Otázky ke zkoušce

ynamický rozptyl a jev TN-FEM
(Twisted Nematic Field Effect Mode) vyžadující polarizátory světla.

• Mezimolekulárními vazbami se mezi krajními vrstvami molekul
(jsou na sebe kolmé) vytvoří plynulé šroubovité uspořádání molekul.

• Jsou-li před krajní vrstvy umístěny polarizátory, světlo projde LC bez zeslabení.

• Podle uspořádání molekul mohou být LC ve třech fázích:
A) nematické,
B) smektické,
C) cholesterické.

Článek LC

• Článek LC se skládá ze dvou skleněných destiček, na kterých jsou z vnitřní strany napařeny elektrody z
Ni, Al, Au nebo Cr (průhledné nebo reflexní). Ty jsou potaženy slabou vrstvou SiO2 s vytvořenými
mikroskopickými rýhami, které vnutí přilehlým molekulám svůj směr. Obě vrstvy mají rýhování na
sebe kolmé a molekuly u destiček proto zaujmou jejich směr. V LC se vytvoří šroubovitá struktura
molekul.
• Na destičky jsou z vnější strany přilepeny polarizační fólie.
• Proti úniku LC je mezi destičky vloženo těsnění

Vrstva LC má tloušťku 6 – 10 mm, jeho permitivita je 3 – 30. Náhradní
elektrické schéma článku je tvořeno paralelní kombinací kapacitoru a
rezistoru (pomalejší reakce na změnu řídícího napětí).
• Článek LC není zdrojem světla !!! Pouze průchod světla ovlivňuje
(světelný ventil). Viz obr vedle.
• Články LC mohou být:
a) transmisní (T), tj. s jedním průchodem světla,
b) reflexní (R) se dvěma průchody světla.


Konstrukce a řízení obrazovky LC

 Používá se tzv. aktivní způsob rastrování s využitím spínacích unipolárních tranzistorů.

 Horní společná průsvitná elektroda je uzemněná. Dolní také průhlednou elektrodu tvoří malé
plošky (čtvercové nebo obdélníkové), které se společnou elektrodou tvoří miniaturní kondenzátory
jejichž dielektrikem je LC.

 Kondenzátory tvoří obrazové a současně paměťové buňky připojené přes spínací tranzistory k
obrazovému signálu. Řídící elektrody spínacích tranzistorů v řádku jsou spojeny.

 Řízení obrazovky se provádí soustavou řádkových a sloupcových sběrnic.

 Na jednotlivé řádkové sběrnice přichází postupně signály, které zajistí sepnutí všech tranzistorů v
řádku. Doba sepnutí odpovídá době trvání řádku podle televizní normy (H).

 Obrazový signál jednoho řádku se během doby řádku uloží postupným vzorkováním signálu do
pamětí CCD (počet pamětí CCD = počet bodů v řádku).

 Po vybuzení řádkové sběrnice se v době ŘZI přesune obrazová informace ze všech pamětí CCD
pro daný řádek (signálem pro řádkový spínač) na všechny buňky LC v řádku. Pro každý řádek jsou
tedy vybuzeny všechny buňky současně, každá „svým“ obrazovým signálem.

 Následuje vybuzení další řádkové sběrnice a zobrazení dalšího řádku, apod.

 Díky kapacitnímu charakteru LC buněk, zůstává na nich řídící napětí po celou dobu snímku
(půlsnímku) téměř stejné. Při dalším vybuzení dochází pouze k úpravě předchozího napětí.

 Pro zajištění konstantního napětí během snímku (kdy je článek od sběrnic odpojen) a tedy
konstantní světelné průchodnosti, se k němu paralelně zapojuje přídavný kondenzátor.


14. Plazmové obrazovky.

Princip plasmové obrazovky

• Využívá výboje v plynu. Základem je buňka ve tvaru úzkého kanálu na jejíž stěně je nanesena
fosforeskující látka, která po ozáření ultrafialovým světlem zazáří příslušnou barvou (R, G, B).
Ultrafialové záření vznikne výbojem plynu v buňce.

