Otázky ke zkoušce

venčním obrazovém zesilovači
TVP (před demodulací).
b) křivka selektivity TV vysílače
c) křivka selektivity TVP (mf obrazového
zesilovače)


a) Princip sdílení frekvenčního pásma

Informace o barvě musela být vložena do stejného frekvenčního pásma jako měla ČB televize. Chrominanční signály
UR - UY a UB - UY , frekvenčně omezené (snížená barevná rozlišovací schopnost lidského oka) jsou namodulovány
vhodnou modulací na barvonosnou vhodné stabilní frekvence. Na přijímací straně se oddělení spekter provádí
hřebenovými filtry.

b) Princip smíšených výšek

Lidské oko vnímá detaily snímané scény pouze černobíle. Vyšší frekvence (od 1,6 MHz – v závislosti na soustavě
BTV) nesou informace pouze o jasu obrazu.

c) Princip konstantního jasu

Jas každého obrazového elementu musí být stejný jak při
černobílém, tak i barevném přenosu.
Proto se při barevném přenosu přenáší jasový signál UY nesoucí
informaci o celkovém jasu obrazu a dva chrominanční signály
UR - UY a UB - UY , nesoucí informaci pouze o barvě obrazu.
L = K (0,299 UR + 0,587 UG + 0,114 UB ) = K . UY








7. Modulace analogového televizního signálu (obrazu i zvuku).























Nosná obrazu fno může být modulována
signálem negativní nebo pozitivní polarity. Většinou se používá televizní signál s negativní polaritou ÚBS
(CCIR D, K, B, G).

• Srovnání obou modulovaných signálů z energetického
hlediska se jeví výhodněji pro modulovaný signál s
negativní polaritu ÚBS: Wnegativní : Wpozitivní = 0,735.





b ílý řá d e k
č e rn ý řá d e k
t
1 0 0 %
2 5 %
č e rn ý řá d e k
b ílý řá d e k
1 0 0 %
7 5 %
t
Televizní signál
s POZITIVNÍ polaritou ÚBS








Televizní signál
s NEGATIVNÍ polaritou ÚBS
f
f
n o
f
n o
+ f
m a x
f
n o
- f
m a x
f
n o
- f
1
N o s n á
f r e k v e n c e
o b r a z u
N o s n é
f r e k v e n c e
z v u k u
f
n z 1
f
n z 2



















 Úplný televizní signál

Úplný televizní signál ÚTS je televizní signál a signál zvukového doprovodu namodulovaný na nosnou zvuku.
Pro stereofonní zvukový doprovod jsou využívány 2 nosné zvuku fnz1 a fnz2.










Úrovně všech signálů používaných v televizní technice se nejčastěji vyjadřují v jednotkách dBmV. Pro stanovení
úrovně signálu v jednotkách dBmV z absolutní hodnoty napětí platí vztah:

   VVUVdBU  1 l o g20 11 

Jestliže je úroveň napětí signálu U1 = 60 dBmV, znamená to, že napětí U1 = 1 mV neboť platí

      mVVVUV VUVdB 110001010 1 l o g20 60 3206011    

Při změně napěťové úrovně signálu z jedné hodnoty na druhou je velikost změny vyjádřena v jednotkách dB!!


8. Základní principy televizního přenosu.


• Ideální televizní přenos (přenos všech informací, které mohou vnímat naše smysly – prostorové vidění,
prostorový zvuk, vůně, ...).

• V reálných televizních soustavách je přenášen obraz, který je rovinným průmětem snímané scény a jeho
jednotlivé obrazové body se liší jasem a barvou.

• Divák na základě zkušeností doplňuje chybějící informace (bližší a vzdálenější předměty, vzdálenost objektu od
kamery, aj.).

• Současně s obrazovými informacemi je přenášen i zvukový signál (prostorový) + doplňkové datové signály
(teletext).

• Při nástupu barevné televize byl prvořadý požadavek slučitelnosti s černobílou televizí.
• Barevná televize využívá menší barevné rozlišovací schopnosti lidského oka a používá aditivní mísení barev -
soustavy barevné televize NTSC, SECAM, PAL.

• Kromě jasového signálu se u barevné televize přenáší i dva chrominanční signály s užším frekvenčním pásmem.
Kmitočtová spektra jasového signálu a kódovaných chrominančních signálů jsou vzájemně proložena.

• Neustále se zvyšující nároky na kvalitu obrazu i zvuku vedly k rozvoji nových televizních systémů, které však
již nejsou vzájemně kompatibilní (MAC, DVB).

