Реферат: Телевизионный приемник с цифровой обработкой
--PAGE_BREAK--Тема выпускной квалификационной работы: телевизионный приёмник с цифровой обработкой сигналовНачало поиска 2. 02. 99. Окончание поиска 25.03.99
Предмет поиска
Цель поиска
Страна
Индексы
МКИ, НКИ
Ретроспекция поиска
Источники поиска
Телевизионный приёмник
Анализ известных решений
США
Япония
Германия
Франция
Россия
МКИ5,
МКИ6
1994-1999
Р.ж. «Радиотех-ника»
Р.ж. «Связь»
Руководитель выпускной квалификационной работы: Паринский А. Я.
Студент группы 220352 Чернышёв Д. А.
Справка— отчет о патентном и научно- техническом исследовании
Тема выпускной квалификационной работы: телевизионный приёмник с цифровой обработкой сигналов.
Начало поиска 2. 02. 99. Окончание поиска 25.03.99
Предмет
поиска
Страна,
Индекс
(МКИ, НКИ)
№ заявки, дата приоретета,
Сущность заявления технического решения
Сведения о действии
Процессор, обеспечивающий разделение составляющих ТВ сигнала
США, МКИ5
Н 04 №9164
5309225от 06.12.89
Предлагается схема процессора видеосигналов цветного изображения, обеспечивающая разделение составляющих яркости и цветности и эффективного подавления шумов на основе использования корреляции сигналов в соседних строках развёртки. Схема включает в себя 2-х сторонний ограничитель, элемент задержки, коррелятор, вычитающее устройство для подавления шумовой составляющей. Схема обеспечивает неискажённое восстановление сигнала и препятствует появлению ложных цветных контуров.
Р.ж. «Радиотех-ника» 1995г
Устройство для воспроизведения сигналов телетекста на экране ТВ приёмника
ФРГ,
МКИ5,
Н 04 №5/445
43196586 от 14.06.93
Предлагается ТВ приёмник с воспроизведением сигналов телетекста на экране, отличающийся тем, что сигналы телетекста предварительно запоминаются в ЗУ и обрабатываются, после чего могут в любой момент вызываться на экран пользователем. Управление осуществляется с помощью МП, который адресной шиной соединён с ОЗУ для запоминания страниц телетекста.
Р.ж. «Радиотех-ника» 1997г
ТВ приёмник с функцией телетекста
Япония, МКИ6
№ 7/087/
94105194.8 от 04.10.95
ТВ приёмник содержит тюнер, блок обработки телетекста с ЗУ, знакогенератор и контроллер с пультом ДУ. Данные телетекста, передаваемые в ТВ сигнале во время гасящих импульсов кадровой развёртки, выделяются из ТВ сигнала процессором телетекста и записываются в ЗУ. Имеется два режима отображения данных:
— ТВ приёмник переключается в режим телетекста и обычное изображение отключается;
— во 2-м режиме происходит наложение данных телетекста на изображение
Р.ж. «Радиотех-ника» 1997г
ТВ приёмник, содержащий схему переключения ТВ сигналов
США, МКИ6
H 04 №5/268/
73749 от 08.06.93
Изображение предназначено для ТВ приёмников, имеющих помимо антенного входа и НЧ — входа видеосигнала ещё и S – видео вход, на который подаётся разделённые сигналы яркости и цветности с внешнего тюнера. В ТВ приёмнике имеются два коммутатора
1- подаёт полный ТВ сигнал с собственного тюнера ТВ приёмника, или с НЧ – входа на схему разделения сигналов яркости и цветности;
2- подключает выходы сигналов яркости и цветности указанной системы разделения и соответствующие линии S – входа, ко входам следующей части блока цветности ТВ приёмника на выходе которой формируются сигналы R,G,B.
Р.ж. «Радиотех-ника» 1997г
1.3.2 Научный обзор
В результате выполнен обзор известных технических решений за период 1994-1999гг.
Просмотрены реферативные журналы «Радиотехника», «Связь», а также журналы «AudioVideo», «Радио».
В работе [ 10 ] приведено описание многостандартного аналого-цифрового телевизионного приёмника, имеющего следующие технические характеристики:
- полное сопротивление антенны — 75 Ом;
- количество принимаемых каналов — 50;
- наличие цифровой обработки сигналов – нет;
- наличие режима «картинка в картинке» – нет;
- размер кинескопа по диагонали 51см;
- частота кадровой развёртки – 50 Гц;
- принимаемые телевизионные стандарты и системы цветового кодирования – PAL, SECAM, NTSC, B/G, D/K, M,I;
- приём стереозвука – нет;
- выходная звуковая мощность 3Вт на нагрузке 8Ом;
- наличие телетекста – есть;
- наличие экранного меню – нет;
- амплитуда и частота питающего напряжения 100-240В, 50Гц;
- потребляемая мощность 130Вт;
- гарантия на телевизионный приёмник – 4,2года.
В работе [ 1 ] приведено описание аналого-цифрового телевизионного приёмника, имеющего следующие технические характеристики:
- полное сопротивление антенны — 75 Ом;
- количество принимаемых каналов — 70;
- наличие цифровой обработки сигналов – нет;
- наличие режима «картинка в картинке» – нет;
- размер кинескопа по диагонали 64см;
- частота кадровой развёртки – 50 Гц;
- принимаемые телевизионные стандарты и системы цветового кодирования – PAL, SECAM, NTSC, B/G, D/K, M,I;
- приём стереозвука – нет;
- выходная звуковая мощность 5Вт на нагрузке 8Ом;
- наличие телетекста – есть;
- наличие экранного меню – есть;
- амплитуда и частота питающего напряжения 100-240В, 50Гц;
- потребляемая мощность 150Вт;
- гарантия на телевизионный приёмник – 4года.
В работе [ 10 ] приведено описание телевизионного приёмника с цифровой обработкой сигналов, имеющего следующие технические характеристики:
- полное сопротивление антенны — 75 Ом;
- количество принимаемых каналов — 100;
- наличие цифровой обработки сигналов – есть;
- наличие режима «картинка в картинке» – есть;
- размер кинескопа по диагонали 64см;
- частота кадровой развёртки – 100 Гц;
- принимаемые телевизионные стандарты и системы цветового кодирования – PAL, SECAM, NTSC, B/G, D/K, M,I;
- приём стереозвука – нет;
- выходная звуковая мощность 13Вт на нагрузке 8Ом;
- наличие телетекста – есть;
- наличие экранного меню – есть;
- амплитуда и частота питающего напряжения 100-240В, 50Гц;
- потребляемая мощность 190Вт;
- гарантия на телевизионный приёмник – 4,5года.
1.3.3. Анализ вариантов телевизионных приёмников в соответствии с выбранными критериями качества.
Произведём анализ по критерию – надёжность.
Оценку надёжности будем производить по гарантийному сроку предоставляемому на телевизионный приёмник. Первый вариант характеризуется высоким показателем надёжности, что связано с простотой схемы изделия. Второй вариант характеризуется более высоким показателем надёжности, что объясняется меньшим количеством дискретных элементов в схеме. Третий и четвёртый варианты имеют самый высокий показатель надёжности т.к. в них применён принцип цифровой обработки сигналов.
Критерий – качество воспроизведения изображения.
Оценку качества воспроизведения изображения будем производить по наличию цифровой обработки сигнала в телевизионном приёмнике, т.к. цифровая обработка заметно повышает качество изображения. Третий и четвёртый варианты работают по принципу цифровой обработки информации с следовательно имеют наилучшее качество изображения.
