РЕФЕРАТ
Дипломний проект містить основну частину на 103аркушах, таблиць 15, ілюстрацій 15.
Перелік ключових слів: телевізійний приймач, тюнер,супутникове телебачення, конвертор, фільтр, підсилювач проміжної частоти,змішувач, гетеродин, синтезатор напруги, квадратурна фазова модуляція, MPEG-2.Об'єктом проектування є телевізійний приймач з можливістю прийому сигналів устандарті MPEG-2.
Метою роботи є розробка телевізійного приймача зможливістю прийому сигналів у стандарті MPEG-2 і поліпшеними характеристикамивідтворення зображення.
Методом дослідження є теоретичне дослідженняможливостей побудови телевізійного приймача з можливістю прийому сигналів достандарті MPEG-2, частотою кадрового розгорнення 100Гц, функцією «картинка вкартинці».
В результаті виконання дипломного проектурозроблені функціональна і структурна схеми телевізійного приймача з можливістюприйому сигналів до стандарті MPEG-2, принципова схема тракту обробкивідеосигналу, розраховані ланцюги придушення звукової складової для трактуобробки відеосигналу, перетворювач напруги живлення на стабілітроні,коливальний контур генератора, керованого напругою. Розраховано дільник напругидля відеопідсилювача. Розроблено друковану плату тракту обробки відеосигналу.
Область застосування: прийом сигналів супутниковогоцифрового, супутникового аналогового, а, також, наземного ефірного і кабельноговіщання
ЗМІСТ
Перелікумовних позначок і скорочень
Вступ
1 Аналітичнийогляд
1.1 Стандартисупутникового телевізійного віщання
1.2 Аналоговийметод передачи з ЧМ
1.3Телевізійний сигнал з тимчасовим поділом компонентів
1.4 Передачасигналів у цифровій формі з стиском
1.5Засекречування ТВ сигналів
1.6 Аналоговийсупутниковий приймач
1.7 Цифровийсупутниковий приймач
1.7.1Схемотехніка цифрових супутникових приймачів
1.7.2 Технічніхарактеристики цифрових супутникових приймачів
1.8 Цифровийстандарт DiSEq
2 Синтезфункціональної схеми
2.1 Структурнасхема телевізійного приймача
2.2Функціональна схема
2.2.1 Трактприйому аналагового супутникового віщання
2.2.2 Трактприйому наземного й ефірного і кабельного віщання
2.2.3 Трактприйому цифрового супутникового віщання
2.2.4Демодуляція й обробка відеосигналу
2.2.5Демодуляція й обробка сигналу звуку
3 Розрахунки,що підтверджують працездатність пристрою
3.1 Розрахунокрежекторних фільтрів придушення звукової складової в каналі обробки зображення
3.2Розрахунокпонижуючого перетворювача на стабілізаторі
3.3 Розрахунокколивального контуру генератора керованого напругою
3.4 Розрахунокдільника напруги для вихідного відеопідсилювача
4 Економічначастина
4.1 Аналізринку
4.2 Оцінкарівня якості
4.3 Розрахуноксобівартості
4.4 Визначенняціни
4.4.1 Визначенняціни виготовлювача
4.4.2Визначення лімітної ціни
5 Охоронапраці
5.1 Аналіз умов праці
5.1.1Повітряне середовище робочої зони
5.1.2Освітлення
5.1.3 Шум
5.1.4 Вібрація
5.2 Розробказаходів щодо охорони праці
5.2.1Організація робочого місця
5.2.2Розрахунок кількості шкідливих речовин, що виділяються в робочу зону при пайке
5.2.3 Електробезпечність
5.2.4 Заходидля забезпечення пожежної безпеки
Література
ПЕРЕЛІКУМOBHИX ПОЗНАЧЕНЬ І СКОРОЧЕНЬ
АМ — амплітудна модуляція;
АР — амплітудний разветвитель;
АРП — автоматичне регулювання підсилення;
АЦП — аналого-цифровий перетворювач;
БВСЯ — блоквиділення сигналу яскравості;
БЗСЯ — блокзатримки сигналу яскравості;
ВФ –відновлюючий фільтр ;
ГКР — генератор кадрового розгортки;
ГОП — генератор опорної піднесущої;
ГРР — генератор рядкової розгортки;
ГКН — генератор, керований напругою;
ГФ — гребенчатий фільтр;
ДТТ — декодертелетексту;
ДК — дистанційне керування;
ІКМ — імпульсно — кодова модуляція;
ІМС — інтегральна мікросхема;
КВК — картинкав картинці;
КГ — кварцовийгенератор;
МК — мікроконтролер;
МККР — міжнародний комітет з питань радіозв'язку;
МШУ — малошумящий підсилювач;
СФ — смуговийфільтр;
ПКТС — повнийкольоровий телевізійний сигнал;
ПЧ — перетворювач частоти;
СБТВ — супутникове безпосереднє телевізійне віщання;
ССІ — селекторсинхроімпульсів;
СЧ — синтезатор частоти;
ПБШН — підсилювач безшумного настроювання;
ПП — підсилювач потужності;
ПО — підсилювач-обмежник;
ППЧ — підсилювач проміжної частоти;
ФАПЧ — фазовеавтопідстроювання частоти;
ФНЧ — фільтрнижніх частот;
ЦАП — цифро-аналоговий перетворювач;
АЦП — аналого-цифровий перетворювач;
ЧД — частотнийдетектор;
ЧМ — частотнамодуляція;
МАС — multiplexing analogue components;
MPEG — motionpicture expert grour .
ВСТУП
До дійсного часу на Україні досягнуть значний прогрес у розвиткувіщальної телевізійної мережі. Уся територія охоплена мережею потужнихпередавачів, що дозволяють подавати населенню 2-3 загальнодержавні програми.Сформовано мережу місцевого ( обласного і районного) віщання, що додає дозагальнодержавних програм ще 3-9 програм. Практично у всіх містах побудованібагатоканальні кабельні мережі, здатні забезпечити 20 і більш віщальних програмз високою якістю.
Однак на сучасному етапі розвиток телевізійного віщанняхарактеризується розширенням використання супутникових систем зв'язку, щопояснюється рядом їхніх незаперечних переваг.
Сучасне телебачення орієнтоване на використанняаналогових сигналів стандартів РAL, NTSC, SECAM, причому забезпечення високоїякості прийому сигналів сполучено зі значними технічними і економічнимитруднощями, обумовленими створенням мережі ретрансляторів.
Покращити ситуацію стало можливо лише завдякивикористанню супутникової ретрансляції, при якій забезпечується охопленнявеликих територій і використання переданого сигналу необмеженим числомприйомних установок. Ще одним важливим фактором є економічність. Подальшийрозвиток аналогових методів уже не в змозі забезпечити скільки-небудьсерйозного поліпшення якості телевізійного сигналу, до якого пред'являються всізростаючі вимоги. Це приводить до необхідності використання цифрових методів і,як наслідок, рішення головної проблеми цифрового телебачення — скороченнянадмірності телевізійного сигналу.
У даному дипломному проектірозробляється пристрій, що поєднує в собі функціональні можливостісупутникового аналогового, супутникового цифрового приймачів і приймачаназемного віщання. Можливо, розроблювальне пристрій у чомусь програє окремимкомпонентам, що виконують аналогічні функції, але його універсальність є тимфактором, що дозволяє зробити припущення про його конкурентноздатність наринку.
1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД
1.1 Стандарти сигналів супутниковоготелевізійного віщання
Стандартом телевізійного сигналу називають сукупністьвизначальних його основних характеристк, таких як спосіб розкладаннязображення, число рядків і кадрів, тривалість і форма синхронізуючих і гасящихімпульсів, полярність сигналу, рознос між несущими частотами зображення ізвукового супроводу і метод модуляції останньої, параметри передспотворюючогокола звукового сигналу й ін.
По способу передачі сигналів кольоровості розрізняютьтри системи кольорового телебачення: SECAM, NTSC і РAL.
Системи SECAM, NTSC і РAL були розроблені для наземнихТВ мереж, що використовують амплітудну модуляцію (АМ) несущої зображення, і непридатні для супутникових каналів, де основний є частотна модуляція (ЧМ). Припроходженні ЧМ сигналу через тракти з нерівномірною амплітудною і нелінійноюфазовою характеристикою виникають перехресні спотворення сигналів яскравості ікольоровості, що погіршують якість зображення. до того ж через трикутний спектрдемодулированного шуму при ЧМ сигнали кольоровості виявляються в областіпідвищеної спектральної щільності потужності шуму, що знижує завадостійкістьприйому цих сигналів.
У багатьох країнах проводилися пошуки нових методівформування ТВ сигналу, вільних від зазначених недоліків. Найкращих результатівдомоглися від цифрових методів передачі. Однак для передачі кольорового ТВзображення з високою якістю швидкість цифрового потоку повинна складати більш200 Мбіт/с, що значно перевищує пропускну здатність типового стволасупутникового ретранслятора зі смугою пропускання 27...36: МГц. як компромісдля першого покоління європейських систем безпосереднього телевізійного віщаннябув розроблений і прийнятий комбінований цифроаналоговий стандарт із почерговоюпередачею на періоді активної частини рядка стиснутих у часі аналоговихсигналів яскравості і кольоровості, що одержав назву МАС (Multiplexing AnalogueComponents — ущільнення аналогових компонентів) [ 16]. Сигнали звуковогосупроводу, синхронізації, службова і додаткова інформація передаються вцифровій формі. У залежності від обраного способу передачі звуку і данихрозрізняють стандарти В-МАС, С-МАС, D- і D2-MAC.
Наприкінці 80-х рр. був створений алгоритм цифровогостиску, що дозволяв передати високоякісне зображення зі швидкістю 7...9 Мбіт/с,зображення віщальної якості — зі швидкістю 3,5...5,5 Мбіт/с і кінофільм зішвидкістю не більш 1,5 Мбіт/с. На основі цього алгоритму Міжнародна організаціястандартизації прийняла два стандарти обробки ТВ зображення: MPEG-1 длятелебачення з невисокою дозволяючою здатністю і прогресивною розгорткою(компакт-диски, комп'ютерні ігри, мультимедіа) і MPEG-2 для віщальноготелебачення з черезрядковою розгорткою. Подальшим розвитком MPEG-2 ставєвропейський стандарт цифрового ТВ віщання (DVB), що містить норми на параметримодуляції, кодування і передачі по каналах зв'язку.
1.2 Аналоговий метод передачі з ЧМ
Частотна модуляція вимагає в порівнянні з амплітудноюмодуляцією, використовуваної в наземному віщанні, істотно меньшої потужностіпередавача, що особливо важливо для супутникових систем. Перевагами ЧМ є такожневисокі вимоги до лінійності амплітудної характеристики тракту і можливість роботивихідного каскаду супутникового передавача в режимі насичення, у якомудосягається високий КПД [17].
При передачі ЧМ девиація частоти несущої вибираєтьсявиходячи зі смуги пропущення ВЧ тракту таким чином, щоб уникнути спотворень переданого сигналу, зв'язаних з відсіканням частини йогоспектра. Перехресні завадиви проявляються в спотвореннях типу«диференціальне посилення» і " диференціальна фаза ". Длязменшення цих спотворень застосовується рекомендована МККР лінійна обробка.
Поряд з лінійними передспотвореннями сигналу зображенняв супутникових системах іноді, застосовують нелінійну обробку, що полягає вобмеженні розмаху передспотвореного сигнала за рахунок відсікання короткихвикидів, що відповідають крутим фронтам вихідного сигналу. При сигналі SECAMприпустиме обмеження на 2...3 дБ, на таке ж значення можна збільшити девіаціючастоти і відношення сигнал/шум на виході каналу.
Сигнал звукового супроводу телебачення в традиційнихсистемах із ЧМ передається звичайно разом із сигналом зображення на частоті, щопіднесе, розташованої вище його спектра [16]. для досягнення необхідноїзавадозахищеності передача здійснюється методом частотної модуляції піднесущої,причому девіацію частоти паднесущої вибирають, як правило, більшою, ніж уназемному телебаченні — до 100 і навіть 150 кГц. Значення піднесущої також вищеі складає 7,0...7,5 МГц при смузі відеосигналу 6 МГц, 5,8...6,8 МГц при смузі 5МГц і 5...6 МГц при смузі 4,2 МГц, що дозволяє зменшити перехідні завади зканалу зображення в канал звукового супроводу і полегшити вимоги до фільтраціїсигналів.
Для підвищення завадостійкості передачі звуковихсигналів, як і в наземному телебаченні, застосовують частотні передспотворення- підйом верхніх частот переданого повідомлення.
При необхідності передачі разом із сигналом зображеннябільш ніж одного звукового сигналу (звукове віщання, звуковий супровід наіноземних мовах, стереозвук) використовується декілька піднесущих частот, розташованих вище спектра відеосигналу.Їхнє число обмежене виникненням перехресних завад і погіршенням якості ТВзображення через зменшення частки девіації несущої, приходящейся навідеосигнал. Практично з задовільною якістю вдається передати два-чотиредодаткових сигнала. Наприклад, у супутникових ТВ каналах, організованих черезєвропейські ІСЗ Eutelsat II і Astra поряд з основним каналом звуковогосупроводу сформовані ще до чотирьох високоякісних звукових каналів,використовуваних для передачі монофонічних чи стереофонічних програм [17].
Компандування застосовується для підвищення завадостійкостіпередачі звукових сигналів. Воно має на увазі стиск динамічного діапазонупереданого сигнала відповідно до зміни обгинаючої звукового сигнала івідновлення вихідного динамічного діапазону на прийомі. Розрізняють«керовані» компандери, у яких інформація про вихідний динамічнийдіапазон передається в окремому каналі керування, і «некеровані», уяких ця інформація міститься в переданому сигналі.
Виграш у завадозахищеності завдяки компандуваннюдосягає в середньому 12...13 дБ при наявності сигналу і по 20 дБ паузі сигналу.
