Giáo trình Máy thu hình - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Chủ biên:HÀ THANH SƠN
-------***---------

GIÁO TRÌNH
MÁY THU HÌNH
( Lưu hành nội bộ)

HÀ NỘI 2012


LỜI NÓI ĐẦU
Trong chương trình đào tạo của các trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề
Điện tử dân dụng thực hành nghề giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề
cho học sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng
thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực tế.
Nội dung của giáo trình “Máy thu hình” đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa
những nội dung giảng dạy của các trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm
đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa,
hiện đại hóa đất nước,.
Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới và
biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu để
tùy theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho
thích hợp và không trái với quy định của chương trình khung đào tạo cao đẳng
nghề.
Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc
chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia đóng góp ý
kiến của các bạn đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật đầu ngành.
Xin trân trọng cảm ơn!

Tuyên bố bản quyền
Tài liệu này là loại giáo trình nội bộ dùng trong nhà trường với mục đích làm tài liệu giảng
dạy cho giáo viên và học sinh, sinh viên nên các nguồn thông tin có thể được tham khảo.
Tài liệu phải do trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội in ấn và phát hành.
Việc sử dụng tài liệu này với mục đích thương mại hoặc khác với mục đích trên đều bị
nghiêm cấm và bị coi là vi phạm bản quyền.
Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội xin chân thành cảm ơn các thông tin giúp cho
nhà trường bảo vệ bản quyền của mình.


BàI 1 : SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY THU HÌNH

Mục tiêu của bài:
Học xong bài này học viên sẽ có khả năng:
­ Trình bày đúng cấu tạo, nguyên lý làm việc
­ Biết chức năng của các khối trong máy thu hình.
­ Mô tả đúng hình dạng tín hiệu ở tại các ngõ càc và ngõ ra của các khối.
NÔI DUNG BÀI HỌC:
1.1. Nguyên lý hoạt động của máy thu hình.
1.1.1. Nguyên lý thu hình ảnh tạo tín hiệu thị tần (Video).
Để truyền hình ảnh đi xa trước tiên hình ảnh phải được đổi thành tín hiệu điện
­ gọi là tín hiệu Video , hình ảnh được thu vào qua ống kính và hội tụ trên một lớp
phin đặc biệt, sau đó ta dùng nguyên lý quét để chuyển từ thông tin hình ảnh thành
tín hiệu điện.

Hình 1.1: Camera đổi hình ảnh thành tín hiệu Video
Nguyên lý quét như sau:
Để truyền dẫn và phát hình ảnh trong không gian cần phải biến các hình ảnh

trong tự nhiên thành những tín hiệu điện. Muốn vậy cần chia toàn bộ hình ảnh thành
những điểm cực nhỏ rồi truyền lần lượt độ chói trung bình của các phần tử đó về các
máy thu (hình 1a). Số lượng điểm ảnh này phụ thuộc vào số dòng theo chiều ngang
và cột theo chiều dọc. Để các dòng này không ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh thì
số lượng dòng theo lý thuyết là 900 dòng; nhưng trong thực tế người ta chỉ truyền đi


625 dòng (tiêu chuẩn OIRT) và 525 dòng (tiêu chuẩn FCC).
Đã biết tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng màn hình được chọn trùng với tỉ lệ
màn ảnh của phim điện ảnh là 4:3. nếu gọi số dòng theo chiều dọc là Z thì số cột theo
chiều ngang là

4
Z và tổng số điểm ảnh là:
3

m=

Hình 1.2a: nguyên lý tạo ảnh

4
Z x Z = 520.000
3

Hình 1.2:phương pháp quét cách dòng

Việc quét các điểm ảnh này được thực hiện nhờ tia điện tử theo trình tự từ trái
sang phải, từ trên xuống dưới, giống hệt như khi ta đọc 1 trang sách. Sau khi quét
xong 625 dòng, chu trình lại trở lại điểm xuất phát ban đầu, toàn bộ (hình 1) chu trình
quét gọi là một mành (một ảnh). Để các ảnh liên tục, không đức đoạn thì thời gian

quét 1 mành tv phải thoả màn điều kiện:
tv <

1
1
s tức là tần số quét mành fv = = 50 Hz
50
tV

Do hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc, nên chỉ cần tần số đổi hình là 24 hình/s
là mắt đã không thể phát hiện được, đồng thời để giảm tần số quét dòng và thu hẹp
dãi phổ của tín hiệu, trong kỹ thuật truyền hình thực hiện quét các dòng chẳn 2, 4, 6
… 312 (hình 1b)
Hình 1.2 a là đồ thị mô tả quá trình quét dòng và quét mành, ở đây chỉ vẽ 13
dòng lẻ và 12 dòng chẵn, ứng với chu kỳ quét mành là Tv và chu kỳ quét dòng là


TH, từ hình vẽ ta có:
TH =

2TV
2
50.625
1
=
và tần số quét dòng fH =
=
= 15.625 Hz
625 50.625
2

TH

Đối với hệ FCC fH =

60.625
= 15750 Hz
2

Nếu ta xét 2 điểm ảnh kế tiếp nhau (hình 2b) thì thời gian dịch chuyển từ điểm
ảnh này sang điểm ảnh kia chính là thời gian quét một phần tử ảnh t1:
t1 =

tV
(trong đó tv là thời gian quét mành; m là tổng số điểm ảnh trên màn
m

ảnh).
Chu kỳ của điểm ảnh đen trắng kế tiếp là 2t1, vậy tần số ảnh là:
f=

1
m
=
2t1 2tV

Hình 1.3: Quá trình quét dòng và quét mành
Đối với tiêu chuẩn OIRT m =
tần số thị tần