Критерий – сервисные возможности.
Оценку по критерию – сервисные возможности будем производить по сумме баллов, набранным устройством. Баллы будем начислять в зависимости от возможностей устройства в соответствии с табл1.2.
Таблица 1.2
Оценка по критерию – сервисные возможности.
Показатель
Баллы
Есть
Нет
Наличие режима «картинка в картинке»
1
0
Приём стереозвука
1
0
Наличие телетекста
1
0
Таким образом, получаем, что первый и второй варианты имеют по одному баллу, третий вариант имеет два балла, а четвёртый вариант имеет три балла.
Критерий – ремонтопригодность.
Третий и четвёртый варианты имеют самый высокий параметр ремонтопригодности, т.к. отдельные функциональные узлы размещены на соответствующих платах, что упрощает диагностику устройства и устранение неисправности.
Критерий – простота в эксплуатации.
Оценку по критерию простота в эксплуатации будем производить по наличию экранного меню, т.к. этот факт напрямую связан с удобством и простотой эксплуатации данного устройства. Второй, третий и четвёртый варианты обладают экранным меню, что выгодно отличает их от первого варианта.
1.4. Выбор оптимального варианта.
Выбор оптимального варианта произведём в соответствии с выбранными п1.2 критериями в качества. Технические параметры сравниваемых вариантов приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.3.
Технические параметры сравниваемых вариантов.
№ Варианта
Надёжность, лет
Качество воспроизведения изображения (наличие цифровой обработки 1-есть, 0,5-нет)
Сервисные возможности (баллы)
Ремонтопригодность (вся схема на одной плате-0,5, несколько функц. узлов-1)
Простота в эксплуатации (наличие меню-1, нет меню-0,5)
1
4,2
0,5
1
0,5
0,5
2
4,0
0,5
1
0,5
1
3
4,5
1
2
1
1
4
5,1
1
3
1
1
Расчёт комплексного критерия качества.
Для расчёта комплексного критерия качества выберем в качестве базового, первый вариант.
Сравним второй вариант с базовым, в соответствии с выбранными критериями качества и занесём результаты в табл.1.4. Параметры Q,V,QV (см п 1.2).
Таблица 1.4.
Параметры Q,V,QV для второго варианта
Критерий
Q
V
QV
Надёжность
0,95
0,25
0,98
Качество воспроизведения изображения
1
0,25
1
Сервисные возможности
1
0,2
1
Ремонтопригодность
1
0,15
1
Простота в эксплуатации
2
0,15
1,1
Комплексный критерий качества К2 (см п. 1.2).
<img width=«177» height=«23» src=«ref-1_802631209-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">
Сравним третий вариант с базовым, в соответствии с выбранными критериями качества и занесём результаты в табл.1.5. Параметры Q,V,QV (см п 1.2).
Таблица 1.5.
Параметры Q,V,QV для третьего варианта
Критерий
Q
V
QV
Надёжность
1,07
0,25
1,01
Качество воспроизведения изображения
2
0,25
1,18
Сервисные возможности
2
0,2
1,14
Ремонтопригодность
2
0,15
1,1
Простота в эксплуатации
2
0,15
1,1
Комплексный критерий качества К3 (см п. 1.2).
<img width=«211» height=«24» src=«ref-1_802631557-374.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">
Сравним разрабатываемый вариант с базовым, в соответствии с выбранными критериями качества и занесём результаты в табл.1.6. Параметры Q,V,QV (см п 1.2).
Таблица 1.6.
Параметры Q,V,QV для разрабатываемого варианта
Критерий
Q
V
QV
Надёжность
1,21
0,25
1,04
Качество воспроизведения изображения
2
0,25
1,18
Сервисные возможности
3
0,2
1,25
Ремонтопригодность
2
0,15
1,1
Простота в эксплуатации
2
0,15
1,1
Комплексный критерий качества К4 (см п. 1.2).
<img width=«221» height=«23» src=«ref-1_802631931-404.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">
Из вышеприведённых расчётов можно увидеть, что из представленных вариантов, лучшим является разрабатываемый вариант устройства.
1.5 Экономическая оценка разрабатываемого варианта
В качестве объекта исследования выбраны телевизионные приемники. Наиболее широко известными производителями данного товара являются следующие фирмы: Горизонт, Sony, Panasonic, Philips, Samsung, GoldStar (LG), Hitachi, Funai, Grundig, JVC, Aiwa.
В центральных областях России на начало 1998 года средняя цена телевизионного приемника составила 3600 рублей. По моделям телевизоров установились следующие средние розничные цены:
— Горизонт — 2076 рублей;
— Gold Star (LG) — 2854 рубля;
— Samsung — 2700 рублей;
— Sony — 3880 рублей;
— Panasonic — 3850 рублей;
— Hitachi — 2720 рублей;
— Funai — 2620 рублей;
— JVC — 3550 рублей.
Основными показателями, характеризующими исследуемый товар, являются следующие:
Технические:
1. Количество каналов;
продолжение
--PAGE_BREAK--2. Качество воспроизведения изображения;
3. Сервисные возможности;
4. Цена;
5. Надёжность;
6. Затраты на электроэнергию;
7. Ремонтопригодность.
Экономические:
1. Затраты на ремонт;
2. Затраты на электроэнергию;
3. Прочие расходы;
4. Амортизация;
5. Цена.
Выбор важных показателей качества товара.
Для оценки конкурентоспособности товара рынок разделим на следующие сегменты в соответствии с уровнем дохода потенциальных покупателей:
1.Низкий
2.Средний
3.Высокий
Определим показатели качества наиболее важные для определения конкурентоспособности товара с учетом данных сегментов рынка.
Таблица 1.7
Показатели качества
Наиболее важными показателями являются: 1. Качество воспроизведения изображения;
2. Сервисные возможности;
3. Цена;
4. Надёжность;
5. Затраты на электроэнергию;
6. Ремонтопригодность.
Для нахождения наиболее важных показателей воспользуемся методом матриц парных сравнений.
Таблица 1.8
Показатели качества для покупателей с высоким уровнем дохода
Показатели
Сервисные возможности
Качество воспроизведения изображения
Цена
Надёжность
Затраты на электроэнергию
Ремонтопригодность
Сумма
1
2
3
4
5
6
7
8
Сервисные возможности
1
0
0
2
2
0
5
Качество воспроизведения изображения
2
1
0
2
2
2
9
1
2
3
4
5
6
7
8
Цена
2
2
1
2
2
0
9
Надёжность
0
0
0
1
2
0
3
Затраты на электроэнергию
0
0
0
0
1
0
1
Ремонтопригодность
2
0
2
2
2
1
9
Таблица 1.9
Показатели качества для покупателей со средним уровнем дохода
Показатели
Сервисные возможности
Качество воспроизведения изображения
Цена
Надёжность
Затраты на электроэнергию
Ремонтопригодность
Сумма
Сервисные возможности
1
2
2
2
2
2
11
Качество воспроизведения изображения
0
1
0
2
2
2
7
Цена
0
2
1
0
2
0
5
Надёжность
0
0
2
1
2
2
7
Затраты на электроэнергию
0
0
0
0
1
0
1
Ремонтопригодность
0
0
2
0
2
1
5
Таблица 1.10
Показатели качества для покупателей с низким уровнем дохода
Показатели
Сервисные возможности
Качество воспроизведения изображения
Цена
Надёжность
Затраты на электроэнергию
Ремонтопригодность
Сумма
Сервисные возможности
1
0
2
0
0
2
5
Качество воспроизведения изображения
2
1
2
2
2
2
11
Цена
0
0
1
0
0
0
1
Надёжность
2
0
2
1
0
2
7
Затраты на электроэнергию
2
0
2
2
1
2
9
Ремонтопригодность
0
0
2
0
0
1
3
Таблица 1.11
Средние показатели по трём сегментам рынка
Степень важности выбранных показателей распределилась следующим образом: качество воспроизведения изображения, сервисные возможности, надёжность, ремонтопригодность, цена, затраты на электроэнергию.
