu âm tần) Micro cịn có tên khác linh kiện điện thanh, dùng để đổi âm dòng điện Về cấu tạo, micro gồm có màng rung làm polystirol có gắn ống dây nhúng đặt nằm từ trường nam châm vĩnh cửu Khi có chấn động âm tác động vào màng rung micro cuộn dây dao động từ trường nam châm Lúc đó, từ thơng qua cuộn dây thay đổi cuộn dây cảm ứng cho dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều âm tạo nên gọi dòng điện âm tần Dòng điện âm tần micro tạo có biên độ cao hay thấp tùy cường độ âm tác động vào micro lớn hay nhỏ, tần số dòng điện cao hay thấp tuỳ âm điệu bổng hay trầm Micro có đặc tính sau: - Độ nhạy mV/µbar tần số f = 1kHz - Dãy tần số 50 c/s ÷15kHz - Tổng trở micro có tổng trở thấp từ 200Ω đến 600Ω, tổng trở cao từ 2kΩ, đến 20kΩ 1.4.2 Loa điện động Loa thiết bị điện từ dùng để đổi dòng điện âm tần chấn động âm Loa gọi linh kiện điện Về cấu tạo, loa gồm có nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường đều, cuộn dây đặt nằm từ trường nam châm cuộn dây gắn đính với màng loa, màng loa có dạng hình nón làm loại giấy đặc biệt Cuộn dây rung động từ trường nam châm Khi có dịng điện âm tần vào cuộn dây loa, cuộn dây tạo từ trường tác dụng lên từ trường nam châm vĩnh cửu sinh lực điện từ hút hay đẩy cuộn dây làm rung loa tạo chấn động âm lan truyền khơng khí Âm loa phát lớn hay nhỏ dòng điện âm tần vào cuộn dây mạnh hay yếu, âm điệu trầm bổng dịng điện âm tần có tần số thấp hay cao Loa có đặc tính sau: Tổng trở thường 4Ω, 8Ω, 16Ω, 32Ω - Công suất định mức từ vài trăm mW đến vài trăm W - Dãy tần làm việc: Loa trầm (woofer): màng loa có khối lượng nặng phát âm trầm tần số từ 20Hz ÷ 1000Hz Loa bổng (tweeter): dạng còi, màng kim loại chuyên phát âm bổng tần số từ 3kHz ÷ 15kHz Loa trung bình (mid range) tròn hay dẹp màng giấy phát tần số từ 200Hz ÷ 10Hz Hình 1-4 Cấu tạo micro loa Hình 1-5 Hình dáng micro loa Câu hỏi ôn tập chương Câu 1: Định nghĩa âm xác định biểu thức bước sóng cho ví dụ minh họa? Câu 2: Tìm hiểu so sánh sơ đồ Audio đa kênh? Câu 3: Thế đo biên độ âm tần? Câu 4: Tình bày cấu tạo micro loa điện động? Chương MẠCH KHUẾCH ĐẠI AUDIO BIÊN ĐỘ NHỎ 2.1 Đại cương 2.1.1 Đặc trưng Mạch khuếch đại có ký hiệu hình 2-1 Năng lượng ngõ vào thường gọi tín hiệu vào tín hiệu Tín hiệu vào tín hiệu dạng điện áp hay cường độ dòng điện ký hiệu Vi, Vo hay Ii, Io Hình 2-1 Ký hiệu mạch khuếch đại Những đặc trưng mạch tiền khuếch đại âm tần: Hệ số khuếch đại A (dB) Đặc tính truyền đạt tần số đặc tính pha Đặc tính biên độ Dải động mức nhiễu Méo phi tuyến 2.1.2 Hệ số khuếch đại A (dB) Hệ số khuếch đại điện áp mạch định nghĩa: 𝐴𝑉 = 𝑉0 (2.1) 𝑉𝑖 Trong việc chuẩn hóa, độ khuếch đại thường tính theo đơn vị dB công thức: 𝐴𝑃 (𝑑𝐵) = 10𝑙𝑜𝑔 𝑃0 (log 10 = 1; log = 0) 𝑃𝑖 𝑈0 → 𝐴𝑃 (𝑑𝐵) = 10𝑙𝑜𝑔 𝑅0 𝑈𝑖 = 10𝑙𝑜𝑔 𝑅𝑖 𝑈0 𝑈𝑖 (𝑑𝑜 𝑅0 = 𝑅1 ) 𝑈0 𝑈0 → 𝐴𝑃 (𝑑𝐵) = 10𝑙𝑜𝑔 ( ) = 20𝑙𝑜𝑔 𝑈𝑖 𝑈1 2.1.3 Đặc tính truyền đạt A (dB) Hệ số khuếch đại điện áp Av thường tính tần số chuẩn âm tần 1kHz, đặc tính truyền đạt mơ tả dạng tín hiệu theo tín hiệu vào suốt dải âm tần (từ 20Hz đến 20kHz) biểu thị hệ số truyền đạt K Hệ số truyền đạt K tính tỉ lệ độ lợi tần số xem xét Ai với độ lợi