4

1
625.625 và tv = , và f = 6Mhz – đây chính là
3
25


Đối với tiêu chuẩn FCC m =

4
1
525.525 và tv =
, và f = 5.5 Mhz
3
30

Để tạo tín hiệu truyền hình người ta phải biến độ chói trung bình của từng
điểm ảnh thành những giá trị điện áp biến thiên liên tục theo thời gian và gọi là tín
hiệu thị tần, quá trình biến đổi này được thực hiện nhờ Vidicon trong Camera điện tử.
VD : Cần truyền ảnh có 7 sọc với 7 mức chói khác nhau từ trắng nhất đến đen
nhất rồi lại đến trắng nhất (hình 4.3). Tia điện tử sẽ quét lần lượt từ trái sang phải
theo đường ab, phần tử quang điện sẽ biến đổi thành 7 mức điện áp tương ứng. Tín
hiệu từ 0 ÷ T là tín hiệu thị tần của dòng quét ab và là thời gian quét thuận. Sau khi
quét hết dòng ab, tia điện tử chuyển xuống đầu dòng dưới . Thời gian chuyển dòng
gọi là thời gian quét ngược.

Hình 1.4: Tạo tín hiệu thị tần
Trong thực tế, độ chói các điểm ảnh thay đổi ngẫu nhiên cho nên tín hiệu thị
tần cũng thay đổi ngẫu nhiên . Để phía thu có thể khôi phục lại ảnh giống như phía
phát thì trật tự các điểm ảnh phía phát và phía thu phải hoàn toàn giống nhau, muốn
vậy phải phát đi xung đồng bộ dòng (tần số 15.625Hz)và xung đồng bộ mành (tần số

50Hz). Trong quá trình quét ngược , tia điện tử không làm hiện sáng lên màn hình
người ta đưa vào xung âm gọi là xung xoá mành.
Tín hiệu đầy đủ được mô tả trong hình 5.


Hình 1.5: Tín hiệu thị tần (Video) đầy đủ
Trong đó :
t 1 ­ t 2 : thời gian quét thuận của 1 dòng : 52s.
t 2 ­ t 3 : thời gian quét ngược

: 12s.

6

t 5 ­ t : xung đồng bộ mành.
t 4 ­ t 7 : xung xoá mành
Chu kỳ của dòng quét là : T = 52 + 12 = 64s.
Thời gian của xung xoá mành là 25T.
Thời gian của xung đồng bộ mành là 2,5T. Mức xung xoá phải nằm trên mức
đen để dảm bảo khi quét ngược tia điện tử bị tắt.
Nếu tín hiệu truyền hình có mức trắng nhỏ nhất thì gọi là tín hiệu có cực tính
âm , ngược lại nếu mức trắng lớn nhất gọi là tín hiệu có cực tính dương.
1.1.2. Nguyên lý thu và tạo tín hiệu âm thanh.
Âm thanh muốn truyền đi xa cần phải biến đổi thành tín hiệu điện nhờ vào
micro, tín hiệu điện này có biên độ rất nhỏ cần được khuyếch đại và điều tần để


truyền cùng tín hiệu hình ảnh

Hình 1.6: Thu và tạo tín hiệu âm thanh

Tín hiệu tiếng có giải tần từ 20Hz đến 20KHz rất hẹp so với toàn bộ dải tần
của tín hiệu hình từ 0 đến 6MHz , vì vậy để bảo toàn tín hiệu tiếng khi phát chung
với tín hiệu hình, người ta phải điều chế tín hiệu tiếng vào sóng mang ở tần số từ
4,5MHz đến 6,5MHz theo phương pháp điều tần
thành sóng FM rồi mới trộn với tín hiệu hình tạo thành tín hiệu video tổng hợp
.

Hình 1.7: Nguyên lý phát của đài truyền hình.
Như vậy tín hiệu video tổng hợp bao gồm (Video + H.syn + V.syn + FM)
Để phát toàn bộ tín hiệu này đi xa, ở đài phát người ta tiến hành điều chế tín


hiệu video tổng hợp trên vào tần số siêu cao tần ở dải VHF từ 48MHz đến 230MHz
hoặc dải UHF từ 400MHz đến 880MHz theo phương pháp điều biên. và chia làm
nhiều kệnh, mỗi kênh chiếm một giải tần khoảng 8MHz.

Hình 1.8: Phổ tín hiệu của một kênh truyền hình.
1.2. Cấu tạo sơ đồ khối, chức năng nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động của các
khối.
1.2.1. Sơ đồ khối


Hình 1.9: Sơ đồ khối máy thu hình màu


1.2.2. Chức năng và nhiệu của các khối:
Truyền hình màu vẫn dựa trên nền tảng của truyền hình trắng đen. Sơ đồ khối
máy thu hình màu so với máy thu hình trắng đen có nhiều khối giống nhau, những
khối khác biệt có tính đặc trưng như khối xử lí tín hiệu màu và đèn hình màu.
1.2.2.1. Khối kênh:

VL, VHF và UHF có nhiệm vụ lựa chọn kênh sóng và tiếng, khuếch đại và
biến đổi tần số hình fov và tiếng foa thành trung tần tiếng, trung tần hình.
1.2.2.2. Mạch AFC (Automatic Frequency Control) hay AFT (Automatic
Frequency …)
Là mạch tự động điều chỉnh hay tinh chỉnh tần số để đảm bảo cho tần số sửa
sai ổn định.
1.2.2.3. Khối khuếch đại trung tần chung (VIF) :
Đây là khối dùng chung mạch trung tần hình và tiếng.
1.2.2.4. Khối tách sóng thị tần:
Lấy ra tín hiệu màu tổng hợp T và khuếch đại bộ tín hiệu T, tách sóng phách
để tạo trung tần tiếng thứ 2.
Phần đường tiếng: tần số trung tần tiếng thứ hai qua bộ khuếch đại trung tần
tiếng SIF, qua tách sóng FM, qua mạch khuếch đại âm tần rồi đưa ra loa. Phần này
máy thu hình màu và đen trắng giống nhau.
Tín hiệu Y được tách khỏi tín hiệu tổng hợp T, qua dây trễ 0,7  s rồi được
khuếch đại đến mức đủ lờn để đưa vào ma trận R, G, B.
1.2.2.5. Khối màu :
tách tín hiệu màu từ tín hiệu T, phục hồi lại hai tín hiệu hiệu màu R – Y và B
– Y, rồi qua ma trận G – Y để tạo lại tín hiệu G – Y. Ma trận R, G, B tạo ra ba tín
hiệu màu R, G, B được khuếch đại độc lập rồi đưa đến ba catốt đèn hình màu.
Nằm trong ba khối khuếch đại này là mạch cân bằng trắng, dùng để điều khiển
cường độ ba tia điện tử sao cho khi chưa có tín hiệu màu thì ảnh trên màu hình là đen
trắng.
1.2.2.6. Tách xung đồng bộ fv và fH :
Xung đồng bộ mành và dòng được tách khỏi tín hiệu tổng hợp T rồi phân chia


thành xung đồng bộ fH và fV.
1.2.2.7. Khối quét dòng:
Nhận fH từ khối đồng bộ để tạo từ trường trên cuộn lái dòng, lái tia điện tử theo

chiều ngang màn hình. Ngoài ra còn cấp điện áp tần số fH cho mạch tạo dòng điện hội
tụ, cho mạch sửa méo gối và trong một số máy còn lấy điện áp, nắn thành một chiều
đưa về cấp cho khối công suất mành.
1.2.2.8. Khối quét mành:
Nhận fv từ khối đồng bộ để tạo từ trường trên cuộn lái mành, lái tia điện tử theo
chiều dọc màn hình. ngoài ra còn cấp điện áp tần số fV cho mạch tạo dòng điện hội
tụ, cho mạch sửa méo gối.
Hai khối quét dòng và màng phối hợp với nhau làm tia điện tử quét từ trái sang
phải và từ trên xuống dưới tạo thành khung sáng màn hình.
1.2.2.9. Mạch tạo dòng hội tụ :
Ccó nhiệm vụ tạo ra dòng điện tần số fH và fV với hình dạng và biên độ cần
thiết để cung cấp cho cơ cấu hội tụ bố trí trên cổ đèn hình, nhằm hội tụ ba màu R, G,
B trùng khít nhau trên mỗi điểm ảnh của màn hình.
1.2.2.10. Khối đồng bộ màu :
Có nhiệm vụ tách tín hiệu đồng bộ màu rồi đưa vào khối màu để thực hiện
đồng bộ ảnh.
1.2.2.11. Mạch làm sạch mà:
Trên cổ đèn hình có hai nam châm dẹt hình xuyến để làm sạch màu; còn để
chỉnh tâm, thường dùng cách thay đổi trị số và chiều dòng điện qua cuộn lái dòng và
mành.
1.2.2.12. Khối nguồn:
Gồm các mạch chỉnh lưu và ổn áp để tạo ra nhiều mức điện áp ổn định cần
thiết để cấp cho các mạch của máy thu hình màu.
1.2.2.13. Mạch khử từ dư :
Được bố trí ở khối nguồn có nhiệm vụ khử từ trường dư trên màn hình. Mạch
này tạo ra xung từ trường mỗi lần mở máy, chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn nhằm
quét sạch từ dư, sau đó từ trường này giảm nhanh và không ảnh hưởng đến máy thu.


1.2.2.14. Mạch vi xử lí:

Nhận các lệnh từ các phím lệnh trên mặt trước máy thu, hay từ điều khiển từ
xa, xử lí các lệnh này và điều khiển mọi hoạt động của máy thu hình
1.2.2.15. Khối khuếch đại trung tần và tách sóng video.
Khối khuếch đại trung tần hình (VIF), có nhiệm vụ khuếch đại điện áp tín hiệu
trung tần hình và trung tần tiếng đến một giá trị đủ lớn theo yêu cầu. Để đạt được đặc
tuyến tần số đồng đều trong dải tần rộng (4,5 MHz với hệ MTSC; 6,5 MHz với hệ
PAL) phải dùng nhiều mạch cộng hưởng mắc nối tiếp (ví dụ trong hình 4.27a là ba
tầng), tần số cộng hưởng điều chỉnh lệch nhau một chút (hình 4.27b); có mạch nén ở
đầu và cuối băng để chống nhiễu lân cận.
Để trung tần hình và tiếng không ảnh hưởng đến nhau, trung tần tiếng được
nén xuống chỉ khuếch đại khoảng 10%, còn trung tần hình khoảng 50%.
Ở đầu ra bộ tách sóng video nhận được tín hiệu chói Y, màu C’ (đã điều chế)
và tín hiệu đồng bộ. Mạch tách sóng phách làm nhiệm vụ phách hai tín hiệu 38 và
31,5 MHz để tạo ra tín hiệu trung tần tiếng thứ hai, rồi đưa vào khối đường tiếng.
1.2.2.16. Khối màu :
Khối màu (trong khối giải mã màu) có nhiệm vụ hồi phục lại hai tín hiệu hiệu
màu R – Y và B – Y từ tín hiệu màu C’ đã điều chế. Khối này phụ thuộc vào hệ màu.
1.2.2.17. Khối ma trận:
Nhận 2 tín hiệu màu R­Y, B­Y và tín hiệu hình tổng hợp Y để tái tạo lại được
tín hiệu màu G­Y mà đài truyền hình không phát.
1.2.2.18. Khối ma trận (+):
Nhận 3 tín hiệu màu R­Y, B­Y và G­Y cộng với tín hiệu hình tổng hợp Y cho
ra 3 màu cơ bản R, G, và B
1.2.2.19. Khối khuếch đại R, G, B:
Nhiệm vụ KD 3 màu cơ bản đưa vào 3 Katode của đèn màu
1.2.2.20. Đèn hình:
Tái tạo lại hình ảnh như của đài phát.
1.2.2.21. Tầng khuếch đại trung tần tiếng SIF(Sound Intermedium

