彩色電視機原理第七章中頻信號與伴音信號處理電路

第七章中頻信號與伴音信號處理電路

7.1中頻信號處理電路7.2伴音信號處理電路復習思考題7.1中頻信號處理電路

作用:對中頻信號進行放大,獲得足夠的增益;

吸收鄰近的特殊干擾;分離伴音信號和圖像信號;

提供自動增益控制信號。

7.1.1

性能要求：

1.具有足夠大增益 電視機整機總增益主要由中頻放大器提供,并根據(jù)電視機整機靈敏度和顯像管對調制電壓的要求來確定各部分的增益。UIP：檢波器輸入的圖像中頻信號峰峰值；USP檢波器輸出的視頻信號峰峰值；Kd：檢波器傳輸系數(shù)

A：接收機輸入端至檢波器輸入端增益EA：靈敏度

檢波器整機例如：顯像管要求輸入峰峰值30~80V,視頻放大供給36dB（63倍），中頻放大器增益的計算。那么檢波輸出峰峰值USP最小為1V若Kd=0.5，那么A=14138~17673=83~84dBUIP>（4~5）USP>4~5V若EA為100uV若高頻調諧器增益為20dB，那么中頻放大器增益為65dB。

2.中頻通道頻率特性要求

圖7-2中頻通道幅頻特性

為保留殘留邊帶信號解調不失真，在38MHZ處幅度衰減為相對幅度50%（-6dB）。

伴音中頻為31.5MHZ處，幅度衰減為相對幅度的5%（-26dB）。色副載波中頻33.57MHZ衰減相對幅度50%。

30MHZ和39.5MHZ為吸收點，衰減為相對幅度的1%（-45dB），抑制鄰近頻道干擾。3.工作穩(wěn)定、不自激,增益可控，要求中放系統(tǒng)AGC控制深度為40dB。

7.1.2中頻濾波與中頻放大電路

一、中頻濾波電路

作用：衰減伴音中頻、鄰近低頻道的伴音中頻及鄰近高頻道的圖像中頻,抑制這些干擾。

1.LC串聯(lián)及橋式T型陷波器

L1C1為低通濾波，濾除中頻以上的高次諧波；

L2C2串聯(lián)諧振抑制伴音中頻31.5MHZ信號，保留5%；L3C3吸收39.5~41MHZ，吸收到5%~3%；L5C6吸收高鄰頻道圖像中頻30MHZ.吸收到5%~3%L4C4C5R2為T型濾波器，吸收低鄰頻道伴音中頻39.5MHZ。吸收到1%2.聲表面波濾波器(SAWF)聲表面波是沿著彈性固體表面?zhèn)鞑サ臋C械波，傳播速度比電磁波小十萬倍，波長很短，利用它可在物質表面附近集中形變能量，利用壓電材料可以完成能量轉換。彈性聲表面波器件，適用于高頻和超高頻（5M~1.5GHZ）常用作帶通濾波器。特點：小型化，可靠性高，穩(wěn)定性好，不用調整。

(1)SAWF的基本原理原理：輸入端輸入中頻信號，A端叉指換能器叉指間的電場在電極間基片表面激發(fā)產生與信源同頻的橫向超聲波，沿著壓電基片的表面?zhèn)鬏?，到達接收端B叉指換能器，利用B指間基片反壓電效應，還原成所需電信號。叉指形電極

(2)SAWF的選頻特性

SAWF的選頻特性,由兩個叉指換能器本身所具有的機械諧振頻率fA、fB決定,而fA、fB又由叉指電極的幾何尺寸（指條寬度、指條間距離、兩電極指條重疊長度等）決定。當外加信源頻率等于A叉指機械諧振頻率fA時,所激發(fā)產生的超聲波幅度最強,信源頻率距機械諧振頻率越遠,激發(fā)的波幅越弱。SAWF總的幅頻響應特性取決于叉指A與B的幅頻特性之乘積。改變叉指幾何形狀,可控制SAWF的中心頻率、頻帶寬度及幅頻特性的形狀等,故可根據(jù)需要設計成各種濾波器。

