圖像信號系統(tǒng)原理第4章

第四章電視接收系統(tǒng)電路分析§4-1電視機的基本組成4.1.1公共通道1.高頻頭：高頻電路(1)功能和作用對從天線進(jìn)入的所有電視信號進(jìn)行選擇，選擇所要求的電臺。并對信號進(jìn)行放大。將選中的信號進(jìn)行變頻。將圖像信號變?yōu)?8MHz，伴音信號變?yōu)?1.5MHz的中頻信號。(2)組成輸入電路；高頻放大電路；變頻電路(混頻和本機振蕩)。(3)特點：具有可控性①選臺控制：對輸入電路和本機振蕩同時進(jìn)行控制，使本機振蕩頻率與選臺頻率的差值為中頻頻率。②自動增益控制(AGC)：根據(jù)輸入信號的強弱自動調(diào)整放大電路的增益，控制信號來自中頻電路。③自動頻率控制(AFC)：自動控制本機振蕩頻率，使對接收的信號保持最佳的通道頻率特性，控制信號來自中頻電路。④電臺預(yù)選，可將不同電臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，使在選臺操作簡單化。2.中頻電路①對所選電臺的信號進(jìn)行放大，對其它信號進(jìn)一步削弱。②對圖像單邊帶和雙邊帶信號有不同的通道特性，使得在進(jìn)行檢波時，整個頻帶的信號幅度是均衡的。③為避免伴音信號對圖像信號的干擾，對伴音信號的增益較小，僅為圖像信號的1/20。3.視頻檢波電路從圖像中頻信號獲得視頻全電視信號。利用圖像信號中頻38MHz與伴音中頻31.5MHz的差拍，產(chǎn)生6.5MHz的第二伴音中頻信號。4.視頻前置放大電路對檢波出來的信號進(jìn)行放大，并將其分為三路：(1)圖像信號送亮度通道和色度通道。(2)第二伴音中頻信號送伴音中頻放大電路。(3)同步信號送雜波抑制電路(ANC)。從ANC電路出來的信號又分兩路：①送AGC檢波電路，產(chǎn)生對高放和中放電路的自動增益信號。②送同步信號分離電路，獲得行、場掃描控制信號。4.1.2亮度通道