Frequency)
Đây là bộ khuếch đại cộng hưởng, chọn lọc tại tần số trung tần tiếng :
Đối với hệ NTSC

fn2(S.IF2) = 4,5 MHz;

Đối với hệ PAL

fn2(S.IF2) = 5,5 MHz;

Đối với hệ SECAM

fn2(S.IF2) = 6,5 MHz.

Máy thu hình màu đa hệ phải có khối trung tần tiếng khuếch đại được tất cả
các tần số trung tần trên.
1.2.2.22. Mạch tách sóng tần số:
Có nhiệm vụ hồi phục lại tín hiệu âm thanh để đưa vào khối khuếch đại âm
thanh.Thường dùng hơn cả là mạch tách sóng tỉ lệ, sơ đồ và nguyên lí giống như đã
xét trong chương máy thu thanh.
1.2.2.23. Khối khuếch đại âm tần :
Gồm mạch khuếch đại điện áp và mạch công suất đưa ra công suất khoảng vài
wat them yêu cầu.
1.2.2.24. Khối nguồn:
Cung cấp các nguồn cho tất cả các khối hoạt động
1.2.2.25. Khối VXL:
Xử lý các lệnh đưa tới và điều khiển các khối hoạt động


BÀI 2. TIÊU CHUẨN CỦA CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH VÀ CÁC HỆ

MÀU
Mục tiêu của bài:
Học xong bài này học viên có khả năng:
Kiến thức:
­Trình bày đúng các thông số kỹ thuật của các hệ truyền hình màu cơ bản.
­Hiểu được nguyên tắc mã hóa và giải mã các hệ truyền hình màu cơ bản.
Kỹ năng:
Xác định đúng tín hiệu truyền hình màu tương thích cho máy thu hình thực tế.
So sánh được sự giống nhau và khác nhau giữa các hệ truyền hình màu.
Thái độ:
­ Xác định đúng mục tiêu của bài học.
­ Nghiêm túc, say mê trong quá trình học tập.
­ Thực hiện đúng các nội dung hướng dẫn của giáo viên.
­Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị thực tập.
Các thuật ngữ chuyên môn:
­ FCC: Federal Communication Commission: Uỷ hội Thông tin Liên bang.
­ CCIR: Comité Consultatif International de Radio et Television: Uỷ ban tư vấn Vô
tuyến Điện Quốc tế.
­ OIRT: Organisation International Radio and Television: Tổ chức Phát thanh và
Phát hình Quốc tế.
­ NTSC là cụm từ viết tắt của cụm từ National Television Systeme
Committee (Uỷ ban truyền hình quốc gia ).
­ PAL là cụm từ viết tắt của Phase Alternative Line:Thay đổi pha theo mỗi hàng.
­ SAM điều biên nén vuông góc.
­ Burstgate: cổng đông bộ màu(lóe mầu).
­ FM điều chế tần số.


­AM điều chế biên độ.
An toàn:

­Tuân thủ theo quy trình hướng dẫn
­Nghiêm túc, cẩn thận, kiên trì thực hiện công việc một cách có khoa học
­Đảm bảo an toàn cho người và máy móc
­Biết giữ gìn và bảo quản thiết bị đo.
­Có tinh thần trách nhiệm cao trong học tập.
Nội dung:
A. LÝ THUYẾT :
1.Tiêu chuẩn truyền hình
Trên thế giới có nhiều chuẩn truyền hình, trong đó có 3 chuẩn chính và đã trở
thành phổ biến là FCC, CCIR và OIRT.
Bảng 2.1. Các thông số quan trọng của 3 tiêu chuẩn truyền hình
S
T
T

THÔNG SÔ

FCC

CCIR

OIRT

CÁC TIÊU CHUẨN

1

Số dòng quét trong mỗi
hình

525

625

625

2

Số hình xuất hiện trong 1s

30

25

25

3

Cách quét

Xen kẽ

Xen kẽ

Xen kẽ

4

Độ rộng dải tần hình

4MHz

5MHz

6MHz

5

Tần số quét ngang (quét
dòng)

15.750Hz

15.625Hz

15.625Hz

6

Chu kỳ quét ngang (quét
dòng)

63,5 s

64 s

64 s

7

Tần số quét dọc (quét
mành)

60Hz

50Hz

50Hz

8

Chu kỳ quét dọc (quét
mành)

