nghiên cứu về máy PHÁT HÌNH điều CHẾ TRUNG tần

Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Lời Mở Đầu Vô tuyến truyền hình phơng tiện thông tin đại chúng thịnh hành ngày phát triển tiến vợt bậc kĩ thuật, công nghệ điện tử tin học Kỹ thuật truyền hình phát triển không ngừng Từ phát minh Becquerel (1839 - hiệu ứng quang điện), thời kỳ thí nghiệm truyền hình đen trắng năm 20 - 30 kỷ 20 với độ phân giải thấp (năm 1930 hãng BBC phát 30 dòng, 12,5 ảnh/giây), năm 1937 hệ thống Beird 25 ảnh / giây, 240 dòng) Từ nghiên cứu, thí nghiệm truyền hình màu hệ NTSC sau chiến tranh giới thứ II Mỹ phát màu năm 1954 Với tiến không ngừng kỹ thuật điện tử, ngành truyền hình ngày phát triển nhanh với chất lợng ngày cao nớc ta, truyền hình đen trắng đợc phát thí nghiệm năm 1970, truyền hình màu hệ SECAM năm 1978 từ tháng năm 1991 phát theo hệ PAL D/K, tức phát màu hệ PAL kết hợp với hệ đen trắng OIRT Từ có truyền hình qua vệ tinh hầu hết tỉnh thành phố có máy phát hình công suất lớn, huyện miền núi hải đảo xa xôi có trạm phát truyền hình loại công suất nhỏ Sự mong muốn hiểu biết, vận hành thiết bị phát truyền hình yêu cầu thiết sinh viên khoa điện tử viễn thông ham thích nhiều ngời Việc nghiên cứu, khảo sát, thiết kế mạch điện tử ứng dụng lĩnh vực phát - truyền hình thiết thực có ý nghĩa khoa học Đồ án nghiên cứu vấn đề liên quan tới việc truyền tín hiệu mang thông tin hình ảnh tín hiệu mang thông tin âm sóng cao tần đợc chia làm hai phần Phần1: Lý thuyết gồm hai chơng + Chơng Một số khái niệm vô tuyến truyền hình + Chơng Máy phát hình phơng pháp điều chế Phần : Thực tế gồm hai chơng + Chơng 3: Sơ đồ khối nguyên lý máy phát hình NTV-20 + Chơng 4: Sơ đồ khối, nguyên lý máy phát hình màu LINEAR Do thời gian không nhiều kiến thức nhiều hạn chế nên đề tài không tránh khỏi sai sót, mong đợc đóng góp bảo thầy cô khoa Điện tử Viễn thông trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội bạn để đề tài đợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đinh Hữu Thanh (Khoa Điện tử Viễn thông- Đại học BK Hà Nội) ngời trực tiếp giúp đỡ em hoàn thành đề tài Hà Nội, tháng năm 2005 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Phần 1: lý thuyết chung Chơng I: số khái niệm vô tuyến truyền hình I Khái niệm vô tuyến truyền hình Để hiểu khái niệm VTTH, ta trở lại xem xét trình gia công tín hiệu, truyền dẫn phát sóng phát nh 1.1 Phát Quá trình diễn biến kỹ thuật phát đợc minh hoạ hình 1: Tiếng nói, âm nhạc, dạng âm thanh, tiếng động dạng học (đợc biểu thị áp suất P(N) đợc thiết bị micro biến đổi thành dạng tín hiệu điện liên tục biến điệu theo cờng độ âm sắc âm Tín hiệu điện đợc gia công phòng trung tâm kỹ thuật để đủ tiêu kỹ thuật chuyển qua khâu truyền dẫn tín hiệu (đờng cáp viba) đa tới máy phát Tại máy phát sóng mang (cao tần RF) đợc tín hiệu tiếng (sau khuếch đại đủ mức công suất) điều chế biến điệu theo biên độ (AM) theo tần số (FM) qua Anten phát lên không trung thành sóng điện cao tần máy thu trình diễn biến ngợc lại Máy thu bắt sóng cao tần khuếch đại, đổi tần, tách sóng để có tín hiệu tiếng khuếch đại âm tần, đa loa (tức trình biến đổi tín hiệu điện sang dạng áp suất học) ANT1 ANT2 TRUNG TÂM MIC Kỹ THUậT TRUYềN DẫN CáC MạCH MáY THU THANH MáY PHáT THANH SPK1 P(N) ==>u(t) ===========>f[ f[ U(t)]=>u(t) => Hình phía phát u(t)] phíaP(N) thu Quá trình phát thu tín hiệu tiếng phát Từ hình - ta có: P(N) áp suất học âm u(t) tín hiệu điện f [u(t)] sóng cao tần RF đợc điều chế tín hiệu điện 1.2 Vô tuyến truyền hình Vô tuyến truyền hình truyền hình ảnh tiếng nói đến ngời xem Quá trình gia công phát tiếng nh phát Quá trìnhANT1 gia công tín hiệu hình ảnh phần phát thu đợc minh hoạ hình 1-2 (chỉ miêu tảANT2 phần hình): B(x,y) ==>U(t) ========>F[U(t)] F[U(t)] ==> U(t) =>B(x,y) cáp camera gia công tín hiệu TRUYềN DẫN phía phát MáY PHáT hình cáp CáC MạCH MáY THU hình phía thu Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Hình - Quá trình phát thu truyền hình B(x,y) độ chói quang học U(t) tín hiệu hình F[U(t)] sóng cao tần đợc điều chế tín hiệu hình Hình ảnh quang biểu thị độ chói phản xạ B(x,y) đợc thiết bị camera điện tử biến đổi thành tín hiệu điện U(t) Tín hiệu hình U(t) biến điệu theo sáng tối, màu sắc hình ảnh quang (khuôn hình x,y) tín hiệu không liên tục phân