• Jas buňky závisí na modulačním napětí anody (do 200 V).

• V zadní skleněné desce obrazovky jsou zataveny budící anody pro vytvoření výboje v plynu proti
katodě. Budící anoda i katoda je společná pro jednu trojici buněk R, G, B.
• V kanálcích je plyn (např. směs Helia a Xenonu), který při výboji mezi budicí anodou a katodou vytváří
ultrafialové záření.

• Na stěnách kanálků v rovině desek jsou naneseny fosfory vydávající při výboji světlo příslušné barvy.

• Svítivost každé buňky závisí na napětí anody, která je vestavěna do přední průhledné desky. Anody
buněk stejné barvy jsou ve svislém směru propojeny sloupcovými sběrnicemi. Katody společné trojici
buněk jsou propojeny ve vodorovném směru řádkovými sběrnicemi.

• Řízení obrazovky je obdobné jako u obrazovky LC. Modulační napětí na anodě zůstává stejné po celou
dobu řádku. Výbojové napětí je impulsové s frekvencí 100 kHz a výškou do 300 V.

• Jas obrazovky dosahuje až 680 cd/m2, kontrast až 200:1. Odezva na změnu modulačního napětí je cca
8ms. Velký pozorovací úhel (až 170°).

• Nevýhodou je velká hmotnost. Zmenšování buněk má svou limitní mez, takže obrazovka je vhodná
spíše pro velkoplošné zobrazení.


15. Soustava barevné televize NTSC.


Soustava NTSC (National Television System Committee)
• Nejstarší soustava (splňuje požadavek slučitelnosti s černobílou televizí) – vysílání zahájeno v roce
1954 v USA. Dnes se používá i v Kanadě a Japonsku. Byla vypracována i evropská varianta NTSC 4,43
(pro chrominanční signály)

• K přenosu informací o barvě se používají signály UI/ a UQ/ (americká varianta) nebo chrominanční
signály UR/ - UY/ a UB/ - UY/ (evropská varianta). V obou případech se signály přenášejí současně,
kvadraturně namodulované na jedinou barvonosnou vlnu.

• Frekvence barvonosné vlny fnb musí splňovat následující požadavky:
a) je ve frekvenčním pásmu jasového signálu,
b) musí být dostatečně vysoká, aby rušivá bodová struktura v reprodukovaném obraze
byla velice jemná,
c) musí být dostatečně nízká, aby signály nesoucí informaci o barvě mohly být
přeneseny s dostatečnou šířkou pásma,
d) zázněj fnz - fnb nesmí být na obrazovce viditelný.

• Americká varianta: fnb = 455 . (1 – 0,001) . (fh/ / 2) = 3,579545 MHz, kde fh/ = 15 750 Hz
fh - kmitočet řádku.

• Evropská varianta: fnb = 567 . (fh / 2) = 4,4296875 MHz, kde fh = 15 625 Hz

• Dále je popisovaná pouze evropská varianta.

Kvadraturní modulace

• Barvonosná vlna je rozložena na dvě složky vzájemně posunuté o 90°. Každá z nich je amplitudově
modulovaná jedním chrominančním signálem, přičemž barvonosná vlna je potlačena.

• Oba modulované signály se sečtou a vzniká kvadraturně modulovaný signál. Výsledný signál je
amplitudově i fázově modulovaný. Jeho okamžitá hodnota nese informaci o barevné sytosti, okamžitá
fáze informaci o barevném tónu.

• Jsou-li oba chrominanční signály nulové, je nulová i výsledná amplituda barvonosné vlny (přenos
nepestrých barev – bílé, šedé, černé).

• Chceme, aby signál zachovával fázi

Kvadraturně modulovaný signál se vytváří pomocí dvou vyvážených modulátorů na jejichž vstupy se přivádí
signály
• V = m1 . ( UR/ - UY/ ) a U = m2 . ( UB/ - UY/ ) .
• Potlačení nosné musí být lepší než 46 dB.