Определение модели для сравнения.
Оценку моделей произведем по пяти-бальной шкале и сведём результаты в таблицы.
Таблица 1.12
Показатели для покупателей с низким уровнем дохода.
Показатели модели
Сервисные возможности
Качество воспроизведения изображения
Цена
Надёжность
Затраты на электроэнергию
Ремонтопригодность
Сумма
Funai TV-2100 MK10
Hyper
4
5
4
3
4
4
24
JVC AV21TE
4
4
4
3
5
4
24
Gold Star CF-20A80V
4
5
5
4
5
4
27
Samsung CK5051А
4
5
4
4
4
5
26
Горизонт51 ТЦ
5
5
4
5
5
4
28
Sony KV-28S4R
4
4
5
4
5
5
27
Panasonic TX-28WG25C
5
5
5
5
5
5
30
Aiwa TV-MG-330
3
4
4
4
4
3
22
Таблица 1.13
Показатели для покупателей со средним уровнем дохода.
Показатели модели
Сервисные возможности
Качество воспроизведения изображения
Цена
Надёжность
Затраты на электроэнергию
Ремонтопригодность
Сумма
Funai TV-2100 MK10
Hyper
4
5
5
4
3
4
25
JVC AV21TE
4
4
3
3
4
4
22
Gold Star CF-20A80V
4
5
5
4
3
4
25
Samsung CK5051А
4
4
4
4
3
5
24
Горизонт51 ТЦ
5
5
4
5
4
4
27
Sony KV-28S4R
4
4
5
4
3
5
25
Panasonic TX-28WG25C
5
5
5
5
4
5
29
Aiwa TV-MG-330
3
4
4
3
3
3
20
Таблица 1.14
Показатели для покупателей с высоким уровнем дохода.
Показатели модели
Сервисные возможности
Качество воспроизведения изображения
Цена
Надёжность
Затраты на электроэнергию
Ремонтопригодность
Сумма
1
2
3
4
5
6
7
8
Funai TV-2100 MK10
Hyper
4
4
5
4
1
4
22
JVC AV21TE
4
4
4
3
2
4
21
1
2
3
4
5
6
7
8
Gold Star CF-20A80V
4
5
5
4
2
4
24
Samsung CK5051А
4
5
4
4
1
5
23
Горизонт51 ТЦ
5
5
5
5
1
4
25
Sony KV-28S4R
4
4
5
4
1
5
23
Panasonic TX-28WG25C
5
5
5
4
2
5
26
Aiwa TV-MG-330
3
3
4
3
1
3
17
продолжение
--PAGE_BREAK--
В качестве базовой модели, выбираем модель PanasonicTX-28WG25C, получившую наибольшее количество баллов.
Оценка конкурентоспособности проектируемого варианта по экономическим и техническим параметрам.
В качестве новой модели возьмем проектируемый вариант устройства. Проведем оценку конкурентоспособности новой модели по отношению к базовой модели. Показатели двух моделей представлены в таблице 1.15
Таблица 1.15
Технические и экономические параметры.
Определим сводный индекс конкурентоспособности модели по техническим параметрам:
<img width=«109» height=«51» src=«ref-1_802632335-501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">, (1,2)
где <img width=«23» height=«31» src=«ref-1_802632836-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032"> — вес jпараметра в оценке потребительских свойств изделия, <img width=«23» height=«31» src=«ref-1_802633053-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033"> — относительный показатель качества j параметра, определяется как отношение значения параметра исследуемой модели к значению этого параметра базовой модели.
Таблица 1.16
Сводный индекс конкурентоспособности по техническим параметрам.
тЕХНИЧЕСКИЕ параметры
<img width=«23» height=«31» src=«ref-1_802632836-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">
<img width=«23» height=«31» src=«ref-1_802633053-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">
<img width=«53» height=«31» src=«ref-1_802633702-266.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">
1
0,292
1,75
0,511
2
0,25
0,713
0,178
3
0,208
1,13
0,235
4
0,042
1
0,042
5
0,083
1,2
0,0996
6
0,125
0,697
0,087
<img width=«54» height=«32» src=«ref-1_802633968-307.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">
1,1526
Определим сводный индекс конкурентоспособности модели по экономическим параметрам:
<img width=«99» height=«51» src=«ref-1_802634275-482.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">, (1,3)
где <img width=«18» height=«32» src=«ref-1_802634757-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039"> — индекс затрат, отношение значений параметров соответствующих моделей, <img width=«21» height=«31» src=«ref-1_802634959-212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"> — доля издержек в цене потребления.
Таблица 1.17
Сводный индекс конкурентоспособности по техническим параметрам.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ параметры
<img width=«21» height=«31» src=«ref-1_802634959-212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">
<img width=«17» height=«31» src=«ref-1_802635383-201.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">
<img width=«47» height=«31» src=«ref-1_802635584-252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
Затраты на ремонт
0,21
0,7
0,147
Затраты на электроэнергию
0,373
0,697
0,26
Прочие расходы
0,116
0,87
0,1
Амортизация
0,3
0,597
0,18
<img width=«48» height=«28» src=«ref-1_802635836-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
0,686
Определив по таблицам 1.16, 1.17 индексы конкурентоспособности по техническим и экономическим параметрам, определяем интегральный показатель конкурентоспособности:
<img width=«183» height=«50» src=«ref-1_802636065-512.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">, (1,4)
К больше 1, значит рассматриваемая модель конкурентоспособна.
2. Схемотехнический раздел
2.1. Расчёт схемы эмиттерного повторителя в канале изображения
Для подключения полосового фильтра к микросхеме цифрового полосового фильтра, необходимо поставить буферный каскад. В качестве такого буферного каскада можно использовать эмиттерный повторитель на биполярном транзисторе. Произведём расчет этой схемы, рис 2.1.
Исходными данными для расчёта являются:
— ток отдаваемый в нагрузку, Iн = 1 мА;
— напряжения в нагрузке Uн = 2 В;
— напряжение питания Uпит = 5 В;
— частотный диапазон входного сигнала fсиг (0,1Гц – 6,5 МГц);
— допустимый уровень частотных искажений Мн = 1.1 dB.
Выбор транзистора производим исходя из заданной максимальной частоты сигнала. Выберем транзистор КТ3172А. [9] Это транзистор кремниевый эпитаксильно-планарный, структуры n-p-n усилительный. Предназначенный для применения в бытовой видеотехнике.
Справочные данные:
— статический коэффициент передачи тока 40;
— входное сопротивление транзистора 727 Ом:
— граничная частота 300 МГц;
— максимальный ток коллектора 20 мА;
— максимальное напряжение коллектор-эмиттер 20 В.
<img width=«372» height=«242» src=«ref-1_802636577-1712.coolpic» v:shapes="_x0000_s1028">
Рис 2.1. Схема эмиттерного повторителя в канале изображения.
Расчёт постоянной составляющей тока эмиттера.