tán ảnh quang thành điểm (gọi phần tử hình) Tín hiệu hình tiếp tục tới trung tâm gia công đề đạt tiêu chuẩn kỹ thuật qua truyền dẫn đa tới máy phát hình để điều chế, qua mạnh khuếch đại cao tần, qua fidơ tới Anten phát vào không trung dới dạng sóng cao tần Phía máy thu hình, diễn biến ngợc lại Anten thu nhập sóng đài phát khuếch đại, đổi tần, tách sóng để phục hồi lại tín hiệu hình Sau khuếch đại đủ mức điện áp đỉnh - đỉnh (VPP), tín hiệu hình đợc đa tới đèn hình Đèn hình biến đổi tín hiệu điện thành hình ảnh quang tơng ứng Giữa phía phát phía thu có tín hiệu đồng để đồng cho mạch quét phía phát phía thu Truyền hình giống phát phơng thức, tức biến đổi âm (cơ học), hình ảnh (quang) thành tín hiệu điện điều chế sóng mang thành cao tần phát lên không trung Phần thu diễn ngợc lại, biến đổi tín hiệu điện thành âm (cơ) hình (quang) Sóng truyền hình khác với phát thanh: - Tín hiệu âm liên tục, dải tần âm thấp từ 20 Hz đến 20KHz - Tín hiệu hình không liên tục, dải tần rộng MHz Vậy vô tuyến truyền hình ngành kỹ thuật vô tuyến - việc áp dụng kỹ thuât điện tử, tin học truyền hình ảnh, tiếng nói đồng đến ngời xem truyền hình phơng tiện thông tin đại chúng có sức thuyết phục cao II thông số tín hiệu vô tuyến truyền hình 2.1 Tín hiệu vô tuyến truyền hình toàn phần Tín hiệu vô tuyến truyền hình toàn phần bao gồm: - Tín hiệu hình toàn phần - Tín hiệu tiếng Các tiêu chuẩn tín hiệu tiếng giống nh phát thanh, phần chủ yếu nêu thông số tín hiệu hình toàn phần Nh phần I nêu, Việt Nam ta phát hệ màu PAL D/K (các tiêu màu theo hệ màu PAL kết hợp với hệ đen rắng OIRT), nên tiêu chuẩn kỹ thuật thông số tín hiệu hình toàn phần đợc khảo sát phần tín hiệu tiêu chuẩn hệ PALD/K 2 Tín hiệu hình đen trắng toàn phần Tín hiệu hình đen trắng toàn phần chứa đựng nội dung tin tức sau đây: Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Xung đồng dòng ký hiệu : H Xung đồng mành ký hiệu : V Tín hiệu hình đen trắng Tổng hợp thành phần ( Tín hiệu + H+V) gọi tín hiệu đen trắng tổng hợp Ey Dải tần số phụ thuộc vào hệ: FCC từ đến MHz CCIR từ đến MHZ OIRT từ đến MHz Tín hiệu hình đen trắng đợc tính thêm tín hiệu âm Trong trờng hợp tín hiệu âm tín hiệu điều tần (thờng đợc điều tần tần số 4,5MHz ; 5,5MHz hay 6,5MHz hình1- 3a: Tín hiệu hình + H +V Tín hiệu âm FM Tín hiệu vô tuyến truyền hình đen trắng FM 4.5 MHz ; 5.5MHz; 6.5MHz Hình1 - 3a Ey FM Ey Hình1 - 3b Phổ tín hiệu hình đen trắng f 2.3 Tín hiệu hình màu toàn phần PALD/K Truyền hình màu đời sau truyền hình đen trắng Vì ngời ta không muốn bỏ truyền hình đen trắng nên phải giữ nguyên toàn hệ thống truyền hình đen trắng sẵn có; nh truyền hình màu phải truyền thêm hai tin tức màu ER, EB đồng màu đợc mô tả nh hình vẽ : Ey max100% -135 độ +135độ Mức đen0% Xung đồng -33% -40% Xung đồng màu Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Hình1-4a Tín hiệu hình tổng hợp Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Emt m1(E r- Ey) m2( Eb -Ey) Ey f Hình 1-4b Phổ tín hiệu hình PAL D/K Tín hiệu màu toàn phần đợc tạo thành tín hiệu chói Ey, tín hiệu màu Em, xung đồng màu Esm, xung xoá tổng hợp Ex xung đồng tổng hợp Es Công thức biểu thị là: Emt = Ey + Em + Esm + Ex + Es (1) Trong đó: Emt Tín hiệu màu toàn phần Ey = 0,3 ER + 0,59 EG + 0,11 EB (2) Tín hiệu chói ER tín hiệu màu đỏ EG tín hiệu màu xanh (lục) EB tín hiệu màu xanh (lam) Em = m2(EB - Ey) sint m1(ER - Ey)cost (3) Tín hiệu màu m1, m2 hệ số điều chế biên độ màu = 2fm, fm tần số mang màu Esm đồng màu Ex xoá tổng hợp, Es đồng tổng hợp kênh truyền Tín hiệu âm đợc điều chế hệ PALD/K 6,5MHz Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần 2.4 Đặc điểm kỹ thuật hệ truyền hình PAL D/K Quét hình đợc thực quét dòng xen kẽ với tốc độ thời gian thuận dòng mành Tổng số dòng mành 625 dòng Tần số ảnh nửa tần số mành Tần số mành: 50 Hz, tần số dòng 15625 Hz Khuôn hình (tỷ số chiều rộng chiều cao): 4:3 Chiều quét thuận dòng từ trái sang phải; chiều quét thuận mành từ xuống dới Các thông số phân tích hình bảng 1.1 Bảng 1.1 Các thông số phần tích hình Ký hiệu H A B C D E F V J K L M N R S Tên thông số Thời gian quét dòng Thời gian xung xoá dòng Thời gian từ bắt đầu xoá dòng đến bắt đầu xung đồng dòng Thời gian từ bắt đầu đồng dòng tới kết thúc xoá dòng Thời gian xung đồng dòng Thời gian độ dốc trớc