Giáo trình kỹ thuật điện mạch tự động điều chỉnh độ lợi agc automatic gain control

ả, trong TV transistor, thường dùng kỹ thuật AGC khóa để giảm sự gây rối của các nhiễu biên độ cao trong tín hiệu hình. Mạch AGC này chỉ mở để đo xung đồng bộ ngang và căn cứ vào đó để chỉnh lại độ lợi của các tầng khuếch đại. * Nguyên lý hoạt động của mạch AGC khóa (KEYED AGC) hình Vậy: BJT chỉ dẫn trong thời gian tồn tại xung đồng bộ ngang. Trong các thời gian còn lại BJT tắt. Nhờ vậy, mạch AGC hạn chế được nhiễu biên độ cao trong tín hiệu hình, đồng thời xung đồng bộ và xung FlyBack có tần số cao 15750Hz nên mạch AGC đáp ứng nhanh. Đó chính là ưu điểm của mạch AGC khóa so với các mạch AGC khác như mạch AGC loại RC. hình II. MẠCH ĐIỆN AGC KHÓA hình 1. Thành phần mạch điện Q1 : AGC khóa (Keyed AGC) Q2 : AGC Amplifier R2, R3, R4 : Cầu phân cực, xác định điện áp VEQ1 = Cte C1 : Tụ thoát cực E của Q1 R1 : Trở định dòng phân cực Q1 đồng thời cách ly giữa Q1 và KĐH C2 : Tụ ngăn DC R5C3 : Mạch lọc AGC, lọc gợn do mạch hoạt động ở chế độ Switching R6 : Phân cực Q2 R7R8 : Tải cho Q2 R9, R10, R11 : Cầu chỉnh phân cực cho RFAMPS D1 : AGC trễ (Delay AGC) C4 : Tụ thoát 2. Hoạt động của mạch AGC • Khi vi tăng Æ tín hiệu hình hỗn hợp tại VIDEO DRIVE (hoặc VIDEO OUTPUT) tăng theo Æ xung đồng bộ ngang càng cao Æ IBQ1 tăng và do xung FlyBack (........) đến cùng lúc với xung đồng bộ đó làm Q1 dẫn mạch Æ ICQ1 tăng Æ C2 được nạp mạnh hơn Æ Sau khi hết xung đồng bộ (hết xung FB) Æ Q1 tắt Æ vCQ1<0 (do điện áp trên C2) Æ vCQ1 càng âm Æ IBQ2 giảm Æ vEQ2 giảm làm giảm phân cực IF và RF làm Av giảm Æ vo = Cte. Ngược lại • Khi vi giảm Æ xung đồng bộ ngang nhỏ Æ IBQ1 giảm Æ ICQ1 giảm Æ vCQ1 ít âm hơn Æ vEQ2 tăng làm tăng phân cực IF và RF làm Av tăng Æ vo = Cte. 3. Hoạt động của AGC trễ D1 Gọi vimin là điện áp vào nhỏ nhất mà tuner vẫn đạt tỉ số: ⎩⎨ ⎧≥= dB50or dB70 N S Khi vi < vimin Æ S/N không đạt Æ cắt bỏ AGC để cho RF Amplifier phân cực mạnh nhất Æ Av = Avmax Æ hình thu không bị nhiễu. Khi vi≥ vimax Æ AGC hoạt động giảm phân cực RFAMP tránh làm bảo hòa cho tầng này. D1 giữ nhiệm vụ đó. Cụ thể: • Khi tín hiệu nhập vào quá bé vi<vimin Æ Q1 dẫn yếu Æ vCQ1 ít âm Æ vBQ2 tăngÆ Q2 dẫn mạnh Æ vEQ2 tăng Æ D1 tắt, tương đương với trường hợp cắt bỏ AGC không cho tác động đến RFAMP để cho nó tác động mạnh làm cho tín hiệu đầu ra của Tuner tăng Æ S/N thỏa và trên màn hình không xuất hiện nhiễu. • Khi tín hiệu vào tăng quá lớn vi>vimax Æ Q1 dẫn rất mạnh Æ Q2 dẫn rất yếu Æ vEQ2 giảm nhỏ Æ D1 dẫn điện Æ AGC tác động lên RF làm giảm phân cực RFAMP để tránh làm cho nó bảo hòa. AGC Tuner chỉ hoạt động khi vi>vimax 4. Tác dụng của R3 và R10, R8 • Khi R3 Æ A Æ vEQ1 tăng Æ vi có biên độ lớn thì Q1 mới hoạt động được, tương ứng với máy thu đặt gần đài phát. ⇒ R3 Æ A : LOCAL :ở gần • Khi R3 Æ B Æ vEQ1 giảm Æ vi có biên độ thấp thì Q1 hoạt động bình thường, tương ứng với máy thu đặt ở xa đài phát. ⇒ R3 Æ B : DISTANCE :ở xa Vậy R3 là biến trở chỉnh biên độ tín hiệu nhập vào máy thu để mạch AGC làm việc bình thường. R3 gọi là AGC LEVEL. • Khi điều chỉnh R8, R10 Khi điều chỉnh R8, R10 thì thay đổi điện áp phân cực cho tầng khuếch đại trung tần hình và tầng khuếch đại cao tần. R8, R10 gọi là chiết áp AGC. 5. AGC thuận và AGC nghịch Định nghĩa: AGC thuận: Khi vi tăng mà mạch AGC có tác dụng làm tăng dòng phân cực cho IFAMP và RFAMP để giảm Av. AGC nghịch: Khi vi tăng mà mạch AGC có tác dụng làm giảm dòng phân cực cho IFAMP và RFAMP để giảm Av. hình BQ CQ FE I I h = b c fe i i h = Đặc tuyến hfe = f(ic) của BJT có dạng như hình vẽ. Đoạn [BC] dốc hơn đoạn [AB] Trong đoạn [AB] ta có: ICQ1 < ICQ2 thì hfe1 < hfe2 • Xét điểm Q2 ∈ [AB] Khi vi tăng, muốn Av giảm thì ta phải