tần số chuẩn (1kHz) Ao 𝐾= 𝐴𝑖 (2.2) 𝐴0 hay K(dB) = 20log K Méo dạng tín hiệu biên độ không suốt dải tần, gọi méo tần số, tính dB Méo dạng tín hiệu dịch pha tín hiệu ra, gọi méo pha Hình 2-2 Đáp ứng biên độ Hình 2-3 Đáp ứng pha Sự méo pha thường xảy vùng tần số thấp tần số cao Hai loại méo xảy linh kiện tuyến tính gọi chung méo tuyến tính 2.1.4 Đặc tính biên độ - Dải động -Nhiễu Đặc tính biên độ mạch khuếch đại quan hệ điện áp theo điện áp vào (Vo/Vi) Hình vẽ 2-4 cho thấy điện áp vào Vi nhỏ mức Vimin có nhiễu xuất ngõ Phạm vi làm việc tốt mạch khuếch đại đoạn tuyến tính Nếu điện áp vào Vi vượt mức Vimax có tượng q tải ngõ vào gây méo dạng tín hiệu Nhiễu trường hợp nhiễu nội linh kiện điện tử phi tuyến nhiễu tạp âm nhiệt Tỉ số điện áp vào cực đại cực tiểu gọi dải động tín hiệu theo định nghĩa: 𝐷𝑠 = Cịn tính theo đơn vị dB: 𝑉𝑖𝑚𝑎𝑥 𝑉𝑖𝑚𝑖𝑛 (2.3) Ds(dB) = 20log Ds Hình 2-4 Đặc tính biên độ Như để tránh bị nhiễu ngõ tín hiệu bị méo dạng, dải động mạch 5.6.3 Dải thơng tín hiệu truyền hình 5.6.3.1 Cấu trúc dải thơng tín hiệu truyền hình 7(8) Dải biên kênhtruyền1,25 MHz 5,5 (6,5) MHz MHz 0,75 (6) Dải biên kênh truyền MHz MHz f Sóng mang hình Sóng mang tiếng Hình 5-22 Bố trí kênh truyền theo tiêu chuẩn OIRT CCIR Dải biên kênh truyền MHz 4,5 MHz Dải biên kênh truyền 1,25 MHz 4,2 MHz 0,75 MHz f Sóng mang hình Sóng mang tiếng Hình 5-23 Bố trí kênh truyền theo tiêu chuẩn FCC Với dải thông xác định, điều biên sóng mang thơng thường tạo hai biên mang thông tin giống Kết dải thông thu lớn hai lần dải thông Với hệ thống 525/60 dải thông cần thiết 8,4 MHz hệ thống 625/50 cần dải thơng truyền 10 MHz Ngồi kênh truyền cần có dải thơng dành cho tín hiệu audio Để tránh lãng phí cơng suất truyền hai biên sóng mang tín hiệu video, hệ thống truyền hình sử dụng phương thức truyền toàn biên 98 phần biên (Hình 5-22 5-23) Dải biên tương ứng thành phần tần số cao loại bỏ lọc máy phát Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn CCIR OIRT (hay 625/50) có dải thơng kênh truyền MHz MHz, hệ truyền hình theo tiêu chuẩn FCC (hay 525/60) dải thơng kênh truyền MHz Sóng mang video cách biên dải thông khoảng Bd = 1,25 MHz Tín hiệu điều chế nằm dải thơng gồm tồn biên phần biên Dải biên Bt MHz hệ thống 625/50 4,2 MHz với hệ thống 525/60 Dải biên hai hệ thống có dải thơng 0,75 MHz Sóng mang audio điều tần có tần số trung tâm cách tần số sóng mang video khoảng 5,5 6,5 MHz với hệ thống 625/50 4,5 MHz với hệ thống 525/60 phía sóng mang hình Cả sóng mang hình sóng mang tiếng truyền kênh truyền 5.6.3.2 Cấu trúc kênh truyền hình a Phân chia kênh sóng dải LHF VHF Kênh sóng Chenal 10 11 12 99 Tần mang hình Carry frequency 49,75 Mhz số Dải tần (Range band) 48,5 Mhz 56,5 Mhz Mhz  66 Mhz 76 Mhz  84 59,25 Mhz 77,25 Mhz Mhz 85,25 Mhz 84 Mhz  92 Mhz 92 Mhz  100 93,25 Mhz Mhz 174 Mhz  182 175,25 Mhz Mhz 182 Mhz 190 183,25 Mhz Mhz 190 Mhz  198 191,25 Mhz Mhz 198 Mhz  206 199,25 Mhz Mhz 206 Mhz  214 207,25 Mhz Mhz 214 Mhz  222 215,25 Mhz Mhz 223,25 Mhz 222 Mhz  230 Mhz Bảng 5-3 Băng LHF VHF (49,75MHz300 (MHz) b Phân chia kênh sóng dải UHF Kênh sóng (Chenal) 