16,7ms

20ms

20ms

9

Phương pháp điều chế tín

Biên độ âm

Biên độ âm

Biên độ âm

hiệu hình
10 Các mức tín hiệu
đồng bộ

- Đỉnh

thành phần so với - Xoá
tín hiệu Video
trắng

- Mức

100%

100%

100%

(75  2,5)%

(75  2,5)%

(75  2,5)%

(12,5  2,5)
%

(12,5  2,5)% (12,5  2,5)%
(70  2,5)%

(70  2,5)%

(70  2,5)%
- Mức

đen
11 Phương pháp điều chế tín
hiệu tiếng

Tần số

Tần số

Tần số

12 Khoảng cách giữa sóng
mang hình và tiếng

4,5MHz

5,5MHz

6,5MHz

13 Độ rộng dải tần chung
(hình, tiếng)

6MHz

7MHz

8MHz

14 Tần số trung tần hình

45,75 MHz

38MHz

38MHz

15 Tần số trung tần tiếng

41,25MHz

32,5MHz

31,5MHz

16 Trung tần thứ hai của
tiếng

4,5MHz

5,5MHz

6,5MHz

4:3

4:3

4:3

17 Khuôn hình b:h

­FCC: Federal Communication Commission: Uỷ hội Thông tin Liên bang; được áp
dụng đầu tiên ở các nước Mỹ, Canada, Cuba...
­CCIR: Comité Consultatif International de Radio et Television: Uỷ ban tư vấn Vô
tuyến Điện Quốc tế ; được áp dụng đầu tiên ở các nước Đức, áo, Hà Lan, Nam tư...
­OIRT: Organisation International Radio and Television: Tổ chức Phát thanh và
Phát hình Quốc tế được áp dụng đầu tiên ở phần lớn các nước XHCN (cũ).
2. CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU
2.1. Hệ màu NTSC
Hệ truyền hình màu NTSC là hệ truyền hình màu được nghiên cứu đầu tiên
trên thế giới NTSC là cụm từ viết tắt của cụm từ National Television Systeme
Committee (Uỷ ban truyền hình quốc gia ). Nó chính thức phát sóng năm 1953


theo tiêu chuẩn FCC kênh sóng 4,5 MHz. Tín hiệu màu được điều biên nén vuông
góc chèn vào tín hiệu chói (điều biên nén là điều biên cân bằng).
2.1.1. Tín hiệu truyền hình màu đầy đủ
a. Các định nghĩa ban đầu
Tín hiệu màu đầy đủ trong hệ NTSC bao gồm tín hiệu chói, tín hiệu hiệu màu,
xung tắt đầy đủ xung đồng bộ đầy đủ và tín hiệu đồng bộ màu. Phổ của tín hiệu
màu đầy đủ được biễu
A
diễn như hình vẽ 2.1
1

Trong hệ NTSC
EQ
EY
thực hiện truyền đồng thời
EI
0.5
2 tín hiệu màu và tín hiệu
chói EY trên cùng một
dòng. Biểu thức để tính tín
0
1
2
3
f(MHz)
4
hiệu chói với ER, EG, EB là
fSC =3,58
Hình 2.1: Phổ tần của tín hiệu truyền hình đầy đủ hệ NTSC
giá trị điện áp của ba
thành phần màu cơ bản R,
G, B thì EY= 0,3 ER+ 0,59 EG+ 0,11 EB.
Tần số cao nhất của tín hiệu chói EY của hệ NTSC là 4,2MHz (Tiêu chuẩn quét
525 dòng, 30 ảnh/s) nên tín hiệu màu của hệ NTSC có 1 thành phần có dải phổ rộng
và 1 thành phần có phổ hẹp hơn và tín hiệu màu phải đảm bảo độ phân biệt màu của
ảnh truyền hình đồng thời phải tránh được nhiễu giữa tín hiệu màu vào tín hiệu
chói.
Thực tế những màu nằm theo phương
R­Y
lệch pha 330 so với trục B­Y là mắt người
phân tích khó nhất có nghĩa là mắt người I

kém nhạy cảm đối với những màu nằm theo
33O
phương lệch pha 330 gọi là các tín hiệu Q,
có dải tần tương ứng là 0  0,5 MHz. Còn
Q
màu sắc theo phương lệch pha 330 so với
trục R­Y gọi là tín hiệu I và những màu
33O
B­Y
theo phương khác đều có phổ tần 0  1,5
MHz như Hình 2.2.
Trong hệ NTSC chọn 2 thành phần màu sắc tính theo hệ trục I,Q . Như vậy mọi
màu sắc khi tính theo hệ trục I, Q đều là tổ hợp của các thành phần R­Y và B­Y với
góc quay pha 330. Mặt khác do quãng biến thiên của R­Y là 0,7V của B­Y là 
0,89V, những khoảng biến thiên này lớn, nếu cộng các thành phần màu sắc này
chung với tín hiệu chói để truyền đi xa thì biên độ của tín hiệu hình màu trong
truyền hình màu là quá lớn so với biên độ điện áp của tín hiệu chói EY vì vậy hệ
NTSC phải nén thành phần ER­Y và EB­Y với hệ số tương ứng là 0,877 và 0,493


nhằm mục đích giảm nhỏ biên độ tín hiệu màu để đảm bảo sự tương thích giữa
truyền hình màu và truyền hình đen trắng. Cụ thể với hệ số của ER­Y, EB­Y là 1 thì ta
có thể biết được điện áp tín hiệu hình màu (Uhm) biến thiên từ (­0,779  1,779), như
bảng 2.2.
Màu
Trắng
Vàng
Lơ
Lục
Tím

Đỏ
Lam
Đen

Um
Uh.m max = Um + EY Uh.m max = Um + EY
0
1
1
0,893
1,779
­ 0,007
0,762
1,463
­ 0,001
0,83
1,417
­ 0,243
0,83
1,243
­ 0,417
0,762
1,061
­ 0,462
0.893
0,993
­ 0,779
0
0
0