Televizní přenosová soustava:


Rozklad obrazu : (viz. otázka č.5)

• Obrazový tok O(x,y,t) – nezávisle proměnné jsou spojité v daných intervalech.

• Při rozkladu obrazu se využívá setrvačnosti lidského oka a jeho konečné rozlišovací schopností.

• Pro dosažení dojmu plynulého pohybu bez blikání obrazu musí být přeneseno za 1s minimálně 25 snímků
(Ferry Porterův zákon, kritický kmitočet blikání). Při vyšších jasech velkých ploch je kritický kmitočet
blikání až 70 Hz (100 Hz TVP, normy USA, kinematografie 24 snímků/s + opakování, v Evropě 25 snímků/s,
fs = 25 Hz).

Rozlišovací schopnost lidského oka je 0,5 až 1 úhlová minuta. Pro optimální pozorovací úhel 10° až 14°
(pozorovací vzdálenost obrazu je 6 až 4 násobek jeho výšky) vychází pro poměr stran obrazu 4:3 počet řádků ve
snímku 600 až 1200 (liší se podle normy, v Evropě 625 řádků ve snímku).



• Při periodickém rozkladu obrazu může mít obrazová funkce I(x,y,t) tvar:
b) I(x,y,t) = O(x,y,t) . R(x,y,t), kde R je rozkladová funkce (při snímání vidikonem) nebo
c) I(x,y,t) = O(x,y,t) . D(x,y,t), kde D je diskretizační funkce (při snímání CCD prvkem).

• Při rozkladu obrazu je paprsek (snímací i zobrazovací) vychylován elektromagneticky ve vodorovném i svislém
směru. Z tohoto původního způsobu rozkladu jsou převzaty časové relace pro vysouvání signálu z posuvných
registrů u CCD snímačů resp. LC zobrazovačů.
Existují i soustavy s pomalým rozkladem (přenos meteorologických map, přenos z Měsíce, Marsu – menší
frekvenční pásmo – lepší šumové poměry).

• Při lineárním neprokládaném (progresivním) řádkování, postupuje paprsek na stínítku zleva doprava
konstantní rychlostí – řádkový (horizontální) činný běh – signál je úměrný jasu a barvě jednotlivých
obrazových bodů.

• Po dosažení pravého okraje obrazu se rychle vrací zpět – řádkový (horizontální zpětný běh – je zatemňován.

• Současně je paprsek vychylován shora dolů – snímkový (vertikální) činný běh.

• Po dosažení dolního okraje obrazu se rychle vrací zpět – snímkový (vertikální) zpětný běh – je zatemňován.

• Požadavky na frekvenční stabilitu a přesnost rozkladových generátorů (krystalem řízené generátory nevyhovují –
nutná synchronizace).


9. TV normy:






10. Řádkové monolitické světlocitlivé snímače CCD (princip, realizace, použití).


10.1(úvod do problematiky) Monolitické snímače CCD

 Vyrábí se struktury řádkové (až několik tisíc bodů v řádku) nebo plošné (až několik milionů bodů ve
čtvercové nebo obdélníkové matici)

 Výhody: a) malé rozměry (15 x 15 mm) a příkon,
b) vysoká geometrická přesnost obrazu,
c) široký spektrální rozsah (infra oblast),
d) velký dynamický rozsah,
e) lineární převodní charakteristika (g = 1),
f) vysoká citlivost,
g) odolnost vůči elektromagnetickým polím

 Nevýhody: a) teplotní závislost (polovodič),
b) snížení dynamického rozsahu
 Hlavní výrobci: Valvo, Fairchild, RCA
 Podle technologie výroby se monolitické světlocitlivé snímače označují:
 a) CCD nebo BCCD (Buried Charge Coupled Devices),
 b) CID (Charge Injection Devices),
 c) CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductor)

10.1.1(úvod do problematiky) Princip generace a transportu náboje

 V polovodiči typu P jsou majoritními nosiči náboje díry (+) a minoritními nosiči náboje elektrony (-).
 Polovodič NENÍ osvětlen, napětí UF = 0.
 V polovodiči jsou pouze volné elektrony vzniklé v důsledku nečistot a teplotní generace (T > 0K).
Způsobují tzv. proud za tmy (řádově jednotky nA

S i p o l o v o d ič ty p u P
s p o le č n á e l e k t r o d a
iz o la č n í v r s tv a S iO
2
k o v o v á e le k tr o d a
U
F
= 0
a )


 Polovodič NENÍ osvětlen, UF > 0. V důsledku napětí UF se pod elektrodou vytvoří oblast ochuzená o
majoritní nosiče náboje, tzv. potenciálová jáma. Její velikost je úměrná velikosti napětí UF.
 Pod elektrodou jsou soustředěny „nechtěné“ elektrony.
p o t e n c iá lo vá
já m a
U
F
> 0
b )


 Polovodič JE osvětlen, UF > 0. V důsledku osvětlení se v polovodiči generují páry elektron-díra.
Elektrony se soustřeďují pod elektrodou, díry jsou od ní odpuzovány. Náboj elektronů je úměrný
součinu intenzity osvětlení E a doby akumulace náboje.