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 100 Tần số Dải mang hình tần(MHz) (Carry (Range band) frequency) 471,25 Mhz 470 Mhz  478 Mhz 479,25 Mhz 478 Mhz  486 Mhz 487,25 Mhz 486 Mhz  494 Mhz 495,25 Mhz 494 Mhz  502 Mhz 503,25 Mhz 502 Mhz  510 Mhz 511,25 Mhz 510 Mhz  518 Mhz 519,25 Mhz 518 Mhz  526 Mhz 527,25 Mhz 526 Mhz  534 Mhz 535,25 Mhz 534 Mhz  542 Mhz 543,25 Mhz 542 Mhz  550 Mhz 551,25 Mhz 550 Mhz  558 Mhz 559,25 Mhz 558 Mhz  566 Mhz 567,25 Mhz 566 Mhz  574 Mhz 575,25 Mhz 574 Mhz  582 Mhz 583,25 Mhz 582 Mhz 590 Mhz 591,25 Mhz 590 Mhz  598 Mhz 599,25 Mhz 598 Mhz  606 Mhz 607,25 Mhz 606 Mhz  614 Mhz Kênh sóng (Chenal) 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 101 Tần số Dải mang hình tần(MHz) (Carry (Range band) frequency) 615,25 Mhz 614 Mhz  622 Mhz 623,25 Mhz 622 Mhz 630 Mhz 631,25 Mhz 630 Mhz  638 Mhz 639,25 Mhz 638 Mhz  646 Mhz 647,25 Mhz 646 Mhz  654 Mhz 655,25 Mhz 654 Mhz  662 Mhz 663,25 Mhz 662 Mhz  670 Mhz 671,25 Mhz 670 Mhz  678 Mhz 679,25 Mhz 678 Mhz  686 Mhz 687,25 Mhz 686 Mhz  694 Mhz 695,25 Mhz 694 Mhz  702 Mhz 703,25 Mhz 702 Mhz  710 Mhz 711,25 Mhz 710 Mhz  718 Mhz 719,25 Mhz 718 Mhz  726 Mhz 727,25 Mhz 726 Mhz  734 Mhz 735,25 Mhz 734 Mhz  742 Mhz 743,25 Mhz 742 Mhz  750 Mhz 751,25 Mhz 750Mhz  758 Mhz 759,25 Mhz 758 Mhz  766 Mhz 767,25 Mhz 766 Mhz  774 Mhz 775,25 Mhz 774 Mhz  782 Mhz Kênh sóng (Chenal) 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 Tần số Dải mang hình tần(MHz) (Carry (Range band) frequency) 783,25 Mhz 782 Mhz v790 Mhz 791,25 Mhz 790 Mhz  798 Mhz 799,25 Mhz 798 Mhz  806 Mhz 807,25 Mhz 806 Mhz  814 Mhz 815,25 Mhz 814 Mhz  822 Mhz 823,25 Mhz 822 Mhz  830 MHz 831,25 Mhz 830 Mhz  838 Mhz 839,25 Mhz 838 Mhz  846 Mhz 847,25 Mhz 846 Mhz  854 Mhz 855,25 Mhz 854 Mhz  862 Mhz Bảng 5-4 Băng UHF (300MHz 960MHz) 5.6.4 Tín hiệu hình tổng hợp 5.6.4.1 Dạng sóng tín hiệu hình tổng hợp Trong q trình chuyển đổi, tín hiệu hình bị ngắt quãng qua dòng Tia điện tử làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện quét lên bia thành dòng Khi quét hết dòng tia điện tử trở lại đầu dòng để quét dòng Do chu kỳ quét chia làm hai phần: phần quét thuận mang thông tin tín hiệu video chiếm khoảng 82- 84% chu kỳ qt dịng Phần qt ngược khơng mang tin tức hình ảnh, chiếm khoảng 16-18% chu kỳ quét dòng, dùng để truyền xung tắt dòng Xung tắt dịng có tác dụng để tắt tia điện tử ống phóng tia thời gian quét ngược Khi quét hết ảnh, tia điện tử phải chuyển động ngược lại từ lên trên, gọi thời gian quét ngược mành Trong khoảng thời gian tín hiệu khơng mang tin tức ảnh nên dùng để truyền xung tắt mành Xung có tác dụng để tắt tia điện tử ống thu thời gian quét ngược Thời gian quét ngược thường dài 23-30 chu kỳ dịng Tín hiệu truyền hình tổng hợp minh họa hình 5-24 102 H ình 524 Dạn g sóng tín hiệu hình tổng hợp Như xung tắt dòng xuất sau dòng xung tắt mành xuất sau mành Mức đỉnh xung tắt chọn vượt mức đen tý để đảm bảo tắt hoàn toàn tia điện tử ống thu thời gian quét ngược Mức đen mức tín hiệu ứng với điểm tối cảnh Trong thời gian quét ngược truyền tín hiệu xung đồng Q trình qt ảnh, xử lý tín hiệu máy phát, truyền qua kênh