[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Stereofoniczny tuner radiowo−telewizyjny
Stereofoniczny tuner
radiowo−telewizyjny,
część 1
kit AVT−845
Nowoczesna g³owica
telewizyjna, wyprodukowana
przez Philipsa, pos³uøy³a nam
do zaprojektowania tunera
radiowo-telewizyjnego o†bardzo
"przyzwoitych" parametrach.
DziÍki wyrafinowanej
wspÛ³czesnej technologii
i†miniaturyzacji, nawet osoby
z†niewielkim doúwiadczeniem
mog¹ same zbudowaÊ
urz¹dzenie o†duøych
moøliwoúciach funkcjonalnych.
Kiedy po raz pierwszy wzi¹-
³em do rÍki modu³ g³owicy
FM1246, ma³e metalowe pude³ko
o†wymiarach 90 x†35mm i†wadze
oko³o 50g, z†pewnym rozbawie-
niem pomyúla³em, øe trzymam
w†rÍce, pod wzglÍdem funkcjonal-
nym, po³owÍ odbiornika telewi-
zyjnego.
Moøna zrozumieÊ moje zasko-
czenie, jeøeli samemu pamiÍta siÍ
jeszcze takie egzotyczne, wielkie
i†ciÍøkie konstrukcje, jak telewi-
zor Rubin czy jego pÛ³przewod-
nikowych nastÍpcÛw. W†odbiorni-
kach tych bloki sygna³owe wyso-
kiej, poúredniej i†niskiej czÍstot-
liwoúci zajmowa³y sporo miejsca,
a†ich strojenie bez specjalistycz-
nego sprzÍtu nie naleøa³o do
najprzyjemniejszych. Tymczasem
funkcje wszystkich tych uk³adÛw
mieszcz¹ siÍ w†jednej ma³ej g³o-
wicy, na wyjúciach ktÛrej moøna
otrzymaÊ gotowy do wyúwietlenia
na monitorze sygna³ wizji, a†takøe
düwiÍk m. cz. wymagaj¹cy jedy-
nie wzmacniacza i†g³oúnika.
WiÍcej nawet - g³owica zawie-
ra w†sobie kompletny tuner radio-
wy FM! Wszystkimi funkcjami
g³owicy steruje magistrala cyfrowa
I
2
C. Trudno wyobraziÊ sobie do-
godniejsze rozwi¹zanie blokÛw
sygna³owych w†odbiorniku telewi-
zyjnym.
Do powstania g³owicy, bÍd¹cej
przedstawicielk¹ wiÍkszej rodziny
typÛw rÛøni¹cych siÍ miÍdzy sob¹
w³aúciwoúciami i†moøliwoúciami,
z†pewnoúci¹ przyczyni³y siÍ kom-
putery i†rozwÛj úwiata multime-
diÛw. G³owica jest bowiem wy-
raünie przeznaczona do zastoso-
wania w†kartach tunerÛw telewi-
zyjnych dla komputerÛw osobis-
tych, ale takøe wszÍdzie tam,
gdzie ma siÍ do czynienia z†od-
biorem sygna³u telewizyjnego b¹dü
radiowego. Prezentowany przez
50
Elektronika Praktyczna 1/2000
P R O J E K T Y
Stereofoniczny tuner radiowo−telewizyjny
Rys. 1. Schemat elektryczny tunera.
nas tuner, ktÛrego schemat ideo-
wy przedstawiono na
rys. 1
, jest
jednym z†moøliwych wariantÛw
zastosowania g³owicy. ByÊ moøe
Czytelnicy zechc¹ sami wykorzys-
taÊ g³owicÍ w†inny sposÛb. Øeby
to u³atwiÊ, przedstawiÍ bliøej
w³aúciwoúci najwaøniejszych uk³a-
dÛw, z†ktÛrych zbudowany jest
uk³ad tunera radiowo-telewizyjnego.
Na pocz¹tek jednak kilka s³Ûw
o†standardach przesy³ania sygna³u
telewizyjnego. Informacje te okaø¹
siÍ byÊ moøe potem przydatne do
³atwiejszego zrozumienia dzia³a-
nia uk³adu.
