Sistemas técnicos de

emisión / recepción de

imagen y sonido

Guzmán González

Sistemas técnicos de emisión / recepción de imagen y sonido

1ª evaluación

La señal que viaja desde una antena emisora hacia una antena receptora se le llama señal portadora. Esta señal portadora es una onda de frecuencia alta y modulada, de forma que en video o imagen se modula en AM, mientras que en sonido se modula en FM.

La señal que queremos enviar es de muy baja señal. Si la enviáramos así, la perderíamos antes de llegar a la antena receptora.

De este modo la señal portadora consta de lo onda que queremos enviar más una envolvente de la onda. La imagen trabaja en rangos de MHz, mientras que el sonido trabaja en Hz.

Una vez estas ondas moduladas han llegado a la antena receptora, ésta selecciona una de ellas mediante la unidad de sintonía.

Dicha señal seleccionada por la unidad de sintonía, será procesada por el amplificador de F.I. (frecuencia intermedia). No podemos trabajar señales diferentes del orden de MHz si no utilizamos la F.I. Esta transforma cualquier frecuencia portadora en unas frecuencias fijas que son:

• Imagen: 38,9 MHz

• Sonido: 33,4 MHz

• Color: 34,47 MHz

De esta manera todos los componentes del televisor trabajan a la misma frecuencia.

Después de haber pasado la señal por F.I., va a pasar por el proceso de detección o demodulación, el cual recupera la información de la imagen y el sonido original, desechando la envolvente.

Una vez ya tenemos la señal demodulada, ésta debe pasar a la etapa de sincronismo.

El pantalla del televisor esta formada por 625 líneas. Una línea de exploración de imagen tarda 64 microsegundos.

Una vez el haz de luz ha imprimido las 625 líneas, vuelve a imprimir otra imagen, hasta 50
veces por segundo ,es decir 50 Hz.

La información que llega a la antena es de línea a línea, y de izquierda a derecha.

Los impulsos que indican al haz el final de línea o de imagen se le llaman sincronismo de:

• Impulso de línea: indica el final de la línea.

• Impulso de cuadro o imagen: indica el final de la imagen. Este impulso es de mayor duración que el de línea.

Así, en cada imagen hay 625 impulsos de línea y uno de cuadro. Esta señal es eléctrica.

La etapa de sincronismo selecciona sólo los impulsos, rechazando la información de imagen.

Además, la etapa de sincronismo clasifica y envía las líneas a la etapa horizontal, y los de cuadro a la etapa vertical.

También transforma los impulsos de línea en impulsos de ataque a la etapa horizontal.

Los impulsos de ataque están normalizados en tiempo y amplitud.

En esta figura podemos apreciar la transformación de impulsos de sincronismo a impulsos de ataque. Esta transformación es necesaria para poder disparar los transistores que van a continuación en el circuito electrónico. Así los transistores necesitan una tensión continua y más ancha para poder detectar y trabajar la señal.

El amplificador horizontal de la potencia necesaria para que el haz de electrones se pueda desplazar de oeste a este.

El amplificador vertical da la potencia necesaria para que el haz de electrones se pueda desplazar de norte a sur.

El circuito MAT (Muy Alta Tensión) proporciona la polarización del tubo (cerca de los 24 KV) y las tensiones características del cuello del tubo.

La ilustración de dicho circuito se encuentra a continuación:

La croma procesa la señal y nos proporciona el nivel de contraste, brillo y color de la señal. Del croma sale la señal dividida en los colores RGB. Esta señal es del orden de milivoltios.

El amplificador de horizontal a vertical, proyecta el haz de luz de izquierda a derecha y de arriba a bajo mediante las bobinas deflectoras.

El televisor utiliza la fuente se alimentación conmutada (FAC). A continuación veremos la representación de una alimentación estándar:

Este método en televisión no se puede utilizar, ya que se ha se alimentar:

• Líneas vertical y horizontal (150v)

• Amplificador RGB (200v)

• Vertical (27v)

• Sonido (18v)

Si calculáramos la potencia necesaria para las líneas vertical y horizontal, veríamos que: Pw= 150v * 4 a = 600w

Estos 600w son demasiados para un televisor, ya que no se pueden estabilizar tantos watios; si lo hiciéramos, la pantalla estaría inestable y se movería.

