48

Chương 4

HỆ MÀU NTSC
4.1 Đại cương
NTSC viết tắt của chữ NATIONAL TELEVISION SYSTEM COMMITEE. Hệ màu
này ra đời tại Mỹ, phát sóng vào năm 1954, dựa theo chuẩn FCC (4,5MHz).

4.2 Các tiêu chuẩn của hệ màu NTSC
4.2.1 Chọ n lại băng tần VHF (12 kênh) và UHF (69 kênh) của FCC đen trắng
Chọn




f RF
f IF

VID

VID

, f RF , f 0
S

, f IF

S

f RF  f RF

S

 4 ,5MHz do đó: f IF

VID

VID

 f IF  4 ,5MHz
S

 Khổ rộng băng thơng 6MHz
 525 dịng 1 ảnh, 30 ảnh/giây
 fH = 15750Hz, fv = 60Hz
4.2.2 Định khu vực mà u và Y tro ng dải tần
Av
fsc = 3,58 MHz

Y: 0 ÷ 3MHz
Màu: 3,08MHz ÷ 4,08MHz
Tần số sóng mang phụ:
fsc = 3,58MHz

Y

O

3,08 4,08
Luma


f(MHz)

Chrominance

4.2.3 Điều chế màu
Màu được điều chế bằng phương pháp điều chế biên độ cân bằng triệt sóng mang cịn
gọi là điều biên
nén SAM (Suppressed AM.)

 Tại mức mà tín hiệu = 0 thì khơng cịn sóng mang phụ nữa
 Tần số sóng mang phụ mang tín hiệu vẫn là 3,58MHz
 Biên độ đỉnh - đỉnh = chính biên độ đỉnh - đỉnh của tín hiệu


49
 Mỗi khi điện áp đổi chiều từ dương sang âm hay ngược lại thì sóng mang phụ
lại đảo pha 180o

4.3 Mạch tạo tín hiệu V ideo NTSC tổ ng hợp tại đài phát
4.3.1 Bước thứ nhất
Tạo ra tín hiệu (B - Y), (R - Y) và tín hiệu chói Y từ camera màu.
4.3.2 Bước thứ hai
Tạo ra hai tín hiệu sắc I và Q từ tín hiệu (B - Y) và (R - Y) như sau:
I = 0,74 (R - Y) - 0,27 (B - Y)
Q = 0,48 (R - Y) + 0,41 (B -Y)
(B – Y)

I (0  1,2 MHz)

MATRIX


(R – Y)

Q (0  0,5 MHz)

Tọa độ màu của (B – Y), (R - Y) và I, Q như sau:
(R –Y)
I

I: Inphase
Q: Quadrature

Q
123o

33o

(B –Y)

Hệ NTSC xoay hệ trục toạ độ màu đi 33 o và xác định toạ độ bằng I, Q. Điều
này giúp ta giảm được băng thơng của hai tín hiệu sắc I chỉ cịn 1,2MHz và Q chỉ cịn
0,5MHz mà màu sắc vẫn khơng bị giảm chất lượng.
Chú ý: là trong phép xoay hệ trục đi 33 o nói trên, các vị trí điểm màu không
thay đổi (R, G, B chẳng hạn) mà chỉ thay đổi toạ độ m((R - Y) , (B - Y)) bằng toạ độ
(I ,Q).
I
Q

Màu bất kỳ: 
4.3.3 Bước thứ ba

I

(B – Y)
(R – Y)


C1

SAM

MATRIX

+
Q SAM

3,58
0o

+33o


C2
+90o


C


50
o


Tạo ra 2 sóng mang phụ 3,58 (33 ) cho tín hiệu sắc Q và 3,58 (123o) cho I.
I và Q được điều chế biên độ theo phương pháp điều chế cân bằng triệt sóng mang
(cịn gọi là điều biên nén SAM).
 