1.亮度信號放大和對比度控制2.直流恢復(fù)電路亮度信號是單極性含直流的。3.延時電路(0.6s)4.自動亮度限制電路(ABL)當(dāng)顯像管電流過大時，能自動進(jìn)行限制?？梢苑乐癸@像管的過早老化及產(chǎn)生有害射線。使被分開的亮度信號和色差信號要求同時到達(dá)。5.基色矩陣和放大電路用亮度信號和三色差信號還原出三基色信號。4.1.3色度通道PALD解碼、同步檢波、副載波恢復(fù)、PAL識別。最后獲得U、V色差信號、及G-Y信號。4.1.4伴音通道在視頻檢波的同時產(chǎn)生6.5MHz的第二伴音中頻信號。將第二伴音中頻信號送中頻放大電路，經(jīng)鑒頻后恢復(fù)伴音信號，音頻信號放大后推動揚聲器發(fā)聲。4.1.5掃描系統(tǒng)1、同步信號分離：用幅度分離法將圖像信號去掉，獲得單純的同步信號。2、同步放大：將復(fù)合同步信號放大后分為兩路，一路送積分電路以分離出場同步信號；另以一路直接送行掃描電路。3、場掃描電路：產(chǎn)生50Hz的場偏轉(zhuǎn)鋸齒波電流，由積分電路、場振蕩電路、場激勵電路和場輸出電路構(gòu)成。4、行掃描電路：產(chǎn)生15625Hz的行偏轉(zhuǎn)鋸齒波電流，由鑒相器、行振蕩電路、行激勵電路和行輸出電路構(gòu)成。5、逆程脈沖：在場逆程和行逆程期間，場掃描電路和行掃描電路都會產(chǎn)生脈沖信號，其作用為：(1)送視頻輸出級，使顯像管中電子束截止。(2)經(jīng)行輸出變壓器升壓、整流后，產(chǎn)生顯像管所需要的陽極直流高電壓、聚焦電壓、加速極電壓、顯像管燈絲工作電壓、視放輸出級工作電壓、行頻時鐘信號、除行輸出級和控制中心以外的各部分的工作電壓。4.1.6電源系統(tǒng)1.采用開關(guān)電源開關(guān)電源供電有較寬的穩(wěn)壓范圍，一般可達(dá)160~260V，效率達(dá)70%~95%，波紋系數(shù)小(0.01%)，重量輕，成本低。2.采用行輸出逆程供電§4-2公共通道電路分析公共通道：從天線進(jìn)入直到解調(diào)出視頻全電視信號，包 括高放、變頻、中放和視頻檢波。4.2.1電子調(diào)諧器與頻道預(yù)選器作用：從接收到的所有信號中選擇出一套節(jié)目信號，并 將其變?yōu)橹蓄l信號。我國規(guī)定：圖像中頻信號的載波頻率為38MHz伴音中頻信號的載波頻率為31.5MHz超外差式一般情況下，并不從射頻信號直接進(jìn)行檢波，其原因是：(1)在檢波前必須把微弱的信號放大到一定幅度，才不會失真。(2)固定的中頻頻率可以提高對信號的選擇性。因為中頻通道有確定的頻帶寬度。(3)中頻通道的幅頻特性可使殘留邊帶信號在檢波后變得均衡。(4)容易實現(xiàn)放大增益的自動控制。(5)容易實現(xiàn)頻率微調(diào)的自動調(diào)整。1、電子調(diào)諧器(1)組成當(dāng)接收VHF信號時，電子開關(guān)斷開，UHF部分不供電。當(dāng)接收UHF信號時，電子開關(guān)接通VHF部分不供電。VHF混頻級作為UHF的一級中放。(2)原理LC調(diào)諧回路：諧振頻率取電感L不變，電容C最大和最小為Cmax和Cmin，諧振頻率最大和最小為fmax和fmin。定義：稱為覆蓋系數(shù)變?nèi)荻壒軐用一個變?nèi)荻壒苋〈?，則電容器的變化可變換成電壓的變化。因電壓的調(diào)整容易實現(xiàn)自動化或非手動操作。這就是電子調(diào)諧。原理如下圖所示。只要調(diào)節(jié)Rw，就可改變回路中的電容，從而改變諧振頻率。R為限流電阻。

頻道分段C是一個遠(yuǎn)大于CJ的電容，有一般CJ的變化范圍是3~18pF。對VHF有52.1MHz為1頻道中心頻率，219MHz為12頻道中心頻率。而因此不能覆蓋全VHF頻段。1~5、6~12頻道將VHF分為1~5、6~12頻道兩段，分別用不同的電感L

同時包含了Z-1~Z-7頻道。對UHF有：474MHz為13頻道中心頻率，954MHz為68頻道中心頻率。完全能夠覆蓋。用3~18pF的變?nèi)萑荻O管來做增補高頻頭，分三段可使最高頻率達(dá)到770MHz。2、頻道預(yù)選器對已調(diào)頻道具有記憶和切換的功能。3、高頻頭簡介高頻頭：是一個包含調(diào)諧、高放、混頻、本振的模塊化器件。常見的C型高頻頭C型高頻頭RF：射頻信號輸入端，接天線插口。IF：中頻信號輸出端，接中頻通道輸入端。BS、BV、BU：頻段選擇BU=0V，BV=12V，BS=0V選中VHF1~5頻道BU=0V，BV=0V，BS=12V選中VHF6~12頻道BU=12V，BV=0V，BS=12V選中UHF頻道BM：VHF混頻器(UHF中放)電源。AGC：自動增益控制，內(nèi)部分別接VHF、UHF高放，控 制信號來自中頻電路。AFC：自動頻率控制，內(nèi)部分別接VHF、UHF本振，控制信號來自中頻電路。BT：調(diào)諧電壓輸入，0~30V，內(nèi)部分別接本振和高放， 為雙調(diào)諧。高放電路采用雙柵極場效應(yīng)管，本機振蕩采用電容三點式電路，VHF采用LC集中參數(shù)調(diào)諧回路，UHF采用分布參數(shù)調(diào)諧回路。VHF采用LC集中參數(shù)式調(diào)諧回路。UHF采用分布參數(shù)式調(diào)諧回路。