Bảng 2.2.Quãng biến thiên của điện áp tín hiệu màu

Chú ý: Um2 = (R­Y)2 + (B­Y)2
Khi thực hiện nhân ER­Y , EB­Y với hệ số 0,877 và 0,493 ta nhận thấy tín hiệu
hình màu đã có biên độ giảm nhỏ (­0,33 ; 1,33V ) như vậy đảm bảo sự tương thích
với truyền hình đen trắng (theo bảng 3.19)
Màu 0,877(R0,493(BUm
Uh.m max
Uh.m min
Y)
Y)
Trắn 0
0
0
1
1
g
Vàng 0,1
­0,436
0,448
1,338
0,458
Lơ
­0,615
0,417
0,632
1,332
0,068
Lục
­0,514

­0,289
0,590
1,18
0
Tím 0,514
0,289
0,590
1
­0,18
Đỏ
0,615
­0,417
0,632
0,932
­0,332
Lam ­0,1
0,436
0,448
0,668
­0,338
Đen 0
0
0
0
0

Vậy hệ NTSC truyền đi màu sắc theo hệ trục I, Q với hệ số nén các thành
phần ER­EY, EB­EY là 0,877 và 0,493 đã giảm thiểu sự phá rối của tín hiệu
sắc vào tín hiệu chói mà cũng đảm bảo sự tương thích giữa truyền hình màu
và truyền hình đen trắng.

Tín hiệu I, Q có biểu thức
EI = 0,877 ER­Y. Cos 330 ­ 0,493 EB­Y . Sin 330


EQ= 0,877 ER­Y. Sin 330 + 0,493 EB­Y . Cos 330
Hay
EI = 0,735 ER­Y ­ 0,268 EB­Y
EQ = 0,487 ER­Y + 0,413 EB­Y
ER­Y , EB­Y là biên độ điện áp của các thành phần hiệu màu
EI có phổ 0  1,2MHz
EQ có phổ 0  0,5MHz
b. Phương thức điều chế tín hiệu màu I, Q .
Để đảm bảo sự tương thích giữa truyền hình màu và truyền hình đen trắng thì
mọi thành phần của tín hiệu màu yêu cầu phải có dải phổ trùng với dải phổ của
truyền hình đen trắng. Thực tế phổ của tín hiệu chói 0  6 MHz,, ở hệ NTSC phổ
của tín hiệu chói 0  4,2MHz mà phổ của tín hiệu màu lớn nhất 0  1,5 MHz
(NTSC phổ của EI : 0  1,5 MHz ; EQ = 0  0,5 MHz ). Nhưng do dải phổ của tín
hiệu màu I, Q lại nằm trong dải tần thấp của tín hiệu chói mà trong truyền hình thì
các tín hiệu hình chủ yếu tập chung ở tần số thấp. Nếu không điều chế tín hiệu màu
I, Q thì chính tín hiệu màu I, Q lại gây can nhiễu sang tín hiệu chói. Hơn nữa ở phổ
tần cao của tín hiệu tín hiệu chói thì xác suất gặp tín hiệu chói trong truyền hình là
rất thấp vì vậy ở NTSC sẽ thực hiện điều chế tín hiệu màu để sao cho tín hiệu màu
phải được cài vào phổ tần cao của tín hiệu chói.
Hơn nữa ta có 2 tín hiệu màu I, Q về nguyên tắc có thể dùng 2 sóng mang phụ
để điều chế tín hiệu màu I, Q nhưng
Điều biên
cân bằng
do 2 thành phần I, Q vuông pha với
EI
C1

nhau nên ta có thể dùng một sóng
Sóng
mang phụ nhưng có góc lệch pha 900
UM
mang
để điều chế độc lập 2 thành phần I, Q.
0
phụ
+
­90
Đây là phương pháp điều chế vuông
góc.
EQ
C2
Đặc biệt do đặc điểm của điều
Điều biên
cân bằng
biên nén thì biên độ đỉnh của tín hiệu
sau điều biên bằng biên độ đỉnh của
Hình 2.3: Sơ đồ điều chế tín hiệu màu I, Q
tin tức cần điều chế, chính điều này
cho phép cài vào tín hiệu màu có
cùng biên độ với tín hiệu màu sơ khai vào phổ tần cao của tín hiệu chói mà tránh
được ảnh hưởng của tín hiệu màu sang tín hiệu chói . Thực tế cách điều chế tín hiệu
I, Q của NTSC là điều biên nén vuông góc (QSAM). Sơ đồ điều chế Hình 2.3.
Tín hiệu sóng mang phụ fmp mang hai tin tức mầu EI và EQ. Do EI và EQ vuông
pha nhau nên thực chất EI điều chế cosin với fmp còn EQ điều chế Sin với sóng mang
phụ để được hai tín hiệu C1, C2 :
C1 =EI . Cos(mp.t + 0.813)
C2 =EQ. Sin(mp.t + 0.813)

0.183 =330
fmp= mp/2


(Chú ý : Coi sóng mang phụ có pha ban đầu trùng pha ban đầu với B­Y )
Sau điều chế ta có biên độ đường bao của hai tín hiệu C1 C2 sau mạch điều biên
nén vuông góc được chỉ rõ trong Hình 2.4. ở thời điểm tín hiệu điều chế đổi cực
tính thì pha của tín hiệu sau mạch điều chế này cũng thay đổi 1800 .
Sau đó 2 thành phần C1, C2 cộng chung với nhau ta được tín hiệu màu đã điều
biên nén vuông góc ­điều chế SAM Cm ( Um )
U m = EI . Cos (
mp .t + 0,183 ) + FQ Sin (
UTH
Ud
mp + 0,183 )
(a)
t
Um = Um . Sin ( mp.t +  )
2
2
USM
A = EI + EQ ;  = arctg+
0
U
33
t
Tín hiệu Um đã được điều
chế SAM đảm bảo việc cài vào
UAM