Así el sistema utilizado es el FAC (Fuente de Alimentación Conmutada):

Según el nº de espiral al que cortemos la bobina, obtendremos diferentes voltajes. De esta manera el transistor hace de adaptador de la alimentación. A la salida de cada voltaje se encuentra un condensador, que rellena el impulso de salida “0” con su voltaje acumulado, dando como resultado una señal final, prácticamente continua.

El circuito de control hace, pues de oscilador, transformando la frecuencia de la red (50 Hz) en la frecuencia final de 33 KHz.

Forma de la señal de video

Durante los 12 microsegundos de retorno no hay información de video.

Esta pantalla representaría una pantalla de siete barras verticales de tonalidades de grises de blanco a gris. La primera barra, la más blanca, tiene un 15% de negro, y la más negra un 90%. Del 90% hasta el 100% de negro está la información de teletexto, ya que por esta zona, la información es invisible.

La luminancia también se representa con la letra `Y'.

La crominancia lleva información del color y se representa con la letra `C'.

De esta forma, cada línea representa según su % de gris, los puntos de que hay en la imagen de izquierda a derecha. Si añadiéramos color a estas imágenes, pondríamos el paquete de crominancia sobre los puntos donde el % de gris cambie.

Frecuencia de trabajo de líneas

T= 52 microsegundos + 12 microsegundos = 64 microsegundos

F= 1/T = 1/64 microsegundos = 15.625 Hz

Es decir, 15.625 imágenes por segundo.

Exploración de entrelazado

El haz de electrones no puede dibujar la línea del todo recto, ya que el haz es movido por cuatro bobinas deflectoras (una a cada lado de la pantalla), debido a la fuerza centrípeta.

Una imagen es una composición de dos cuadros. Cuando el haz finaliza el final del primer cuadro no acaba al final de la línea, si no que finaliza a mitad de línea. De esta manera, el segundo cuadro empieza también a mitad de éste.

Cada cuadro esta compuesto por 312'5 líneas, lo que hace un total de 625 líneas cuando juntamos los dos cuadros.

Al primer cuadro se le llama exploración impar, y al segundo exploración par. De esta manera:

• Campo par T = 312'5 * 64 = 20 milisegundos

F = 1/20 ms = 50 Hz c/seg

• Campo impar T = 312'5 * 64 = 20 milisegundos

F = 1/20 ms = 50 Hz c/seg

Si sumamos los tiempos de los dos cuadros:

T = 20 ms + 20 ms = 40 ms

Fv = 1/40 ms = 25 Hz

Se hacen dos exploraciones por imagen para darle más definición.

La frecuencia vertical es la de 25 Hz (imagen)

La frecuencia de cuadro es la de 50 Hz (exploración)

Para que el haz no imprima nada durante el recorrido que hace al pasar del final del primer cuadro al principio del segundo, se le envían durante ese tiempo impulsos inservibles.

Señal entrelazada sincronizada en frecuencias de cuadro

Después del primer impulso de sincronismo, el haz tarda 2 microsegundos en volver al principio del cuadro.

Espectro de frecuencias de un canal RF de televisión

Hay una onda portadora diferente para el video, el color y el sonido.

Este esquema del espectro de frecuencias correspondería a una onda VHF. Si estuviéramos hablando de una onda UHF, aumentaríamos 0'5 MHz la señal por cada extremo de ésta, aumentando su MS (Margen de seguridad).

El ancho de banda del color es de un espacio de 1 MHz. El color abarca un espacio dentro de el ancho de banda reservado a la luz.

Esta onda es de 6 db´s, pero cuando llega al receptor tendrá 25 db´s.

Mirando este esquema podemos decir que el ancho del canal es igual a Fo - Fi .

De esta manera, sabiendo los datos anteriormente citados, podemos saber:

Fvideo = 48'25 Mhz

Fsonido = 53'75 Mhz

Fcolor = 48'25 + 4'43 Mhz

Fo = 48'25 - 1'25 Mhz = 47 Mhz

Fi = 53'75 + 0'25 Mhz = 54 Mhz

Ancho del canal = Fi - Fo = 7 Mhz

El filtro pasa-banda es la onda que envuelve las frecuencias (Y) y (c). Este espectro general es el que envía el emisor como señal portadora.