Kódovací obvody NTSC

Zpožďovací vedení musí být zařazeno, proto aby barevné kontury nebyly posunuté oproti jasovým konturám.
Výsledkem musí být překrytí barevného a jasového signálu.






















Jasový signál musí procházet přes zpožďovací vedení, aby se dosáhlo časového vyrovnání jasového a
modulovaného signálu menšího než ± 35 ns (jinak vzniká na přechodech barevný obrys).

Signály barevných pruhů

• Barevné pruhy představují základní televizní barvy a jejich doplňkové složky s maximální sytostí
(3 základní barvy + 3 doplňkové +bílá + černá.) Jsou seřazeny podle jasového signálu určeného rovnicí
UY/ = 0,30 . UR/ + 0,59 . UG/ + 0,11 . UB/ .

• Maximální amplitudy chrominančních signálů pro jednotlivé barvy (s maximálním jasem) se určí
z rovnic






• Amplituda výsledného signálu po kvadraturní modulaci se stanoví (pro jednotlivé pruhy) z rovnice
•




Součtem jasového signálu se signálem F se vytváří ÚBS (neboli kompozitní barevný signál). Jeho
označení je také FBAS (Farb Bild Anstast Synchronization) nebo CVBS (Colour Video Blanking
Synchronisation).
Aby amplituda signálu ÚBS nepřesáhla úroveň synchronizačních impulsů a úroveň bílé o více než 33%
(přemodulování), násobí se chrominanční signály před vstupem do modulátoru tzv. modulačními
koeficienty m1 a m2 .
Oba koeficienty se stanoví z podmínky, že signály pro žlutý a modrozelený pruh nesmí přesáhnout
úroveň bílé o více než 33%.
Zmenšení modulačních signálů je na přijímací straně kompenzováno násobením těchto signálů
koeficienty m1-1 , m2-1 . Přemodulování se zcela vyloučí snížením maximálního napětí základních barev na
75% (75/0/75/0).

• Kvadraturně modulovaný signál lze přehledně znázornit v pravoúhlém souřadnicovém systému V, U.

• Každé barvě přísluší v této rovině bod, daný souřadnicemi (redukovanými rozdílovými signály)
V = 0,88 (UR/ - UY/) a U = 0,49 (UB/ - UY/) , který určuje její barevnou sytost a barevný tón.
k ódovací
m a tic ov ý
obvod
sou č tov ý
obvod
fá z ov ý
posuv
90 °
s y nc hro ni z a č ní
im pu ls b a rv y
-1 8 0 °
z po ž ď ov a c í
vedení
0 ,7  s
sou č tov ý
obvod
do ln í pro pu s t
0 - 1 ,6 M Hz
do ln í pro pu s t
0 - 1 ,6 M Hz
v y v á ž e ný
m od ul á tor
R - Y
v y v á ž e ný
m od ul á tor
B - Y
ge ne rá tor
ba rv on os né
ÚBS
NTSC
ÚOS
cos  t
s in  t
f
b
= 4 ,4 3 M Hz
m
1
.(U
R
/ - U
Y
/ )
U
Y
/
U
B
/
U
G
/
U
R
/
SS
m
2
.(U
B
/ - U
Y
/ )
   2//2// YBYR UUUUF 
  ///// 89,059,030,0 BGRYB UUUUU  
///// 11,041,030,0 BGRYG UUUUU 
  ///// 11,059,070,0 BGRYR UUUUU 
• Fázorové zobrazení signálu se nazývá vektorigram. Na uvedeném principu pracuje vektorimetr, užívaný
pro rychlou a přehlednou kontrolu barevného signálu NTSC.
•

Synchronizační impuls barvy SIB (Colour burst)

• Je nezbytný pro přesné obnovení barvonosné vlny na přijímací
straně (přesnost lepší než ± 5°). Vysílá se 10 až 12 period
harmonického signálu s frekvencí barvonosné v zadní části
řádkového zatemňovacího impulsu ŘZI.

