PÁLINSZKI ANTAL — KIS-SZÖLGYÉMI BME Híradástechnikai Elektronika Intézet
F E R E N C
A TBA120S integrált áramkör alkalmazása kétnormás Secam/Pal színes televízió dekóderben ETO 6S1.3.049.77 TBA 120 St 621.S97.62
SEGAM- és PAL-rendszerű a d á s vételére e g y a r á n t alkalmas vevőkészülékek k é t n o r m á s dekódereinek a kialakításánál az egyik legfontosabb szempont, hogy a dekóderek minél t ö b b olyan á r a m k ö r i egységet tar talmazzanak, amelyek m i n d k é t norma esetén üzemel nek, ugyanis ez az egyik legjelentősebb tényező, amely eldönti, hogy az adott dekóder alkalmazása mennyire gazdaságos. A z a l á b b i a k b a n összefoglal j u k azokat a k u t a t á s i eredményeket, amelyek a T B A 120 S integrált á r a m k ö r n e k k é t n o r m á s dekó derben t ö r t é n ő felhasználása során a d ó d t a k .
1. PAL-dekóder kristályvezérelt oszcillátorának AFC áramköre Egy oszcillátor A F C - á r a m k ö r é n e k az általános t ö m b v á z l a t a az 1. á b r á n l á t h a t ó . Végeredményben ez a t ö m b v á z l a t leírja b á r m e l y speciális felhasználásra kerülő A F C - á r a m k ö r r e l ellátott oszcillátornak is az elvi m ű k ö d é s é t . A tényleges á r a m k ö r i realizálás azon ban nagyon sokféle lehet. Ezen sokféle riplizáció egyikét szeretnők i t t bemutatni. PAL-rendszerű színjel dekódolásánál rendkívül fontos, hogy a dekóderben előállított színsegédvivő fázisban és frekvenciában pontosan megegyezzen a kódolásnál felhasznált színsegédvivő frekvenciájával és fázisával, ugyanis ez elengedhetetlenül szükséges a színkülönbségi jelek áthallástól mentes demodulálásához. E z t megvalósítandó mind a diszkrét elemek kel, m i n d az integrált á r a m k ö r ö k k e l felépített P A L dekóderek kvarcoszcillátort tartalmaznak, amelyet AFC-áramkörrel l á t n a k el. A fázisösszehasonlító á r a m k ö r referencia-jelként a minden TV-sorban to Referencia Jel Fázis őszszepasonlitó áramkör
Alulát-„ eresztő száré
v á b b í t o t t burst-jelet használja fel. A P A L - d e k ó d e rekben alkalmazott A F C - á r a m k ö r ö k t ö m b v á z l a t a a 2. á b r á n l á t h a t ó . A tranzisztoros P A L - d e k ó d e r e k b e n értelemszerűen az A F C - á r a m k ö r ö k is diszkrét á r a m k ö r i elemekből készültek. De hozzátehetjük, hogy i n t e g r á l t á r a m körökkel megvalósított dekóderek k ö z ö t t is v a n olyan v á l t o z a t , ahol t ö b b e k k ö z ö t t az A F C - á r a m k ö r is diszkrét elemekből áll. (Pl. a Grundig cég T B A 510 és T A A 630 i n t e g r á l t á r a m k ö r ö k k e l felépített P A L dekódere.) Kifejlesztettek m á r olyan integrált á r a m k ö r ö s dek ó d e r e k e t is, amelyeknél nemcsak a dekódolás fő funkcióit végzik el az IC-k, hanem az összes járulékos feladatot is ezek látják el. Ilyenek például a kvarc oszcillátor frekvenciaszabályozása, a sorazonosítás biztosítása és a színkikapcsoló (killer) feszültség elő állítása. A p é l d a k é n t említett járulékos feladatok ellátásra a Philips-cég kifejlesztett egy önálló integ r á l t á r a m k ö r t , a T B A 540 t í p u s t . A T B A 540, T B A 520 és T B A 560 i . c - k e g y ü t t egy teljesen i n t e g r á l t kivitelű P A L - d e k ó d e r t alkotnak. A TCA 640, TCA 650 és T C A 660 i . c - k a T B A 540 IC-vel kiegé szítve egy teljes egészében integrált P A L / S E C A M d e k ó d e r t alkotnak, ahol a T B A 540 i . c - n a k P A L ü z e m ű működésnél van csak szerepe. A T B A 540 elvi felépítése a 3. á b r á n l á t h a t ó . A re ferencia színsegédvivőt egy kristályvezérelt oszcillá tor állítja elő, amelyhez egy reaktanciafokozat csat lakozik. A reaktanciafokozatot burst fázisdetektor vezérli, amely összehasonlítja a kvarcoszcillátor je lének és a burstnek a fázisát. A burst fázisdetektor nak nevezett egység ezenkívül m é g egy félsorfrek venciás négyszögjelsorozatot is előállít, amelynek az
Reaktan,cia áramkör
Oszcillátor
Szabályozóit •o.
