SOI (Система отображения информации), страница 4

Рис 8. Схема реализации знакогенератора на логических элементах И, ИЛИ, НЕ

2.3 Расчет БЗУ.

Расчет БЗУ заключается в том, чтобы определить требуемое число ячеек памяти и их разрядность, а затем подобрать ИМС.

Разрядность ячеек памяти n определяется числом разрядов, необходимых для кодирования знака и его признаков.Т.к. по ТЗ у нас черно-белое изображение с двумя градациями яркости, то

n = n_a = log₂ N_a (2.1)

где n_a - разрядность кода алфавита;

N_a=5 - число знаков алфавита.

Следовательно, n=3.

Наиболее просто последовательность выборки кодов знаков из БЗУ осуществляется при раздельной адресации по номеру знакоместа в текстовой строке (r младших адресных разрядов) и номеру текстовой строки ((k-r) строчных адресных разрядов, где k - минимальное количество адресных разрядов, необходимых для выбора требуемого количества знаков в кадре).

r = log₂N_зтс = log₂73 = 6 (2.2)

(k-r) = log₂N_тс = log₂44 = 5,46 (2.3)

k = 12 (2.4)

При этом требуемое число ячеек памяти БЗУ следует определять как:

N_зу > 2^r *N_тс (2.5)

(2.6)

Выбираем ближайшее большее значение:

N_А=12

Т.о, емкость БЗУ должна быть

С_БЗУ = 3*4096 = 12284 бит или 4096 3-х разрядных слов.

В качестве БЗУ выбираем БИС 537РУ6А, имеющую информационную емкость 4Кх1, совместимую по ходам и выходам с ТТЛ-схемами, имеющую выход с одним состоянием.

Данная ИМС имеет время считывания информации 220 нс, потребляемую мощность 0,1 Вт.

Для обеспечения требуемой емкости и числа адресных входов необходима одна такая микросхема. Запись данных в ОЗУ производится логическим нулем на входе W/R, а считывание-логической единицей.

Функциональная схема модуля БЗУ изображена на рис.10.

Рис.10 Функциональная схема модуля БЗУ

Выбор счетчиков знакомест и текстовых строк.

Из расчета БЗУ следует, что счетчик знакомест должен иметь 6 выходов и считать до 44, а счетчик текстовых строк-6 выходов и считать до 73.

Для реализации требуемых счетчиков используем ИМС КМ555ИЕ19. ИМС представляет собой два одинаковых 4-х разрядных двоичных счетчика в одном корпусе. Способ реализации счетчиков знакомест и текстовых строк показан соответственно на рис. 11 и 12

Рис. 11 Счетчик знакомест.

Рис.12.Счетчик текстовых строк.

Сброс счетчиков знакомест и текстовых строк в нулевое состояние может осуществляться СГИ и КГИ, которые формируются устройством синхронизации.

Выбор мультиплексора.

Для того, чтобы преобразовать пятиразрядный параллельный код, поступающий из знакогенератора, в последовательный, удобно использовать мультиплексор.Данные из БЗУ подаются на адресные входы мультиплексора, в качестве которого можно выбрать ИМС 155КП5.Этот мультиплексор позволяет коммутировать данные от восьми входов на общую выходную линию.Ток потребления этой ИМС 43 мА.

Схема цоколевки мультиплексора представлена на рис.13.

Рис. 13. Мультиплексор.

2.4 Разработка устройства синхронизации.

Устройство синхронизации (УС) телевизионного СОИ предназначено для синхронизации работы генераторов кадровой и строчной разверток. Все синхроимпульсы формируются от общего тактового генератора ТГ с помощью набора делителей частоты и схем формирования сигналов требуемой длительности. При синтезе устройства синхронизации все временные параметры удобно задавать в безразмерной форме - числом временных интервалов, необходимых для развертки:

а) одного знакоместа при расчете строчных импульсов;

б) одной ТВ строки при расчете кадровых импульсов.

1. Расчет длительности прямого хода развертки в безразмерной форме:

N_пр = T_пр / Т_зм = N_зтс / β_г (2.6)

N_пр=73/0.9=82

Период строчной развертки

N_z=T_z / T_зм = N_пр/(1- α_z) (2.7)

Где α_z -отношение прямого хода строчной развертки к времени обратного хода строчной развертки

N_z=82/(1-0.18)=100.

Длительность обратного хода луча

N_обр=N_z-N_пр (2.8)

N_обр=100-82=18.

Длительность импульса СГИ определяется по формуле:

N_сги = (N_обр + N_пр)(1 – β_г) (2.9)

N_сги=100*0,1=10

На охранные зоны с обеих сторон отводится

N_в = N_пр(1-β_г) (2.10)

N_в=82(1-0.9)= 8,2

Из величины N_в на охранную зону экрана слева выделяем 4 знакоместа, справа-4.

Длительность импульса ССИ находится по формуле:

N_сси = 0,07*N_z (2.11)

N_сси=0,07*100 = 7

Распределение безразмерных временных интервалов по ТВ строке показано на рис.9. Начало отсчета взято от первого знакоместа .В соответствии с диаграммой (рис.9,а) построены временные диаграммы для СГИ, перекрывающего обратный ход луча и охранные зоны (рис.14,б) и ССИ, фронт которого совпадает с началом обратного хода (рис.14,в).

