Цветная стереотелевизионная камера

голограммой. В простейшем случае голограмма представляет собой чередование

светлых и темных полос. Число интерференционных полос, то есть количество

светло-темных пар линий на единицу длины голограммы, называется

пространственной частотой.

Отличие голографического процесса записи от обычного фотографирования

заключается в том, что на голограмме записана не только амплитудная, но и

фазовая информация, выраженная в виде чередования по определенному закону

светлых и темных полос. Отсюда и происхождение слова «голография»: от

греческих слов «олос» – полный – и «графо» – пишу, то есть запись полной

информации. Голография была изобретена Дэннисом Габором. В 1947 году он

предложил, а в 1948 году опубликовал однолучевую схему для голографирования

полупрозрачных плоских объектов. В 1961 году Эммет Лейт и Юрис Упатниекс

усовершенствовали исходную схему Габора, предложив свою двухлучевую (с

наклонным опорным лучом) схему формирования плоских голограмм непрозрачных

трехмерных объектов.

Схема восстановления изображения с голограммы показана на рис. 1.9.

Восстановление изображения с голограммы.

[pic]

Рисунок 1.9.

Более простой и перспективный метод получения цветных изображений

основан на использовании объемных светочувствительных эмульсий при

формировании трехмерных голограмм. Этот метод формирования трехмерных

голограмм, наиболее полно отражающих оптические свойства объекта,

разработал советский ученый Юрий Николаевич Денисюк в 1962 году.

Для получения трехмерной голограммы объект освещают сквозь объемную

светочувствительную эмульсию (рис. 1.10). Свет отражается от объекта

(объектом является зеркало) и, возвращаясь назад, интерферирует с опорным

пучком под углами, близкими к 180(.

Получение трехмерных голограмм (а) и воспроизведение с них

изображений (б).

[pic]

а) б)

Рисунок 1.10.

Плоскости пучностей и, соответственно, плоскости почернения,

располагаясь по биссектрисе угла ( между направлениями встречных пучков,

будут почти параллельны плоскости голограммы и будут удалены друг от друга

на расстояние:

d = ( ( 2n sin (/2,

где n – показатель преломления светочувствительной эмульсии, а ( -

длина волны в воздухе.

2. Попытки построения голографических телевизионных систем.

Практическая реализация голографической телевизионной системы

встречает ряд весьма существенных трудностей. Одна из предложенных схем

показана на рис. 1.11.

Структурная схема голографической телевизионной системы.

[pic]

Рисунок 1.11.

Передаваемая сцена освещается либо одним, либо несколькими взаимно

когерентными лазерами. Свет, рассеянный объектами сцены совместно с опорным

лучом, попадает на анализирующее устройство голографической телевизионной

камеры, в которой картина интерференционных световых потоков преобразуется

в последовательность электрических сигналов. Последние затем передаются по

каналу связи. На экране приемного устройства из электрических сигналов

формируется голограмма, которая при освещении ее лучом лазера

восстанавливает передаваемый сюжет.

Но при этом обязательным условием является наличие источников только

когерентного излучения при освещении объекта, что ограничивает съемки

рамками студии.

Также требуется разрешающая способность голографической системы вдвое

превышающая ныне существующую. В связи с этим работа разверток

голографической телевизионной системы также должна быть повышена, что

повлечет за собой увеличение требуемой полосы частот канала связи для

передачи информации об изображении.

Вопрос о путях построения голографических телевизионных систем до сих

пор еще не решен. Развитие голографического телевидения будет идти,

очевидно, в двух направлениях. Одно их них ставит своей целью

совершенствование всех звеньев (передающее устройство, канал связи,

приемное устройство) для создания голографических телевизионных систем.

Второе направление заключается в построении промежуточных паллиативных

систем, в которых новые качественные параметры пространственных изображений

достигались бы не слишком дорогой ценой и которые поэтому могли бы быть

реализованы в обозримом будущем.

Ниже приводится один из вариантов схем построения многоракурсных

систем (рис. 1.12).

Схема построения многоракурсной телевизионной системы.

[pic]

Рисунок 1.12.

Всю схему можно разделить на несколько частей, функции которых вполне

определенные: съемка объекта, передача изображений, совмещение изображений

и селекция ракурсов. Съемка объекта осуществляется путем размещения по дуге

АБ нескольких передающих камер. Формирующих телевизионные двухмерные

изображения, отличающиеся друг от друга только горизонтальным параллаксом.