xoá dòng Thời gian độ dốc trớc đồng dòng Thời gian quét mành (nửa ảnh) Thời gian xoá mành Thời gian độ dốc xung xoá mành Thời gian xung cân trớc Thời gian xung đồng mành Thời gian xung cân sau Thời gian xung đồng Thời gian độ dốc xung cân đồng Đơn vị Trị số 64 às às às 11,8 ữ 12,3 1,3 ữ 1,8 às 10 ữ 11 às às às às H às H H H às às 4,5 ữ 4,9 0,2 ữ 0,4 0,15 ữ 0,3 20 25 0,2 ữ 0,4 2,54 2,54 2,5 2,25 ữ 2,45 4,5 ữ 4,9 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần 2.5 Các thông số tín hiệu hình màu toàn phần 2.5.1 Tín hiệu màu bản: Tín hiệu màu ER, EG, EB tơng ứng với màu phần thu (R), (G), (B) 2.5.2 ánh sáng trắng so sánh Khi truyền tín hiệu màu bản, ánh sáng trắng so sánh thu nhận đợc có giá trị giống ER = EG = EB Toạ độ ánh sáng trắng là: xc = 0,310; yc = 0,316 2.5.3 Tín hiệu chói Tín hiệu chói đợc tạo thành tổng hợp tuyến tính tín hiệu màu sau sửa phi tuyến là: Ey = 0,30 ER + 0,59 EG + 0,11 EB (4) Trong đó: Ey tín hiệu chói ER tín hiệu màu đỏ EG tín hiệu màu xanh lục EB tín hiệu màu xanh lam 2.5.4 Tín hiệu dạng hiệu: Tín hiệu hiệu (ER - Ey), (EB - Ey) đợc tạo thành từ tín hiệu màu sau tìm hiệu chói Tín hiệu (E R - Ey) đợc truyền với hệ số điều chế m = 0,877 tín hiệu (EB - Ey) đợc truyền với hệ số điều chế m2 = 0,493 Hai tín hiệu hiệu (ER - Ey) (EB - Ey) đợc truyền đồng thời dòng, nhng thành phần tín hiệu màu (E R - Ey) đợc truyền ngợc pha 180oC theo dòng 2.5.5 Lựa chọn tần số sóng mang màu Xét phổ tín hiệu hình (hình 1-5) Xác định tần phổ tín hiệu hình xác định thành phần xoay chiều tín hiệu, ứng với chi tiết lớn ảnh thành phần tần số thấp, ứng với chi tiết nhỏ ảnh thành phần tần số cao tần phổ tín hiệu hình Thành phần thấp tần phổ đợc xác định tần số quét mành Việc xác định giới hạn tần phổ đợc xác định thành phần tần số cao tín hiệu tơng ứng với chi tiết nhỏ cần truyền Tần số cao phổ tín hiệu hình phụ thuộc vào số dòng quét Để đạt đợc độ rõ cao số dòng quét lớn, dẫn đến độ rộng dải tần tín hiệu hình tăng lên Ngời ta sử dụng phơng pháp quét xen kẽ để giảm đợc dải tần tín hiệu Nếu quét liên tục với tỉ lệ khuôn hình 4:3 số ảnh truyền giây 25 số phần tử ảnh nhiều : 625 X 4/3 833 phần tử ảnh dòng 625 x 833 x25 13.000.000 phần tử ảnh giây Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Nh tần số cao tín hiệu hình phải 13 MHz Các thiết bị làm việc với tần số 13 MHz phức tạp đắt nên đợc dùng chủ yếu vào mục đích quan trọng nh y tế, nghiên cứu khoa học v.v Để giảm đợc dải tần số tín hiệu ngời ta dùng phơng pháp quét xen kẽ ( hai bán ảnh chẵn lẻ), có nghĩa giảm dải tần số tín hiệu hình xuống nửa : 13 Mhz : = 6,5 Mhz u fv fH- fV fH-2fv fH -3fV 2fv 3fv 5fv n fv fH - nfV fH fH + fV 2fH +fV 2fH 2fH +fV fH -3fV fH +nfV 3fH 2fH -nfV 2fH +nfV 3fH -nfV 3fH +nfV f Hình1-5 Phổ tín hiệu hình ( toàn ảnh màu đen) Đặc điểm phổ tín hiệu hình nhóm phổ hài tần số dòng tồn khoảng trống Có thể lợi dụng khoảng trống để truyền tín hiệu khác Trờng hợp hai tín hiệu có cấu trúc phổ nh bố trí cho nhóm phổ tín hiệu thứ hai nằm vào khoảng trống nhóm phổ thứ truyền hai tín hiệu kênh thông tin sau tách chúng đợc phía thu Căn vào hình1-5 để ngời ta lựa chọn tần số mang màu: fm Nếu fm nằm dải tần E y gây nhiễu (đỉnh dơng sóng mang mầu hình trắng đỉnh âm sóng mang mầu làm hình đen lại Nếu fm = sinh ô đen, ô trắng chạy chéo ảnh Nếu fm = n fH sinh ô đen ô trắng chạy dọc Nếu fm = (2n +1)fH/2 sinh hai ô đen hai ô trắng xen kẽ nhng sau mành (bán ảnh) lại đổi ngợc lại (do sóng mang mầu đảo pha sau dòng) điều làm giảm tối thiểu gây nhiễu Nh chọn tần số sóng mang màu fm để điều chế với tín hiệu màu dịch phổ tín hiệu màu lên phía tần số cao tín hiêu chói, đồng thời phải đảm bảo cho vạch phổ hai loại tín hiệu đan vào mà không trùng pha Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Ey f fH 2f -f V 3f fH-3V V 5f V fHfV V -nf nf V V f H f fH + fV fH +3fV fH +nfV H f (n1)fH um(f ) nf H fh/ f Hình 1-6 Minh hoạ phổ tín hiệu chói (khi tín hiệu hình mức m = (nđen) tín hiệu cao tầnf1/2)f màu H Tại máy thu, ngời ta cần có lọc đặc biệt (lọc thông dải) lọc đợc tín hiệu màu cao tần khỏi tín hiệu chói Nh lựa chọn tần số sóng mang phụ cần phải thoả mãn: Tần số sóng mang phụ phải miền tần số cao tín hiệu chói tần số sóng mang phụ cao, kích thớc chi tiết ảnh nhiễu sinh ảnh truyền hình đen trắng