(3)SAWF應用原理電路（帶通濾波器）SAWF輸入輸出為容性，T1次級L2與SAWF輸入電容；L3與SAWF輸出電容構成并聯(lián)諧振回路。諧振頻率為選通信號的中心頻率，提高輸出電平。R8展寬頻帶插入損耗大15~20dB，V補償，R4R2展寬V頻帶聲表面阻抗的不同，會產生反射，特性變壞。外加抑制電路，B端負載失配，A端匹配，降低反射能量。

3.陶瓷濾波器(CF)CF利用陶瓷壓電效應,當陶瓷片(振子)的固有頻率與外加信源頻率一致時,與LC串聯(lián)諧振相似的特性。集中選擇性濾波器,工作頻率較低,在電視機中常用作6.5MHz伴音陷波器等。常用的二端陶瓷濾波器和分割電極三端陶瓷濾波器

(1)二端陶瓷濾波器L~等效質量(慣性)

，C~等效彈性模數(shù)，R~等效阻尼(機械振動中的摩擦損耗)，C0~CF兩級間等效電容陶瓷片在機械振動時

陶瓷片本身的自然頻率

C0為陶瓷濾波器兩極間等效電容(裝配電容),C0與陶瓷片構成并聯(lián)諧振電路,并聯(lián)諧振頻率常利用陶瓷片的串聯(lián)諧振現(xiàn)象作陷波器

(2)分割電極三端陶瓷濾波器L、C、R是陶瓷片機械振動等效電參量

C01、C02分別為輸入端與輸出端對公共端的電容C12為1、2兩極間分布電容,可忽略Tr為輸入、輸出回路之間等效耦合變壓器當1-3輸入信源頻率=陶瓷片的串聯(lián)諧振頻率fr時,則輸入電路發(fā)生串聯(lián)諧振,陶瓷片的機械振動最強,從而,陶瓷片以機械振動的方式選出目標信號。2-3輸出端則通過反壓電效應,再將機械振動信號轉變成頻率及幅度和它一致的電壓輸出信號。輸入輸出全電極（公共端）輸入與輸出間的傳輸方式被等效成變壓器Tr,其變壓比n決定于輸出和輸入電極面積之比,因此有

若C01=C02,則n≈1,可做成輸入與輸出對稱的濾波器。三端陶瓷濾波器(CF)的品質因數(shù)可高達數(shù)百,其選擇性比LC回路好。

二、中頻放大器

要求：具有足夠大的增益,并要求增益可自動控制

具有足夠寬的通頻帶適應于殘留邊帶傳輸方式的增益—頻率特性。中頻放大器需要由3~4級組成常用的形式有分立中頻放大器和集成中放電路。

1.分立中頻放大器 (1)分立中放單元電路基本單元電路：單調諧放大器、RC耦合寬帶放大器、低Q值寬帶放大器、雙調諧放大器。T1T2為輸入輸出變壓器，L1R1C1單調諧回路通過選擇初級線圈L1抽頭點和初次扎數(shù)比改變選擇性，實現(xiàn)調諧回路與前后回路的匹配。C2C3C4電源去耦電容，CN中和電容，（a）變壓器耦合單調諧回路中放（b）電感串聯(lián)型低Q單調諧中放（寬帶型RC中頻放大器）。LC1Coe1Cie構成低Q單調諧回路，構成π形網絡，再由電阻電容耦合到下一級。RC寬頻帶中頻放大器非調諧電路放大器的負載阻抗小，增益較低。放大器頻帶40MHZ，選頻通過集中帶通濾波器和耦合雙調諧放大器配合完成。無電感變壓器，調整方便，工作穩(wěn)定，便于集成化。電感并聯(lián)型低Q單調諧中頻放大器寬帶型RC中頻放大器。LCoeCie和分布電容構成低Q并聯(lián)回路，諧振在30~40MHZ，R2為并聯(lián)回路阻尼電阻，降低Q展寬頻帶R1C1電源去耦電路（e）外電容耦合雙調諧中放。多用于中放末級。L1C1和L2C2構成雙調諧回路，通過C3C4外電容耦合傳遞。L1L2各自屏蔽罩隔離。耦合系數(shù)K表示耦合程度K小，諧振曲線為單峰，峰值低曲線平緩。K加大峰值高，曲線陡，諧振趨向雙峰。通常要求雙峰間的寬度大于3MHz,而曲線中間凹陷相對小于10%兩諧振回路彼此影響，少用。(2)中頻放大器的組合及增益特性三級同類型中放級聯(lián)（變壓器耦合單調諧回路中放），電路簡單，選擇性差，滿足增益要求不高，AGC容易使總增益曲線變形。（變壓器耦合單調諧回路中放+外電容耦合雙調諧中放）選擇性好，滿足帶寬要求時的增益高，電路復雜，AGC作用對總增益曲線影響一般。（電感并聯(lián)型低Q單調諧中放+外電容耦合雙調諧中放）選擇性差，滿足頻帶要求時的中放增益高，AGC對總增益曲線無影響，無電感性元件。（電感串聯(lián)型低Q單調諧中放+外電容耦合雙調諧中放）選擇性好，滿足頻帶時的中放增益高，AGC作用曲線變化小。（RC寬頻帶中放+變壓器耦合單調諧中放+外電容耦合雙調諧中放）選擇性好，滿足頻帶時增益高，AGC影響增益曲線小。（電感并聯(lián)型低Q單調諧中放+外電容耦合雙調諧中放）陷波器把中放1和2分開，減少中放1對后面各級反饋的機會，提供工作穩(wěn)定性，易調整，選擇性良好。

