SYSTEM TELEWIZJI PROGRAMOWEJ

1844 – Powstaje tzw. tarcza Nipkowa, służąca do mechaniczno -optycznej analizy i syntezy obrazu. Opracowany przez Paula Nipkowa mechanizm działa w oparciu o wykorzystanie wynalezionej przez Siemensa fotokomórki.

Baird 1925

Telewizja wykorzystuje niedoskonałości wzroku ludzkiego, dzięki czemu jest technicznie możliwa. Widzenie jest bardzo złożonym procesem, w którym większą rolę odgrywa mózg niż oczy.

1) ograniczona rozdzielczość widzenia (około 1 minuty kątowej) przekazywany obraz nie musi zawierać zbyt wielu drobnych szczegółów

2) bezwładność widzenia - rzędu kilkunastu milisekund obraz telewizyjny nie musi być przekazywany ciągle (wszystkie punkty jednocześnie) - może być przekazywany sekwencyjnie (punkt po punkcie) (odmienność od kinematografii) transmisja jednoczesna wymagałaby 440 tys. kanałów (!) do „równoległej” transmisji informacji o pikselach (maleje przy wzroście oświetlenia)

3) zmniejszona rozdzielczość widzenia dla kolorów R - G 40% R - B 23% G - B 19% ilość odtwarzanych szczegółów kolorowych może być znacznie mniejsza niż szczegółów czarno-białych oko tego nie zauważy, a system TVC może być znacznie uproszczony

Obraz musi być „rozłożony” na piksele, a te zanalizowane w jakiejś ustalonej kolejności liniowa analiza obrazu

konieczność synchronizacji nadajnika z odbiornikiem impulsy synchronizujące: wskazują momenty rozpoczynania kolejnych linii analizy, wskazują momenty rozpoczynania kolejnych obrazów, nie powinny być widoczne na ekranie – muszą być w „podczerni”.

Kolejnoliniowy sposób analizy obrazu należy uniknąć wrażenia migotania jak często trzeba powtarzać obrazy ?

Międzyliniowy sposób analizy obrazu przyczyna - aby zwiększyć dwukrotnie częstotliwość naświetlania obrazu przy jego odtwarzaniu - aby zmniejszyć wrażenie migotania, ale bez zwiększania przepływności informacji! linie nieparzyste

linie parzyste Międzyliniowy sposób analizy obrazu przyczyna - aby zwiększyć dwukrotnie częstotliwość naświetlania obrazu przy jego odtwarzaniu - aby zmniejszyć wrażenie migotania, ale bez zwiększania przepływności informacji!

Liczba linii = ? „rozsądna” wielokrotność małych liczb pierwszych, nieparzysta 405 = 3·3·3·3·5 GB 525 = 3·5·5·7 USA 625 = 5·5·5·5 EU

Przy wybieraniu międzyliniowym liczba linii musi być nieparzysta. Jeżeli nie będzie… przebieg odchylania pionowego dla kolejnych linii

Przy nieparzystej liczbie linii…

Stosuje się odrębne impulsy synchronizujące V i H – różnią się znacznie szerokością (5 i 160  s) i mogą być rozróżnione chociaż stosunek częstotliwości f h : f v jest ściśle ustalony i mógłby wystarczyć tylko jeden rodzaj impulsów

aby nie utracić synchronizacji H, wprowadzono „siekanie” impulsu SV obraz nieparzysty

W odbiorniku impulsy SV wydzielane są z ciągu impulsów S przez całkowanie. Dla zachowania dobrej międzyliniowości, wyzwalanie generatora V musi następować zawsze w tym samym momencie, tak aby czas trwania obydwu obrazów był dokładnie ten sam. Napięcie na wyjściu układu całkującego powinno narastać zawsze od tego samego (najlepiej zerowego) poziomu. Jeżeli nie…