giảm hfe vì ie L fev h RhA ⋅= Muốn vậy, mạch AGC phải làm giảm phân cực ⇒ điểm Q2 phải dời về điểm Q1 (ICQ2 Æ ICQ1). Vậy đoạn [AB] ứng với mạch AGC nghịch. • Xét điểm Q3 ∈ [BC] Khi vi tăng, muốn Av giảm thì ta phải giảm hfe vì ie L fev h RhA ⋅= Muốn vậy mạch AGC phải làm tăng phân cực ⇒ điểm Q3 phải dời về điểm Q4 (ICQ3 Æ ICQ4). Vậy đoạn [BC] ứng với mạch AGC thuận. Trong mạch AGC đã khảo sát ta thấy: Khi vi tăng mạch AGC có tác dụng làm giảm phân cực IF và REAMP nên là mạch AGC nghịch và các BJT khuếch đại trung tần và cao tần phải làm việc trong đoạn AB của đường đặc tuyến hfe = f(ic). CHƯƠNG 5 MẠCH ĐỒNG BỘ SYSCHRONOUS CIRCUIT I. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN hình II. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU + Tách tín hiệu đồng bộ dọc 60Hz (hoặc 50Hz) và tách tín hiệu đồng bộ ngang 15750Hz (hoặc 15625Hz) ra khỏi tín hiệu hình hỗn hợp. + Tín hiệu đồng bộ dọc sẽ đồng bộ hoá cho mạch quét dọc chạy đúng tần số 60Hz (hoặc 50Hz) của đài phát. hình ảnh sẽ đứng yên theo chiều dọc. Nếu không đúng thì hình ảnh sẽ trôi theo chiều dọc. + Tín hiệu đồng bộ ngang sẽ đồng bộ hoá cho mạch quét ngang chạy đúng tần số 15750Hz (hoặc 15625Hz) để hình ảnh đứng yên theo chiều ngang hay không bị xé hình. + Mạch đồng bộ lấy tín hiệu hình hỗn hợp (composite Signal) có biên độ và cực tính thích hợp. Thông thường tín hiệu hình hỗn hợp được lấy từ ngõ ra của VIDEO DRIVE. hình Mạch thường có thành phần triệt nhiễu biên độ tác động vào. • Sơ đồ khối của mạch hình + BJT đồng bộ ON trong thời gian có xung đồng bộ và OFF trong thời gian còn lại. + BJT khuếch đại đồng bộ cũng hoạt động giống như vậy. Nếu tín hiệu đồng bộ có cực tính âm thì dùng BJT PNP Nếu tín hiệu đồng bộ có cực tính dương thì dùng BJT NPN III. THÀNH PHẦN MẠCH ĐIỆN VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 1. Thành phần mạch điện Qo : BJT khuếch đại thúc Video (Video Drive) Q1 : BJT tách xung đồng bộ Q2 : BJT khuếch đại đồng bộ và tải pha Ro : tải của Qo R1, C1 : thành phần triệt nhiễu RC C2 : tụ liên lạc D1, R2, R3: thành phần phân cực Q1 D1 : chặn xung dương từ C2 lên R2 khi nó xã qua R3 R5 : tải của Q1 C3 : tụ liên lạc R'5 : trở tạo điện thế âm để tắt Q2 trong thời gian không có xung đồng bộ R6, R7 : điện trở tải của Q2 C4, C5 : tụ liên lạc R8, C6, R9, C7: Mạch tích phân 2. Hoạt động của mạch hình Trong thời gian không có xung đồng bộ: Q1 OFF ⇒ vCQ1 = 0 Q2 OFF ⇒ vCQ2 = 1, vEQ2 = 0, vA = vB = 0 Trong thời gian có xung đồng bộ xung âm tác dụng vào B của Q1, C2 được nạp qua mối nối BE của Q1 ⇒ Q1: ON Æ vCQ1 = 1 C3 nạp qua BE của Q2 Æ vEQ2 = 1, vCQ2 = 0 Trong thời gian không có xung đồng bộ (I3), C2 phóng điện qua R3 áp một điện tích dương lớn vào cực B của Q1 làm cho Q1 tắt nhanh, Diode D ngăn không cho C2 phóng qua R2. Điện áp trên các cực của Q1, Q2 được vẽ như hình vẽ. C3 phóng điện từ cực dương qua R5, R'5 về cực âm của nó làm trên R'5 xuất hiện một điện áp âm lớn và Q2 tắt nhanh trong thời gian không có xung đồng bộ. • Mạch triệt nhiễu R1C1 Nhiễu có phổ rất cao (tần số nhiễu rất lớn). Nếu đặt 2 tụ nối tiếp C1 và C2 mà C1<<C2 thì khi nhiễu xuất hiện, C1 nạp rất mạnh (biên độ lớn hơn rất nhiều biên độ trên C2), trong khi đó C2 chưa tác động kịp nên nạp một lượng nhiễu nhỏ. Sau đó C1 phóng nhanh qua R1 để có thể nạp lại xung thứ hai. Đây là mạch triệt nhiễu RC. hình IV. MỘT SỐ MẠCH ĐỒNG BỘ CÓ MẠCH TRIỆT NHIỄU hình c Q2 : tách xung đồng bộ Q1 : noise cancellor R5, C3 : triệt nhiễu RC R8 : tải Q2 R1, R2: cầu phân áp định VE/Q1 C1 : tụ thoát (ổn định điện áp tại cực E của Q1) R3 : tải Q1 R4 : điện trở cách ly C2 : tụ liên lạc R6, R7: cầu phân cực cho Q2 R9, R5, R10, C6: mạch tích phân C4 : tụ liên lạc Khi tín