Реферати українською » Коммуникации и связь » Проектування передавальної камери


Реферат Проектування передавальної камери

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Федеральне агентство освіти та РФ

>Южно-Уральский Державний Університет

>Приборостроительний факультет

Кафедра ВПС

 

>Пояснительная записка до курсовому проекту

за курсом "Телевізійні іоптоелектронние устрою"


Челябінськ 2008


Технічне завдання

У курсової роботі необхідно:

– визначити структуру камери;

– вибрати первинний перетворювач і об'єктив;

– розрахуватися основних елементів, визначити світлову чутливість, основні характеристики;

– число рядків при прогресивноїразвертке 625

Діапазоносвещенности: 1–1000 лк

Діапазон робочих довжин хвиль: 0,4–0,75мкм

Виглядразвертки: прогресивна

Формат зображення: 4/3

Кількість рядків: 625

Вихідний сигнал наRн = 75+5Ом 1+0,1 У

Кількість помітних градацій яскравості: 8

>Нелинейние спотворення: 3%

Харчування: 27 У посаду. струму


Анотація

Через війну виконаної роботи розробили схема відеокамери, що дозволяє одержувати необхідну зображення. Відповідно до вимозі технічного завдання була спочатку визначено структура устрою, подана у вигляді основних функціональних блоків. Далі була зроблено розрахунок елементів і визначено параметри об'єктива, розраховані: світлова чутливість і спектральна характеристика.


Зміст

Запровадження

1. Вибір та обґрунтування структурної схеми

2. Теоретичний розділ

2.1 Принципи побудови відеокамер

2.2 Прогресивна розгорнення

3. Електричний розрахунок передавальної камери

3.1Оконечнийвидеоусилитель

3.2 Каскад відновлення рівня чорного

3.3 Змішувач відеосигналу

3.4Генераторсинхроимпульсов

3.5 Каскад корекціїапертурних спотворень

3.6 Каскад корекції нелінійних спотворень

3.7Предоконечний підсилювач

3.8 Каскадпротивошумовой корекції

3.9 Автоматична регулювання режиму

4. Розрахунок параметрів об'єктива

5. Розрахунок параметрів первинного перетворювача

Укладання

Література


Запровадження

Телебачення – це передача зображення на відстань з допомогою електронних пристроїв. При передачі зображення формуються електричні сигнали елементів зображення, у своїй один кадр зображення розбивається на рядки. Кількість рядків суворо фіксоване за стандартом 625/50 чи 575/60. При формуванні окремих рядків елементи зображення перетворюються на електричні сигнали аналогової чи цифровий форми. Для перетворення елементів зображення на сигнал застосовуютьприемопередающие елементи, що дозволяють перетворити квант світловий енергії в електричний сигнал.

У основі телебачення лежать три фізичних процесу: перетворення світловий енергії в електричні сигнали; передача і достойний прийом електричних сигналів; перетворення електричних сигналів в оптичне зображення.

Відповідно до вищезазначеного, в курсової роботі потрібно розглянути принципи побудови і функціонування основних блоків схеми, показати проходження сигналів і "зробити розрахунок елементів схеми.


1. Вибір та обґрунтування структурної схеми

Структурна схема розроблюваної передавальної камери приведено малюнку.

>Рис. 1.1 Структурна схема передавальної камери

Вона має такі каскади:

>Видикон одна із головних пристроїв передавальної камери. Він здійснює перетворення світловий енергії в електричний сигнал.

>Видеоусилитель (>противошумовой коректор,предоконечний підсилювач, коректор нелінійних спотворень, коректорапертурних спотворень).

>Противошумовой коректор.

>Противошумовой коректор призначений збільшення співвідношеннясигнал/шумяркостного сигналу яке надходить із первинного перетворювача. Як первинного перетворювача використовується відикон, у якого досить високою співвідношеннямсигнал/шум, але малим рівнем сигналу на навантаженні. Тому співвідношеннясигнал/шум переважно визначається власними шумамипротивошумового коректора. Отже, якпротивошумового коректора повинен виступативидеоусилитель із малими власними шумами.

>Предоконечний підсилювач.

>Предоконечний підсилювач призначений підвищення відеосигналу рівня, забезпечує нормальне функціонування наступних каскадів.Предоконечний підсилювач повинен мати низькими значеннями внесених в відеосигнал спотворень.