7.1.3視頻檢波與輸出(預視放)電路

作用:

從中頻放大器輸出的圖像中頻調幅波中取出視頻調制信號,即視頻全電視信號,送往圖像通道使圖像中頻(38MHz)和伴音中頻(31.5MHz)經過檢波后,產生6.5MHz的第二伴音中頻調頻信號,并送往伴音通道輸出反映視頻圖像信號強度的直流信號電壓(AGC),自動控制中放和高放的增益及輸出同步分離信號。

一、二極管包絡檢波器(黑白電視機采用)二、同步檢波器（彩色和集成黑白電視機采用）

特點:（1）良好的線性檢波特性，輸入電平幾十mV可保證無非線性失真，諧波分量少，對高放中放的反饋干擾小。（2）增益比較高（20dB以上），檢波輸出2~3V，可以降低中放增益，中放電路簡化，穩(wěn)定性提高；（3）自動增益控制范圍寬，40dB以上；（4）乘法檢波減小了伴音和圖像以及差拍信號對圖像的干擾。 同步檢波器原理輸入信號：u2(t)視頻中頻調幅信號，u1(t)與之同頻同相等幅信號檢波開關信號

；輸出u0(t)V33V34V35V36工作在開關狀態(tài)，受控于u1差分放大器V37V38工作在線性區(qū)。u1與u2正周期時，V33V36導通，V34V35截止，IC37增加，IC38減小，u1與u2負周期時，V34V35導通，V33V36截止，IC38增加，IC37減小，RC1電流永遠大于RC2，u0極性不變UT=26mV,是溫度的電壓當量,gm是當u2=0V(差分放大器V37、V38處于平衡狀態(tài),IC37=IC38=1/2IEE)時差分放大管的有效跨導iC37iC38反映載波信號幅值iC33iC34iC35iC36反映調制信號的包絡。把調制的中頻電視信號包絡檢出。

已知u1為38MHz正弦波,u1=U1cosωPItu2為中頻調幅信號,u2=U2(1+mcosΩt)cosωPIt,（Ω為視頻信號頻率),直流分量視頻信號二次諧波，濾除

u2=U’2cos［ωSIt+φFM(t)］（包含伴音調頻信號）,

u2與u1相乘后檢波輸出為

u’0=U1U‘2cos［(ωPI-ωSI)t-φFM)］ +KU1U’2cos［(ωPI+ωSI)t+φFM］

式中,φFM代表伴音信號瞬時相位,［(ωPI+ωSI)t+φFM)］為高頻項,通過濾波后濾除,［(ωPI-ωSI)t-φFM)］項為第二伴音中頻信號,它與視頻信號一塊,被檢波器輸出。2、同步檢波器應用電路TA7607AP（雙差分同步檢波器）輸入信號u2至同步檢波器V37V38上。輸入信號u1（與全電視信號同頻同相）的產生：外接選頻T103并聯(lián)諧振回路經V24V25VD1VD2限幅放大得到，送至同步檢波器V33~V36。V29V30為u1射隨器。V22V23緩沖隔離電路

