PAL - RGB Wandler für TFT-Monitor
0. Funkamateure arbeiten
zusammen!
DL2RCG und ich arbeiteten an einem Multinorm - RGB - Wandler für
den Pollin-TFT-Monitor.
Der Prototyp läuft seit 1999 in einzigartiger Qualität. Die
Stromversorgung erfolgt aus einer einzigen ungeregelten Gleichstromquelle
mit ca 12 V. Dazu verwenden wir drei Schaltwandler. Der eigentliche RGB-Wandler
ist in modernster Technologie mit µP-Steuerung alles auf einer kleinen
Platine verwirklicht.
1. Wozu das Ganze?
Nun,
aus Industrie-Überbeständen, bzw. aus Überproduktionen von
Navigationsdisplays für die Automobilindustrie werden gelegentlich
auch auf Flohmärkten recht billige TFTs angeboten, welche dem ATV'lern
unseres Hobbys vorteilhafte Dienste erweisen können; nicht zuletzt
bei portablem Betrieb. Der notwendigen Wandler, um PAL-Signale, welche
grundsätzlich auf einer Signalleitung übertragen werden, darauf
(ein TFT benötigt die drei Farbansteuerungssignale RGB und das
SYNC-Signal!) darstellen zu können, war Inhalt unseres Bastelprojekts,
welches bisher auf große Resonanz gestoßen ist.
2. Blockschaltbild
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3. Merkmale
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- Eingangssignal Standard FBAS-Signal PAL 1 Vss - Ausgangssignale RGB-Steuerspannungen 0.7 Vss - konsequente Schaltreglertechnik, dadurch hoher Wirkungsgrad, geringste Wärmeentwicklung - nur eine Betriebsspannung nom. 12V / 460 mA, ermöglicht Portabelbetrieb - Betriebsspannungsbereich von 11V (490 mA) bis 18V (320 mA) - neueste Technik der Videosignalverarbeitung (Videofrequenzgang bis 5 MHz) - Aufbau ohne Abgleich (Feinstkorrektur der Farbe möglich aber nicht notwendig!) - kein Weißabgleich notwendig! - Prozessorsteuerung - Kontrast-, Helligkeits- und Farbeinstellung über Tasten - Grundwerte für Kontrast, Helligkeit und Farbe abrufbar - Abspeichern der persönlichen Bildwerte jederzeit beliebig möglich - bei Power-On automatisches Laden der gespeicherten Werte - Stromsparmode, Abschaltung der Hintergrundbeleuchtung bei fehlenden Videosignal incl. Dunkelsteuerung des Bildschirms - geringe mechanische Abmessungen
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Das Ansteursignal
für das abgebildete Testbild stammt natürlich von "dem" Videotestbildgeber,
welcher die Entwicklung des analogen Farbfernsehens begleitet hat, und
in keiner renommierten Videowerkstatt und bei keinem Fernsehsender
fehlen darf, der etwas auf sich hält, nämlich dem Rhode&Schwarz
SPF2 283.0611. (Leider sind im Laufe der Jahre die Elkos nicht mehr
ganz taufrisch und sollten eigentlich ersetzt werden, so dass hier im Testbild
ein leichter Linearitätsfehler im vertikalen Gitter zu sehen ist!)
Als ich endlich an ein Gebrauchtgerät mit vertretbaren Kaufpreis herankam,
war ich natürlich gleich so "vermessen", mein Rufzeichen als Senderkennung
im E-Prom zu hinterlegen.
4. Anwendung
| Das vorliegende Projekt ist speziell für
Anschluss
an das TFT-LCD
von Sharp LQ4RA34 (Industrierestposten der Firma Pollin)
entwickelt
worden. Es kann im allgemeinen aber auch an andere videotaugliche TFTs
oder Monitore, welche ausschließlich
für die landesübliche PAL-Norm gedacht
sind, angeschlossen werden.
Das anzusteuernde Display muss das Zeit- und Impulsverhalten des CCIR- und CCITT-Standards für PAL mit 25/50 Hz Bildwiederholfrequenz und 312,5/625 Zeilen verarbeiten können. Grundlageninformationen finden sich dazu in der R&S Informationsschrift "Fernseh-Standardars nach CCIR und FCC", R&S-Literatur: Info 756.6981.11 Ob ein spezielles RGB-Display PAL-tauglich ist, kann im sog. Schwar-Weiß-Modus getestet werden. Wird ein normgerechtes PAL-FBAS-Signal gemeinsam sowohl auf die RGB-Eingänge und gleichzeitig auf den SYNC-Eingang eingespeist, muss der Bildschirm korrekt und vollständig mit dem adäquaten farblosen Bild ausgesteuert werden. Natürlich sibd nach Datenblatt Stromversorgung und Mode-Selekt-Ansteuerung richtig zu wählen! Alle Anwendungen, welche nach dem NTSC-Verfahren
oder dem VGA-Standard der PC-Industrie entsprechen sind in keiner Weise
adaptierbar. Eine diesbezügliche, anderweitige Anpassung ist weder
von uns beabsichtigt noch technisch problemlos realisierbar. LCD-
oder- TFT-Displays der Computerindustrie benötigen dafür in der
Regel eine gänzlich andere Signalaufbereitung;
außer diese sind ausdrücklich auch für Video spezifiziert
oder derart multisync-tauglich, dass sie den o.g. CCITT-Video-Standard
wirklich verarbeiten können. Auch der automatische Pixelabgleich funktioniert
naturgemäß nicht bei Videoanwendung, was auch das deutlich
schlechtere Videobild bei sog. Beamerprojektionen erklärt.
Anfragen in diese Richtung an die Entwickler erübrigen sich also deshalb; andere Entwicklungen und spezielle Kundenaufträge sind momentan nicht beabsichtigt. Der interessierte Elektroniker möge sich also damit selber auseinandersetzen. Weitere Infos darüber finden sich bei http://home.t-online.de/home/j.redelfs/sync.htm und bei http://www.thorstenshomepage.de/seiten/rgbvga.htm. Wer jedoch überhaupt keinen Ahnung von Videosignalverarbeitung hat, sollte sich lieber nicht an die Ansteuerung eines gänzlich unbekannten TFTs wagen sondern eine fertige - wenngleich auch etwas kostspieligere - Lösung wählen. |
5. Funktion
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| Um das System der PAL-Farbildübertragung grundlegend verstehen
zu können, betrachten wir zunächst einmal nur ein ganz einfaches
Farbbild, nämlich eine sog. Farbtreppe.
Wie sieht nun dazu das zugehörige Video-Oszillogramm
aus? Diese Oszillogramm zeigt eine Zeile, welche alle 64µS neu geschrieben
wird. Jede dieser 625 Zeilen beginnt mit der Austastlücke, welche
zur Synchronisation verwendet wird. Der anschließend folgende, kurze
Burst - das ist das typische Kennzeichen für ein PAL-Signal -
synchronisiert phasenstarr den Farbträgeroszillator im PAL-Dekoder
auf genau 4,43361875 MHz. Übrigens wäre das auch ein Ansatz für
ein Frequenznormal, was an
anderer Stelle meiner Homepage beschrieben ist, wenn nur der Frequenzwert
nicht so arg "krumm" wäre! Diese Frequenz wurde eben so gewählt,
um Störmuster im Bild zu vermeiden (fFarbe = 283,75 * fZeile
+ 25 Hz). Das Luminanzsignal Y wird nun, je nach Farbe mit genau
der selben Frequenz amplitudenmoduliert. Der Pegel gibt dabei die Farbsättigung
an und die Phasenlage
zum Burst beinhaltet die eigentliche Farbinformation. Damit aber Phasenfehler
bei der Übertragung keinen Einfluss mehr haben, hat sich der Erfinder
des PAL-Systems im Jahre 1963, ehemaliger Lehrbeauftragten der Universität
Hannover, Professor Walter Bruch, damals für die Firma Telefunken
arbeitend, einen simplen Trick einfallen lassen: Jede zweite Zeile wird
einfach gegenphasen übertragen. Die Bezeichnung PAL erklärt
also das Farbfernsehsystem „Phase
Alternating
Line“
mit seiner zeilenweisen Fehlerkorrektur. Der PAL-Dekoder ermittelt einfach
nur die Phasenlage und vergleicht sie mit der vorausgehenden, gespeicherten
Zeile (aus der 64µS-PAL-Verzögerungsleitung !). Abweichungen
können so ganz leicht korrigiert werden; allerdings auf Kosten der
Farbsättigung. Früher verwendte man zur Verzögerung Glaskeramikresonatoren;
heute erledigen das viel präziser und eleganter digital-elektronische
Schieberegister vom Typ TDA4665.
Dass die Farbinformation, der sog. Chrominanzanteil, sich nun aus nur zwei zu übertragenden Signalen (und nicht aus drei, nämlich ROT, GRÜN und BLAU, dem allseits bekannten RGB-Signal) zusammsetzt, braucht hier nicht Thema der Erörterung zu sein. Es sollte reichen, dass zwischen den drei Grundfarben eine mathematische Beziehung besteht. In einer Widerstandsmatrix lässt sich senderseitig das Y-Signal genau aus 0,3R, 059G und 0,11B zusammenfügen. Nach etwas Gehirnakrobatik wird klar, dass eben zwei Farb-Signalgrößen zur Übertragung reichen. Das Gemisch aus diesen phasenmodulierten, skalaren Größen U=0,493(B-Y) und V=0,877(R-Y) wird schließlich mit dem Amplitudenwert Y und den eingefügten Synchronisationsimpulsen auf nur einer 75-Ohm Leitung übertragen. Sehr ausführlich und verständlich ist die FBAS-Signalaufbereitung bei: http://www.weblearn.hs-bremen.de/risse/AWI/PC_EYE/PC_EYE.HTM beschrieben. Im Empfänger beschreitet der PAL-Dekoder letztendlich den umgekehrten Weg. Die Ansteuersignale für das TFT werden zurückgewonnen und einzeln als ROT, GRÜN und BLAU sowie das SYNC-Signal herausgeführt. Damit die Signalausgänge des VideoprozessorsSTV2118B korrekt arbeiten, benötigt man noch den sog. Sandcastle-Impuls. Diesen generiert ein µP AT89C2051 zeitsynchron neben der Erzeugung von Steuersignalen für Helligkeit, Kontrast und Farbsättigung; sowie natürlich der Initialisierung des Videoprozessors. Für verlustfreien, wirschaftlichen Energiehaushalt sorgen drei recht robuste Schaltregler MC34063. Was hier so kompliziert klingt, meistert eben unsere "kleine" Schaltung mit Bravour. Die eigentliche Farbmischung aus dem rekonstruierten RGB-Signal macht dann das TFT. Das ist alles; einfach, oder nicht? |
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6. Auch anders herum!
Und wer RGB nach PAL konvertieren möchte (das geht noch viel einfacher), der schaut bei http://pwp.netcabo.pt/pscoelho/vgatv/hardware-MC1377.html, http://www.hut.fi/Misc/Electronics/circuits/vga2tv/psergio_circuit.html oder http://www.thorstenshomepage.de/seiten/mc1377.htm rein. Dort findet sich neben vielen anderen interessanten Videoanwendungen auch der passende Schaltungsvorschlag. Seit kurem ist die Seite: http://pe1pwb.pi6atv.com/ aktiv. Dazu noch weitere tolle Anwendung, allerdings in holländisch: ein Video-Rufzeichengenerator. Das Datenblatt zum MC1377P findet sich u.a. hier.
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Eine äußerst interessante Seite ist auch: http://www.epanorama.net/links/videocircuits.html.
Dort findet sich alles, was mit Video zu tun hat!
7. Das TFT am PC?
Das verwendete TFT hat derart gute Bildqualität, dass es auch
zur Not als Bildschirm für einen PC dienen könnte; mit gewissen
Abstrichen versteht sich: Feine Pixelraster sind damit natürlich nicht
mehr darstellbar; und die verwendete Grafikkarte muss den CCITT-Video-Zeitstandard
erzeugen können. Die Bildauflösung ist dabei naturgemäß
recht gering. Technische Information dazu finden sich hier.
8. Dienst an der Menschheit
Bausätze zum hier von mir veröffentlichen Projekt sind bei DL2RCG erhältlich! Haben Sie Bedarf oder daran Interesse? Dann lesen Sie hier eingeblendet den gesamten, ausführlichen Beitrag zu diesem Projekt von:oder Sie besuchen Sie einfach die Homepage von: DL2RCG
Für informative Fragen stehe ich Ihnen ebenfalls durch 
zur Verfügung ... aber bitte NICHT so: ...
da sonst naturgemäß nix kommt!
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(C) by DK6RX, Norbert Friedrich
1999, 2000, 2001, 2002, 2003
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last Update: 2003-06-16