nhỏ, mắt khó phát Phải nhỏ tần số cao phổ tần tín hiệu chói Việc ghép phổ tín hiệu nh tiết kiệm đợc dải thông tín hiệu truyền hình nhiên không tránh khỏi ảnh hởng lẫn loại tín hiệu Tín hiệu tần số sóng mang phụ fm gây dạng lới ảnh Đồng thời tín hiệu chói gây hiên tợng sai màu thành phần tần số cao tín hiệu chói không tách bỏ hoàn toàn khỏi tín hiệu sóng mang mầu lọc đơn giản Để giảm ảnh hởng có thể: Chọn tần số mang phụ cao đến mức giá trị cho phép, miền tần số cao biên độ thành phần phổ tín hiệu chói nhỏ Tăng đến mức giá trị cho phép gía trị tín hiệu mầu Với cách bố trí tần số nh vậy, thành phần phổ tín hiệu chói phổ tín hiệu màu không trùng nên phía thu tách riêng chúng Nếu dải tần tín hiệu chói khoảng MHz tần số mang phụ chọn khoảng 4,5 MHz Chọn tần số mang phụ cao lới nhiễu khó nhận thấy nhng làm cho phổ tín hiệu mang màu cao tần không nằm gọn phổ tín hiệu chói, làm mở rộng dải thông hệ thống truyền hình màu Sau phân tích kĩ lỡng ngời ta định chọn : Tần số sóng mang màu cho truyền tín hiệu hiệu màu là: fm = 4,43361875 MHz Hz Biểu thức tần số sóng mang màu là: fm = f 4n fH + V (5) Trong đó: fH tần số dòng 15625 Hz fV tần số mành 50 Hz 10 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Điện trở () 5200 4200 3200 2200 n hiệt độoC Hình 4- 13 Biểu đồ phụ thuộc giá trị điện trở RK1 vào nhiệt độ 1200 20 30 40 50 60 70 80 71 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Xét hoạt động IC U2A LM 358 Tại chân (U -) có điện áp chuẩn 3,77V đợc lấy từ nguồn 12V qua mạch phân áp R16, VR5, R15 đa vào Điện trở RK1 loại điện trở biến đổi nhiệt dơng * Khi máy hoạt động bình thờng nhiệt độ khối công suất bình thờng dới 60 oC điện áp đa qua mạch phân áp điện trở R13 điện trở nhiệt RK1( có giá trị < 4K) < 3,428V đặt vào chân U+ U2A IC LM358 nhỏ điện áp đặt vào chân U- = 3,77V, IC U2A không khuếch đại điện áp chân1 0V, điện áp đa sang IC 74373 để báo lỗi Chân Do (74373) có mức L ==> chân Qo(74373) có mức L (LED báo lỗi D11) không sáng ==> điểm A có mức L ==> điểm B có mức H ==> đèn Q2 thông Rơle RLY1 hút ==> RLY2 hút đóng nguồn 25.5V cho toàn mạch * Khi nhiệt độ khối công suất tăng cao ( ví dụ hỏng quạt thông gió) 70 0C dẫn tới điện trở RK1 tăng 4,6 K ==> điện áp chiều đa vào chân U+ tăng 3,781V > U - = 3,77V ===> IC U2A LM 358 khuếch đại bão hoà chân IC có điện áp 10V qua mạch phân áp R17, R18 thành 4V(mức H) đa vào Do 74373 đầu Qo 74373 có mức H => LED D11 sáng thông báo cho ngời sử dụng biết nhiệt độ máy phát cao Tại điểm A có mức H ==> điểm B có mức thấp L ==> điểm C có mức L IC74373 chốt trạng thái Đèn Q2 không thông Rơle không hút ==> Rơle không hút ==> nguồn 25.5V cấp cho mạch Khi nhiệt độ bình thờng máy đợc khắc phục lỗi ta nhấn phím Reset để điểm C có mức H mạch hoạt động bình thờng 4.3.e Bảo vệ máy công suất cao tần cao ( +1dB) V1 12V +V Điện áp từ khối trích đo công suất C8 47n C7 100n VR3 R11 10k R10 10k 5K R9 10k + 1V U1B LM358 R6 15k U IN R12 10k R3 10k D3 74373 C5 47n 1.12V VR4 C6 K công suất cao tần Hình 4-14 Sơ đồ mạch so sánh điện áp - bảo 100n vệ máy cao ( +1dB) Xét hoạt động IC U1B LM 358 Tại chân (U -) có điện áp chuẩn đợc lấy từ nguồn 12V qua mạch phân áp đợc điều chỉnh thành 1,12V đa vào * Khi máy phát hoạt động bình thờng công suất 25W điện áp chiều sau tách sóng đợc 1V qua mạch khuếch đại điện áp chiều thành 4V đa qua mạch phân áp R12, chiết áp điều chỉnh VR3 thành 1V qua 72 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần điện trở R11 đa vào chân U+ nhỏ điện áp đặt vào chân U - = 1,12V, IC U1B không khuếch đại điện áp chân7 0V, điện áp đa sang IC 74373 để báo lỗi Chân D3(74373) có mức L ==> chân Q3(74373) có mức L (LED báo lỗi D14) không sáng ==> điểm A có mức L ==> điểm B có mức H ==> đèn Q2 thông rơle RLY1 hút ==> RLY2 hút nguồn 25,5V đóng cho toàn mạch Điểm C có mức cao điều khiển IC 74373 trạng thái chân D n nối Qn * Khi công suất cao tần danh định + 1dB tức công suất ăng ten lúc bằng: 25W X 1,259 = 31,475W Điện áp chiều từ trích đo công suất qua mạch khuếch đại điện áp chiều : 4V X 1,122 = 4, 488V Qua mạch phân áp R12 ,VR3 đa vào chân U+ tăng thành 1,122V > chân U - =1.22V IC U1B LM 358 khuếch đại bão hoà chân có 10V qua mạch phân áp R6, R3 thành 4V(mức H) đa vào D4 (74373) đầu Q4 (74373) có mức H, LED D14 sáng thông báo cho