В статических системах, работающих не в реальном масштабе времени, можно

использовать одну камеру, последовательно перемещая ее по дуге АБ на

угловые интервалы ((.

В последнее время трудности, встречающиеся при создании практических

систем голографического телевидения, послужили причиной расширения области

исследований дифракционных систем, в которых используется не только

когерентное: но также частично когерентное и некогерентное освещение. [6]

Системы голографического телевидения, созданные на сегодняшний день,

находят применение в различных сферах человеческой деятельности.

В заключение приведем одну из схем оптической установки для создания

голографических изображений в области медицины, разработанной в 1992 году

(рис. 1.13) [7].

Оптическая установка для создания голографических изображений.

[pic]

Рисунок 1.13.

1. Разработка технических требований.

2.1. Метод формирования цветного стереоизображения.

В данном дипломном проекте разрабатывается метод формирования

цветного стереоизображения при помощи двух ПЗС матриц, разнесенных на

оптический базис ( 65 мм. ). Считывание сигналов производится поочередно с

частотой 100 Гц таким образом, что в выходном видеосигнале имеется

последовательность сигналов четных и нечетных полей двух кадров стереопары

(рис. 2.14).

Структура выходного сигнала.

Рисунок 2.14.

Горизонтальные драйверы обеих ПЗС матриц работают непрерывно, являясь

при этом нагрузкой для одного тимминг-генератора, который вырабатывает

импульсы считывания для матриц. Следовательно, при такой схеме включения,

необходимо дополнительное усиление импульсов считывания, подаваемых через

горизонтальные драйверы.

Вертикальные драйверы работают поочередно и с удвоенной частотой (f =

100 Гц), таким образом увеличивается емкость нагрузки тимминг-генератора,

что также необходимо учитывать при расчете схемы.

Сигналы с ПЗС матриц обрабатываются в двух видеотрактах, а затем

суммируются, образуя выходной компонентный сигнал с заданной амплитудой.

2.2. Выбор элементной базы.

Данный дипломный проект базируется на уже существующей элементной

базе, что существенно снижает стоимость разрабатываемой камеры.

Матрица является основным компонентом в камере, поэтому выбор

элементной базы будет определяться ею.

Фаворитом в данной области является фирма SONY, которая одной из

первых освоила серийный выпуск цветных матричных ПЗС. В большей степени

сегодня распространены матрицы с диагональю 1/3 дюйма, следовательно,

целесообразно выбрать матрицы именно такого габарита. Преимущества датчиков

1/3 дюйма также и в меньших габаритах, массе, уменьшении размеров и массы

оптической системы.

В техническом задании число пикселов матрицы определено как 430 тыс.

Таким образом, можно выбрать стандартную цветную матрицу ICX059AK, которая

отвечает всем нашим требованиям.

Выбрав матрицу, мы можем сразу взять и стандартную элементную базу

для нее:

ICX059AK – CCD Area Image Sensor, 1/3 (, CCIR (датчик изображения на

основе ПЗС матрицы)

CXD1159Q – CCD sync signal generator – NTSC and PAL (генератор

сигналов синхронизации для ПЗС матрицы.)

CXD1265R - CCD timing pulse generator – NTSC, PAL, ETA and CCIR

(тимминг-генератор .)

74AC04 (K1533ЛН1 – аналог) – горизонтальный драйвер

CXD1267AN – CCD clock driver IC (вертикальный драйвер)

CXA1390AR - CCD colour camera sample and hold colour separation

(дискретизатор с запоминанием отсчетов цветового разделения в цветной

камере)

CXA1391R – CCD colour camera processor (видеопроцессор).

CXA 1392R - кодер PAL .

2.3. Требования к сигналам.

Поскольку для создания компонентного сигнала со стереоэффектом мы

применяем две ПЗС матрицы типа ICX059AK, то, исходя из норм на критическую

частоту мелькания (в данном случае – для каждого глаза) fкр = 48 Гц,

необходимо, чтобы fп = 100 Гц – частота полей и, соответственно, fк = 50 Гц

– частота кадров. Следовательно, при стандартизированном числе строк

разложения fстр = 625 надо, чтобы частота задающего генератора строчной

развертки была равна удвоенной стандартной:

fген = fстр = 2(15625 = 31250 Гц

В итоге надо сформировать следующие сигналы:

Коммутация матриц осуществляется импульсами с частотой полей.

