módulo 5 - CTA Eletrônica
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módulo 5 - CTA Eletrônica
ATENÇÃO: O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 5 que por sua vez, faz parte do CURSO DE TELECOMUNICAÇÕES (MÓDULO 5 ao 7). A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. Você poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. Entre na nova loja virtual CTA Eletrônica e veja como: www.lojacta.com.br Além de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por e-mail, fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. Saiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos: www.ctaeletronica.com.br/web/curso.asp APOSTILA AULA 10 MÓDULO - 5 ANTENAS - SELETORES - FI - CAG Diagrama de Blocos de um televisor em cores A transmissão de TV - faixas de VHF-UHF-Cabo (CaTV) As características das antenas - O seletor de canais Balun - Amplificador de RF - Oscilador e Misturador O circuito de FI com suas curvas de corte A demodulação do sinal de vídeo e o circuito de CAG DIAGRAMAÇÃO EM BLOCOS DA TV Na figura 1 temos o diagrama em blocos completo de um aparelho de recepção à cores de TV, onde podemos ver todos os circuitos, desde o seletor de canais até a saída de imagem no cinescópio e a saída de som nos altofalantes. SELETOR DE CANAIS: Este bloco é responsável pela captação dos sinais externos (modulados e transmitidos em AM-VSB) e seleção do canal desejado, feito através de um BPF formado atualmente por diodos varicap’s; no seletor através de um processo de heterodinagem (com o oscilador local), será alterada a frequência das portadora de vídeo, áudio e croma do sinal sintonizado para uma frequência Intermediária fixa em 45,75 MHz, 41,25 MHz e 42,17 MHz (respectivamente). AMPLIFICADOR DE FI: Neste circuito o sinal selecionado entra desbalanceado, e assim é amplificado numa Frequência Intermediária (FI), através de amplificadores sintonizados. AFT: Este circuito “pegará” uma amostra do sinal de FI (Vídeo modulado) e através de uma comparação deste sinal com uma amostra defasada em 90°, gerará uma tensão de ajuste fino de sintonia, realimentando a tensão de VT do seletor. DEMODULADOR DE VÍDEO: Agora o sinal modulado em AM proveniente do FI será demodulado através de um demodulador síncrono, gerando o sinal de vídeo composto (Luminância + Croma + Sincronismos + Áudio). Após o demodulador, o sinal de vídeo composto irá para 4 circuitos simultaneamente; uma amostra irá para o circuito de áudio, outra parte irá passar por um TRAP de 4,5MHz (eliminando o sinal de áudio) seguindo para mais 3 áreas diferentes: o circuito de croma (ao passar por um BPF de 3,58MHz); e passando por um TRAP de 3,58MHz irá ainda ao circuito de luminância e para o circuito de sincronismos (horizontal e vertical). AGC FI: Este circuito deverá fazer o Controle Automático de Ganho (CAG ou AGC) da amplitude do sinal de vídeo demodulado, através do controle do ganho do 1° amplificador de FI , gerando uma tensão proporcional a amplitude do sinal demodulado. AGC RF: Este circuito é complementar ao AGC de FI, caso a amplitude do sinal de vídeo demodulado ainda seja muito “grande”, mesmo com a atuação do AGC de FI uma tensão (com retardo) irá despolarizar o amplificador de RF do seletor. CIRCUITO DE LUMINÂNCIA: Neste circuito o sinal de vídeo estará separado do áudio e croma, extraindo apenas dele o sinal de luminância (vídeo propriamente ELETRÔNICA dito; que depois de amplificado irá excitar o catodo do cinescópio). Neste circuito existe a parte de amplificação; o controle de brilho e contraste, com o grampeamento de preto e ainda o apagamento do sinal durante os retornos vertical e horizontal. Depois deste circuito o sinal de luminância seguirá para a matriz RGB no circuito de croma. CIRCUITO DE CROMA: O circuito de croma receberá