4.2.2中頻放大與同步檢波系統(tǒng)中頻電路中頻信號高頻信號幅頻特性為在高頻頭中，本機振蕩頻率為fp+38MHz。則中頻信號幅頻特性為1、中頻放大器及相關(guān)電路(1)頻率特性①雙邊帶部分的增益為單邊帶部分的1/2。②為避免伴音與圖像間的干擾，伴音信號的增益取最大增益的5%。中頻通道理想的幅頻特性為實際中頻通道的幅頻特性雙邊帶的平均增益為最大增益的50%，色度信號的平均增益也為最大增益的50%。因此亮度信號的高頻成分有較大的損失。這可在亮、色信號分離后，在亮度通道中另做補償。(2)中頻增益在檢波時，一般要求信號峰-峰值達(dá)到1V。如果天線進(jìn)入信號為100V，則要求總放大倍數(shù)為104倍，即達(dá)80dB。高頻頭增益：20~25dB同步檢波增益：10~20dB因此要求中放增益為55~75dB(3)AGC電路AGC控制信號：由全電視視頻信號經(jīng)AGC檢波，并進(jìn)行直流放大后獲得。正向AGC：當(dāng)信號增強時，控制電壓升高負(fù)向AGC：當(dāng)信號增強時，控制電壓降低對高頻頭，有兩種AGC：AGC信號RFAGC：高放AGC信號IFAGC：中放AGC信號理想AGC特性IFAGC控制RFAGC控制(4)自動頻率微調(diào)(AFT)電路控制原理：通過對38MHz載頻的頻率偏移分析，產(chǎn)生 頻率調(diào)整的控制信號。其中，f

=38MHz用低通濾波濾掉第二項，產(chǎn)生輸出可以調(diào)整移相網(wǎng)絡(luò)，使得當(dāng)頻率f=38MHz時，=/2；f<38MHz時，>/2；f>38MHz時，</2..則當(dāng)f<38MHz時，uo>0升高本機振蕩頻率當(dāng)f=38MHz時，uo=0不產(chǎn)生作用當(dāng)f>38MHz時，uo<0降低本機振蕩頻率uo作為控制高放本振中變?nèi)荻O管的控制電壓。(5)聲表面波濾波器(SAWF)