hiệu nhiễu dưới 75% thì Q1 OFF. Nó sẽ triệt nhiễu bằng R5C3 hình Khi tín hiệu nhiễu có biên độ lớn hơn thì Q1 dẫn làm xuất hiện xung dương rất lớn ở cực C của Q1. Nó cộng với xung nhiễu âm tại cực B của Q2 tạo ra xung dương tại B/Q2 làm Q2 OFF trong thời gian có xung nhiễu lớn. hình d Q1 : Damper R1, R2, R3, R4: cầu phân áp, phân cực Q2, tiếp tế Q2 R1 : điện trở tải Q1 R4 : tải Q2 VBT : biến áp giao động dọc dao động chặn (nghẹt) D1 : bảo vệ C1 : tụ thoát để Q2 mắc theo CB C2 : tụ liên lạc R5 : phóng điện cho C2 R6, R7 : điện trở tải C3C4 : tụ liên lạc Q2 : tách đồng bộ Q3 : đảo pha + khuếch đại Trong thời gian có xung đồng bộ Q1: OFF Æ Q2: ON Æ vc/Q2 = 0 Khi không có xung đồng bộ Q1: ON Æ Q2: OFF Æ R1 +R2 +R3 R1 + R2 +R3 +R4 vc/Q2 = 1 = Vcc V. PHÂN CHIA XUNG ĐỒNG BỘ Ta có dạng xung đồng bộ và tín hiệu video tổng hợp (theo chuẩn FCC) hình Trong thời gian quét mành ngược cần có nhưng xung ngắn (như xung đồng bộ dòng) để chuyển động của chùm tia điện tử quét dòng vẫn phải thực hiện liên tục đồng thời sau xung đồng bộ dọc cần phải có những xung ngắn như xung đồng bộ ngang để giữ cho hình ảnh đứng yên ở mép trên cùng bên trái của màn đèn hình CRT. Do đó người ta chia xung đồng bộ mành và xung xoá mành thành 12 xung san bằng, 6 xung bó sát, 9 đến 12 xung như xung đồng bộ ngang. hình * Vì sao xung đồng bộ dòng không tác động được vào mạch V.OSC để có thể làm sai dao động dọc? Xung đồng bộ ngang có độ rộng xung hẹp nên khi qua mạch tích phân nó không đủ rộng để nạp cho tụ đến một giá trị điện áp cho phép cho nên nó không ảnh hưởng đến mạch V.OSC. Còn xung đồng bộ dọc thì có cấu tạo từ 6 xung bó sát, độ rộng lớn và đứng sát nhau, khi đến mạch tích phân thì làm điện áp trên tụ tăng dần và đến xung thứ 6 thì điện áp trên tụ đủ lớn để kích thích đồng bộ cho mạch V.OSC. hình • Tác động của xung đồng bộ vào mạch vi phân: Các xung san bằng, xung bó sát và các xung như xung đồng bộ dòng đều được đổi thành những xung nhọn coi như chúng tương tự như xung đồng bộ dòng vì thời gian quét dòng ngược chuyển động của chùm tia điện tử quét dòng vẫn phải liên tục nhờ các xung này. CHƯƠNG 6 MẠCH QUÉT DỌC I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Mạch quét dọc làm tia điện tử dịch chuyển theo chiều dọc trên màn hình. + Yêu cầu chính đối với mạch quét dọc là có tần số ổn định, không phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ và điện áp, bảo đảm chắc chắn sự điều khiển đồng bộ, không để các xung gây nhiễu ảnh hưởng, cho điện áp ra lớn có độ tuyến tính cao. + Thông thường hệ thống làm lệch tia điện tử theo chiều dọc là cuộn dây gọi là Vert Yoke. Để đảm bảo cho độ tuyến tính theo chiều dọc thì dòng điện quét chạy trong cuộn dây Iq phải có dạng răng cưa tuyến tính. Mà cuộn dây là cuộn cảm có điện trở lớn nên để Iq có dạng răng cưa thì vq phải có dạng hình thang. hình VDY: Vertical Deffection Yoke II. SƠ ĐỒ KHỐI hình Cần Iq mạnh Æ dây phải có trở kháng ZL bé. V.DRIVE là khối dùng để phối hợp trở kháng giữa V.OSC và V.OUT V.OUTPUT có thể được thiết kế một trong những dạng sau: Biến áp OTL 1 BJT công suất (chế độ A) 2 BJT công suất ( Push-pull) III. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN hình 1. Thành phần mạch điện Q1 : V. OSCILATOR Q2 : V. DRIVE Q3 : V.OUTPUT R1, R2, R3: cầu phân cực cho Q1 R2 : V. HOLD VBT : biến áp dao động dọc kiểu blocking C1 : tụ thoát C2 : tụ sửa dạng C3 : tụ liên lạc R4 : cùng với C2 tạo xung răng cưa đưa vào tầng sau R5 : điện trở giảm thế, V. SIZE R6, C4: mạch sửa dạng R10 : điện trở tải của Q2 R7, R8, R9: cầu phân cực cho Q2 C5 : tụ lọc tần số thấp VCH : cuộn chặn, làm tải của Q3 R12 : điện trở bổ chính nhiệt VDR : voltage depended Resistor: điện trở phi tuyến thay