 Doba osvětlení nesmí být příliš dlouhá (max. desítky ms podle aplikace), jinak dochází k saturaci
potenciálové jámy. Náboj se musí co nejrychleji převést na obrazový signál (tepelná generace)

p o t e n c iá lo vá
já m a
U
F
> 0
c )
o s v ě tle n í
h 


 Akumulovaný náboj se přesune pod transportní elektrodu, která je chráněna neprůsvitnou vrstvou.

 Transport je uskutečněn změnou napětí na transportní elektrodě T (z nuly na kladnou hodnotu) a poté
na fotoelektrodě F (z kladné hodnoty na nulu)
tra n s p o rtn í
e l e k t r o d a
a )
o s v ě tle n í
h 
U
F
> 0 U
X
= 0
n e p rů s v itn á
v r s t v a
tra n s p o rtn í
e l e k t r o d a
b )
h 
U
X
> 0U
F
> 0
n e p rů s v itn á
v r s t v a
o s v ě tle n í
tra n s p o rtn í
e l e k t r o d a
c )
o s v ě tle n í
h 
U
X
> 0U
F
= 0
n e p rů s v itn á
v r s t v a


 Struktura pod transportní elektrodou tvoří analogový posuvný registr, kterým se nábojová kvanta
transportují (přesouvají) na výstupní převodník Q/U (náboj/napětí).

 Transport nábojových kvant se uskutečňuje hlouběji v substrátu, v tzv. ponořeném kanálu, kde
nedochází k ovlivnění nábojových kvant rekombinacemi elektronů na povrchových nečistotách
(dosahuje se vyšší účinnosti přenosu až 0,99999)

tra n s p o rtn í e l e k t r o d y
U
T
U
T
N k a n á l
d o t a c e N
+
U
T
U
T
U
T
U
T
t = t
1
t = t
2
t = t
3


 Analogové posuvné registry jsou řízeny soustavou dvou nebo třífázových řídicích signálů UT

U
T
U
T
0
t
t
1
t
2
t
3

10.2 (Jádro otázky) Řádkové snímače CCD


• Používají se k bezdotykovému měření rozměrů, ve scanerech, apod.
• V současné době se vyrábí řádkové snímače obsahující až 12 000 obrazových bodů v řádku.
• Obrazový element (pixel) má rozměry cca 7 x 10 mm.
• Nábojová kvanta lze vysouvat signálem UT s maximální frekvencí cca 30 MHz.
• Pro generování barevných signálů (R, G, B) se před světlocitlivou vrstvu vloží barevné filtry (R, G, B) ve
tvaru proužku – takový snímač obsahuje 3 posuvné registry.

• Signálem UX jsou všechna nábojová kvanta současně přesunuta do posuvného registru CCD, ze kterého se
vysouvají na výstup do převodníku Q/U pomocí řídicích transportních signálů UT.

p o l e
s p ín a č ů
s v ě tlo c itliv á
v r s t v a
U
X
P o s u v n ý re g is tr C C D v ý s tu p
U
T
, U
T


• Řídícími signály z přepínače (1 z N) se postupně řídí spínače v poli spínačů. Na výstup a následně do
převodníku Q/U se tak postupně dostávají nábojová kvanta z jednotlivých pixelů.

p o l e
s p ín a č ů
s v ě tlo c itliv á
v r s t v a
P ř e p ín a č
v ý s tu p
U
T


• Pro zvýšení účinnosti přenosu u snímačů s velkým počtem pixelů v řádku se vysouvání nábojových kvant
rozděluje na dvě části (liché a sudé pixely) do dvou registrů.
1 2 3 4 nn - 1n - 2
s v ě tlo c itliv á
v r s t v a
P o l e s p ín a č ů
P o s u v n ý re g is tr C C D
P o l e s p ín a č ů
P o s u v n ý re g is tr C C D
U
X
U
T
, U
T
P
ř
e
v
o
d
n
í
k

Q
/
U

+

p
ř
e
p
i
n
a
č
V ý s tu p n í
z e s ilo v a č
v ý s tu p
U
O
U
R



11. Plošné monolitické světlocitlivé snímače CCD (princip, realizace, použití).

• Používají se převážně v televizních aplikacích.