(b)
EY mà không gây can nhiễu ở
Ud+U
t
vùng tín hiệu chói EY tần số
thấp
( c)
c. Lựa chọn sóng mang phụ (
USAM
SMP )
Ud
Để đảm bảo tương thích
giữa truyền hình màu và
t t
truyền hình đen trắng thì kênh
( d)
của truyền hình màu phải có
Hình2.4: Dạng tín hiệu ở mạch điều biên thông
phổ kênh bằng đúng phổ kênh
thường (c) và dạng tín hiệu điều biên nén(d)
của truyền hình đen trắng. Vì
vậy tín hiệu màu phải nằm trọn
vẹn trong phổ của tín hiệu chói. Và để tránh can nhiễu từ màu sang chói thì tín hiệu
màu phải nằm trọn vẹn trong phổ tần cao của tín hiệu chói. Mà EY của NTSC là 0 
4,2MHz; Tín hiệu màu của NTSC có dải phổ cao nhất 0  1,5MHZ nhưng thực tế
khi truyền chỉ truyền dải phổ 0  1,2MHz . Vậy fmp cao nhất là : fmp < 4,2 ­ 0,6 =
3,6  fmp < 3,6MHz
Hơn nữa phổ của tín hiệu chói là phổ vạch được phân bố là các bội số của fH
(tần số dòng) vì vậy nếu chọn fmp = fH ( 2n 1
­ 1)

/2 dao động tần số sóng mang phụ (SMP) đã 2
giảm
đi nhiều. Vì trong 1chu kỳ quét dòng có
(2n­
Nhiễu
1)/2 chu kỳ dao động tần số SMP nên pha 3
của
do
0
SMP
dao động SMP đảo pha 180 từ dòng này
sang
gây
ra
dòng khác. Kết quả vị trí các điểm sáng và
tối
n
Hình 2.5: Sơ đồ nhiễu do SMP
gây ra trên màn hình


gây ra do có dao động SMP sẽ lần lượt đổi vị trí cho nhau khi quét từ dòng trên
xuống dòng dưới. Các điểm sáng tối xen kẽ theo chiều đứng bù trừ cho nhau tạo
cảm giác màn ảnh có độ chói đồng đều.
Mặt khác số dòng quét trong một mành là lẻ nên cứ sau 1 mành vị trí đen, trắng
lại đổi cho nhau giúp cho ta cảm giác bình quân độ chói theo thời gian. Vì vậy trong
Hệ NTSC lựa chọn fmp = (2n­1) . fH/ 2 lựa chọn n phù hợp để có SMP thoả mãn cả
hai điều kiện đã nêu trên, thực tế n= 282 nên fmp= 3,58 MHz hoặc fmp = 4,43 MHz .
d. Tín hiệu đồng bộ màu
Do đặc điểm của điều chế SAM nên khi muốn tách tín hiệu màu ra khỏi tín hiệu

chói thì cần thiết phải thực hiện tách sóng SAM để lấy lại tín hiệu màu EI, EQ. Mạch
thực hiện tách sóng SAM là mạch tách sóng đồng bộ (Tách sóng nhân). Vì vậy
trong máy thu hình màu cần phải tạo lại dao động có tần số bằng tần số sóng mang
phụ có pha đồng bộ pha của SMP bên phát. Dao động U0 này đưa vào bộ tách sóng
để có tích số
U(t ) = U0 . Um = U0 . [ EQ Sin ( mpt + 330 ) + EI Cos ( mpt + 330) ]
U0 = a . Sin ( mpt +  );  : pha ban đầu của sóng mang phụ phía phát .
Như vậy bên thu cần có U0 ổn định và đồng bộ với sóng mang phụ ở phía phát.
Vì vậy bên phát truyền sang phía thu 1 chuỗi dao động chuẩn về pha và tần số của
SMP đây là tín hiệu đồng bộ màu. Nhưng yêu cầu tín hiệu đồng bộ màu không ảnh
hưởng đến đồng bộ dòng và đồng bộ mành . Vậy tín hiệu đồng bộ hệ NTSC là một
chuỗi 8  10 chu kỳ có tần số bằng tần số fmp có pha đồng pha với song mang phụ
phía phát và chuỗi xung này được cài ở sườn sau của xung xoá dòng có biên độ
đỉnh bằng 0,9.S (S: biên độ xung đồng bộ dòng) trừ 9 dòng đầu của xung tắt mành .
e. Các tiêu chuẩn hệ NTSC, hình dạng tín hiệu màu NTSC.
Dạng tín hiệu hình màu hệ NTSC.
Fmp = 3,58MHz
EI = 0  1,2 MHz
Uhm
Uhm max=133%
Mức trắng
EQ = 0  0,5
EY=100%
MHz
EY
IFt = 41,25 MHz
Xung đồng bộ màu
IFh = 45,75 MHz
IFm = 42,17 MHz
Mức đen

EY=0%
EY = 0  4,2
+15%
MHz
­15%
Uhm min= ­33%
fH = 15750 MHz
fm = 60 MHz
Xung đồng bộ
DK = 6 MHz
Hệ NTSC có các