đổi trị số theo điện thế, để ổn định biên độ điện áp quét dọc. R11 : điện trở ổn định nhiệt R13, R14: điện trở đệm C6 : tụ triệt điện áp cảm ứng từ HDY sang VDY R15 : điện trở giảm thế C7 : tụ liên lạc 2. Cách hoạt động của mạch a. Hoạt động của mạch dao động dọc Khi tiếp điện vào mạch, do có tụ C1 và C2 ⇒ điện áp trên 2 tụ lúc ban đầu bằng 0 (không thay đổi tức thời) nên vBEQ1 = 0 do vB = vE = 12V ⇒ Q1 tắt. Sau đó C1 và C2 đều nạp. C1 nạp một điện áp do cầu phân thế định. C2 nạp một điện thế bằng Vcc ⇒ vBE tăng Æ IBQ1 tăng Æ Q1 mở. Dòng qua Q1 chạy từ Vcc qua L2, Q1, R4 xuống masses, làm phát sinh trên L3 một điện áp cảm ứng phải có chiều sao cho Q1 dẫn mạnh hơn Æ dòng qua Q1 tăng sẽ kéo theo điện áp cảm ứng tăng Æ dòng phân cực tăng Æ Q1 càng dẫn mạnh hơn nữa Æ Q1 đi đến bảo hoà. Nhưng khi Q1 bảo hòa Æ ICQ1=Cte Æ Δi = 0 làm phát sinh điện cảm ứng sang L3 có chiều ngược với chiều điện áp ban đầu. Vì L3 > L2 ⇒ điện áp cảm ứng thông thường sẽ rất lớn, hơn điện áp phân cực từ 8 ÷ 10 lần làm Q1 bị ngưng dẫn nhanh chóng. Đây là trường hợp Q1 bị nghẹt hay bị chặn. Gọi là dao động nghẹt hay dao động chặn (Blocking Oscilator). Sau thời gian t, điện áp cảm ứng tiến dần đến giá trị 0 Æ vBEQ1 tăng đến vγ Æ Q1 mở và quá trình cứ tiếp diễn: Q1 tắt, Q1 dẫn. Dạng sóng tại R4 sẽ là hình chữ nhật nếu không có tụ sửa dạng C2. b. Tác dụng trong mạch khi điều chỉnh R2. hình Gọi: VL3: điện áp cảm ứng trên L3 VPC: điện áp phân cực do R1R2R3 tạo ra ⇒ vBEQ1 = vL3 + vPC + Khi chiết áp R2 Æ A ⇒ vPC tăng Æ vBEQ1 ít âm hơn và B Æ BA làm T1 giảm Æ T = T1+T2 giảm Æ fv tăng. + Khi chiết áp R2 Æ B ⇒ vPC giảm Æ vBEQ1 âm hơn và B Æ BB làm T1 tăngÆ T = T1 + T2 tăng Æ fv giảm. Vậy khi chỉnh R2: B Æ A thì fv tăng. Khi fv = 50Hz hoặc fv = 60Hz: hình đứng yên theo chiều dọc. R2: giữ hình đứng yên gọi là V.HOLE c. Hiện tượng đồng bộ hoá trong mạch quét. hình Đồng bộ để giữ cho dao động dọc đồng tần số và đồng pha với đài phát. Trong thời gian Q1 tắt ta tác động một xung thích hợp thì Q1 sẽ đổi trạng thái. Ta nói Q1 đồng bộ với xung kích. Muốn đồng bộ được tốt thì xung đồng bộ phải thoả mãn điều kiện: + Biên độ phải đủ lớn để vBEQ1 >> vγ ở thời điểm kích + Phải có cực tính dương + Xung đồng bộ phải đi trước một tí (chỉnh R2 để thoả mãn điều kiện này). Khi hình ảnh mờ Æ biên độ tín hiệu đồng bộ giảm Æ hình tuôn chạy. d. Công dụng của C2 hình + Khi Q1 tắt Æ C2 nạp qua R4 + Khi Q2 dẫn Æ C2 xã qua Q1 làm vR4 tăng Chú ý vC2 + vR4 = Vcc e. Tác dụng mạch khi điều chỉnh R5 + Khi R5 Æ D Æ R5 Æ max Æ viQ2 Æ min Æ hình ảnh co lại theo chiều dọc. + Khi R5 Æ D Æ R5 Æ min Æ viQ2 Æ max Æ hình ảnh giản ra theo chiều dọc. Vậy khi chỉnh R5 hình ảnh bị giản ra hay co lại theo chiều dọc. R5: V.SIZE f. Công dụng của R6C4 R6C4 có tác dụng làm dòng quét dọc Iqd thay đổi tuyến tính theo thời gian, lúc đó hình ảnh sẽ tuyến tính theo chiều dọc trên màn hình. hình hình vẽ mô tả quan hệ giữa độ tuyến tính của dòng Iqdọc trong cuộn dây làm lệch tia điện tử (VDY) và độ tuyến tính của hình ảnh theo chiều dọc. + Dòng quét Iqd theo đường thẳng 1 tương ứng với hình tròn 1 trên màn hình. + Tương tự Iqd theo đường cong 2 tương ứng với hình 2. + Tương tự Iqd theo đường cong 3 tương ứng với hình 3. CHƯƠNG 7 MẠCH QUÉT NGANG I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU + Mạch quét ngang tạo tín hiệu quét ngang có tần số 15750Hz (hệ FCC) hay 15625Hz (hệ OIRT hay CCIR) đồng bộ với đài phát nhờ xung đồng bộ. + Tạo dòng Iq trong cuộn lệch ngang (H.YOKE) có dạng răng cưa tuyến tính. Mà cuộn lệch ngang được quấn nhiều vòng có tính thuần cảm L nên để tạo Iq dạng răng cưa tuyến tính thì vq phải có dạng chữ nhật. hình ∫ ⋅−=−=⇒−= tL V dtv L 1i dt di Lv qqq q q vq = Vq = Cte (xung chữ nhật) + Mạch quét ngang tạo điện áp đại cao thế cung cấp cho Anode. với điện áp 9KV ÷ 18KV đối với trắng đen và 18KV ÷ 30KV đối với màu + Tạo điện áp xung Parabol đốt tim đèn hình + Tạo điện áp trung thế từ 100V ÷ 400V để cấp cho các phần sau đây: o Video output (xuất hình) o Lưới màn (screen) o Lưới hội tụ Focus o Katode của đèn hình o Đôi khi cung cấp cho phần quét dọc và xuất âm + Cung cấp tín hiệu cho mạch AGC khoá + Cung cấp tín hiệu cho mạch AFC + Cung cấp tín hiệu đưa vào cực E của BJT video output để làm tắt BJT trong thời gian xóa ngang. II. SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH QUÉT NGANG hình HBT: Horizontal Blocking Transformer: biến thế dao động ngang kiểu Block HDT: Horizontal Drive Transformer: biến thế của BJT H.Drive Dao động Blocking thích hợp nhất cho kiểu tạo xung hình chữ nhật nên rất thông dụng, đồng thời kiểu mạch này cho tần số ổn định hơn cả. 1. Hoạt động của mạch khuếch đại công suất ngang H.OUTPUT hình Gọi C: là tụ điện tương đương với toàn bộ tụ điện trong khu vực L: là cuộn dây tương đương với toàn bộ cuộn dây trong khu vực + Trong khoảng thời gian 0 ÷ t1: Xung kích vào vBEQ4 ở mức 1 ⇒ Q4 bảo hoà ⇒ vL = -V. Dòng iL tăng tuyến tính (muốn vậy V phải ổn định). + Trong khoảng thời gian t1 ÷ t2: Xung kích vào vBEQ4 ở mức 0 ⇒ Q4 tắt, xuất hiện điện áp cảm ứng dt di Lv LL ⋅−= có chiều dương ở cực C của Q4, iL vẫn không đổi chiều nhưng giảm dần, dòng này chọn trong vòng L, C và nạp điện cực đại và tụ bắt đầu phóng điện ngược trở lại cuộn dây L cho nên dòng iL đổi chiều iL và tăng dần chiều âm như hình vẽ. Vì L có giá trị lớn và dt diL lớn nên điện áp cảm ứng vL rất lớn (có thể bằng 8 ÷ 10 lần điện áp tăng cường V) vL đặt lên cực CE của Q4 ⇒ Q4 phải có điện áp chịu đựng cao khoảng 1000V). + Trong khoảng thời gian t2 ÷ t3: Xung kích ở mức 1 làm Q4 từ tắt chuyển nhanh sang bảo hoà và điện áp trên L bằng -V như trong giai đoạn 0 ÷ t1. Chú ý: trong khoảng thời gian t2 ÷ t3 Q4 bảo hoà lại nhưng lúc đó trong cuộn dây và tụ điện vẫn còn tích trữ năng lượng L là V ± ΔV chứ không phải là không đổi dòng iL thực chất là không tăng tuyến tính mà uốn lượn ⇒ Để khắc phục ta dùng diode Damper D5 . D5 triệt năng lượng còn dư trong cuộn LC khi Q4 bảo hòa lại. 2. Hoạt động của mạch tăng cường D3 C16 hình Ở bán chu kỳ dương ở A và âm ở B như hình vẽ ⇒ sức điện động trong cuộn AB nạp cho tụ điện C16 qua diode D3 như hình vẽ làm trên tụ C16 có tích một lượng điện áp khoảng bằng 1/2 Vcc = 6V Sau đó ở bán chu kỳ âm ở A và dương thì D3 cản dòng điện xã của C16. Do đó điện áp nguồn cung cấp cho Q4 thực chất bằng: V18V6V12VVV 16Ccc =+=+= Vậy nhờ thành phần mạch tăng cường D3 và C16 mà điện áp cung cấp cho Q4 được tăng lên. Chú ý: hình Diode nắn đại cao thế D6 phải chịu đựng một điện thế ngược là 25KV PHẦN HAI TRUYỀN HÌNH MÀU CHƯƠNG 8 CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA TRUYỀN HÌNH MÀU I. ÁNH SÁNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NGUỒN SÁNG Ánh sáng là một dạng năng lượng điện từ. Năng lượng này truyền đến mắt ta và xảy ra quá trình hóa điện, tạo ra các xung điện tương ứng và được truyền đến hệ thần kinh não giúp ta nhìn thấy vật thể với màu sắc riêng biệt của nó. Ánh sáng thấy được là ánh sáng điện từ có tần số từ 3,8.1014 đến 7,9.1014Hz. Tương ứng với bước sóng 780nm Æ 380nm với vận tốc truyền c ≈ 300.000Km/s. Hình 1: Dải sóng điện từ Nguồn sáng có phổ đều từ 380nm Æ 780nm sẽ cho cảm giác ở mắt người là nguồn sáng trắng. hình Nếu nguồn sáng chỉ có một khoảng ngắn của phổ nơi trên thì mắt người ghi nhận được một trong các màu phổ như dưới đây: Hình 2: 7 màu phổ II. MÀU SẮC VÀ ĐẶC TÍNH 3. Màu sắc Màu của vật không phải là nguồn sáng. Khi