Standardy telewizyjne
Telewizja w†takiej postaci jak¹
znamy obecnie, a wiÍc analogowa,
jest wynalazkiem, ktÛry ma za
sob¹ juø kilkudziesiÍcioletni¹
przesz³oúÊ. Prace badawcze i†za-
cz¹tki sieci telewizyjnych rozwi-
jane by³y w†latach 30. naszego
Elektronika Praktyczna 1/2000
51
Stereofoniczny tuner radiowo−telewizyjny
Rys. 2. Schemat elektryczny modułu głowicy FM1246.
wieku, w†takich krajach jak Wiel-
ka Brytania, Niemcy oraz Stany
Zjednoczone. Chyba warto przy-
pomnieÊ, øe takøe w†Polsce przed
wybuchem wojny przeprowadzo-
no pierwsze udane transmisje te-
lewizyjne. Prawdziwa eksplozja
telewizji nast¹pi³a jednak na prze-
³omie lat 50. i†60., kiedy odbior-
niki zaczͳy pojawiaÊ siÍ prak-
tycznie w†kaødym zak¹tku úwiata.
Wraz z†tym rozwojem pojawi³a siÍ
koniecznoúÊ ustanowienia pew-
nych standardÛw technicznych,
zwi¹zanych ze struktur¹ sygna³u
telewizyjnego i†jego przesy³aniem
do odbiorcy. Ekonomia i†polityka,
ktÛra w†przypadku telewizji wci¹ø
odgrywa duø¹ rolÍ, sprawi³y, øe
úwiat zdominowany zosta³ przez
trzy systemy telewizji: amerykaÒ-
ski NTSC, jego niemieck¹ mody-
fikacjÍ PAL oraz francuski SE-
CAM. Wszystkie paÒstwa na
úwiecie zdecydowa³y siÍ w†pew-
nym okresie na wybranie jednego
z†tych trzech systemÛw jako obo-
wi¹zuj¹cego na swoim teryto-
rium.
Pomimo zasadniczych podo-
bieÒstw, kaødy z†systemÛw ina-
czej definiuje szczegÛ³y sygna³u
telewizyjnego, a†g³Ûwne rÛønice
sprowadzaj¹ siÍ do odmiennych
sposobÛw kodowania koloru i†fo-
nii oraz rÛønej liczby linii obrazu.
Z†tego powodu odbiorniki przy-
stosowane do pracy w†jednym
systemie maj¹ powaøne k³opoty
przy odtwarzaniu sygna³u innych
systemÛw. Przypomnijmy, øe Pol-
ska z†powodÛw politycznych
przez wiele lat naleøa³a do strefy
SECAM. Wydarzenia 1989 roku
spowodowa³y takøe zmiany i†w†tej
dziedzinie. Telewizja publiczna
i†nowo powstaj¹ce telewizje ko-
mercyjne zdecydowa³y siÍ nada-
waÊ w†systemie PAL, ktÛry w†opi-
nii wielu specjalistÛw jest tech-
nicznie nieco lepszy od konkuren-
cji, np. SECAM-u.
Niezaleønie od systemu, naj-
czÍúciej sygna³ telewizyjny docie-
ra do odbiorcy w†postaci zmodu-
lowanej fali noúnej w.cz. Zazwy-
czaj przesy³ane w†ten sposÛb in-
formacje o†obrazie i†kolorze mo-
duluj¹ amplitudÍ fali noúnej (mo-
dulacja AM), natomiast fonia mo-
duluje jej czÍstotliwoúÊ (modula-
cja FM). Jak ³atwo moøna siÍ
domyúliÊ, takøe i†tutaj istnieje
wiele rÛønych standardÛw. RÛø-
ni¹ siÍ one miÍdzy sob¹ szero-
koúci¹ pasma zajmowanego przez
przesy³any obraz, usytuowaniem
w†widmie czÍstotliwoúci sygna³u
koduj¹cego kolor, düwiÍk itp.