1. ábra. Frekvenciaszabályzott oszcillátor íelépítésének tömbvázlata
PAL színjei
Kapu áramkör
Erostto
Fázis összehásonlitó
, Alul- , áteresztő szaró
Rektancia aramkor
Burst kapujel 2. ábra. PAL-dekóder AFC-áramkörének tömbvázlata
200
SECAMIPAL
Kvarc oszcillátor
PÁLINSZKI A—KIS-SZÖLGYÉMI F . : S E C A M / P A L SZÍNES T V D E K Ő D E R
3. ábra. A T B A 540 ( P H I L I P S ) IG tömbvázlata
(R-t) referencia szinsegéd-
' (8-y)
referencia
szt'nsegédi/ii/S
^Killer *7~'feszültség
Azonosító és ACC *-g~ feszültség
\H3í>9-PK3\
a m p l i t ú d ó j a a burst a m p l i t ú d ó j á v a l a r á n y o s és ez a jel hordozza a sorazonosításhoz szükséges informá ciót is. E z t a négyszögjelsorozatot dolgozza fel az ú n . 7,8 kHz-es d e m o d u l á t o r . Ez a d e m o d u l á t o r hozza létre a sorazonosításhoz felhasználható egyenfeszült séget, valamint ugyancsak ezen d e m o d u l á t o r kime nőjelét használja fel az ú n . killer detektor, amely a színcsatorna automatikus k i - , illetve bekapcsolásá hoz szükséges feszültséget állítja elő. A T B A 540 természetesen felhasználható olyan P A L - d e k ó d e r h e z is, amely nem integrált á r a m k ö r ö s kivitelű. Ez külö nösen a z é r t figyelemre méltó, mert jelenleg a hazai g y á r t á s ú színes vevőkészülékekben m é g diszkrét á r a m k ö r i elemekből felépített d e k ó d e r t h a s z n á l n a k .
Tekintettel azonban arra, hogy a T B A 540 hazai fel használása az import és az ezzel kapcsolatos deviza kérdések, t o v á b b á a kis d a r a b s z á m m i a t t nem lenne gazdaságos, figyelemre m é l t ó n a k látszik egy o l y a n i n t e g r á l t á r a m k ö r r e épülő, megoldás kifejlesztése, amelyiket m á s célra is nagy s z á m b a n f e l h a s z n á l n a k , így a l k a l m a z á s a gazdaságos.
2. A T B A 120 S (Siemens) integrált á r a m k ö r tulajdonságai F r e k v e n c i a m o d u l á l t j e l demodulálására fejlesztette k i a S I E M E N S - c é g a T B A 120 S IC-t. T e h á t az á r a m -
6
40
fázis toló
I Bemenet \
Határoló erősítő
Demodu látor
Hangfrekvenctps
erosito
Kimenet 18
i Feszültség stabili zátor
1 4. ábra. A T B A 120 S (SIEMENS) működését személtető tömbvázlat
^
, I S Erősítés szabályozás t
' + 12V
201
H Í R A D Á S T E C H N I K A X X V I . É V F . 7. SZ.