Управление осуществляется цифровыми сигналами TTL уровней (логический

«0» – 0,4 В; логическая «1» – 2,4 В).

Выходной сигнал размахом 1 В создается на нагрузке Rн = 75 Ом (эти

величины стандартизированы).

Питание комплекта микросхем осуществляется от источника питания

нестабилизированного напряжения Uпит = 12 В.

Температурные режимы камеры определяются требованиями для ПЗС

матрицы:

t(раб = - 10(С ( + 60(С

t(хр = - 30(С ( + 80(С

Данная камера может работать при влажности до 90%.

3. Разработка структурной схемы цветной стереотелевизионной камеры.

Используя результаты исследований в области стереотелевидения и

последние технические достижения, можно построить множество стереосистем с

различными техническими характеристиками, в том числе и удовлетворяющие

нашим.

В данной разработке предлагается создать стереотелекамеру, используя

в качестве основы комплект элементной базы для обычной цветной телекамеры

фирмы SONY со следующими структурными изменениями:

в качестве датчиков стереопары используем две ПЗС матрицы цветного

изображения со строчно-кадровым переносом зарядов, каждая из которых

формирует сигнал изображения своего кадра – левого или правого;

учитывая изложенное в предыдущем пункте, необходимо применить две пары

вертикальных и горизонтальных драйверов для ПЗС матриц;

полученные с ПЗС матриц два разных сигнала необходимо обрабатывать в двух

одинаковых видеотрактах;

в качестве системы синхронизации и управления можно использовать один

комплект, поскольку он должен обеспечивать синхронизацию и управление двумя

идентичными видеотрактами. Система синхронизации состоит из

синхрогенератора и тимминг-генератора. Эта система будет дополнена

электронным коммутатором, поскольку управляющие сигналы для вертикальных

драйверов необходимо подавать поочередно с частотой 100 Гц, чтобы

обеспечить принцип образования стереопары;

на выходах I и II видеотрактов мы получаем компонентные сигналы, которые

нам необходимо просуммировать. В этих целях мы используем сумматор;

наконец, все блоки нашей телекамеры необходимо запитывать от источника

питания.

Структурная схема цветной стереотелевизионной камеры приведена на

рис. 3.15.

Структурная схема цветной стереотелевизионной камеры.

.

Рисунок 3.15.

4. Разработка функциональной схемы.

4.1. Общие положения.

При разработке функциональной схемы условимся, что будем использовать

только зарубежную элементную базу.

В данной разделе будет рассмотрена функциональная схема только одного

видеотракта, поскольку второй является полностью идентичным. Также мы

рассмотрим устройство функциональных узлов, которые не входят в базовый

комплект цветной телекамеры SONY, но в нашей разработке они являются

необходимыми. Этими узлами являются электронный ключ для коммутации

управляющих сигналов для вертикальных драйверов и выходной сумматор.

4.2. Описание функциональной схемы видеотракта.

Видеосигнал с выхода ПЗС матрицы поступает одновременно на входы PG и

DATA микросхемы CXA1390, упрощенная функциональная схема которой показана

на рис. 4.16.

Функциональная схема микросхемы CXA1390.

CCD OUT

Рисунок 4.16.

Входная часть этой микросхемы содержит схему ДКВ (CDS). Эта схема

предназначена для выравнивания трехуровневого выходного сигнала с ПЗС

матрицы. Трехуровневость получается в результате влияния импульсов сброса.

На выходе схемы CDS получается широкополосный видеосигнал YH, который

подается на управляемый усилитель схемы АРУ (AGC). Его усиление зависит от

напряжения АРУ. Затем сигнал YH подается на выход микросхемы YH OUT и

одновременно на схему разделения, которая построена на устройствах выборки-

хранения (sample-and-hold ( S/H)). Разделение на два канала осуществляется

путем выборки по разным импульсам XSHP и XSHD, поступающим на S/H. Данное

разделение является предварительным и полученные в итоге сигналы можно

описать как:

n line (n + l) line (n + 2) line

S1 : (Mg + Cy) / (G + Cy) / (Mg + Cy) / …

S2: (G + Ye) / (Mg + Ye) / (G + Ye) / …

Полученные сигналы S1 и S2 подаются соответственно на выходы S1 OUT и

S2 OUT, а затем на входы микросхемы CXA1391 S1 IN и S2 IN соответственно.