Dlatego wprowadzono impulsy wyrównawcze

W W + G W + G + S zespolony sygnał TV

Dane techniczne europejskiego standardu TV liczba linii625 liczba obrazów25 liczba półobrazów50 częstotliwość odchylania poziomego Hz częstotliwość odchylania pionowego50 Hz okres odchylania poziomego 64  s okres odchylania pionowego20 ms czas aktywny jednej linii52  s czas impulsu wygaszającego H12  s czas impulsu wygaszającego V 1,60 ms

selektor i separator selekcja impulsów synchronizujących od sygnału wizji odbywa się przez wykorzystanie detekcji szczytowej separacja – przez całkowanie

sygnał TV zajmuje bardzo szerokie pasmo - - od 25(50) Hz do ok. 6 MHz Zastosowanie typowej modulacji AM dałoby szerokość pasma 12 MHz pasmo za szerokie! - zwłaszcza w początkach techniki VHF czy można zastosować transmisję jednowstęgową?

Przy demodulacji sygnałów jednowstęgowych łatwo powstają zniekształcenia - zwłaszcza fazowe oko jest wrażliwe na zniekształcenia fazowe (ucho nie jest) takie przebiegi ucho usłyszy tak samo ale oko zobaczy je inaczej stosowanie transmisji SSB jest niewskazane

stosuje się modulację AM z częściowo stłumioną jedną wstęgą boczną (transmisja quasijednowstęgowa) transmisja dwuwstęgowatransmisja jednowstęgowa brak zniekształceń przy demodulacji ewentualne zniekształcenia mało widoczne

Widmo sygnału wytwarzanego w nadajniku TV przedstawione dokładniej nośna fonii nośna wizji

Sygnał wizji - transmitowany za pomocą tzw. negatywowej modulacji AM im ciemniejszy obraz, tym większy sygnał modulujący poziom synchronizacji poziom czerni poziom bieli okres aktywny jednej linii poziom wygaszania

po modulacji AM wypełnienie falą nośną

Modulacja wizji pozytywowa lub negatywowa. Modulacja negatywowa - - synchronizacja jest bardziej niezawodna (impulsy synchronizujące przesyłane są w zakresie czerni i mają największą amplitudę; - jasność obrazu może być automatycznie utrzymywana na stałym poziomie, niezależnie od fluktuacji natężenia sygnału docierającego do anteny, - możliwe jest stosowanie różnicowego układu odbioru fonii, wykorzystującego fakt niezmiennej różnicy częstotliwości wizji i fonii (bo sygnał zmodulowany nigdy nie zanika) - impulsowe zakłócenia radioelektryczne w postaci piorunów, iskrzenia, itp. objawiają się jako ciemne lub czarne punkty, przez co są mniej widoczne.

W sygnale TV występuje składowa stała – sygnał TV nie jest przemienny sygnały o różnej treści i różnej składowej stałej Układy TV muszą zachowywać składową stałą sygnału; ale w przypadku jej „utraty” można ją odtworzyć, uwzględniając stałość poziomu czerni. obraz jasny obraz ciemny poziom czerni = poziom odniesienia w sygnale TV

Schemat blokowy odbiornika TV

Przemiana częstotliwości w odbiorniku TV przed mieszaczem po mieszaczu Następuje odwrócenie niesymetrycznego widma sygnału TV

Demodulacja sygnału o niesymetrycznym widmie przed demodulatorem po demodulatorze Składowe m. cz. są 2 x większe – obraz przekontrastowany. widmo wypadkowe po demodulatorze wyprowadzenie… 0

Demodulacja sygnału o niesymetrycznym widmie – zbocze Nyquista widmo przed filtracją widmo po filtracji i po demodulatorze

charakterystyka selektywności wzm. p.cz. OTV 38,9 MHz 32,4 MHz

Tor fonii wydzielony lub różnicowy wydzielony tor fonii różnicowy tor fonii wzmacniacz p.cz. fonii – na wysoką częstotliwość ~ 40 MHz – trudno o wąskie pasmo, niestabilność heterodyny – możliwość zaniku odbioru fonii, łatwiej wprowadzić drugą fonię, duże wzm. wzmacniacz p.cz. fonii – na częstotliwość ~ 6 MHz – łatwo o wąskie pasmo, niestabilność heterodyny nie wpływa na fonię; do odbioru fonii konieczna jest wizja!, możliwość zakłóceń wizji fonią