Коректор нелінійних спотворень.

Коректор нелінійних спотворень необхідний корекції нелінійних спотворень внесених в сигнал первинним перетворювачем. У випадку задля збереження подоби переданого і відтвореного зображення необхідно забезпечити пряму пропорційність між яскравістю елементів переданого і прийнятого зображення. Отже коректор є ланкою зкусочно-линейной характеристикою.

Коректорапертурних спотворень.

>Апертурние спотворення зображення виникають первиннихпреобразователях кінцевих поперечних розмірів електронного променя і аберації в оптичних системах. Найбільше застосування із усіх схем корекції отримала схема диференціальної іразностной корекції. Він грунтується наалгебраическом додаванні сигналу та її парних похідних.

Блок формування сигналу (змішувач, каскад відновлення рівня чорного).

Змішувач призначений щоб одержати з відеосигналу ісинхросмеси повного телевізійного сигналу. Змішувач повинен мати низькі рівні внесених спотворень.

Каскад відновлення рівня чорного.

Цей каскад призначений на відновлення рівня постійної складової повного телевізійного сигналу втраченого після проходження сигналу через лінійні ланцюга посилення і корекції.

>Синхрогенератор призначений на формування імпульсівсинхронизирующих системи розгорнення на передавальної і приймальному боці. Він має володіти високої стабільністю задає генератора зменшення внесених спотворень.

>Генераторразверток променя.

Генератори розгорнення променя призначені для відхиленняразвертивающего променя з допомогоюпилообразних струмівпропускаемих черезотклоняющие котушки первинного перетворювача. Генератори розгорнення променя управляютьсясинхрогенератором. Основну вимогу до генераторам розгорнення – високий рівень лінійностіпилообразного сигналу.


2. Теоретичний розділ

 

2.1 Принципи побудови відеокамер

Відеокамери за призначенням можна підрозділити на професійні (студійні, для позастудійного виробництва та для телевізійної журналістики), напівпрофесійні і побутові (аматорські). Головні відмінності тут полягають у ролі одержуваного зображення (у студійних камер вона має бути найвищим) та, крім цього у функціональні можливості, ступеня автоматизації, зручність у роботі,массогабаритних показниках, споживання електроенергії та інших.

До оптичної частини відеокамер пред'являються самі основні вимоги, як і до фото-, кіно- і телекамерам: високасветосила об'єктива; висока що дозволяє здатність (для матриць ПЗЗ – приладів з зарядної зв'язком – це пов'язано з кількістю елементів); більший діапазон зміни фокусного відстані (для об'єктива зі змінним фокусним відстаннюОПФ).

Дуже поширені в відеокамерах система автоматичної фокусування і системи автоматичного управління діафрагмою. Досягнуті нині в відеокамерах високасветосила об'єктива та висока чутливість перетворювача світло / сигнал на ПЗЗ дозволяють виробляти відеозйомку за умов дуже низької освітленості об'єкта зйомки – порядку кількох (2…7) люкс. Роздільна здатність кращих відеокамер сягає 700твл і більше, ставленнясигнал/шум із зображення – 60…62дБ.

Багато камери оснащені так званої системою «електронний затвор» із можливістю зміни «витримки». Вибір коротких (1/2000…1/1000 з) витягів дозволяє зменшити змащення зображення привидеосъемкахбистродвижущихся об'єктів. При русі відеокамери якість зображення стійкості то, можливо поліпшено шляхом застосування вбудованої електронної системи стабілізації зображення.

>Функциональние можливості відеокамер нині розширюються завдяки успіхам мікроелектроніки. З'явилися вбудовані системи синтезу титрів, електронного монтажу, додаткового озвучування та інших. поліпшилися сервісні можливості відеокамери, до вбудованих систем діагностики несправностей.

2.2 Прогресивна розгорнення

Прогресивна розгорнення – найпростіший вид телевізійної розгорнення.

Процес освіти такий розгорнення ось у чому: разомотклоняющих пластин подаєтьсяпилообразное напруга від генератора малої частотиf>z (рис. 2.2.1). Під впливом цього напруги електронний промінь із постійною швидкістю переміщається зліва-направо (прямий хід малої розгорнення) і далі швидко повертається справа-наліво у початковий становище (зворотний хід малої розгорнення).