o sinal de vídeo composto (sem os sinais de áudio); depois passará por um BPF de 3,58 MHz para extrair do sinal de vídeo apenas os sinais de croma (R-Y, B-Y e Burst). Primeiro eles serão amplificados e depois demodulados, recuperando os sinais diferença de cor R-Y e B-Y; a partir destes será gerado o sinal G-Y (não transmitido); finalmente os sinais diferença de cor serão somados ao sinal Y (que veio da luminância) na matriz RGB, saindo finalmente deste circuito os sinais R, G e B para os respectivos amplificadores. Neste circuito também teremos o processamento do sinal de Burst, que será extraído do sinal de croma através do separador de burst, daí o burst será amplificado e comparado a uma amostra do oscilador de croma (nominal em 3,58 MHz), gerando uma “tensão” alternada para sincronizar a chave PAL, e uma tensão contínua para sincronizar o oscilador. Caso o IDENTIFICADOR não consiga sincronizar a chave PAL, o KILLER irá ser polarizado, inibindo a amplificação dos sinais de croma, e mantendo a imagem da TV em P&B. SEPARADOR DE SINCRONISMOS: Neste circuito será extraído do sinal de vídeo os sincronismos horizontais e verticais, normalmente através de um amplificador classe C em conjunto com um circuito cancelador de ruídos. INTEGRADOR e DIFERENCIADOR: Depois de “extraído” os sincronismos serão separados pelo integrador para o vertical e o diferenciador para o horizontal. OSCILADOR e SAÍDA VERTICAL: Os pulsos de sincronismo vertical oriundos do integrador irão sincronizar o oscilador vertical, gerando um sinal “dente de serra” com frequência nominal de 60Hz, para ser amplificado na saída vertical; na saída também serão acrescidos à “dente de serra” pulsos “fly-back” durante o retorno, para vencer a reatância indutiva das Bobinas Defletoras Verticais (BDV). CAF e OSCILADOR HORIZONTAL: Os pulsos de sincronismo horizontal separados pelo diferenciador irão para o CAF, onde serão comparados com uma amostra dos pulsos do Transformador de Saída Horizontal (TSH), gerando assim uma tensão para correção do oscilador TELEVISÃO ANALÓGICA E SISTEMAS UTILIZANDO TUBOS DE IMAGEM - OSCILOSCÓPIOS 157 MISTURADOR DIFERENCIADOR CAF OSCILADOR VERTICAL AGC FI HORIZONTAL OSC GERADOR DE RAMPA AFT AGC RF FI VERTICAL HORIZONTAL SAÍDA Apagamento / Grampeamento TRAP 4,5MHZ SAÍDA BPF 4,5MHz DRIVE DEM VÍDEO DEMOD FM C I R C U I T O C R O M A TSH Luminância HORIZONTAL BOBINA DEFLETORA SCREEN GRAMPEAMENTO ABL BOBINA DEFLETORA VERTICAL B G R +B TRAP 3,58MHz LUMINÂNCIA FOCO MAT BLOCO ALTA TENSÃO APAGAMENTO figura1 SEPARADOR DE SINCRONISMO INTEGRADOR SELETOR OSCILADOR LOCAL CONTROLE RF MONO CIRCUITO DECODIFICADOR ESTÉREO - SAP AUDIO STEREO L e R SAÍDA POTÊNCIA APOSTILA MÓDULO - 5 158 TELEVISÃO ANALÓGICA E SISTEMAS UTILIZANDO TUBOS DE IMAGEM - OSCILOSCÓPIOS ELETRÔNICA APOSTILA horizontal; para que este trabalhe em fase com o oscilador da emissora e mantenha também a mesma frequência deste (15.750 Hz nominal). DRIVE e SAÍDA HORIZONTAL: O circuito drive tem por finalidade amplificar a onda “quadrada” gerada pelo oscilador; casando também a impedância do mesmo com a saída horizontal, isto ocorre geralmente através de um transformador. A saída horizontal irá trabalhar com uma entrada de baixa impedância e alta corrente, amplificando ainda mais o poder de corrente do sinal horizontal. Ligado à saída horizontal temos o TSH que irá gerar pulsos de alta tensão no retorno horizontal (Fly-Back) para vencer a reatância indutiva das Bobinas Defletora Horizontais (BDH). O TSH será responsável l também em gerar as fontes secundárias para a TV. Para que o horizontal funcione e gere todas as fontes secundárias da TV, existe uma tensão de alimentação do oscilador horizontal, chamada HVcc, que normalmente é comandada pelo Microprocessador; na falta da tensão de HVcc a TV permanecerá