La exploración de los dos cuadros de una imagen, cuando acaba el haz el primer cuadro, y sube al principio del segundo, se le manda información llamada impulsos de desfase para la exploración entrelazada.

Los impulsos de línea pre-igualador y post-igualador, cada uno contiene 5 impulsos de línea. El impulso de cuadro también se divide en 5 impulsos más de línea. Es decir, que en total hay 15 impulsos de línea.

Las bobinas deflectoras horizontales tienen un tiempo de 64 microsegundos, mientras que las verticales de 20 microsegundos.

Se utiliza la onda de diente de sierra porque es una onda con dos tensiones ( la de subida y la de bajada). La de subida tarda 18 microsegundos, mientras que la segunda 2 microsegundos.

Hay dos dientes de sierra: la onda que da la tensión para el desplazamiento horizontal (poco voltaje), y la onda que da la tensión para el desplazamiento vertical (mayor voltaje).

Tubo de rayos catódicos TRK

Conectores (*): conectores donde va conectado el RGB, el cilindro Wehnett, la lente electroestática, la pantalla,... (se le llama zócalo).

El cátodo (RGB) está envuelto en una placa metálica, que al calentarse desprende electrones, pasando, luego, por el cilindro.

En el cilindro se Wehnett acelera el haz y lo direcciona hacia delante. Éste disminuye la misión secundaria (pérdida de electrones).

En la lente electroestática hay dos campos magnéticos contrapuestos, haciendo un pasillo de electrones. Cuanto más grande sea el campo magnético hay un pasillo más fino. Un campo es de 1000v y el otro de 400v (este último son ajustables). Aquí se regula el enfoque.

En las bobinas deflectoras se direcciona el haz.

La pantalla es una válvula de vacío.

El yugo es el soporte de plástico donde se colocan las bobinas deflectoras (tiene forma de canuto). Las bobinas deflectoras tienen la tensión exterior diferente a la del zócalo (ya que su tensión viene dada por una onda tipo diente de sierra).

Después de las bobinas hay unos imanes que tienen la función de hacer coincidir la señal RGB en un mismo punto. Este ajuste ya viene fijado y sellado de fábrica.

Tubo de color Delta

El tubo tiene los cátodos desplazados 120º.

Detrás de la máscara negra está la pantalla de luminóforos, de forma que a cada agujero de la primera le corresponden tres de la segunda. Los agujeros están alternados.

Esto se hace para alinear la pantalla. Los electrodos que no pasen por un agujero de la máscara negra van a masa. La máscara negra direcciona los electrones emitidos, y la pantalla de luminóforos selecciona los puntos RGB. Así un punto de imagen está divido en tres (RGB). Al ser tan pequeños, el ojo humano no lo ve.

En los extremos de la pantalla, los puntos RGB están más separados, ya que la pantalla no es plana. Esto causa un defecto de convergencia o haces. Este error se arregla con unos imanes que se colocan en el tubo, que ya vienen ajustados de fábrica.

Todos los monitores que utilizan las bobinas deflectoras tienen el error de convergencia.

Las pantallas Sony utilizan dos pantallas de luminóforos, y en la máscara negra hay unas láminas en lugar de perforaciones. Con esto se consigue una mayor definición (tubo Trinitron de Sony).

El tubo delta ya no se utiliza actualmente. Hoy en día es tipo de monitor que está en uso es el tubo de color in-line o autoconvergente.

Tubo de color in-line o autoconvergente

Debido al magnetismo del ojo, vemos el punto de la pantalla prácticamente redondo. No se utilizan los imanes y además conseguimos más definición.

El tubo delta tenía los cátodos desplazados 120º, mientras que el tubo on-line los tiene alineados.

Etapa sintonizador R.F.

F'1=38'9 Mhz (Video)+ 48'25 Mhz

F'2=38'9 Mhz (Video) + 224 Mhz

F'3=38'9 Mhz (Video) + 351 Mhz

Antena

Le llegan varias frecuencias portadoras en AM (Fp1, Fp2....)