ánh sáng trắng chiếu vào một vật nào đó thì một số bước sóng bị vật ấy hấp thụ hoàn toàn hoặc một phần. Các bước sóng không bị hấp thụ còn lại phản chiếu đến mắt cho ta cảm giác vè một màu nào đó. Màu đen về phương diện ánh sáng được xem là màu trắng có cường độ chiếu sáng thấp dưới khả năng kích thích của mắt. 4. Các đặc tính xác định một màu a. Độ chói (Luminance) Độ chói là cảm nhận của mắt với cường độ của nguồn sáng là đáp ứng của mắt với biên độ trung bình của toàn phổ. hình b. Độ bảo hòa (Saturation) Độ bảo hòa của một màu là sự tinh khiết của màu ấy với màu trắng, là khả năng màu ấy bị pha loãng bởi ánh sáng trắng nhiều hay ít. Như vậy các nguồn đơn sắc có độ bảo hòa tuyệt đối vì không bị ánh sáng trắng lẫn vào. Nguồn sáng trắng có độ bảo hòa bằng 0 vì xem như đã bị ánh sáng trắng lẫn vào hoàn toàn. Màu bất kỳ = Lượng sáng trắng + Lượng sáng màu Hình 9: Độ bảo hoà Độ bảo hoà ở đây là mối tương quan giữa tỉ lệ hai thành phần lượng sáng trắng và lượng sáng màu. Thành phần sáng trắng càng nhiều, độ bảo hoà càng kém và ngược lại. Tia laze có độ bảo hoà cực tuyệt đối vì chỉ còn một bước sóng duy nhất. c. Sắc thái (Hue, Tint) Sắc thái của một màu hoàn toàn là cảm giác chủ quan của con người. Thường sắc thái quyết định bới bước sóng lấn lướt nhất trong toàn phổ. Cùng một màu đỏ chẳng hạn nhưng mỗi người cảm nhận sắc thái đỏ đó có thể khác nhau. III. CẤU TẠO CỦA MẮT NGƯỜIThí nghiệm kiểm chứng 5. Cấu tạo của mắt Mắt người bị kích thích trong vùng của bước sóng điện từ 380nm ÷ 780nm và cảm nhận là ánh sáng. Cảm nhận này có được là nhờ các tế bào thần kinh thị giác nằm bên trong hốc mắt. Có hai loại tế bào thần kinh thị giác, khoảng: + 130 triệu tế bào que nằm rãi rác khặp võng mô, cho cảm giác về độ chói (cường độ sáng). + 7 triệu tế bào nón hầu hết tập trung ở hoàng điểm (nằm ngay chính giữa phía trong hốc mắt) cho cảm giác về cả cường độ sáng và màu sắc. Tế bào này có 3 loại: + Loại thứ nhất: nhạy với màu lơ (Blue) + Loại thứ hai: nhạy với màu đỏ (Red) + Loại thứ ba: nhạy với màu lá cây (Green) 6. Độ chói của mắt Hình vẽ biểu diễn độ chói của mắt ở từng bước sóng. Nếu lấy một nguồn sáng trắng có cường độ chuẩn mà mắt người ghi nhận độ chói 100% thì cũng với cường độ ấy, ánh sáng đỏ (Red) cho mắt cảm giác độ chói 30%, ánh sáng lơ (Blue) là 11% và ánh sáng xanh (Green) là 59%. Từ đó suy ra công thức tín hiệu trắng đen của mắt: Độ chói của 1 màu X Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B Với Y là độ chói của một màu (R, G, B) R, G, B là tỉ lệ phần trăm của 3 thành phần R, G, B tạo ra màu X. * Thuyết 3 màu Các kết luận Kết luận 1: Tất cả các màu đều được từ ba màu cơ bản R, G, B gọi là thuyết ba màu. Kết luận 2: Mắt thu nhận hình ảnh của vật và 3 loại tế bào hình nón cho ta cảm giác về màu sắc của vật. Chú ý: ví dụ độ chói của các màu Việc chọn các màu cơ bản cần phải thoả mãn điều kiện: Trộn 2 màu bất kỳ trong 3 màu cơ bản sẽ không cho ra màu cơ bản thứ 3. Ta có thể có vô số tập ba màu cơ bản nhưng cần lưu ý là, nếu như hai trong số 3 màu cơ bản nằm ở cuối hai đầu vùng nhìn thấy, còn màu cơ bản thứ ba nằm ở giữa thì có khả năng dễ dàng tạo lại phần lớn các màu tồn tại trong thiên nhiên. (Commission International de l’Eclairage: CIE). Năm 1931 Hội đồng quốc tế nghiên cứu về ánh sáng CIE đã chọn 3 màu cơ bản sau đây: + Đỏ (Red) có bước sóng λ = 700nm + Lá cây (Green) có bước sóng λ = 546,1nm + Lơ (lục) (lam) (Blue) có bước sóng λ = 435,8nm IV. THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG THUYẾT BA MÀU VÀ SỰ TRỘN MÀU. 7. Thí nghiệm kiểm chứng Để kiểm chứng người ta dùng máy đo (Sắc kế). Máy đo màu gồm 3 nguồn sáng R, G, B và màn ảnh có dạng tam giác. hình Màu X chiếu sáng một bên màn ảnh còn bên màn ảnh còn lại được chiếu bởi ba nguồn sáng cơ bản R, G, B có thể điều chỉnh cường độ được. Tiến hành điều chỉnh 3 nguồn sáng cho đến khi màu tổng hợp đồng nhất với màu cần xác định X, nghĩa là cùng độ chói, sắc thái và độ bảo hoà màu. Từ đó ta tìm được phần trăm của 3 màu theo công thức: X ⇔ a(R) + b(G) +c(B) Với a, b, c là tỉ lệ phần trăm tương ứng cần tìm. Bằng cách mò mẫm thay đổi các tỉ lệ ấy, có thể tạo ra hầu hết các màu trong thiên nhiên. 