Разработка функциональной схемы кодера PAL - Разработка схем кодера PAL

Функциональная схема кодера приведена на рисунке 2.1. Входные регистры служат для снижения частоты дискретизации первичных сигналов трех основных цветов с 6.75 МГц до 4.44 МГц, что соответствует частоте цветовой поднесущей fpal. Такое понижение частоты необходимо для того, чтобы квадратурное формирование сигналов цветности можно было осуществить мультиплексированием, которое, для получения сигнала на выходе с частотой fpal, должно производиться с учетверенной частотой /12/.

Далее пять старших разрядов каждого из 8-ми разрядных RGB-сигналов поступают на матрицирующее устройство, которое выполнено на двух ППЗУ. Обнуление трех младших разрядов каждого из входных сигналов, безусловно, влечет за собой, появление некоторой погрешности. Но если использовать все восемь разрядов, то необходимо применять очень дорогостоящие ППЗУ, емкость каждого из которых должна составлять (224) 16384 кБ. Правда, можно обойтись одним ППЗУ в два раза большей емкостью, но в этом случае его быстродействие должно быть таким, что в качестве тактовой можно было бы использовать частоту 17,734 МГц, что не делает этот вариант более доступным с точки зрения элементной базы, чем предыдущий. Итак, такое усечение динамического диапазона входных сигналов значительно упрощает практическую реализацию разрабатываемого устройства, и именно поэтому имеет место быть. В каждом ППЗУ хранятся двухбайтные слова, соответствующие цветоразностным сигналам Е'U и Е'V. Адрес ячейки ППЗУ, из которой необходимо прочитать слово в данный момент задается входными RGB-сигналами. Численные значения цветоразностных сигналов в десятичной системе счисления рассчитываются по следующим формулам

EV = 0.71. 0.877 . (0.701 . ER - 0.587 . EG - 0.114 . EB)8 + 128 ,

EU = 0.71. 0.493 . (-0.299 . ER - 0.587 . EG +0.886 . EB)8 + 128 .

Вывод этих формул будет приведен при расчете принципиальной схемы матрицирующего устройства.

Формирование цветоразностных сигналов с помощью, например, дискретных ИМС, а не ППЗУ, значительно затрудняет задачу и приводит к увеличению числа элементов (корпусов) более чем в два раза.

Сигналы с выхода ППЗУ поступают на входы регистров, в которых они ''защелкиваются'' для предотвращения их ''дрожания''. Далее сигналы цветности Е'u и Е'v поступают на мультиплексоры, в которых к ним, в нужное время (на задней площадке строчного гасящего импульса) добавляется двоичный код, соответствующий огибающей вспышки цветовой поднесущей. Этот код заранее рассчитывается из параметров аналоговых телевизионных синхронизирующих сигналов и задается статически. Временной интервал, в течение которого этот код поступает на выход мультиплексора, формируется в схеме формирования сигнала опознавания цветности, в которую входят формирователь импульсов (ФИ), RS-триггер и формирователь кода огибающей вспышки цветовой поднесущей (ФК). ФИ представляет собой счетчик импульсов и несколько элементов логического умножения. Логические элементы выполняют роль ключа, который замыкается и размыкается в те моменты времени, когда на выходе счетчика появляются коды, соответствующие определенному числу импульсов, пришедших на его вход (т. е. по истечении определенных интервалов времени ). Таким образом, ФИ и D-триггер формируют ''временные ворота'' с длительностью равной десяти периодам цветовой поднесущей, расположенные на задней площадке строчного гасящего импульса, для чего на ФИ подается последовательность ССИ, от которых ведется отсчет времени. Итак, на выходе мультиплексоров формируются сигналы, которые можно использовать для модуляции цветовой поднесущей.

Для пояснения принципа работы цифрового квадратурного модулятора рассмотрим алгоритм квадратурного формирования сигнала цветности PAL /12/.

Процесс кодирования по системе PAL описывается выражением

Е'pal = Е'u cos pal t Е'v sin pal t,

Е'u, Е'v - сигналы цветности PAL ;

Pal - круговая частота поднесущей цветности PAL.

Частота поднесущего колебания постоянна, поэтому его фаза = palt растет линейно. Благодаря тому, что тригонометрические функции имеют период 2, можно ограничиться использованием фазы поднесущего колебания в диапазоне 0 - 2. Это позволяет реализовать формирователь фазы поднесущего колебания в виде генератора тактовой частоты (ОГ).

Далее рассмотрим следующие допущения

    - колебание поднесущей частоты pal формируется по четырем отсчетам за период сигнала; - фазы отсчетов поднесущей частоты имеют значения 0, /2, , 3/2 (начальная фаза при взятии выборок равна нулю).

Эти допущения корректны, так как частота дискретизации удовлетворяет теореме Котельникова, а начальная фаза поднесущего колебания не оговаривается в стандартах.

Рассмотрим дискретный сигнал на выходе формирователя сигнала цветности PAL. При тактовой частоте 4pal период дискретизации составляет

= 2/4pal = /2pal.

Следовательно дискретная фаза равна

N = pal n = n /2

N = 0 ... 3 - номер отсчета.

Таким образом получаем

Е'pal = Е'u (n) cos (n /2) Е'v (n) sin (n /2).

Это выражение можно интерпретировать следующим образом. При указанных выше условиях cos и sin принимают фиксированный набор значений: 1, 0, -1, 0 и 0, 1, 0, -1 соответственно. Следовательно, нет необходимости формировать (обычно с помощью ПЗУ) sin, cos, и производить операцию умножения - эти функции могут выполнить два инвертора, а с учетом того, что одно из значений cos или sin для каждого конкретного отсчета равно нулю, схема упрощается до одного мультиплексора, на вход которого подаются прямые и инверсные отсчеты (частота переключения мультиплексора равна 4 pal).

Таким образом, структура цифрового квадратурного модулятора принимает вид, показанный на рисунке 2.2.

В данной структуре мультиплексирование производится с частотой 4fPAL. Сигналы управления мультиплексором, представляют собой двоичный код, задающий один из входов мультиплексора, сигнал с которого должен быть пропущен на выход.

Эти сигналы (управления) формируются в схеме управления, которая состоит из D-триггера и реверсивного счетчика импульсов. D-триггер в этой схеме используется как делитель частоты на 2. На его вход подается последовательность строчных синхроимпульсов, а с его выхода снимается меандр полустрочной частоты, который поступает на вход управления направлением счета реверсивного счетчика. Таким образом, в течение одной строки изменение кода на выходе реверсивного счетчика (т. е. последовательность мультиплексирования) происходит в одной последовательности, а в течение следующей строки - в другой. За счет этого реализуется инверсия фазы сигнала цветности UV от строки к строке.

Таким образом, по сравнению со стандартным методом формирования сигналов цветности, кодированных по системе PAL, структура стала значительно проще. Нет необходимости в применении сумматора и аналоговых балансных модуляторов, требующих тщательной настройки для обеспечения достаточного подавления поднесущей. Кроме того, за счет реализации алгоритма квадратурного формирования сигналов цветности мультиплексированием прямых и инверсных сигналов цветности /12/, удалось уйти от использования сумматоров и перемножителей, которые, в случае их использования, должны обладать достаточно высоким быстродействием.

Похожие статьи




Разработка функциональной схемы кодера PAL - Разработка схем кодера PAL

Предыдущая | Следующая