ngời sử dụng biết công suất máy phát vợt qúa giới hạn cho phép Tại điểm A có mức H ==>B có mức thấp ==> điểm C có mức L , IC74373 chốt trạng thái lỗi Đèn Q2 không thông Rơle RL1 không hút ==> Rơle RL2 không hút ==> nguồn 25.5V cấp cho toàn mạch Khi công suất bình thờng 25W ta nhấn phím Reset để điểm C có mức H mạch hoạt động bình thờng 73 Đồ án tốt nghiệp Trích đo điện áp công suất 25W Trích đo điện áp công suất 31.47w máy phát hình điều chế trung tần Khuếch đại điện áp chiều lần 1V đại điện 1.122V Khuếch áp chiều lần 4V 4.448V Mạch phân áp Lối vào thuận IC LM358 U1B 1V Mạch phân áp Lối vào thuận IC LM358 U1B 1.122V Lối vào đảo IC LM 358 U1B đợc chốt 1.12V Hình 4-15 Quá trình thay đổi điện áp so sánh công suất máy phát thay đổi 4.3.f Bảo vệ máy tín hiệu cao tần phản xạ ngợc khối công suất ( 10%) V1 12V +V C1 47n C2 100n VR1 + REF IN R2 10k R4 10k U1A LM358 R7 15k R8 10k Điện áp từ khối trích đo điện phản xạ R1 0.3 V 10k 5K R5 10k D2 74373 C4 47n 0.66 V VR2 K cao tần phản xạ Hình 4- 16 Mạch So sánh - bảo vệ máy tín hiệu ngợc khối công suất ( 10%) C3 100n Xét hoạt động IC U1A LM 358 Tại chân (U -) có điện áp chuẩn đợc lấy từ nguồn 12V qua mạch phân áp R5, VR2 thành 0.66V qua điện trở R4 đa vào làm thành điện áp ngỡng * Khi công suất cao tần phản xạ từ ăng ten dội ngợc khối công suất nằm giới hạn cho phép 2% có nghĩa công suất phản xạ : Công suất phản xạ P1 = 25w X 2% = 0.5W Lúc điện áp chiều sau tách sóng phản xạ đa qua mạch khuếch đại điện áp chiều đợc V sau đa qua mạch phân áp R1, chiết áp VR1 thành 0.3V qua điện trở R2 đợc đặt vào chân U+ IC LM 358 nhỏ điện áp đặt vào chân 2U- = 0.66 V, IC U1A không khuếch đại điện áp chân1 0V, điện áp đa sang IC 74373 để báo lỗi Chân D2(74373) có mức L ==> chân Q2(74373) có mức L (LED báo lỗi D13) không sáng ==> điểm A có mức L ==> điểm B có mức H ==> đèn Q2 thông rơle RLY1 hút ==> RLY2 hút nguồn 25.5V đóng cho toàn mạch 74 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần * Khi công suất cao tần phản xạ ngợc khối công suất vợt qua mức cho phép ( 10%), nghĩa công suất sóng dội nhỏ 10% là: Công suất phản xạ P2 (10%) = 25W X 10% = 2,5W Theo công thức : công suất tỉ lệ với bình phơng điện áp P2 = U R Từ suy U2 = P2 R P2 công suất phản xạ U2 điện áp phản xạ R trở kháng tải 50 Trong trờng hợp công suất phản xạ lớn mức công suất phản xạ cho phép là: 2.5W = lần 0.5W Vậy nên điện áp chiều sau tách sóng phản xạ qua mạch khuếch đại điện áp chiều tăng : U= U2 = U1 P2 R ==> P1 R X 1V = 2,236V Dẫn tới điện áp chân U1A LM358 = 0.67V > chân U - = 0.66V ==> IC LM 358 khuếch đại bão hoà chân có 10V qua mạch phân áp R7, R8 thành 4V(mức H) đa vào D2 (IC74373) đầu Q2 (IC74373) có mức H , LED D13 sáng thông báo cho ngời sử dụng biết máy phát bị sóng dội lớn vợt qua giới hạn cho phép Tại điểm A có mức H ==> điểm B có mức thấp ==> điểm C có mức L IC74373 chốt trạng thái lỗi Đèn Q2 không thông Rơle1 không hút ==> Rơle2 không hút ==> nguồn 25.5V cấp cho mạch Khi không tợng phản xạ qua mức cho phép ta nhấn phím Reset để điểm C có mức H mạch hoạt động bình thờng Trích đo điện áp công suất phản xạ 0.5W Trích đo điện áp công suất phản xạ 5W Khuếch đại điện áp chiều lần 0.2V 1V Mạch phân áp Khuếch đại điện 2.236V Mạch phân áp áp chiều lần Lối vào đảoIC LM358 U1A đợc chốt 0.66V 0.447V Lối vào thuận IC LM358 U1A 0.3V Lối vào thuận IC LM358 U1A 0.67V 75 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Hình -17 Quá trình thay đổi điện áp so sánh công suất phản xạ thay đổi Những trang sau ảnh chụp ba khối máy phát hình LINEAR Trong hình 4-23, 4-24, 4-25, 4-26 hình ảnh mạch chế tạo Việt Nam V Phân tích nguyên lý làm việc khối thị: Hình 4-18 Sơ đồ khối nguyên lý mạch thị Hình 4-19 Sơ đồ chi tiết mạch thị 5.1 Chức khối thị thị mức công suất máy phát, công suất phản xạ, điện áp nguồn ổn áp 25.5V, nguồn sau nắn lọc 40V DC 5.2 Tác dụng linh kiện - Biến áp nguồn T1 biến đổi điện áp từ 220V sang điện áp xoay chiều 9V đối xứng với dòng điện thứ cấp cực đại 3A - Tụ lọc nguồn C33, C32 lọc thành phần xoay chiều - Hai IC ổn áp LM7905, LM7805 ổn áp hai nguồn -9V,+9V để cung cấp cho mạch làm việc SELECS S3 74LS00 U1A 1I 2I O U4 74LS93 11 MR1 Q3 4I 5I a Q2 Q1 Q0 12 74LS10 c U2B 3I 4I 5I O 74LS10 U2A 1I 13 I I O 12 C34 10uF\50v O A0 A1 A2 R28 10k 74LS00 U1B 