Sistema Zenith / dbx - Decodificador Estéreo para TV
Para entender com maior clareza o processo de demodulação dos sinais de TV Estéreo, é necessário em primeiro lugar entender os fundamentos do televisor stereo, cuja estrutura é muito semelhante a estrutura do FM stereo, utilizado em rádio por muitos anos.
No espéctro de frequência reservado para transmissão dos sinais de áudio no televisor stereo, estão incluidos três sinais gerados no transmissor:
· L+ R = Sinal de áudio monoaural obtido pela adição dos sinais de áudio do canal esquerdo com o canal direito. Este sinal é utilizado como sinal primário pelos televisores monoaurais.
· L- R = Sinal que representa o resultado da subtração do canal direito do canal esquerdo. Este sinal modula em AM uma sub-portadora de 31.50kHz, a qual é suprimida durante o processo de transmissão ( somente as bandas laterais são transmitidas ).
O receptor deve reconstruir a sub-portadora suprimida durante a transmissão, para que seja possível demodular o sinal L- R. Após demodulado, o sinal L- R é adicionado ao sinal L+ R de forma a reconstituir os sinais do canal esquerdo e direito.
· PILOTO = Sinal de frequencia igual à metade da sub-portadora L- R ( 15,734kHz ), cuja função é recriar no receptor de televisão esta sub-portadora, necessária ao processo de demodulação.
Existe ainda um quarto sinal transmitido durante a rádio-difusão dos sinais de TV stereo; o programa separado de áudio, ou SAP. Este sinal consiste da parcela do sinal de áudio referente ao segundo idioma. O sinal SAP modula em FM uma portadora de 78,6kHz, que é processada separadamente pelo receptor. Isso proporciona ao usuário a habilidade de selecionar ou não o sinal SAP.
O espéctro de frequência dos sinais de TV stereo está ilustrado na figura abaixo. O gráfico representa o sinal obtido na saída do detector de FM
O sinal L- R está contido em uma gama de frequência que vai de 50Hz à 15 kHz. Localizado entre a excursão superior do sinal L+ R e a banda inferior do sinal L- R, está o sinal PILOTO, estabilizado na frequência horizontal de 15.734kHz. O sinal L- R está contido nas bandas laterais da sub-portadora de 31.50kHz e extende-se 15.00kHz acima e abaixo deste valor. Finalizando, o sinal SAP modulado em FM, extende-se de 65.00kHz à 95.00kHz. Este sinal reproduz no processo de demodulação um sinal de áudio que compreende um range de 50Hz à 12.00kHz.
O diagrama em blocos do decodificador stereo está ilustrado na figura abaixo. o circuito divide-se em quatro estágios distintos: demodulador stereo, demodulador SAP, redutor de ruídos DBX e bloco matriz.
DEMODULADOR STEREO
A porção L- R do sinal composto de áudio foi utilizada para modular uma sub-portadora de 31.468kHz, a qual foi suprimida durante o processo de rádio-difusão. Como resultado, somente as bandas laterais foram transmitidas. Para extrair o sinal L- R contido nas bandas laterais, o receptor deve recriar a sub-portadora. Devido a esta necessidade, o sinal PILOTO é transmitido como parte integrante do sinal composto de áudio. Este sinal é utilizado como referência pelo circuito PLL, de forma a recriar a sub-portadora suprimida durante o processo de transmissão.
O circuito PLL é composto basicamente por um VCO e um comparador de fase. A frequência de operação do VCO equivale a oito vezes a frequência do sinal PILOTO, ou seja 125.872kHz. Esta frequência é submetida a um bloco divisor, de onde são extraidos 31.468kHz equivalentes à frequência da sub-portadora e 15.734kHz, os quais são aplicados ao comparador de fase em conjunto com o sinal PILOTO proveniente do bloco stereo LPF. O comparador de fase tem como função, sincronizar a frequência de operação do VCO com a frequência da sub-portadora L- R, que foi suprimida durante o processo de transmissão. Em outras palavras, sincroniza-la com o sinal PILOTO, já que este representa uma parcela da sub-portadora. O comparador de fase recebe em suas entradas, o sinal PILOTO e o sinal que representa uma amostra da frequência do VCO. Os dois sinais possuem a mesma frequência, porém diferem um do outro 90° em termos de fase. Conforme esta diferença de fase varia, o comparador gera em sua saída um sinal de erro, que é convertido em um nível DC pelo filtro R/C conectado aos terminais 5 e 6. O nível DC resultante é então aplicado ao VCO, a fim de controlar sua frequência de operação.
Uma vez recriada e sincronizada, a sub-portadora L- R é encaminhada ao demodulador L- R. O demodulador multiplica o sinal da sub-portadora recriada pelo circuito PLL, com o sinal L- R proveniente do bloco cancelador do sinal PILOTO, para demodular o sinal L- R.
O sinal L+ R é obtido por meio de uma de-ênfase fixa, visto que não há necessidade de recriar-se uma sub-portadora.
DEMODULADOR SAP
Conforme visto anteriormente, o sinal SAP modula em FM uma sub-portadora de 78.670kHz, com as bandas laterais extendidas de 65.00kHz à 95.00kHz. Como o sinal SAP está acima da frequência da sub-portadora L- R, o mesmo pode ser separado do sinal composto de áudio através de um BPF.
Uma vez separado, o sinal SAP é enviado ao bloco demodulador. O demodulador consiste de um VCO, um filtro LOOP e um comparador de fase. O VCO gera uma frequência igual a 10 fH, ou seja, 157.34kHz. Esta frequência é submetida a um divisor por dois e aplicada ao comparador de fase em conjunto com o sinal da sub-portadora SAP proveniente do BPF. Quando o sinal SAP é nulo, a frequência da sub-portadora é idêntica à frequência fornecida pelo divisor por dois ( 78.67kHz ), portanto, a saída do comparador é zero. Na presença do sinal SAP, a frequência da sub-portadora é desviada do seu valor central, resultando em uma comparação fora de quadratura. Consequentemente, a saída do comparador passa a ser diferente de zero, o que corresponde ao sinal SAP demodulado.
Após demodulado, o sinal SAP atravessa um LPF, onde são filtrados os ruídos de alta frequência
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REDUTOR DE RUÍDOS DBX
O estágio DBX consiste basicamente de uma ênfase variável ( VARIABLE EMPHASIS ) e um amplificador controlado por tensão ( VCA ). A ênfase variável atua essencialmente nos sinais acima das frequências médias e o amplificador controlado por tensão, nos sinais abaixo das frequências médias.O tratamento executado pelo circuito, depende da amplitude e da frequência dos sinais a ele aplicados.
Os sinais que chegam ao estágio DBX são aplicados a um LPF, onde são minimizadas as interferências causadas por componentes de valor igual à frequência horizontal, porém não sincronizadas com o sinal PILOTO ( Ex: ruídos provocados pelo sinal de vídeo e perda de sincronismo ). Em seguida os sinais percorrem dois caminhos destintos: Uma parcela dos sinais que atravessou o LPF é encaminhada a um TRAP de 2 fH e a um bloco composto por um filtro espectral ( SPECTRAL FILTER ) e um filtro de banda larga ( WIDE BAND FILTER ). O filtro espectral separa os sinais de alta frequência e os envia a um detector RMS ( SPECTRAL RMS ). O detector RMS, como o próprio nome sugere, detecta o valor RMS dos sinais fornecidos pelo filtro espectral e os converte em um nível DC, que por sua vez controla a ênfase variável. O tempo de ação do detector RMS é determinado pelo capacitor conectado ao terminal 22 e pelo ajuste interno de corrente ( TIMING CURRENT ). A corrente interna é determinada pelos resistores conectados ao terminal 21
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O filtro de banda larga, executa o mesmo trabalho que o filtro espectral, porém com relação aos sinais de baixa frequência. O detector RMS ( WIDE BAND RMS ), atua sobre o ganho do amplificador controlado por tensão. O tempo de ação do detector RMS, também é determinado por um capacitor, o qual é conectado ao terminal 23 e pelo ajuste interno de corrente.
A outra parcela dos sinais provenientes do LPF, é aplicada aos blocos de ênfase variável e amplificador controlado por tensão, onde os sinais são trabalhados com base nos níveis fornecidos pelos detectores RMS, de maneira a reestabelecer a forma original dos sinais L- R e SAP, visto que estes sinais foram enfatizados durante o processo de transmissão.
MATRIX
Este último estágio do decodificador stereo visa obter a partir do sinais L- R e L+ R, os sinais de áudio do canal esquerdo e direito.
A operação do circuito pode ser expressa como segue:
( L+ R ) + ( L- R ) = 2 LR- R = 2 L
( L+ R ) - ( L- R ) = 2 RL- R = 2 R
Um exemplo de circuito matrix está ilustrado na figura abaixo. Conforme a expressão acima, podemos concluir que: os sinais aplicados à entrada do primeiro amplificador, resultam em uma saída igual a 2 L, pois os sinais são somados em uma matriz resistiva. O segundo amplificador processa uma subtração dos sinais L+ R e L- R, já que cada um deles é aplicado a uma de suas entradas. Na saída do diferenciador, estarão presentes apenas as diferenças existentes entre as duas entradas. Estas diferenças só existem na porção R dos sinais L+ R e L- R ( - R ¹ R ), portanto, a saída será igual a 2 R.