Одновременно сигналы S1 и S2 подаются на схему подавления цветности, туда

же поступает и видеосигнал после схемы CDS. Основным элементом этой схемы

является элемент ИЛИ (OR), на выходе которого образуется сигнал CS. Это

управляющий сигнал для подавления цветности объектов, имеющих слишком

большую яркость. Этот управляющий сигнал поступает на вход микросхемы CS

OUT.

Следующее звено в видеотракте – микросхема CXA1391, которая является

видеопроцессором. Ее упрощенная функциональная схема приведена на рисунке

4.17.

Функциональная схема микросхемы CXA 1391.

Рисунок 4.17.

Входными сигналами для нее являются S1, S2, прошедший через фильтр

нижних частот (ФНЧ, или LPF) и линию задержки (ЛЗ, или DL) широкополосный

сигнал YH, а также управляющий сигнал CS. Таким образом, можно рассмотреть

три тракта:

1) тракт обработки сигналов S1 и S2;

2) тракт обработки широкополосного сигнала яркости YH;

3) тракт обработки управляющего сигнала CS.

Отдельным внутренним трактом является тракт образования сигнала

вертикальной апертурной коррекции (VAP). Рассмотрим эти тракты по

отдельности.

1. Тракт обработки сигналов S1 и S2.

Входная часть микросхемы CXA1391 является схемой предварительного

выделения цветов, состоящей из сумматора и вычитателя. В результате этих

действий с сигналами S1 и S2 получаются сигналы C0 и Y0:

C0 = (S2 – S1) ( 0,8 : (G + Ye) – (Mg + Cy) / (Mg + Ye) – (G +

Cy) / …

Y0 = (S2 + S1) / 2 : (G + Ye) + (Mg + Cy) / (Mg + Ye) + (G + Cy)

/ …,

иначе сигналы C0 и Y0 можно расписать как:

C0 = - (2B – G) / 2R – G / ...

Y0 = 2R + 3G + 2B / 2R + 3G + 2B / …,

следовательно, сигнал Y0 повторяется от строки к строке.

Сигналы C0 и Y0 являются узкополосными, так как образованы они из

узкополосных сигналов S1 и S2. Сигнал C0 содержит информацию о цвете, а

сигнал Y0 – о яркости. Эти сигналы поступают на выходы микросхемы CXA1391

Y0 OUT и C0 OUT и затем подаются на микросхему CXL1517, на которой собраны

линии задержки. Здесь сигналы задерживаются на длительность одной строки

(1H-DL) и поступают снова в видеопроцессор.

Упрощенная функциональная схема микросхемы CXL 1517 приведена на

рисунке 4.18.

Функциональная схема микросхемы CXL 1517.

Рисунок 4.18.

Теперь они называются Y1 и C1. После усиления сигнал цветности C1

поступает на мультиплексор (MPX), куда также поступает сигнал C0. Поскольку

(G + Ye) - (Mg + Cy) = - Cb и

(Mg + Ye) – (G + Cy) = Cr,

то можно записать сигналы C0 и C1 как

C0: - Cb / Cr / -Cb / Cr / …

C1: Cr / -Cb / Cr / -Cb / …

На выходе MPX в результате коммутации чередующихся сигналов Cr и –Cb

получаем сигналы Cr и –Cb, несущие информацию о красном и синем цветах

соответственно:

Cr / Cr / Cr / Cr / …

-Cb / -Cb / -Cb / -Cb / …

Далее сигналы Cr и –Cb поступают на матрицу первичных цветов. Также

туда поступает узкополосный сигнал яркости Y, необходимый для

матрицирования. Его образование будет рассмотрено далее.

Y = 2R + 3G + 2B = (Cy + G) + (Ye + Mg)

Cr = 2R – G = (Mg + Ye) – (G + Cy)

-Cb = - (2B – G) = (Ye + G) – (Cy + Mg)

На выходе матрицы первичных цветов образуются узкополосные сигналы

основных цветов R, G и B. Матрицирование производится по следующему

алгоритму:

R 1 4 -1 Y

G = 1/10 2 -2 -2 Cr

B 1 -1 4 Cb

Сигналы R, G и B усиливаются в усилителе баланса белого (WB) до

необходимых значений и подаются на цветовой (-корректор с коэффициентами

коррекции ( = 0,45 для всех трех цветов. На выходе (-корректора получаются

сигналы R - (, B - ( и G - (.

