Giáo trình Máy thu hình - Hàn Thanh Sơn (Chủ biên).pdf (Máy thu hình)

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chủ biên:HÀ THANH SƠN -------***--------- GIÁO TRÌNH MÁY THU HÌNH ( Lưu hành nội bộ) HÀ NỘI 2012 LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo của các trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề Điện tử dân dụng thực hành nghề giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực tế. Nội dung của giáo trình “Máy thu hình” đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung giảng dạy của các trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,. Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới và biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu để tùy theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp và không trái với quy định của chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề. Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật đầu ngành. Xin trân trọng cảm ơn! Tuyên bố bản quyền Tài liệu này là loại giáo trình nội bộ dùng trong nhà trường với mục đích làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên và học sinh, sinh viên nên các nguồn thông tin có thể được tham khảo. Tài liệu phải do trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội in ấn và phát hành. Việc sử dụng tài liệu này với mục đích thương mại hoặc khác với mục đích trên đều bị nghiêm cấm và bị coi là vi phạm bản quyền. Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội xin chân thành cảm ơn các thông tin giúp cho nhà trường bảo vệ bản quyền của mình. BàI 1 : SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY THU HÌNH Mục tiêu của bài: Học xong bài này học viên sẽ có khả năng: Trình bày đúng cấu tạo, nguyên lý làm việc Biết chức năng của các khối trong máy thu hình. Mô tả đúng hình dạng tín hiệu ở tại các ngõ càc và ngõ ra của các khối. NÔI DUNG BÀI HỌC: 1.1. Nguyên lý hoạt động của máy thu hình. 1.1.1. Nguyên lý thu hình ảnh tạo tín hiệu thị tần (Video). Để truyền hình ảnh đi xa trước tiên hình ảnh phải được đổi thành tín hiệu điện gọi là tín hiệu Video , hình ảnh được thu vào qua ống kính và hội tụ trên một lớp phin đặc biệt, sau đó ta dùng nguyên lý quét để chuyển từ thông tin hình ảnh thành tín hiệu điện. Hình 1.1: Camera đổi hình ảnh thành tín hiệu Video Nguyên lý quét như sau: Để truyền dẫn và phát hình ảnh trong không gian cần phải biến các hình ảnh trong tự nhiên thành những tín hiệu điện. Muốn vậy cần chia toàn bộ hình ảnh thành những điểm cực nhỏ rồi truyền lần lượt độ chói trung bình của các phần tử đó về các máy thu (hình 1a). Số lượng điểm ảnh này phụ thuộc vào số dòng theo chiều ngang và cột theo chiều dọc. Để các dòng này không ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh thì số lượng dòng theo lý thuyết là 900 dòng; nhưng trong thực tế người ta chỉ truyền đi 625 dòng (tiêu chuẩn OIRT) và 525 dòng (tiêu chuẩn FCC). Đã biết tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng màn hình được chọn trùng với tỉ lệ màn ảnh của phim điện ảnh là 4:3. nếu gọi số dòng theo chiều dọc là Z thì số cột theo chiều ngang là 4 Z và tổng số điểm ảnh là: 3 m= Hình 1.2a: nguyên lý tạo ảnh 4 Z x Z = 520.000 3 Hình 1.2:phương pháp quét cách dòng Việc quét các điểm ảnh này được thực hiện nhờ tia điện tử theo trình tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới, giống hệt như khi ta đọc 1 trang sách. Sau khi quét xong 625 dòng, chu trình lại trở lại điểm xuất phát ban đầu, toàn bộ (hình 1) chu trình quét gọi là một mành (một ảnh). Để các ảnh liên tục, không đức đoạn thì thời gian quét 1 mành tv phải thoả màn điều kiện: tv < 1 1 s tức là tần số quét mành fv = = 50 Hz 50 tV Do hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc, nên chỉ cần tần số đổi hình là 24 hình/s là mắt đã không thể phát hiện được, đồng thời để giảm tần số quét dòng và thu hẹp dãi phổ của tín hiệu, trong kỹ thuật