PAL színjei
TBA120S
Burst kapujel
juA7U
íVdricap Tdidda
Kvarc oszcillátor
Szelektív erősítő
Egyenlra nyitó -W-
'feszültség
Referencia szln3 segédvi vők
Erősítő
5
fázistoló
6 Azonosító áramkörhöz 5. ábra. T B A 120 S alkalmazása PAL-dekóderben
k ö r alkalmazhatósága kiterjed mind a rádióvevő készülékekben, mind a TV-vevőkészülékek F M h a n g c s a t o r n á j á b a n t ö r t é n ő felhasználásra. Ennek megfelelően a T B A 120 S lényegesen olcsóbb, m i n t a csak speciálisan televíziós felhasználhatóságú T B A 540. A T B A 120 S elvi m ű k ö d é s é t szemléltető t ö m b v á z l a t a 4. á b r á n l á t h a t ó . A bemenetre kerülő F M jel a nyolcfokozatú határoló erősítőn keresztül j u t a koincidencia elven m ű k ö d ő fázisérzékeny demodulátorra! A demodulátor másik bemenetére egy — a frek vencia függvényében közel lineáris fáziseltolású— fázistolón keresztül j u t a demodulálandó FM-jel. A d e m o d u l á t o r kimenetére egy v á l t o z t a t h a t ó erősí tésű hangfrekvenciás erősítő csatlakozik. A z á r a m k ö r legfontosabb gyári adatai a k ö v e t k e z ő k : Tápfeszültségtartomány: + 6 V . . . + 1 8 V Frekvenciatartomány: 0 . . . 12 M H z Üzemi hőmérséklet: - 1 5 ° C . . . 70 °C K ü l s ő hőmérséklet: -40°C...125°C összes veszteségi 400 m W teljesítmény: Limitálás kezdete: 30 fj,Y ( / = 5 , 5 M H z , / = 5 0 kHz) F M demodulálási torzí a fázistoló rezgőkör j ó sági tényezőjének érté tás: kétől függ a fázistoló rezgőkör j ó Löketérzékenység: sági tényezőjének é r t é kétől függ A hangfrekvenciás erősítő szabályozási tartománya: 70 dB Egyenszint a hangfrekvenciás kimeneten: 7,3 V
zisát a burst-jel T V - s o r o n k é n t változó fázisával. (A burst fázisa a referencia B—Y i r á n y h o z k é p e s t az n-dik sorban + 1 3 5 ° és az n + 1-dik sorban —135°) (6. á b r a ) . A z összehasonlítás e r e d m é n y e k é n t a hang frekvenciás kimeneten a 7,3 V-os kimeneti egyenszinthez k é p e s t az n-dik sorban egy pozitív, az n + 1 - d i k sorban pedig egy negatív impulzus jelenik meg a burst-jel i d ő t a r t a m á n a k megfelelő impulzus szélességgel. A z t , hogy a T B A 120 S csak a burst ideje alatt működjön, úgy érjük el, hogy a hangerő szabályozás céljából kivezetett b e a v a t k o z á s i pontra a burst-jel idejére pozitív polaritású kapu jelet adunk.) H a a kvarcoszcillátor jelének a fázisa nem egyezik meg a burst-jel t ö b b TV-sorra á t l a g o l t fázi sával (—180°), akkor a pozitív és n e g a t í v polaritású impulzusok a m p l i t ú d ó i n a k az a r á n y a m e g v á l t o z i k .
Burst jel vektora az n. TV sorban
1 v \. B-Y irányú szinsegédvlvő
Burst jel * vektora az(n+l). TV sorban
d
•8-Y n
6. ábra. PAL-burstjel vektorábrája R'— Y, B—Y koordináta rendszerben
Másképpen fogalmazva megváltozik a T B A 120 S kimenőjelének az egyenfeszültségű á t l a g a : vagy na gyobb, vagy kisebb lesz a t t ó l függően, hogy a burstjel t ö b b TV-sorra átlagolt fázisa pozitív vagy n e g a t í v i r á n y ú fáziseltérést m u t a t a referencia fázishelyzetf(t)
3. T B A 120 S felhasználása P A L -dekóderben Az á l t a l u n k kifejlesztett megoldás elvi v á z l a t a az 5. á b r á n l á t h a t ó . A t ö m b v á z l a t o t realizáló á r a m k ö r a k ö v e t k e z ő feladatok megvalósítására alkalmas: 1. A kristály vezérelt oszcillátor szabályozása (AFC). 2. Sorazonosítás biztosítása. 3. Színkikapcsló (killer) feszültség előállítása. A T B A 120 S IC koincidencia-elven m ű k ö d ő demodulátora összehasonlítja a kvarcoszcillátor jelének a fá
202
M át 2 2
n
2H u
0
ffl. (f+k)u„ b)
H
.át \Y át 2
IX, *«-k)u„
•2H WU9-PK1W
7. ábra. T B A 120 S idealizált formájú kimenőjele
P Á L I N S Z K I A.—KIS-SZÖLGYÉMI F . : S E C A M / P A L SZÍNES T V D E K Ö D E R
hez (—180°) képest. E z t az egyenfeszültség megvál t o z á s t (hibajel) lehet felhasználni kellő egyenfeszültség-erősítés u t á n , p l . egy varicapdióda segítségével a kvarcoszcillátor szabályozására. H a a kvarcoszcil látor jelének fázisa A(p-vel eltér a burst-jelek átlag fázisától, akkor a pozitív impulzusok amplitúdója a Aq>=0 értékhez t a r t o z ó U (7a ábra) helyett (1+k) U és a negatív impulzusok amplitúdója (1—k)U (7b. á b r a ) lesz, ahol k értéke egyenesen a r á n y o s ^99-vel, azaz 0
Az arányossági tényező c értéke a koincidencia-dem o d u l á t o r demodulálási k a r a k t e r i s z t i k á j á n a k me redekségével egyenlő. A szabályozási karakterisztika meghatározásához írjuk fel egy tetszőleges fázisel téréshez (Acp) t a r t o z ó kimenőjel F o u r i e r - s o r á n a k komplex a m p l i t ú d ó j á t :
0
-jnoV
0
k—c-Af
(1)
In ~~2H
(2H)
ahol i í = 6 4 fis egy TV-sor i d ő t a r t a m a
az /(í) jel periódusidejének megfelelő körfrekvencia
(l+k)U ,
ha
0
/
(2>
M
(1-A)C7
0
ha
és /(0=/(í±A2fl)
H-^-^t^H+
Végezzük el az integrálást:
™4
2
,e-
:[(l+/c)-2(l-A)e
H , W o f í
A s z á m u n k r a érdekes egyenfeszültségű összetevőt az n = 0 behelyettesítésével k a p h a t ó C adja: 0
(4) A (4)-es kifejezésbe behelyettesítve ( l ) - e t megkapjuk a s z á m í t o t t szabályozási k a r a k t e r i s z t i k á t .