thơng tin, thu nhận hiển thị thông tin máy thu cần phải đồng với máy phát Tổng hợp tín hiệu hình tín hiệu đồng cho ta tín hiệu truyền hình Tín hiệu đồng dịng đặt đỉnh xung xóa dịng tín hiệu đồng mành đặt đỉnh xung xóa mành Tín hiệu đồng xung có biên độ thời gian xác định nên gọi xung đồng dòng xung đồng mành 5.6.4.2 Xung đồng xung cân 103 Hình 5-25 Xung đồng xung cân Trong khoảng thời gian xóa mành thường lớn so với thời gian dòng quét Xung đồng mành có độ rộng 2,5 đến chu kỳ qt dịng Để tạo q trình đồng xác sau khoảng thời gian dài vậy, tín hiệu đồng mành cịn mang theo xung cân Đó chuỗi xung nằm trước sau xung xung đồng mành khoảng thời gian xóa mành Khoảng cách thời gian xung cân xác định khác tùy theo hệ truyền hình Hình 5-25 dạng xung đồng đầy đủ theo hai tiêu chuẩn 525/60 625/50 Số xung phía xung đồng mành tùy theo phương pháp tạo xung đồng bộ, xong lại thuận tiện cho việc sử dụng sơ đồ khác để tạo xung đồng Nếu cho dạng xung đồng đầy đủ hình vẽ, thông qua mạch vi phân, chuỗi xung nhọn cực tính dương âm Trong khoảng thời gian xuất xung đồng mành, xung cân trước sau, tần số xung nhọn gấp đơi tần số dịng Muốn cho việc đồng ổn định, phải thiết kế điều chỉnh cho tần số dao động riêng tầng dao động quét dòng máy thu hình chế độ tự động thấp tần số dòng Đồng thời điều chỉnh xung đồng để khoảng thời gian truyền 104 xung đồng mành, thời gian truyền xung cân trước sau tầng dao động qt dịng làm việc chế độ chia tần 2:1, tức cách xung nhọn đồng lần Kết thiết bị qt dịng làm việc bình thường, thực việc đồng với máy phát Tóm lại để tạo q trình đồng xác, tín hiệu đồng mành phải mang theo xung cân Số xung cân nhiều, dạng xung đồng mành tích phân mành giống Trong thực tế, tùy theo yêu cầu mức độ xác việc đồng phương pháp tạo xung đồng mà chọn số lượng xung cân trước sau, thường khoảng từ đến 10 xung 5.6.5 Sơ đồ khối máy phát hình đen trắng Sơ đồ khối máy phát hình đen trắng mơ tả hình 5-26 Ngun lý hoạt động: Tín hiệu hình đen trắng (hay cịn gọi tín hiệu video; tín hiệu thị tần; tín hiệu chói) ống vidicon máy quay quét lên bia từ trái sang phải, từ xuống đo biên độ chói trung bình điểm ảnh Để thực việc phải có tín hiệu đồng từ tạo xung đồng dịng mành chèn vào q trình qt Bộ lọc dải (BPF) có nhiệm vụ lấy tín hiệu hình có dải tần từ  4,2 MHz từ  từ  MHz tuỳ theo tiêu chuẩn Tầng Y.amp làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu chói trước đa vào tầng trộn Tín hiệu âm (hay cịn gọi tín hiệu âm tần; tín hiệu AF) thiết bị ghi âm đưa vào tầng tiền khuếch đại âm tần để nâng cao biên độ tín hiệu Do dải tần tín hiệu âm tần rộng từ 20Hz đến 20.000Hz, người ta cho qua mạch lọc dải BPF2 để lấy dải tần số phù hợp với tai người nghe (30Hz đến 15.000Hz) Tín hiệu âm tần điều chế với sóng mang tiếng theo phương pháp điều tần Mạch dao động (OSC1) tạo dao động có tần số 4,5; 5,5 hay 6,5MHz tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn FCC, CCIR hay OIRT Kết đầu mạch điều chế ta có tín hiệu điều tần (cịn gọi tín hiệu trung tần tiếng 2) để đưa vào mạch trộn tần Đầu mạch trộn tín hiệu hình tổng hợp, bao gồm tin tức Tín hiệu chói, tín hiệu tiếng, tín