• Vyrábějí se ve čtvercovém provedení (obsahují až 4000 x 4000 bodů) nebo obdélníkovém provedení
vyhovující současným TV standardům pro poměry stran 4:3 i 16:9.

• Umožňují prokládané i neprokládané řádkování.


11.1 Snímač typu FT (Frame Transfer, Field Transfer)

• Skládá se ze dvou shodných částí. Po akumulaci náboje se během půlsnímkového zatemňovacího
impulsu přesunou náboje ze snímací části do paměťové části. Jednotlivé světlocitlivé buňky se přitom
využívají k přesunu náboje jako posuvné registry.

• Po přesunu náboje začíná ve snímací části nový akumulační proces, zatímco z paměťové části se
náboje po řádcích přesunují do výstupního registru, na jehož výstupu (po převodu Q/U) se odebírá
výstupní obrazový signál.
s n ím a cí
čá st
z a t e m n ě n á
p a m ě ťo vá
čá st
v ýstu p n í re g istr
výstu p n í
o b ra zo vý
sig n á l


• Nevýhodou tohoto typu snímače je mazání obrazu ve svislém směru při snímání velkých jasných ploch
– projevuje se jasnými svislými pruhy. Důvodem je dvojí funkce každé buňky (snímač + posuvný
registr).
• Lepší využití plochy snímače.

11.2 Snímač typu LT (Line Transfer) nebo IL (Interline)

 Rozměr cca 15 x 15 mm
 Horší využití plochy snímače.
 Menší efekt rozmazání obrazu

S S S S S
S S S S S
S S S S S
L L L L L
L L L L L
L L L L L
V ý s tu p n í h o r i z o n t á l n í ř á d k o v ý r e g i s t r P ř e v o d n ík
Q / U
V ý s tu p n í
z e s ilo v a č
o b r a z o v ý
s ig n á l
v e r tik á ln í r e g i s t r y


• Mezi sloupce světlocitlivých buněk jsou vloženy vertikální registry, které jsou zakryty neprůsvitnou
vrstvou.

• Každá buňka vertikálního registru je přiřazena světlocitlivé buňce pro lichý i sudý půlsnímek.

• Po akumulaci náboje při lichém půlsnímku jsou všechny náboje přesunuty do vertikálních registrů. Z
nich jsou dále přesouvány po řádcích do výstupního horizontálního řádkového registru, ze kterého se
během doby trvání jednoho řádku vysunou do převodníku Q/U, kde se vytvoří obrazový signál.
Obdobný proces probíhá po akumulaci sudého půlsnímku.








11.3 Snímač typu FIT (Field Interline Transfer)

V ý s tu p n í h o r i z o n tá l n í řá d k o v ý r e g i s t r
P ře v o d n ík
Q / U
o b ra z o v ý
s ig n á l
s
n
í
m
a
c
í

č
á
s
t
s v ě tlo c itliv é
b u ň k y
v e rtik á ln í
r e g i s t r y
p
a
m
ě
ť
o
v
á

č
á
s
t
V ý s tu p n í
z e s ilo v a č


• Obsahují snímací i paměťovou část (FT) a navíc vertikální registry (LT), zakryté neprůsvitnou vrstvou.

• Během půlsnímkového zatemňovacího impulsu se přesunou všechny náboje ze světlocitlivé vrstvy do
vertikálních registrů a dále se přesunou do zatemněné paměťové části.

11.4 Snímače se zvýšenou rozlišovací schopností

• Umístěním vertikálních registrů vedle světlocitlivé vrstvy se výrazně snižuje citlivost snímače
(nevyužívá se všechno světlo dopadající na povrch snímače) a jeho rozlišovací schopnost (na povrchu
nelze umístit dostatečný počet světlocitlivých buněk).

• U snímačů vyrobených technologií HAD (Hole Accumulated Diode) se zvětšila aktivní světlocitlivá
plocha z 22% na více než 30%. Hradla pro odvádění přebytečného náboje vzniklého při nadměrném
osvětlení snímače byla přemístěna do vlastního substrátu.

• Při technologie HYPER HAD je navíc nad každou světlocitlivou buňkou umístěna miniaturní čočka,
která do ní soustřeďuje světlo z větší části povrchu snímače. Snižují se tím ztráty světla a citlivost
snímače se zvýší na dvojnásobek.