8. Sự trộn màu Chiếu 3 nguồn sáng màu cơ bản R, G, B có cùng cường độ lên màn ảnh bằng vải trắng (để có sự phản chiếu hoàn toàn ở màn ảnh). Ta có kết quả trộn màu như sau ở các vùng giao nhau: R = G = B R + G Æ Y (yellow) R + G Æ M (Magenta - tía) B + G Æ C (Thiên thanh - Cyan) R + G + B Æ W (White) hình Hiện tượng trộn màu được giải thích như sau: Thực ra không hề có sự pha trộn giữa các bước sóng của các màu cơ bản. Tại vùng mắt người thấy màu trắng chẳng hạn, vẫn có đủ 3 bước sóng của 3 màu R, G, B riêng rẻ đến mắt cùng một lượt và cả 3 nhóm tế bào nón R, G, B cùng bị kích thích giống y như trường hợp đã chiếu ánh sáng trắng vào mắt. Hai hiện tượng vật lý khách quan khác nhau đã gây cùng cảm giác cho mắt người. Màu tía (Manenta) không phải là một thực tế khách quan (vì không có bước sóng của màu tía) mà do màu R và B kích thích vào 2 loại tế bào nón nhạy với màu R và B gây cho người quan sát có cảm giác màu tía. Sự trộn màu như vậy thực ra chỉ là kết quả lợi dụng sự nhầm lẫn của mắt và được khai thác triệt để trong truyền hình màu. V. NGUYÊN LÝ CỦA CAMERA MÀU VÀ ĐÈN HÌNH MÀU 9. Camera màu (Color Camera) Sau hệ thống quang học thu ánh sáng là các gương lọc màu. G1: Cho màu lục (Green) qua đưa màu đỏ lên trên, sau đó màu đỏ gặp gương phản chiếu M1 phản chiếu đi ngang. G2: Cho màu lục đi qua và đưa màu lơ (Blue) xuống dưới, sau đó màu lơ gặp gương phản chiếu M2 phản chiếu đi ngang. Ba loại tế bào nhạy màu gọi là 3 ống vidicon 1, 2, 3 sẽ nhận 3 chùm tia màu để đổi ta điện thế 3 màu. Ví dụ: VR = 3mV~ R = 3mV~ VG = 2mV~ Nhưng thường chỉ viết G = 2mV~ VB = 1,8mV~ B = 1,8mV~ Sự phân tích màu được thực hiện cho từng điểm ảnh của vật: Trong phía sau camera có bộ phận hoạt động như tế bào que tạo lại tín hiệu trắng đen, hay còn gọi là độ chói: Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B hình Mạch tạo ra tín hiệu trắng đen cho tivi gọi là mạch matrix. Tín hiệu video tổng hợp R, G, B và độ chói Y được gởi đến máy thu. Cho vào 3 chùm tia để pha lại màu trên mặt đèn hình màu. 10. Đèn hình màu a. Cấu trúc của đèn hình màu hình b. Đèn hình delta Δ Do hãng RCA chế tạo đầu tiên vào năm 1956. Ba tia được bố trí trên 3 đỉnh của một tam giác đều: hình Các máy nội địa Nhật sản xuất trước 1979 còn loại đèn hình này. Mặt đèn hình được phun sơn oxid đặc biệt để chùm tia đập vào với vận tốc cao thì phát ra ánh sáng màu. Ba điểm màu tập trung thành một tổ hợp màu. Khi ba chùm tia đập vào ánh sáng phát ra sẽ hoà lại cho ra 1 điểm màu. hình Trước mặt máy có mặt nạ đục lỗ giúp cho chùm tia hội tụ tại điểm 0 trước khi đập vào màn hình màu (Shadow mask). Mặt nạ đục lỗ làm bằng thép cứng. Khi các chùm tia đến lỗ thì có một số e- đập vào mặt nạ sinh nhiệt nó rất nóng, năng lượng mất mát có khi lên đến 60%. Ngoài ra khi mặt nạ bị nhiễm từ do loa, nam châm thì hình bị lem, nhiều vân nhiễu. Lúc đó phải khử từ bằng máy khử dùng dòng cao tần. Ở loại máy này có 12 biến trở ở đuôi đèn để chỉnh màu nên việc cân chỉnh gặp nhiều khó khăn, nhất là vấn đề chỉnh chùm tia. Hiệu suất thấp 10% ÷ 15% Æ Công suất cung cấp gấp 10 lần TV trắng đen tương đương Æ đèn mau giò. c. Đèn hình TRINITRON Đèn hình có chất lượng tương đối nhưng việc hiệu chỉnh tụm tia khó khăn và hiệu