Aby wprowadziÊ w†tym zamie-
szaniu nieco porz¹dku, przyjͳo
siÍ oznaczaÊ te standardy sygna³u
duøymi literami alfabetu. Kaødy
posiadacz odbiornika telewizyj-
nego lub magnetowidu znajdzie
takie oznaczenie na tylnej úcian-
ce obudowy w†okolicy gniazd
antenowych lub w†instrukcji ob-
s³ugi. W†Polsce obowi¹zuj¹cy sys-
tem D/K oznacza, øe szerokoúÊ
pasma zajmowanego przez sygna³
wizji wynosi 6MHz, podnoúna
koloru przesuniÍta jest w†stosun-
ku do czÍstotliwoúci noúnej
o†4,43MHz, a†przesuniÍcie czÍs-
totliwoúci fonii w†stosunku do
czÍstotliwoúci noúnej wynosi
6,5MHz. Oczywiúcie, sprzÍt moøe
takøe odbieraÊ sygna³y w†innych
standardach, o†ile jest do tego
przystosowany. Zestawienie ozna-
czeÒ standardÛw i†ich niektÛrych
parametrÛw podane zosta³o w†
tab.
1
.
Kolejnym waønym problemem
jest podzia³ czÍstotliwoúci przy-
dzielanych poszczegÛlnym na-
dawcom. Poniewaø nadawcÛw au-
dycji telewizyjnych moøe byÊ
52
Elektronika Praktyczna 1/2000
Stereofoniczny tuner radiowo−telewizyjny
wielu, a†øaden z†nich nie chce,
aby jego sygna³ by³ zag³uszany
przez konkurencjÍ, podzielono
wyodrÍbniony zakres czÍstotli-
woúci na mniejsze podzakresy
nazywane kana³ami, ktÛre nastÍp-
nie przydzielane s¹ konkretnym
nadawcom. Takøe i†w†tym przy-
padku, w†zaleønoúci od regionu
úwiata istniej¹ pewne rÛønice
w†nazewnictwie i†zakresach czÍs-
totliwoúci (szczegÛlnie niøszych,
ktÛre by³y eksploatowane wczeú-
niej), ale wspÛlny interes wymu-
si³ wzglÍdne ujednolicenie po-
dzia³u czÍstotliwoúci na kana³y.
Dla systemu CCIR podzia³ ten
przedstawia siÍ nastÍpuj¹co:
- kana³y 2..4:†zakres od 47MHz
do 61MHz ze skokiem co 7MHz,
- kana³y 5..12: zakres od 174MHz
do 223MHz ze skokiem co
8MHz,
- kana³y 12..69: zakres od 470MHz
do 854MHz ze skokiem co
8MHz.
Upowszechnienie siÍ telewizji
kablowej wprowadzi³o jeszcze
dodatkowe kana³y kablowe.
W†przypadku sieci, rozmieszcze-
nie poszczegÛlnych stacji telewi-
zyjnych na konkretnych kana-
³ach zaleøy jedynie od decyzji
jej w³aúciciela. Bywa tak, øe
sygna³y telewizji, za ktÛrych od-
biÛr naleøy dodatkowo zap³aciÊ,
s¹ kodowane i†umieszczane na
wyøszych kana³ach. Na doprowa-
dzenia odbiorcÛw korzystaj¹cych
ze wspÛlnej sieci, ale nie wp³a-
caj¹cych dodatkowego abonamen-
tu, zak³adane s¹ filtry dolno-
przepustowe odcinaj¹ce sygna³
p³atnych stacji. Reasumuj¹c, no-
woczesny odbiornik a†wiÍc i†jego
g³owica, powinien zapewniaÊ od-
biÛr sygna³u w†pe³nym zakresie
pasma telewizyjnego, pocz¹wszy
od 45MHz do 860MHz.
Ograniczaj¹c siÍ w†tym miej-
scu do tych paru uwag o†stan-
dardach telewizyjnych moøna
jeszcze tylko dodaÊ, øe zamiesza-
nie z†tym zwi¹zane nie skoÒczy
siÍ prÍdko. Chociaøby pojawienie
siÍ w†telewizji düwiÍku stereofo-
nicznego zaowocowa³o kilkoma
sposobami jego transmisji. W†jed-
nej z†wersji dodatkowy kana³
przesy³any jest poprzez kolejn¹
podnoún¹ fonii, w†innych rozwi¹-
zaniach düwiÍk jest przesy³any
cyfrowo (system NICAM). Moøna
sobie tylko wyobraziÊ, jakie spo-
ry wynikn¹, gdy na serio zacznie
byÊ wprowadzana telewizja wy-
sokiej rozdzielczoúci (HDTV) lub
telewizja interaktywna. Tym ra-
zem jednak decyzje podejm¹ nie
tylko politycy, ale i†szefowie
wielkich koncernÛw, a†poúrednio
kaødy z†nas, kupuj¹cy te, a†nie
inne wyroby.
