Âäö aïn täút nghiãûp truyãön hçnh säú
Chương IV
Máy thu hình số
I. Nguyên lý chung máy thu hình số:
Trong chương này chỉ nghiên cứu máy thu hình số với tín hiệu ở đầu vào từ
Anten là tín hiệu tương tự. Điều này làm cho việc số hóa từng phần trong hệ thống
truyền hình số được giải quyết tính tương hợp của nó với truyền hình tương tự.máy
thu hình loại này có những đặc điểm chính : với sự tiếp nhận tín hiệu tương tự từ đài
phát tín hiệu được chuyển thành dạng số nhờ bộ chuyển đổi ADC trong TV sau khi
xử lý, tín hiệu tín hiệu lại được chuyển sang dạng tương tự nhờ bộ DAC như tín
hiệu từ đài phát có thể để thể hiện trên màn hình (với tín hiệu Video) và ra loa (tín
hiệu âm thanh). Tín hiệu tương tự trên kênh truyền, bị tác động của môi trường,
sóng nhiễu... và qua xử lý bởi các mạch số trong TV, điều này sẽ làm cho can nhiễu
tăng. Tuy nhiên cấu trúc của TV được tạo bởi các IC số chất lượng cao, mật độ tích
hợp cao VLSI đã khắc phục được nhược điểm này phần nào, nó cải thiện được
nhiều nhược điểm của máy thu hình tương tự như tạp âm nhiễu nội bộ...Đặc điểm
nổi bật của TV loại này là xử lý tín hiệu ở dạng số đã làm cho máy thu hình đa chức
năng với nhiều tính năng kỹ xảo đặc biệt mà máy thu hình tương tự không thể thấy
được.
Hình 1 : Mô tả sơ đồ khối cơ bản của máy thu hình tương tự và số:
Tun
er/ Y
⁄
C
Tuner
Contro
Jung
le
Deflect
ion
Flyback
Transfor
H.ou
V
-
o
ut
Video
out
Hçnh a : TV tæång
tæû
C
RT
Tuner
A/DA/D
Video
out
CRT
D/A
Træåìng cao âàóng cäng nghãû
Trang 1
Âäö aïn täút nghiãûp truyãön hçnh säú
H.ou
Digital
Y/C
Digita
l
Deflect
ion
Flyback
Transfor
V-out
Feedback from CRT
CC
Hình 1 : Sơ đồ khối chức năng của TV tương tự và TV số
Hçnh b : TV
säú
Từ hình a ta thấy tín hiệu tương tự qua khối Tuner và mạch khuếch đại trung tần
hình rồi đến khối Y( C để tạo hình ảnh, ngoài ra các tín hiệu đồng bộ ngang, dọc
được tách ra để điều khiển cuộn lái tia.
Từ hình b, tín hiệu tương tự từ Anten qua Tuner đến bộ chuyển đổi AD để thành
dạng số. Khối Digital Y( C sẽ thực hiện tất cả các công việc xử lý tín hiệu chói Y và
màu C (dạng số) và đem trở lại bộ chuyển đổi DA để xuất ra màn hình. Mạch làm
lệch cũng sử dụng các tín hiệu đồng bộ ở dạng số để điều khiển các cuộn lái tia, tạo
các tín hiệu cần thiết.
Trong TV số, các tín hiệu khi đã chuyển sang dạng tương tự sẽ điều khiển các
cuộn lệch, biến áp Flyback như TV tương tự.
Sự khác nhau cơ bản của hình a và b là các khối DAC, ADC,Y( C, khối làm lệch
xử lý với tín hiệu số. Tất cả các hoạt động trong một TV số được điều khiển bởi bộ
xử lý trung tâm (CCU:Central Control Unit). Từ hình b ta thấy có đường mạch nối
từ hệ thống CRT đến Digital Y( C. Tín hiệu này được cung cấp từ mạch cảm biến,
với tín hiệu này được tiếp nhận các thông tin về màu sắc, âm lượng... đã được lưu
trữ trong bộ nhơ ïcủa TV số trước đó sẽ so sánh với nó, và CCU điều khiển để đáp
ứng lại thông tin vừa nhận được, tạo ra hình ảnh mong muốn.
Trong TV số, với việc sử dụng 5IC loại VLSI đã thực hiện hầu hết các chức năng
của TV tương tự (khoảng 25IC). Điều này làm giảm đáng kể kích thước mà độ
chính xác lai cao hơn.
Với sự xử lý tín hiệu loại số, các mạch trễ, dịch pha trong TV tương tự cũng
được thay thế bằng các bộ nhớ lưu trữ tín hiệu, và đọc ra tại những thời điểm thích
hợp với tác động của xung dao động chuẩn. Các bộ nhớ cũng sử dụng để lưu trữ
các chương trình truyền hình. Tạo ra các kỹ xảo đặc biệt.