Separador banda U/V

Mediante dos placas (una para UHF y otra para VHF) filtramos las frecuencias portadoras. Estas placas tienen la característica de comportarse como una bobina y un condensador. Es un filtro pasa-banda. En UHF deja pasar más ancho de banda. El resto de frecuencias que no interesan se atenúan de nivel.

Sintonizador

Caja metálica (conectado a masa) y blindada (cerrada herméticamente), para que ningún elemento exterior varíe los valores de los elementos electrónicos internos. Dentro del sintonizador encontramos un selector de banda, dos amplificadores (UHF y VHF), un mezclador FI y un oscilador RF.

Selector de banda

Es un filtro de frecuencias dentro del filtro pasa-banda del separador de banda U/V. En el VHF separa la Banda I (actualmente casi no se utiliza) de la Banda III, para después, enviar cada una a un amplificador.

Unidad de sintonía

Es con la que sintonizamos un canal, el cual corresponde a una frecuencia portadora. Es un circuito que selecciona una portadora gracias a un diodo varicap polarizado inversamente.

C1 y L1 forman el llamado circuito resonante, el cual genera una onda senoidal, irá perdiendo nivel con el paso del tiempo. Para poder variar la frecuencia de esta onda senoidal utilizaremos la combinación del potenciómetro de sintonía y el diodo varicap.

Al polarizar inversamente el diodo varicap se produce una recombinación de protones y electrones de forma que, cuanta más tensión le apliquemos, más separación habrá en la membrana interna del diodo varicap.

Al aplicar más o menos tensión en el diodo varicap, abrimos o cerramos más la membrana, variando la distancia entre placas, y por consecuencia, variando el valor Cdv. Al variar el condensador diodo varicap, variamos la frecuencia, según las siguientes fórmulas:

Cuando la frecuencia del circuito coincide con la frecuencia portadora, la amplitud de resonancia será del 100%. Si no coinciden será de l0%.

Conmutador de bandas

El conmutador de bandas es un interruptor, el cual proporciona 12 V a uno de las tres bandas (banda I, banda III y UHF).

Amplificador

Amplifica hasta el nivel deseado sin saturar la señal. Las características de éste son las siguientes:

• Montaje en base común

• Amplifica la intensidad (no el voltaje)

• Realiza una realimentación positiva (aumentando la amplificación). Se superpone a la tensión

Oscilador

La misión del oscilador es generar una onda senoidal a la frecuencia F', que le marca la tensión de sintonía. El oscilador está formado por:

• Circuito oscilante o resonante

• Transistor: Inyector de energía en base común

• Realimentado positivo

El montaje del osciloscopio es el siguiente:

Al variar la sintonía en la unidad de sintonía, también cambia el Cdv de este circuito.

Este oscilador da como Vout una onda senoide F'.

Mezclador: FI = F' - Fp

Resta la señal del oscilador con la portada.

Así, para cualquier portadora tenemos la misma salida en Mhz del mezclador (proceso llamada heterolinaje). Las frecuencias como resultado del mezclador son las siguientes FI:

• Video : 38'9 Mhz

• Color : 33'4 Mhz

• Sonido : 34'47 Mhz

Por ejemplo, si seleccionamos la frecuencia portadora 471'25 Mhz, en la sintonía habrá en video, 38'9 Mhz + 471'25 Mhz = 510'15 Mhz

sonido, 33'4 Mhz + 476'75 Mhz = 510'15 Mhz

color, 34'47 Mhz + 475'68 Mhz = 510'15 Mhz

A la salida del mezclador:

Heterolinaje: obtención de unas frecuencias únicas para imagen, color y sonido en todas las frecuencias portadoras.

FI (video) = Fp + 38´9 Mhz

FI (color) = Fp + 43´47 Mhz + 5´5 Mhz

FI (sonido) = Fp + 4´43 Mhz + 33´4 Mhz

Consecuencia del efecto heterolinaje de RF

• Inversión del espectro de frecuencias del canal RF.

• Utilización de frecuencias más bajas en FI (más económico y evitamos distorsión de la imagen).