<img width=«83» height=«24» src=«ref-1_802638289-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">, (2,1)
где IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
IН – ток в нагрузке, мА;
КЗ – коэффициент запаса = 1,7.
<img width=«104» height=«24» src=«ref-1_802638578-287.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">
Расчёт статического коэффициента передачи тока в схеме с общей базой.
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802638865-355.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">, (2,2)
где h21Б – статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером.
<img width=«131» height=«41» src=«ref-1_802639220-359.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">
3. Расчёт постоянной составляющей тока коллектора.
<img width=«100» height=«24» src=«ref-1_802639579-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">, (2,3)
где IК0 — постоянная составляющая тока коллектора, мА;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
h21Б – статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой.
<img width=«145» height=«24» src=«ref-1_802639863-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">
проверяем условие IК0< IДОП. Условие выполняется.
4. Расчёт постоянной составляющей коллекторного напряжения.
<img width=«145» height=«27» src=«ref-1_802640201-362.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">, (2,4)
где UКЭМИН – остаточное напряжение на коллекторе, 0,5…1 В;
Uн — напряжение в нагрузке, В.
<img width=«139» height=«27» src=«ref-1_802640563-347.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">
проверяем условие UК0< UДОП. Условие выполняется.
5. Расчёт резистора RЭ
<img width=«127» height=«49» src=«ref-1_802640910-378.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">, (2,6)
где RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
Uпит — напряжение питания, В;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
UК0 — постоянная составляющая коллекторного напряжения, В.
<img width=«168» height=«44» src=«ref-1_802641288-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">
6. Расчет резистора в цепи базы.
<img width=«123» height=«24» src=«ref-1_802641690-332.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">, (2,7)
где RБ – сопротивление резистора RБ, Ом;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером.
<img width=«215» height=«24» src=«ref-1_802642022-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">
7. Расчёт крутизны вольтамперной характеристики транзистора.
<img width=«60» height=«47» src=«ref-1_802642412-299.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">, (2,8)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером;
h11 — входное сопротивление транзистора, Ом.
<img width=«124» height=«41» src=«ref-1_802642711-344.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">
8. Расчёт коэффициента усиления каскада.
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802643055-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">, (2,9)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
<img width=«228» height=«47» src=«ref-1_802643421-534.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">
9. Расчёт конденсатора С1.
<img width=«127» height=«71» src=«ref-1_802643955-469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">, (2,10)
где МН — допустимый уровень частотных искажений;
fН – нижняя граничная частота, Гц;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
<img width=«240» height=«72» src=«ref-1_802644424-557.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">
2.2. Расчет схемы усилительного каскада в канале звука стандарта
NICAM
Исходные данные для расчёта:
— напряжение питания UПИТ = 5 В;
- максимальный выходной ток = 10 мА.;
— допустимый уровень частотных искажений Мн = 1.1 dB;
— частота усиливаемого сигнала = 6.5 МГЦ.
Выбор транзистора производим исходя заданных исходных данных. Выберем транзистор КТ3172А.[9] Это транзистор кремниевый эпитаксильно-планарный, структуры n-p-n усилительный. Предназначенный для применения в бытовой видеотехнике.
Справочные данные для данного транзистора:
— статический коэффициент передачи тока 40;
— входное сопротивление транзистора 727 Ом:
— граничная частота 300 МГц;
— максимальный ток коллектора 20 мА;
— максимальное напряжение коллектор-эмиттер 20 В;
— ёмкость коллекторного перехода 3,4 10-12 Ф.
Кроме того по входным и выходным характеристикам транзистора определяем положение рабочей точки при работе транзистора в режиме А.
Получаем:
— ток покоя транзистора IK0= 4 мА, при UКЭ0 = 1,8 В;
— напряжение смещения на базе UБ0 = 0,84 В при IБ0 = 30 мкА.
Принципиальная схема каскада показана на рис 2.2.
1. Расчёт падения напряжения на резисторе RЭ.
<img width=«143» height=«24» src=«ref-1_802644981-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">, (2,11)
где URЭ — падение напряжения на резисторе RЭ, В;
UПИТ — напряжение питания.
<img width=«132» height=«24» src=«ref-1_802645337-327.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">
2. Расчёт резистора RЭ
<img width=«71» height=«47» src=«ref-1_802645664-309.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">, (2,12)
где RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
URЭ — падение напряжения на резисторе RЭ, В;
IK0 — ток покоя транзистора, А.
<img width=«140» height=«43» src=«ref-1_802645973-384.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">
3. Расчёт резистора RК
<img width=«172» height=«47» src=«ref-1_802646357-432.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">, (2,13)
где RК – сопротивление резистора в цепи коллектора, Ом;
URЭ — падение напряжения на резисторе RЭ, В;
UПИТ — напряжение питания, В;
IK0 — ток покоя транзистора, А;
UK0 — напряжение покоя транзистора, В.
<img width=«275» height=«305» src=«ref-1_802646789-1874.coolpic» v:shapes="_x0000_s1029">
<img width=«176» height=«43» src=«ref-1_802648663-428.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">
Рис 2.2. Принципиальная схема усилительного каскада.
4. Расчет сопротивлений делителя, R1, R2.
<img width=«159» height=«47» src=«ref-1_802649091-423.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">, (2,14)
где UПИТ — напряжение питания, В;
IБ0 — ток покоя в базе транзистора, А.
<img width=«189» height=«43» src=«ref-1_802649514-386.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">
<img width=«115» height=«24» src=«ref-1_802649900-309.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">, (2,15)
где UR2 — падение напряжения на резисторе R2, В;
UБ0 — напряжение покоя в базе транзистора, В;
URЭ — падение напряжения на резисторе RЭ, В.
<img width=«159» height=«23» src=«ref-1_802650209-360.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">
<img width=«88» height=«47» src=«ref-1_802650569-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">, (2,16)
где UR2 — падение напряжения на резисторе R2, В;
IБ0 — ток покоя в базе транзистора, А;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом.
<img width=«179» height=«43» src=«ref-1_802650895-425.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">
R1 = RД – R2, (2,17)
где R1 – сопротивление резистора R1, Ом;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом;
RД – сопротивление делителя в цепи базы, Ом.
R1 = 16666,6 – 6966,6 = 9700
5. Расчёт крутизны вольтамперной характеристики транзистора.
<img width=«60» height=«47» src=«ref-1_802642412-299.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">, (2,18)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером;
h11 — входное сопротивление транзистора, Ом.
<img width=«124» height=«41» src=«ref-1_802642711-344.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">
6. Расчёт коэффициента усиления каскада.
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802651963-367.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">, (2,19)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
RК – сопротивление резистора в цепи коллектора, Ом.
<img width=«197» height=«47» src=«ref-1_802652330-496.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">
7. Расчёт коэффициента устойчивого усиления
<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_802652826-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">
<img width=«191» height=«51» src=«ref-1_802652995-473.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">, (2,20)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
fc – частота усиливаемого сигнала, Гц;
Ск – ёмкость коллекторного перехода, Ф.
<img width=«309» height=«51» src=«ref-1_802653468-628.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">
проверяем условие К < КУСТ. Условие выполняется.
8. Расчёт конденсатора С1
<img width=«152» height=«63» src=«ref-1_802654096-456.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">, (2,22)
где fc – частота усиливаемого сигнала, Гц;
R1 – сопротивление резистора R1, Ом;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом.
<img width=«304» height=«65» src=«ref-1_802654552-635.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">
9. Расчёт конденсатора С2
При расчёте конденсатора С2, предварительно рассчитаем постоянную времени цепи, τ.
