20105-2103-ระบบภาพ

โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องรับโทรทัศน์

นที ศรีนะ

1. บล็อกไดอะแกรมเครื่องรับโทรทัศน์ (TV Block Diagram)

ไม่ว่าเทคโนโลยีจะเปลี่ยนจากจอตู้ (CRT) มาเป็นจอแบน (LCD/LED) หรือเปลี่ยนจากระบบแอนะล็อกเป็นดิจิทัลทีวี (DVB-T2) โครงสร้างพื้นฐานของ ภาครับสัญญาณ (Front-End) ยังคงใช้หลักการพื้นฐานที่คล้ายคลึงกัน โดยมีลำดับการไหลของสัญญาณดังนี้:

1. สายอากาศ (Antenna): ทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสถานีส่งให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า (ระดับแรงดันต่ำมาก uV – ไมโครโวลต์)

2. ภาคจูนเนอร์ (Tuner): เปรียบเสมือน “ด่านหน้า” รับสัญญาณ RF เลือกช่องความถี่ที่ต้องการ และแปลงความถี่ให้ต่ำลงเป็น “ความถี่ IF”

3. ภาคขยาย IF และกรองสัญญาณ (V-IF Amp & SAW Filter): กรองเอาเฉพาะความถี่ช่องที่ต้องการใช้งานจริงๆ และขยายสัญญาณให้แรงขึ้น

4. ภาคดีเทคเตอร์ (Detector / Demodulator): ทำหน้าที่ “แยก” ข้อมูลภาพและเสียงออกจากคลื่นพาหะ (Demodulation)

5. ภาคประมวลผลและควบคุม (Processor & System Control): แยกสัญญาณภาพ (Video) และเสียง (Audio) ไปสู่ภาคขยาย รวมถึง CPU ที่คอยสั่งงานจูนเนอร์ผ่านระบบบัสข้อมูล (Data Bus)

2. ระบบรับสัญญาณดาวเทียม (Satellite IRD)

ในระบบโทรทัศน์ผ่านดาวเทียม อุปกรณ์หลักเรียกว่า Integrated Receiver-Decoder (IRD) หรือที่เราเรียกติดปากว่า “กล่องรับสัญญาณดาวเทียม” ซึ่งมีกระบวนการทำงานที่ซับซ้อนกว่าทีวีภาคพื้นดินดังนี้:

  • แหล่งกำเนิดสัญญาณ: ดาวเทียมสื่อสารในวงโคจรค้างฟ้า (Geostationary Orbit) ทำหน้าที่เป็น “สถานีทวนสัญญาณลอยฟ้า” รับสัญญาณอัปลิงก์จากพื้นดินและส่งกลับลงมา
  • จานรับสัญญาณและ LNB: จานพาราโบลาจะรวมสัญญาณไมโครเวฟที่อ่อนกำลังไปยังหัวรับสัญญาณ (LNB – Low Noise Block downconverter) เพื่อขยายสัญญาณและลดความถี่ลงมาอยู่ในย่าน L-Band (950-2150 MHz) เพื่อส่งผ่านสาย Coaxial เข้าสู่ตัวเครื่อง IRD
  • กระบวนการภายใน IRD:
    1. RF Tuner: เลือกรับช่องสัญญาณจากย่าน L-Band (คล้ายการหมุนหาคลื่นวิทยุ)
    2. Demodulator: แยกข้อมูลดิจิทัล (Digital Stream) ออกจากคลื่นพาหะ โดยระบบดาวเทียมมักใช้การมอดูเลตแบบ QPSK หรือ 8PSK
    3. Decoder: ถอดรหัสข้อมูลที่ถูกบีบอัด (เช่น MPEG-2, MPEG-4/H.264 หรือ HEVC/H.265) ให้กลับมาเป็นสัญญาณภาพและเสียง
    4. Output: ส่งออกสัญญาณผ่านพอร์ต HDMI (สำหรับทีวีตามบ้าน) หรือ ASI/IP (สำหรับระบบห้องส่ง)