• Burst se nevysílá v době trvání vyrovnávacích a půlsnímkových
synchronizačních impulsů.

• Má opačnou fázi než nosná pro složku U.

• Využívá se pro vypínání zesilovače barvy.

Otázka 5b: Jak rychle spočítáme např.UG když máme k dispozici jasový + 2chrominanční? Dosazením
do rovnice signálu.

Dekódovací obvody NTSC
























• Pro oddělení frekvenčně proložených spekter jasového a chrominančního signálu se používají
hřebenové filtry.
• Hřebenový filtr s jedním zpožďovacím vedením.
• Použitím hřebenového filtru se výrazně zvýší jasová rozlišovací schopnost a naopak zeslabí přeslech
diafotie (cross colour).
• Název filtru pochází od tvaru jeho amplitudové charakteristiky













0
[%]
t
100
75
U
S
(0 ,9 - 1 ,1 ) U
S
ŘSI SI B (b u rst)
12  s
5 ,8  s4 ,7
ŘZI
1 ,5  s
h ře be no v ý
filtr
ze s ilov a č
ja s ov é ho
s ign á lu
fá zov ý
po s uv
90 °
de k ód ov a c í
m a ti c ov ý
ob v od
zpo žď ov a c í
v e de ní
0 , 7  s
dolní pro pu s t
0 - 1 , 6 MHz
dolní pro pu s t
0 - 1 , 6 MHz
s y nc hro nn í
de te k to r
R - Y
s y nc hro nn í
de te k to r
B - Y
od dě lov a č
SIB
ÚBS
N T SC
ÚOS
c os  t
s i n  t
m
1
.(U
R
/
- U
Y
/
)
U
Y
/
U
B
/
U
G
/
U
R
/
m
2
.(U
B
/
- U
Y
/
)
pá s m ov á
pro pu s t
3 - 6 MHz
c hro m ina nč ní
ze s ilov a č
vyp in a č
b a rvy
ŘSI
ge ne rá to r
ba rv on os né
4 , 4 3 MHz
U
CH
/
U
CH
/
+
(s o u č e t)
zp o žď o v a c í
v e d e n í
H = 6 4  sÚBS
N T S C
U Y
-
(ro zd íl)
H ře b e n o v ý filtr
U CH
F
U
řád ek 5 1
F
F
V

F
F
V

řád ek 5 3
F
F
V

F
F
V

řád ek 5 2
F
F
V

- F
V
   
F* F*
řád ek 5 4
F
F
V

- F
V
   
F* F*
Vys ílaný s ignál
Z pra cování
si gná lu v T VP
F
U











Ostrá minima průběhu amplitudové charakteristiky lze odstranit zapojením se dvěma zpožďovacími
vedeními

Zkreslení soustavy NTSC

• Nesprávný průběh amplitudové (modulové) a fázové charakteristiky přenosového kanálu (především v
oblasti vysokých frekvencí) způsobují lineární zkreslení.
•
• Pro jednoduchost je uveden příklad pouze pro složku V. a) přenos bez zkreslení, b) přenos s poklesem
amplitudové charakteristiky v oblasti vyšších frekvencí, c) přenos se změnou fázové charakteristiky v
oblasti vyšších frekvencí.














• Lineární zkreslení se projevuje zkreslením barevného tónu a barevné sytosti. Stejné důsledky má i
příjem odražených signálů.


16. Soustava barevné televize PAL

Soustava PAL (Phase Alternating Line)
• Soustava PAL, vznikla počátkem 60. let v laboratořích firmy
Telefunken v NSR. Byla používána v západní Evropě. Dnes je
zavedena i v ČR.

• Vychází z principů soustavy NTSC. Periodickým střídáním
fáze barvonosné složky V o 180° v každém následujícím
řádku se navíc kompenzuje lineární zkreslení, které výrazně
postihuje soustavu NTSC.