<img width=«112» height=«75» src=«ref-1_802655187-436.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085"> , (2,23)
где МН — допустимый уровень частотных искажений;
fН – нижняя граничная частота, Гц.
<img width=«196» height=«72» src=«ref-1_802655623-542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">
<img width=«101» height=«45» src=«ref-1_802656165-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">, (2,24)
где RК – сопротивление резистора в цепи коллектора, Ом;
RН – сопротивление нагрузки, Ом.
<img width=«196» height=«47» src=«ref-1_802656491-452.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">
продолжение
--PAGE_BREAK--2.3.Расчёт схемы фильтра в канале изображения
Для отсечения высокочастотных составляющих в сигнале R-Y необходимо включение фильтра низкой частоты (ФНЧ). Этот фильтр должен быть настроен на частоту среза = 1,5 МГц, так как этой частотой определяется верхняя граница спектра сигнала.
Итак, требуется рассчитать ФНЧ.
Исходные данные для расчёта:
частота среза fГР = 1,5 МГц;
сопротивление нагрузки RН = 900 Ом.
Принципиальная схема фильтра представлена на рис. 2.3.
<img width=«385» height=«138» src=«ref-1_802656943-821.coolpic» v:shapes="_x0000_s1030">
Рис 2.3. Принципиальная схема фильтра.
1. Расчёт конденсаторов.
<img width=«117» height=«45» src=«ref-1_802657764-362.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">, (2,25)
где fГР — частота среза, Гц;
RН — сопротивление нагрузки, Ом.
<img width=«233» height=«44» src=«ref-1_802658126-457.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">
В схему, конденсаторы устанавливаются номиналом С1 = С2 = С/2 =
= 117 пФ.
2. Расчёт катушки индуктивности
<img width=«93» height=«47» src=«ref-1_802658583-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">, (2,26)
где fГР — частота среза, Гц;
RН — сопротивление нагрузки, Ом.
<img width=«192» height=«44» src=«ref-1_802658941-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">
Таким образом получаем L = 191 мкГн.
Амплитудно-частотная характеристика такого фильтра будет описываться выражением:
<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_802652826-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093"><img width=«328» height=«73» src=«ref-1_802659545-860.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">, (2,27)
и будет иметь следующий вид показанный на рис.2.4.
<img width=«617» height=«192» src=«ref-1_802660405-847.coolpic» v:shapes="_x0000_s1031">
Рис. 2.4. Амплитудно-частотная характеристика фильтра.
Таким образом, номиналы элементов при постановке в схему:
L = 200 мкГн;
С1 = С2 = К31-11 250В 100 пФ.
2.4 Расчёт схемы эмиттерного повторителя в канале звука стандарта
NICAM
Для согласования выхода усилительного каскада со входом микросхемы звукового процессора используем схему показанную на рис 2.5.
Исходные данные для расчёта схемы
— ток отдаваемый в нагрузку, Iн = 1 мА;
— напряжения в нагрузке Uн = 2 В;
— напряжение питания Uпит = 5 В;
— частота усиливаемого сигнала fсиг = 6,5 МГц;
— допустимый уровень частотных искажений Мн = 1.1 dB.
Выбор транзистора производим исходя из заданной максимальной частоты сигнала. Выберем транзистор КТ3172А[9]. Это транзистор кремниевый эпитаксильно-планарный, структуры n-p-n усилительный. Предназначенный для применения в бытовой видеотехнике.
Справочные данные:
— статический коэффициент передачи тока 40;
— входное сопротивление транзистора 727 Ом:
— граничная частота 300 МГц;
— максимальный ток коллектора 20 мА;
<img width=«268» height=«305» src=«ref-1_802661252-1773.coolpic» v:shapes="_x0000_s1032">
— максимальное напряжение коллектор-эмиттер 20 В.
Рис 2.5. Принципиальная схема эмиттерного повторителя в канале звука стандарта NICAM.
1. Расчёт постоянной составляющей тока эмиттера.
<img width=«83» height=«24» src=«ref-1_802638289-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">, (2,28)
где IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
IН – ток в нагрузке, мА;
КЗ – коэффициент запаса = 1,7.
<img width=«104» height=«24» src=«ref-1_802638578-287.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">
2. Расчёт статического коэффициента передачи тока в схеме с общей базой.
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802638865-355.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">, (2,29)
где h21Б – статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером.
<img width=«131» height=«41» src=«ref-1_802639220-359.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">
3. Расчёт постоянной составляющей тока коллектора.
<img width=«100» height=«24» src=«ref-1_802664315-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">, (2,30)
где IК0 — постоянная составляющая тока коллектора, мА;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
h21Б – статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой.
<img width=«145» height=«24» src=«ref-1_802639863-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">
проверяем условие IК0< IДОП. Условие выполняется.
4. Расчёт постоянной составляющей коллекторного напряжения.
<img width=«145» height=«27» src=«ref-1_802640201-362.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">, (2,31)
где UКЭМИН – остаточное напряжение на коллекторе, 0,5…1 В;
Uн — напряжение в нагрузке, В.
<img width=«137» height=«27» src=«ref-1_802665299-352.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">
проверяем условие UК0< UДОП. Условие выполняется.
5. Расчёт резистора RЭ
<img width=«127» height=«49» src=«ref-1_802665651-378.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">, (2,32)
где RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
Uпит — напряжение питания, В;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
UК0 — постоянная составляющая коллекторного напряжения, В.
<img width=«168» height=«44» src=«ref-1_802641288-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">
6. Расчет тока в цепи базы.
<img width=«63» height=«47» src=«ref-1_802666431-296.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">, (2,33)
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером;
IЭ0 – постоянная составляющая тока эмиттера, А.
<img width=«173» height=«44» src=«ref-1_802666727-404.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">
7. Расчет сопротивлений делителя, R1, R2.
<img width=«159» height=«47» src=«ref-1_802649091-423.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">, (2,34)
где UПИТ — напряжение питания, В;
IБ0 ток — в базе транзистора, А.
<img width=«199» height=«44» src=«ref-1_802667554-426.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">
<img width=«115» height=«24» src=«ref-1_802649900-309.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">, (2,35)
где UR2 — падение напряжения на резисторе R2, В;
UБ0 — напряжение в базе транзистора, В;
URЭ — падение напряжения на резисторе RЭ, В.
<img width=«149» height=«23» src=«ref-1_802668289-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">
<img width=«88» height=«47» src=«ref-1_802668638-324.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">, (2,37)
где UR2 — падение напряжения на резисторе R2, В;
IБ0 — ток в базе транзистора, А;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом.
<img width=«188» height=«44» src=«ref-1_802668962-448.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">
R1 = RД – R2, (2,38)
где R1 – сопротивление резистора R1, Ом;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом;
RД – сопротивление делителя в цепи базы, Ом.
R1 = 11764,5 – 7435,3 = 4329,2
8. Расчёт крутизны вольтамперной характеристики транзистора.
<img width=«60» height=«47» src=«ref-1_802642412-299.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">, (2,39)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
h21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером;
h11 — входное сопротивление транзистора, Ом.
<img width=«123» height=«41» src=«ref-1_802669709-342.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">
9. Расчёт коэффициента усиления каскада.
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802670051-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">, (2,40)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
<img width=«227» height=«47» src=«ref-1_802670417-538.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">
10. Расчёт конденсатора С1
<img width=«152» height=«63» src=«ref-1_802654096-456.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">, (2,41)
где fc – частота усиливаемого сигнала, Гц;
R1 – сопротивление резистора R1, Ом;
R2 – сопротивление резистора R2, Ом.