em Stand By (desligada, na espera de comando de ligar). BOBINAS DEFLETORAS: As BDV e BDH são responsáveis pela deflexão, no cinescópio, do feixe de elétrons no sentido vertical e horizontal respectivamente; isto é feito através de correntes “dente de serra” vindas das saídas verticais e horizontais. BLOCO DE ALTA TENSÃO: Este circuito, geralmente acoplado ao TSH, é responsável em gerar a alta tensão de polarização do anodo do cinescópio, e também as tensões de foco e screen para a polarização das grades do cinescópio. Estas tensões são geradas através de “triplicadores” de tensão e divisores resistivos, a partir dos pulso do secundário do TSH. CINESCÓPIO: Tubo de Raios Catódicos (TRC), parecido com uma ampola fechada e com ar rarefeito; tem seu funcionamento parecido com uma válvula, e sua função é mostrar a imagem na sua parte frontal; esta é gerada através do “choque” do feixe de elétrons na sua parede interna, a qual é revestida de material fosforecente. PROCESSADOR DE ÁUDIO: Este circuito irá extrair o sinal de áudio do sinal de vídeo composto e depois amplificar em FI de som (4,5 MHz) para posteriormente demodular em FM, recuperando o sinal de AF (sinal entre 20Hz e 20 kHz); este sinal de AF irá para o préamplificador que irá dar poder de corrente e amplitude necessária para o sinal. SAÍDA DE ÁUDIO MONO: Este circuito é encontrado nas TV’s com saída de áudio mono. Ele consiste basicamente por um amplificador de média potência e um alto-falante, que receberá o sinal de áudio demodulado, e gerará o som através do alto-falante. CIRCUITO DECODIFICADOR ESTÉREO: Este circuito é encontrado apenas nas TV’s com saída de áudio estéreo. Este circuito irá receber o sinal de áudio demodulado e caso este seja multiplexado (MTS), ele irá separar esta multiplexação em sinais L+R (áudio mono); (L-R)RF, Piloto e SAP. Através de filtros passivos os sinais separados serão processados separadamente; o sinal (L-R)RF será demodulado em portadora suprimida (31.468 kHz) através de um demodulador sincronizado com o oscilador próprio, este oscilador será controlado em frequência e fase através do sinal piloto (15.734 kHz). ELETRÔNICA MÓDULO - 5 O sinal L+R será somado ao sinal L-R (já demodulado) gerando os sinais stereo L e R. O sinal de SAP (outro canal de áudio) será demodulado em FM (78,67 kHz) gerando uma segunda opção de áudio mono (em outro idioma geralmente). Tanto o sinal SAP, como L-R sofreram expansão DBX, já que sofreram compressão na transmissão para eliminar ruídos. Na saída do decodificador teremos a opção de termos apenas o sinal L+R para opção MONO; os sinais L e R para a opção STEREO e o sinal do SAP mono para opção SAP (segundo idioma). Os alunos podem ter ficado um pouco assustado com tantas informações novas (e pior bem resumida), mas este bloco será explicado detalhadamente mais adiante nesta apostila. Fica aqui apenas uma ideia de como funciona este circuito. AMPLIFICADOR ESTÉREO: Este bloco corresponde a um amplificador duplo que irá amplificar os sinais L e R, oriundos do decodificador estéreo; excitando corretamente os 2 alto-falantes de saída de som. Apesar de não estar desenhado no diagrama em blocos existem ainda 2 circuitos de maior importância nos receptores de TV, é o MICROPROCESSADOR e a FONTE de alimentação. Eles não foram desenhados mas estão ligados diretamente a quase todos os blocos da TV. FONTE: Ela é responsável por gerar as tensões de alimentação básica para os circuitos da TV, em particular para o Microprocessador e para o circuito horizontal. Todas as TVs atuais utilizam fontes chaveadas, sendo a maioria delas fontes paralelas. Estas fontes geralmente funcionam a partir de um CI gerador de PWM que controla um transistor chaveador que oscilará em corte e saturação, gerando pulsos para excitar o