NajwiÍksze rÛønice pomiÍdzy
poszczegÛlnymi rodzajami g³owic
dotycz¹ czÍúci uk³adu za demo-
dulatorami fonii. I†tak np. g³owi-
ca FR1216 pozbawiona jest de-
modulatora FM, a†uøytkownik
z†odpowiedniego wyprowadzenia
moøe pobraÊ sygna³ radiowej
czÍstotliwoúci poúredniej FM
(10,7MHz) i†samemu poddaÊ go
detekcji w†dodatkowym zewnÍtr-
znym uk³adzie. G³owice oznaczo-
ne symbolami FM1236, FM1246
i†FM1256 posiadaj¹ dwa wyjúcia
düwiÍku stereo, natomiast rÛøni¹
siÍ czÍstotliwoúci¹ podnoúnej fo-
nii. Z†tych powodÛw niektÛre
wyprowadzenia rÛønych typÛw
g³owic mog¹ mieÊ inne funkcje
i†wykorzystuj¹c je naleøy zawsze
siÍgn¹Ê do ich dokumentacji tech-
nicznej.
Budowa g³owicy
Czytelnicy, ktÛrzy przebrnÍli
przez wczeúniejsze uwagi o†stan-
dardach orientuj¹ siÍ juø zapew-
ne, jak skomplikowane zadanie
stanͳo przed konstruktorami Phi-
lipsa. Ostatecznie stworzona zo-
sta³a ca³a rodzina uk³adÛw o†po-
dobnych parametrach w.cz. i†spo-
sobie sterowania, rÛøni¹cych siÍ
miÍdzy sob¹ g³Ûwnie sposobem
dekodowania fonii. Na
rys. 2
pokazano wewnÍtrzn¹ budowÍ
modu³u.
G³owica posiada dwa nieza-
leøne, prze³¹czane wejúcia ante-
nowe dla sygna³u telewizyjnego
i†radiowego. Sygna³y te podda-
wane s¹ wielostopniowemu
wzmocnieniu i†filtracji, a†nastÍp-
nie detekcji. Detekcja zachodzi
w†demodulatorach z†pÍtl¹ fazo-
w¹, ktÛre w†prosty sposÛb moø-
na sterowaÊ rozkazami przesy³a-
nymi cyfrow¹ magistral¹ I
2
C.
Rozkazy steruj¹ nie tylko prac¹
demodulatorÛw, ale takøe oscy-
latora i†mieszacza w.cz., co
umoøliwia wybieranie i†zmianÍ
odbieranego kana³u telewizyjne-
go lub stacji radiowej FM. Se-
lektywnoúÊ uk³adu poprawiaj¹
filtry z†fal¹ powierzchniow¹
SAW, ograniczaj¹ce przy okazji
liczbÍ koniecznych do zestroje-
nia elementÛw indukcyjnych.
Opis wyprowadzeÒ
i†rozkazÛw steruj¹cych
g³owicy FM1246
Poniewaø tuner radiowo-tele-
wizyjny wykorzystuje modu³
FM1246, opisane zostan¹ funkcje
i†rozkazy tej w³aúnie g³owicy. S¹
one identyczne lub bardzo podob-
ne do funkcji i rozkazÛw innych
g³owic rodziny. Na
rys. 3
poka-
zano roz³oøenie i†numeracjÍ wy-
prowadzeÒ g³owicy widzianej od
gÛry.
Funkcje wyprowadzeÒ s¹ na-
stÍpuj¹ce:
11 - podgl¹d napiÍcia strojenia;
12 - zasilanie +5V sekcji w.cz.;
13 - linia SCL magistrali I
2
C;
14 - linia SDA magistrali I
2
C;
15 - wyprowadzenie wyboru ad-
resu magistrali I
2
C;
20 - fonia (kana³ R†radia);
21 - fonia (kana³ L†radia);
22 - wyprowadzenie sygna³u
o czÍstotliwoúci poúredniej fonii
podczas odbioru stacji TV;
23 - wyprowadzenie ca³kowitego
sygna³u wizji;
24 - zasilanie +5V sekcji poúred-
niej czÍstotliwoúci;
25 - wyjúcie fonii m.cz. podczas
odbioru stacji TV.