<img width=«316» height=«63» src=«ref-1_802671411-660.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">
11. Расчёт конденсатора С2.
<img width=«129» height=«71» src=«ref-1_802672071-476.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">, (2,42)
где МН — допустимый уровень частотных искажений;
fН – частота сигнала, Гц;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
<img width=«277» height=«71» src=«ref-1_802672547-612.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">
12. Расчёт передаточной характеристики каскада по высокой частоте.
<img width=«115» height=«79» src=«ref-1_802673159-439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">, (2,43)
где К — коэффициент усиления каскада в зависимости от частоты;
К0 – см формулу (2,40);
fВ – верхняя частота усиления каскада, Гц;
f – текущая частота, Гц.
<img width=«143» height=«45» src=«ref-1_802673598-370.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">, (2,44)
где fВ – верхняя частота усиления каскада, Гц;
RВЫХ – выходное сопротивление каскада, Ом;
С0 – выходная ёмкость каскада, Ф.
<img width=«108» height=«85» src=«ref-1_802673968-416.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">, (2,45)
где RВЫХ – выходное сопротивление каскада, Ом;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В.
<img width=«241» height=«89» src=«ref-1_802674384-596.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">
<img width=«141» height=«24» src=«ref-1_802674980-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">, (2,46)
где С0 – выходная ёмкость каскада, Ф;
СЭК – ёмкость коллекторного перехода, Ф;
СН – емкость нагрузки, Ф;
СМ – емкость монтажа, Ф.
<img width=«325» height=«21» src=«ref-1_802675318-470.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">.
<img width=«458» height=«227» src=«ref-1_802675788-1427.coolpic» v:shapes="_x0000_s1033">
График зависимости коэффициента усиления эмиттерного повторителя в
канале звука стандарта NICAM от частоты приведён на рис.2.6.
Рис.2.6. График зависимости коэффициента усиления эмиттерного повторителя в канале звука стандарта NICAM от частоты.
2.5 Расчёт стабилизатора в схеме питания.
Для нормальной работы схемы телевизионного приёмника, необходимо обеспечить стабилизацию питающих напряжений, т.к. напряжение сети непостоянно. Эту задачу выполняют устройства, называемые стабилизаторами. В настоящее время существуют микросхемы, выполняющие функции стабилизации напряжения питания той или иной схемы. Исходными данными для проектирования схем стабилизации являются:
- входное напряжение стабилизатора, В;
- выходное напряжение стабилизатора, В;
- ток, потребляемый схемой, А;
- нестабильность выходного напряжения, %.
Для нашего случая исходные данные такие:
- входное напряжение стабилизатора, 8В;
- выходное напряжение стабилизатора, 5В;
- ток, потребляемый схемой, 300мА;
- нестабильность выходного напряжения, 2,5%.
По заданным исходным данным по справочнику определяем нужную нам микросхему, причём Iн = 300.1,5 = 450 мА. Т.о. мы выбираем микросхему К1158ЕН5Г[4]. Основные параметры этой микросхемы приведены в табл.2.1. А типовая схема включения на рис 2.7.
Таблица 2.1
Основные параметры микросхемы К1158ЕН5Г.
№
п./п
Параметр
Величина
1
Выходной ток, мА
800
2
Выходное напряжение, В
5
3
Диапазон входных напряжений, В
6-35
4
Нестабильность выходного напряжения, %
<2
5
Диапазон рабочих температур, 0С
-45…+85
Кроме вышеперечисленных параметров эта микросхема обладает следующими положительными особенностями: защита от короткого замыкания в нагрузке, встроенная тепловая защита, защита от выбросов входного напряжения, малым падением напряжения вход-выход.
<img width=«256» height=«151» src=«ref-1_802677215-996.coolpic» v:shapes="_x0000_s1034">
Рис 2.7.типовая схема включения микросхемы К1158ЕН5Г.
Конденсаторы С1 и С2 рекомендательно выбрать соответственно 1 мкФ и 10 мкФ.
2.6. Расчёт допусков на радиоэлементы
Произведём расчёт допусков на радиоэлементы для схемы эмиттерного повторителя в канале изображения при отклонении коэффициента усиления на 5%.
Для данного каскада имеем:
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802643055-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">, (2,48)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
<img width=«167» height=«45» src=«ref-1_802678577-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128"> (2,49)
<img width=«215» height=«47» src=«ref-1_802679083-656.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">, (2,50)
<img width=«205» height=«47» src=«ref-1_802679739-621.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130"> (2,51)
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802680360-396.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131"> (2,52)
<img width=«87» height=«41» src=«ref-1_802680756-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132"> (2,53)
<img width=«157» height=«24» src=«ref-1_802681112-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133"> (2,54)
<img width=«204» height=«31» src=«ref-1_802681497-463.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">. (2,55)
Для нашего случая найдём А1 и А2.
<img width=«331» height=«93» src=«ref-1_802681960-682.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135"> (2,56)
Зададим отклонение крутизны, равное 10%, тогда при подстановке численных значений в формулу (2,55), получим значение отклонения номинала резистора на 37.8%.
Таким образом, выбирая из ряда типовых значении номиналов элементов, получаем:
RЭ = МЛТ 0,125 1,3кОм ± 10%;
RБ = МЛТ 0,125 6,8кОм ± 10%;
С1 = К50-35 16В 33 мкФ
Произведём расчёт допусков на радиоэлементы для схемы усилительного каскада в канале промежуточной звука стандарта NICAM при отклонении коэффициента усиления на 5%.
Для данного каскада имеем:
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802682642-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">, (2,57)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом;
RК – сопротивление резистора в цепи коллектора, Ом.
<img width=«245» height=«45» src=«ref-1_802683010-592.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137"> (2,58)
<img width=«323» height=«47» src=«ref-1_802683602-880.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">, (2,59)
<img width=«307» height=«47» src=«ref-1_802684482-804.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139"> (2,60)
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802680360-396.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140"> (2,61)
<img width=«87» height=«41» src=«ref-1_802680756-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141"> (2,62)
<img width=«101» height=«47» src=«ref-1_802686038-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142"> (2,63)
<img width=«229» height=«24» src=«ref-1_802686440-455.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143"> (2,64)
<img width=«296» height=«31» src=«ref-1_802686895-567.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144">. (2,65)
Для нашего случая найдём А1 и А2.
<img width=«95» height=«47» src=«ref-1_802687462-346.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145"> (2,66)
<img width=«101» height=«45» src=«ref-1_802687808-303.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146"> (2,67)
А3=1 (2,68)
<img width=«215» height=«45» src=«ref-1_802688111-502.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">
<img width=«225» height=«43» src=«ref-1_802688613-414.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">
Зададим отклонение крутизны, равное 1% и допустим, что δRK = δRЭ, тогда при подстановке численных значений в формулу (2,65), получим значение отклонения номиналов резисторов на 3.63%.
Таким образом, выбирая из ряда типовых значении номиналов элементов, получаем:
RЭ = МЛТ 0,125 316 Ом ± 2%;
RК = МЛТ 0,125 487 Ом ± 2%;
R1 = МЛТ 0,125 10 кОм ± 10%;
R2 = МЛТ 0,125 6,8 кОм ± 10%;
С1 = С2 = К31-11 250В 67 пФ .
Произведём расчёт допусков на радиоэлементы для схемы эмиттерного повторителя в канале промежуточной звука стандарта NICAMпри отклонении коэффициента усиления на 5%.