2.3 ภาคจูนเนอร์ (Tuner): ผู้คัดเลือกสัญญาณ

จูนเนอร์คือกล่องโลหะสีเงินบนบอร์ดทีวี เปรียบเสมือน “ยามเฝ้าประตู” ที่มีหน้าที่คัดกรองแขก (ช่องรายการ) ให้ถูกต้อง โดยใช้หลักการทำงานแบบ Superheterodyne

หลักการ Superheterodyne:

คือการแปลงความถี่วิทยุ (RF) ที่รับเข้ามา ให้กลายเป็น “ความถี่กลางคงที่ (IF – Intermediate Frequency)” เสมอ ไม่ว่าจะรับมาจากช่องไหนก็ตาม ภายในประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก:

  1. RF Amplifier (ภาคขยายความถี่วิทยุ): รับสัญญาณจากเสาอากาศมาขยาย มีวงจร Band Pass Filter กรองความถี่รบกวนเบื้องต้น
  2. Local Oscillator (วงจรกำเนิดความถี่ท้องถิ่น): สร้างความถี่ขึ้นมาเอง (fLO) ซึ่งความถี่นี้จะแปรผันไปตามช่องที่เรากดรีโมตสั่งงาน
  3. Mixer (วงจรผสมสัญญาณ): นำความถี่จากเสา (fRF) มา “ผสม” (Mix) กับความถี่ท้องถิ่น (fLO) เพื่อหา “ผลต่าง”

สูตรหัวใจสำคัญ (The Golden Formula):

fIF = fLO – fRF

ตัวอย่างการทำงาน (ระบบ PAL B/G):

  • ต้องการรับ ช่อง 3 (ความถี่ 55.25 MHz) —> วงจรจะผลิต fLO ค่าหนึ่ง เพื่อให้ลบกันแล้วได้ $38.9$ MHz
  • ต้องการรับ ช่อง 7 (ความถี่ 189.25 MHz) —> วงจรจะผลิต fLO เปลี่ยนไปอีกค่าหนึ่ง เพื่อให้ลบกันแล้วได้ $38.9$ MHz เท่าเดิม

สรุป: ไม่ว่าความถี่เข้า ($f_{RF}$) จะเปลี่ยนไปแค่ไหน ผลลัพธ์ ($f_{IF}$) ต้องนิ่งและเท่าเดิมเสมอ เพื่อให้วงจรภาคถัดไปทำงานได้ง่ายที่สุด

2.4 ภาคความถี่อินเตอร์มีเดียต (IF Stage) และ SAW Filter

สัญญาณที่ออกจากจูนเนอร์คือสัญญาณ IF แต่สัญญาณนี้ยังไม่สะอาดพอ จึงต้องผ่านอุปกรณ์กรองสัญญาณที่แม่นยำ

SAW Filter (Surface Acoustic Wave Filter)

  • ลักษณะ: ตัวถังกลมแบน (รุ่นเก่า) หรือสี่เหลี่ยมเล็กๆ 5 ขา (รุ่นใหม่)
  • หน้าที่: เปรียบเสมือน “ตะแกรงร่อนที่แม่นยำที่สุด” ทำหน้าที่กำหนด รูปคลื่น (Response Curve) ให้สัญญาณภาพ (Video) และสัญญาณเสียง (Sound) ผ่านได้ในระดับที่เหมาะสม และตัดสัญญาณรบกวนข้างเคียงทิ้งไป (Sharp Cut-off)

ค่ามาตรฐาน IF (ระบบ PAL B/G ประเทศไทย):

  • Video IF Carrier: 38.9 MHz (คลื่นพาหะภาพ – เป็นจุดที่สัญญาณแรงสุด)
  • Color Sub-carrier: 34.47 MHz (คลื่นพาหะสี)
  • Sound IF Carrier: 33.4 MHz (คลื่นพาหะเสียง)

2.5 วงจร AGC (Automatic Gain Control)

AGC คือวงจร “ควบคุมอัตราการขยายอัตโนมัติ” เพื่อรักษาระดับสัญญาณภาพให้คงที่ ไม่วูบวาบตามความแรงของคลื่นส่ง