Більш ефективним енергетично і вільним від перехреснихзавад способом передачі декількох звукових сигналів є передача на піднесущей удискретній формі. Сигнали окремих каналів перетворяться в цифрову форму іпоєднуються (мультіплексуються) у загальний цифровий потік, що модулює по фазіпіднесущу частоту, розташовану вище спектра відеосигналу. Піднесуща 5,73 МГцмодулюється цифровим потоком з швидкістю 2,048 Мбіт/с, що містить ІКМ звуковісигнали, імпульси корекції помилок, контрольні імпульси. у системі утворятьсяабо чотири звукових канали зі смугою 15 кГц, або два канали дуже високої(студійної) якості зі смугою 20 кГц.
1.3 Телевізійний сигнал з тимчасовим поділомкомпонентів
У системах типу МАС аналогові сигнали яскравості і кольоровостістискуються в часі і передаються по черзі, що дозволяє уникнути перехреснихперекручувань сигналів яскравості і кольоровості, знизити шуми в каналікольоровості завдяки перекладу його в область низьких частот, підвищитиздатність зображення, що дозволяє, за рахунок більш широкої смуги частотсигналів яскравості і кольоровості. Стиск аналогового сигналу здійснюєтьсястробірованієм сигналу з деякою тактовою частотою, перетворенням відліків уцифрову форму, нагромадженням їх у буферній пам'яті, прискореним зчитуванням знової, більш високою тактовою частотою і зворотним перетворенням в аналоговуформу [ 16] .
Звукові сигнали перетворяться в цифрову форму іпередаються в інтервалі зворотного ходу лучачи. Вища частота в спектрізвукового сигнала складає 15 кгц частота стробирования обрана рівної 32 кгц. узалежності від вимог до якості звучання використовується лінійне аналогоцифровеперетворення з точністю 14 біт/відлік або майже миттєве компандування зточністю 10 біт/відлік, завадостійке дворівневе кодування забезпечує ефективнийзахист від помилок. Швидкість цифрового потоку в різних варіантах складає від352 до 608 Кбіт/с.
Для каналів з цифровою передачею звуку рекомендовановикористовувати передспотворюючі контури. Вважається, що передспотворення зменшуютьсуб'єктивне сприйняття шумів квантування і запобігають погіршенню якості принизьких відношеннях сигнал/шум. Сформовані тим чи іншим способом цифрові сигналиокремих каналів, імпульси синхронізації, корекції помилок і інші дискретні сигнализводяться в загальний цифровий потік
/>
Рисунок 1.1 Структура рядка сигналу системи D2-MAC
Передача цього цифрового потоку разом із сигналомзображення в системах типу МАС може здійснюватися одним із трьох способів:
— з поділом по частоті, як у японській системі BS-3 (система А);
— з поділом за часом на відеочастоті ( система В);
— з поділом за часом на несущій частоті ( система С).
Перша буква, що входить у повне позначення стандартусімейства МАС (наприклад, С-МАС), означає спосіб передачі цифрового сигналу.
Для сполучення по смузі частот відеосигналу з мережамикабельного телебачення розроблені стандарти D-MAC і D2-MAC. У системі D2-MAC аналогові сигнали яскравості і кольоровостіпередаються протягом активної частини рядка в стиснутому в часі виді. Цифровачастина сигналу, що відповідає звуку, синхронізації, телетексту й іншим даним,об'єднана в пакети, передані протягом зворотного ходу по рядку і по кадрі.Струтура рядка сигналу, закодованого по системі D2-MAC, приведена на рис. 1.1.
У стандарті D-MAC бінарний (двоїчний) цифровий потікперетвориться в дуобінарный (трьохрівневий), у якому, логічному 0 відповідаєімпульс нульової амплітуди, а логічної 1- імпульс позитивної чи негативноїполярності. Об'єднання відеосигналу і дискретної послідовності здійснюється повідеочастоті.
Поява останнім часом стандартів цифрового стискупривело до того, що стандарт D/D2-MAC утратив свою роль переважного методупередачі в діапазоні 11,7...12,5 ГГц і уступає її цифровим методам. У цьомустандарті пока ще працюють несколько супутникових систем Франції іСкандинавських країн, передаються окремі програми Голландії, Бельгії,Великобританії, але область его застосування помітно скорочується.
1.4 Передача телевізійних сигналів у цифровій формізі стиском
Створення ефективного алгоритму цифрової обробки ТВсигнала стало можливим на основі досягнень теорії зору і техніки сверхвеликихінтегральних схем (СВІС). Алгоритм, покладений в основу стандартів MPEG включаєвизначений базовий набір послыдовних процедур.
У якості вихідного використовується компонентний ТВсигнал RGB, потім він матрицюється в сигнал, що складається з яскравісної (Y) і двох кольорорізностнихскладових (U і V). Дискретизація здійснюється з тактовими частотами 13,5 МГцдля сигнала яскравості і 6,76 МГц для кольорорізностних сигналів(співвідношення частот дискретизації 4:2:2- див.мал.1.3).
На етапі попередньої обробки вдаляється інформація, щозатрудняє кодування, але несуттєва з погляду якості зображення. Звичайновикористовується комбінація просторової і тимчасової нелінійної фільтрації[16].
Основна компресія досягається завдяки усуненнюнадмірності ТВ сигнала. Розрізняють три види надмірності — тимчасову (двапослідовних кадри зображення мало відрізняються один від іншого ), просторову (значну частину зображення складають однотонні однаково пофарбовані ділянки) іамплітудну (чутливість ока неоднакова до світлих і темних елементівзображення).
В залежності від цього кожен кадр у форматі MPEG можебути наступного виду:
— I (Intra) frame — кодується як звичайна картинка.
- Р (Predicted) frame — при кодуваннівикористовується інформація від попередніх I чи Р кадрів.
- B (Bidirectional) frame – прикодуванні використовується інформація від одного чи двох I чи R кадрів (одинпопередній даному й один наступний за ним, хоча може і непосредственно, див.рис.1.1).
/>
Рисунок1.2 Послідовність кадрів у форматі MPEG
Послідовністькадрів може бути наприклад така:
IBBPBBPBBPBBBIBBPBBPB...
Потрібнопомітити, что прежде чем декодувати В кадр потрібно декодувати два I чи Ркадри. Існують різні стандарти на частоту з якою повинні слідувати I кадри (приблизно 1-2 кадру в секунду), щовідповідають стандарти є і для Р кадрів (кожен 3 кадр повинний бути Р кадром).Такий вибір був зроблений для того, що б забезпечити одночасне виконання вимогмаксимального стиску і довільного доступу до кожного з кадрів послідовності.Тим часом саме В — кадри забезпечують максимальний стиск, і якби удалосяпідняти частку В — кадрів у групі, а I — кадрами позначити границі сюжетів, тоефективність стиску була б збільшена [16].
Тимчасова надмірність усувається передачею замістькадру зображення його відмінностей від попереднього кадру. Просте вирахуваннякадров було значно удосконалене, коли помітили, что велика частина змін, щоз'являється на зображенні, може бути інтерпретована як зсув малих областейзображення.
/>
Рисунок 1.3 Розбивка зображення на блоки в стандартіMPEG-2
Розбивши зображення на невеликі блоки (рис.1.3) івизначивши їхнє розташування в попередньому кадрі, можна для кожного блокузнайти набір параметрів, що показує напрямок і значення його зсуву. Цей набірназивають вектором руху, а всю операцію — передбаченням з компенсацією руху. Поканалі зв'язку передаються тільки вектор руху і відносно невелика різниця міжпоточним і передбаченим блоком. На цьому етапі усувається просторованадмірність — різницевий сигнал піддається перетворенню з просторової вчастотну область, здійснюваному за допомогою двовимірного дискретно-косинусногоперетворення (ДКП). ДКП перетворить блок зображення з фіксованого числаелементів у рівне число коефіцієнтів. Це дає дві переваги. Пo-пepше, участотній області енергія сигналу концентрується у відносно вузькій смузічастот (звичайно на НЧ) і для передачі несуттєвих коефіцієнтів доситьневеликого числа бітов. Пo-друге, розкладання в частотній області максимальновідбиває фізіологічні особливості зору [16].
Наступний етап обробки полягає в адаптивномуквантуванні отриманих коефіцієнтів. Набір коефіцієнтів кожного блокурозглядається як вектор, і процедура квантування виробляється над набором уцілому (векторне квантування ). Оцінка показує, що описана процедура стискублизька до теоретичної межі стиску інформації з Шеннону.
Амплітудна надмірність вихідного сигналу усувається наетапі кодування повідомлення перед подачею його в канал зв'язку. Не всізначення вектора руху і коефіцієнтів блоку рівноймовірні, тому застосовуєтьсястатистичне кодування з перемінною довжиною кодового слова. Найбільш короткіслова привласнюються подіям з найбільшою ймовірністю. Додаткова компресіядосягається кодуванням у виді самостійного символу груп нулів. Відмітною рисоюстандартів MPEG 1 і MPEG2 є їхня гнучкість. Вони можуть працювати з параметрамирозкладання зображення 525 рядків при 30 кадрах у секунду і 625 рядків при 25кадрах у секунду, придатні для форматів зображення 4:3, 16:9 і ін. Допускаютьудосконалення кодера без змін у вже встановлених декодерах.
Можна розрахувати, що в супутниковому каналі зпропускною здатністю 20...25 Мбіт/м можна передати чотири-п'ять програм гарноїякості, що відповідає Магістральним каналам подачі програм, чи 10...12 програмз якістю, що відповідає відеомагнітофону стандарту VHS.
Складовою частиною в стандарти MPEG 1 і MPEG2 входятьалгоритми передачі звукових сигналів з цифровою компресією, що дозволяютьзменшити швидкість цифрового потоку в шістьох-вісьмох разів без суб'єктивногопогіршення якості звучання. Один із широко використовуваних методів одержавназву MUSICAM (Layer-ІІ) [17].
Вихідним сигналом є ІКМ послідовність, отриманастробированієм вихідного звукового сигналу з тактовою частотою 48 кгц, і перетворенняму цифрову форму з точністю 16 біт/відлік. Нова техніка кодування використовуєвластивості людського сприйняття звуку, зв'язані зі спектральним і тимчасовоїмаскуванням. Шуми квантування динамічно пристосовуються до порога маскування, ів каналі передаються тільки ті деталі звучання, що можуть бути сприйнятіслухачем. Ця ідея реалізується в кодері. Тут за допомогою блоку фільтріввідбувається поділ сигналу на 32 парціальних сигнала, що квантуються відповіднодо керуючого сигналами психоакустичної моделі людського слуху, що використовуєоцінку порога маскування для формування цих керуючих синалов. На виході кодераз парціальних відліків формується набір кодових слів, поєднуваний далі в кадрзаданої тривалості. вихідна швидкість кодера в залежності від вимог якості ічисла програм у каналі може складати 32, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160 чи192 Кбіт/с на монопрограму. Швидкість 32 Кбіт/с відповідає звичайному мовномуканалу, 48 Кбіт/с — наземному АМ віщанню. При швидкості 256 Кбіт/с настереопару не тільки забезпечується якість компакт-диску, але і мається значнийзапас на наступну обробку. Системна частина стандарту MPEG2 описує об'єднанняв єдиний цифровий потік окремих потоків зображення, звуку, синхронізації, даниходнієї чи декількох программ. Для передачі в середовищі з завадами формується«транспортний» потік, що включає засоби для запобігання помилок івиявлення загублених пакетів. Він містить пакети фіксованої довжини (188байт),що містять стартовий байт, префікс (3 байти)і область корисних даних.
Перед подачею в канал зв'язку сигнал піддаєтьсядодатковому завадостійкому кодуванню і надходить на модулятор. Ці операції невходять у стандарт MPEG і в різних супутникових системах можуть виконуватисярізними способами, що позбавляє ці системи апаратурної сумісності. Європейськимкраїнам удалося вирішити цю проблему, розробивши на базі MPEG2 стандартбагатопрограмного цифрового ТВ віщання DVB, що нормує вага операції напередавальній стороні аж до подачі сигналу на вхід СВЧ передавача.
У стандарті DVB застосовується каскадне завадостійкекодування. Зовнішній код — укорочений код Рида-Соломона (204.188) з t=8, щозабезпечує «безпомилковий» прийом (імовірність помилки на виході менш10-10 при імовірності помилки на вході менш 10-3). Внутрішній код — сверхточнийз відносною швидкістю 1/2,2/3,3/4,5/6 чи 7/8 і довжиною кодового обмеженняДО=7, декодування здійснюється по алгоритму Віттербі. Вид модуляції –чотирьохпозиційна ФМ.
На прийомній стороні декодер здійснює всі вищеописаніоперації в зворотному порядку, відновлюючи на виході зображення, дуже близькедо вихідного .
Основною областю використання цифрового телебачення. якочікується, стануть системи безпосереднього ТВ віщання в діапазоні 12 ГГц. уСША уже функціонує перша така система DirecTV, що надає абонентам можливістьприйому більш ніж 170 ТВ програм.
1.5 Засекречування ТВ сигналів
Телевізійні сигнали із супутника в принципі можуть бутиприйняті будь-якими бажаючими в межах великої території незалежно від бажанняпередавальної сторони. Однак у деяких випадках телекомпанія — власник програмизацікавлений у запобіганні несанкціонованого прийому, наприклад, при передачіпрограм платного телебачення, ділових чи телеконференцій для обмеженнятериторії, на якій можна приймати дану програму за умовами авторського права.Найбільше широко застосовуваний метод обмеження доступу — засекречуванняпереданих програм таким чином, щоб зробити прийом неможливим без спеціальногодекодера, наданого власником програми. На практиці використовується вісімсистем кодування для РAL/SECAM, чотири для NTSC і шість для сигналу МАС.
Основні вимоги до системи засекречування — вона повиннабути недорогою і надійною і «прозорою». Перша вимога очевидна йозначає, що вартість декодера не повинна істотно впливати на вартість усієїприйомної установки. Висока надійність припускає, що сигнал неможливорозшифрувати простою переробкою приймача і потрібно спеціальний пристрій — декодер, що, принаймні, не може бути виготовлений у домашніх умовах і містить ключчи спеціальну карту, захищені від копіювання. Звичайно приходиться шукатикомпроміс між надійністю системи засекречування і її вартістю. Прозорістьсистеми означає, що якість сигналу після кодування/декодування не повиннепогіршуватися [ 16] .