Для данного каскада имеем:
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802643055-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">, (2,69)
где S — крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ – сопротивление резистора RЭ, Ом.
<img width=«167» height=«45» src=«ref-1_802678577-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150"> (2,70)
<img width=«215» height=«47» src=«ref-1_802679083-656.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">, (2,71)
<img width=«205» height=«47» src=«ref-1_802679739-621.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152"> (2,72)
<img width=«97» height=«47» src=«ref-1_802680360-396.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153"> (2,73)
<img width=«87» height=«41» src=«ref-1_802680756-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154"> (2,74)
<img width=«157» height=«24» src=«ref-1_802681112-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155"> (2,75)
<img width=«204» height=«31» src=«ref-1_802681497-463.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">. (2,76)
Для нашего случая найдём А1 и А2.
<img width=«331» height=«93» src=«ref-1_802681960-682.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157"> (2,77)
Зададим отклонение крутизны, равное 10%, тогда при подстановке численных значений в формулу (2,76), получим значение отклонения номинала резистора на 37.8%.
Таким образом, выбирая из ряда типовых значении номиналов элементов, получаем:
RЭ = МЛТ 0,125 1,3кОм ± 10%;
R1 = МЛТ 0,125 4,3кОм ± 10%;
R2 = МЛТ 0,125 7,5 кОм ± 10%;
С1 = К31-11 250В 100 пФ ;
С2 = К31-11 250В 47 пФ .
2.7 Описание работы принципиальной электрической схемы по каналу прохождения видеосигнала.
Сигнал с антенны через разветвитель поступает на 2 одинаковых тюнера, один из которых DA1-1 является основным, а другой DA6-1 предназначен для приема дополнительного изображения. Управление тюнером осуществляется по шине I2C с микроконтроллера (МК). По этой шине передается также следующая информация:
— ТВ стандарт;
— Тип системы цветового кодирования;
— Частота настройки;
— Сигнал АПЧГ;
— Сигнал АРУ;
— Команды переключения диапазонов.
<img width=«631» height=«341» src=«ref-1_802693458-2205.coolpic» v:shapes="_x0000_s1035">
Структурная схема одного из тюнеров приведена на рис. 2.8.
Рис. 2.8. Структурная схема тюнера
Сигнал с антенны проходит разветвитель и поступает на вход тюнера, а далее, в зависимости от выбранного диапазона, на один из 3-х усилителей H, M, L. Выбор усилителя и регулировка коэффициента усиления по сигналу АРУ в зависимости от уровня входного сигнала определяется микроконтроллером МК по шине I2C. После усиления сигнал поступает на смеситель, в котором осуществляется перенос спектра ТВ сигнала с радиочастоты на промежуточную Fпч=38,0 МГц. Частота с гетеродина поступает в цифровой форме по шине I2C с МК на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и далее на смеситель. На выходе смесителя образуется Fпч, равная разнице между частотой гетеродина Fг и частотой сигнала Fс. Для стабилизации частоты гетеродин охвачен цепью автоматической подстройки частоты гетеродина (АПЧГ). Сигнал АПЧГ с тюнера по шине I2C поступает на МК, где происходит подстройка частоты. Измененная частота гетеродина в цифровой форме возвращается в тюнер.
Сигнал ПЧ с выхода смесителя поступает на фильтр на поверхностно-аккустических волнах (ПАВ). Параметры фильтра определяют амплитудно-частотную характеристику УПЧ, а значит избирательность по соседнему каналу и равномерность передачи спектра ТВ сигнала в полосе пропускания. Затем сигнал усиливается в УПЧ и поступает на видеодетектор. Он выполнен по схеме синхронного детектора, основное достоинство которого – малые нелинейные искажения при детектировании слабых сигналов.
Синхрочастоту, необходимую для работы видеодетектора, вырабатывает генератор. Для синхронизации его работы и стабилизации частоты генератор охвачен петлей фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). В основе работы ФАПЧ – компаратор с двумя входами, на которые поступают частота ПЧ и частота генератора. В случае отличия частот по фазе или частоте в компараторе вырабатывается сигнал ошибки, который подстраивает генератор.
В случае большого ухода Fпч работает АПЧГ – медленная, но широкополосная с большим захватом. В видеодетекторе ФАПЧ – быстродействующая и узкополосная. Она способна реагировать на быстрые изменения частоты. С видеодетектора сигнал поступает на усилитель, а затем на буфер. С выхода буфера сигнал поступает на выход «Видео» тюнера.
Формирование промежуточной частоты звука Fпчз происходит аналогично Fпч. С выхода смесителя Fпч поступает на фильтр ПАВ, на выходе которого выделяется Fпчз. После необходимого усиления сигнал детектируется, затем вновь усиливается и через буфер поступает на выход «Аудио» тюнера. Это аналоговый моносигнал.
На тюнере имеется выход Fпчз, предназначенный для формирования звука системы NICAM. Система NICAM представляет собой цифровую систему кодирования стереофонических звуковых сигналов, которые передаются в системе PAL+.
Видеосигнал с выхода тюнера DA1-1 поступает на вход коммутатора DA1-2. Кроме этого у коммутатора есть еще 4 входа, на которые приходят видеосигналы с разъема XS1, входных разъемов и дополнительного тюнера. Выбор источника видеосигнала осуществляется во командам с МК.
С выхода коммутатора видеосигнал поступает на эмиттерный повторитель, а затем на полосовой фильтр. С буфера видеосигнал поступает на. Эта микросхема представляет собой гребенчатый фильтр.
Известно, что спектр видеосигнала не сплошной, а дискретный. Несущая частота сигналов цветности F=4,43 МГц. Для выделения сигналов цветности в аналоговых ТВ устанавливался фильтр на эту частоту. Форма его АЧХ показана пунктиром. При этом из-за невозможности создания фильтра с «П» образной характеристикой часть спектра видеосигнала терялась, что приводило к снижению четкости изображения.
Фильтр работает только в промежутках между спектром видеосигнала. Принцип работы цифрового гребенчатого фильтра основан на том, что соседние строки по цвету ничем не отличаются. Поэтому если вычесть из одной строки сигнал соседней строки, то получается один яркостной сигнал.
Введение в схему цифрового гребенчатого фильтра заметно повышает четкость изображения. По желанию пользователя в меню есть возможность отключения фильтра.
На входе AD2-1 включен АЦП, преобразующий аналоговый видеосигнал в цифровой. Затем в гребенчатом фильтре производится его цифровая обработка, после чего сигналы яркости Y и цветности С в цифровом виде по раздельным каналам поступают на входы ЦАП. С выходов микросхемы DA1-1 сигналы яркости и цветности уже в аналоговой форме поступают на декодер (DA1-6).
Декодер осуществляет распознавание цветовых систем кодирования PAL+, SECAM, NTSC и декодирование сигналов цветности. На выходе образуются цветоразностные сигналы R-Y и B-Y. В паре с DA1-6 работает DA1-7 – линия задержки на строку. Кроме декодирования основных сигналов, DA1-6 осуществляет врезку внешних сигналов R, G, B поступающих с разъема XS1. Управление декодером осуществляется по шине I2C с МК. В DA1-6 формируется 3-х уровневый импульс, который снимается с контакта 10.
С выхода декодера (контакты 14, 13, 12) цветоразностные сигналы и сигнал яркости поступают на DA2-2– так называемую микросхему искусственного интеллекта.
