Разработать узел, обеспечивающий усиление видеосигнала в телевизионном приемнике и разделение кадровых и строчных импульсов синхронизац

Министерство  транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Дальневосточный  государственный университет путей  сообщения» 
 
 

      Кафедра «Телекоммуникации» 

  
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 
на тему: «Разработать узел, обеспечивающий усиление видеосигнала в телевизионном приемнике и разделение кадровых и строчных импульсов синхронизации (на примере промышленной телевизионной установки)» 
 

190402    16 вариант   238 группа 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: Осипенко И. В.

                                                                                    Проверил:  Михеев А. И. 
 
 
 
 
 
 
 

Хабаровск

2010

Содержание:

Введение……………………………………………………………….…..3

1. Формирование телевизионного сигнала…………………....……4
2. Видеодетекторы и видеоусилители.

    Разделение сигналов изображения и звука  ……………………….8

3. Выделение сигналов строчной и кадровой синхронизации……11
4. Расчет полосового фильтра…………………………………… …16

Заключение……………………………………………………………..…18

 

 

   Введение

  Телевидение ныне играет в общественной жизни первостепенную роль. Оно стало приоритетным каналом, по которому ведется духовное и эстетическое воздействие на массы.

  В телевидении, т. е. в видении на расстоянии, в идеале желательно получить на экране телевизора детальное движущееся цветное стереоскопическое изображение. Реально это возможно в той мере, в какой позволяет компромисс между стремлением повысить качество передаваемого изображения и технико-экономическими возможностями современной промышленности.

  По  области применения телевидение  подразделяется на вещательное и прикладное. В вещательном телевидении достигнуты высокие показатели по детальности (четкости) изображения. Все варианты применения телевидения для решения различных научных, народнохозяйственных и учебных задач (передача изображения из космоса или из глубин моря, просмотр операций в медицине, использование в учебных заведениях, в промышленности и на транспорте, в том числе железнодорожном, и т. п.) относятся к прикладному телевидению. Очевидно, что в каждом случае предъявляются свои требования к характеру и качеству изображения и решаются свои задачи в соответствии с конкретными техническими и экономическими ресурсами. Однако во всех случаях создание телевизионной системы основывается на одних и тех же основных принципах передачи изображений. Представляет интерес история формирования и развития этих принципов.

 
 
 
 
 
 

 

1. Формирование  телевизионного сигнала

 

     Сформированный к передаче сигнал вещательного телевизионного, передатчика удовлетворяет требованиям ГОСТ 7845—55 и содержит четыре составляющие: сигнал изображения, переносящий информацию о яркости различных элементов объекта наблюдаемого на экране телевизора; импульсы гашения электронного луча приемных трубок по строкам и кадрам; импульсы синхронизации генераторов развертки в телевизоре по строкам и кадрам; «постоянную» составляющую.

        Рассмотрим структуру телевизионного сигнала во временном интервале при наличии кадровых импульсов и при отсутствии их. При отсутствии кадровых импульсов телевизионный сигнал отрицательной полярности имеет форму, изображенную на рис. 1, а. В интервале времени Т'_с (прямой ход развертки по строкам) передается сигнал изображения, соответствующий яркости различных элементов строки. Сигнал изображения (видеосигнал) является функцией времени, а его мгновенное значение пропорционально яркости передаваемого элемента изображения.

Во время обратного  хода развертки (время возвращения развертывающего луча от конца предыдущей строки к началу последующей) в видеосигнал вводятся импульсы   гашения   обратного   хода развертывающего луча по строке и кадру.

         Строчный гасящий импульс имеет длительность t = 10,2 мкс. На гасящем импульсе располагается строчный импульс синхронизации длительностью t =5,1 мкс. Период строчной развертки T - 64 мкс, а длительность прямого хода составляет Т'_с = Т_с - Т_с.гас = 64 -10,2 = 53,8 мкс.