用途：形成中頻通道的幅頻特性。特點：①可一次性形成所需的中頻特性。②頻率特性由工藝決定，穩(wěn)定可靠，無需調(diào)整。③相位失真小。在0~3MHz帶寬內(nèi)具有線性相頻特性。④插入損耗約為6dB。結(jié)構(gòu)：在壓電晶體基片上做兩副梳狀電極，形成電-聲換能器。用半導(dǎo)體工藝度金屬膜，再光刻成梳狀電極。SurfaceAcousticwaveFilter原理：①當(dāng)在電極上接入交變信號時，因壓電效應(yīng)而產(chǎn)生聲表面波。波速3000m/s，波長約1mm。②相鄰電極產(chǎn)生的聲波相位差為180，如果相距為半波長，則產(chǎn)生相干加強；如果相距一個波長，則相干減弱。通過對電極的幾何設(shè)計，就可實現(xiàn)濾波。2、視頻信號同步檢波作用：從中頻信號中獲得全電視信號，并產(chǎn)生第二伴音 中頻信號。結(jié)構(gòu)：限幅放大獲得載波u1，將u1與中頻調(diào)幅波u2相乘，實現(xiàn)同步檢波。原理：設(shè)為限幅放大后產(chǎn)生的滯后相角?？赏ㄟ^移相網(wǎng)絡(luò)調(diào)整為零。K為模擬乘法器的傳輸系數(shù)。低通濾波后的輸出為當(dāng)=0時，輸出最大。特點：①同步檢波無損耗，還有10~20dB的增益。②同步檢波器的線性好，不會產(chǎn)生伴音信號與色副載波的2.07MHz差拍。因此消除了伴音對圖像的干擾。③由于模擬乘法器的頻移作用，調(diào)頻伴音被轉(zhuǎn)變?yōu)?.5MHz的第二伴音中頻信號。除了與載波u1的差頻外，其它的頻率差拍都不會產(chǎn)生。3、中頻通道集成電路§4-3視頻通道電路分析4.3.1亮度通道電路分析1、4.43MHz吸收及ARC電路將4.43MHz附近的色度信號吸收和削弱，以降低色度信號對亮度信號的干擾。當(dāng)沒有色度信號時，又將4.43MHz吸收電路斷開，以提高圖像清晰度。2、輪廓校正電路因4.43MHz吸收及中頻通道特性，使亮度信號的高頻成分損失較大。該電路的作用是對亮度信號高頻成分進(jìn)行補償。3、黑電平箝位(1)直流損失：由于各級電路之間采用隔直流偶合，使亮度信號失去了直流成分。黑電平箝位電路的作用就是要恢復(fù)亮度信號的直流成分。并實現(xiàn)對圖像平均亮度的手動調(diào)整。(2)直流恢復(fù)：以每一行逆程中的消隱電平為基準(zhǔn)，對每一行的信號波形進(jìn)行提升。消隱電平值是與圖像的內(nèi)容無關(guān)的，因此可以確定其需要提升的高度，在逆程結(jié)束后，就按照對消隱電平提升的高度提升一行正程圖像信號。電路原理在消隱脈沖的后肩期間，開關(guān)K閉合，電容器充電至基準(zhǔn)電平。在隨后的正程中，開關(guān)K斷開，電容器右端的亮度信號的平均電位比左端升高了。改變基準(zhǔn)電平，就改變了亮度信號的直流成分，則改變了圖像的平均亮度。4、自動亮度限制(ABL)電路。作用：當(dāng)電視機顯像管電流過大時，自動降低圖像信號中的直流成分，以實現(xiàn)對顯像管的自動保護(hù)及防止顯像管發(fā)出有害射線。原理：當(dāng)電流i正常時，A點的電位較高，D1導(dǎo)通，使A點的電位被箝制在12V。此時D2截止，對亮度調(diào)整無影響。當(dāng)電流i增大時超過某一限度時，A點的電位下降低于12V，則D1導(dǎo)通截止，D2導(dǎo)通，則電流i越大，A點的電位越低，產(chǎn)生使圖像亮度下降的作用。4.3.2色度通道的組成和電路分析組成：增益可控放大器、色同步分離、ACC檢波及放大、色飽和度控制、梳狀濾波器、同步解調(diào)。1、增益可控放大器及ACC檢波電路(1)色同步分離：用門電路去除色同步信號。(2)ACC檢波：對色同步信號進(jìn)行峰值檢波。(3)增益可控放大器：放大后的色度信號分成兩路，一路送梳狀濾波器，另一路送色同步分離信號分離。2、梳狀濾波器組成：超聲延時器、諧配電感、裂相變壓器。(1)超聲延時器經(jīng)壓電換能器將色度信號轉(zhuǎn)換成超聲波信號，在玻璃或熔融石英中傳播，再由壓電換能器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。由于超聲波比直通電波要慢得多，則可產(chǎn)生63.943s的延時。

(2)諧配電感L(3)裂相變壓器T使超聲延時器兩輸入端的直流電位相等。一個自耦變壓器。延遲信號un-1加在T的一端和中心抽頭之間，而在另一部分線圈上再感應(yīng)出un-1。直通信號un加在中心抽頭與地之間。則由加減關(guān)系可在T的兩端輸出–FU和FV.3、同步檢波電路利用差分模擬乘法器對FU和FV進(jìn)行同步檢波，調(diào)解出B–Y和R–Y，再由B–Y和R–Y得到G–Y。4.3.3集成電路TA7698AP三個組成部分：亮度通道、色度通道、掃描電路1、亮度通道全電視信號從39腳進(jìn)入，一路由倒相放大后從40腳輸出到同步分離和色解碼，另一路到對比度放大電路。從42腳輸出的信號經(jīng)亮度信號延遲線和4.43MHz陷波器后從3腳送入黑電平箝位電路。亮度控制由4腳輸入，箝位脈沖來自“選通門發(fā)生器”(見圖4-36)。經(jīng)放大后的信號從23腳輸出。對比度控制從41腳輸入。亮度信號行、場逆程脈沖分別通過D1、D2使三極管截止而實現(xiàn)消隱。當(dāng)逆程脈沖過高時，D3使之不超過12V。D4使三極管基極與集電極間不超過0.7V。2、色度通道(1)ACC信號濾波從6腳接入。(2)色飽和度控制從7腳接入。(3)對PAL制，9腳只接一個電容器到地，或懸空。(4)10腳接LC回路為色同步信號諧振回路，稱為色同步凈化、濾波。12腳接消色濾波電容。(5)13、15腳接晶振器，14腳為45相移輸入。(6)16、18腳接APC(鑒相器)濾波。(7)8腳色度信號輸出，17腳為直通信號輸入，19腳為延遲信號輸入。4.3.4解碼矩陣及基色放大電路1.G–Y矩陣電路由G–Y=–0.51(R–Y)–0.19(B–Y)知，從(R–Y)取51%，從(B–Y)取19%進(jìn)行混合，則可得G–Y。只要，則反相放大后的輸出即為G–Y。2.基色矩陣及視放輸出電路顯像管特性：陰極電位越高，亮度越低，陰極電位越低，亮度越高。由視放輸出電路可看出，三極管集電極電位越低，三極管越導(dǎo)通，電流越大(電子束對應(yīng)電流)，因此顯像管越亮。3.白平衡及調(diào)整白平衡：當(dāng)接收黑白圖像信號時，由三基色合成的光不出現(xiàn)彩色。只有在實現(xiàn)白平衡的情況下，彩色圖像才會不失真。在三基色信號正常的情況下，也會因為電子槍的特性、三種熒光粉發(fā)光亮度的差異等造成白不平衡。亮平衡通過三路Y信號的強弱調(diào)節(jié)來改變，暗平衡通過三個放大電路的截止工作點來改變。白平衡亮平衡：亮度較高時的白平衡暗平衡：亮度較低時的白平衡白平衡調(diào)整§4-4掃描系統(tǒng)電路分析掃描電路的組成4.4.1TA7698AF中的掃描電路1、同步分離、APC電路在集成電路內(nèi)，積分電路設(shè)置在集成電路外。2、場振蕩、場激勵電路：外接場幅度和場同步調(diào)節(jié)，因場輸出功率較大而另設(shè)電路。3、行振蕩產(chǎn)生2fH的頻率，經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路分頻后得到fH。然后送入行激勵。4、X射線防護(hù)：因顯像管高壓與行掃描有關(guān)，故可以通過對行掃描的控制來控制顯像管的過壓。這需要從顯像管的電路提供控制信號。（多數(shù)電視機未使用，因為已有自動亮度限制電路）5、啟動時，由開關(guān)電源提供的112V供電，當(dāng)行輸出工作正常后，由12V電源供電。4.4.2行掃描輸出級電路1.簡化電路如下：交流等效電路三極管V在行掃描脈沖推動下，工作于開關(guān)狀態(tài)。行輸出管阻尼二極管逆程電容掃描偏轉(zhuǎn)線圈S校正電容2.工作原理和輸出波形在0~t1期間V飽和導(dǎo)通(閉合)。LY

上的電流為其中，R是回路中的電阻。當(dāng)時，有即，方向為逆時針。(2)在t1

時刻V截止(斷開)。因LY內(nèi)的電流iY不能突變，則產(chǎn)生了對C的充電。UO迅速上升，iY迅速下降。在t2時刻，iY

=0，UO達(dá)到最大值。(3)在t2時刻

iY=0，UO>>EC。則C要通過LY

和EC

放電。則在LY中產(chǎn)生順時針方向(負(fù)向)的電流。使UO下降，iY

(負(fù)向)順時針方向增長。當(dāng)UO=EC時，因iY不能突變，則電容降繼續(xù)放電。當(dāng)UO=0時，電容C將被反向充電。此時UO<0。(3)在t3

時刻因UO的負(fù)值時二極管D導(dǎo)通，相當(dāng)于由打開了一個開關(guān)。則對電容C的反向充電停止。(4)在t3~t4間在二極管D導(dǎo)通后(t3~t4)，iY的負(fù)向減小變成線性的。(5)在t4時刻

iY變?yōu)?，而此時V又導(dǎo)通(閉合)，開始了新的一個周期。綜上所述，只要行推動有u