C  C1 + C 2


C1


C2




I
C = C1 + C 2 và  = arctg
Q


Hai sóng điều biên nén của I và Q ( C1 và C 2 ) sau đó được nhập chung để có 1




sóng C = C1 + C 2 duy nhất rồi lại nhập chung tín hiệu chói Y. Vì Y đi thẳng cịn C

trong q trình tạo ra lại có đường đi dài hơn nên trước khi gặp C Y qua dây trễ 0,7us


để Y và C đến đồng thời, tránh được hiện tượng sai pha.

4.3.4 Bước thứ tư
Tạo ra tín hiệu xung đồng bộ ngang và dọc, xung xoá hồi ngang, đồng thời
thêm 8 ÷ 12 chu kỳ sóng sin 3,58MHz có pha 180o nằm gọn tại thềm sau của xung
đồng bộ ngang gọi là lóc màu (color burst). Tín hiệu này được tách ra ở máy thu để
điều khiển quá trình giải mã màu.
4.3.5 Bước thứ năm
H+V
SYNCHRO

HORIZONTAL
BLANKING
Y: 0÷3M

DELAY

0,7 s

I
SAM
0÷1,2M

R
G

MATRIX

B


+

C

Y
+

+33o

COMPOSITE
VIDEO

B

Q
SAM
0÷0,5M
3,58
0o

+

+90o

fH

BURST
GATE


+180o

Hình 4.1 Sơ đồ khối phần tạo tín hiệu Video tổng hợp của hệ NTSC


51
C

Y

Cmax 133%
Ymax 100%

Synchro

B:±20%
Cmin -33%

Ymin 0%(BLKG)
SYNC -40%

Hình 4.2 Các tín hiệu và mức biên độ trong video tổng hợp hệ NTSC

Ở đầu ra ta có tín hiệu video tổng hợp của NTSC chứa các thành phần sau đây:
 Ba tín hiệu đầu dành cho truyền hình trắng đen là: tín hiệu về sáng tối: Y,
đồng bộ dọc và đồng bộ ngang.
Y nằm trên mức zero (mức xoá xung BLKG) biên độ tối đa là 100%.
Hai tín hiệu đồng bộ nằm dưới mức zero có biên độ -40%.
 Hai tín hiệu vẽ màu I và Q nằm trong 2 sóng điều biên nén vng góc tần số
3,58MHz. Khi nhập chung với tín hiệu chói biên độ nó có thể lên tối đa +133% và tối

thiểu là -33%.
 Tín hiệu cuối cùng là loé màu (color burst) là tín hiệu cần thiết để tách sóng
điều biên nén trong q trình giải mã màu ở máy thu. Nó có biên độ ±20% nằm gọn
trong thềm sau của xung đồng bộ ngang, độc lập với các tín hiệu trên.

4.4 Phần truyền hình màu của đài phá t
CAMERA
MÀU

COMPOSITE Y+C+B
VIDEO

f RF

MICRO

AM

 187,25MHz
VID

AM – FM
DIPLEXER

FM

AUDIO
AMP

f RF  191,75MHz

S

Hình 4.3 Phần truyền hình màu của đài phát hệ NTSC, tương ứng với kênh 9
Tín hiệu hình được điều chế AM với tần số sóng mang hình fRF/VID, cịn tiếng
được điều chế FM với fRF/S. Hai phần này được ghép bởi bộ AM – FM phối ghép
DIPLEXER và khuếch đại cao tần để đưa ra anten (ở trên là ví dụ với kênh 9FCC).