Затем все три сигнала поступают на матрицу цветоразностных сигналов

MTX, где происходит образование двух цветоразностных сигналов R – Y и B –

Y. Эти сигналы получаются по следующему алгоритму:

R – Y 0,70 -0,59 -0,11 R

= G

B – Y -0,3 -0,59 0,59 B

Эти сигналы подаются на выходы микросхемы R – Y OUT и B – Y OUT.

2. Тракт обработки широкополосного сигнала яркости YH.

Сигнал YH со входа микропроцессора поступает на (-корректор (который

является аналогичным (-корректору в тракте обработки сигналов цветности), а

затем на DL на одну строку и LPF, находящиеся вне микросхемы CXA1391. Далее

сигнал YH вновь попадает в микропроцессор, где, усилившись на усилителе GC,

подается одновременно на выход YH OUT 1 и на сумматор, на который также

поступает незадержанный сигнал YH. В результате суммирования получается

сигнал YH2, который идет на выход микросхемы YH OUT 2.

Теперь можно рассмотреть тракт вертикальной апертурной коррекции. Его

основной частью является блок KNEE & VAP, на который подаются следующие

сигналы: узкополосный сигнал Y0 – полученный в результате сложения сигналов

S1 и S2, Y1 – задержанный сигнал Y0, Y2 – задержанный одну строку сигнал Y1

(рис. 4.19).

Апертурная коррекция заключается в компрессии больших выбросов

амплитуды сигнала. Для компрессии применяется операция экспонирования.

Функциональная схема блока KNEE & VAP.

VCS = Y1 - ( (Y0 + Y2)

Рисунок 4.19.

Графически функцию KNEE можно отобразить так:

Рисунок 4.20.

Чем больше амплитуда входного сигнала, тем сильнее он

компрессируется.

Выходной сигнал VCS подается одновременно на выход VAP OUT и на

сумматор для подавления больших выбросов цветности.

3. Тракт обработки управляющего сигнала CS.

Со входа микросхемы CS IN сигнал подается на сумматор, на втором

входе которого находится сигнал VCS.

Сумматор построен на логическом элементе И:

VCS

CS

Рисунок 4.21.

Выходной сигнал подается на выход CS OUT.

Следующим функциональным блоком является микросхема CXA1592, на

которой построен кодер PАL. Упрощенная функциональная схема этой микросхемы

показана на рисунке 4.22.

Функциональная схема микросхемы CXA1592.

Рисунок 4.22.

Эта микросхема задействована частично, поскольку цветоразностные

сигналы R-Y и B-Y не подаются на нее.

Сигнал YH2 подается на микросхему CXA1592 одновременно на два входа,

причем на один из них он поступает с задержкой. Это необходимо для

реализации горизонтальной апертурной коррекции (HAP). YH1 поступает на вход

микросхемы CXA1592 также с задержкой. Внутри микросхемы происходит

суммирование сигналов YH1, YH2, который прошел через функциональный узел

HAP, и сигнала VAP. Полученный в результате суммирования сигнал усиливается

и проходит через функциональные узлы, где к нему замешиваются все

необходимые синхроимпульсы, а затем через сумматор поступает на выход

микросхемы CXA1592.

Теперь мы рассмотрим функциональный блок электронного ключа. Построим

электронный ключ на базе трех мультиплексоров SN74H257. Функциональная

схема электронного ключа приведена на рисунке 4.23 [ 10 ].

Каждая из микросхем состоит из четырех двухвходовых селекторов-

мультиплексоров с тремя состояниями на выходе. Каждый из четырех

мультиплексоров имеет по два входа данных. Для их выбора служит вход выбора

данных SED. На этот вход мы подаем импульсы с частотой 50 Гц с

синхрогенератора. В момент: когда на вход SED подано напряжение низкого

уровня, выбираются входы DN.0 одновременно всех четырех мультиплексоров, а

когда на входе SED оказывается напряжение высокого уровня, тогда выбираются

входы DN.1 всех четырех мультиплексоров одновременно. Информация на выход

микросхемы передается без инверсии.