12. Barevné vakuové obrazovky (in line).

asi jen pro info:
 Konstrukce obrazovky




• Uspořádání trysek, masky a luminoforů.
•

• Obrazovka IN LINE:

12.1 Elektronové trysky

• Na střední katodu je vždy přiváděn signál UG (největší podíl na celkovém jasu).
• Napětí na elektrodách vytváří elektronovou optiku.
• První elektronová čočka (k, g1, g2) usměrňuje elektrony do křižiště (crossover) – tento bod je zobrazen
na stínítku obrazovky.


• Druhá hlavní elektronová čočka (g2, g3 , g4) soustřeďuje elektrony do bodu na stínítku (při správném
seřízení obrazovky je uprostřed stínítka stopa s průměrem 1 mm).

• Urychlovací elektroda g4 (nazývaná anoda) má urychlovací napětí cca 20 až 25 kV (podle typu
obrazovky) a je spojena s grafitovým povlakem obrazovky i metalickým stínítkem.

12.2 Stínící maska

• Je umístěna v čárovém ohnisku (vliv elektrického a magnetického pole na „válec“ elektronů).

• Zachytává část elektronů, zahřívá se a roztahuje se. Podílí se na dosažitelném jasu obrazovky
(trinitron, in line, masková


• Maska je uchycena v rozích obrazovky pomocí bimetalových pásků.

• Směrem ke stínítku se otvory v masce trychtýřovitě rozšiřují (zabránění vzniku sekundární emise
elektronů).


12.3 Stínítko obrazovky

• Černé pásky (black strips) spolu s kouřovým sklem zvyšují dosažitelný kontrast.

• Luminofory mají složení: B – sirník zinečnatý, G – sirník zinečnato-kademnatý, R – sulfoxid ytria.

• Hliníková fólie (tloušťka několik desítek mm) odráží světlo luminoforů ven z obrazovky. Je spojena s
anodou i maskou.

• Vrstva sazí (černá plocha) odebírá teplo ze stínící masky.

• Moderní stínítka jsou plochá (flat) a obdélníkových obrysů (square) – flat and square. U nich je sklo
stínítka namáháno především v rozích – proto jsou robustní.

• Výroba stínítka se provádí fotochemickou cestou



12.4 Vychylovací jednotka

 Obsahuje dvě soustavy vychylovacích cívek – horizontální (řádkové) a vertikální (snímkové -
půlsnímkové). Jejich tvar se navrhuje počítačem (přesné rozložení magnetického pole) neboť mají vliv
nejen na geometrii obrazu ale i dobré zaostření paprsku.


 Na feritovém prstenci jsou umístěny toroidní cívky (vertikálně vychylující) a sedlové cívky
(horizontálně vychylující).

 Výkon potřebný pro vychylování paprsku (především v horizontálním směru) tvoří největší část z
celkového příkonu TVP a závisí na vychylovacím úhlu (běžně 110°) a velikosti urychlovacího napětí.

12.5 Korekce poduškovitého zkreslení

 Poduškovité zkreslení vzniká v důsledku toho, že poloměr křivosti stínítka je větší než vzdálenost
středu vychylování od středu stínítka.

 Ve směru sever-jih se koriguje pouze malými permanentními magnety, ve směru západ-východ (je
větší) se koriguje elektronicky. Vychylovací proud cívek pro horizontální vychylování se moduluje
signálem parabolického průběhu s půlsnímkovým kmitočtem.



12.6 Odmagnetovací (demagnetizační) cívka

 Přesnost dopadu elektronových paprsků na příslušné luminofory (čistotu barev), může ovlivnit i vnější
magnetické pole (reprosoustavy, ale i magnetické pole Země). Proto je v obrazovce magnetické stínění
– magneticky měkký plech.

 Pro odmagnetování kovových částí obrazovky po sepnutí síťového spínače TVP se používá
demagnetizační cívka umístěná na zadní části obrazovky. Cívka má cca 1000 Az a je přes pozistory
(kladný teplotní součinitel odporu) připojena k síťovému napětí. Demagnetizace trvá několik desetin
sekundy, poté procházejícím proudem pozistor zvýší svůj odpor a cívkou přestane téci proud.




13. Ploché obrazovky s kapalnými krystaly.


Základní vlastnosti kapalných krystalů LC (Liquid Crystal):

• Kapalný krystal je organická látka s mechanickými vlastnostmi
kapalin, ale optickými, elektrickými a magnetickými vlastnostmi
pevných krystalických látek.

• Kapalné krystaly rozdělujeme na termotropické (uvedené vlastnosti
mají v určitém teplotním rozsahu) nebo lyotropické (vzniknou
rozpuštěním ve vhodném rozpouštědle).

• Využívají se dva základní jevy: d