transformador CHOPPER. Este transformador gerará em seu secundário as tensões de saída desta fonte. Por trabalhar em classe D e em alta frequência (perto de 20 kHz) a perda de potência destas fontes é relativamente baixa. A fonte principal da TV gerará basicamente 2 tensões: A primeira é chamada de +B (em torno de 100V) e servirá para alimentar a saída horizontal; esta tensão muitas vezes não é liberada quando a TV está em Stand-by. A segunda tensão é mais baixa e gira em torno de 8 a 16 volts, e será a partir dela que será gerado a tensão de 5 volts para o micro; é também através dela que é gerado a tensão de HVcc, para fazer o horizontal funcionar (oscilador). A tensão baixa da fonte geralmente sempre está presente, mesmo com a TV em Stand-by, para manter o micro funcionando; mas a tensão de HVcc é comandada diretamente pelo micro e não estará disponível em Stand-by. As outras tensões para a TV (vertical, filamento, etc.) serão geradas pelo secundário do TSH depois do funcionamento do horizontal. MICROPROCESSADOR: É o circuito que comanda toda a TV: Ligando, desligando, acionando o Horizontal, etc. Ele pode ser operado através do teclado da TV (Keyboard) ou pelo controle remoto. Ele também tem a função de monitorar o funcionamento das saídas de potência, acionando uma proteção caso algum circuito esteja com problema ou excesso de consumo. Junto ao micro está outro integrado, que memoriza as funções e canais da TV; mantendo esta no mesmo estado, mesmo quando desligada. TELEVISÃO ANALÓGICA E SISTEMAS UTILIZANDO TUBOS DE IMAGEM - OSCILOSCÓPIOS 159 APOSTILA MÓDULO - 5 A TRANSMISSÃO DOS SINAIS DE TELEVISÃO figura 2 Há várias formas de transmissão de sinais de televisão. Veremos abaixo alguma delas: Televisão terrestre: NTSC, PAL, PAL-M, PAL2, SECAM usando sinal analógico; DVB, ATSC, ISDB usando sinal digital Sistemas de transmissão do som: NICAM, MTS Via satélite: usando sinal digital ou sinal analógico. TV a cabo: Há tanto o sistema analógico quanto o digital. Novas tecnologias: Televisão digital (DTV) -- Televisão de Alta Definição (HDTV) -- Pay-per-view -- Web TV -programação sob encomenda. A programação é a transmissão nas estações de televisão (por vezes chamada de canais) que são frequentemente dirigidos a uma determinada audiência. No início das transmissões, todos os equipamentos eram muito grandes e de dificil locomoção (veja figura 2). figura 4 emissoras de TV pela internet. O serviço em questão diz respeito apenas à transmissão de sinal de uma TV préexistente. Não se trata, portanto, do fornecimento de uma infra-estrutura para a criação de uma programação de TV na Internet ou da codificação do sinal de TV para o formato digital.Como todo serviço da RNP, a transmissão de sinal de TV é regida por uma política de uso específica. figura 3 figura 5 Nas emissoras atuais (veja figura 3, 4 e 5), há criação de muitas notícias, desporto (esportes), estações de filmes e estações tais como as cadeias da MTV, CNN, BBC e Rede Globo que são vistas por diversos países através de filiais locais ou canais internacionais. Nos Estados Unidos, as redes de televisão produzem programas primetime (horário nobre) para suas emissoras próprias ou afiliadas veicularem entre 19h e 23h. Fora do horário nobre, a maior parte das emissoras têm sua programação de produção própria. Educação na televisão: A Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP) disponibiliza uma infraestrutura de servidores distribuídos ao longo da rede Ipê, com o objetivo de otimizar o acesso à transmissões do sinal de Atualmente, o serviço transmite o sinal de duas emissoras de TV: TV NBR – Radiobrás: A NBR tem por missão "noticiar as ações do Poder Executivo Federal com foco no cidadão". O sinal da TV NBR pode ser captado por cabo, parabólica, satélite e, desde 2006, graças