Найпростіший спосіб засекречування — спотвореннясинхросигнала так, що стандартний ТВ приймач не може відновити норрисьнезображення, воно з'являється на екрані у виді окремих сегментів. Інформація просинхросмеси передається в сигналі в схованій формі і виявляється декодером, щовідновлює стандартні синхроімпульси. Більш висока надійність досягаєтьсядодаванням інвертування частини сигналу, зсувом його рівня. Ще більш складнийшлях — зрушення в часі окремих рядків зображення, чи розсічення рядків іперестановка місцями розсічених частин, чи перестановка місцями рядків.
В одній з перших систем, що використовувалися в Європі,замість рядкового синхроімпульсу підставлявся пакет синусоїдальних коливань зчастотою 2,5 МГц, застосовувалися також різні варіанти інвертування зображення.Різновид цього методу за назвою Irdeto/Luscrypt використовується при кодуванніпрограми RTL-4 на супутнику Astra. Схожий результат виходить при передачіцифрових звукових сигналів в інтервалі зворотного ходу лучачи, використовуваноїЄвропейським віщальним союзом у системі "Євровіденіє". Цифровий пакетпорушує структуру рядкового синхроімпульсу і збиває роботу амплітудногоселектора, тому на прийомі необхідно спеціальний пристрій регенераціїсинхросуміші.
Системи зі зсувом рівня окремих компонентіввідеосигналу виявилися не дуже надійними і поступово від них відмовилися накористь більш дороблених методів зі зсувом у часі окремих елементів зображення,що забезпечують значно більш високу надійність. Серед систем, що дозволяютьрозпізнати зображення, але утрудняють його перегляд найбільш відомий Discret,де зображення кожного рядка затримується на 0, 1 чи 2 мкс за допомогоюдодаткових аналогові лінії затримки, підєднуємих до каналу на період рядка попсевдовипадковому законі. На прийомній стороні закон чергування відновлюєтьсяпо кодовому слову, переданому разом із сигналом і що розшифровується декодером[ 16] .
У системі Videocrypt закладений більш складний принциппереміщення частин рядків. Кодер розсікає кожен рядок в одній з 256 крапок,обраних по псевдовипадковому законі, і змінює місцями частини розсіченогорядка.
При цьому цілком руйнується структура зображення повертикалі, але частково зберігається горизонтальна структура — титри, написи,меню програм .
Інформацію, необхідну для відновлення зображення,декодер одержує з двох джерел: один ключ передається в закодованому виді вінтервалі кадрового гасящего імпульсу, інший поширюється у виді спеціальноїабонентської картки, що розсилається передплатникам кожні три-чотири місяця.Сьогодні Videocrypt — найбільш розповсюджений метод
Для стандартів сімейства МАС розроблений методзасекречування Eurocrypt, що базується, як і Videocrypt на розсіченні іперестановці частин рядка. Інформація про координати розсічення передається врядку 625 у виді кодового числа. для його розшифровки на прийомівикористовується абонентська картка з вмонтованим у неї кристалом пам'яті, уякій записані ключі до коду й інструкції з дешифрування. Eurocryptзастосовується більш ніж у 80% усіх ТВ каналів, що використовують сигнали D2- іD2-MAC.
Засекречування сигналів у цифровому телебаченні непредставляє особливої проблеми, тут може широко використовуватися весь арсеналметодів, розроблених раніше для цифрового радіозв'язку. В одній із практичнореалізованих систем цифровий потік зашифровується за допомогою переданого разоміз сигналом кодового слова довжиною 56 біт, генерируємого псевдовипадковимобразом і змінюваного з інтервалом від часток до декількох секунд. Кодове словоу свою чергу зашифровується за допомогою ключа, обновлюваного раз у кілька тижнів,а той останній розсилається абонентам по супутниковому каналі також узасекреченому виді. Алгоритм декодування записується в кристалі мікропроцесора,що поміщається або в декодері, або в абонентській картці і працює тільки принаявності ключа. Ступінь таємності такого коду дуже висока.
1.6 Аналоговий супутниковий приймач
Супутниковий приймач, поряд з антеною і конвертором, єскладовою частиною прийомної установки СБТВ. Він призначений для подальшогоперетворення сигналу першої ПЧ, що надходить з конвертора, у другу ПЧ, а такождемодуляції з наступним формуванням з виділених сигналів зображення і звукутелевізійного НЧ-сигнала і радіосигналу з амплітудною модуляцією в стандартіназемного телебачення. Структура аналогового супутникового приймача приведенана рис. 1.4.
/>
Рисунок 1.4 Структура аналогового супутниковогоприймача
Необхідно відзначити принципову різницю між сигналамисупутникового і наземного телебачення. в апаратурі СБТВ прийнята смуга першоїпроміжної частоти 0,95- 1, 75 ГГц, що відповідає довжинам хвиль 31-17 см,тобто дециметровому діапазону. Максимальна частота 60-го дециметрового каналуназемного телевізійного віщання складає 790 МГц. Сигнали аналоговогосупутникового телебачення передаються за допомогою частотної модуляції, ширинасмуги частот, займана каналом — 27 МГц, тоді як у наземному телебачення сигнали амплітудно — модульовані, з смугою каналу 8 МГц. Таким чином, задача супутниковогоприймача — настроювання на потрібний канал і перетворення прийнятого сигналу встандартний телевізійний формат .
Загальноприйнятої для прийомних установок СБТВ у данийчас є схема з подвійним перетворенням частоти: перша ПЧ обрана рівної 0,95-1,75ГГц, при цьому гетеродин конвертора має фіксоване настроювання, а каналвибирають перебудовою другого гетеродина, тобто в приймачі.
Це рішення оптимальне, так як перебудова частотивиробляється простими й економічними технічними засобами, забезпечуєтьсянеобхідна вибірковість по сусідньому і дзеркальному каналах і зворотномувипромінюванні гетеродина. Вибір зазначеного значення першої ПЧ обумовленийнеобхідністю компромісу між суперечливими вимогами до значення першої ПЧ. Дляприйому сигналів до смузі 800 МГц, придушення дзеркального каналу, зворотноговипромінювання гетеродина, частота якого повинна лежати поза смугою частотприйнятих сигналів, ПЧ повинна бути обрана якнайвище. для зменшення втрат усполучному кабелі між конвертором і приймачем, а також для зменшення вартостімалошумячого підсилювача ПЧ вона повинна бути не занадто високою [16].
Сучасна технологія виробництва інтегральних схемосновних функціональних вузлів, що працюють на частотах 700 МГц і вище,смугових фільтрів на структурах з поверхнево-акустичними хвилями допускає збільшеннязначення другої ПЧ. В даний час більшість супутникових приймачів мають другуПЧ, рівну 479,5 МГц і, рідше, 612 МГц.
Діапазон вхідних частот багатьох сучасних супутниковихприймачів СБТВ розширений до 0,70- 2,15 ГГц, мається також можливість плавного підстроюваннячастоти гетеродина. Це дозволяє більш гнучко використовувати різні типиконверторів, особливо повнодіапазонних.
Основними технічними характеристиками супутниковогоприймача є:
— Діапазон вхідних частот прийнятих сигналів;
— Діапазон рівнів вхідних сигналів;
— Вибірковість по сусідніх і побічних каналах прийому;
— Ширина смуги ПЧ аудіоканала;
— Ширина смуги ПЧ відеоканалу;
— Статичний поріг частотного детектора;
— Діапазон звукової піднесущої;
— Споживана потужність.
Особливість супутникового приймача, у порівнянні зіншими типами радіоприймальних пристроїв, полягає в тому, що він є тількичастиною прийомної установки. При цьому частина функцій приймача виконуєтьсяконвертором — конструктивно самостійним вузлом, тому такі важливі технічні характеристикиприйомної установки, як чутливість і коефіцієнт шуму, визначаються такожхарактеристиками конвертора. Супутниковий приймач повинний забезпечувати тривиди вихідного сигналу:
- НЧ відеосигнал розмахом 1В зможливістю переключення полярності і сигнал звуку для подачі на відповіднівходи телевізора
- - АМ-сигнал у стандарті наземноготелебачення в одному з каналів дециметрового діапазону
- Повний демодульований сигнал основноїсмуги 10,5 МГц без фільтрації і відновлення передспотворень і рівня постійноїскладової відеосигналу для підключення декодера сигналів, переданих у стандартіМАС
Керування приймачем і всією прийомною установкою можездійснюватися як у режимі заданих функцій шляхом натискання в потрібнійпослідовності функціональних клавіш, так і в режимі екранних меню шляхомпереміщення по заданих параметрах, аналогично керуванню положенням курсору вкомп'ютері.
1.7 Цифровий супутниковий приймач
Початок активного цифрового супутникового телевізійноговіщання (Digital Broadcast Sate11ite — DBS) відноситься до середини 1996 р. доцього часу був сформований ряд цифрових пакетів і почалося виробництво цифровихприймачів.
Одними з ключових питань розвитку DBS є конструкція,режими роботи й особливо вартість цифрового прийомного обладнання.
В даний час саме ціна і виконувані функції цифровогосупутникового приймача стали визначальними для власників цифрових пакетів іфірм — виробників обладнання. Вартість всіх інших компонентів прийомногокомплексу — рефлектора, опромінювача і конвертора значно нижче і практично невпливає на вартість усього цифрового обладнання.
Навпроти, аналогові супутникові приймачі високої якостізараз набагато більш доступні, чим 10 — 15 років тому, насамперед, завдякиїхній стандартизації і великим виробничим обсягам.
Основними факторами, що впливають на вартість цифровихсупутникових приймачів, є:
— наявність відкритих стандартів;
— універсальність конструкції;
— обсяг виробництва;
— конкуренція виробників.
Створення і упровадження відкритих стандартів, щовизначають конструкцію і виробництво цифрових приймачів — тільки перший крокдля зниження витрат. Без стандарту MPEG-2, що став синонімом усього « цифровоготелевізійного», цифрове супутникове телебачення не досягло б справжньогоуспіху. Однак це тільки початок, тому що в усьому світі існують несумісніцифрові відеостандарти. Потенційний успіх MPEG-2, DVB і інших перспективнихстандартів може бути досягнут тільки за умови їх взаємної сумісності.
1.7.1 Схемотехніка цифрових супутникових приймачів
Цифрові супутникові приймачі істотно відрізняються віданалогових моделей. Розглянемо узагальнену структурну схему, представлену на рис.1.5.
/>
Рисунок 1.5 Узагальнена структурна схема цифровогосупутникового приймача
Після того, як виділений сигнал проходить коладемодуляції, він перетвориться в інформаційний потік у виді цифрових пакетів інадходить у пристрій виправлення помилок у демультіплексорі виробляється поділінформаційного потоку на два канали: аудіо і відео. Декодер підтримує усілякіформати і має велику кількість виходів: цифрове відео, аналогове відео, цифровеаудіо, аналогове аудіо, RGB-вихід і ін.
Керування роботою демультіплексора здійснюємікропроцесор, обробляючи команди користувача, передані через блок керування(пульт дистанційного керування чи модуль приймача).
Розвиток цифрових приймачів відбувається з доситьвеликою інтенсивністю, хоча з часу прийняття стандарту MPEG-2 пройшло кількароків, Розроблювачі і виготовлювачі прийомного супутникового обладнаннякоординують свої зусилля для спрощення конструкції і зниження собівартості.Наслідком цього був випуск у 1997 р. цифрових приймачів вже третього покоління[16].
/>
Рисунок 1.6 Структурна схема цифрового приймача першогопокоління
Кінцевою метою спільних зусиль є створення модульноїархітектури приймача, що складалася б з універсальних чипів, застосовуваних нетільки в супутниковому телебаченні, але й у системах ММDS-віщання, цифровихкабельних мережах і інших видах телекомунікацій.
Цифрові приймачі першого покоління(рис.1.6) мали велику кількість чипів, кожний з яких був відповідальний занезалежні задачі: корекцію помилок, демодуляцію, демультіплексированієцифрового потоку, обробку даних (центральний процесор), MPEG-2-декодуваннявідео- і аудіосигналов. У цих моделях використовувалися дорогі динамічніоперативні запам'ятовуючі пристрої (DRAM) з довільним порядком вибірки. Усівикористовувані чипи мали досить великі розміри і вартість (близько 55%вартості всього пристрою). Слабким місцем цих конструкцій був центральнийпроцесор з 8- чи 16-розрядною шиною дaнных.
Приймачі другого покоління(1996р.), були розроблені з використанням уже всього трьох чипів, що здійснюютьусі функції обробки сигналу. Додатковий четвертий чип забезпечує прийомцифрових програм кабельного ТВ. Супутниковий (чи кабельний) модуль здійснюєдемодуляцію сигналу і корекцію помилок. Центральний процесор вбудований унаступний чип, що забезпечує керування інформаційними потоками, дешифрування іконтроль периферійних пристроїв і пам'яті. Останній чип містить MPEG-2 відео- іаудіодекодер. Ще однією особливістю цієї конструкції стало зменшення числаDRAM, а 32-бітний центральний процесор має більш високу швидкодію.
Третє покоління цифрових приймачів, що випускаєтьсязараз ( з 1997р.) засновано тільки на двох чипах. Перший модуль виконуєспецифічні задачі аналого-цифрового перетворення, демодуляції і корекціїпомилок. Об'єднання наступних двох чипов в один стало відмітною рисою приймачатретього покоління. Він містить центральний процесор, контролервведення-виводу, процесор інформаційних потоків, MPEG-2 відео і аудіо-декодер.Зменшене також число модулів оперативної пам'яті: один SDRAM обсягом 16 Мбайтвпевнено обслуговує модифікований чип. Варто додати, що швидкість роботицентрального процесора збільшена з 45 до 150 млн. операцій у секунду .
Таким чином, у даний час типовий цифровий супутниковийприймач виконує демодуляцію прийнятого сигналу і декодування стиснутого затехнологією MPEG-2 сигналу. Мається також можливість організації за допомогоюмодему зворотного каналу через послідовний порт RS 232, а мінірисьний обсягоперативної пам'яті складає 1 Мбайт. Через це ж рознімання можна підключитисядо персонального комп'ютера і поміняти версію програмного забезпечення.