14 MR2 CP0 CP1 b d + R27 10k +5V Hình 4- 20 Mạch tạo mã địa kênh thị, thiết lập trạng thái -IC 74 LS 00 ,công tắc select mạch tạo xung, lần nhấn phím điểm A điện áp chuyển từ mức H ==> L ==> H - IC 74LS 93 đếm tiến bít -IC 74LS10 làm nhiệm vụ định đếm bít nhị phân 7493 đếm đến số hệ thập phân, đồng thời thiết lập trạng thái đếm ban đầu cho IC 7493 76 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần - IC 4051 chuyển mạch tơng tự dùng mã nhị phân bít - IC khuếch đại thuật toán LM 324 dùng để khuếch đại điện áp 1chiều - Đồng hồ thị kim mức điện áp, mức công suất Nguyên lý làm việc : Khi bật máy tụ C34 nạp điện dẫn tới điểm C có mức thấp L, điểm B có mức cao (H) IC U4 74LS 93 đợc thiết lập lại trạng thái đếm ban đầu Tụ C34 nạp đầy điểm C có mức cao, điểm D có mức thấp IC74LS93 chuyển sang trạng thái chờ xung đếm từ chân chân IC7400 ( điểm A ) đa tới Trong thời điểm Q1, Q2, Q3 có mức thấp L A0, A1, A2 hai IC 4051 có mức thấp (L) IC 4051 giải mã theo địa A0, A1, A2 đóng chuyển mạch nối : S1 ==> D Tại IC U6, có dòng điện 14 mA chạy từ +5V qua LED D37 qua S1 qua D, qua R29 (100) xuống đất LED D37 sáng cho biết máy chọn chế độ thị công suất Tại IC 4051 U11: Điện áp trích đo cao tần sau đợc nắn lọc thành điện áp chiều đợc đa qua chiết áp R45 qua mạch khuếch đại lặp đợc đa qua mạch ghim mức đỉnh(U1B) sau qua mạch khuếch đại lặp U1A để phối hợp trở kháng đa vào cổng S1, IC U11 (4051) chọn cổng S1 đa sang D qua mạch khuếch đại lặp U1C ==>R 56 ==> đồng hồ để chị thị công suất Khi nhấn phím select điểm A có xung đa vào chân CP1 U4 74LS93 đếm nhị phân bít đếm thời gian ứng với sờn xung xuống (sờn âm) chân CP Tại ba đầu IC 7493 Q1 có mức cao, Q2, Q3 có mức thấp dẫn tới: Xét IC U6 4051 có dòng điện từ +5V ==> LED D38 ==> S2 D ==> R29 ==> đất Làm cho LED D38 sáng thông báo cho ngời vận hành biết kiểm tra đồng hồ thị mức công suất phản xạ Tại IC U11 4051 chuyển mạch điện tử đóng S2 nối với D, mức điện áp chiều phản xạ đợc đa đồng hồ hiển thị kết đo công suất phản xạ Tơng tự nh nhấn phím select chân Q1, Q2, Q3 mức điện áp đồng hồ tuân theo bảng 4.4: MODE chọn lựa Lúc bật máy Nhấn select lần Nhấn select lần Nhấn select lần Nhấn select lần Nhấn select lần trở trạng thái Q3 A2 0 0 1 Q2 Q1 A1 A0 0 1 1 0 LED sáng D37 D38 D39 D40 D41 Kênh chọn lựa thị Công suất Phản xạ 25.5V Công suất kích 40 V 77 Đồ án tốt nghiệp đếm ban đầu máy phát hình điều chế trung tần 0 D37 Công suất Bảng 4-3 Mô tả trình hoạt động mạch thị Đồng thời LED hiển thị tơng ứng với kênh đợc chọn lựa, đồng hồ thị kênh tơng ứng Khi nhấn phím select lần thứ Q3 Q1 có mức cao dẫn tới điểm C có mức thấp, điểm D có mức cao IC 7493 đợc thiết lập lại trạng thái nh lúc ban đầu giống nh bật máy Khi tắt máy tụ C33 phóng điện qua điện trở R57 (220) để tránh tợng tụ C33 phóng qua mạch làm cho kim đồng hồ vợt qúa vạch 0V bên trái 10 20 30 40 50 Hình -21 Mặt đồng hồ thị - Khi kênh thị chọn đo công suất đọc thang ữ 40W - Khi kênh thị chọn đo công suất phản xạ đọc thang - Khi kênh thị chọn đo điện áp 25.5V đọc thang - Khi kênh thị chọn đo công suất kích đọc thang - Khi kênh thị chọn đo nguồn 40V đọc thang ữ 4W ữ 50V ữ 4W ữ 50V 78 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Những trang sau ảnh chụp ba khối máy phát hình LINEAR Trong hình 4-23, 4-24, 4-25, 4-26 hình ảnh mạch chế tạo Việt Nam Hình 4-22 ảnh khối dao động chủ sóng hình máy phát hình LINEAR Hình 4-23 ảnh khối khống chế ( đợc thiết kế chế tạo Việt Nam) 79 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Hình 4-24 ảnh mạch in khối khống chế ( đợc thiết kế chế tạo Việt Nam) Hình 4-25 ảnh khối thị máy phát hình ( đợc thiết kế chế tạo Việt Nam) 80 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Hình 4-26 ảnh mạch in thị máy phát hình ( đợc thiết kế chế tạo Việt Nam) 81 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Kết luận Qua ba tháng làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: máy phát truyền hình điều chế trung tần, thực đợc vấn đề sau: 1.Về lý thuyết: Nghiên cứu tổng quan lý thuyết hệ thống vô tuyến truyền hình - Nghiên cứu thông số kĩ thuật hệ truyền hình giới - Đi sâu nghiên cứu thông số tín hiệu hình toàn phần hệ PAL D/K Trong đặc biệt phơng pháp lựa chọn tần số mang mầu để thực việc điều chế tín hiệu mầu - Nghiên cứu, tìm