0
(5)
A Aq> fáziseltéréshez t a r t o z ó hibafeszültséget „ A " erő sítésű DC-erősítőre vezetve elegendően nagy egyen feszültséget kapunk a s z a b á l y o z á s ' v é g r e h a j t á s á h o z . A DC-erősítőt is figyelembe v é v e a szabályozási ka r a k t e r i s z t i k á t leíró egyenlet az a l á b b i : A-C =Au=-^r-'C'A(p
ti
0
(6)
A (3)-as kifejezésbe n — \ b e h e l y e t t e s í t é s é v e l kap h a t ó C a T B A 120 S k i m e n ő j e l é b ő l k i v á l a s z t h a t ó alapharmonikus a m p l i t ú d ó j á n a k a felével egyenlő: x
2u n . U'At -sin 2H 71 n
d/=
H-
2
C =-^-C'Acp
InK0Í
At ] - — — • sin nco„—
(S)
félsorfrekvenciás szinuszjelet sorazonosításra fel használni. Ezen túlmenően a szelektív erősítő k i menőjeléből egyenirányítással nyert egyenfeszültség felhasználható a színcsatorna automatikus k i - é s bekapcsolására, mert fekete-fehér jel vételekor — a burst-jel h i á n y a m i a t t — a T B A 120 S kimenőjele és. így a szelektív erősítőé is egyenfeszültség lesz, amely nek az értéke jól megkülönböztethető a színes j e l vétele esetén létrejövő 7,8 k H z frekvenciájú szinu szos jel egyenirányítása révén k a p h a t ó egy erife szültségtől. A z elméleti megfontolásokat mérésekkel ellenjőriztük. A mérések során a 8. á b r á n l á t h a t ó elvi kapfcsolási rajz alapján megépített á r a m k ö r t v i z s g á l t o k . A 9a á b r á n a ; T B A 10 S bemenetére kerülő k ó d o l t PAL-jelet mutatja, m í g a 9b á b r á n a b u r s t - k a p u j é l oszcillogramja l á t h a t ó . A T B A 120 S hangfrekvenciás kimeneti p o n t j á n megjelenő ellentétes p o l a r i t á s t impulzusokat a 10a á b r a mutatja. A kristályvezérelt, varicap-diódával szabályozott oszcillátor á l t a l elő állított referencia-segédvivő oszcillogrammja a 1 1 . á b r á n l á t h a t ó . Végül a szelektív*erősítő á l t a l k i s z ű r t és felerősített 7,8 k H z frekvenciájú alapharmonikus jelformáját a 10. á b r a mutatja be.
(7)
Az eredményből l á t h a t ó , hogy Q és így az alapharmo nikus a m p l i t ú d ó j a is független ^99-tŐl, azaz a T B A 120 S kimenőjelének pillanatnyi helyzetétől. Ez szá munkra azt eredményezi, hogy az alapharmonikus frekvenciáját (7,8 k H z ) hangolt n a g y j ó s á g ú szelektív erősítővel k i lehet v á l a s z t a n i és a t o v á b b i a k b a n a
4. T B A 120 S felhasználása SECAM -dekóderben A SECAM-dekóderben szűkül a T B A 120 S szerep k ö r e . A z ellátandó feladatok az a l á b b i a k : ö) Sorazonosítás biztosítása b) Színkikapcsoló (killer) feszültség előállítása
203
H Í R A D Á S T E C H N I K A X X V I . É V F . 7. SZ.