  • หลักการ: วงจรจะตรวจสอบความแรงของสัญญาณภาพที่ภาค IF หรือ Video Detector แล้วส่งแรงดันไฟ (Voltage) ย้อนกลับมาสั่งงานที่ต้นทาง (Tuner & IF Amp)
  • การทำงาน:
    • สัญญาณเข้าแรง (ใกล้สถานี): แรงดัน AGC จะสั่ง ลด การขยาย เพื่อป้องกันภาพล้น (Saturated), ภาพบิด หรือสีเลอะ
    • สัญญาณเข้าเบา (ไกลสถานี): แรงดัน AGC จะสั่ง เพิ่ม การขยาย เพื่อดึงสัญญาณขึ้นมาให้ชัดที่สุด (แต่ถ้าน้อยเกินไป จะเห็นเป็นเม็ดสโนว์)

2.6 ภาคปฏิบัติ: การตรวจสอบสัญญาณภาคจูนเนอร์ (Troubleshooting)

ในงานซ่อมจริง เราไม่สามารถแกะซ่อมภายในกล่องจูนเนอร์ได้ (นิยมเปลี่ยนยกกล่อง) แต่สิ่งสำคัญคือต้องเช็คให้ชัวร์ว่า “จูนเนอร์เสีย หรือ องค์ประกอบรอบข้างเสีย”

ตารางตรวจสอบแรงดันไฟที่ขาจูนเนอร์ (ค่าโดยประมาณ)

ชื่อขา (Pin Name)หน้าที่ (Function)ค่าปกติ (Normal Condition)อาการเมื่อผิดปกติ
VCC / BMไฟเลี้ยงวงจร5V, 9V, หรือ 12V (แล้วแต่รุ่น)ไม่มีภาพ, จอเป็นสโนว์ หรือจอมืด
AGCควบคุมการขยาย2V – 4V (แปรผันตามสัญญาณ)รับภาพไม่ได้ หรือภาพชัดบ้างไม่ชัดบ้าง
SCL (Clock)สัญญาณนาฬิกา (I2C)3.0V – 4.5V (เข็มมิเตอร์กระดิกเล็กน้อย)สั่งงานจูนเนอร์ไม่ได้, จูนไม่ล็อก, เลขช่องไม่เปลี่ยน
SDA (Data)สัญญาณข้อมูล (I2C)3.0V – 4.5V (เข็มมิเตอร์กระดิกเล็กน้อย)(เหมือนอาการ SCL)
VT / TUไฟจูน (รุ่นเก่า)0V – 33V (แปรผันตามการจูนช่อง)รับได้แค่บางช่อง หรือรับไม่ได้เลย
IF Outสัญญาณ IF ออก0V (ต้องวัดความถี่/รูปคลื่นด้วย Scope)จอเป็นสโนว์ (Raster) แต่ไม่มีภาพรายการ

ขั้นตอนการตรวจซ่อม (Step-by-Step):

  1. ย้ำจุดบัดกรี (Resolder): ขาจูนเนอร์และกราวด์ของกล่องจูนเนอร์มักจะร้าว (Cold Solder) จากความร้อนและการขยับสายอากาศ ให้ย้ำตะกั่วใหม่ก่อนเสมอ
  2. วัดไฟเลี้ยง (VCC): ไฟต้องมาครบและนิ่งตามสเปกวงจร
  3. วัดไฟคำสั่ง (I2C – SDA, SCL): เป็นการสื่อสารระหว่าง CPU กับ Tuner ถ้าไฟจุดนี้เป็น 0V แสดงว่า CPU ไม่สั่งงาน หรือลายวงจรขาด (Pull-up Resistor อาจขาด)
  4. เปลี่ยนจูนเนอร์: หากไฟทุกอย่างมาครบ สายอากาศดี แต่ยังรับภาพไม่ได้ (จูนไม่เจอสถานี) ให้สันนิษฐานว่าจูนเนอร์เสีย

Related Posts