7.1.4自動增益控制電路(AGC) 一、作用：AGC根據(jù)檢波器輸出電平的變化，自動調節(jié)高放中放的工作狀態(tài)，使檢波器輸出信號保持穩(wěn)定。

要求：控制范圍要寬

:中放AGC40dB,高放20dB?？刂菩阅芊€(wěn)定：對前后級以及通道的頻率特性影響小?？刂扑俣葢m當，能跟上輸入信號電平的變化。具有延遲控制特性：AGC起控后，先起控中放，當中放AGC控制深度達30~40dB后，高放AGC起控，避免輸出信噪比降低。二、AGC控制基本原理

1.AGC電路的組成當天線輸入信號ui處在電視機靈敏度值附近,或者說,檢波輸出信號uoPP在1~1.4V時,高放、中放都處在最大增益狀態(tài)。當ui大于靈敏度值,通過AGC檢波器把uoPP相應變化的值檢波出來,轉換成直流控制電壓去控制中放Ⅰ、Ⅱ的工作點,使其增益下降,以維持uoPP基本穩(wěn)定。

末級中放不受控高放增益采用延遲控制式。當中放增益下降40dB后，uoPP仍增長，起控高放增益。為避免干擾，在AGC檢波前，增加抗干擾電路。

2.AGC控制方式 減小放大器增益通過用AGC電壓改變放大管的靜態(tài)IE（改變放大器工作點）。

兩種控制方式:正向AGC控制、反向AGC控制。

（1）正向AGC：利用增加UAGC(IE)來減小增益，常用。

特點：控制能力強，所需功率大，工作點變動范圍大，放大器阻抗變化大，對前后級調諧回路影響大。BC段特性平緩，難以達到控制深度，IE需要加到很大。專用管，曲線反映控制靈敏度高。（2）反向AGC：利用減小UAGC來減小增益。特點：所需功率小，對前后級頻率特性影響小，控制范圍小，易使信號失真。uG1S來自天線高頻信號，uG2S來自VAGC在一定的uG2S(uAGC)情況下,用uG1S控制其漏極電流iD，改變增益。在線性放大，當uG2S增大,曲線斜率也增大,uG1S對iD控制能力增強，增益增加。

3.AGC電路型式及特點根據(jù)AGC電壓的取得方式,可以分成三種:平均值式AGC電路、峰值式AGC電路和鍵控式AGC電路。平均值式：將檢波器輸出的平均值作為AGC電壓，與接收信號強度和圖像內容有關，這種方式會使圖像質量變差。收音機多用。鍵控式：利用行掃描逆程脈沖作為鍵控脈沖，從全電視信號中取出同步脈沖，進行峰值檢波，取得AGC電壓。反映輸入信號強度，與圖像內容無關。但對同步要求比較高，較少使用。峰值式：采用峰值檢波器，檢波電壓反映輸入信號峰值，與圖像無關，可以抑制幅度低于同步信號的干擾，但強干擾會破壞AGC工作，提前消除干擾信號。

三、典型電路分析

1.分立元件AGC電路（分立元件黑白電視機）

2.集成塊TA7611AP中AGC電路分析屬于峰值延時式AGC電路，由AGC峰值檢波器和中放高放延時控制電路組成。(1)AGC峰值檢波電路（UAGC的形成）輸入是正極性圖像信號,經過R82C3積分器消除窄脈沖干擾后,加至V74基極V73基極接固定2.5V電壓。當輸入信號較小（同步頭電平>2.5V）V74導通、V73截止,則V67基極高電平(8.5V),V67導通、V68截止。輸入使V64導通、V65、V66截止,則VD13通過V67、V64導通,則V70導通。V70集電極電流對外接電容C充電,使14端電壓很高,為11V左右。得到電壓UAGC，首先經過圖中虛線送到V88、R103和三級中放。這時中放、高放AGC不起控,均處高增益狀態(tài)。輸入信號幅度加大（同步頭電平2.5V~1.6V)時,

則在同步脈沖期間,V64仍導通,V74卻截止，V73導通。當V73集電極電位降至4.1V以下時,V67截止、V68導通,V70截止,則外接電容C將通過V68、V64放電,C上電壓下降（UAGC下降），從而控制中放增益下降。2.5V是AGC中放的延時起控電壓。當輸入信號因大負脈沖干擾時,V64基極電平<1.6V時，V64截止，V65,V66導通，但恒流源電流主要在V65上，V66電流小，V68電流也小，C的放電電流小，UAGC變化不大，反映干擾對AGC檢波器的影響小。