1.7.2 Технічні xapaктepичтики цифрових супутникових приймачів
Розглянемо основні технічні характеристики цифровихсупутникових приймачів. Крім традиційного діапазону частот, існують ще декількапараметрів, властивим тільки цифровим системам.
У першу чергу це відноситься до можливості здійснюватиодне- чи багатопрограмний прийом на одній частоті.
Single Channel PerCarrier (SCPC) — спосіб передачі, при якомукожна програма модулює окрему несущу. Цей спосіб у порівнянні з МСРС більшенергоємний. Він використовується в тих випадках, коли трансляційні крапкиpізних програм географічно рознесені. Частотне мультіплексированіє такихпрограм відбувається уже в антенно-фідерній лінії супутникового бортовогоретранслятора.
Multi Channel PerCarrier (МСРС) — передача декількох різнихпрограм на одній несущій. При цій системі передачі спочатку виробляєтьсятимчасове мультіплексированіє елементарних потоків, що складають різніпередачі, а потім отриманий груп0овий транспортний потік модулює одну несущу.Цей спосіб передачі дозволяє більш эффективно, чим при використанніSCPC-пepeдaчи, використовувати смугу пропущення транспондера, тому щоскасовуються захисні інтервали між несущими.
Ще одним важливим параметром є швидкістьпередачі даних (Symbol Rate — SR). У більшостівипадків швидкість одиночних каналів (SCPC) коливається від 3 до 9 Мбит/с, адля пакетів (МСРС) — до 30 Мбіт/с. Обмеження нижньої межі швидкості значеннями15-18 Мбіт/с є однією з причин нездатності деяких приймачів прийматибезкоштовні канали, багато з яких передаються поодинці. З цього випливає, що SR — діапазон, српиймаємий приймачем, повинний на сегодняшнийдень складати 3-30 Мбіт/с[16].
Важливим параметром будь-якого цифрового каналу є PID-коды, що визначаютьмісцезнаходження окремих елементарних потоків у структурі транспортного потоку.Інформація про ці коди зберігається в таблиці, називаної Programm Мар Таblе.
Program Мар Тablе визначаємісцезнаходження окремих потоків, що складають усі трансляції, передані вмультіплексированом транспортному потоці. Вона містить також необхідні аудио- івідеопараметри й іншу допоміжну інформацію, що може використовуватися дляформування електронного гіда, установки годин і т.д. Ця таблиця передається напочатку транспортного потоку разом з іншою службовою інформацією.
Program ldentification (РID) – код, що визначаємісцезнаходження визначеного елементарного потоку в загальному транспортномупотоці. Найбільш істотний мінус такого підходу — нездатність прийматибезкоштовні канали, достоїнство — деяка захищеність від прийому інших платнихтрансляций. Крім того, такі приймачі вимагають доробки програмного забезпеченняпри будь-якій зміні довжини елементарних потоків, що входять до складу пакета.
Іншими специфічними характеристиками цифрового приймачає тактова частота процесора, а також обсяг оперативної і перепрограмувальноїпам'яті.
1.8 Цифровий стандарт DiSEq
Цифровий стандарт керування супутниковим обладнанням — DiSEq (Digita1 Sate11ite Equipment Contro1) — розроблений компанією Eute1sat зметою спрощення контролю периферійних пристроїв.
В міру розвитку супутникового телебачення усе більшактуальної ставала задача керування конверторами (переключення піддіапазонів усмузі 10,70 — 12,75 Ггц, вибір типу поляризації, організація спільної роботиконвертора С-діапазону з універсальним конвертором Кідіапазона) іелектроприводом антени. Існуючий у даний час набір сигналів керуванняконвертором — 13/18 в і тоновий сигнал 22 кГц подається на антену покоаксіальному кабелі, а сигнал керування електроприводом — по окремомусиловому.
Стандарт DiSEq має наступні переваги:
— Мається можливість керування універсальнимиконверторами, що знаходяться в складі мультифокусной антени
— Для усіх видів переключенні конвертора і керуванняелектроприводом використовується один кабель
— Застосовуються стандартні команди керування
— усуваються проблеми переключення, обумовленінесумісністю різних компонентів системи
— Забезпечується сумісність з існуючими сигналамиуправления
— Має підвищену надійність
Робота системи DiSEq заснована на переключенні тоновогосигналу 22 кГц.
/>
Рисунок 1.7 Структура сигналів даних стандарту DiSEq
Значенням «0» і «1» відповідає визначена тривалість їмпульсу(рис. 1.7). Усі повідомлення складаються з байтів даних, кожний з якийсупроводжується одним бітом перевірки на парність. Будь-яка команда містить усобі адресний, стартовий і інформаційний байти [16].
Для керування електроприводом розроблений спеціальнийпротокол. Відповідно до нього після адресної інформації, що визначає необхіднийпристрій, передається кратне необхідній кількості оборотів електродвигуна числоімпульсів.
В даний час найбільше поширення одержали системиmini-DiSEq, що забезпечують виконання обмеженого набору команд. Очевидно, що вміру розвитку стандарту (уже зараз існують версії 1.0, 2.0, 3.0) з йогодопомогою стане можливим повне керування всім спектром обладнання.
2 СИНТЕЗ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ
2.1 Структурна схема телевізійного приймача
Проектований телевізійний приймач повиннийзабезпечувати прийом сигналів супутникового аналогового віщання, супутниковогоцифрового віщання, сигналів наземного ефірного віщання, сигналів кабельноготелевізійного віщання, а також прийом ТВ сигналу від зовнішнього джерела(наприклад, відеомагнітофона).Пристрій складається з декількох функціональнозакінчених прийомних трактів:
— тракту прийому супутникового аналогового віщання,
— тракту прийому цифрового супутникового віщання встандарті MPEG-2 (діапазон прийнятих частот для супутникових каналів віщанняскладає 1,45 — 12,75 ГГц, частота з виходу конвертора 950-2200 МГц),
— два ідентичних тракти для прийому наземного ефірного і кабельноговіщання (діапазон принимаеемых частот 46,25- 863,25 МГц). Один з цих трактів єосновним, другий — додатковим і забезпечує реалізацію функції «картинка вкартинці» .
Телевізійний приймач спроектований із застосуванням елементноїбази фірми Phi1ips, що зручно з погляду керування всіма пристроями. Керуванняздійснюється по шині І2С, запатентованою фірмою Phi1ips.
Розглянемо структурну схему телевізійного приймача,показану на рисунку 2.1.
З виходу конвертора сигнал супутникового віщаннянадходить через комутатор або в приймач сигналів цифрового супутниковоговіщання, або в приймач сигналів аналогового супутникового віщання(fBx=0,95...2,2 м Гц. ). у приймачі аналогового супутникового віщаннявідбувається перетворення частоти сигналу, його демодуляція, і приведення достандартного форматукабельного віщання [16].
/>
Рисунок2.1 Схема структурна телевізійного приймача с. можливістю прийому сигналів доформаті MPEG-2
З виходу цього тракту сигнал надходить на вхід приймачасигналів кабельного й ефірного наземного віщання. Якщо прийом ведеться уформаті цифрового супутникового віщання в стандарті MPEG-2, то сигнал з виходуконвертора надходить на вхід тракту обробки сигналів цифрового супутниковоговіщання. Потім сигнал подається на електронний комутатор, так як MPEG-декодердозволяє одержати на виході сигнал РAL/NTSC/SECAM на проміжній частоті fПЧ=38МГц.
Система електронних комутаторів дозволяє здійснювативибір джерела сигналу в основному і додатковому трактах. Система фільтріврозділяє складові звуку і зображення.
Далі сигнали з основного і додаткового трактівподаються на вхід модуля «картинка в картинці». Сигнал з виходу цього модуля, атакож сигнал з основного тракту обробки зображення надходять на комутатор, щодозволяє здійснити вибір джерела сигналу — або з «картинкою в картинці» або безїї.
Можливо одночасне відтворення на екрані двох сигналівзображення з різних трактів. Так як телевізійний приймач містить у собі дваповноцінних ідентичних тракти прийому сигналів наземного ефірного і кабельноговіщання, то можливо одночасне відтворення сигналів цього виду віщання. Побудовадодаткових трактів для супутникового віщання недоцільно з економічної точкизору.
Потім сигнал надходить на вхід блоку поліпшення якостівідеосигналу, що подвоює частоту кадрів, поліпшує параметри сигналу(яскравість, насиченість, різкість і т.д. ) Потім сигнал надходить на блоккомутації, куди також подається сигнал з виходу блоку декодування телетексту.
З виходу блоку комутації сигнал подається на вхід блокупідсилювачів і генераторів розгорнення. Електронно-променева трубка і система,що відхиляє, формують зображення на екрані.
2.2 Функціональна схема
2.2.1 Тракт прийому аналогового супутникового віщання
Функціональна схема проектованого телевізійногоприймача показана на рисунку 2.2.
Сигнал надходить від конвертора сигналів супутниковоготелебачення на комутатор (К1), що керується мікроконтролером по шині І2С. З нього сигнал попадає на смуговий вхідний фільтр (СФ1).Вхідний фільтр подавлює завади від інших каналів, що працюють у цій смузі, атакож завадипо дзеркальному каналі [17]. Підсилювач проміжної частоти ППЧ1компенсує втрати сигналу в сполучному кабелі і фільтрі, виконує функціїпристрою, що погодить, між вхідним фільтром і наступними пристроями.враховуючи, що ППЧ1 повинен забезпечити широку смугу пропущення 0,95...2,2 Ггц,у цьому діапазоні його АЧХ лінійна.
Сигнал з виходу ППЧ1 підводиться до змішувача (СМ). Надругий вхід СМ надходить сигнал з виходу синтезатора частоти (СЧ). Вибірпрограми в приймачі здійснюється настроюванням СЧ на відповідну частотунесущої. Діапазон перестройки 920 МГц…2200 МГц генератора керованого напругою(ГКН), що входить до складу синтезатора, реалізувати неможливо. Тому діапазонрозбитий на піддіапазони, у кожному з яких до ГКН підключаються частотозадаючікіла за допомогою комутатора частотозадающих кіл (КЧЗЦ), що також керуєтьсямікроконтролером по шині І2С.
Застосування СЧ дозволяє значно підвищити точністьнастроювання і стабільність частоти гетеродина, забезпечити легкістьзапам'ятовування частот каналів і сполучення з цифровими блоками керування[17].
/>
Рисунок2.2 Схема функціональна телевізійного приймача з можливістю прийому сигналів доформаті MPEG-2
Після перетворення на виході змішувача утворитьсясигнал проміжної частоти 479,5 МГц. Смуговий фільтр (СФ2) придушує побічніпродукти перетворення, додаткове посилення сигналу забезпечує ППЧ2.
При зміні умов прийому, розходженні в потужностіпередавачів, потужність прийнятого сигналу може змінюватися. Тому втракт входить схема формування сигналу автоматичного регулюванняпідсилення (СФСАРП1). Сигнал АРП формується шляхом аналізу рівня напруги навиході ППЧ2. Напруга випрямляється (В) і фільтрується (ФНЧ1) для формуванняпостійної часу системи АРП. Потім сигнал з виходу ФНЧ1 сумується в суматорі (С)з напругою джерела опорної напруги (ІОН) і подається на входи регулювання ППЧ1 іППЧ2. за допомогою ІОН задається початковий коефіцієнт підсилення. Динамічнийдіапазон пристрою АРП складає 25- 30 дБ [16].
Усунення паразитної амплітудної модуляції здійснюєтьсяза допомогою підсилювача-обмежника (ПО), включеного до детектора. Він забезпечуєсталість амплітуди вихідного сигналу при змінах амплітуди вхідного сигналу.
З виходу ПО сигнал надходить на вхід частотногодетектора (ЧД1), що здійснює детектированіє сигналу. На виході ЧД1 формуютьсявідеосигнал і частотно-модульований звуковий сигнал. Фільтр (Ф1) у ланцюзівідеосигналу відновлює форму АЧХ відеосигналу, передспотворену при передачі йодночасно придушує поднесущую частот звукового супроводу.
Сигнал у канал звуку подають через СФ3, щоб зменшитиможливі спотворення звуку складовими відеосигналу. Перетворювач частоти ПЧ1, щоскладається з гетеродина і змішувача, переносить звукові сигнали різницевихпіднесущих на частоту 10,7 МГц. Демодуляція сигналу звукового супроводувиробляється в частотному детекторі ЧД2 [ 17].
Сигнал звукового супроводу і відеосигнал надходять уперетворювач частоти (ПЧ2), що дає на виході телевізійний сигнал стандартуназемного телебачення в одному з каналів дециметрового діапазону. ПЧ міститьамплітудний модулятор сигналу зображення, що перебудовується генератор дециметровогодіапазону (470-790 МГц) і частотний модулятор несущої звукового супроводу.Спочатку здійснюється частотна модуляція сигналу звукового супроводу, а потімце ЧМ сигнал сумується з відеосигналом. Далі отриманим сигналом здійснюютьамплітудну модуляцію радіочастоти, що відповідає одному з каналів ДМВ. вихіднийсигнал подається на вхід тракту прийому наземного віщання.
2.2.2 Тракт прийому наземного ефірного і кабельноговіщання
Прийом сигналу здійснюється антеною, у діапазонахприйнятих частот 46,25...168,25; 175,25...463,25; 471,25...863,25 МГц. Цідіапазони перекриваються тюнером UV1316 (Philips ), перенастроюванимсинтезатором напруги, тобто забезпечується прийом у всіх ефірних і кабельнихканалах. З виходу антени через антенний разветвитель сигнал надходить одночаснов два тракти прийому — основний і допоміжний (картинка в картинці). Смуговийфільтр (СФ5) придушує дзеркальну завадуду, а також побічні продуктиперетворення частоти. Схема СФСАРП працює аналогічно схемі в тракті прийомусупутникового аналогового телебачення. Детектор (Д) здійснює детектированієсигналу. На виході детектора одержуємо сигнал на проміжній частоті (38 МГц).Підсилювач безшумного настроювання (ПБШН) здійснює посилення сигналу в трактітолько коли йде прийом несущої сигналу, коли немає несущої — сигнал непідсилюється [20].