Tab. 1.
Standard
A
M
N
C
B/G
H
I
D/K K1
L
E
liczba linii ramki
405
525
625
625
625
625
625
625
625
625
819
szerokość kanału (MHz)
5
6
6
7
7/8
8
8
8
8
8
14
szerokość pasma wizji (MHz)
3
4,2
4,2
5
5
5
5,5
6
6
6
10
podnośna fonii (MHz)
−3,5
+4,5
+4,5
+5,5
+5,5
+5,5
+6
+6,5
+6,5
+6,5
+11,15
modulacja fonii
AM
FM
FM
AM
FM
FM
FM
FM
FM
AM
AM
Elektronika Praktyczna 1/2000
53
Stereofoniczny tuner radiowo−telewizyjny
kim g³owica bÍ-
dzie odpowiada-
³a na transmisjÍ
magistral¹ I
2
C.
NapiÍciem od-
niesienia jest na-
piÍcie zasilania
+5V. W†przypad-
ku pozostawie-
nia tego wypro-
wadzenia nie
pod³¹czonego,
automatycznie przyjmuje ono po-
ziom odpowiadaj¹cy adresowi
wywo³ania C2h.
Transmisja magistral¹ I
2
C do
g³owicy odbywa siÍ wed³ug na-
stÍpuj¹cego wzoru:
Start + ACK + Adr + Db1 +
ACK + Db2 + ACK +Cb +
ACK + Pb + ACK + Stop
gdzie:
Start - ustawienie na liniach SDA
i†SCL sekwencji startu transmis-
ji;
ACK
- sygna³ potwierdzenia z†g³o-
wicy;
Adr
- adres g³owicy (dla zapisu
najm³odszy bit adresu zawsze
0);
Db1
- pierwszy bajt podzielnika;
Db2
- drugi bajt podzielnika;
Cb
- bajt steruj¹cy ustawieniem
bitÛw kontrolnych;
Pb
- bajt steruj¹cy ustawieniem
wewnÍtrznych portÛw g³owicy;
Stop
- ustawienie na liniach SDA
i†SCL sekwencji koÒca transmi-
sji.
TransmisjÍ moøna w†dowolnym
momencie przerwaÊ ustawiaj¹c na
liniach SDA i†SCL sekwencjÍ Stop
bezpoúrednio po sygnale potwier-
dzenia ACK.
PracÍ g³owicy nadzoruj¹ 4†re-
jestry steruj¹ce: Db1, Db2, Cb
i†Pb, do ktÛrych odpowiednie war-
toúci zapisywane s¹ podczas trans-
misji magistral¹ I
2
C. W†
tab. 2
podano oznaczenia i†usytuowanie
w†tych rejestrach poszczegÛlnych
bitÛw. Dodatkowo zaznaczony zo-
sta³ bajt adresu wysy³any w†czasie
transmisji jako pierwszy.
Teraz, w†kolejnoúci w†jakiej po-
jawiaj¹ siÍ w†zestawieniu, zostan¹
podane opisy poszczegÛlnych bi-
tÛw i†ich wp³yw na funkcjonowa-
nie g³owicy.
piÍcia na wyprowadzeniu 15 g³o-
wicy. Wzajemn¹ zaleønoúÊ poka-
zano w†
tab. 3.
Rys. 3. Wygląd obudowy i rozmieszczenie
wyprowadzeń głowicy FM1246.