• V důsledku komutace složky V (s frekvencí fh/2) dochází k
obohacení spektra barvonosného signálu ve srovnání se
soustavou NTSC. K proložení spekter jasového a
barvonosného signálu musí být proto použit čtvrtřádkový
offset. Frekvence barvonosné vlny je 4,43 MHz.

• Oba chrominanční signály V, U jsou stejné jako u soustavy
NTSC. Frekvenční šířka pásma každého signálu je však 1,3
MHz.

• Každý signál se amplitudově moduluje na příslušnou nosnou s
částečně potlačeným horním postranním pásmem (potlačení
od 0,57 MHz).
U Y U CH U Y U Y U YU CH U CH U CH
U Y
U CH
fn.f h (n +1) .f h (n +2) .f h (n +3) .f h
U
V
F
V
F
V d olní
F
V h orn í
F
V
př esle ch d o
sign álu U
b)
U
V
F
V
F
V do lní
F
V ho rní
F
V
přeslech do
signá lu U
c)
U
V
F
V
F
V d olní
F
V h orn í
a)
• Vektorigram signálu barevných pruhů PAL má v důsledku přepínání složky V dvojnásobný počet bodů

• V diagramu se vytvoří i komplexně sdružené body. Je zde zakreslena i fáze SIB pro dva po sobě
následující řádky (135°a 225°neboli ±45°vůči ose –U).

















Princip eliminace lineárního zkreslení
Předpoklad: obsah dvou následujících řádků se nemění.


















• Nejhorší případ: na ostrém vodorovném rozhraní mezi červeným a zeleným řádkem se vytvoří řádek
žlutý (téměř nepozorovatelný).

• Při vektorovém součtu F1 a F2 vzniká nepatrná chyba barevné sytosti (opraví se změnou zisku
zesilovače barvy).

• Eliminace lineárního zkreslení při příjmu odražených signálů při barevném přenosu PAL.










Vysvětlete, proč jsou tedy vidět na obrazovce
TVP odražené signály, tzv. „duchy“ ???
Způsobeny zpožděním jasového signálu, barvonosný
signál je korigován. Viz obrázek.

Barvonosný signál

F
U
řá d e k 5 1
F
F
V

F
řá d e k 5 2
- F
V
 
F* F*
vys íl aný si gnál přen osová ces ta
    
TVP
F1
F*2

F1

F*2
F2
     
F1
F2
F
B
- o
d r
a ž
e n
ý s
ig n
á l
A -
p ř
ím ý
s ig
n á l
C
51
A
51
B
51
A
52
B
52
C*
52
C
52
M
U
V
Kódovací obvody PAL




















SIB střídá fázi o ± 45° vzhledem k zápornému směru osy U (ve střídání fáze je ukryta informace o
přepínání složky V). Přepínací kmitočet je fh/2.

Dekódovací obvody PAL

• Liší se podle způsobu vytváření vektorového součtu signálů dvou sousedních řádků F = (F1 + F2) / 2

• PALS (simple) – jednoduchá soustava PAL (dnes se již nepoužívá). Fázové chyby jsou vizuálně
kompenzovány lidským okem, pokud nepřekročí hodnotu 20°až 25°. Při větších fázových chybách je
již pozorovatelný žaluziový efekt (Hanoverské proužky).

• PALN (new) – umožňuje odstranit i chybu barevné sytosti v důsledku zmenšení vektoru F (při dělení 2).
Synchronní demodulace se uskutečňuje v osách pootočených vůči
původním osám o úhel odpovídající fázovému zkreslení. Poněvadž
lineární zkreslení je funkcí času, musí okamžitá fáze barvonosné
sledovat okamžitou hodnotu fázového zkreslení. Rekombinátor
barvonosné při dekódování PALN je složitý a používá se pouze u
profesionálních zařízení

• PALDL (delay line) – používá ultrazvukové zpožďovací vedení a
fázové zkreslení může nabývat libovolné hodnoty. Doba zpoždění
signálu v ultrazvukové zpožďovací lince je
sf nb  9432517,631043361875,4 5,2835,283 6  ->zpoždění


doby jednoho řádku (64µs), není přesné a může způsobovat drobná zkreslení.
















k ód ov a c í
m a ti c ov ý
ob v od
s ou č to v ý
ob v od
fá zov ý
po s uv
90 °
SIB
1 3 5 ° a 2 2 5 °
zpo žď ov a c í
v e de ní
0 , 7  s
s ou č to v ý
ob v od
dolní pro pu s t
0 - 1 , 3 MHz
dolní pro pu s t
0 - 1 , 3 MHz
k ruh ov ý
m od ul á to r
V
k ruh ov ý
m od ul á to r
U
ge ne rá to r
ba rv on os né
4 , 4 3 MHz
ÚBS
PA L
ÚOS
+ c os  t
s i n  t
f
h
/2
0 , 8 8 .(U
R
/ - U
Y
/ )
U
Y
/
U
B
/
U
G
/
U
R
/
SS
0 , 4 9 .(U
B
/ - U
Y
/ )
-
pře pí na č
fá ze
F1
F2
F
Dekódovací obvody PALDL

























• Signál FU se vytváří jako součet přímého a
zpožděného signálu (z výstupu zpožďovací
linky).

• Signál FV se vytváří jako součet přímého a
zpožděného signálu (z výstupu zpožďovací
linky), avšak posunutého o 180°
(invertovaného).

• Signál FV sice mění v každém řádku svoji
polaritu, ale protože ji současně mění i nosná
(± cos wt) synchronního detektoru V, je na
výstupu detektoru signál ve správné polaritě.














• Rekombinace nosné se provádí fázovým závěsem. Fázový komparátor porovnává fázi signálu z
krystalového oscilátoru (180°) a fázi vstupního signálu SIB (135° resp. 225°). Na výstupu komparátoru
je napětí úměrné rozdílu fází obou signálů.

• Za komparátorem jsou zapojeny dva integrační články, pro jejichž časové konstanty platí R1C1 < R2C2.
Na C1 se vytváří periodické napětí U1 s periodou 2H (kmitočtem fh/2), které se po úpravě používá v
přepínači PAL ke změně fáze nosné pro synchronní detektor V.

• Řídící napětí U2 mění kapacitu varikapu, který upravuje fázi a kmitočet signálu krystalového oscilátoru
tak, aby „sledoval“ kmitočet a fázi SIB.

U
B
/
U
G
/
U
R
/
z es ilov a č a
h řebe nov ý
filtr
z es ilov ač
jas ov éh o
sig ná lu
fáz ov ý
pos uv
180 °
z po ž ďo va cí
ve de ní
0,7  s
sy nc hronn í
de tek tor
V
odd ělo va č
SIB
ÚBS
P AL
ÚOS
U
Y
/
pá sm ov á
propu st
3 - 6 M Hz
ch romina nč ní
z es ilov ač
v y pi na č
ba rv y
impu ls
s an dcas tle
rek omb ina ce
ba rvon os né
U
CH
/
U
CH
/
de kó dov ac í
ma ticov ý
obv od
m
1
.(U
R
/
- U
Y
/
)
m
2
.(U
B
/
- U
Y
/
)
z ád rž
ba rvon os n é
frekv en ce
sy nc hronn í
de tek tor
U
so uč tový
obv od
F
V
fáz ov ý
pos uv
180 °
so uč tový
obv od
F
U
ultraz vu ko vé
z po ž ďo va cí
ve de ní
63 ,9  s
přímý s ig ná l
přímý s ig ná l
z po ž dě ný
s ig ná l
sin  t
přep ina č
PA L
ří z e n ý
k ry s talo v ý
o s c il á tor
s y nchron izac e p řep ína č e f
h
/2
+ c os  t
-
fáz ov ý
pos uv
90°
U
CH
/
s ouč tov ý
obv od
F
V
fá z ov ý
pos uv
180 °
s ouč tov ý
obv od
F
U
ultra z v uk ov é
z po ž ď ov a c í
v e de ní
6 3 ,9  s
p řím ý s ig n á l