hiểu thông tin đặc tuyến kênh truyền hệ màu PAL D/K kênh phát hình với quy định phân bố dải băng, thứ tự kênh phát, tần số sóng mang hình, tần số sóng mang tiếng tơng ứng PAL D/K PAL C - Nghiên cứu, tìm hiểu sơ đồ khối nguyên lý hoạt động hai loại máy phát hình điển hình đợc sử dụng chủ yếu Việt Nam loại máy phát hình công suất lớn điều chế trung tần riêng, máy phát hình điều chế công suất nhỏ điều chế trung tần chung So sánh u nhợc điểm chúng để rút kết luận quan trọng hai phơng pháp điều chế - Nghiên cứu, tìm hiểu phơng pháp điều chế biên độ AM tín hiệu hình điều chế tần số FM tín hiệu tiếng Qua thấy đợc tầm quan trọng hệ số điều chế m điều chế AM tín hiệu hình độ sâu điều chế FM tín hiệu âm Lựa chọn cực tính tín hiệu hình để điều chế (cực tính dơng, cực tính âm) u nhợc điểm chúng 2- Phần thực tế: Khảo sát, nghiên cứu sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý số mạch điện máy phát hình NTV-20 máy LINEAR - Đã phân tích sơ lợc nguyên lý hoạt động khối máy phát hình phổ tín hiệu vào khối một vấn đề quan trọng nghiên cứu ý nghĩa tác dụng mạch dao động chủ sóng đợc phân tích chi tiết chơng IV - Đã sâu vào phân tích nguyên lý hoạt động, đo đạc số liệu thông số ba mạch điện: + Mạch Dao động chủ sóng hình + Mạch khống chế sử dụng máy phát hình + Khối thị sử dụng máy phát hình Một lần xin cảm ơn đóng góp bảo Thầy Cô khoa Điện tử Viễn thông Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt thầy giáo Đinh Hữu Thanh - ngời trực tiếp giúp đỡ hoàn thành đề tài 82 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Tài liệu tham khảo Máy phát truyền hình PTS NGuỹen Khắc Bằng KS Phạm Văn Duyên Máy phát hình Mai Văn Bảng Các tiêu chuẩn vô tuyết truyền hình Nguyễn Vĩnh Khánh Giáo trình truyền hình màu KS Phan Văn Hồng Tài liệu mát phát hình VTC sản xuất Tài liệu máy phát hình Linear 83 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Mục lục Trang Lời Mở Đầu .1 Phần 1: lý thuyết chung Chơng I: số khái niệm vô tuyến truyền hình I Khái niệm vô tuyến truyền hình 1.1 Phát .2 1.2 Vô tuyến truyền hình II thông số tín hiệu vô tuyến truyền hình .3 2.1 Tín hiệu vô tuyến truyền hình toàn phần 2 Tín hiệu hình đen trắng toàn phần .3 2.3 Tín hiệu hình màu toàn phần PALD/K 2.4 Đặc điểm kỹ thuật hệ truyền hình PAL D/K 2.5 Các thông số tín hiệu hình màu toàn phần III Phân bố kênh truyền hình: 15 3.1 Phân bố kênh theo OIRT 15 3.2 Phân bố kênh theo CCIR 17 3.3 Phân bố kênh theo FCC 17 chơng II: .19 máy phát hình phơng pháp điều chế 19 i mở đầu 19 ii phân loại máy phát hình .19 iii sơ đồ khối máy phát hình 19 3.1 Máy phát hình công suất lớn điều chế trung tần riêng .20 3.2 Máy phát hình điều chế mức công suất nhỏ điều chế trung tần chung 21 Iv Lý thuyết điều chế 22 4.1 Điều chế biên độ AM 22 Điều chế tần số - FM 25 Phần 2: tìm hiểu thực tế .29 A Máy phát hình công suất lớn điều chế .29 trung tần riêng 29 Chơng III: 29 Máy phát hình NTV-20 29 I Giới thiệu chung 29 1.1 Chỉ tiêu kỹ thuật 29 1.2 Sơ đồ khối (Hình 3.1) 30 II.Sơ đồ nguyên lý số mạch điện .30 2.1 Mạch trộn 38MHz 6,5 điều tần .30 2.2 Tầng công suất hình 50W 31 2.3 Tầng điều chế hình 32 2.4 Mạch trộn 97,25MHz 38MHz .33 2.5 Mạch sửa dạng tín hiệu hình 33 2.6 Mạch điplêxơ 38 B Máy phát hình công suất nhỏ điều chế trung tần chung 41 i sơ đồ khối nguyên lý máy phát hình màu linear 41 II Nguyên lý hoạt động 41 2.1 Khối điều chế trung tần chung 41 2.2 Khối AGC 47 2.3 Khối xử lý tín hiệu trung tần : 47 2.4 Khối dao động chủ sóng hình: 48 2.5 Khối trộn tần: 48 2.6 Khối lọc thông dải: 48 2.7 Các mạch khuếch đại cao tần trớc công suất 50 84 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần 2.8 Khuếch đại công suất cao tần 25W 50 2.9 Dây dẫn cao tần RF 51 2.10 Anten .51 2.11 Khối trích đo công suất trích đo phản xạ 52 2.12 Khối thị .53 2.13 Khối khống chế .53 2.14 Khối nguồn 53 2.15 Hệ thống làm mát 53 III Phân tích chi tiết mạch dao động chủ sóng hình 54 3.1 Định nghĩa 54 3.2 Chỉ tiêu chủ sóng hình 54 3.3 Các biên pháp kỹ thuật để đạt tiêu cho chủ sóng hình 54 3.4 Nguyên lý hoạt động mạch dao động tạo tần số sóng mang (mạch chủ sóng hình) .55 IV Phân tích chi tiết nguyên lý hoạt động mạch khống chế: 63 4.1 Nhiệm vụ bảo vệ máy khi: 63 4.2 Nguyên lý chung : .66 4.3 Phân tích chi tiết trạng thái lỗi 68 V Phân tích nguyên lý làm việc khối thị: 76 5.1 Chức khối 76 5.2 Tác dụng linh kiện .76 Kết luận .82 Tài liệu tham khảo .83 85 [...]