>Рис. 2.2.1 Освіта растра на екраніелектроннолучевой трубки

На паруотклоняющих пластин подаєтьсяпилообразное напруга від генератора кадрової частотиfn. Під впливом цього напруги електронний промінь поступово опускається згори донизу (прямий хід кадрової розгорнення) і далі швидко піднімається угору меча у початкове положення (зворотний хід кадрової розгорнення).

Оскільки рядкова частота багато вище кадрової (>f>z»fn), на екрані трубки виникає сітка з паралельних майже горизонтальних світних рядків, що утворюють прямокутну постать, так званий растр.

Ставлення ширини растра b для її висоті h називається форматом кадру До:

>К=b/h

Під час прямого кадрового ходу електронний промінь, рухаючись вздовж рядків, постійно повільно опускається, і рядки мають практично непомітний нахил зліва-направо вниз.

Для передачі використовується лише прямою кадровий хід, отже, рядки, відповідні прямому кадровому ходу, активні, а рядки, відповідні зворотному кадровому ходу, пасивні. Повне число рядків кадрі, однакову сумі активних і пасивних рядків, одна із найважливіших параметрів розгорнення. При оптимальних значеннях інших параметрів і характеристик телевізійної системи від визначає ступінь розрізнення окремих дрібних деталей зображення, тобто. чіткість зображення.

Вибір частоти повторення кадрів визначається двома чинниками: характером переданого зображення (рухливий чи нерухоме) і яскравістю світіння екрана приймальні трубки.

Вибір параметрів розгорнення визначає ширину спектра частот телевізійного сигналу, яка мусить відповідати смузі пропускання каналу зв'язку.Ширина спектра частот сигналу зображення визначається розмірами і швидкістю рухуразвертивающего елемента і характером переданого зображення (розмірами його деталей). У випадку сигнал зображення носить імпульсний характер, що зумовлює великий ширині спектра частот.

Найбільш низькочастотний сигнал виходить під час передачі нерухомого зображення, що складається з двох горизонтальних смуг – однієї білою та однієї чорної. Відповідна цьому зображенню мінімальна частота дорівнює частоті кадрової розгорнення.

Максимальна частота сигналів,получающаяся при деяких найпростіших зображеннях, які з які чергуються чорних і "білих горизонтальних чи вертикальних смуг, має:

>f>с.макс=>0,5kфZ2>fкадр

де:kф – число смуг,

Z – число рядків,

>fкадр – частота кадру.

Недоліки прогресивної розгорнення полягають у тому, що з стандартному числі рядківZ=625 й частоти кадрівfкадр=50 гц максимальна частота сигналуf>с.макс13 МГц.

Створення каналів зв'язку передачі настільки широкосмугових сигналів зустрічає виняткові труднощі й часом унеможливлює передачу телевізійних зображень.


3. Електричний розрахунок передавальної камери

 

3.1Оконечнийвидеоусилитель

>Рис. 3.1.1 Схема кінцевого підсилювача

Як кінцевого підсилювача виберемо двотактний підсилювач, який має параметрами прийнятними під час роботи на навантаженні 75Ом. Максимальний струм навантаження:

.

Отримане значення струму некритично у виборі типу транзистора. Тож у ролі активного елемента виберемо узгоджену пару транзисторівКТ315А,КТ361А. Як діодів усунення виберемо діодиКД512А.

Струм усунення:

.

>Резистори усунення:


>Резистори R3, R4 призначені для стабілізації струму спокою і мають опір порядку кількохОм.Виберем R3=R4=>1Ом.

>Входное опір каскаду:

3.2 Каскад відновлення рівня чорного

>Рис. 3.2.1 Схема каскаду відновлення рівня чорного

При заряді конденсатораC1 стала часу ланцюга . При розряді конденсатора стала часу ланцюга . У цьому спотворень відеосигналу нічого очікувати виникати за умови .

>Виберем конденсатор З1 =1мкФ.

Як зарядного діода виберемо діодШотткиSM5817.

Оскільки діод має досить малим опором, то умова виконуватиметься широтою діапазону значень опору резистораR1. Тому виберемо опір резистора R1=30кОм.


3.3 Змішувач відеосигналу

>Рис. 3.3.1 Схема змішувача

Як змішувача відеосигналу вибереморезисторний каскад із загальним колектором [1]. Як активних елементів виберемо транзисториКТ315А.