Możliwość odbioru fonii metodą różnicową W detektorze wizji następuje mieszanie składowej wizji i składowej fonii skutek mieszania

Detektor wizji fragment układu TDA440 z demodulatorem synchronicznym wizji problem szerokości pasma… - jak dobrać stałą czasową obciążenia

Wzmacniacz wizji i sprzężenie z kineskopem wymagane wzmocnienie rzędu 20 V/V; większym problemem jest pasmo ~ 6MHz wzm. klasy A/AB – duża moc strat a wymagana jest duża liniowość przy napięciach wyjściowych kilkadziesiąt V Jak duża moc strat ? ważna jest pojemność wejściowa kineskopu poszerzenie pasma

Automatyczna regulacja wzmocnienia w OTV Jaka wielkość może być miarą poziomu odbieranego sygnału? napięcie średnie na wyjściu detektora wizji niestety, zależy także od treści obrazu

Automatyczna regulacja wzmocnienia w OTV niestety wpływ zakłóceń Lepiej wykorzystać napięcie szczytowe – bo nie zależy od treści obrazu

Automatyczna regulacja wzmocnienia w OTV Kluczowana ARW detektor napięcia szczytowego, uaktywniany impulsami synchronicznymi z impulsami SH

Zasilacz OTV współcześnie napięcia  +12 V, 30 – 80 V do odchylania oraz  V do wzm. wizji (przy kineskopie) pobór mocy 60 – W

współcześnie - zasilacze impulsowe z izolacją wskazana synchronizacja z odchylaniem H

obecność prostownika beztransformatorowego powoduje duże zniekształcenia prądu sieciowego, bo jest to prostownik szczytowy Jak pracuje taki prostownik?

Przebieg prądu pobieranego z sieci przez współczesny odbiornik TV

harmoniczne rozpływają się po sieci i docierają do innych odbiorników energii, no i powodują… Dlaczego harmoniczne prądu są złe?

1) wzrost strat mocy w sieci moc strat w transformatorze zależy od częstotliwości strumienia mgt. -  f (straty histerezowe) -  f 2 (straty od prądów wirowych)

2) odkształcenie przebiegu napięcia na zaciskach innych odbiorników możliwe są zakłócenia pracy urządzeń, których praca jest synchronizowana przebiegiem napięcia sieciowego

odbiorniki o charakterze indukcyjnym kondensator do kompensacji mocy biernej 3) możliwość wystąpienia rezonansu

kondensator do kompensacji mocy biernej odbiorniki o charakterze indukcyjnym 3) możliwość wystąpienia rezonansu

kondensator do kompensacji mocy biernej odbiorniki o charakterze indukcyjnym sieć może wchodzić w rezonans dla określonej harmonicznej - wtedy uwypukli się ona w przebiegu napięcia zasilającego

4) wzrost prądu w przewodzie zerowym (neutralnym) w sieci 3-fazowej przy jednakowym obciążeniu faz nie ma prądu w przewodzie zerowym

prąd w przewodzie zerowym = suma 3. harmonicznych w każdej fazie 4) wzrost prądu w przewodzie zerowym (neutralnym) w sieci 3-fazowej

Pasywna filtracja harmonicznych duża trudność w konstrukcji filtru dla 50 Hz

Przykład zastosowania prostego pasywnego filtru harmonicznych THD = 40%THD = 180%

Aktywna kompensacja harmonicznych

przez impulsowe sterowanie przepływem prądu sieciowego Aktywna linearyzacja odbiornika nieliniowego (prostownikowego) separacja prostownika od obciążenia

Tryby pracy układów do eliminacji harmonicznych i korekcji WM Nieciągły przepływ prądu w indukcyjności - DICM Ciągły przepływ prądu w indukcyjności - CICM Typowy układ (boost)

Uproszczony schemat impulsowego układu do eliminacji harmonicznych