Một ưu điểm lớn nửa của TV số là dễ dàng trong việc chuyển hệ NTSC, PAL,
SECAM đen trắng. Bằng việc thay đổi tần số đồng hồ chuẩn với PLL (Phase Lock
Loop : vòng khóa pha). Sự kết hợp giửa TV số với các nguồn tín hiệu số khác là kết
quả của cấu tạo các mã số ở trong TV. Nó cho phép TV số dùng được với các tín
hiệu máy tính, Teletext,... làm cho chương trình truyền hình càng phong phú.
Ởí đây điểm đáng lưu ý đối với TV số là các thông số thông tin hình ảnh được
lưu trữ ở trong bộ nhớ, và xuất ra cùng một lúc trên 525 dòng đối với hệ NTSC và
625 dòng đối với hệ PAL đã giảm được sự rung của ảnh, chất lương của ảnh cao
hơn.
1. 5 vi mạch cơ bản trong TV số :
Træåìng cao âàóng cäng nghãû
Trang 2
Âäö aïn täút nghiãûp truyãön hçnh säú
Hình 2 là sơ đồ khối của một TV số dùng 5 vi mạch cơ bản. Đây là sơ đồ tương
đối đầy đủ các chức năng bên trong của 1TV số
Clock
Audio
Processor
Deflection
Processor
U it (DPU)
Video
Processor
Video Code
Unit
c
(
VCU
)
Tun
er
VIF/
Tuner
interf
Keybo
ard
Centr
al
Contr
l
LPF
(RC
Ster
eo
Adi
RGB
amp
&
H.
ot
V.
ot
Deflect
ion
Clo
Pow
er
Intrar
ed
Sound
Teletext
Digital Video
outputs
Clock crystal
CRT
Coposite
Video
Clock
Clock
Power
line
Hình vẽ 2: 5 Ics cơ bản của hệ thống TV số
Nhìn vào hình vẽ ta thấy gồm 5 vi mạch chính :
- VCU (Video Codec Unit) : Vi mạch mã hóa tín hiệu Video
- VPU (Video Processor Unit) : Vi mạch xử lý tín hiệu Video
- DPU (Deflection Processor Unit) : Vi mạch xử lý sự làm lệch
- APU (Audio Processor Unit) : Vi mạch xử lý tín hiệu âm thanh và
mạch ADC (Audio Digital Converter)
- CCU (Central Control Unit) : Vi mạch xử lý trung tâm
- Ngoài ra còn có Clock Chip : Vi mạch tạo xung đồng hồ
Tất cả những vi mạch này đều xử lý tín hiệu ở dạng số. Tuy nhiên, với từng loại
máy cụ thể mà số lượng các vi mạch có thay đổi. Sau đây ta sẽ đi vào khão sát từng
vi mạch cụ thể.
a. Vi mạch VCU : (Video Codec Unit :Vi mạch mã hóa tín hiệu Video )
Hình 3 : minh họa sơ đồ khối của vi mạch VCU :
Træåìng cao âàóng cäng nghãû
Trang 3
Y
D/
A
R-
Y
D/
RGB
matri
x
Vid
amp
Composite
Video
input
from VIF
Digital
ground
Analog
ground
Digital
Video
outputs
DPU
Processed
color difference
inputs (digital)
Processed
color difference
inputs (digital)
from VPU
from VPU
RGB
out
to
RGB
current
amp
R
Âäö aïn täút nghiãûp truyãön hçnh säú
Hình 3: Vi mạch giải mã tín hiệu Video (VCU)
Tín hiệu Video màu tổng hợp từ Tuner được đưa vào VCU, vẫn là tín hiệu tương
tự. Tín hiệu tương tự này được chuyển sang dạng số ở VCU bởi một bộ ADC tốc độ
cao với 7 bit số. Tín hiệu Video khi đã được chuyển sang dạng số ở VCU được
đem vào mạch DPU để xử lý. Ơí VCU cũng có các ngỏ vào gồm các tín hiệu chói
Y, các tín hiệu màu R-Y, B-Y số đãđược tách ra từ DPU đem đến. Mạch chuyển đổi
ADC trong VCU sẽ hoàn lại tín hiệu tương tự và đem đến mạch ma trận ggiải mã
màu, để tạo lại các màu của ảnh. Tín hiệu Teletext cũng được đưa vào các tầng này
(sau mạch giải mã màu). Các bộ chuyển đổi A/C và D/A có các xung đồng hồ được
khóa Phase (Lock phase) bởi tần số tín hiệu lóe màu (Color burst) của đài phát.