• Las frecuencias FI o marcas (video, sonido y color) son fijas (las mismas para cualquier canal RF).

Canal RF (Canal 2)

El efecto heterolinaje más una F´ que crea el oscilador (F´ = Fpvideo + Ffi(video))

F´ = 48´25 Mhz + 38´9 Mhz = 87´25 Mhz

Ffi = F´ - Fp

De esta forma, en el mezclador:

Canal FI

Exigencias de un buen sintonizador de RF

-Calidad: Es decir, que rechace las frecuencias adyacentes (frecuencias de video, color y sonido) y parásitos creados en el entorno eléctrico. Consiste en un filtro con un ancho de banda igual a las frecuencias de imagen, color y sonido, con un buen pasa-bandas. Además el sintonizador debe eliminar las frecuencias que hay entre los tres, para no modificar la información de color e imagen.

Referente a los parásitos eléctricos, la caja metálica del sintonizador está blindada y conectada a masa.

-Alta sensibilidad: Ganancia en db´s elevada, lo que implica una señal ruido elevada.

G dbv = 20 log (Vs/Ve)

Donde Vs = Vseñal y Ve = Vruido

Una relación señal /ruido buena sería 100 (por ejemplo).

La ganancia en db´s elevada es un contrasentido, ya que cuanto más la amplifiquemos, el ancho de banda será más pequeño. Esto se soluciona limitando la ganancia en 10 db´s.

-Selectiva: Rechaza las emisoras adyacentes.

De 7 Mhz a 8 Mhz, cogiendo el margen de seguridad, video, color, sonido, y margen de seguridad.

Etapa de FI

La etapa de FI:

• Amplifica la señal 15 dB.

• Demodula la señal (recupera la información).

• A la salida nos da la señal BAS fija de 2´5 Vpp de amplitud.

• Controla la amplitud de la señal BAS a través del circuito CAG (Control Automático de Ganancia).

El filtro cerámico elimina los parásitos de las frecuencias portadoras de video, color y sonido. Por lo tanto hay tres filtros. Elimina los parásitos anteriores y posteriores de la portadora. Estos filtros son sintonizadores, lo que quiere decir que respeta la portadora y están situados en ella. Hay un cuarto filtro que engloba la portadora de color y video.

-Los amplificadores nos aseguran un ancho de banda de 4´4 Mhz entre la portadora de color y la de video.

-Aseguran una amplificación de 15 dB´s. Es decir, que son tres transistores. No se podría utilizar uno sólo, porque sí que cumpliría la ganancia de 15 db´s, pero el ancho de banda se reduciría estrechándose.

Estos tres transistores han de ser de “pasos sintonizados”. Son sintonizados para no tener pérdidas. Esto se evita no conectándolos directos en serie, si no mediante bobinas a 36´5 Mhz. También son blindados para evitar parásitos. La representación de estos tres transistores se puede ver en la figura de abajo:

-La detección o demodulación es la obtención de la información que nos transmite la emisora al quitar la envolvente de la portadora.

Del corte que realiza el diodo en la señal, resulta: el “video positivo” siendo la información del corte (video) para arriba, y el “video negativo” siendo la información de abajo.

-Señal detectada de FI es el primer lugar donde podemos ver la señal de televisión. También se le llama señal BAS o de video. Tiene que tener una amplitud fija de 2´5 v. Aunque modifiquemos el contraste, color o brillo, la señal de esta etapa será fija. Esto se hace a través de un circuito de control automático llamado “CAG fija FI”. Por ejemplo, si aumentamos el color, automáticamente este circuito reduce la señal de otro amplificador para dar como resultado los 2´5 v de amplitud.

Circuito CAG

Cuando en el ánodo haya 2´5 v, no deja pasar la señal. Cuando hay más, sólo deja pasar los 2´5 v y el resto lo conduce a masa.

Si a la entrada hubiese una sobrecarga de señal, no le da tiempo a descargarse el condensador que se encuentra a la salida del circuito de “exceso de señal”. Cuando ocurre esto, la señal pasa a la “CAG diferido”, donde mediante un retardo, se anulará la sobrecarga, llevando más tarde la tensión a masa.