0 4 74 78

95

а)

9.5

75 4

б)

6.65

79 83

в)

рис.14

Делитель на 8 выполнен на четырехразрядном двоичном счетчике. Формирование требуемой длительности и временного положения СГИ и ССИ осуществляется с помощью логических схем и двух асинхронных RS-триггеров DD2.При достижении счетчиком 79-й комбинации срабатывает по входу S один из триггеров, выдавая на выходе Q фронт импульса СГИ, а при достижении 4-й комбинации сбрасывается в 0.При 95-й комбинации сбрасывается в 0 и сам счетчик.

Аналогично при установлении на выходе счетчика кода числа 79 по входу S срабатывает второй триггер, формирующий на выходе положительный перепад импульса ССИ, который в свою очередь сбрасывается 83-й комбинацией на выходе счетчика.Таким образом формируются строчный гасящий и синхронизирующий импульсы.

Для формирования ССИ и СГИ можно было бы использовать и ПЗУ, однако это было бы связано с большими стоимостью и энергозатратами.

1. Разработка схемы формирования кадровых гасящих и синхронизирующих импульсов.

Методика разработки такая же, как и в п.2.4.1.

Период кадровой развертки в безразмерной форме N=625.Длительность прямого хода луча развертки:

N_пр=(1- α_k)N (2.12)

Где α_k =0.08-отношение длительности хода обратного луча развертки к прямому лучу.

N_пр=575

N_обр=N-N_пр (2.13)

N_обр=50

N_кги=N_обр+N_пр(1-В_в) (2.14)

N_кги=108

N_кси=0,07*N (2.15)

N_кси=0,07*625=44

Определим количество телевизионных строк, приходящихся на охранные зоны

N_в=N_пр(1-В_в) (2.16)

N_в=58

Из величины N_в на охранную зону сверху и снизу выделяем по 29 телевизионных строк.

Распределение безразмерных интервалов времени по ТВ кадру показано на рис. 15а, временные диаграммы для КГИ и КСИ на рис.15, в соответственно.

575

0 29 546 575

625(0)

а)

127

547 29

б)

44

576 29

в)

рис.15.

Принцип работы данной схемы такой же , как и у схемы формирования ССИ и СГИ. При установлении на выходах счетчика комбинации на выходе триггера появляется КГИ, который гасится при 29-й комбинации на выходе счетчика. Аналогично срабатывает и КСИ.

Интегрирующая RC-цепочка служит для того, чтобы счетчики и триггеры оставались в нулевом состоянии до тех пор, пока в цепях не закончатся переходные процессы, появляющиеся после включения питания, т. е. для начальной установки.

Ее принцип действия следующий :

В первый момент после включения питания напряжение на конденсаторе C₁ U_k=0.Затем конденсатор начинает заряжаться через резистор R₁ до напряжения U_пит. Когда U_k достигает величины минимального уровня логической единицы, счетчики и триггеры смогут работать. К этому времени переходные процессы должны закончиться.

Пусть время переходного процесса t_п=0.5 мс.

Время зарядки конденсатора до Uпор не должно превышать tп, т.е.

t_c=R₁C₁ln (U_пит-U_ко)/(U_пит-U_пор)>t_п (2.17)

где U_ко - напряжение конденсатора в начальный

момент;

U_пит=5В – напряжение, до которого конденсатор стремится

зарядиться;

U_пор=2.4В

R₁C₁ln(5/2.6)>0.5 *10^-3 (2.18)

Пусть R₁=1кОм тогда

отсюда :

1. Расчет верхней границы полосы пропускания видеоусилителя.

Верхняя граница полосы пропускания f_в для видеоусилителя определяется из выражения:

f_в > f_zN_эс/[2(1- α_z) β_г] (2.19)

где f_z=31250 Гц-частота строчной развертки

N_эс=384

α_z =0.18

β_г =0.9

2.6 Расчет частоты и выбор тактового генератора

Частоту тактового генератора выберем из условия:

F_тг=N_эсf_z/[(1- α_z) β_г] (2.20)

F_тг=384*31250/0.82*0.9=16.26 МГц

Принимаем Fтг=16 МГц

Примем нестабильность тактового генератора равной

Δf_тг=10^-6 (2.21)

Для получения тактовой частоты с такой нестабильностью применяем генератор с кварцевым резонатором в цепи положительной обратной связи (рис.16).

Рис.16

Для осуществления процесса генерации необходимо выполнение баланса амплитуд и фаз.

K*χ>=1 (2.22)

φ_k*φ_χ=2πn (2.23)

где n=0,1,2…

K-коэффициент усиления разомкнутого звена;

Χ-κоэффициент обратной связи.

Усиление, согласно рис.16, обеспечивается DD1.1 и Rос. Положительную обратную связь обеспечивают DD1.2, ZQ и C1. R1 служит для подстройки частоты. Rос необходимо для выведения DD1.1 в линейный режим. Для усилительного звена генератора справедливы уравнения:

K=U_вых/U_вх (2.24)

U_вх=(U_вых1*R_вх)/(R_ос+R_вх) (2.25)

где R_вх-входное сопротивление DD1.1.

Из (2.24) и (2.25) следует:

K=R_ос/R_вх+1 (2.26)