8. ábra. PAL/SECAM kétnormás dekó derben alkalmazható — T B A 120 S IC-t felhasználó — áramkör elvi kapcsolási rajza
Összetett PAL jel
o-Hh150 330n 14 13 12 1110 9 8 TBA 120 S 12
± i 5 0
Y
3 4 5 6 1 10k
/ ± HUZÍZH ±,68"
JL
7,8, Azonosítás hoz és szinkikapcsoláshoz IH3Í9-/>K8\
,
9. ábra. Felül: Burst-kapujel 5 V/cm. Alul: kódolt PAL-jel 1 V/cm
11. ábra. A frekvenciaszabályozott oszcillátor kimenőjel, 100 nsec/cm, 2 V/cm
_.. Fázistoló
1 SECAM jel
í
TBA 120S
Burst kapujel
Szelektív erősítő
Egyenirá Killer nyító - ö feszültség (J Azonos/to áramkörhöz
10. ábra. a) A T B A 120 S hangfrekvenciás kimenetén megjelenő impulzussorozat, 1 V/cm b) A T B A 120 S kimenőjelének alapharmonikusa felerősítve, 10 V/cm
12. ábra. T B A 120 S alkalmazásá SECAM-dekóderben
A PAL-dekóderbeli harmadik feladat ellátása (az oszcillátor szabályozása) SECAM-dekóderben értelemszerűen szükségtelen. Az e m l í t e t t k é t felada t o t viszont jelen esetben is ugyanazok az á r a m k ö r i egységek oldják meg. Az á r a m k ö r SECAM-üzemű működésének t ö m b v á z l a t a a 12. á b r á n l á t h a t ó .
A T B A 120 S bemenetére adott k ó d o l t SECAM-jel először a h a t á r o l ó erősítőkön halad k e r e s z t ü l , majd innen egyrészt közvetlenül kerül a d e m o d u l á t o r egyik bemenetére, másrészt egy fáziseltolón keresz t ü l j u t a d e m o d u l á t o r másik b e m e n e t é r e . A z L , C elemekből felépített fáziseltoló j ó közelítéssel lineáris
204
PÁLINSZKI A.—KIS-SZÖLGYÉMI F . : S E C A M / P A L SZÍNES T V D E K Ő D E R
ű.
a b.
b.
13. ábra. Felül: Burst-kapujel 5 V/cm. Alul: Kódolt SECAMjel 1 V/cm
14. ábra. Felül: A pulzussorozat felerősített alapharmonikusa, 5 V/cm. Alul: A T B A 120 S kimenetén megjelenő pulzussoro zat 0,5 V/cm
fázistolást biztosít a frekvencia függvényében, a SECAM színsegédvivő frekvenciák környezetében. televízió dekóderében. Megállapítottuk, hogy az H a a fázistoló rezgőkör rezonanciafrekvenciáját a á r a m k ö r a k i t ű z ö t t feladatok ellátására alkalmas. SECAM színsegédvivő frekvenciák közé állítjuk be, Az elvi megfontolásokat a felépített á r a m k ö r ö n v é g akkor most is elérhető, hogy a T B A 120 S hangfrek- ' venciás kimenetén ellentétes polaritású 7,8 k H z zett mérések is igazolták. alapfrekvenciájú impulzussorozat jelenjen meg. A z impulzussorozat felhasználása a sorazonosításhoz és IRODALOM a killerfeszültség előállításához pontosan megegyezik a P A L - ü z e m ű m ű k ö d é s esetén elmondottakkal. A feldolgozandó k ó d o l t SECAM-jel és a burst-kapujel [1] Geoffrey H. Hutson: Golour Television Theory. McGrawHill 1971. a 13. á b r á n l á t h a t ó . A T B A 120 S k i m e n e t é n megje [2] B. M. Pevzner: Szisztemü cvetneovo televidenija. Enerlenő impulzussorozatot és az ebből létrehozott félsor gija 1969. [3] Grundig Technischen Information 1971. 3. frekvenciás szinusz-jelet a 14. á b r a mutatja. 5. Összefoglalás Az előzőekben á t t e k i n t e t t ü k a T B A 120 S alkalmaz h a t ó s á g i kérdéseit k é t n o r m á s SECAM/PAL színes
[4] von R. Reter: Neuartige Secam-Pal Decodierung. Radio Mentor 1972/3. [5] Juhnke: Integrierte Schaltungen für Crominace-Stufen. Radio Mentor 1971/11. [6] Hoefgeest, E. J.: Integrated circuits for a dual standard PAL/SECAM colour decoder, Symposium on Colour Te levision Reception Techniques 1973. ápr. Budapest.