         Если принять весь размах телевизионного сигнала U_max за 100%, то согласно ГОСТу амплитуда гасящего импульса составляет 75 %, а расположенный на нем импульс синхронизации должен составлять 25% от этого максимума вне зависимости от содержания изображения. Это постоянство амплитуды синхроимпульсов обеспечивает надежное их отделение от сигналов изображения в схеме селектора телевизора. Назначение синхроимпульсов состоит в обеспечении синхронного и синфазного движения электронных лучей приемной трубки, расположенной в телевизоре, и передающей, расположенной в передающей камере.

На рис. 1, б изображен фрагмент телевизионного сигнала, излучаемого передающей  антенной телевизионного центра.

 
 
 
 
 
 
 
 

рис.1

         

           Пусть передается ряд элементов изображения, слагающих строку аа (рис. 2). Если размеры элементов изображения принять бесконечно малыми, то видеосигнал точно повторяет значения яркости каждой точки изображения. Длительность импульсов видеосигнала обратно пропорциональна скорости передачи элементов, т. е. скорости развертки  изображения.

        Как видно из рисунка, видеосигнал униполярен, т. е. содержит постоянную составляющую. Это и естественно, так как отображаемая им яркость участка изображения может меняться в пределах от B_min до B_mах, т. е. сама униполярна. Однако эта составляющая действительно постоянной будет только при передаче постоянного по содержанию и неподвижного изображения. Среднее значение сигнала за строку пропорционально средней яркости этой строки. Среднее значение сигнала за кадр (время передачи всех элементов изображения) пропорционально средней яркости всего изображения. Наличие в изображении плавных переходов от одного значения яркости к другому (полутоновое изображение) не изменяет импульсного характера видеосигнала, а лишь изменяет форму отдельных составляющих импульсов   видеосигнала.

рис.2

 

         При передаче «постоянной» составляющей телевизионного сигнала амплитуда гасящих импульсов меняется в соответствии с напряжением «постоянной» составляющей (амплитудная модуляция). На рис. 3 представлены два случая: средняя яркость («постоянная» составляющая) строки I —мала (имеются светлые элементы А, Б ...); средняя яркость строки II — велика (имеются темные элементы А, Б...). Амплитуды гасящих импульсов в этих случаях различны. Более светлым (в среднем) строкам соответствуют большие амплитуды гасящих импульсов. При правильной подаче телевизионного сигнала на управляющий электрод кинескопа вершины гасящих импульсов α, β должны все время находиться на уровне U₀, соответствующем полному запиранию луча во время обратного хода. При такой фиксации гасящих импульсов яркость В_ср темных строк будет малой, а яркость светлых строк - большой.

рис.3

          Структура телевизионного сигнала во время передачи кадровых импульсов чересстрочной развертки показана на рис. 4. Кадровый гасящий импульс, запирающий луч кинескопа во время обратного хода вертикальной развертки, имеет длительность t = 1.5 мс. Весь период кадровой развертки составляет Т_к = = 20 мс (передается 50 полукадров в 1 с).

рис. 4

Необходимость гашения электронного луча в кинескопе  во время обратного хода по кадрам связана с предотвращением потери контрастности изображения. Искажения изображения в случае отсутствия кадровых гасящих импульсов проявляются в виде редких горизонтальных тонких светлых полос, как бы «зачеркивающих» изображение. Гашение (запирание) электронного луча во время обратного хода по кадрам дает исчезновение «зачеркивающих» строк.