2.2.3 Тракт прийому цифрового супутникового віщання
Діапазон частот сигналу на вході цього тракту — від 920МГц до 2200 МГц. Сигнал надходить з конвертора через комутатор (ДО 1) намалошумящий підсилювач (МШУ). Так як при передачі цифрового супутниковоговіщання використовується квадратурна фазова модуляція, у тракті прийому сигналує квадратурний конвертор, поділяючий сигнали в квадратурі (зрушення фази
Зрушені по фазі на (φ=900сигналинадходять на фільтри низьких частот для фільтрації високочастотних завад, зметою поліпшення якості наступної цифрової обробки сигналу [16]. З виходуфільтрів сигнали в квадратурі надходять на вхід аналого-цифрового перетворювача(АЦП), що перетворює сигнал в інформаційний потік у виді цифрових пакетів.Частота дискретизації АЦП виробляється синтезатором частоти (СЧ). Длясинхронізації цифрового фільтра (ЦФ) і декодера Віттербі (ДВ) використовуєтьсясхема синхронізації (СС). Декодер Віттербі і декодер Ріда-Соломона декодуєсигнал з стандарту DVB (Digita1 Video Broadcasting). У дескремблерездійснюється реалізація функції умовного доступу (Smart-картa), тобтодекодування плaтних віщальних каналів. Потім транспортний потік даних у форматіMPEG-2 надходить на MPEG декодер. Сучасні декодери, маючи високий ступіньінтеграції, містять у собі кодеки стандартних систем віщального телебачення ідозволяють одержати на виході сигнал у форматі одного з віщальних стандартів ваналоговій формі (NTSC/PAL/SECAM).
Комутатори ДО3 і ДО4 дозволяють здійснювати вибірджерела сигналу в основному і додатковому трактах обробки зображення дляреалізації функції «картинка в картинці». Сигнал з будь-якого тракту може бутиобраний як основний або як допоміжний. Керування комутацією здійснюється пошині I2С від мікроконтролера.
Смуговий фільтр СФ4 і режекторный фільтр РФ1 здійснюютьподіл сигналів зображення (ПКТС) і звуку. У додатковому каналі обробкизображення СФ5 і РФ2 виконують аналогічні функції.
2.2.4 Демодуляція й обробка відеосигналу
З виходу режекторного фільтра РФ1, що придушує всигналі звукову складову, ПКТС надходить відразу на кілька входів блокудемодуляції відеосигналу — на вхід тракту декодування сигналу SECAM, на вхідтракту декодування сигналів PAL/NTSC, на вхід селектора синхроімпульсів (ССІ),на вхід декодера телетексту (ДТТ) і на блок ідентифікації системи (БІС). длявиділення з ПКТС синхроімпульсів служить ССІ [10]. Виділення імпульсівсинхронізації відбувається за рахунок різниці в амплітуді напруги відеосигналуі напруги синхроімпульсів (позитивна або негативна модуляція). До складу ССІвходять також елементи поділу синхросуміши на синхроімпульси рядків ісинхроімпульси кадрів, з яких сигнали надходять на генератор кадровогорозгорнення (ГКР) і генератор рядкового розгорнення (ГРР).
Одночасно ПКТС подається на вхід відновлюючого фільтра(ВФ) з характеристикою типу «кльош». Його частотна характеристика маєколоколоподібну форму, що необхідна для корекції високочастотнихпередспотворень, що вводяться при передачі для підвищення завадостійкостісистеми [10]. Потім скоректований сигнал надходить на амплітудний обмежник(АО), у якому у відеосигналі усувається амплітудна модуляція яскравіснимсигналом. На виході АО формується сигнал, що несе інформацію тільки про колір,що подається на декодер кольору SECAM.
Декодер SECAM містить два канали – прямий і затриманий,так як в системі SECAM в одному рядку передається одна кольорорізніцеваскладова. Лінія затримки на рядок ( 64мкс ) і двоканальний комутатор дозволяютьзабезпечити в кожнім рядку присутність обох кольорорізностних сигналов. звиходу декодера кольоровості SECAM на вхід комутатора (К6) попадають двакольорорізностних сигнали R-Y і В-Y.
Крім того, ПКТС подається на вхід декодера кольоруNTSC/PAL. Так як в системах віщання NTSC/PAL кодування кольорорізностнихсигналів здійснюється на одній несущій частоті зі зрушенням фази, виділитисигнали R-Y і В-Y можна за допомогою гребенчатого фільтра (ГФ). Перебудоваздійснюється зміною частоти кварцового генератора шляхом комутації кварцовихрезонаторів різної частоти (4,433619 МГц, 3,582056 МГц, 3,575611 МГц, 3,579545МГц) [7]. Керування здійснюється по шині І2С. З виходу гребенчатогофільтра сигнал надходить на вхід смугового фільтра (СФ4), що здійснює остаточнепридушення яскравісної складової в сигналі.
Генератор опорної піднесущої частоти (ГОП) виділяє ізсигналу спалах немодульованої піднесущої, передану під час зворотного ходурядкового розгорнення і відновлює опорну піднесущу частоту для декодуваннясигналу NTSC/PAL. Частота піднесущої і сигнал кольоровості подаються на входидекодера NTSC/PAL, що здійснює декодування сигналів кольоровості.
Визначення стандарту віщання здійснюється блокомідентифікації системи (БІС). Сигнал з виходу цього блоку керує комутатором(ДО6), що підключає для подальшої обробки або сигнали з декодера кольору SECAMабо з декодера кольору NTSC/PAL [ 10 ] .
Тракт обробки сигналу яскравості складається з блокувиділення сигналу яскравості (БВСЯ), а також лінії затримки сигналу яскравості(ЛЗСЯ). БВСЯ фільтрує складові кольори. Необхідність додаткової затримкисигналу яскравості зв'язана з тим, що сигнал яскравості (Y) проходить по широкополосномутракті швидше, ніж кольорорізностні (U і V) сигнали по вузькополосному.
Сигнал яскравості Y і сигнали кольоровості U і Vкомутуються комутатором К4 і подаються на вхід блоку «картинка в картинці» [6].Також на вхід цього блоку подається сигнал з додаткового тракту обробкизображення. Блок «картинка в картинці» здійснює змішання (відеовставку)сигналів зображення з основного і додаткового трактів, причому спосібформування сигналу (зменшена картинка в куті екрана, підлога екрана, множиннакартинка в картинці і т.д.) користувач може вибрати. Для запам'ятовування поля(стоп кадр) використовується динамічне запам'ятовуюче пристрій (ДЗУ). Блок КВКкерується по шині І2С.
На вхід комутатора (К7) надходять сигнали з виходублоку КВК і з виходу основного тракту обробки зображення. У такий спосіб К7дозволяє здійснити вибір сигналу — або з відеовставкою з додаткового каналу абобез її. З виходу К7 сигнал надходить на вхід блоку поліпшення якості зображення[9]. БУКИ здійснює подвоєння частоти розгорнення до 100Гц, коректуванняяскравості, контрасту, різкості, кольоровості зображення.
На входи комутатора К8 подаються сигнали YUV з виходудекодера телетексту (ДТТ) і з виходу БУКИ. Потім YUV сигнал від обраногоджерела перетвориться в RGB сигнал матрицею М.
Відеопідсилювачі RGB [8] здійснюють посилення сигналудля подачі його на електронно-променеву трубку із відхиляючою системою (ЕЛТ іОС).
2.2.5 Демодуляція й обробка сигналу звуку
На вхід тракту обробки сигналу зображення сигналподається з виходу комутатора К3. Придушення в сигналі складових зображенняреалізується фільтром СФ4. Фактично це не один фільтр, а кілька фільтрів, щовиконують ту саму функцію, але на різних частотах для різних стандартів.Частоти несущих коливань для різних стандартів [12] приведені в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1
Стандарти звукового супроводу
Стандарт
Система звуку
Частота несущої M,N Моно 4,5 B,G Стерео 5,5/5,74 I Моно 6,0 D,K Стерео 6,5/6,74 L Моно 6,5
Виділений сигнал звукового супроводу подається накомутатор аудіо входів (КАВ), що дозволяє здійснити вибір джерела звуковогосигналу — основний чи додатковий тракт. З виходу комутатора сигнал надходить навхід процесора звуку (ПЗ). ПЗ здійснює демодуляцію сигналу різних стандартів іїхню обробку. Як правило, ПЗ містить у собі цифрові регулятори голосності ітембру (ЦРГТ). З виходу ЦРГТ сигнал подається на вхід підсилювача потужностісигналу (РОЗУМ), що здійснює посилення сигналу для подачі його на акустичнісистеми, а також на вхід підсилювача потужності головних телефонів (ППГТ).
3 РОЗРАХУНКИ ПІДТВЕРДЖУЮЧІ ПРАЦЕЗДАТНІСТЬ ПРИСТРОЮ
3.1 Розрахунок режекторных фільтрів придушення звукової складової вканалі обробки зображення
У розроблювальному пристрої декодування й обробкасигналів зображення і звуку здійснюється роздільно. Отже, для обробки сигналузображення необхідно придушити несущу частоту звукового супроводу.
Для різних стандартів віщання рознос частоти міжверхньою границею сигналу відео і несущої частоти сигналу звукового супроводурізний, але у всіх стандартах цей рознос невеликий (3...5…5 МГц). для подальшоїобробки сигналу відео необхідно забезпечити придушення звукової складової на 40дБ. Так як фільтр низької частоти не може забезпечити необхідну крутість спадухарактеристики після верхньої частоти сигналу відео, придушення задопомогою резонансних peжeкторных фільтрів. Принциповасхема такого фільтра приведена на рис. 4.1
/>
Рисунок 3.1 Принципова схема режекторного фільтра
Резистор R1 і коливальний контур L1С1С2 утворюютьдільник напруги. На частоті резонансу контура L1С1С2 активний опір контурупадає, і він шунтує резистор R1. Коефіцієнт передачі такого кола на частотірезонансу різко падає, тобто здійснюється придушення у вхідному сигналіскладових з частотою резонансу контуру. Таким чином, придушується звукова складова.
Так як треба забезпечити прийом і декодування сигналів,переданих у різних стандартах необхідно перебудовувати частоту резонансуконтуру L1С1С2. Цього можна досягти шляхом комутації конденсаторів з різнимиємностями. Комутирувати індуктивності недоцільно, тому що моткові вироби, дояких відносяться індуктивності, коштують дорожче, ніж ємності. Параметрифільтра будемо розраховувати для різних частот несущої звуку.
Частоти несущих звукового супроводу приведені в табл.2.1.
Розрахунок режекторного фільтра для частоти несущої звуку 4,5.МГц
Для розрахунку задамося початковим значенняміндуктивності 0,022 мкГн [24]. Частота резонансу коливального контурузнаходиться по формулі
/>
де
де C=C1+C2.
Додатковий підстроюваний конденсатор С2 вводиться дляточного настроювання частоти резонансу контуру для кожного стандарту. Діапазонзміни ємності С2=4...12 пф. При розрахунку будемо використовувати середнєзначення ємності конденсатора С2, рівне 8 пФ .
Знайдемо значення еквівалентної ємності контуру
/>
Хвильовий опір контуру розраховується по формулі
/>
Для того щоб придушення частоти несущої на виходікола складало 40дБ необхідно забезпечити співвідношення
/>
Виходячи з цього, знаходимо:
/>
Отже,
/>
Приймаємо значення опору R1=63,4 Ом з ряду Е24.
При зміні значення ємності С в подальших розрахункахбуде змінюватися і хвильовий опір r. Отже, необхідно змінювати значення R1. Але чимвище частота резонансу, тим менше буде ємність С и тим більше буде хвильовийопір. Таким чином, на більш високих частотах удасться забезпечити більше значення р, а, отже, ібільш сильне загасання на частоті резонансу, Тому значення резистора Rl длявсіх наступних розрахунків будемо вважати незмінним,
Розрахуємо ємність конденсатора C1
/>
Отже, для частоти несущої звуку 4,5 МГц
C1=56 10-9 — 8 10 — 9 =48×10-9,
Приймаємо значення ємності C1=47 пФ із рядуЕ12.
Расчет режекторного фільтра для частоти несущої звуку 5,5 МГц
Режекторний фільтр для придушення інших частот несущоїзвуку розраховується аналогічно, Перебудова центральної частоти фільтраздійснюється шляхом комутації частотозадаючих конденсаторів, Так як в якостічастотозадаючего елемента обраний конденсатор, розрахуємо значення його ємностідля частоти 5,5 МГц.
/>
Розрахуємо ємність конденсатора C1 :
/>
Отже, для частоти несущої звуку 5,5 МГц:
/>
Приймаємо значення ємності C1=30 Пф із ряду Е12,
Розрахунок режекторного фільтра для частоти несущої звуку 6,0 МГц
/>
Розрахуємо ємність конденсатора C1:
/>
Отже, для частоти несущої звуку 6,0 МГц:
/>
Приймаємо значення ємності C1=24 пФ із рядуЕ12,
Розрахунок режекторного фільтра для частоти несущої звуку 6, 5 МГц
/>
Розрахуємо ємкість конденсатора С1 :
/>
Отже, для частоти несущої звуку 6,5 МГц:
/> />
Приймаємо значення ємності C1=20 Пф із ряду Е12,
3.2 Розрахунок понижуючого перетворювача настабілізаторі
Для розробки телевізійного приймача використовувалисяінтегральні мікросхеми високого ступеня інтеграції, Так як кожна мікросхемавиконує безліч різних функцій, найчастіше потрібно підводити до мікросхеминапруги різного рівня. Струми, споживані інтегральними мікросхемами, що входятьу тракт обробки відеосигнала, приведені в табл. 3.1
Таблиця 3.1.