à parceria entre Radiobrás e RNP, pela Internet. TV Escola: A TV Escola é um canal do Ministério da Educação (MEC), criado pela Secretaria de Estado da Educação (SEED), com o objetivo de promover o aperfeiçoamento de professores da rede pública de ensino e oferecer aos alunos uma programação educativa atraente. A TV Escola está no ar, via satélite, desde 1996. Transmite 17 horas de programação diária em todo o território nacional e passou a ser disponibilizada na internet, pela RNP, em março de 2009. TV Brasil – Canal Integración: A partir de uma parceria com a Radiobrás, a RNP disponibiliza, pela internet, desde setembro de 2007, a programação da TV Brasil, 160 TELEVISÃO ANALÓGICA E SISTEMAS UTILIZANDO TUBOS DE IMAGEM - OSCILOSCÓPIOS ELETRÔNICA APOSTILA MÓDULO - 5 Canal Integración. A TV Brasil surgiu do interesse conjunto dos Poderes Executivo, Legislativo e Judiciário de criar serviços televisivos destinados ao exterior, com o intuito de estimular o intercâmbio cultural entre os países da América do Sul. Trata-se do primeiro canal público brasileiro com alcance internacional. O sinal da TV Brasil, Canal Integración, também pode ser captado via cabo, parabólica ou satélite. TV Brasil: TV pública com uma programação diferenciada, o canal da EBC - Empresa Brasil de Comunicação - privilegia conteúdos nacionais e regionais em suas diferentes faixas: educação, política, música, esporte, infantil, jornalismo, documentário, debate, cultura, filme e entretenimento. A programação inclui conteúdos próprios, co-produções e produção independente. TRANSMISSÃO DE TV A NÍVEL COMUNITÁRIO Nas linhas a seguir, é mostrado um Videolinkpro Transmissor de TV compacto fabricado pela Teleondas, series GRTV para transmissão ou retransmissão de áudio e vídeo para qualquer faixa de canais de TV, VHF ou UHF (figura 6). figura 6 Em muitos casos aonde se precisa gerar de um canal de TV local, regional, comunitário ou educativo, etc, a utilização do videolink, torna-se econômico e de fácil instalação, podendo as transmissões serem sintonizadas em qualquer aparelho de TV comum e serem acompanhadas por um número muito grande de pessoas em lugares dos mais variados. Transmissões de vídeos, filmes, clipes, documentários explicativos, produção multimídia própria, eventos sociais em faculdades, esportivos, transmissões para comunidades, povoados, cidades onde um canal de TV pode ser de grande utilidade. O videolinkpro já vem de fábrica com acessórios e partes para a instalação e funcionamento do canal de TV. - Antena externa mod. Iagui com 3.5 db de ganho. - 15 metros de cabo coaxial com conectores. Especificações técnicas da série videolinkpro GRTV1000: Total compatibilidade com sistemas de cores NTSC e PAL-M Faixa de operação UHF canais 14 a 69 - VHF 2 a 13 dependendo do modelo Seletor no painel frontal para controle de nível de potência Conectores de entradas de áudio e vídeo RCA ou BNC Impedância de entrada de vídeo composto: 75 ohms Modulador interno áudio e vídeo de alta performance Nível de entrada de vídeo 0.5 a 1.3Vpico de sincronismo automático Resposta de frequência de vídeo: 1dB 25Hz a 4,2 MHz Intermodulação de portadoras melhor que -54dB Impedância de entrada de áudio: 600 ohms balanceado Pré-ênfase de áudio: 75 us com ajuste interno Modulador de áudio interno VCO 4.5 MHz com áudio limiter Resposta de frequência de áudio 30Hz a 20kHz Outras especificações Temperatura ambiente suportada: de 0°C a + 45°C Resistência a umidade: de 0 a 90% até 40°C 5 Versões disponíveis para a série videolinkpro: GRTV1000A - 1.5 watts alcance médio 2 km GRTV1000B - 2.5 watts alcance médio 3 km GRTV1000C - 5 watts alcance médio 6 a 7 km GRTV1000H - 10 watts alcance médio 15 km GRTV1000ST-15 watts com áudio stereo - alcance médio 20 km Na figura 7, vemos a parte traseira