hiệu đồng dịng mành Bộ điều chế AM có nhiệm vụ điều chế tín hiệu hình tổng hợp với sóng mang hình đài phát theo phương pháp điều biên (để chuyển phổ lên dải siêu cao tần cho band LHF,VHF UHF tương ứng với kênh sóng từ đến 69 105 T ạo xung đ ồng Hình 5-26 Sơ đồ khối máy phát hình đen trắng 5.6.6 Sơ đồ khối máy thu hình đen trắng 5.6.6.1 Sơ đồ khối Sơ đồ khối máy thu hình đen trắng mơ tả hình 5-27 Khèi K§TT tiÕng L s peak A M Det OUT A A ntena F IMITTER SIF AMP  Khèi K§CS tiÕng GC I R N V M F AMP IF AMP IX CIRCUIT sc tÇn V V ideoA MP ideoDe t Khèi trung tần hình a gc O Khối cao yoke CRT K A Khèi quÐt I H S /V YNC SEP ntegral mµnh V OSC V OUT Khèi quÐt s ync dßng A D istribution FC H H OSC OUT H sync Hình 5-27 Sơ đồ khối máy thu hình đen trắng 106 F BT Khèi ®ång bé V Drive 5.6.6.2 Nguyên lý hoạt động Khối cao tần: Khối cao tần gồm có bốn tầng bản: mạch vào, khuếch đại cao tần, tạo dao động ngoại sai trộn tần - Mạch vào có nhiệm vụ chọn lọc tín hiệu đài phát, loại bỏ tín hiệu khơng cần thiết Để có điện áp đa vào lớn mạch vào phải phối hợp trở kháng tốt với anten tầng khuyếch đại cao tần - Tầng khuyếch đại cao tần (RF AMP) để khuyếch đại tín hiệu kênh cần thu nhằm nâng cao tỷ số S/N - Bộ dao động (OSC): Có nhiệm vụ tạo tín hiệu ngoại sai (fns) để cung cấp cho tầng trộn tần Tần số ngoại sai phải ổn định với kênh truyền hình Muốn mạch dao động ngoại sai mạch cộng hưởng vào phải hoạt động đồng với - Tầng trộn tần (Mix): Có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu thu từ tầng khuếch đại cao tần thành tín hiệu trung gian có tần số khơng đổi gọi tín hiệu trung tần (ftt = fns - fov = const) Tín hiệu trung tần máy thu theo tiêu chuẩn OIRT có dải tần từ 31,5 MHz đến 38 MHz, theo FCC từ 54,25 MHz đến 58,75 MHz Khối khuyếch đại trung tần hình (V IF Amp): Khối có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu trung tần Nó tầng khuếch đại lọc lựa gần giống khối trung tần máy thu Tầng tách sóng thị tần (Video Det): Tín hiệu trung tần sau khuếch đại nâng cao biên độ tín hiệu, đưa vào tầng tách sóng thị tần thực tách sóng biên độ để loại bỏ thành phần sóng mang hình đài phát lấy tín hiệu hình tổng hợp Đồng thời thực tách sóng phách để lấy tín hiệu trung tần tiếng Đầu mạch tách sóng thị tần tín hiệu hình tổng hợp gồm tin tức: tín hiệu chói, tín hiệu trung tần tiếng tín hiệu xung đồng đài phát Tầng khuyếch đại thị tần (Video Amp): Tầng thực việc khuếch đại tín hiệu thị tần với biên độ đủ lớn, có dải tần từ đến 4,2 hoặc MHz tùy theo tiêu chuẩn để đưa tới phân cực cho katốt đèn hình Dịng tia điện tử mang điện tích âm phát xạ từ katốt với độ chói trung bình điểm ảnh tái tạo mặt đèn hình Đèn hình (CRT ): Có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu truyền hình thành ảnh quang học hình, khơi phục lại hình ảnh phía máy thu giống hình ảnh phía máy phát Mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại (AGC): 107 Mạch AGC lấy tín hiệu hồi tiếp từ đầu mạch tách sóng biến đổi thành điện áp chiều để tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại tầng khuếch đại cao tần trung tần hình, ổn định mức tín hiệu