Струм споживання ІС тракту обробки відеоМікросхема Колькість мікросхем в тракті
Напруга
живлення Срум споживання SAA4955TJ 2 5, 3.3 40 SAA4991WP 1 5 350 SAA4977 1 5, 3.3 100 TDA9178 1 8 80 TDA9321H 2 8 150 SAA4961 2 5 40 ADG715 2 5 10 TDA9330H 1 8 50 TDA6111Q 3 200, 12 25 SAB9077H 1 5 200
На виході блоку живлення формується три напруги — 5В и12В, для роботи деяких мікросхем тракту потрібно живлення 3,3 в і 8 В, щосформуємо, використовуючи компенсаційні стабілізатори напруги,
Розрахуємо сумарне споживання струму мікросхем відджерела напруги 8В :
/> />
де:
І1 — струм, споживаний мікросхемою TDA9178[9],12 — струм, споживаний мікросхемою TDA9321H [10], Із — струм, споживаниймікросхемою TDA9330H [11], а N1 — кількість мікросхем TDA9178 утракті, N2 — кількість мікросхем TDA9321H у тракті, Nз — кількістьмікросхем TDA9330H у тракті, Сумарний струм позначимо як ІS8В (див.табл. 3.1)
Отже,
/>
Розрахуємо сумарне споживання струму мікросхем відджерела напруги 3,3 В
/>
де І4 струм, споживаний мікросхемою — SAA4955TJ [3], І5 — струм, споживаний мікросхемою SAA4977 [4], N4 — кількість мікросхем SAA4955TJ у тракті, N5 — кількість мікросхем SAA4977 утракті (див. табл. 3.1).
40×2+100 ×1=180 мА,
Від джерела напруги 8В споживається струм 0,43 А,Вибираємо компенсаційний стабілізатор напруги КР142ЕН12А, Вихідна напругастабілізатора змінюється в межах від 1,3В до 37В, максимальний струм 1А [15].Регулювання вихідної напруги здійснюється за допомогою зовнішнього дільника, щодозволяє використовувати її як для одержання напруги 8В так і для одержаннянапруги 3,3 В. Дана мікросхема стійка до імпульсних перевантажень попотужності, оснащена системою захисту від перевантажень по вихідному струму.
Типова схема включення представлена на рис. 3.2.Резистори R1 і R2 утворять зовнішній регульований дільник напруги.
/>
Рисунок 3.2 Схема включення стабілізаторапараметричного компенсаційного КР142ЕН12А
Значення опору резисторів R1 і R2, що входять до складудільника зв'язаніспіввідношенням:
/>
де Uвих.min= 1,3В (значення напругивідповідно до технічної документації мікросхеми); Іи.э — струм черезрезистори R1 і R2.
Розрахуємо виходячи з цієї формули параметри дільникадля вихідної напруги 8B,
Так як вихідний струм мікросхеми Iвих=0,55мкА [15], задамося струмом Іи.э… Нехай Іи.э.=l мА,Приймаємо співвідношення резисторів
/>=4[15]./> />
Тоді
/>
Отже, R2= 1,4 кОм. Приймаємо R2=1,5 кОм.
Отже, R1=5,6кOм, Приймаємо R1=5,62кOм,
Для зниження рівня фона при вихідному значенні напруги,близькому до мінімального, рекомендується у вимірювальний елемент стабілізаторавключати згладжуючий конденсатор С2, Використовуючи рекомендації,приведені в технічній документації на мікросхему стабілізатора [15], значенняємності С1 вибираємо рівне 0,1 мкФ, а С2=10 мкФ.Рекомендується тип діода — КД510А,
Розрахуємо виходячи з цієї формули параметри дільникадля вихідної напруги 3,3 В. Задамося співвідношенням резисторів />=1,5[15].
/> />
Тоді/> />
Отже, R2=50 Ом.
Отже, R1=75 Ом.
3.3 Розрахунок коливального контуру генератора керованогонапругою
Генератор, керований напругою, входить до складумікросхеми TDA9321H. TDA9321H — це мультістандартний ПАЛ/НТСЦ/СЕКАМ декодер здемодулятором на основі ФАПЧ [10]. Функціональна схема цієї мікросхемипредставлена на рис. 4.4. Із входу мікросхеми через ППЧ сигнал надходить надемодулятор на основі ФАПЧ. Полярність демодуляції переключається по шині І2С.
/>
Рисунок 4.4 Схема включення ІМС TDA9321H
Зовнішній коливальний контур настроєний на подвоєнупроміжну частоту сигналу (fпч=38 МГц).Розрахуємо елементиколивального контуру.
Задамося ємністю С=4 пФ[24] .
/>
Так як резонансна частота
знаходимо індуктивність :
/>
Приймаємо L= 1,2. 10-9 Гн.
Підсилення сигналу регулюється пристроєм автоматичногорегулювання підсилення (АРП). Подавлення звукової складової в сигналіздійснюється зовнішніми режекторними фільтрами, що були розраховані в п.4.1.Після подавлення звуку здійснюється корекція групового часу затримки (мал.3.4). Потім ПКТС через розділовий конденсатор сигнал надходить на вхідкомутатора сигналів, що здійснює вибір джерела сигналу.
Мікросхема TDA9321H має три входи ПКТС (один длявнутрішнього сигналу і два від зовнішніх джерел сигналу). Вибір джерела сигналуздійснюється по шині І2С.
У мікросхеми три виходи — вихід ПКТС для обробки вмодулі теле тексту, вихід ПКТС для подачі сигнала на модуль «картинка в картинці»і
/>
Рисунок 3.4 Характеристика групового часу запізнювання ІМС TDA9321H
ПКТС для подальшої обробки, що подається на гребенчатийфільтр. Усі вони можуть бути незалежно підключені до кожного з джерел сигналу.Гребенчатий фільтр керується по шині І2С. Також командами по шиніпереключаються зовнішні кварцові генератори. Якщо приймається чорно-білийсигнал, гребенчатий фільтр пропускає сигнал без змін. Мікросхема міститьелементи обробки зображення в стандарті ПАЛ, НТСЦ, СЕКАМ. Канал обробки сигналуСЕКАМ містить у собі кльош-фільтр, що відновлює, реалізований на гіраторі.Канал обробки сигналів ПАЛ, НТСЦ містить у собі два кольорорізностнихдемодулятори, схему запирання каналу кольоровості для прийому чорно-білоговіщання. Зрушення
/>
Рисунок 3.6. Схема принципова підключення вихідногопідсилювача TDA6111 Q
фази на 90° здійснюється усередині мікросхеми. Лініязатримки на рядок також інтегрована в мікросхему.
У мікросхемі передбачена можливість приєднання чотирьохрізних Кварцевих резонаторів для декодування сигналів кольоровості. Сигналивсіх стандартів можуть бути декодовані без підключення зовнішніх ланцюгів.Керування підключенням кварцевих резонаторів здійснюється по шині І2С.
Мікросхема має два RGB входи зі швидким переключенням.Якщо RGB сигнали не супроводжуються сигналами синхронізації, то синхронізаціяздійснюється внутрішніми колами мікросхеми. Керування цим режимом здійснюєтьсяпо шині 12C. Також мікросхема містить RGB матрицю, що забезпечує перетворенняRGB сигналів у кольорорізностні для подальшої обробки.
3.4 Розрахунок дільника напруги для вихідноговідеопідсилювача.
Замикаючою ланкою тракту обробки відеосигналу євідеопідсилювач. Схема включення відеопідсилювача зображена на рис. 3.6. Він здійснюєпідсилення сигналів кольоровості RGB. Сигнал подається на його інвертуючий вхід3. На неінвертуючий вхід 1 подається напруга зсуву, що визначає режим роботипідсилювача. Згідно [8] Ucм=5B. Розрахуємо дільник напруги R5R6./> />
Згідно [8] через резистор R4 протікає струм 1,4 мА. Отже, струм дільника також будедорівнює 1,4 мА. Напруга, подавана на вхід дільника, дорівнює 12 В. Знайдемозагальний опір дільника:
Отже, Rзаг=8,57×103 Ом./> />
Знайдемо опір резистора R5.
Отже, R5=3,57 кОм./> />
Розрахуємо R6
Отже, R6=5 кОм.
4 ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА
Задачею даного розділу є оцінка конкурентноздатностірозроблювального пристрою стосовно аналогічного пристроям, що серійновипускаються, і оцінка його собівартості. У дипломному проекті виробляєтьсярозробка декодувальної частини тракту обробки відеосигналу, куди входить:синхропроцесор, вхідний процесор, декодер РAL/NTSC/SECAM, блок поліпшенняякості зображення, телетекст, картинка в картинці, RGB синхропроцесор, вихіднийвідеопідсилювач. Тому всі питання, освітлювані в даному розділі, будутьрозглядатися стосовно до зазначених частин пристрою.
4.1 Аналіз ринку
На українському ринку в даний час представлено достатнюкількість різних моделей телевізорів High-End класу, до якого відноситьсярозроблювальний пристрій. Однак моделей з такими широкими функціональнимиможливостями як у розроблювального пристрою практично немає на ринку.
Телевізійний приймач призначений для використання вдомашніх умовах і забезпечує прийом сигналів аналогового супутникового,цифрового супутникового, наземного кабельного й ефірного віщання. Фактичноданий пристрій являє собою функціональне об'єднання звичайного телевізійногоприймача із супутниковим ресивером, але при цьому реалізує усі функціїсучасного високоякісного телевізора (картинка в картинці, частота кадрів 100Гц,PAL/NTSC/SECAM мультісистемний) Мається можливість підключення зовнішньогоджерела (відеомагнітофона), є вихід на головні телефони. Керування здійснюєтьсяяк з панелі телевізійного приймача, так і з пульта дистанційного керування(ДУ). Реалізовано можливість одержання доступу до платних телевізійних каналів( смарт карта).
Для порівняння візьмемо такі пристрої:
1. PHILIPS GTV 400;
2. РANASONIC 2577;
3. THOMSON 2275XS;
4. SAMSUNG F285DN ;
5. TOSHIBA2467D.
Розробка нового пристрою вироблялася на підставіновітньої концепції фірми Philips побудови телевізійного приймача GTV 4000. Основніблоки залишилися без змін, однак функціональні можливості пристрою булирозширені ( див. табл. 4.1 ). Функції прийому супутникового віщання булиреалізовані також на основі рекомендацій фірми Philips. Те, приймач практичноцілком побудований на елементній базі Philips, дозволяє уніфікувати виробництвоі знизити вартість пристрою.
Для того щоб оцінити конкурентноздатність проектованогоприймача на ринку телевізійної апаратури для дома, необхідно порівняти його звиробом-аналогом за рівнем якості, реалізованим функціям і ринковій вартості.Так як на ринку України немає повного аналога даному пристрою, як аналогвізьмемо висококласний телевізійний приймач Philips GTV4000. Так як до складурозроблювального пристрою входить приймач сигналів супутникового телебачення,при розрахунку собівартості будемо враховувати вартість супутникового приймача.Ринкова ціна телевізійного приймача по Україні складає 430 у.о. на 1 грудня2000 року, а ринкова ціна супутникового приймача складає 360 у.о. Споживачамиданого пристрою можуть бути приватні особи, а також організації, різнінавчальні центри яким для роботи необхідний прийом супутникового телебачення.
Виходячи з цього, можна припустити, що для України будепотрібно близько 10000 одиниць такої продукції. Передбачається що реалізаціядодаткових функцій у пристрої (прийом супутникового телебачення) дозволить йомуконкурувати не тільки на ринку телевізійних приймачів, але і на ринкусупутникових ресиверів. З огляду на зростаючу популярність супутниковогоцифрового телебачення (наприклад, НТВ+) серед масового споживача, є всіпідстави розраховувати на попит на проектований пристрій порядку однієї третинивід усієї потреби.Таблиця 4.1
Коротка характеристика порівнюваних пристроївМарка 100 Гц Мульті картинка в картинці Телетекст
РAL/NTSC/
SECAM ДУ SCART Супутникове телебачення 1. PHILIPS GTV 400 так ні так так так так ні 2. РANASONIC 2577 так ні так ні так так ні 3. THOMSON 2275XS ні ні так так так ні ні 4. SAMSUNG F285DN ні так так ні так так ні 5. TOSHIBA 2467D ні ні так так так так ні
6. Розробляємий
пристрій так так так так так так так
4.2 Оцінка рівня якості
Для визначення рівня якості нового пристрою варторозрахувати узагальнений показник якості нового пристрою в порівнянні з базовимвиробом по формулі [ 18] :
/>
де і — число врахованих показників;
KBi — коефіцієнт вагомості i-ro показника;
bі — відносна оцінка одиничних показників якості.
Відносні оцінки одиничних показників якості знаходимо поформулах:
/>
якщо збільшення i-ro показника (Рі) веде дополіпшення нового приладу;
/>
якщо збільшення і-го показника веде до погіршення.
Коефіцієнт вагомості i-ro показника пристрою розраховуютьметодом розміщення пріоритетів [18], відповідно до якого пріоритет одногопоказника якості пристрою перед іншим встановлює експертна комісія, що добрезнає про область застосування й умови експлуатації пристрою.
Основні технічні характеристики розроблювального ібазового приладів приведені в табл. 4.2.Таблиця 4.2
Основні технічні характеристики розроблювального ібазового приладів№ Показники Індекс Базовий Новий 1 Подвоєна частота розгорнення 100 Гц Х1 Є Є 2 Прийом супутникового телебачення Х2 Немає Є 3 Мульті- картинка в картинці Х3 Немає Є 4 Номінальна вихідна потужність Х4 30 Вт 20 Вт 5 Кількість запам'ятовуваних каналів Х5 230 300 6 Кількість pозпызнаваємих стандартів Х6 4 8
Експертам пропонуєтьсяпорівняти всі показники міжсобою. При цьому оцінюється тільки перевагаодного показника над іншим. Кожному знакувідповідає визначений коефіцієнт переваги, а саме:“”>” — 15;
“=” — 1,0.
Підсумкова оцінка визначається як переважна серед усіхп'яти експертів. Результати порівнянь показників приведені в табл. 4.3.Таблиця 4.3
Оцінка експертівПоказники Оцінки експертів
Підсумкова
Оцінка
Чисельне
Значення 1 2 3 4 5 X1-X2 > = > > > 1,5 X1-X4 = = 1,0 X1-X5 > = > > > > 1,5 X1-X6 > > > > = > 1,5 X2-X3 > > > > > > 1,5 X2-X4 > > > > > > 1,5 X2-X5 > > > > > > 1,5 X2-X6 > > > > > > 1,5 X3-X4 > = > > > > 1,5 X4-X5 > = > 1,5 X5-X6
На підставі прийнятої системи порівнянь складаємоквадратну матрицю (табл. 4.4) розрахунку коефіцієнта важливості технічниххарактеристик.