52

4.5 Sơ đồ khố i phần TUN ER
f RF

MIXER

RFAMP

VID

f RF

S

OSCI

Tín hiệu đài phát đến anten máy thu ở mức qui định 50uv (ở cách đài phát 10
km). Về phần tuner và trung tần trên phương diện tần số thì khơng có gì thay đổi do
vấn đề tương hợp giữa trắng đen và màu.
Linh kiện sử dụng trong phần tuner thay đổi từ loại transistor lưỡng cực như
2SC929, 2SC535 đến mosfet như 35K452 và từ trống xoay (turret) cho đến hiện tại là

biến trở thay đổi điện một chiều để thay đổi pha và fo gọi là loại nút bấm rơle "voltage
synthesizer". Sau cùng là loại nút bấm Auto search (Tìm đài tự động) bằng điện thế 1
chiều nạp vào tụ rồi lấy điện thế ấy phân cực cho diode biến dung Cv để tìm đài.
CV
+25V
82PF

C4

68P
42PF
10P
(-V)

V1

C3
C2
C1
V2 V3 V4 0

C

+
_

4.6 Sơ đồ khối phần V ID IFA MP VÀ VIDEO D ETECTOR
4,5MHz

39,75 41,25


VIDEO
DETECTOR

VIDEO
DAMPER

MHz
SIF

SOUND
VIDEO

Y+C+B

IFAGC

RFAGC

45,75 47,75

AGC

Về cấu trúc mạch, chỉ có IC khác tên, cịn các tầng khơng có gì thay đổi so với
TV trắng đen. Tầng tiền khuếch đại video ưu tiên khuếch đại cho âm thanh và làm
tầng đệm cho tín hiệu video (tín hiệu video cực tính âm khoảng 5,1Vpp).


53


4.7 Giai đoạn xử lý tín hiệu V ID EO NTSC 3,58 (hoặc N3)
4.7.1 Tách Y ra khỏ i B và C
Tách tín hiệu Y ra khỏi C + Burst. Điều này rất dễ vì chỉ cần 2 bộ lọc: Lọc thông
thấp 0  3MHz cho Y và lọc băng thơng 3,08 ÷ 4,08MHz cho C + B.
Y

LỌCTHƠNG
THẤP

DELAY
0,7 s

Y

Y+C+B
C+B

C

L
3,08

4,08 MHz

Ở đài phát Y qua ít mạch hơn nên nó đi mau hn mu 0,7às ữ 0,79às. Do ú phi
cho en trắng qua dây trễ 0,7µs để bù lại cho 2 phần đến với nhau cùng một thời điểm.
4.7.2 Tách B và mà u C
Việc tách B và màu C khó hơn vì cả 2 đều là sóng 3,58MHz. Tuy nhiên chúng lại ở 2
thời điểm khác nhau:
 B ở vùng xoá đường hồi

 C ở vùng tiến của xung quét ngang
Vậy ta dùng 2 BJT phân cực chạy ở hai thời điểm khác nhau là tách được B ra khỏi C.
B
C

56 s

BURST SEP
T1

B

CHROMA AMP
T2

C

C+B

8 s
FlyBack

Ta dùng 2 Transistor T1 và T2 dẫn điện ở 2 thời gian khác nhau nhờ phân cực bằng
xung FlyBack và tín hiệu đảo của nó.
4.7.3 Mạch g iữ biên độ tín hiệu màu
Mạch giữ biên độ tín hiệu màu khơng yếu đi và sửa pha của hai sóng tải phụ:


54
Ta cần giữ biên độ tín hiệu màu C ít thay đổi. Vậy phải dùng mạch tương tự như mạch

AGC cho màu. Khi C mạnh thì AGC phân cực yếu và đổi lại khi C yếu thì AGC cho
phép phân cực mạnh. Với màu AGC có tên là ACC (Automatic Color Control).
cos  
2 nd
CHROMA
AMP

C

SUB COLOR

R
Z

COLOR
RC
B+

TINT

ACC
DET.