Db1, Db2
Dwa bajty podzielnika steruj¹
pÍtl¹ fazow¹ i†oscylatorem w.cz.,
a†ich wartoúÊ okreúla odbieran¹
czÍstotliwoúÊ (a wiÍc i†kana³ te-
lewizyjny). Do obliczenia tych
dwÛch bajtÛw naleøy znaÊ war-
toúÊ czÍstotliwoúci, ktÛr¹ chcemy
odbieraÊ (Frf) oraz czÍstotliwoúÊ
poúredni¹ wizji (Fif), obie wyra-
øone w†megahercach. WartoúÊ
Fif
okreúlona w†standardzie wynosi
38,9MHz. WartoúÊ podzielnika ob-
licza siÍ korzystaj¹c ze wzoru:
N†=16(Frf+Fif)
Przyk³adowo, chc¹c obliczyÊ
wartoúci, ktÛre naleøy wpisaÊ do
bajtÛw steruj¹cych
Db1
i†
Db0
, gdy
chcemy odbieraÊ kana³ 5, dla
ktÛrego czÍstotliwoúÊ wynosi
175,25MHz, naleøy wykonaÊ na-
stÍpuj¹ce dzia³anie:
(175,25+38,9)*16=3426,4
Po odrzuceniu czÍúci u³amko-
wej do bajtÛw podzielnika naleøy
wpisaÊ nastÍpuj¹ce wartoúci:
Db1 00001101
Db0 01100010
W†przypadku obliczania po-
dzielnika dla czÍstotliwoúci radio-
wych FM naleøy pos³uøyÊ siÍ
nastÍpuj¹cym wzorem:
N=(Frf+Fif)/step
. Na
wyjúciu 25 dostÍpna jest fonia
telewizyjna, a†wyprowadzenia 20
i†21 to radiowe kana³y: stereo
prawy i†lewy, ktÛrych amplituda
dla sygna³u testowego moøe wy-
nosiÊ 50..150mV. Na wyprowa-
dzeniu 22 dostÍpny jest sygna³
o czÍstotliwoúci poúredniej fonii.
W†przypadku telewizyjnej trans-
misji düwiÍku stereofonicznego
moøe ona s³uøyÊ do detekcji
drugiego kana³u lub w†ogÛle do
detekcji w†zewnÍtrznym uk³adzie
fonii (w³aúnie takie rozwi¹zanie
zastosowano w†projekcie tunera -
o†powodach jednak dopiero za
chwilÍ). NapiÍcie strojenia obwo-
dÛw wejúciowych i†oscylatora,
wyprowadzone na nÛøkÍ 11, s³u-
øy do podgl¹du i†moøe byÊ wy-
korzystane w†niektÛrych aplika-
cjach. Wreszcie wyprowadzenia
13 i†14, to zgodne ze standardem
linie magistrali I
2
C. Rozkazami
przesy³anymi t¹ magistral¹ steru-
je siÍ wszystkimi funkcjami g³o-
wicy. Wyprowadzenie 15 wspÛ³-
pracuje z†dwiema wymienionymi
wczeúniej liniami. Za jego pomo-
c¹ moøna zmieniaÊ adres przy-
pisany konkretnej g³owicy, co
umoøliwia pracÍ w†jednym sys-
temie do 4†g³owic. Zmiana adre-
su odbywa siÍ poprzez przy³oøe-
nie do wyprowadzenia 15 napiÍ-
cia o†odpowiedniej wartoúci. We-
wnÍtrzne komparatory detekuj¹
jego poziom i†ustawiaj¹ wewnÍt-
rzny adres wywo³ania, przy ja-
gdzie:
Frf - odbierana czÍstotliwoúÊ
(MHz);
Fif - czÍstotliwoúÊ poúrednia FM
(10,7MHz);
step - krok strojenia (wartoúÊ tÍ
ustawia siÍ w†innym rejestrze,
o†czym za chwilÍ).
JP1
S1
UP
S2
DWN
S3
NEXT
S4
F1
S5
F2
S6
1
S7
2
S8
3
S9
4
S10
5
MA1, MA0
Ustawienie tych bitÛw w†bajcie
adresu koresponduje z†adresem
g³owicy wybranym poziomem na-
S11
6
S12
7
S13
8
S14
9
S15
0
Rys. 4. Schemat połączeń
klawiatury tunera.
54
Elektronika Praktyczna 1/2000
Funkcje wiÍkszoúci wyprowa-
dzeÒ s¹ oczywiste i†nie wymagaj¹
d³uøszych komentarzy. G³owica
zasilana jest napiÍciem +5V, ktÛ-
re dla zmniejszenia zak³ÛceÒ po-
dawane jest poprzez osobne wy-
prowadzenia do sekcji wielkiej
i†poúredniej czÍstotliwoúci. MasÍ
stanowi metalowa obudowa g³o-
wicy. Na wyjúcie 23 podawany
jest po detekcji ca³kowity sygna³
wizyjny o†standardowej amplitu-
dzie 1Vpp na opornoúci 75
[ Pobierz całość w formacie PDF ]