>Виходное опір каскаду:

.

З отриманого нерівності, вибираємо R3=2кОм.

Початковий струм усунення:

.

>Виберем коефіцієнт посилення за напругою KУ=2.

>Эмиттерний резистор:

.


Базовий струм:

.

Вибір базових резисторів:

 

З отриманої системиR1=8.2кОм,R2=3.6кОм.

>Входное опір каскаду:

.

Отже, R>ВХ=2.4кОм.

>Эмитерний конденсатор:

.

>Разделительние конденсатори:


Другий транзистор управляєтьсяКМОП сигналом, у зв'язку з ніж резистор R5 виконує функцію обмеження струму.

>Виберем значення резистора R3=>33кОм.

3.4Генераторсинхроимпульсов

Структурна схемасинхрогенератора приведено малюнку 3.4.1

>Рис. 3.4.1. Схемасинхрогенератора

>Задающий генератор побудований двома логічних елементах, охоплених зворотної зв'язком через кварцовий резонатор і конденсатор.Делители побудовано наJKтриггерах.

Формування низькочастотних і високочастотних, і навіть всіх допоміжних імпульсів, використовуваних за її формуванні, виробляються логічним складанням чи множенням сигналів, вступників зделителей.

3.5 Каскад корекціїапертурних спотворень

Каскад корекціїапертурних спотворень є акумулятор вхідного сигналу та її другий похідною з деякими ваговими коефіцієнтами [3]. Найбільш підходящими активними елементами будуть транзисториКТ315А.


>Рис. 3.5.1 Каскад корекціїаппертурних спотворень

>Виходное опір каскаду:

.

З отриманого нерівності вибираємо R4=>1кОм, R7=>1кОм.

Початковий струм усуненняVT1:

.

>Эмиттерний резисторVT1:

.

Базовий струмVT1:

.


Вибір базових резисторівVT1:

 

.

З отриманої системиR1=2.7кОм,R2=3.3кОм.

Початковий струм усуненняVT2:

.

Базовий струмVT2:

.

Вибір базових резисторівVT2:

 

.

З отриманої системиR5=2.7кОм,R6=3.3кОм.

>Входное опір каскаду:


.

Отже R>ВХ=1кОм.

>Разделительние конденсатори:

.

>Дифференциальная розв'язка:

Цьому умові відповідають значенняC3=1нФ,L1=6мкГн.

>Високочастотний фільтр:

Цьому умові відповідають значенняC4=10пФ,R8=7.9кОм.

3.6 Каскад корекції нелінійних спотворень

>Рис. 3.6.1 Каскад корекції нелінійних спотворень


Каскад корекції нелінійних спотворень єусилительний каскад із загальним джерелом і східчастоїистоковой стабілізацією струму спокою [2]. Особливих вимог до потужності даного каскаду не пред'являється. Тож реалізації коректора вибираємо транзисторКП313Б, діодиШотткиSM5817.

>Стоковий резистор:

.

Вибираємо резистор R2= 1кОм.

Початковий струм стоку:

.

>Истоковий резистор:

.

>Регулировку нелінійності продукуватимемо буде в діапазоні напруг до 1 У. Для найбільш плавної регулювання вибереморезистори R7=R8=470Ом.

>Делитель усунення:

.

За таких співвідношень опору резистора R6=2.7кОм.


Початкові струми усунення ділянках нелінійної характеристики:

 .

Вибір резисторів зворотний зв'язок:

Дані співвідношень R4=2.2кОм, R5=3.3кОм.

>Подтягивающий резистор на затворі вибирається з струмів витоку затвора. Для даного транзистора найпридатніший резистор R1=1МОм.

>Входное опір:

.

>Разделительние конденсатори:

3.7Предоконечний підсилювач

Цей підсилювач представляєрезисторний каскад, включений за схемою із загальним джерелом [4].Усилительним елементом є транзисторVT1.ТранзисторVT2 задає початковий струм стоку - та отже, коефіцієнт посилення. Найбільш підходящими для даної схеми є транзисториКП313Б.

>Рис. 3.7.1Предоконечний підсилювач

>Стоковий резистор:

.

Вибираємо резистор R2=1кОм.

Початковий струм стоку:

.

>Крутизна характеристики при даному струміS=10мА/В.