Таблиця 4.4
Розрахунок коефіцієнта важливості технічниххарактеристик
Порівняння
Показників Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Перша ітерація Друга ітерація
bi
KBi
bi’
KBi’ Х1 1 1 1,5 1 1,5 1,5 7,5 0,202 44,75 0,209 Х2 1 1 1,5 1,5 1,5 1,5 8 0,217 47,25 0,221 Х3 0,5 0,5 1 0,5 0,5 1,5 4,5 0,122 25,22 0,118 Х4 1 0,5 1,5 1 0,5 1,5 6 0,162 34,25 0,159 Х5 0,5 0,5 1,5 1,5 1 0,5 6,5 0,175 42 0,196 Х6 0,5 0,5 0,5 0,5 1,5 1 4,5 0,122 20,75 0,097 Сума 36 1 214,25 1 /> />
Ступінь пріоритету кожного показника KBiрозраховується по формулі [18]:
де bi — питома вага i-ro показника зарезультатами експертних оцінок.
/>
де aij — числове значення коефіцієнтапереваги;
Відносну оцінку в другому і наступному крокахрозраховуємо по формулах:
/>
де bj' — результат перемножування матриці bіна квадратну матрицю. Результати розрахунків зведені в табл.4.4.
Знаходимо відносні оцінки одиничних показників якості:
b1=1
b2=1,5
b3=1,5
b4=30/20=1,5
b5=1,304
b6=2
Рівень якості виробу визначаємо як суму добутківкоефіцієнта важливості і-го показника і відношення і-тих показників по новому ібазовому виробах відповідно до таблиці 4.4.
/>
Кту =1.0,209+1,5.0,221+1,5.0,118+1,5.0,159+1,304.0,196+1,304.0,097 = 1,25.
4.3 Розрахунок собівартості
Виходячи з того, що розроблювальні блоки складають 20 %від усього пристрою,будемо розраховувати вартість усього пристрою по формулі:
/>
де С — вартість усього пристрою;
Срб — вартість розроблювального блоку;
К- коефіцієнт, (К = 0,20).
Розрахунок будемо робити поетапно, через обчисленняусіх витрат і витрат на виготовлення пристрою.
Витрати на придбання матеріалів по кожному найменуваннювизначаємо виходячи з технічної норми витрати й оптової ціни одиниці.Розрахунок зводимо в табл. 4.5.
Таблиця 4.5
Витрати на придбання матеріалів
№
п/п
Найменування
матеріалу
Стандарт,
Марка
Оди-
ниця
вимі-
ру
Витрата
На
Виріб
Ціна за
Одиницю,
грн
Сума,
грн /> /> /> /> /> /> 1.
Стеклотексто-
Лит
СФ-2-35-1.5
ГОСТ10316-78
ДСТ10316-78 кг 0,08 40 3,2 /> /> /> 2. Змивка ГОСТ1 1521-77 л 0,05 5 0,25 /> 3. Припой
ПОС-61
ГОСТ2 193 1-76 кг 0,6 8 4,8 /> 4. Флюс ФКТС 84.406.732ТУ л 0,015 50 0,75 /> 5. Провід монТажнйй
ПГН-8
16.305.431ТУ м 3,5 0,5 1,75 /> /> 6. Лак УР-231 ТУ6-10-863 л 0,02 9 0,18 /> 7. Хлорне залізо ГОСТ14562-77 кг 0,05 20 1 /> Разом 11,93 /> 8. Невраховані матеріали (10 %) 1,2 /> 9. Транспортно-заготівельні витрати (5 %) 0,6 /> Повна вартість матеріалів 13,73 />
Витрата припоя визначена як на 3000 пайок по 0,0002 кг.Усі приведені ціни є договірними. Витрати на покупні вироби і напівфабрикативизначаються аналогічно витратам на матеріали. Дані для розрахунків ірезультати зведені в табл. 4.6. Оскільки витрата покупних виробівустановлюється безпосередньо за схемою принциповою електричною, то в таблицювводиться стаття «Технологічні відходи». Оптова знижка передбачає зниження ціниорганізацією-продавцем при покупці партії радіоелементів, і її величинавіднімається з загальної суми вартістей комплектуючих ./> />
Основна заробітна плата виробничих робітників включаєтарифну зарплату і преміальні надбавки. Тарифна зарплата визначається понаступній формулі:
де CTi — годинна тарифна ставка,
tШi — нормативна трудомісткість.
На етапі обчислення основної заробітної плативикористаний метод укрупненого розрахунку [18]. Його суть полягає в тім, щотрудомісткість виготовлення пристрою визначається по трудомісткостірозроблювального вузла виробу.
Таблиця 4.6
Калькуляція витрат№ п/п Вироб чи напівфабрикат Марка Кіл-сть, шт Ціна за одиницю, грн Сума, грн 1. Конденсатори ВС components, Mu-rata 76 0,8 6 2. Резистори ВСS 10 0,15 1,5 3. Діоди КД510А 2 0,25 0,5 4. Індуктивності Murata 2 0,3 0,6 5. Кварци ВСComponents 5 4 20 6. Мікросхеми SAA4955TJ 2 15 30 SAA4991WP 1 34 34 SAA4977 1 40 40 TDA9178 1 12 12 TDA9321H 2 19 38 SAA4961 2 7 14 ADG715 2 6 12 TDA9330H 1 24 24 TDA6111Q 3 10 30 SAB9077H 1 22 22 7. Кінескоп Black Line S UF 1 750 750 8. Оптова скидка (20%) 206,8 9. Транспортно заготівельні витрати (5%) 51,7 10. Технологичні відходи (2%) 20,68 Всього 899,58
Результати розрахунку основної зарплати робітників, щовиконують монтаж плати тракту обробки відеосигнала зведені в табл. 4.7.
Таблиця 4.7
Розрахунку основної зарплати робітників
№
п/п Наименование работ Тарифнаставка, грн
Трудо-
ємність, год
К-сть,
шт
Сума,
грн 1. Підготовка печатной плати 3,25 0,0014 25 0,113 2. Підготовка R, С до монтажу. 4,56 0,0015 75 0,513 3. Монтаж R, С. 5,32 0,0017 75 0,678 4. Підготовка VT до монтажу. 4,56 0,002 1 0,009 5. Монтаж транзисторів. 5,32 0,002 1 0,010 6. Підготовка ІМС до монтажу. 5,32 0,01 25 1,33 7. Монтаж ІМС. 6,72 0,008 25 1,344 8. Очищення плати посля монтажу. 3,25 0,025 25 2,031 Всього 6,031
Знаходимо основну заробітну плату робітників привиготовленні всього пристрою.
/>
де ЗО инт — основна зарплата робітників помонтажі плати тракту обробки сигналу зображення;
к=0,2 — питома вага кількості елементів тракту обробкивідеосигналу,
γ=0,2 — питома вагамонтажних робіт для дрібносерійного виробництва.
ЗО=6,031/(0,2·0,2) = 150,775 грн.
Додаткова зарплата робітників визначається у відсотках від основноїзарплати [18]. Величина нормативу додаткової зарплати приймається за данимипідприємства, на якому передбачається виготовлення даного приладу ( звичайно30-40% ). З огляду на, що випуск телевізійного приймача буде здійснюватисяневеликими серіями, приймемо 40 %.
ЗД = 0,4.150,775=60,31 грн.
Відрахування на соціальне страхування визначаються увідсотках від суми основної і додаткової заробітної плати і складають 37,5%.
ОС=(ЗО+ЗД).0,375=(150,775+60,31 ).0,375=79,15грн.
Загальвиробничі витрати — це витрати на відшкодуваннязносу інструмента і пристосувань цільового призначення, витрати на утримуванняі експлуатацію обладнання, при розрахунках собівартості проектованих виробів,включаються в загальвиробничі витрати. Ці витрати визначають по діючому напідприємстві нормативу. Звичайно 200 — 300 % від основної заробітної плати.Приймемо 200 %.
РП = ЗО·2 = 150,775·2 =301,55грн.
Загальногосподарські витрати, так само як ізагальвиробничі витрати, визначаються по діючому на підприємстві нормативу вмежах 100- 200%. Приймемо 120% .
РО=ЗО·1,2=150,775.1,2=180,93 грн.
Для обчислення повної собівартості необхідне значеннявневиробничих витрат, що обчислюється як 0,5 — 2 % від загальногосподарськоїсобівартості. Приймемо 1,5 %. Числове значення обчислимо безпосередньо призаповненні калькуляції собівартості в табл.4.8.
Таблиця 4.8
Калькуляція по статтях витрат№ Статті витрат Сума, грн Питома вага, % 1. Матеріали основні 13,73 0,79 2. Покупні вироби 899,58 52,35 3. Основна зарплата, Зр 150,775 8,77 4. Додаткова зарплата, Зд 60,31 3,5 5.
Нарахування на зарплату, ОС 79,15 4,6 6. Загальвиробничі витрати, Рп 301,55 17,5 Всього загальвиробнича собівартість 1518,825 88,38 7. Загальногосподарські витрати, Ро 180,93 10,5 Разом загальногосподарська собівартість 1699,755 98,91 8. Вневиробничі витрати 18,59 1,09
Повна собівартість, СПОВ 1719 100
4.4 Визначення ціни
4.4.1 Визначення ціни виготовлювача
При визначенні оптової ціни будемо враховувати, щорівень рентабельності підприємств радіоелектронної промисловості дорівнює 20%.
ЦВИР=СПОВ(l +РН/100).(1+ПДВ/100),
де РН — рівень рентабельності, ПДВ = 0,2.
ЦВИР= 1718,34.1,2.1,2=2475грн.
Таким чином, вартість усього пристрою складає 2475 грн або $441 (за курсом на 20.01.2001 $1=5,6грн)
4.4.2 Визначення лімітної ціни
ЦЛІМ = Ц · Кту · Ку,
де Ц — ціна базового приладу ( вартість телевізораPhilips GTV 400 плюс вартість цифрового супутникового тюнера буде дорівнює2900+1967,1 =4350,5грн);
КТУ — рівень якості розробленого пристрою;
КУ — коефіцієнт здешевлення (КУ =0,9).
Розраховуємо лімітну ціну:
ЦЛІМ = 3867,11.1,25.0,9=4351 грн,
що складає за курсом долара $778.
У результаті зроблених у даній главі розрахунків, булиотримані чисельні дані собівартості проектованого телевізійного пристрою, йогокоефіцієнта технічного рівня, ціни виготовлювача і споживача. Дані свідчать проекономічну вигоду і доцільність виробництва такого пристрою.
Ринкова вартість лежить у межах:
ЦВИР
2475 грн
Приймемо за ринкову ціну 3000 грн.
Результати розрахунків зводимо в табл. 4.9:
Таблиця 4.9
Результати розрахунків Розроблювальне Найменування Розроблювальний пристрій Аналог 1. Рівень якості 1,25 1,0 2. Собівартість, грн 1718 2700 3. Ціна виготовлювача, грн 2474 3500 4. Ринкова ціна, грн 3000 4350
5 ОХОРОНА ПРАЦІ
У даному дипломному проекті розроблений телевізійнийприймач з можливістю прийому сигналів у форматі MPEG-2, виконаний на декількохпечатних платах. Одним зетапів виготовлення пристрою є монтаж радіоэлементів на друковану плату.Монтажно-складальні операції у виробництві радіоелектронної апаратури складають30-50% усіх робіт. Задачею даного розділу є розгляд умові праці й охоронипраці, а також заходів щодо забезпечення безпеки праці на робочому місці примонтажі печатних плат .
Для аналізу умов праці розглянемо робоче місцеінженера-конструктора на стадії експериментальної зборки пристрою. Розглянемопитання забезпечення охорони праці стосовно до реально існуючого приміщення, уякому виробляється монтаж апаратури в процесі проектування пристрою. Розглянутеприміщення знаходиться в будинку СКБ інституту Кибернетики АНУ ім. ГлушковаВ.М.
Розміри: 4х5х3 м.Освітлення: природне, через віконний проріз, штучне і місцеве. Вентиляція — природна (загальна) і штучна (місцева витяжна). У приміщенні знаходиться чотириробочих місця. Площа приміщення — 20 м2. Обсяг приміщення — 60 м3.
Приведені вище значення відповідають санітарним нормамСН 245-71: на одного робітника приходиться площі приміщення більш 4 м2,а по обсязі — 15 м3.
5.1 Аналіз умов праці
5.1.1 Повітряне середовище робочої зони
Стан повітряного середовища визначається виробничиммікрокліматом, що характеризується температурою повітря, вологістю, відносною йабсолютною швидкістю руху повітря, тиском. Відповідно до ГОСТ 12.1.005-88установлюються припустимі й оптимальні метеорологічні умови для робочої зони,при виборі яких враховується час року (теплий, >100С, холодний,
Для легких робіт (категорія I-a) ГОСТом 12.1.005-88«Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиеническиетребования» установлені наступні нормативнізначення метеорологічних умов ( табл. 5.1 ).
Таблиця 5.1
Повітря робочої зони. Загальні санітарно-гігієнічнівимогиПеріод року Температура, °С Відносна вологість, % Швидкість руху повітря, м/с Оптим. Допуст. Оптим. Допуст. Оптим. Допуст. Хол. 22-24 21-25 40-60 75 0,1 не більш 0,1 Тепл. 23-25 22-28 40-60 55 0,1 0,1 -0,2
При монтажі плат застосовується пайка. Для пайкивикористовують олов'яно-свинцевий припой ПОС-40 і ПОС-60. При цьому пари свинцюпроникають у повітряне середовище приміщення. відповідно до вимог санітарії вповітрі робочої зони виробничих приміщень установлюється ГДК(гранично-допустима концентрація), мг/м3 шкідливих речовин. ГДКпарів свинцю в повітрі 0,01 мг/м3.
Для промивання плат використовують суміш спирту йацетону. Концентрація спирту в повітрі не повинне перевищувати 400 мг/м3.
Значення ГДК шкідливих речовин приведені в табл. 5.2.
Таблиця 5.2
Значення ГДК шкідливих речовин
Шкідливі
Речовини
Біологічне
дія
Клас
Небезпеки
ГДК,
Мг/м3 Компоненти припоя (ПОС-40,60, ПОСм, ПОСс). Свинець Соматичний розлад нервової системи, поразка крові, сердечно-судинної системи. 1 0,01 Олово Задушливе і дратівне дія поразка бронхів, набрячна реакція легень. 3 10 Компоненти флюсу.
Каніфоль
соснова Дратівна і наркотична дія При тривалому впливі викликає дерматит. 4 80-1000 Компоненти миючих речовин. Ацетон Наркотична дія 4 200
Спирт
етиловий
Має наркотичну дію. викликає зміни печінки, сердеч-
но судинної і нервової системи. 4 400 Бензин Наркотична дія 4 400
5.1.2 Освітлення
При освітленні виробничих приміщень використовуютьприродне освітлення, створюване світлом неба (пряме і відбите), штучне,здійснюваними електричними лампами, і сполучене, при якому у світлий час добинедостатнє по нормах природне освітлення доповнюється штучним [21]
У розглянутому приміщенні природне освітленняздійснюється через вікна в стінах, при цьому бічне освітлення створює значнунерівномірність у освітленні ділянок, розташованих поблизу від вікон і удалинівід них. Через цей недолік, а також через недостачу природного освітлення,необхідно використовувати штучне освітлення. На необхідність використанняштучного освітлення впливає той фактор, що вікна приміщення виходять на захід,і, освітленість приміщення значно змінюється зі зміною часу року.
Згідно СНиП 23-05-95 «Природне і штучне освітлення» наділянках виготовлення печатних плат передбачається установка пристроюкомбінованого освітлення, з оптимальною освітленістю 300 лк. Ця освітленістьвідповідає зоровим роботам високої точності з найменшим об'єктом розходженнявід 0,5 до 1 мм для ІІІ-pазpядa зоpових робіт.
Фактичні значення на розглянутому робочому місці КЕО=1,12 %, Е=290 Лк.
5.1.3 Шум
Шумом прийнято називати всякий небажаний для людинизвук, що заважає сприйняттю корисних сигналів [21]. Шум являє собою безладнесполучення звуків різної інтенсивності і частоти. Шум робить шкідливий вплив навесь організм і, у першу чергу, на центральну нервову систему і серцево-судиннусистему.
Коливання, сприймані органом слуху людини як звук,лежать приблизно в межах 20...20000 Гц. Ці границі не однакові в різних людей ізалежать від віку людини і стану його слухового апарата. Основними фізичнимипараметрами звуку є: інтенсивність, звуковий тиск і частота коливань.
Шуми підрозділяються на широкоcмугові з неперервним спектром шириною більш однієї октави ітональні, у спектрі яких маються чутні дискретні тони. По тимчасовиххарактеристиках шуми підрозділяються на постійні, рівень яких за робочий деньзмінюється в часі не більше ніж на 5 дБ, і непостійні, рівень яких змінюється вчасі більш ніж на 5 дБ. Непостійні шуми підрозділяються на: коливні,переривчасті й імпульсні.
Вимір шуму на робочих місцях роблять відповідно до ГОСТ20445-75 і ГОСТ 23941-79.
Загальні вимоги безпеки шуму передбачаються ГОСТ12.1.003-83. Припустимі рівні звукового тиску в октавних смугах, рівні звуку наробочих місцях приведені в табл. 5.3.
Таблиця 5.3
Загальні вимоги безпеки шумуРобоче місце Рівні звукового тиску, дБ в октавних смугах із середньо геометричними частотами в Гц Рівень звуку, ДБ 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Монтажна 99 92 86 83 80 78 76 74 85
Основними джерелами шуму в приміщеннях, призначеним длямонтажно-збиральних робіт є шум від витяжного пристрою. Виміри показали, щорівні шуму в досліджуваному приміщенні відповідають припустимим значенням іскладає 60 дБ.
5.1.4 Вібрація
Вібрація — це складний коливальний процес, що виникаєпри періодичному зсуві центра ваги якого-небудь тіла від положення рівноваги, атакож при періодичній зміні форми тіла, що воно мало в статичному стані [21].Основними параметрами, що характеризують вібрацію, що діє по синусоїдальномузаконі, є: амплітуда зсуву, коливальна швидкість, коливальне прискорення,частота. При частоті більшої 16...20 Гц вібрація супроводжується шумом.Класифікація вібрації, гігієнічні норми вібрації і загальні вимоги до неїрозглядаються в ГОСТ 12.1.012-78.
5.2 Розробка заходів щодо охорони праці
5.2.1 Організація робочого місця
При організації робочого місця монтажника необхідно впершу чергу враховувати фізіологічні можливості людини для створенняоптимальних умов праці, що сприяють підтримці його працездатності, підвищеннюпродуктивності праці [21]. Робоче місце монтажника можна розглядати яксукупність трьох головних елементів: робочої зони (РЗ), робочого положення (РП)і робочого сидіння (РС).
Робоча зона включає частину виробничого простору, уякій монтажник здійснює робочий рух. РЗ має визначені оптимальні розміри,встановлені або експериментальним шляхом, або за допомогою антропометричноговиміру людини.
Оптимальне робоче положення створюється в тому випадку,коли ока мають найкращі умова огляду, тіло знаходиться в найбільш зручномуположенні і кількість робочих рухів зведено до мінімуму .
Зручність посадки при роботі забезпечується положеннямспини, при якому її м'язи розвантажені рівномірним розподілом маси тіла поповерхні сидіння і зручністю розташування ніг .
Крім вимог, пред'являемих до зазначених елементів, таксамо пред'являються вимоги до обмеження шкідливого впливу на функціональнийстан і працездатність організму таких факторів, як склад повітря,метеорологічні умови і освітлення [21] .
З врахуванням усіх перелічених вимог, а такожшкідливого впливу компонентів, що входять до складу припоя і флюсу, організуютьробоче місце монтажника.
5.2.2 Розрахунок кількості шкідливих речовин, що виділяютьсяв робочу зону при паянні/> />
Визначимо концентрацію пар свинцю для приміщення обсягом Vпом = 60 м3, з кількістю робочих місць N = 4,тривалість зміни t = 8 г по наступній формулі:
де q — питоме утворення парів свинцю
/>
n- кількість пайок у хвилину (приймаємо n = 15).
Виходячи з цього, одержуємо:
/> />
З цього видно, що концентрація свинцю в повітрі робочої зонисильно (у 9,6 рази) перевищує ПДК. У даному випадку необхідне створеннямісцевої вентиляції.
Для того щоб уловлювати шкідливі речовини в місцяхїхнього виділення, не допускаючи їхнього поширення по приміщенню,використовують місцеву вентиляцію [21]. Задачею вентиляції є забезпечення чистотиповітря і заданих метеорологічних умов у виробничих приміщеннях. Такавентиляція і буде використана на робочому місці монтажника для уловлюванняпарів свинцю, спирту, ацетону.
Концентрація свинцю в повітрі перевищує ПДК, отже,необхоідна місцева витяжна вентиляція, що виконаємо у виді місцевих отсосів.Кількість повітря, який необхідно видалити, визначаємо по формулі:
/>
Де F о — площу отсоса, від якого необхідно видалитиповітря;
U — швидкість повітряу витяжному отсосі, величина якого підбирається в залежності від типу витяжногопристрою і характеру шкідливих речовин, м/с.
Приймаємо U = 0,7 м/с, ширина отсосів 0,5 — 0,8 м,висоту вибираємо з розумінь зручності вироблених робіт — h = 0,1 м [21].
Знаходимо Fо = 0,1.0,5 = 0,05 м2 .
Звідси:
/>
Таким чином, місцева вентиляція повинна забезпечувативидалення 9,7 ·10-6 м3 забрудненогоповітря в годину.
Для забезпечення заданих метеорологічних умов у цеху помонтажі буде використана загальна вентиляція.
Розрахувати необхідну кількість повітря можна,застосовуючи метод розрахунку по кратності повітрообміну:
/>
де К — кратність повітрообміну, показує скількох разіву годину міняється повітря в приміщенні, l/год;
Vпом — обсяг приміщення (цеху), м3.
Коефіцієнт К в залежності від розмірів приміщенняприймає значення від 1 до 10 для приміщення, обсяг якого дорівнює 60 м3вибираємо К = 1.
Отримуємо:
/>
По аеродинамічних характеристиках підбираємовентилятор, щоб він забезпечував заданий повітряобмін.
5.2.3 Електробезпечність
Для захисту від електротравм у приміщеннівикористовуємо сховану, добре заізольовану електропроводку. Розподіл енергіїздійснюється за допомогою розподільного щита з ізольованими кабелями ірозетками, що виключають можливість короткого замикання [21]. Розподільний щитмає запобіжники, що спрацьовують при критичному режимі роботи. На кожномуробочому місці необхідна наявність гумового коврика. Персонал, що обслуговуєпристрій зобов'язаний пройти навчання безпечним методам роботи на робочомумісці і перевірку знань правил техніки безпеки.
У даному робочому приміщенні монтажник працює зпаяльником і контрольно-вимірювальним обладнанням, що підключається дооднофазної мережі з заземленої нейтралью з напругою 220 в і частотою 50 Гц. Зцієї причини існує небезпека поразка людини перемінним струмом напруги 220В.
У даній мережі нейтраль джерела струму (чи генераторатрансформатора) приєднана до заземлення за допомогою заземлюючого провідника.Цей заземлювач розташовується поблизу джерела живлення (в окремих випадках)біля стіни будинку, у якому він знаходиться. Ефективним заходом захисту вданому випадку є захисне занулення.
Захисне занулення — це навмисне електричне з'єднання знульовим захисним провідником металевих неструмоведучих частин, що можутьвиявитися під напругою (ГОСТ 12.1.009-76). Захисна дія зануления здійснюєтьсятим, що при замиканні однієї з фаз на зануленный корпус у колі цієї фазивиникає струм короткого замикання, що впливає на струмовий захист (плавкийзапобіжник, автомат), у результаті чого відбувається відключення аварійноїділянки від кола. Таким чином, занулення зменшує напругу дотику й обмежує час,протягом якого людина, торкнувшись до корпуса, може потрапити під дію напруги.
ГОСТ 12.1.038-82 установлює гранично припустимі рівнінапруг дотику (В), і струмів (мА), що протікають через тіло людини, призначенідля проектування способів і засобів захисту людей при взаємодії зелектроустановками виробничого і побутового призначення постійного і змінногоструму частотою 50 і 400 Гц. Припустимі рівні при аварійному режиміелектроустановок напругою до 1000В з глухо заземленої чи ізольованою нейтральюприведені в табл. 5.4.
Таблиця 5.4
Припустимі рівні струму при аварійному режиміелектроустановок Рід струму Гранично припустимі рівні струму (мА) при заданому часі протікання струму t, c На підставі ПУЭ-85 дане приміщення по ступені небезпекипоразки електричним струмом відноситься до класу приміщень без підвищеноїнебезпеки поразки електричним струмом, так як умови, що створюють підвищенунебезпеку поразки електричним струмом ( вологість, струмоведучий пил, високатемпература, можливість одночасного торкання до струмоведучих частин ізаземлення) відсутні .
Споживачами енергії в основному є освітлювальні прилади,електропаяльники і вимірювальні прилади. Електропроводка в приміщенні схованоготипу, тому випадкове торкання проводів з напругою 220 В виключено, за умовидотримання правил техніки безпеки. Світильники кріпляться до стелі на висоті 3метрів, що відповідає нормі (2,5 м). Вимикачі штучного освітлення ізольованіструмонепровідним облицюванням.
По способу захисту людини від поразки електричнимструмом розроблювальний прилад відноситься до категорії електроустановок, щопрацюють під напругою до 1000 В.
Поразка електричним струмом може відбутися в результатінесправних розеток і вилок електропаяльника, а також пристроїв місцевогоосвітлення, короткого замикання.
5.2.4 Заходи для забезпечення пожежної безпеки
При гасінні пожеж найбільше поширення одержали наступніпринципи припинення горіння [21] :
1) Ізоляція вогнища горіння від повітря чи зниженняшляхом розведення повітря непальними газами концентрації кисню до значення, приякому не може відбуватися горіння;
2) Охолодження вогнища горіння нижче визначенихтемператур;
З) Інтенсивне гальмування (інгібірованіє) швидкостіхімічної реакції в полум'ї;
4) Механічний зрив полум'я в результаті впливу на ньогосильного струменя газу чи води;
5) Створення умов вогнеперешкодження, тобто таких умов, прияких полум'я поширюєтьсячерез вузькі канали.
Приміщення, де виробляється монтаж друкованих платвідноситься по пожежній безпеці до категорії В по ОНТП 24-86 і зоні П-I по ПУЭ.
Категорія В – пожаронебезпечні; до цієї категоріївідносяться приміщення, у яких застосовуються рідини з температурою спалахувище 61ОС і горючі пили чи волокна, нижня межа запалення яких більш65 г/м3, тверді спаленні речовини і матеріали, здатні тільки горіти,але не вибухати при контакті з повітрям, чи водою один з одним.
Пожежа при монтажі може виникнути в результатікороткого замикання. Джерелами запалювання можуть стати джерела місцевогоосвітлення, а також розігрітий паяльник у результаті наявності пальних речовин,таких як спиртобензинова суміш, ацетон. Причини виникнення пожежі наступні:
1) Порушення режимних вимог;
2) Несправність і неправильна експлуатаціяелектропаяльників і пристроїв місцевого освітлення;
З) Порушення працюючими технологічних інструкцій.
Весь обслуговуючий персонал проходить періодичнийінструктаж з техніки безпеки. На випадок пожежі в приміщенні обов'язкованаявність запасних евакуаційних виходів. У таких приміщеннях не можназастосовувати для гасіння пожежі воду, так як вода має значнуелектропровідність. У цьому випадку застосовують вуглекислі вогнегасники ОУ-8.У якості пожежних сповіщателів використовуються теплові (ДТЛ, ДПС-ОЗ8 і ін.).для оповіщення про пожежу в приміщенні мається телефон загального користуванняі табличка з номерами телефонів.
У коридорі установлюється внутрішній пожежний кран длягасіння пожежі за допомогою води.