На вход разрешения EZ подается напряжение высокого уровня, тем самым

мы разрешаем проход данных на выходы D0 – D3.

Функциональная схема электронного ключа на базе микросхемы SN74H257.

Рисунок 4.23.

Применяемый в разработке сумматор выходных сигналов построен на двух

корпусах микросхем CD4052. Эти микросхемы являются демультиплексорами,

содержащими по 8 каналов коммутации цифровых и аналоговых сигналов, которые

организованы как четырехканальный дифференциальный коммутатор (рис. 4.24) [

13 ].

Этот демультиплексор управляется двухразрядным кодом (SEC и SED). На

вход разрешения SED подается напряжение высокого уровня, а на вход

разрешения SEC подается сигнал частотой 50 Гц с синхрогенератора. Когда на

входе SEC находится напряжение с низким потенциалом, выбираются входы 3C и

3D, а когда с высоким - обеспечивается коммутация входов 4C и 4D.

Функциональна схема демультиплексора CD4052.

А

В

EI

Рисунок 4.24.

Этот демультиплексор управляется двухразрядным кодом (SEC и SED). На

вход разрешения SED подается напряжение высокого уровня, а на вход

разрешения SEC подается сигнал частотой 50 Гц с синхрогенератора. Когда на

входе SEC находится напряжение с низким потенциалом, выбираются входы 3C и

3D, а когда с высоким - обеспечивается коммутация входов 4C и 4D.

5. Разработка и расчет принципиальной схемы.

В описании схемы электрической принципиальной будет рассмотрен только

один видеотракт, поскольку второй является полностью идентичным. Также

будут рассмотрены цепи синхронизации, которые являются общими для обоих

видеотрактов, оконечные усилители и блок питания телекамеры.

Видеосигнал с выхода ПЗС матрицы ICX059AK (микросхема D1) (ножка 8)

поступает на затвор полевого транзистора 3SK133, включенного по схеме с

общим стоком. Его нагрузкой является резистор R8. Напряжение видеосигнала,

снимаемое с этого резистора, подается через разделительные конденсаторы C22

и C23 на входы микросхемы CXA1390AR (D9) (ножки 37 и 38), в которой

производится первичное цветоделение и усиление видеосигнала. Первичное

цветоделение осуществляется по импульсам выборки XSP1 и XSP2, подаваемым с

тимминг-генератора (микросхема CXD1265R (D10)) на ножки 40 и 42

соответственно. При работе телекамеры в черно-белом режиме эти импульсы

отсутствуют. Восстановление уровней сигналов осуществляется по импульсам

выборки-хранения XSHP и XSHD, поступающих с тимминг-генератора на ножки 34

и 35 соответственно.

Импульсы XSH1 и XSH2, подаваемые на ножки 1 и 48 соответственно,

служат в качестве напряжения выборки-хранения при черно-белом сигнале.

Импульсы CLP1-CLP4 подаются на все микросхемы видеотракта (кроме CXL1517N

(D13)) для восстановления уровня черного в видеосигнале.

В микросхеме CXA1390AR задействована система подавления цветности,

которая срабатывает при попадании в кадр объектов, имеющих чрезмерную

яркость. Полученный в итоге сигнал коррекции CS поступает на выход

микросхемы (ножка 10). Уровень этого сигнала поддерживается с помощью

конденсатора С38 и может регулироваться подборочным резистором R18.

Также в этой микросхеме предусмотрена система автоматической

регулировки уровня (АРУ (AGC)) сигнала. Максимальная величина амплитуды

видеосигнала, до которой будет срабатывать схема AGС, устанавливается

подборочным резистором R16. Чувствительность AGC по сигналу коррекции CS

устанавливается подборочным резистором R24.

Широкополосный сигнал яркости YH, получаемый в микросхеме CXA1390AR,

поступает на выход этой микросхемы (ножка 3).

Полученные в результате предварительного разделения цветности сигналы

S1 и S2 поступают через выходы микросхемы CXA1390AR (ножки 4 и 5

соответственно) на входы видеопроцессора (микросхема CXA1391R (D14)), туда

же поступает через разделительный конденсатор С93 сигнал коррекции SH и

сигнал YH, который предварительно задерживается на длительность (,

подбираемую при настройке, и проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ

(LPF), расчет которого будет приведен далее). Входными ножками для этих

сигналов являются соответственно 49, 48, 16 и 64 ножки.