Hì


thành phần tín hiệu:
­ Tín hiệu màu EI, EQ được điều chế QSAM để cài vào phổ tần cao của tín hiệu
chói nó mang thông tin về màu sắc của bức ảnh .
­Tín hiệu EY : cho biết thông tin về độ chói của bức ảnh
­Tín hiệu đồng bộ dòng, mành để điều khiển cưỡng bức xung quét dòng, mành
phía thu đồng bộ phía phát .
­ Đồng bộ màu: điều khiển cưỡng bức pha và tần số của sóng mang phụ tại chỗ
sao cho đồng bộ với sóng mang phụ phía phát .
­Tín hiệu tiếng đã điều chế FM .
2.1.2. Mã hoá NTSC
Mã hoá hệ NTSC nhằm tạo từ ba tín hiệu màu ER, EG, EB tín hiệu NTSC
COLOR VIDEO. Quá trình mã hoá NTSC trình bày trên hình vẽ 2.7.
Từ ba tín hiệu màu ER, EG, EB thông qua mạch ma trận chuyển chúng thành
các tín hiệu: Tín hiệu chói EY có giải tần từ (0  4,2) MHz, tín hiệu hiệu màu EI =
ER ­EY có giải tần từ (0  0,5) MHz, tín hiệu hiệu màu EQ = EB ­EY. Hai tín hiệu EI,

EY

ER
EG
EY

M
A
T
R

EI

EQ

Delay 0,7s


C1

SAM

+3
NTSC COLOR
VIDEO

+1
SAM



C2

I
OSC fSC
3,58 MHz

+2

330

+900

BUZST
GATE

EQ được đem đi điều biên cân bằng (hay còn gọi là điều biên nén vuông góc –
SAM) với sóng mang màu phụ 3,58 MHz.
Ta thấy trước tiên một mạch dao động tạo ra dao động sóng hình sin có tần số
3,58 MHz và người ta cho sớm pha đi một góc 90nữa để diều biên nén EI sóng
điều biên nén EI hay còn gọi là tín hiệu sắc C1 như vậy sóng sin có tần số 3,58 MHz
với biên độ EQ và pha, hai sóng C1, C2 lệch pha nhau một góc 90 được nhập chung
trong mạch cộng để đưa ra một sóng sin duy nhất sau đó tín hiệu loé màu C được
cộng với tín hiệu chói EY để đưa ra một phần tín hiệu điều chế còn phần còn lại
được lấy ra từ mạch tạo tần số đưa qua mạch đảo pha 180 qua cổng Burst gate rồi
nhập chung vào phần tín hiệu chói cộng loé màu sau cùng đưa ra một tín hiệu
chung.


Cổng Burst gate chỉ được mở ra khi và chỉ khi thêm sau của tín hiệu đồng bộ
xuất hiện vì thêm sau sẽ mang đi tín hiệu loé màu.

Khi cổng mở khoảng từ 8  12 chu kỳ, sóng sin 3,58 MHz có pha 180 đi
xuyên qua cổng nhập chung tín hiệu chói và nằm gọn thềm sau của xung đồng bộ
và đây là thời gian không có các tin tức khác của hình. Như vậy tín hiệu hình màu
NTSC có giải tần hoàn toàn nằm trong kênh sóng FCC và nó cũng truyền đi giống
như đã truyền các tín hiệu đen trắng.
2.1.3. Giải mã NTSC
Sơ đồ khối mạch mã hoá hệ NTSC được biểu diễn như hình vẽ 2.8.
Từ tách sóng hình, toàn bộ giải thông của tín hiệu chói EY được đưa tới mạch
Delay 7s
NTSC COLOR
VIDEO

EY
MẠCH

EI

Demod
I

CoLor IF
Demod
Q

EQ

­EY

KHUẾCH

ER ­EY

ĐẠI VÀ

EG­ EY

MẠCH

ER ­ EY

MA TRẬN

Burst Gate

fH

3,58MHZ

330

900

Hì

ma trận thông qua một giây trễ 0,7s để chờ hai tín hiệu hiệu mầu EI và EQ. Toàn
bộ giải tần này từ (04,2 MHz) đồng thời cũng được đưa vào tầng khuếch đại trung
tần màu COLOR IF. Đây là một tầng KĐ lọc lựa chọn chuyên môn chỉ khuếch đại
các tần số có trong khoảng sóng mang phụ đã điều biên nén. Kết quả là ở ngõ ra
trung tần IF của Color IF chỉ còn lại khoảng tần số có chứa các tín hiệu tin tức của
màu mà thôi (2,384,2MHz). Hai tín hiệu EI và EQ đưa vào mạch ma trận cùng tín

hiệu chói EY. Mạch ma trận sẽ làm công việc cộng và trừ các tín hiệu chói EY. Mạch
ma trận làm công việc cộng và trừ các điện áp theo tỷ lệ định sẵn để ở ngõ ra có
được tín hiệu (­EY) đưa vào catốt đèn hình màu và ER ­ EY, EG ­ EY, EB ­ EY đưa vào
ba luới của một ống phóng tia điện tử.
Để có thể tách sóng điều biên nén, phải có tin tức về pha gốc của sóng mang
phụ. Tầng cổng loé là một tầng khuếch đại chỉ mở ra khi có xung tần số quét ngang
đi vào ở ngay thời điểm thềm sau của xung đồng bộ ngang. Như vậy ở ngõ ra của
Burst gate, tất cả các tin tức bị loại bỏ chỉ còn lại tin tức loé màu với pha 0 được
đưa vào kích một tầng dao động bằng thạch anh 3,58 MHz ngõ ra của mạch thạch
anh sẽ là sóng sin thuần tuý với pha gốc 0. Người ta làm sớm pha sóng sin này lên