hình đầu tín hiệu vào thay đổi Khối khuếch đại trung tần tiếng: Khối gồm tầng khuếch đại trung tần tiếng 2, hạn biên tách sóng - Tầng khuyếch đại tín hiệu trung tần tiếng (SIF.Amp) làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu SIF (có tần số 4,5; 5,5 6,5 MHz tuỳ theo tiêu chuẩn) để bù đắp lại biên độ bị nén đầu vào khối trung tần - Bộ hạn biên (Limiter) có nhiệm vụ khử thành phần điều biên ký sinh trình khuếch đại trung tần tiếng gây - Tầng tách sóng (FM Det) thực việc tách sóng điều tần để loại bỏ thành phần sóng mang tiếng, lấy tín hiệu âm tần đưa vào tầng khuyếch đại âm tần Khối đồng bộ: - Mạch tách xung đồng (Sync sep) Có nhiệm vụ tách tín hiệu xung đồng chung từ tín hiệu hình tổng hợp, bao gồm xung đồng dòng xung đồng mành đài phát - Mạch tích phân (Integral) Có nhiệm vụ tách xung đồng mành để đưa vào mạch tạo dao động quét mành, điều khiển mạch hoạt động cho tần số pha máy thu đồng với tín hiệu quét mành đài phát - Mạch vi phân(Distribution) Có nhiệm vụ tách riêng xung đồng dòng, đưa vào mạch so pha, để so sánh pha tần số với tín hiệu qt dịng máy thu tạo Khi tín hiệu qt dịng máy thu máy phát đồng với hình ảnh ổn định theo chiều ngang Khối quét mành: - Tầng tạo dao động mành (V.osc) Có nhiệm vụ tạo tín hiệu dao động qt mành có tần số 50 60 Hz tùy theo tiêu chuẩn làm việc khống chế xung đồng mành đài phát Khi tín hiệu quét mành máy thu máy phát đồng với pha tần số hình ảnh ổn định theo chiều dọc, không bị trôi lên trôi xuống -Tầng tiền khuếch đại công suất (V.Drive) cơng suất mành (V.Out) Có nhiệm vụ sửa dạng sóng, khuếch đại nâng cao biên độ xung quét mành với biên độ đủ lớn (khoảng 200Vol PP), cung cấp cho cuộn lái mành làm dịch chuyển dòng tia điện tử theo chiều dọc Khối quét dòng: - Tầng so pha (AFC) 108 Làm nhiệm vụ so sánh pha tần số xung quét dòng máy thu máy phát đưa mức sai lệch dạng điện áp chiều để điều chỉnh lại tần số pha mạch tạo dao động quét dòng cho đồng với đài phát - Tầng tạo dao động qt dịng (H.osc) Có nhiệm vụ tạo tín hiệu qt dịng đồng với tín hiệu qt dịng đài phát, biên độ khoảng 1Vol PP, tần số là15625 Hz theo tiêu chuẩn OIRT 15725 Hz theo tiêu chuẩn FCC - Tầng khuếch đại đệm (H.Drive) Có nhiệm vụ nâng cao biên độ tín hiệu qt dịng để cấp cho tầng công suất, đồng thời phối hợp trở kháng ngăn ảnh hưởng qua lại tầng dao động tầng công suất - Tầng công suất (H.out) Có nhiệm vụ khuếch đại sửa dạng sóng phù hợp để cung cấp cho cuộn lái dòng, điều khiển chùm tia điện tử quét từ trái sang phải hình Ngồi cịn kết hợp với biến áp dòng để tạo mức điện áp khác cung cấp cho đèn hình mạch điện máy thu hình 5.6.7 Sơ đồ nguyên lý máy thu đen trắng 5.6.7.1 Sơ đồ nguyên lý TV SamSung BT 359R Sơ đồ nguyên lý TV minh họa hình 5-28 5.6.7.2 Nguyên lý hoạt động Tín hiệu cao tần từ đài phát cảm ứng xuống anten máy thu đưa vào khối cao tần (RF) Đầu tín hiệu trung tần đưa qua mạch lọc T101, T102, T103 trước đưa vào IC trung tần Bộ lọc có nhiệm vụ nén tín hiệu tiếng xuống cịn 10% nén tín hiệu hình xuống cịn 50% so với 100% biên độ lớn tín hiệu chói, với mục đích để tiếng hiệu trung tần tiếng khơng phá rối tín hiệu