e o sistema de interligação ao equipamento. figura 7 ELETRÔNICA TELEVISÃO ANALÓGICA E SISTEMAS UTILIZANDO TUBOS DE IMAGEM - OSCILOSCÓPIOS 161 APOSTILA MÓDULO - 5 AS ANTENAS figura 8 Um elemento fundamental para o bom funcionamento de todos os sistemas de telecomunicações que fazem uso de ondas de rádio é a antena (antena de UHF na figura 8). Sem ela o sistema não funciona e com uma má antena, não adiante empregar a melhor tecnologia do mundo. Dessa forma, é fundamental para todo profissional das telecomunicações entender como funcionam as antenas e os principais tipos que existem. Nesse artigo damos alguns fundamentos sobre a antenas, assunto de grande valia para os leitores que desejam reciclar seus conhecimentos ou ainda não tiveram um embasamento teórico nos seus cursos que possa ser considerado excelente. (Escrito por Newton C. Braga) Todo sistema de telecomunicações que faz uso de ondas eletromagnéticas tem como elemento importante para seu funcionamento a antena. No transmissor, correntes de altas frequências geram as ondas eletromagnéticas. A função da antena é então transferir a energia gerada pelo transmissor para o espaço na forma de ondas .No receptor, a antena é usada para interceptar as ondas que chegam até ele, induzindo correntes que são levadas então ao circuito de processamento. Na figura 9, mostramos o que ocorre quando aplicamos um sinal de alta frequência numa antena, tomando como exemplo a configuração formada figura 9 por dois condutores. Observe que aparecem alternadamente dois campos: o elétrico e o magnético. As dimensões de uma antena são importantes para sua eficiência tanto na transmissão como na recepção dos sinais. Assim, a antena tomada como exemplo deve ter um comprimento que figura 10 corresponda a 1/2 do comprimento da onda na frequência que deve ser transmitida. Veja pela figura 10, que nessa antena a corrente e a tensão se distribuem de modo diferentes. Nas extremidades temos os pontos de tensão máxima e no centro da antena temos os pontos em que a intensidade da corrente é mínima. Podemos dizer que esta configuração equivale a um circuito ressonante ideal, como o mostrado na figura 11. Veja que, num circuito ressonante a reatância capacitiva é igual à reatância indutiva (XL =XC) na frequência de figura 11 ressonância. Isso significa que uma antena deste tipo, na frequência de ressonância ela se comporta como uma carga resistiva pura. Essa componente é a impedância da antena. Numa antena do tipo analisado os cálculos mostram que essa impedância tem um valor fixo: 73 ohms. Na prática, adota-se como valor mais apropriado para os cálculos 75 ohms. Veja que existem alguns fatores que podem influir nesta impedância tais como a espessura do fio usado, e a própria velocidade de propagação da onda no material de que é feita a antena. A antena que analisamos é o chamado "dipolo de meia onda". No entanto existem outros tipos, conforme veremos mais adiante. Conforme vimos, uma das características importantes no projeto de uma antena é a sua impedância. A impedância de uma antena depende do modo como ela é construída e de suas dimensões, havendo diversos tipos que serão analisados no próximo item. No entanto, além da impedância existem algumas características das antenas que são de grande importância no seu projeto para uma determinada aplicação. Analisemos algumas delas. a) Ganho Quando falamos em ganho, isso não significa que uma antena possa "amplificar" os sinais que transmite ou que recebam. Uma antena é um elemento passivo tanto na transmissão como na recepção de sinais. Não existem elementos que possam introduzir um ganho efetivo num sinal de uma antena. Usamos o termo ganho para expressar a capacidade que 162 TELEVISÃO ANALÓGICA E SISTEMAS UTILIZANDO TUBOS DE IMAGEM - OSCILOSCÓPIOS ELETRÔNICA