suất thấp. Sau nhiều năm nghiên cứu, năm 1968 hãng SONY đèn hình màu TRINITRON. Δ hình Màn hình photpho bây giờ gồm có các sọc R, G, B xếp xen kẻ Mặt nạ đục lỗ được thay bằng lưới có điện thế âm Æ để hướng dẫn chùm tia bắn trúng vào các tổ hợp màu, khi e- đến lưới nó sẽ bị điện thế âm đẩy lọt vào giữa chính vì công suất chỉ cần thấp và hiệu suất đạt được cao. Ngoài ra vì lưới nhỏ nên ít bị nhiễm từ. Giữa các vạch màu có lằn đen để hấp thu các tia e- bị lệch gọi là vi sọc đen(Micro Black) nên màu không bị lem, hình rực và đẹp. Hiệu suất 25% ÷ 30% Đèn hình bền, tuổi thọ cao, lớn nhất so với các loại đèn hình. ⇒ d. Đèn hình màu InLine Trinitron vừa ra đời đã được hưởng ứng ngay trong thương mại và đặt đèn hình màu tam giác trên đường đào thải. Điều này đặt ra cho công nghiệp truyền hình màu của Mỹ yêu cầu phải cạnh tranh ráo riết với SONY. Cho nên vào đầu năm 1970 (khoảng 1972) hãng General Electric (Mỹ) đưa ra thị trường đèn hình InLine. Về cơ bản, đèn InLine vẫn như đèn Trinitron nhưng để tăng ngắt ra từng quảng tương ứng với dòng một. Khe lưới hở cũng được thay đổi cho phù hợp và trước mỗi điểm G lại khoan một lỗ hình dạng y như điểm G. Điều này làm giảm hiệu suất (thực tế chỉ còn 20% ÷ 25%). Cho đến nay trừ hãng SONY vẫn duy trì sọc phát quang để tận dụng hiệu suất, còn tất cả các hãng trên thế giới đều dùng loại đèn InLine. hình Dàn trên mặt phẳng VI. TỌA ĐỘ MÀU Một màu hoàn toàn được xác định bằng một điện áp của tín hiệu chói Y và 2 điện áp tín hiệu sắc (R – Y) và (B – Y). Nếu xem Y là một thông số (bằng bao nhiêu cũng được) Æ có thể biểu diễn tính chất một màu bằng hệ trục vuông: tung (R – Y), hoành (B – Y). Ví dụ: màu trắng W có: R – Y = 0 và B – Y = 0 nên nằm tại tâm 0 của hệ trục. hình Đối với màu trắng Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B = (0,3 + 0,59 + 0,11)R or G or B = R(or G or B)- (vì R =G =B) ⇒ B – Y = 0, R – Y = 0, G – Y = 0 Đối với (.) (R – Y) = 0,7 (B – Y) = -0,3 R (R – Y) = -0,7 (B – Y) = 0,3 C (R – Y) = -0,59 (B – Y) = -0,59 G (R – Y) = 0,59 (B – Y) = 0,59M (R – Y) = -0,11 (B – Y) = 0,89 B (R – Y) = 0,11 (B – Y) = -0,89Y CHƯƠNG 10 THIẾT LẬP HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU I. VẤN ĐỀ TƯƠNG HỢP Truyền hình màu ra đời khi truyền hình đen trắng đã trưởng thành. Hàng triệu TV đen trắng đã được sản xuất và còn đang phát triển. Vì vậy việc đầu tiên cho công tác truyền hình màu là phải làm sao không gây ảnh hưởng đến truyền hình trắng đen đang hoạt động mà còn làm sinh động và phong phú thêm. Yêu cầu là TV trắng đen phải bắt được tín hiệu chói Y của đài màu. 11. Tôn trọng các chuẩn đen trắng a. fH và fV 15625Hz 50Hz Cho OIRT và CCIR 15750Hz 60Hz FCC b. Tôn trọng khổ rộng băng thông của trung tâm tần hình c. Phải tôn trọng tần số của băng tần UHF và VHF SRFf VIDRFf SIFf VIDIFf 12. Hậu quả Với băng thông hẹp như vậy thì không thể chuyển 3 màu cùng một lúc được. Phải chọn cho mỗi một màu một sóng tải phụ (Subcarra). Nhưng từ 0 ÷ 4,2MHz để dành cho tín hiệu trắng đen. Ít nhất cũng là từ 0 ÷ 3MHz để cho hình không bị mất chi tiết. hình Vậy trên phương diện kỹ thuật không thể chuyển 3 màu R, G, B và 3 sóng tải phụ cùng một lúc được. Các nhà toán học đề nghị gởi đi 2 màu trong 3 màu nhưng phải pha với trắng đen. Người ta chọn màu đỏ và màu xanh lơ (R – Y) và (B – Y) Công thức đen trắng Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B ⇒ 0,3R + 0,59G + 0,11B = 0,3R + 0,59G + 0,11B ⇒ 0 = 0,3(R – Y) + 0,59(G – Y) + 0,11(B – Y) ⇒ 0,59(G –Y) = -0,3(R – Y) - 0,11(B – Y) ⇒ (G – Y) = )YB( 59,0 11,0)YR( 59,0 3,0 −−−− ⇒ (G – Y) = )YB( 6 1)YR( 2 1 −−−− Vậy ta có công thức Công thức này dùng cho mọi hệ màu: ⇒ Mạch cộng tỉ lệ hình Gọi là mạch Matrix (G – Y) =