hình, đồng thời mở rộng dải thơng tín hiệu hình IC trung tần 101 (KA2912) có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu trung tần, tách sóng điều biên để loại bỏ thành phần sóng mang đài phát lấy tín hiệu hình tổng hợp bao gồm tin tức tín hiệu chói, tín hiệu trung tần tiếng 2, tín hiệu xung đồng dịng tín hiệu xung đồng mành đài phát Tụ C115, L101 mạch cộng hưởng tách sóng, R110 có tác dụng mở rộng dải thơng tín hiệu hình Tín hiệu tổng hợp lấy từ chân IC 101 tách thành đường riêng biệt - Đường thứ qua mạch lọc R301, L301 thạch anh CF301 lấy tín hiệu trung tần tiếng đưa vào chân 12 IC trung tần tiếng Tín hiệu khuếch đại, hạn biên sau thực tách sóng điều tần để loại bỏ thành phần sóng mang tiếng 6,5 MHz Tín hiệu âm tần chân qua chiết áp âm lượng vào chân tới tầng khuếch đại cơng suất âm tần, sau chân ghép qua tụ xuất C309 để đưa loa 109 0v 110v 220v C106 T103 T102 T101 T1 C115 C108 D701-D704 IF AGC V DET 2200uF C705 C704 R702 Q702 R703 R708 Q703 R707 Q701 R701 R113 R112 C104 C107 C106 R704 D704 C707 L101 C115 C114 R110 D1 7,5v video AMP 10 11 12 13 14 R109 IC 101 KA2912A R108 D101 R107 IF AMP R103 17,5v C109 C103 RF AGC VR101 R105 C102 R104 + IF AGC B+ GND + R706 R3 R705 R111 R401 R405 C402 X201 6.5Mc D602 R604 C502 R502 H Hold R607 R610 C606 C605 R608 C507 + Q602 R611 Vsize VR1 R201 R209 SYNC SEP Q1 C607 OSC VR501 R504 C503 + B2 FM DET C206 C205 + R208 L201 R206 10 VR371 R304 Volume C304 R605 R606 H.sync V.Hold C604 C613 C501 D2 11 R301 ATTENLATION + LIMITER C205 C204 12 IC 501 KA 2130A R506 C202 R207 Q201 R501 Q401 A1 C605 R612 R603 R204 R615 CF302 6.5Mc R303 SIF AMP Y out R205 CF301 6.5Mc + R405 D601 R602 AFC C601 R601 R404 SYNC SEP R407 C 401 C201 + R201 C301 L301 13 C305 voltage regulator 14 Vol R301 AF OUT C307 + C506 + T601 R505 K H out Q603 C609 D605 C611 + C610C614 D606 C612 H.sync + C510 Vline VR503 V yoke C512 R507 C509 VERT OUT 12 R803 G1 G2 G3 SPK1 1w R802 C505 C511 + + H Drive SAW TOOTH GEN 10 VR201 Contras 11 Heater VR202 Bright C306 + C304 R801 R210 C308 + IC 301 KA 2012A + VHF TUNER + + + ANT1 + C309 + SCHEMATIC DIAGRAM SAMSUNG BT359R + + D301 + C306 FBT T602 A1 L603 C616 H yoke + R307 + + 110 D3 R614 D615 R615 D801 R804 C804 + B2 100v Hình 5-28 Sơ đồ nguyên lý TV Sam Sung BT 359R - Đường thứ hai qua R401, C401, mạch dập nhiễu R407, C402 vào chân B đèn tách xung đồng Q401 Đèn thiết kế làm việc chế độ C, kết chân C transistor ta lấy xung đồng dòng mành đài phát + Mạch tích phân kép R501, C501 R502, C502 dùng để tách xung đồng mành cung cấp cho mạch dao động mành để đồng với tín hiệu dao động mành máy thu + Mạch vi phân C601, R603 C602, R602 dùng để tách xung đồng dòng đài phát cung cấp cho mạch so pha, để so sánh với xung đồng dòng máy thu lấy từ FBT qua C613, R412 - Đường thứ ba qua R201, C201 qua bẫy tiếng X201 để loại bỏ tín hiệu trung tần tiếng 2, cịn tín hiệu chói đưa vào đèn khuếch đại thị tần Q201 Tín hiệu hình đen trắng sau khuếch đại, lấy chân C đèn thị tần ghép qua tụ C 206 đưa vào katốt đèn hình Dịng tia điện tử phát xạ từ ka tốt bay phía anốt mặt đèn hình biến thiên theo cường độ điểm chói tái