Из сигналов S1 и S2 методами, описанными в разработке функциональной

схемы, получают два цветоразностных сигнала R-Y и B-Y. Необходимыми

элементами для тих преобразований являются три линии задержки на одну

строку, которые построены на отдельной микросхеме CXL1517N. Задерживаются:

сигнал цветности C0, узкополосный сигнал яркости Y0 и он же задерживается

еще на одну строку (Y1). Задержанные сигналы с выходов микросхемы CXL1517N

(ножки 9, 11 и 14) проходят через эмиттерные повторители (ЭП), собранные на

транзисторах BC205B, которые усиливают их по току и одновременно являются

согласующими элементами (расчет ЭП будет приведен далее).

Необходимым управляющим сигналом является импульсный сигнал ID,

двойной строчной частоты, который поступает на ножку 41 с тимминг-

генератора.

Широкополосный сигнал яркости YH2 задействован в схеме горизонтальной

апертурной коррекции HAP, которая находится в микросхеме CXA1592R (D24).

Для образования сигнала YH2 необходимым элементом является линия задержки

на одну строку, которая вынесена за пределы видеопроцессора. Линией

задержки может быть, например, микросхема CXL5504 или любая линия задержки,

аналогичная ей. Сигнал YH подается с ножки 4 на линию задержки, а затем

пропускается через ФНЧ и возвращается в видеопроцессор на ножку 2. В

результате полученные сигналы YH1 и YH2, который был образован в результате

суммирования YH и YH1, подаются на выходы ножки 5 и 6 соответственно.

Сигнал подавления цветности CS, который был просуммирован с сигналом

VAP, полученным на выходе схемы вертикальной апертурной коррекции в

видеопроцессоре, поступает на выход (ножка 24).

Видеопроцессор содержит управляемые линии задержки. Потенциометром

R35 можно регулировать время задержки сигналов С0 (цветности) и Y0

(узкополосного сигнала яркости). Потенциометром R36 регулируется время

задержки сигналов основных цветов R, G и B и сигнала подавления цветности.

Ниже приведена таблица с указанием подборочных резисторов и функций,

выполняемых ими.

|Подборочные резисторы |Функции |

|R28, R29 |Установка амплитуды Y1 и Y2 |

|R40 |Установка амплитуды С1 |

|R41 |Установка амплитуды YH |

|R52 |Установка амплитуды сигнала VAP |

|R51, R66 |Установка амплитуд B и R |

|R53 |Вольтодобавка VAP |

|R68 |Регулировка схемы АББ (WB) |

|R69, R70 |Уровни R-Y и B-Y |

|R81 |Вольтодобавка к R, G и B |

|R82 |Установка коэффициента (-коррекции |

Таблица 5.1.

Выходные сигналы R-Y и B-Y с ножек 19 и 20 видеопроцессора через

разделительные конденсаторы C102 и С103 поступают на выходной сумматор,

который коммутирует сигналы цветности и яркости с двух видеотрактов в один

стереоканал. Сумматор построен на микросхемах CD4052 (D25 и D26).

Цветоразностные сигналы R-Y и B-Y подаются на входные ножки микросхемы D26,

14 и 11 соответственно. Коммутация сигналов в сумматоре осуществляется с

помощью импульсов управления частотой 50 Гц, которые поступают на

управляющий вход SEC (ножки 10) с синхрогенератора, при этом второй

управляющий вход оставлен открытым.

С выхода сумматора (ножки 3 и 13) сигналы R-Y и B-Y подаются на ножки

3 оконечных усилителей, собранных на микросхемах AD8041 (D16-D17).

Усилители охвачены 100-процентной отрицательной обратной связью (ООС). С

выходов усилителей через разделительные конденсаторы С67, С68 и согласующие

сопротивления R44 и R45 сигналы R-Y и B-Y подаются на контакты 2 и 3

выходного разъема X2. Резисторы R43, R44, R45 являются согласующими с

выходными цепями, которые по заданию на дипломный проект имеют

сопротивление R = 75 Ом. Соответственно, и эти резисторы имеют

сопротивление 75 Ом.