В ней выполняются следующие операции:
— Привязка к уровню черного. Измеряется амплитуда самого темного элемента изображения за строку, которая принимается за уровень черного. Таким образом срезается «подставка», что позволяет более полно использовать динамический диапазон;
— Коррекция амплитудной характеристики или по другому гамма-характеристики.
Известно, что условием хорошего качества изображения является примерное равенство черных, белых и серых точек. Если в поступающем видеосигнале количество белых и черных точек гораздо больше, чем серых, то микросхема искусственно увеличивает количество серых. Это достигается за счет изменения крутизны гамма-характеристики в области белого и черного. Вся обработка идет только по яркостному. По желанию пользователя в меню есть возможность отключения микросхемы искусственного интеллекта. Управление осуществляется по шине I2C с МК.
С выхода DA2-2 (контакты 28, 26, 21) цветоразностные и яркостный сигналы через усилители поступают на разъем ХS6 и далее на плату “3”, где происходит их цифровая обработка.
На плате «3» аналоговый сигнал поступает на AD3-1 – микросхему аналого-цифрового преобразователя. Из теории известно, что любой аналоговый сигнал можно передать дискретно, если частота квантования в 2 раза выше максимальной модулирующей частоты. Полоса пропускания яркостного канала 6,0 МГц, поэтому частота квантования АЦП была выбрана равной 13,5 МГц. Для цветоразностных сигналов полоса пропускания равна 1,5 МГц, а частота квантования выбрана 3,375 МГц. Для обеспечения требуемой разрешающей способности ТВ необходимо иметь 256 уровней квантования (28), т.е. для передачи видеосигнала нужна 8-разрядная цифровая шина. Одновременно необходимо передавать 8 разрядов сигнала яркости, 8 разрядов сигнала R-Y и 8 разрядов B-Y – итого 24 разряда. Но это избыточность: на самом деле на один отсчет яркостного канала выбирают 4 отсчета цветоразностных каналов, что называется форматом 4:1:1.
Структурная схема AD3-1 показана на рис.2.9.
<img width=«635» height=«185» src=«ref-1_802695663-1505.coolpic» v:shapes="_x0000_s1036">
Рис.2.9. Структурная схема микросхемы АЦП
Аналоговый сигнал яркости с вывода 3 поступает на устройство выборки-хранения (УВХ) (1), затем на 8-разрядный АЦП (2) и через буфер (3) на преобразователь в уровни ТТЛ (4). С выводов 24, 31 сигнал яркости в двоичном коде выходит из микросхемы. Аналоговый цветоразностный сигнал R-Y с вывода 7 поступает на УВХ (5) затем на коммутатор (7).
Аналоговый цветоразностный сигнал B-Y с вывода 9 поступает на УВХ (6) и далее на коммутатор (7). Затем оба цветоразностных сигнала идут по одному каналу. Коммутатор подключает цветоразностные сигналы к каналу поочередно.
С УВХ (8) сигнал поступают на 8-разрядный АЦП, затем на кодер (10) и на преобразователь в уровни ТТЛ (11). С выводов 19, 20 в двоичном коде снимается R-Y, а с выводов 21, 22 B-Y. Управление работой блоков внутри микросхемы осуществляет генератор временных импульсов. Скорость прохождения сигналов по цветоразностному каналу в 4 раза ниже, чем по яркостному.
Для преобразования стандарта 50 Гц в 100 Гц двоичные сигналы яркости и цветности сначалазаписываются в память на поле микросхемы DD3-1 емкостью 2,9 МБ, а затем считываются с удвоенной скоростью микросхемойDD3-2, носящей название «Прозоник». Структурная схема ее приведена на рис. 2.10.
<img width=«673» height=«305» src=«ref-1_802697168-3188.coolpic» v:shapes="_x0000_s1037">
Рис. 2.10. Структурная схема микросхемыDD3-2
Она имеет в своем составе:
— 1, 4 – цифровые блоки шумоподавления;
— 2, 3 – декодеры цветоразностных сигналов;
- 5, 6 – линии задержки;
- 7, 8 – медианные фильтры;
— 9, 10 – микшеры;
- 11 – кодер выбора стандарта;
— 12 – цифровой фазовый детектор;
- 13 – микропроцессор с памятью;
— 14 – блок контроля, связь с центральным МК.
Структурная схема блока шумоподавления представлена на рис.2.11.
Принцип работы блоков шумоподавления основан на сравнении 2-х полей изображения Yа и Yb. Все их отличия считаются шумом и вычитаются. Вычитание происходит с переменным коэффициентом К. Величина коэффициента определяется в устройстве, называемым детектором движения. Значения коэффициента в зависимости от интенсивности движения меняются от «0» до «1». Нулевое значение соответствует отсутствию движения. Новая информация не проходит на выход. На выходе постоянно повторяется информация из внутренней памяти на поле.
<img width=«354» height=«212» src=«ref-1_802700356-1224.coolpic» v:shapes="_x0000_s1038">
Рис.2.11. Структурная схема блока шумоподавления.
Максимальное значение коэффициента, равное «1», соответствует наиболее интенсивному движению. При этом из входногосигнала сначала вычитается сигнал, записанный в память, а после перемножителя вновь добавляется. Таким образом, входной сигнал без изменения проходит на выход. При К меньше «1», но больше «0», из входного сигнала вычитается сигнал, задержанный на 1 кадр, умножается на коэффициент, суммируется с сигналом, записанным в памяти, и поступает на выход.
С выхода микросхемы «Прозоника» цифровой сигнал поступает на ЦАП DA3-1. Структурная схема микросхемы DA3-1 приведена на рис.2.12.
Сигналы яркости и цветности в двоичном коде проходят коммутатор (1), далее каждый из сигналов Y, B-Y, R-Y идет по своему каналу.
Сигнал яркости поступает на яркостную линию задержки. Назначение ее такое же, как в аналоговых ТВ – совмещение середины фронтов яркостных и цветоразностных сигналов для улучшении цветовых переходов. Возникающие при этом выбросы на фронтах сигнала устраняются фильтром (6). В блоках 7, 10, 13 происходит изменение формата изображения. Для этого сигнал записывается в память, а затем считывается с большей или меньшей скоростью. Частота строчной развертки при этом не меняется. Затем сигнал поступает в ЦАП (17) и уже в аналоговой форме выходит из микросхемы.
Цифровые цветоразностные сигналы поступают на интерполятор (2). Интерполятор необходим в связи с тем, что отсчет цветоразностных сигналов приходит со скоростью в 4 раза ниже яркостного, поэтому необходимо заполнить пробелы, усредняя соседние отсчёты.
Далее сигналы R-Yи B-Y идут раздельно каждый по своему каналу. Каналы идентичны. В блоках 3, 4 уменьшение фронтов цветоразностных переходов необходимо для повышения четкости цветовых переходов.В блоках 8, 9, 11, 12, 14, 15 происходит сжатие и растяжение изображения. На выходах ЦАП (18, 19) сигналы уже имеют аналоговую форму.
<img width=«657» height=«355» src=«ref-1_802701580-3137.coolpic» v:shapes="_x0000_s1039"> продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по коммуникациям
Реферат по коммуникациям
Цифровий частотомір - хронометр для навчальних дослідів із фізики
2 Сентября 2013
Реферат по коммуникациям
Будівництво волоконно-оптичних ліній звязку
2 Сентября 2013
Реферат по коммуникациям
Испытание РЭСИ на способность к пайке прочности выводов и их креплений на воздействие растягивающей
2 Сентября 2013
Реферат по коммуникациям
Проектирование городской телефонной сети
2 Сентября 2013