tạo lại hình ảnh ban đầu IC 501 làm nhiệm vụ tạo dao động quét mành đồng thời làm nhiệm vụ khuếch đại công suất mành Tầng khuếch đại công suất thường tầng khuếch đại công suất đẩy kéo, sử dụng nguồn đơn nên đầu có mức chiều nửa điện áp nguồn cấp cho tầng công suất Tín hiệu quét mành sau khuếch đại lấy chân 1, ghép qua tụ xuất mành C512 đưa tới cung cấp cho cuộn lái mành làm dịch chuyển dòng tia điện tử theo chiều dọc Chân IC mắc với chiết áp V Hold chiết áp đồng mành, có tác dụng hiệu chỉnh lại tần số quét mành máy thu cho đồng với tần số quét mành đài phát Chân IC nối với chiết áp V.size (VR502) dùng để điều chỉnh kích thước mành theo chiều dọc Từ mối nguội cuộn lái mành có đường hồi tiếp IC dao động , người ta mắc chiết áp V.lin (VR503), dùng để điều chỉnh độ tuyến tính dịng qt, cho dịng qt từ xuống cách Tín hiệu sai lệch lấy từ mạch so pha cân D601, D602, R602, R603 qua mắt lọc hình  (C604,C605 R604) tạo thành tín hiệu chiều để hiệu chỉnh lại tần số mạch tao dao động qt dịng Thành phần mạch tạo dao động quét dòng Q601 Cuộn dây L601 cuộn H.Hold, thay đổi lõi cuộn L601 có tác dụng thay đổi tần số mạch dao động Khi tần số pha tín hiệu dao động máy thu đồng với tín hiệu qt dịng đài phát hình ảnh ổn định khung hình theo chiều ngang Q602 tầng khuếch đại đệm (H.Drive) cịn Q603 tầng khuếch đại cơng suất dịng (H.out) Tín hiệu qt dịng sau khuếch đại có dạng xung cưa lấy chân C Q603 ghép qua tụ L603, C616 đưa tới cuộn lái dòng để quét cho 111 dòng tia điện tử dịch chuyển từ trái sang phải theo quy luật qt dịng đài phát Tầng cơng suất dịng cịn kết hợp với biến áp dòng (Flyback) để tạo điện áp HV cung cấp cho anốt đèn hình, tạo điện áp B2 với mức nguồn 100v để cung cấp cho lưới gia tốc G2 cung cấp cho tầng khuếch đại công suất thị tần Câu hỏi ôn tập chương Câu 1: Tổng quan truyền hình hay video? Câu 2: Phân tích ảnh? Câu 3: Màu sắc biểu diễn màu sắc RGB? Câu 4: Các dạng tham số tín hiệu video tương tự? Câu 5: Các thành phần video tương tự? Câu 6: Các tiêu chuẩn truyền dẫn video tương tự? Câu 7: Tín hiệu video tổng hợp? Câu 8: vẽ Sơ đồ khối chức đặc điểm camera truyền hình? Câu 9: Trình bày nguyên lý truyền hình ảnh kỹ thuật truyền hình? Câu 10: Phân tích phương pháp quét ảnh liên tục Nêu ưu, nhược điểm phương pháp này? Câu 11: Phân tích phương pháp quét ảnh xen kẽ Ưu điểm phương pháp này? Câu 12: Phân tích cách xác định số dòng quét, số phần tử ảnh , tần số quét dòng, tần số quét mành tần số video cực đại theo tiêu chuẩn OIRT? Câu 13: Phân tích cách xác định số dịng qt, số phần tử ảnh , tần số quét dòng, tần số quét mành tần số video cực đại theo tiêu chuẩn FCC? Câu 14: Vẽ cấu trúc dải thơng tín hiệu truyền hình theo tiêu chuẩn OIRT Vẽ dạng sóng tín hiệu hình tổng hợp? Câu 15: Vẽ cấu trúc dải thơng tín hiệu truyền hình theo tiêu chuẩn CCIR Vẽ dạng sóng tín hiệu hình tổng hợp? Câu 16: Vẽ cấu trúc dải thơng tín hiệu truyền hình theo tiêu chuẩn FCC Vẽ dạng sóng tín hiệu hình tổng hợp? Câu 17: Vẽ sơ đồ khối phân tích nguyên tắc hoạt động máy phát hình đen trắng? Câu 18: Phân tích nguyên lý hoạt động máy thu hình đen trắng SamSung BT359R? 112