VR
10K

ACC

Khi qua nhiều mạch, sóng tải phụ đổi pha nên sắc của màu bị sai, ta sửa pha lại bằng
cách cho qua mạch RC. Chỉnh R để sửa pha lại cho đúng. R là điện trở động của 1 BJT

do vCE của nó tạo ra: R 

v CE
IE

Thay đổi điện áp cung cấp Vcc là vCE thay đổi và R đổi nên pha thay đổi vì:
cos  

R
Z

Với Z  R 2  Z 2C
Ta có thể dùng biến trở TINT hay HUE để thay đổi Vcc
* Chú ý thêm
1. Mạch tích phân
VV
R

I

VR

Vra
Vra 
C

VV

 Vra


Vra chậm pha hơn Vv một góc 
cos  

Zc 

1
c

IZ c
Vra2  VR2



Zc
R 2  Z c2

với   Cte  (   2  3,58 chẳng hạn)
C >>  Zc  0  cos   0   90 o
C <<  Zc >>  cos   1   0o  đồng pha

2. Mạch vi phân
VV

Vra

Vra = VR



C


VC
VR

Vra nhanh pha hơn Vv: 

VV


55
cos  

R
2

R  Z c2

R  0  cos   0   90o
R    cos  
1   0o
v CE
Như vậy khi thay đổi R (
 R ) thì tín hiệu lấy ra sẽ thay đổi pha so với tín hiệu
IE

vào.
4.7.4 Tách đồng bộ (Giải mã màu NTSC)
TÁCH SÓNG Đ.BỘ
Q


LỌC
3,58

C

Q
L

Z=0
C
TÁCH SÓNG Đ.BỘ
I

LỌC
3,58

I
L

Z=0
C
3,58
(0o )

+33o

+90o

Sử dụng cách biểu diễn trực quan:
Trong mạch tách sóng Q:

{3,58 (33o) + Q} + {3,58 (123o ) + I} – 3,58 (33 o)  Q + {3,58 (123 o) + I}
Qua mạch lọc 3,58  chỉ cịn Q
Trong mạch tách sóng I:
{3,58 (33o) + Q} + {3,58 (123o ) + I} – 3,58 (123o)  I + {3,58 (33o) + Q}
Qua mạch lọc 3,58  chỉ còn I
Như vậy trước hết phải đồng bộ sóng 3,58MHz ở máy thu với B.
C
XTAL

3,58(0o)
P

VPC

3,58MHz

+180o

B

Dịch pha

3,58(180o)

LPF

3,58(0o)
Đã so pha

Sau khi có Q và I dùng mạch MATRIX để tạo lại (B - Y) và (R - Y)

Q

MATRIX
I

(B – Y)
(R – Y)


56

Từ (B - Y) và (R - Y) dùng mạch MATRIX để tạo (G - Y)
(B – Y)

(B – Y)
R1

100K

R2

20K
(G – Y)

(R – Y)

100K
R3

56K


R4

56K
(R – Y)

1
1
( G  Y)   ( B  Y )  ( R  Y)
6
2

(Chung cho mọi hệ)
Cuối cùng ta đưa ra tín hiệu màu vào đèn hình:
Tín hiệu vào lưới: VGK = VG - VK
Người ta đưa thêm 3 BJT màu để có:
-(B - Y) – Y = -B
-(G - Y) – Y = -G
-(R - Y) – Y = -R

Y

(B–Y)
(G–Y)
(R–Y)

BJT – (B–Y)
– (G–Y)
BJT
– (R–Y)

BJT

Screen
+500V

5KV
Focus
24KV


57


58

4.8 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT MÁY THU NTSC 3,58

B+
CONSTRAST

TUNE
R
0

IF

B+

Y


BRIGHTNESS

BRIGHT

3 MHz

LPF

DELAY
0,7 s

Y

LUMA
AMP1

Q
DEMOD
+33o

0

Y

LUMA
AMP2

VIDEO
DET


Q
(B–Y)

C

3,58(33 )

L

TRAP

3 MHz

MATRIX

+90o
BURST
SEP.
AMP
4,08
B+C

C

(R–Y)
3,58

3,58(0 )

fH


LPF

C
L
3,58(00)

ACC
DET

fH

I

I
DEMOD

BPF

CHROM
A
I

(G–Y)

AMP

P

+180o

0

3,08

AMP

0

C

ACC
SUB COLOR COLOR

CHROM
A
II

COLOR
KILLER

TINT
+B
TINT

TRAP

AMP


59