Коефіцієнт посилення каскаду:

.

Необхідна усунення затвора транзистораVT2 U>ЗИ=1.2 У.


>Делитель R3, R4:

 

Дані співвідношень R4=100кОм, R3=910кОм.

>Резистор R1 визначається з струмів витоку затвора. Вибираємо значення R1=>1МОм.

>Входное опір:

.

>Разделительние конденсатори:

.

>Блокировочние конденсатори фільтрують перешкоди що живлять напруг. Оптимальні значення З24=100нФ.

3.8 Каскадпротивошумовой корекції

>Рис. 3.8.1 Схема каскадупротивошумовой корекції


Каскадпротивошумовой корекції єрезисторний каскад на польовому транзисторі, включеним за схемою із загальним джерелом [2]. Реалізуємо даний каскад на транзисторіКП313Б.

>Стоковий резистор:

.

Вибираємо резистор R1=1кОм.

Струм стоку:

.

>Истоковий резистор:

.

Коефіцієнт посилення каскаду:

.

>Эмиттерний конденсатор:

.

>Разделительние конденсатори:


.

Опір резистора на затворі вибирається значно менше опору передавальної трубки (1…10МОм). Вибираємо значення резистора R2=100кОм.

>Корректирующий конденсатор:

.

3.9 Автоматична регулювання режиму

>Постоянство рівня відеосигналу не вдома камери підтримується з допомогою схеми автоматичної регулювання режиму (>АРР)видикона, що входить у склад блоку формування сигналу.

СхемаАРР виробляє котра управляє напруга негативною полярності за зміниосвещенности нафотослоевидикона. Ця напруга 5–27 У надходить на катодвидикона. Отже, забезпечується сталість струму сигналу звидикона за зміниосвещенности на мішені від 1 до 1000 люкс.


4. Розрахунок параметрів об'єктива

Оскільки доводиться працювати зосвещенностью від 1 до 1000 лк, те що домогтися на первинномупреобразователе необхідної робочоїосвещенности (1 лк), необхідно забезпечити відповідну світлову чутливість системи. Тобто . Де – коефіцієнт відображення від предметів, – коефіцієнт прозорості лінзи і атмосфери. З огляду на, що жодних особливих умов праці камери не обумовлено, приймемо=0,1 і=0,9. Більше ніщо не впливає на чутливість, крім . Отже здатність об'єктива створити досить яскраве зображення залежить значною мірою відсветосили об'єктива:

деDдиаметр об'єктива,f – фокусне відстань об'єктива.

= 6,67

Візьмемо діаметр об'єктива D = 30 див, тоді фокусне відстаньf має не більше 4,5 див.


5. Розрахунок параметрів первинного перетворювача

З технічного завдання, можна вибрати модельвидикона, що задовольнятиме вимогам.

>ВидиконЛИ428 має такі характеристики:

Діаметр колби – 26,0 мм

Матеріал мішені –Sb2P.S2 (>серемяно-серний)

Розмір мішені –9,5х12,7 мм

Робочаосвещенность – 0,1 лк

Роздільна здатність у потрібний центрі – 500твл

Струм сигналу – 0,1мкА

Тип відхилення і фокусування –Э-Э

Такий первинний перетворювач може забезпечити необхідний формат 4/3, а як і має прийнятну робочуосвещенность іспектральную характеристику

>Рис. 5.1Спектральная характеристикавидиконов: 1 –ЛИ421, 2 –ЛИ418, 3 – 428

Світлова характеристикавидикона визначається властивостямифотопроводимости мішені від їїосвещенности і зарядом елементарного конденсатора. Заряд залежить від напруги на сигнальній пластині U>сп, у зв'язку з ніж, світлові характеристикивидикона ставлять щодо різноманітних значень U>сп.

>Рис. 5.2Световие характеристикивидикона

Отже, що стабілізувати струм сигналу із, необхідно на сигнальну пластину подавати напруга відАРР (автоматичної регулювання режиму).


Укладання

У виконання проекту зроблено повний 4 електричний розрахунок передавальної камери з урахуванням основних рушійних тенденцій в електроніці.Произведен розрахунок параметрів об'єктива і спектральною характеристикивидикона. Розрахунки підтверджують, що параметри розробленої камери буде не гірший параметрів вказаних у

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація