LABORATORIO DE TELEVISIÓN PRÁCTICA Nº 3 RECEPTOR DE TELEVISIÓN AJUSTES Y MEDIDAS EN EL PROCESADOR DE VÍDEO

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1 LABORATORIO DE TELEVISIÓN PRÁCTICA Nº 3 RECEPTOR DE TELEVISIÓN AJUSTES Y MEDIDAS EN EL PROCESADOR DE VÍDEO - Canal de Luminancia - Canal de Crominancia

2 ÍNDICE 1.- INTRODUCCIÓN Entradas de Vídeo 2.- CANAL DE LUMINANCIA Y BLOQUES DE PROCESADO ANALÓGICO DE VÍDEO 3.- MEDIDAS EN EL CANAL DE LUMINANCIA Componente de Luminancia Medida del Retardo de la Señal de Luminancia 4.- CANAL DE CROMINANCIA Demodulador de Tiempo Oscilador de Subportadora Circuito de Identificación PAL Circuito CAC y Supresor de Color 5.- MEDIDAS EN EL CANAL DE CROMINANCIA Salida del Decodificador PAL Medida del Margen del CAC Fase del Oscilador de Subportadora Señales del Bloque Conmutador YUV Señales RGB a la salida del Procesador de Vídeo Señales RGB del Decodificador de Teletexto Señales RGB del Conector VGA

3 1.- INTRODUCCIÓN La Señal de Vídeo Compuesto (SVC), obtenida a partir de la demodulación de la señal de F.I., contiene las informaciones de luminancia y crominancia que permitirán reproducir la imagen en la pantalla del televisor. Ambas informaciones, luminancia y crominancia, se procesan en circuitos distintos, puesto que la de crominancia está codificada según el sistema empleado en la transmisión (en este caso PAL), y es necesario decodificarla en un circuito independiente para recuperar la información contenida en ella, antes de combinarla con la información de luminancia para disponer de las señales R, G, B aplicables a los píxeles de la pantalla. Si la señal de vídeo corresponde a una emisión en color, las componentes R, G, B tendrán en cada instante la relación de amplitudes correspondientes al color que cada píxel de la pantalla ha de reproducir. Para ello, cada píxel contiene tres subpíxeles que se iluminan individualmente con cada una de las tres componentes. En el supuesto de que la emisión sea monocromática, la SVC contendrá únicamente la información Y de luminancia y la excitación de los tres subpíxeles rojo, verde y azul de cada píxel se hará con esta señal Y. En este caso la imagen resultante será en blanco y negro. Recorrido de la Señal: La figura 1 muestra el camino que recorre la señal de vídeo compuesto, desde la salida del demodulador de FI hasta la entrada de los canales de luminancia y crominancia del procesador de vídeo. al Procesador de Audio Crom Lum Figura 1.- Recorrido de la SVC hasta la entrada de los canales de luminancia y crominancia del procesador de vídeo. 3-3

4 La salida del demodulador de FI en la vía dedicada al procesado de vídeo contiene la señal de vídeo compuesto junto con un residuo de la subportadora de sonido (intercarrier). Para evitar perturbaciones indeseables en la imagen debidas a la presencia de este residuo de subportadora, existe un filtro banda eliminada sintonizado a 5,5 MHz en la misma salida de la etapa de FI. A partir de este punto (TP6) se dispone de la SVC prácticamente libre de subportadora de sonido. Selector de Entradas de Vídeo: La Señal de Vídeo Compuesto procedente del demodulador de FI pasa por el selector de entradas de vídeo antes de entrar en el procesador de vídeo. Este circuito selector contiene un conmutador de vídeo que permite elegir entre las siguientes señales: * Vídeo Compuesto interno (Proporcionado por el demodulador de FI). * Vídeo Compuesto entrando por la patilla 20 del Euroconector (Entrada EXT1 seleccionada con el mando a distancia). Esta entrada se activa automáticamente cuando por la patilla 8 del Euroconector se recibe una tensión mayor de 10V. * Vídeo Compuesto (Conector RCA) o Separate Video (conector MiniDIN) situado en la trasera del TV (Entrada AV2 seleccionada con el mando a distancia). Se activa la entrada de vídeo por el conector S-Video siempre que no se conecte físicamente el conector RCA de vídeo (color amarillo). El audio siempre entra por los conectores RCA Rojo y Blanco. * Vídeo Compuesto (Conector RCA) o Separate Video (conector MiniDIN) situado en el lateral del TV (Entrada AV3 seleccionada con el mando a distancia). Funcionamiento idéntico al descrito para la entrada trasera AV2. El televisor también dispone de entradas de vídeo en formato R, G, B pero lo hace a través de otros puntos del diagrama de bloques: * Las señales R (patilla 15), G (patilla 11), B (patilla 7) del Euroconector entran al TV a través del bloque RGB/YUV. Se activa esta entrada R, G, B a través del Euroconector seleccionando con el mando a distancia la posición EXT1 y conectando a la patilla 16 del mismo Euroconector la señal de Fast Blanking (una tensión de 2V que puede contener impulsos de línea y de campo). Si esta señal FB no está presente, se da paso a la señal de vídeo compuesto por la patilla 20 del Euroconector. * Las señales R, G, B del conector SVGA entran al TV a través del bloque RGB SWITCH situado delante de los ADC dedicados a las 3 señales RGB analógicas del procesador de vídeo. Esta entrada se activa seleccionando con el mando a distancia la posición PC VIDEO IN. 3-4

5 * Las señales R, G, B del Teletexto entran al procesador de video a través del bloque RGB INSERT situado a la salida de la matriz YUV/RGB. Esta entrada se activa pulsando en el mando a distancia la tecla Teletexto. Procesador de Vídeo: En el procesador de vídeo se realiza todo el proceso de recuperación de las señales primarias R, G, B, a partir de la Señal de Vídeo Compuesto seleccionada. Para ello, esta SVC recorre dos circuitos distintos, el canal de luminancia y el de crominancia, ambos contenidos en el citado procesador de vídeo. El canal de luminancia tiene a su entrada un filtro banda eliminada que rechaza la subportadora de crominancia de la SVC dejando solamente paso a la señal de luminancia, mientras que en el canal de crominancia se inyecta exclusivamente la subportadora de crominancia modulada, obtenida por filtrado a partir de la misma SVC, mediante un filtro paso banda sintonizado a 4,43MHz. El circuito dedicado al canal de crominancia proporciona a su salida las señales Diferencia de Color : (R-Y) y (B-Y). Por matrización de estas últimas con la señal Y obtenida en el circuito del canal de luminancia, se obtienen las tres componentes primarias: R, G, B las cuales, después de ser tratadas en las subetapas de conversión analógico-digital, pasan a los circuitos de procesado de vídeo digital para poder excitar los píxeles de la matriz de la pantalla de Plasma ó TFT-LCD. 3-5

6 1.1.- ENTRADAS DE VÍDEO. Utilizando el osciloscopio, medir las señales de vídeo presentes en las diferentes entradas del Selector de Vídeo del TV. Emplear la mira para generar las señales de entrada al TV, la cual deberá estar configurada de la siguiente forma: - Señal de vídeo con carta de barras de color al 100% - Canal de salida de RF: 25 (Portadora de imagen en 503,25 MHz) - Nivel de salida de RF: 70dBµV (atenuar 10dB el nivel máximo de la mira que es de 80dBµV) a) Medida en el punto de prueba TP6 Vídeo demodulado. - Conectar la salida de RF de la mira a la entrada de antena del TV. - Sintonizar en el TV el canal Visualizar la señal de TP6 en el osciloscopio y anotar sus parámetros más destacados. b) Medida en el punto de prueba TP7 Entrada por el euroconector. - Conectar el euroconector de la mira al euroconector trasero del TV. - Comprobar que el TV se conmuta automáticamente a esa entrada, por la presencia de la tensión de conmutación >10V en la patilla 8 del euroconector. Medir esta tensión. - Si no hay conmutación automática, seleccionar con el mando a distancia la entrada EXT1. - Visualizar en el osciloscopio la señal del punto de prueba TP7 del televisor y anotar sus parámetros más destacados. - Comparar la calidad subjetiva de la imagen en la pantalla con la obtenida en el punto anterior cuando se entraba en RF en el TV. Figura 2.- Vista exterior del Euroconector del TV. 3-6

7 c) Medida en el punto de prueba TP8 Entrada por el conector RCA trasero. - Usar el cable euroconector/rca para entrar en el TV con la señal de vídeo de la mira por el conector RCA (amarillo) trasero del TV. - Seleccionar con el mando a distancia la entrada Vídeo Exterior AV2 - Visualizar la señal de TP8 en el osciloscopio y anotar sus parámetros más representativos. d) Medida en el punto de prueba TP9 Entrada por el conector S-Vídeo lateral. - Conectar la salida S-Vídeo de la mira a la entrada lateral S-Vídeo del TV. - Seleccionar con el mando a distancia la entrada Vídeo Exterior AV3 - Visualizar la señal de TP9 en el osciloscopio y anotar sus parámetros más destacados. - Desconectar el cable del conector S-Vídeo de la mira y visualizar con el osciloscopio las señales del conector de la mira: En su pin 3 respecto de masa por el pin 1 (luminancia con sincronismos) y en su pin 4 respecto de masa por el pin 2 (subportadora de crominancia). Relacionar los resultados con la señal medida en TP9. Figura 3.- Vista exterior del conector S-Vídeo de la mira. - Volver a conectar el cable S-Video al TV y comparar la calidad subjetiva de la imagen en la pantalla con la obtenida entrando en el TV por el euroconector con la Señal de Vídeo Compuesto. 3-7

8 2.- CANAL DE LUMINANCIA Y BLOQUES DE PROCESADO ANALÓGICO DE VÍDEO El canal de luminancia procesa la señal resultante de eliminar la subportadora de crominancia de la SVC disponible a la salida del Selector de Vídeo, mediante un filtro banda eliminada centrado en 4,43MHz (sistema PAL B/G). Algunos televisores en lugar de usar filtros banda eliminada para suprimir la crominancia utilizan filtros de tipo peine ( Comb-Line ) basados en líneas de retardo. Con esta solución se suprimen de la SVC las rayas espectrales de la crominancia, afectando poco a las de luminancia lo que aumenta la anchura de banda de la señal de luminancia y con ello la resolución de la imagen. La señal, después del filtrado de la crominancia, pasa por una línea de retardo de luminancia cuya función consiste en compensar los diferentes tiempos de propagación de la señal en los canales de luminancia y crominancia. El retardo que introduce esta línea del canal de luminancia es aproximadamente de 1,2µs y con ello se consigue que la señal de luminancia llegue al mismo tiempo que las señales diferencia de color (U y V) al dispositivo YUV Insert. La citada línea de retardo de luminancia no debe confundirse con la línea de retardo usada en el decodificador de crominancia, cuyo retardo es de 64µs. Ambas líneas de retardo no sólo cumplen funciones diferentes, sino que también se fabrican con tecnologías diferentes. La señal de luminancia, ya retardada (punto de prueba TP10), se amplifica para entrar con el nivel adecuado respecto de las componentes de color en el dispositivo YUV Insert. - Conmutador YUV INSERT El dispositivo YUV Insert es un conmutador que permite seleccionar las señales YUV obtenidas desde la SVC en los circuitos del TV o las señales YUV obtenidas a partir de las entradas RGB del Euroconector. Figura 4.- Conmutador YUV Insert. 3-8

9 Este conmutador YUV Insert dispone en su interior de tres conmutadores en paralelo, que están gobernados por la señal de control Fast Blanking (punto de prueba TP19), procedente del terminal 16 del Euroconector. Cuando en el TV se selecciona la entrada exterior EXT1 (Euroconector) y la señal de Fast Blanking está activa, los tres conmutadores del dispositivo YUV Insert dan paso a las señales YUV generadas a partir de las entradas RGB por el Euroconector. Estas señales YUV con origen en las componentes RGB del Euroconector se obtienen a partir del conversor RGB Scart/YUV Scart (Bloque RGB/YUV), el cual convierte las señales RGB que entran por el Euroconector en información de luminancia (Y) e información de crominancia (U y V). - Procesador de Mejora de Imagen Las salidas YUV del conmutador YUV Insert se dirigen al Procesador de Mejora de Imagen. En este procesador de vídeo analógico se realizan las siguientes funciones: - Procesamiento del vector de luminancia. - Procesamiento del vector de color. - Procesamiento espectral. - Procesado del ruido de la señal. Figura 5.- Procesador de Mejora de Imagen. El procesamiento del vector de luminancia se efectúa controlando de forma no lineal, en 5 secciones discretas del histograma, la distribución de los valores de luminancia medidos en la imagen. El resultado es un mejor contraste entre las diferentes partes de la imagen. Para mantener una reproducción adecuada del color, también se controla la saturación de las señales diferencia de color U y V a partir del procesamiento del vector de luminancia. El procesamiento del vector de color corrige dinámicamente la tonalidad de la piel humana, detectando todos los colores cercanos al de la piel y modificándolos de forma que se correspondan con la tonalidad correcta de ésta. 3-9

10 En el procesamiento del color también actúan dos circuitos: el circuito de realce del verde, que provoca un aumento de la saturación media del color verde, y el circuito de estiramiento al azul, el cual desplaza hacia un blanco con ligero matiz azul los colores cercanos al blanco que tengan suficiente contraste; de esa forma se mejora la sensación de luminosidad del blanco obtenido. El procesador espectral mejora las transiciones de la luminancia y del color, realzando los detalles de la luminancia. El procesador de ruido determina el ruido durante el borrado de campo en los tramos libres de información de imagen (teletexto, VITS, etc). A partir de la estimación de este ruido se efectúa un control inteligente del ruido de la imagen. - Conversor YUV/RGB Las salidas Y, U y V del Procesador de Mejora de Imagen, se llevan al bloque conversor YUV/RGB en el cual, mediante una operación de matrizado, se generan las componentes primarias R, G y B. R G B - Conmutador RGB INSERT Figura 6.- Matrizado YUV/RGB. Las componentes de color R, G y B proporcionadas por el conversor YUV/RGB se dirigen al conmutador RGB Insert. Este dispositivo permite elegir entre las componentes RGB de la señal de vídeo y las componentes RGB asociadas a la señal de Teletexto. R G B Figura 7.- Conmutador RGB Insert. 3-10

11 Este bloque RGB Insert dispone en su interior de 3 conmutadores en paralelo, que están gobernados por la señal FB TXT procedente de la unidad de control (µc) del televisor. Mediante dichos conmutadores se insertan o multiplexan las componentes RGB de la señal de teletexto las cuales se generan en la misma unidad de control (µc) del televisor. El ajuste de saturación del color de la imagen (ajuste asociado a la información de crominancia) se realiza en este bloque. También aquí, en caso de trabajar con señales del sistema NTSC, se realiza el ajuste de tinte ( Hue ) o matiz de la imagen (ajuste inexistente en el sistema PAL). - Filtro Antialiasing Las salidas RGB del bloque RGB Insert se aplican en paralelo a tres filtros Antialiasing para recortar la anchura de banda de las componentes de color RGB, con el objetivo de que estas señales se puedan tratar adecuadamente en las subsiguientes etapas de procesado digital del procesador de vídeo R G B Figura 8.- Filtro Antialiasing. - Bloque RGB SWITCH Este dispositivo es un conmutador en el que confluyen las componentes RGB del procesador de vídeo una vez filtradas y las entradas RGB analógicas procedentes del conector VGA. R G B VGA TV SW Figura 10.- Conmutadores RGB y Sincronismos para entrada de señal VGA. 3-11

12 El bloque RGB SWITCH contiene tres conmutadores en paralelo, gobernados por la señal de control VGA TV SW (Puntos de prueba TP 26 y TP 33) suministrada desde la Unidad de Control del televisor ( µc). Cuando en el televisor se selecciona la entrada de PC (PC IN), la señal VGA TV SW actúa sobre los tres conmutadores permitiendo el paso de las componentes R IN VGA (TP 23), G IN VGA (TP 24) y B IN VGA (TP 25) del conector VGA. Al mismo tiempo, la señal VGA TV SW actúa conmutando los circuitos de sincronismos del televisor para aceptar las señales de sincronización horizontal y vertical procedentes del conector VGA (TP 32 y TP 31) con el objetivo de adaptar los barridos horizontal y vertical del televisor a las características de la señal VGA. Las señales presentes en el conector VGA se indican en la siguiente tabla: Pin Señal Sentido Descripción 1 RED Red Video (75 ohm, 0.7 V p-p) 2 GREEN Green Video (75 ohm, 0.7 V p-p) 3 BLUE Blue Video (75 ohm, 0.7 V p-p) 4 ID2 Monitor ID Bit 2 5 GND Ground 6 RGND Red Ground 7 GGND Green Ground 8 BGND Blue Ground 9 KEY - Key (No pin) 10 SGND Sync Ground 11 ID0 Monitor ID Bit 0 12 ID1 or SDA Monitor ID Bit 1 13 HSYNC or CSYNC Horizontal Sync (or Composite Sync) 14 VSYNC Vertical Sync 15 ID3 or SCL Monitor ID Bit 3 Las flechas indican el sentido de las señales considerando a la izquierda el ordenador y a la derecha el monitor o TV. Todas las señales, excepto las R, G, B tienen niveles TTL. Figura 11.- Conector VGA del TV, tipo Sub-D HD

13 3.- MEDIDAS EN EL CANAL DE LUMINANCIA Instrumentación: - Osciloscopio. - Mira. (SVC con salida por Euroconector). Conexión del equipo: - Entrada al TV desde la mira por el Euroconector trasero. - Comprobar que está desactivada la señal FB (Fast Blanking) aplicada al Euroconector del TV por la patilla COMPONENTE DE LUMINANCIA Medidas: - Seleccionar en la mira una señal de vídeo con carta de barras de color al 100% de saturación. - Conectar el canal A del osciloscopio al punto de prueba TP-7 (SVC de entrada por el Euroconector). - Conectar el canal B del osciloscopio al punto de prueba TP-10 (canal de luminancia). - Identificar la señal en TP-10 como la componente de luminancia con sincronismos, asociada a la SVC completa de la carta de barras de color en TP-7. - Observar que la señal de luminancia en TP-10 tiene un cierto retardo con relación a la señal de la carta de barras de color en TP MEDIDA DEL RETARDO DE LA SEÑAL DE LUMINANCIA El objeto de esta medida es conocer con exactitud el retardo que se introduce en la señal de luminancia para hacerla coincidir en el tiempo con las de diferencia de color U y V, a su llegada a la matriz para formar las señales primarias R, G y B. El tiempo de propagación de una señal a través de un circuito depende directamente del ancho de banda que ocupa dicha señal, siendo aquél tanto menor cuanto mayor es el citado ancho de banda. En base a ello puede decirse que la señal de luminancia, que abarca unos 5 MHz, es más "rápida" que la de crominancia que sólo dispone de 1,8 MHz aproximadamente. Esta es la razón de introducir un elemento retardador que compense la diferencia de tiempos de propagación entre ambas informaciones. La ausencia de dicho elemento provocaría en la imagen un defecto de superposición entre las informaciones de luminancia y crominancia, tal como indica la figura

14 a) Señal de crominancia (R, G, B) b) Señal de luminancia correspondiente al color R, G, B Figura 12.- Retardo τ de la señal de crominancia respecto de la de luminancia. Medidas: - Seleccionar en la mira una carta de escalera de grises. - Conectar las señales de los puntos de prueba TP-7 y TP-10 a las entradas de los dos canales A y B del osciloscopio, utilizando las sondas de medida. - Ajustar el barrido retardado del osciloscopio para visualizar con claridad el flanco de subida o bajada de uno de los escalones de gris de la señal de luminancia. - Superponer e igualar la amplitud de las dos formas de onda, según aparece en la figura 13, para medir el retardo con suficiente precisión. 1,2µs a) Señal en TP-7 b) Señal en TP-10 Figura 13.- Medida del retardo de la señal de luminancia. 3-14

15 4.- CANAL DE CROMINANCIA La figura 14 muestra el diagrama de bloques del canal de crominancia correspondiente al sistema PAL, donde están representados los elementos funcionales más destacados del mismo. Filtro P.Banda 4,43 MHz 1 U cos (ωt) ± V sen (ωt) A B 4 3 Demodulador de Tiempo 8 7 U cos (ωt) ± V sen (ωt) Borrado 5 + CAC + Supresor Color Borrado P. Salva Generador Puerta Salva + Borrado Almena 27 U Identif. PAL + Supresor Color V 6 C17 U cos (ωt) 8 Demodulador Síncrono U U Filtro B - Y Biestable H / 2 H/2 ± V sen (ωt) 7 cos (ωt) Demodulador Síncrono V V V Filtro G - Y R - Y ± sen (ωt) Detector Φ = 90º 8 U cos (ωt) cos (ωt) H/2 ± sen (ωt) Detector Fase Salva Desfasador 90º 9 Conmutador H / 2 Conmutador H / 2 + sen (ωt) + sen (ωt) U = 0,493 (B-Y) V = 0,877 (R-Y) V C O 10 Filtro Conmutador H / 2 + H/2 Ajuste frec. subportadora Figura 14.- Diagrama de bloques del canal de crominancia 3-15

16 En la entrada del canal de crominancia (ver figura 1), se extraen las informaciones de crominancia y salva de la señal de vídeo compuesto (SVC) disponible a la salida del Selector de Entradas de Vídeo, mediante un filtro paso banda sintonizado a 4,43 MHz. Esta señal se amplifica posteriormente en una etapa de ganancia regulada (AGC) de modo que a la salida el nivel de la salva (subportadora de crominancia que sirve de referencia de amplitud y de fase para la recuperación del color de la imagen) se mantiene constante frente a variaciones de amplitud provocadas por la sintonía del canal recibido. En estas condiciones, la información de crominancia de la imagen también queda estabilizada pero conservando sus valores de amplitud y fase relacionados con el color transmitido. La tensión de regulación (CAC) del amplificador se origina en un circuito al que se le aplica la componente "U" demodulada de la información de color, en combinación con la señal Puerta de Salva. El resultado final es un nivel constante de las componentes diferencia de color U= 0,493(B-Y) y V = 0,877 (R-Y) de la salva, a la salida del decodificador PAL. La señal de croma a la salida de la etapa amplificadora puede anularse por la información que llega del circuito de identificación. En efecto, en el supuesto de que los conmutadores PAL (H/2) de emisora y receptor no estén en fase, se bloquea el amplificador de crominancia para evitar una reproducción errónea de los colores. Las señales de croma y salva soportadas por la subportadora de 4,43MHz se llevan al circuito Demodulador de Tiempo. A la entrada de este circuito, las componentes ±V (la fase de la componente V varía 180º de una línea de barrido a otra) y U están modulando en cuadratura a la subportadora de crominancia de 4,43MHz. La amplitud y la fase resultante de dicha modulación (con portadora suprimida), informan sobre el color transmitido. La figura 15 muestra, a modo de ejemplo, la representación vectorial de la modulación en cuadratura de la subportadora de 4,43MHz con la información del color púrpura (magenta). Componente V Color magenta Componente U Figura 15.- Representación vectorial de la modulación en cuadratura de la subportadora de crominancia con las señales V y U. Color magenta. 3-16

17 La conmutación de la componente ±V de una línea a otra, queda identificada por la señal de salva, cuya secuencia de conmutación se ilustra en la figura 16. Línea de barrido n n + 1 n + 2 Señal de salva Subportadora modulada con color magenta Figura 16.- Giro de fase secuencial de las señales de salva y subportadora de crominancia modulada con información de color magenta en líneas sucesivas. El demodulador de tiempo o filtro peine se conecta a la salida del amplificador de ganancia regulada. En este demodulador de tiempo se separan las señales de croma y salva en sus dos componentes, ±Vsen(ωt) y Ucos(ωt), que todavía modulan en amplitud la subportadora de 4,43MHz. Ambas señales de 4,43MHz moduladas se aplican finalmente a sendos demoduladores síncronos (demodulador V y demodulador U) junto con las subportadoras regeneradas en el televisor a partir de la señal de salva. En condiciones normales de funcionamiento hay una coincidencia exacta entre las fases de las señales de 4,43MHz moduladas y las subportadoras regeneradas aplicadas a cada demodulador. De no ocurrir así la salida demodulada vendrá afectada por el factor cos α, siendo α el ángulo de desfasamiento entre las dos señales. Esto último supone una disminución de saturación del color reproducido tanto mayor cuanto más elevado sea α, pero manteniéndose inalterado su tinte. Una vez recuperadas las señales V y U en los respectivos demoduladores síncronos, se llevan a un circuito matriz donde se obtienen las componentes R-Y, B-Y y, por combinación lineal de éstas, la tercera señal de diferencia de color G-Y. La regeneración de la subportadora en el receptor tiene lugar por medio de un VCO estabilizado por cuarzo y sincronizado en frecuencia y fase con la señal de salva. La tensión de regulación del oscilador se genera en un circuito (detector fase salva) donde se compara la señal de subportadora aplicada al demodulador síncrono V, cuya fase varía 180º línea a línea, y la componente de la salva según el eje U, cuya fase es constante. 3-17

18 En un caso ideal, ambas señales aplicadas al detector fase salva están desfasadas 90º por lo que no se produce ninguna tensión de corrección, pero cuando dicho desfasaje difiere de 90º aparece una tensión que debidamente filtrada se aplica al oscilador para su control. El oscilador genera directamente una señal de subportadora con fase constante según el eje +V que se aplica al demodulador síncrono V, previo paso por un dispositivo (conmutador PAL o conmutador H/2) que provoca un desfasamiento de 180º cada 64 µs. De este modo, en el demodulador síncrono V se recupera la señal V original al quedar neutralizado el giro de fase de 180º en líneas alternas que introduce la emisora. Por otro lado, al demodulador síncrono U le llega la misma señal del oscilador de subportadora después de atravesar un circuito desfasador de 90º. Como esta diferencia de fase debe permanecer constante se utiliza un circuito (detector φ=90º) donde se comparan ambas subportadoras, de modo que sólo en el caso de que el desfasamiento sea distinto de 90º aparecerá una tensión de corrección. Para que haya una sincronización perfecta en el cambio de fase de 180º en emisora y receptor, se dispone un circuito (llamado de identificación) donde se comparan la señal rectangular que genera el conmutador PAL y la que entrega el demodulador síncrono V durante el periodo de la salva (ver figura 17). En caso de que no haya coincidencia, se provoca el cambio de estado del biestable H/2 y con ello la fase de la subportadora V. Línea de barrido n n + 1 n + 2 Señal de salva Fase de subportadora aplicada al demod. V Figura 17.- Giro de fase secuencial de las señales de salva y subportadora V. El circuito de identificación tiene una salida que se lleva al segundo amplificador de crominancia, el cual quedará automáticamente bloqueado cuando las citadas dos señales no estén sincronizadas. Por otro lado, la tensión de CAC que controla la ganancia del primer amplificador de croma para mantener constante el nivel de salida, se genera en un circuito que entrega una tensión directamente proporcional a la amplitud de la salva. En ausencia de ésta o para un nivel muy bajo se produce el bloqueo del amplificador de crominancia. 3-18

19 4.1.- DEMODULADOR DE TIEMPO. El demodulador de tiempo PAL, cuyo elemento más importante lo constituye una línea de retardo ultrasónica (LRU), tiene la misión de separar la información completa de crominancia, correspondiente a la modulación en cuadratura con portadora suprimida de la subportadora de crominancia de 4,43MHz: U cos (ωt) ± V sen (ωt) en sus dos componentes ortogonales, una asociada a la señal diferencia de color A-Y: F(U) = U cos (ωt) siendo U = 0,493 (B-Y) y la otra asociada a la señal diferencia de color R-Y: ±F(V) = ±V sen (ωt) siendo V = 0,877 (R-Y) Al mismo tiempo, debido al comportamiento como filtro peine de dicho circuito, se produce la supresión parcial de las componentes de luminancia que caen dentro de la banda de crominancia. La LRU está constituida por un cristal piezoeléctrico que soporta una onda mecánica ultrasónica. Tanto a la entrada como a la salida se dispone de trasductores que convierten la señal eléctrica en onda mecánica y viceversa. En estas condiciones, el retardo buscado de 64µs se consigue con una longitud del camino recorrido por la onda mecánica de 16cm, frente a los 12km que se necesitarían en un cable coaxial. Los 16cm recorridos incluyen reflexiones múltiples en los bordes del cristal, que está convenientemente tallado. El circuito del demodulador de tiempo utilizado en un caso práctico se muestra en la figura 21, aunque para simplificar la explicación se utilizará el circuito representado por el diagrama de bloques de la figura 18. D + B F F(U) = U cos Tt Señal de croma directa U cos Tt ± V sen Tt A L R U (64:s) B Señal de croma retardada D + C 180º E ± F(V) = ± V sen Tt Figura 18. Diagrama de bloques de un demodulador de tiempo PAL teórico. 3-19

20 La señal de crominancia se aplica a la entrada de la línea de retardo, cuya misión es retardar la información un periodo de tiempo equivalente a una línea de barrido (64 µs). La señal así retardada se aplica a dos sumadores, a los cuales llega asimismo la señal de crominancia directa o sin retardar. Uno de los sumadores recibe la señal de croma retardada después de que ésta sufra una inversión de 180º. Veamos ahora qué ocurre cuando a la entrada de este circuito (punto A) se aplica la señal de crominancia correspondiente a un determinado color como, por ejemplo, el magenta. Para ello hay que tener en cuenta: a) El retardo de 64 µs que introduce la línea de retardo. b) La inversión de fase de 180º que afecta a la señal retardada aplicada al sumador inferior. El inversor de 180º y dicho sumador constituyen un restador. c) El giro de fase de 180º introducido por la emisora en la componente V en líneas alternas. En la figura 19 se representan por medio de vectores las señales en los puntos más importantes del circuito demodulador en varias líneas de barrido sucesivas. Se supone, en principio, que la línea ultrasónica no introduce ni giro de fase ni atenuación de la señal, y que el tiempo de retardo es de 64 µs exactamente. Por otro lado se establece la hipótesis de que la señal de crominancia no viene afectada de ningún giro de fase indeseable. A través de la citada figura 15 puede verse cómo queda dividida la señal de crominancia en sus dos componentes: F(U) = Ucos(ωt) y ±F(V) = ±Vsen(ωt) las cuales aparecen en las salidas F y E, respectivamente, de la figura 18. Veamos ahora el caso en que la señal de crominancia venga afectada de un giro de fase indeseable. En la figura 20 se dan nuevamente las señales en forma de vectores que hay en el demodulador de tiempo. Los vectores de trazo discontinuo corresponden a las señales afectadas por el citado giro de fase, y las de trazo continuo a las teóricas. Puede apreciarse que las señales en las salidas E y F vienen afectadas igualmente por dicho giro de fase, lo que provocará en los demoduladores síncronos, como ya quedó apuntado anteriormente, una disminución de la amplitud de las señales U y V demoduladas y, consecuentemente, una desaturación de los colores de la imagen tanto más acusada cuanto mayor sea el giro de fase. 3-20

21 Línea de barrido n n + 1 n + 2 n + 3 n + 4 Señal en el punto A (color magenta) Señal en el punto D Señal en el punto B B = A - 64:s Señal en el punto C C = B - 180º Señal en el punto F = D + B F(U) = U cos (Tt) Señal en el punto E = D + C ± F(V) = ± V sen (Tt) Figura 19. Representación vectorial de la señal de croma en los distintos puntos del demodulador de tiempo. F(U) y ±F(V) son las dos componentes de crominancia. 3-21

22 Línea de barrido n n + 1 n + 2 n + 3 n + 4 Señal en el punto A (color magenta) " " " " " Señal en el punto D " " " " Señal en el punto B " " B = A - 64:s " " Señal en el punto C C = B - 180º " " " " Señal en el punto F = D + B F(U) = U cos (Tt + ") " " " " " " Señal en el punto E = D + C ± F(V) = ± V sen (Tt + ") " " Figura 20. Representación vectorial de la señal de croma en los distintos puntos del demodulador de tiempo. Dicha señal viene afectada de un giro de fase indeseable α. En las salidas del demodulador, las señales F(U) y ±F(V) sufren el mismo giro de fase. 3-22

23 En un demodulador de tiempo con componentes reales (figura 21), los circuitos sumador y restador han sido sustituidos por las resistencias R3 y R2, a cuyos extremos se aplican las señales que aparecen a la salida de la LRU (señales retardadas), mientras que al punto de unión de ambas se lleva la señal "directa" (sin retardar) a través del potenciómetro R5. La señal de salida de la LRU por el punto C está desfasada 180º con respecto a la que aparece por B, después de haber sufrido ambas el retardo de 64µs con relación a la señal de entrada por el punto A. La componente F(U) se obtiene entre el punto B y masa, y la componente ±F(V) entre el punto C y masa de manera similar a lo visto en las figuras 18, 19 y 20. Para una separación perfecta de las señales F(U) y ±F(V), las amplitudes de las señales directa y retardada en los circuitos sumadores deben ser iguales, y el desfasaje entre las señales B y C debe ser de 180º. La igualdad de amplitudes se consigue ajustando el potenciómetro R5 y la diferencia de fase de 180º mediante la bobina L1. F(U) A B 4 L1 C1 R1 L R U (64µs) DL 700 L2 C 8 7 R2 R3 D 3 ± F(V) R4 C2 R5 C3 Figura 21. Circuito demodulador de tiempo con componentes reales. 3-23

24 4.2.- OSCILADOR DE SUBPORTADORA. Para recuperar las señales U y V en los demoduladores síncronos, hay que regenerar la subportadora de color (suprimida en la emisora por razones de compatibilidad) por medio de un oscilador controlado por la señal de salva. Como la estabilidad de frecuencia que se exige es de unos ±20 Hz, se requiere el empleo de un cristal de cuarzo. Hay dos razones importantes para exigir tan elevada estabilidad al oscilador de subportadora. 1ª Cualquier modificación accidental del valor nominal de la frecuencia del oscilador queda neutralizada por la acción del dispositivo de control utilizado, siempre que tal desviación permanezca dentro del margen de retención del sistema. Dicho dispositivo entrega una tensión de corrección como resultado de comparar dos señales (oscilador y salva) de la misma frecuencia y distinta fase. Esta diferencia, conocida como error estático de fase, aumenta a medida que se aleja la frecuencia del oscilador de su valor nominal, provocando la desaturación de los colores de la imagen. Para que ésta sea lo más pequeña posible se recurre a elevar la estabilidad del oscilador con la utilización de un cuarzo. 2ª Teniendo en cuenta que el margen de enganche del dispositivo de control del TVC es relativamente pequeño (del orden de ±400 Hz), hay que garantizar el mantenimiento del sincronismo en determinadas circunstancias en las que el oscilador trabaja momentáneamente en funcionamiento libre, como por ejemplo en la puesta en marcha del TVC o por la interrupción momentánea de la señal al cambiar de canal, y esto se consigue dotando al oscilador de una gran estabilidad de frecuencia. Puede verse a través de un caso práctico el efecto producido sobre la imagen al variar entre 0 y 360º la fase de la subportadora respecto de su valor nominal. En el mejor de los casos se produce una desaturación proporcional al coseno del ángulo dado por la diferencia de fase de las señales aplicadas al demodulador síncrono (subportadora y de diferencia de color). En la figura 22 aparecen representados los colores resultantes al variar simultáneamente entre 0 y 360º las fases de subportadoras U y V, en el supuesto de que el color transmitido sea el magenta. En la citada figura se indica que el color desaparece cuando la diferencia de fase entre subportadora y señal a demodular es de 90º ó 270º. En cualquier caso, el color reproducido se mueve a lo largo de la línea A-B que contiene el color correcto magenta y su complementario el verde. Este último aparece cuando el desplazamiento de fase es de 180º. Aplicando el mismo razonamiento se puede deducir lo que sucedería con cualquier otro color. 3-24

25 B Figura 22.- Representación del color reproducido al variar la fase de las subportadoras entre 0 y 360º. El color transmitido es el magenta. 3-25

26 4.3.- CIRCUITO DE IDENTIFICACIÓN PAL. El principio de funcionamiento del sistema PAL se basa fundamentalmente en la compensación de los giros de fase que sufre la información de crominancia respecto de la señal de "salva", por medio de la inversión de 180º de la fase de la componente F(V) línea a línea. Dicha inversión de fase secuencial, introducida en la emisora, tiene que ser neutralizada en el receptor a fin de que la componente V recuperada corresponda en todo momento al color que ha de ser reproducido. Los circuitos utilizados en emisora y receptor para llevar a cabo esta función trabajan bajo el mismo principio, el cual consiste en invertir secuencialmente en 180º la fase de la subportadora aplicada al modulador V de la emisora, así como la que se inyecta al demodulador síncrono V en el receptor. Se comprende que ambos circuitos han de trabajar en perfecto sincronismo para que la señal V recuperada en el receptor coincida en todo momento con la señal V de la emisora. De no darse tal circunstancia los colores reproducidos en el receptor diferirán notablemente de los que se transmiten, principalmente aquellos que presentan una componente V alta. Para conseguir que los citados dispositivos permanezcan sincronizados, la emisora transmite, como se sabe, una señal de identificación contenida en la propia "salva", que consiste en modificar la fase de ésta al mismo ritmo que lo hace la subportadora aplicada al modulador V. Este cambio secuencial de la fase de la salva va a permitir poner en sincronismo los denominados conmutadores PAL de emisora y receptor. Para que haya una sincronización perfecta en el cambio de fase de 180º en emisora y receptor, se dispone un circuito (llamado de identificación) donde se comparan la señal rectangular que genera el conmutador PAL y la que entrega el demodulador síncronov durante el periodo de la salva (ver figura 14). Esta última presenta una polaridad constante, positiva o negativa, puesto que la señal de salva a demodular y la de la subportadora están cambiando de fase 180º cada dos líneas. El circuito de identificación está diseñado de modo que cuando hay coincidencia en el cambio de fase entre emisora y receptor, la polaridad de la señal de salva demodulada es tal que la carga del condensador C17 (figura 14) es baja. En caso contrario la polaridad se invierte y la carga de C17 aumenta hasta alcanzar un nivel que provoca el cambio de estado del biestable H/2 (conmutador PAL) y, con ello, la fase de la subportadora V regenerada. En la figura 23 se han representado las señales que intervienen en el funcionamiento del circuito de identificación, tanto si hay sincronismo entre los conmutadores PAL de emisora y receptor, como en caso contrario. 3-26

27 Señal f H/2 del biestable Componente V demodulada de la salva A) Fase de la componente V de la salva Fase de la subportadora aplicada al demodulador V Señal f H/2 del biestable B) Componente V demodulada de la salva Fase de la componente V de la salva Fase de la subportadora aplicada al demodulador V Figura 23.- A) Funcionamiento correcto del conmutador PAL. B) Funcionamiento incorrecto del conmutador PAL. 3-27

28 4.4.- CIRCUITO CAC Y SUPRESOR DE COLOR. De forma semejante a como se hace con la señal de F.I. de vídeo, la de crominancia se amplifica en un circuito cuya ganancia se regula para conseguir que la amplitud a la salida permanezca constante, a pesar de las variaciones en la entrada producidas durante el proceso de sintonía del canal recibido. La tensión de regulación se genera en un circuito (CAC-Supresor de color), donde se extrae por medio de un impulso la componente U demodulada de la salva (ver figura 24). Señal de croma 1 A B 4 3 Al demodulador de tiempo 5 + Generador Puerta Salva + Borrado Almena 27 CAC + Supresor Color Borrado Identif. PAL + Supresor Color 6 Biestable H / 2 H/2 Borrado P. Salva Señal U demodulada P. Salva Señal V demodulada P. Salva Figura 24.- Diagrama de bloques del circuito de CAC y supresor de color. La amplitud de esta tensión, debidamente filtrada, es función en todo momento de la amplitud de la salva. En ausencia de señal de salva, es decir, cuando la emisión es en blanco y negro, el amplificador de crominancia estaría trabajando a máxima ganancia, si no fuera porque debido a la acción del propio circuito de CAC, aquél se bloquea automáticamente. Algo semejante ocurre cuando tratándose de una emisión de color el nivel de señal en antena, y por consiguiente la amplitud de la salva, es muy bajo. El margen de regulación del CAC es suficiente para mantener constante la amplitud de la señal de croma a la salida del amplificador cuando la sintonía del televisor se modifica en un margen considerablemente amplio (±300 khz aproximadamente, alrededor del punto de sintonía óptimo). La figura 25 ilustra esto último. 3-28

29 Figura 25. Diagrama de bloques ilustrativo del funcionamiento del circuito de CAC. Sobre las etapas amplificadoras de crominancia actúa otro circuito supresor de color, que se encarga de eliminar la salida de croma en el supuesto de que no haya coincidencia de fase entre los conmutadores PAL de emisora y receptor. El ajuste de saturación del color de la imagen se realiza directamente sobre las componentes RGB obtenidas, en el bloque del procesador de vídeo denominado Conmutador RGB INSERT. Los circuitos supresores de color (figura 24) actúan siempre que se dé alguna de las circunstancias que se describen a continuación. a) Cuando la señal recibida corresponde a una emisión en blanco y negro. En este caso, las componentes de la señal de luminancia situadas en la parte alta del espectro de vídeo, que caen dentro de la banda de paso del canal de crominacia, pasarían a través del amplificador de croma, apareciendo a la salida con una gran amplitud. Esta señal, después de atravesar el demodulador de tiempo, sería detectada erráticamente en los demoduladores síncronos, dando lugar a la aparición de informaciones U y V totalmente arbitrarias, las cuales provocarían un efecto pernicioso sobre la imagen de blanco y negro, manifestándose en forma de ráfagas coloreadas, principalmente en las transiciones de la señal de luminancia. 3-29

30 b) Cuando el nivel de señal en antena es muy bajo (emisión en color). En estas circunstancias la imagen estaría acompañada de un ruido de fondo coloreado tanto más intenso cuanto más débil es la señal. Se ha comprobado al respecto que la imagen resultante suele ser más tolerable si se suprime la información de crominancia. c) Cuando los conmutadores PAL de emisora y receptor se encuentran en oposición de fase. Los efectos que aparecen sobre los colores de la imagen, en el supuesto de que los conmutadores PAL de emisora y receptor no estén en fase, ya fueron estudiados anteriormente, de donde se deduce que es imprescindible bloquear el amplificador de crominancia. Normalmente esta situación no puede darse de forma permanente, a no ser que esté provocada por una avería en los circuitos del televisor, ya que la sincronización de ambos conmutadores tiene lugar segundos después de poner en marcha el aparato y antes de que aparezca la imagen en pantalla. d) Cuando el oscilador de subportadora está desincronizado. Este caso se refiere al hecho de que el oscilador de subportadora está oscilando a una frecuencia distinta a la de salva (4, MHz). Las consecuencias que esta situación provocaría en los colores de la imagen reproducida, que ya fueron descritas, es lo que hace imprescindible el bloqueo del amplificador de crominancia. 3-30

31 5.- MEDIDAS EN EL CANAL DE CROMINANCIA SALIDA DEL DECODIFICADOR PAL Instrumentación: - Osciloscopio - Mira (SVC con salida por Euroconector) Conexión del equipo: - Entrada al TV desde la mira por el Euroconector trasero. - Señal de vídeo con carta de barras de color al 100% de saturación Señales Diferencia de Color U y V Se trata de identificar las señales diferencia de color U y V a la salida del decodificador PAL: U = 0,493 (B-Y) V = 0,877 (R-Y) Los coeficientes 0,493 y 0,877 son factores de ponderación que reducen la amplitud de las señales diferencia de color B-Y y R-Y, convirtiéndolas en las señales U y V, con el objetivo de limitar la excursión de la crominancia en la portadora de RF de imagen cuando se modula con la señal de vídeo compuesto. Medidas: Sincronizar el osciloscopio con la SVC tomada en TP-7 y conectada al canal B. a) Conectar la sonda del canal A del osciloscopio al punto de prueba TP-11 correspondiente a la señal Diferencia de Color U. Identificar las señales (Figura 26) y anotar resultados. Figura 26.- Señales U y Vídeo Compuesto 3-31

32 b) Conectar después la sonda del canal A del osciloscopio al punto de prueba TP-12 correspondiente a la señal Diferencia de Color V. Identificar las señales (Figura 27) y anotar resultados. Figura 27.- Señales V y Vídeo Compuesto Señal de Almena La señal de almena se obtiene en los circuitos separadores de sincronismos, y es fundamental en el funcionamiento del decodificador PAL. Esta señal de almena se compone de dos impulsos superpuestos, los cuales al separarse en los circuitos del canal de crominancia, dan lugar por un lado al impulso de borrado del retrazado horizontal y por otro a la señal Puerta de Salva que coincide en posición con la señal de salva de las líneas de la SCV. Con la señal Puerta de Salva se abre una ventana de tiempo, coincidente con la presencia de la señal de salva, que permite mediante un circuito de PLL enganchar el oscilador de subportadora del televisor a la señal de salva del vídeo recibido. Medidas: Sincronizar el osciloscopio con la SVC tomada en TP-7 y conectada al canal B. a) Conectar la sonda del canal A del osciloscopio al punto de prueba TP-28 correspondiente a la señal de almena ( Sandcastle ). Verificar que el impulso superior de la señal de almena (puerta de salva) coincide en posición con la salva de la Señal de Vídeo Compuesto. Comprobar que el pedestal inferior cubre el impulso de sincronismo horizontal junto con sus pórticos anterior y posterior, tiempos asociados al retrazado horizontal de la señal de vídeo. Anotar niveles y tiempos de la señal. 3-32

33 5.2.- MEDIDA DEL MARGEN DEL CAC Instrumentación: - Osciloscopio - Mira (SVC con salida por Euroconector) Conexión del equipo: - Entrada al televisor desde la mira por el Euroconector trasero. - Señal de vídeo con carta de barras de color al 100% de saturación. - Comprobar que está desactivada la señal FB (Fast Blanking) aplicada al Euroconector del TV por la patilla 16. Medidas: Conectar la sonda del canal A del osciloscopio a la SVC entrando al TV por el Euroconector trasero, tomada en TP-7. a) Sincronizar el osciloscopio con la señal Diferencia de Color U tomada en el punto de prueba TP-11 y conectada al canal B. Modificar el nivel de vídeo de salida de la mira y comprobar que la señal Diferencia de Color U permanece prácticamente constante, aunque la amplitud de la subportadora de crominancia de la señal de vídeo de entrada al TV varíe considerablemente. Midiendo la amplitud de la crominancia en el canal A del osciloscopio, comprobar que se mantiene constante el nivel de la señal U con variaciones 20dB en la amplitud de la crominancia de entrada. b) Sincronizar el osciloscopio con la señal Diferencia de Color V tomada en el punto de prueba TP-12 y conectada al canal B. Comprobar que la señal diferencia de color V también permanece constante frente a variaciones del nivel de entrada de la SVC al televisor. 3-33

34 5.3.- FASE DEL OSCILADOR DE SUBPORTADORA La denominada Carta Anti-PAL permite determinar de manera muy sencilla el correcto ajuste de la fase del oscilador de subportadora, al no ser necesarias preparaciones previas en el televisor, ni sofisticados instrumentos de medida. Figura 28.- Carta de barras Anti-PAL. Dicha Carta Anti-PAL tiene la particularidad de que incluye dos barras en las cuales la inversión secuencial de fase de 180º se verifica sobre la componente U en lugar de hacerlo sobre la V. La figura 28 recoge la información de crominancia contenida en las cuatro barras de la citada Carta, además de la información estándar de la salva. Para comprender el funcionamiento de la referida Carta, es necesario seguir el proceso de la señal a través del demodulador de tiempo (figura 18) hasta las dos salidas que separan la señal original en sus dos componentes F(U) y ±F(V), para las barras nº 3 y nº 4 que son las específicas Anti PAL. La figura 29 muestra las dos señales de salida por los puntos E y F del demodulador de tiempo para la barra nº 3, cuya información de crominancia para todas las líneas de la imagen es del tipo: V sen (ωt) 3-34

35 Puede observarse que la salida por E, señal ±F(V), con destino al demodulador síncrono V, es nula, mientras que la salida por F, señal F(U), con destino al demodulador síncrono U es: F(U) = 2V sen (ωt) Línea n n + 1 n + 2 Punto A V sen (Tt) Punto B (-64µs) V sen (Tt) Punto F=A+B F(U) 6 Al demod. U 2V sen (Tt) Punto E=A-B ±F(V) 6 Al demod. V (Señal nula) Figura 29.- Señales ±F(V) y F(U) para la barra nº 3 de la Carta Anti-PAL. Si no hay error de fase en el oscilador de subportadora, las señales de salida de los dos demoduladores síncronos (figura 14) serán nulas, puesto que en el demodulador U las señales de entrada están en cuadratura, y en el demodulador V una de ellas es cero. En consecuencia, no hay información de crominancia en la matriz que genera las señales diferencia de color, y la imagen resultante es gris. De manera similar, la figura 30 muestra el resultado de las salidas por los puntos E y F del demodulador de tiempo para la barra nº 4, cuya información de crominancia podría expresarse como: ±U cos (ωt) Ahora, la salida por F, señal F(U), con destino al demodulador síncrono U, es nula, mientras que la salida por E, señal ±F(V), con destino al demodulador síncrono V es: ±F(V) = ±2U cos (ωt) De nuevo, sin error de fase en el oscilador de subportadora, no habrá información de color en la imagen puesto que ahora son las señales en el demodulador síncrono V las que están en cuadratura, y es nula la señal de entrada al demodulador U. 3-35