Bằng cách thay đổi tần số của đồng hồ, hệ thống này có thể cung cấp cho hệ NTSC
(3,58MHz) hoặc hệ PAL (4,43MHz). Tín hiệu Video màu tổng hợp được chuyển
đổi sang dạng số ở ngỏ ra của VCU. Tín hiệu này được đưa đến 2 ngỏ ra VPU và
DPU.
Vide
o
A/D
Colo
r
Diff
B-
Y
White
blance
Brightnes
5v Clock
Res
15v et
Brightne
ss
D/A
Blanki
ng
Beam
Curre
nt
Telete
V- flyback
Color key
Phase &
H-blanking
inputs
Teletext inputs
Limiter input
from picture
tube
B
G
b. Vi mạch VPU : (Video Processor Unit : Vi mạch xử lý tín hiệu Video)
Hình 4: minh họa sơ đồ khối của VPU
Træåìng cao âàóng cäng nghãû
Trang 4
Code
convert
Chrom
a
t
Contra
st
lti l
Analog
multiple
xer
/
Bus
interfa
Data
multiple
Chrom
a
bd
ACC color
killer
decoder
PALL
Phase
compara
tor
h
Color
saturati
on
multipli
Test
5v
IM BUS
Brighness,
spot cutoff
current and
hit
Digitally
processed
luminance
si
g
nals
Âäö aïn täút nghiãûp truyãön hçnh säú
Hình 4 : Vi mạch xử lý tín hiệu Video (VPU)
Bước đầu tiên trong VPU là việc chia đôi tín hiệu màu tổng hợp được số hóa
sang dạng tín hiệu chói (Luminance) và tín hiệu màu riêng biệt (Chroma). Tín hiệu
chói đi qua mạch bẩy màu để loại ảnh hưởng của tín hiệu màu vào tín hiệu chói qua
mạch giới hạn biên độ để xén các biên độ khi tín hiệu vào quá mạnh. Tín hiệu màu
được đi qua mạch lọc thông dải BPF (Band Pass Filter) để lọc lấy thành phần màu.
Sau bộ lọc là mạch ACC, mạch triệt màu, giải mã màu. CCU sẽ báo cho bộ giải mã
màu biết tín hiệu truyền hình đang thu là NTSC hay PAL, để tín hiệu được giải mã
đúng, tạo ra các tín hiệu R-Y và B-Y. Trong VPU có một vòng khóa pha PLL, so
pha của tín hiệu đồng bộ màu (Color burst :hoặc lóe màu) từ đài phát đưa tới với tín
hiệu đồng hồ từ đồng hồ chuẩn. Sự khác biệt này nếu có sẽ tạo ra một điện áp
tương ứng khống chế đồng hồ dao động dao động đúng. Điện áp tạo ra là ở dạng số.
Re
or key set
Col
as (-3v)
Pulse input
S
Digital ubstrate
Bi
ground
PLL output to
system clock
chip
Cloc
k
Như vậy, mỗi lần quét ngang, đồng hồ hệ thống lại được điều chỉnh một lần.
Các tín hiệu màu được nâng lên trộn với nhau và cung cấp trở lại VCU. Ơí VCU,
các tín hiệu được giải đa hợp và dẫn đến để tách ra thành R-Y và B-Y chuyển đổi
DA cho sự tạo lại dạng tín hiệu tương tự (đây là bộ chuyển đổi DA kiểu bậc thang
điện trở). Một ma trận R, G, B tương tự chuyển đổi các tín hiệu màu và các tín hiệu
chói thành ra các tín hiệu R, G, B cần thiết.
c. Vi mạch DPU : (Deflection Processor Unit : Vi mạch xử lý sự làm lệch)
Hình 5 mô tả sơ đồ khối của DPU
Hình 5 : Vi mạch xử lý sự làm lệch (DPU)
Vi mạch VPU nhận các tín hiệu ở dạng số, và tạo ra tất cả các tín hiệu đồng bộ
và định thời. Tín hiệu Video đem vào DPU song song. Có nhiều mạch giới hạn biên
H-out
+5v
Clock
input
Reset
Test
input
Noise
Video
clampin
g
Gates
programa
ble
Gate
Standa
rd
il
Lowpass
phase
Phase
coparato
IM BUS
if
Calculartor
ii
Pulse
width
modulato
r
vertical
V-flyback
&sawtooth
output
Pulse
width
modulato
r
east-west
bl
Sync
pulse
separatio
V-
measurin
Settab
l
Subtrate
bias (-3v)
Clampin
voltage
output
g
Digitized
Composite
Video output
output
V-flyba
safety
ck
H
&
V blanking
& color-key
output
Grou
nd
H-flyback
int
p
ut
BUS
IM
Princusnion
correction
output
Træåìng cao âàóng cäng nghãû
Trang 5