truyền hình thực hiện quét các dòng chẳn 2, 4, 6 … 312 (hình 1b) Hình 1.2 a là đồ thị mô tả quá trình quét dòng và quét mành, ở đây chỉ vẽ 13 dòng lẻ và 12 dòng chẵn, ứng với chu kỳ quét mành là Tv và chu kỳ quét dòng là TH, từ hình vẽ ta có: TH = 2TV 2 50.625 1 = và tần số quét dòng fH = = = 15.625 Hz 625 50.625 2 TH Đối với hệ FCC fH = 60.625 = 15750 Hz 2 Nếu ta xét 2 điểm ảnh kế tiếp nhau (hình 2b) thì thời gian dịch chuyển từ điểm ảnh này sang điểm ảnh kia chính là thời gian quét một phần tử ảnh t1: t1 = tV (trong đó tv là thời gian quét mành; m là tổng số điểm ảnh trên màn m ảnh). Chu kỳ của điểm ảnh đen trắng kế tiếp là 2t1, vậy tần số ảnh là: f= 1 m = 2t1 2tV Hình 1.3: Quá trình quét dòng và quét mành Đối với tiêu chuẩn OIRT m = tần số thị tần 4 1 625.625 và tv = , và f = 6Mhz – đây chính là 3 25 Đối với tiêu chuẩn FCC m = 4 1 525.525 và tv = , và f = 5.5 Mhz 3 30 Để tạo tín hiệu truyền hình người ta phải biến độ chói trung bình của từng điểm ảnh thành những giá trị điện áp biến thiên liên tục theo thời gian và gọi là tín hiệu thị tần, quá trình biến đổi này được thực hiện nhờ Vidicon trong Camera điện tử. VD : Cần truyền ảnh có 7 sọc với 7 mức chói khác nhau từ trắng nhất đến đen nhất rồi lại đến trắng nhất (hình 4.3). Tia điện tử sẽ quét lần lượt từ trái sang phải theo đường ab, phần tử quang điện sẽ biến đổi thành 7 mức điện áp tương ứng. Tín hiệu từ 0 ÷ T là tín hiệu thị tần của dòng quét ab và là thời gian quét thuận. Sau khi quét hết dòng ab, tia điện tử chuyển xuống đầu dòng dưới . Thời gian chuyển dòng gọi là thời gian quét ngược. Hình 1.4: Tạo tín hiệu thị tần Trong thực tế, độ chói các điểm ảnh thay đổi ngẫu nhiên cho nên tín hiệu thị tần cũng thay đổi ngẫu nhiên . Để phía thu có thể khôi phục lại ảnh giống như phía phát thì trật tự các điểm ảnh phía phát và phía thu phải hoàn toàn giống nhau, muốn vậy phải phát đi xung đồng bộ dòng (tần số 15.625Hz)và xung đồng bộ mành (tần số 50Hz). Trong quá trình quét ngược , tia điện tử không làm hiện sáng lên màn hình người ta đưa vào xung âm gọi là xung xoá mành. Tín hiệu đầy đủ được mô tả trong hình 5. Hình 1.5: Tín hiệu thị tần (Video) đầy đủ Trong đó : t 1 t 2 : thời gian quét thuận của 1 dòng : 52s. t 2 t 3 : thời gian quét ngược : 12s. 6 t 5 t : xung đồng bộ mành. t 4 t 7 : xung xoá mành Chu kỳ của dòng quét là : T = 52 + 12 = 64s. Thời gian của xung xoá mành là 25T. Thời gian của xung đồng bộ mành là 2,5T. Mức xung xoá phải nằm trên mức đen để dảm bảo khi quét ngược tia điện tử bị tắt. Nếu tín hiệu truyền hình có mức trắng nhỏ nhất thì gọi là tín hiệu có cực tính âm , ngược lại nếu mức trắng lớn nhất gọi là tín hiệu có cực tính dương. 1.1.2. Nguyên lý thu và tạo tín hiệu âm thanh. Âm thanh muốn truyền đi xa cần phải biến đổi thành tín hiệu điện nhờ vào micro, tín hiệu điện này có biên độ rất nhỏ cần được khuyếch đại và điều tần để truyền cùng tín hiệu hình ảnh Hình 1.6: Thu và tạo tín hiệu âm thanh Tín hiệu tiếng có giải tần từ 20Hz đến 20KHz rất hẹp so với toàn bộ dải tần của tín hiệu hình từ 0 đến 6MHz , vì vậy để bảo toàn tín hiệu tiếng khi phát chung với tín hiệu hình, người ta phải điều chế tín hiệu tiếng vào sóng mang ở tần số từ 4,5MHz đến 6,5MHz theo phương pháp điều tần thành sóng FM rồi mới trộn với tín hiệu hình tạo thành tín hiệu video tổng hợp . Hình 1.7: Nguyên lý phát của đài truyền hình. Như vậy tín hiệu video tổng hợp bao gồm (Video + H.syn + V.syn + FM) Để phát toàn bộ tín hiệu này đi xa, ở đài phát người ta tiến hành điều chế tín hiệu video tổng hợp trên vào tần số siêu cao tần ở dải VHF từ 48MHz đến 230MHz hoặc dải UHF từ 400MHz đến 880MHz theo phương pháp điều biên. và chia làm nhiều kệnh, mỗi kênh chiếm một giải tần khoảng 8MHz. Hình 1.8: Phổ tín hiệu của một kênh truyền hình. 1.2. Cấu tạo sơ đồ khối, chức năng nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động của các khối. 1.2.1. Sơ đồ khối