           Как и на строчном, на кадровом гасящем импульсе располагается относительно более узкий кадровый синхроимпульс. По стандарту его длительность равна трем строчным периодам t_k = 3 Т_с = 3 * 64 = 192 мкс. Разница в длительностях кадрового и строчного импульсов синхронизации значительна t_к.c/t_c.c = 192 / 5,1 =37,5. Это позволяет сравнительно простыми средствами надежно разделять в схеме телевизора строчные импульсы от кадровых. В стандартном телевизионном сигнале до, во время и после передачи кадрового импульса синхронизации частота строчных синхроимпульсов удваивается. Это связано с использованием чересстрочной развертки, применяемой в телевизионном вещании для сокращении полосы частот телевизионного сигнала. При чересстрочной развертке в каждом полукадре укладывается целое число строк плюс половина строки (625 : 2 = 312,5). Так, если первый (нечетный) полукадр начинается с начала строки, т. е. в точке В (рис. 5, а) и оканчивается в точке А, во второй (четный) полукадр начинается с оставшейся половины строки (точка В') и .кончается полной строкой (точка А'). Получается необходимое переплетение четных и нечетных строк.

          Идентичность импульсной картины  в четном и нечетном полукадрах достигается удвоением частоты строчных импульсов до, во время и несколько позже передачи кадрового синхроимпульса (рис. 5, б). В этом случае взаимное расположение соседних строчного и кадрового импульсов и число врезок в кадровом импульсе для нечетного и четного полукадров оказываются одинаковыми. Импульсы двойной строчной частоты называют уравнивающими. Для того чтобы средняя составляющая уравнивающих импульсов не возросла по сравнению со средней составляющей строчных импульсов, находящихся вдали от кадрового синхроимпульса, длительность уравнивающих импульсов t_{у. и} уменьшают вдвое: t_{у. и} = t_{с. с} /2 = 2,55 мкс.

рис. 5

 

2. Видеодетекторы  и видеоусилители. Разделение сигналов изображения и звука

 

         Сигнал промежуточной частоты изображения детектируется обычно полупроводниковым диодным детектором. Полупроводниковый высокочастотный диод, например Д-20, обладает малым прямым сопротивлением и незначительной междуэлектродной емкостью, что позволяет создать детектор с полосой пропускания до 6,5 МГц. Детектор нагружен на небольшое сопротивление (2—3 кОм). Увеличению сопротивления нагрузки детектора препятствует требование широкополосности. С целью увеличения сопротивления нагрузки при сохранении широкополосности используются схемы сложной высокочастотной коррекции. При этом коэффициент передачи детектора равен 0,3 — 0,5. Цепочка высокочастотной коррекции выполняет также функцию фильтра не пропускающего в нагрузку детектора токи промежуточной частоты. Этим предотвращается возможность самовозбуждения УПЧИ.

      Напряжение сигнала на выходе видеодетектора может иметь позитивную (рис. 6, а) или негативную (рис. 6, б) форму в зависимости от полярности включения диода и выбора точки заземления. Выбор варианта схемы видео детектор, а зависит от числа каскадов видеоусилителя, изменяющих полярность видеосигнала, и от того, на какой электрод кинескопа подается видеосигнал. В современных телевизионных приемниках напряжение видеосигнала подается на катод кинескопа и потому имеет негативную форму. При этом уровню черного соответствуют наибольшее положительное напряжение видеосигнала и наименьшая яркость телевизионного изображения, а уровню белого — наименьшее положительное напряжение и наибольшая яркость изображения.

рис. 6

   При использовании однокаскадного видеоусилителя негативная форма видеосигнала на катоде кинескопа обеспечивается при позитивной форме сигнала на выходе видеодетектора. Если используется двухкаскадный видеоусилитель, то негативная форма видеосигнала на катоде кинескопа обеспечивается при негативной форме сигнала на выходе видеодетектора.

  При уровне сигнала изображения на выходе УПЧИ около 4 В и коэффициенте передачи видео детектора 0,5 размах напряжения видеосигнала, снимаемого с нагрузки детектора, составляет 2 В. Для нормальной яркостной модуляции кинескопа к его катоду требуется подвести напряжение видеосигнала размахом 40—60 В. Следовательно, видеоусилитель должен обладать коэффициентом усиления порядка 20— 30. В транзисторном исполнении получить требуемый коэффициент усиления на одном каскаде трудно ввиду малого входного сопротивления транзистора и падения усиления на высоких частотах.