... (Hình 2-2) iii sơ đồ khối máy phát hình Nh đã nêu trong phần II về phân loại máy phát hình, trong phần này ta chỉ khảo sát hai loại đặc trng Máy phát công suất lớn điều chế trung tần riêng và máy phát hình công suất nhỏ điều chế trung tần chung 19 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần 3.1 Máy phát hình công suất lớn điều chế trung tần riêng 3.1.1 Sơ đồ khối Hình 2 - 1 Sơ đồ khối máy phát. .. cao tần hình cũng không đòi hỏi băng tần rộng nh máy phát hình điều chế trung tần chung tuy nhiên giá thành của bộ trung hợp rất đắt và đây chính là nhợc điểm của loại máy này 3.2 Máy phát hình điều chế ở mức công suất nhỏ điều chế trung tần chung 3.2.1 Sơ đồ khối Hình 2 - 2 Sơ đồ khối máy phát hình điều chế ở mức công suất thấp điều chế trung tần chung Sơ đồ khối (hình 2 - 2) này cho các loại máy phát. .. Uth(v) 0.5 1 1.5 -25 -50 -75 di tần f (khz) Hình 2- 6 Biểu Độ đồ của mạch điều chế FM trong máy phát hình 28 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần Phần 2: tìm hiểu thực tế A Máy phát hình công suất lớn điều chế trung tần riêng Chơng III: Máy phát hình NTV-20 I Giới thiệu chung 1.1 Chỉ tiêu kỹ thuật Máy phát hình NTV-20 là máy phát hình kênh 2 Đây là loại máy phần lớn bằng tranzito và vi... đợc xén (hạn chế biên độ) nên không không gây méo b(t) t Tín hiệu Âm tần cần truyền a(t) t Sóng mang Uđt Tín hiệu điều tần FM Hình 2- 5 Điều chế FM t 26 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần 4.2.3 Điều chế sóng mang tiếng ở máy phát hình Để phát đồng thời tiếng đồng bộ với hình, các máy phát hình sản xuất hiện nay khối phát hình và khối phát tiếng trong cùng một máy và điều chế sóng mang... sóng 26 - Anten phát 27 Khối chỉ thị 28 - Hệ thống làm mát 29 - Khối khống chế bảo vệ 30 - Khối nguồn ổn áp 20 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần 3.1.3 Một số đặc điểm của loại máy phát công suất lớn điều chế chung tần riêng - Ngời ta gọi là loại máy phát công suất lớn điều chế trung tần riêng chính là ở điều chế trung tần hình riêng, trung tần tiếng riêng, sau đó đợc trộn tần riêng và... phách ra tần số mang hình, mang tiếng, điều chế sóng mang ở mức lớn Các phần tử tích cực của máy ở các tầng công suất nhỏ là bán dẫn, phần kích, công suất cao tần, điều chế là đèn điện tử Sóng mang đợc điều chế ở tại tần số kênh phát Máy phát hình loại này thuộc đời trung sản xuất những năm sáu mơi 3 Máy phát hình điều chế ở mức công suất nhỏ tại tần số trung tần Các loại máy phát hình này thuộc thế... mang cao tần Uđb với m 1 Sóng điều biên AM Uđb với m >1 Hình 2.3 Dạng sóng điều biên Hiện tợng quá điều chế AM t t 23 Đồ án tốt nghiệp Us máy phát hình điều chế trung tần Xung đồng bộ Mức đen Us Mức trắng t Ut t Ut Sóng mang cao tần t t Uđb Uđb t t t Hình 2 - 4 Dạng sóng mang hình điều chế biên độ ch chế cựcluôn tính m dơng Hệ Điều số điều 1 AM+ nếu m >1 xảy Điều ra hiện quá âm điềuAMchế tín chếtợng... (10,8dB) - Nguồn điện cho máy là 220V - 50Hz - Làm nguội máy bằng quạt gió 29 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần 1.2 Sơ đồ khối (Hình 3.1) Hình 3.1: Sơ đồ khối máy phát NTV-20 Tầng 1 là tầng dao động thạch anh có tần số 38MHz Dao động 38MHz một mặt đợc đa sang tầng 13 để trộn với tín hiệu âm thanh đã điều tần từ tầng 12, một mặt đến tầng 4 để điều chế tín hiệu hình ở 38MHz và trộn với... giữa truyền hình đen trắng và truyền hình màu Hình đen trắng Phát hình đen trắng (chỉ có Ey) Hình đen trắng TV đen trắng TV màu Hình màu Phát hình màu Ey Hình Er1-Ey -10 Tính tơng thích giữa truyền hình màu và truyền hình đen trắng Eb-Ey Hình đen trắng 14 Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần III Phân bố các kênh truyền hình: 3.1 Phân bố các kênh theo OIRT Dải tần I: 48 56 MHz Dải tần II:... nghiệp máy phát hình điều chế trung tần chơng II: máy phát hình và phơng pháp điều chế i mở đầu Tín hiệu hình và tín hiệu tiếng sau khi đợc gia công ở trung tâm kĩ thuật và đợc truyền dẫn bằng cáp hoặc vi ba đa tới đầu vào của máy phát hình Hai tín hiệu này vào máy phát hình tiếp tục đợc sửa, bù để bảo đảm chất lợng theo đúng tiêu chuẩn, rồi đợc khuếch đại đủ mức cần thiết để điều chế sóng mang cao tần