Сигнал YH2 с выхода микросхемы D14 подается через резистор R114 на

входы микросхемы D24, которая является кодером PAL (ножки 33 и 35). Причем

на 35-ю ножку сигнал YH2 подается с задержкой на 100 нс, необходимой для

схемы горизонтальной апертурной коррекции HAP (располагающийся внутри

микросхемы D24).

Сигнал YH1 подается на вход микросхемы D24 (ножка 40) так же с

задержкой на 100 нс, чтобы не произошло рассогласования во времени с

сигналом YH2.

Сигналы YH1 и YH2, прошедший через схему HAP, суммируются в кодере,

где к ним также замешивается сигнал VAP, и в полученный в итоге сигнал

замешиваются все необходимые синхроимпульсы. Суммирования с сигналами

цветности не происходит из-за их отсутствия в кодере, поэтому на выходе

микросхемы D24 (ножка 22) получается компонентный яркостный сигнал Y. Этот

сигнал, как и цветоразностный, поступает на сумматор (микросхема D25, ножка

14), где суммируется с сигналом яркости второго видеотракта и затем

подается на оконечный усилитель (D15), где усиливается до амплитуды 1 В. С

выхода оконечного усилителя (ножка 6) через разделительный конденсатор С66

и согласующий резистор R43 сигнал яркости подается на контакт 1 выходного

разъема X2.

Сигнал подавления цветности CS заводится на вход микросхемы D24,

ножка 15, но не используется, поскольку цветоразностные сигналы на

микросхему D24 не заводятся.

Рассмотрим теперь цепи сигналов синхронизации, о которых не

упоминалось ранее. Сначала будут рассмотрены сигналы тимминг-генератора

(микросхема D10), а затем синхрогенератора (микросхема D18).

Задающий генератор собран на кварцевом резонаторе ZQ1 и входных цепях

тимминг-генератора. Частота задающего генератора выбирается из расчета

удвоенной стандартной и равна 56,75 МГц. Сигнал этой частоты подается на 64-

ю ножку тимминг-генератора.

С ножки 22 импульсы сброса RG подаются через горизонтальные драйверы

на ПЗС матрицы. Туда же подаются импульсы H1, H2, LH1, необходимые для

работы ПЗС матрицы, с ножек 26, 27 и 23 соответственно.

С ножек 31, 30, 32, 33, 34 и 35 на ПЗС матрицы через электронный

коммутатор и вертикальные драйверы подаются импульсы XV1, XV2, XSG1, XV3,

XSG2, XV4 соответственно.

Некоторые управляющие импульсы, как, например, BFG, XCK, CK и другие,

могут быть заведены на соответствующие схемы, где они используются, но сами

эти схемы не задействованы в работе телекамеры. Это обусловлено

возможностью модернизации телекамеры в дальнейшем.

Синхрогенератор собран на микросхеме CXD1159Q. На его входы (ножки 22

и 23) поступает частота задающего генератора (с ножки 63 микросхемы D10),

из которой формируются синхроимпульсы частотой 50 Гц (SYNC), снимающиеся с

ножки 17. На вход CLK1 (ножка 6) поступает частота 28,375 МГц с тимминг-

генератора (ножка 57), из которой формируются задающие импульсы HD и VD, а

также и некоторые импульсы для схем формирования окна и кодера PAL.

5.1. Расчет делителей напряжения.

В телекамере широко применяются делители напряжения. При расчете

делителей напряжения мы предполагаем, что все они будут идентичны и

рассчитаны на выходное напряжение Uвых = 3 В при входном Uвх = 5 В.

Расчет производится по формуле делителя напряжения:

Uвых = Uвх (R2 / (R1 + R2))

В итоге получаем соотношение резисторов в делителе:

R1 = 4 кОм

R2 = 6 кОм

5.2. Расчет эмиттерного повторителя (ЭП).

В качестве согласующих элементов после линии задержек в микросхемах

D13, D19 используются эмиттерные повторители.

Принципиальная схема эмиттерного повторителя приведена на рис. 5.25.

Принципиальная схема эмиттерного повторителя.

Рисунок 5.25.

Выбираем транзистор типа p-n-p: BC205VI.

Eпит = 5 В – напряжение источника питания;

Uкэ = 3 В – напряжение коллектор-база;

Iэ = 3 мА – ток эмиттера.

Страницы: 1, 2, 3