(2)中、高放延時控制電路主要由中放AGC控制電路、偏置電路及高放延時AGC電路組成。 輸入信號小時，UAGC很高為11V，經V88射隨器和R103加到V76V77V78基極，三管飽和導通，AGC不起控，三級中放增益最高。輸入信號增大，UAGC降低，中放AGC起控，中放增益降低。起控前，V76深度飽和，V77中飽和，V78淺飽和，當AGC起控時，先使V78退飽和，啟動中放III,最后是I。反向AGC控制。高放延時AGC電路由射隨器V88，延時比較器V83V84和高放AGC放大電路V89~V94組成。RW1為RFAGC延時調節(jié)電位器。當輸入信號低（UAGC高）時，V84截止，V83導通，V83電流經V89~V94放大輸出，V94飽和，1端輸出為零電平，RFAGC電壓最低，高放增益最大。當輸入信號大（UAGC降低）時，當V84基極低于V83基極時，V84飽和，V83截止，V83電流減小，經V89~V94放大輸出，V94退飽和，1端輸出電位升高，RFAGC電壓升高，高放起控。

7.1.5自動頻率控制電路(AFC)作用：產生與中頻圖像載頻信號的頻率有關的控制電壓，去控制高頻調諧器，使本機振蕩頻率穩(wěn)定準確。方法：將來自視頻檢波限幅放大的中頻圖像載頻等幅信號,通過移相電路將頻率的變化轉變成相位的變化,再經相位檢波器將相位變化轉換成電壓幅度變化,然后給高頻調諧器控制電壓,以鎖定本機振蕩頻率。組成：AFC電路主要包括三個部分:相位檢波器(雙差分乘積型鑒相器)、差分直流放大器和外接LC移相器。TA7611AP中的AFC電路T103、R120、C5為并聯(lián)諧振網絡,從限幅放大器中提取標準圖像中頻載頻fPI,作為u1信號。u1信號一路送至雙差分相乘器的輸入端，另一路送至移相網絡T102、C3、C4,經移相后(變?yōu)閡2),

再送到雙差分相乘器。雙差分相乘器的輸出uo∝-u1u2，經直流放大后作為AFC慢變誤差電壓，控制高頻調諧器的變容二極管，使本振頻率得到微調。如何進行鑒相和鑒頻？1、鑒相 u1和u2是同頻不同相的信號當u1的頻率等于標準圖像中頻載頻fpI時，調整移相網絡T103的值，使u2超前u1相位π/2。當f1<fPI時，u2超前相位大于π/2，當f1>fPI時，u2超前相位小于π/2。Ψ<90。u2Ψ>90。u2u2u1接收信號頻率的變化轉換成相位的變化，而相位變化量反映在回路電流上。2、相位----電壓轉換原理當f1=fPI（

u2超前u1π/2）時，u0輸出電壓平均值ΔE=0，不需要AFC控制。當f1<fPI（Ψ＞π/2）時，u0輸出電壓平均值ΔE>0AFC誤差電壓增加，控制本振頻率上升。AFC鑒頻特性曲線7.2伴音信號處理電路

7.2.1伴音通道的組成

7.2.2伴音通道分立電路分析

一、第二伴音中頻限幅放大器

單調諧放大器要求：選擇合適放大管V具有足夠大的放大能力,增益達60dB以上；調整B2初級線圈使得集電極諧振回路調諧于6.5MHz，帶寬為300kHz左右；合理選擇單調諧放大器的集電極等效電阻和發(fā)射極直流偏置電阻,以實現(xiàn)雙向限幅。為何限幅？限幅的必要1：消除高頻雜波（幅度的變化）干擾；2：消除第二次差頻時出現(xiàn)的寄生調幅波；3：視頻中放特性曲線中對帶寬內不同頻率的信號放大倍數(shù)不同,引起幅度改變。

二、比例鑒頻器作用：從已調頻波中解調出調制信號(音頻信號F)。方法：先把調頻波變換成調幅波,然后再用二極管對調幅波進行檢波。種類：斜率鑒頻器、參差調諧鑒頻器、相位鑒頻器及比例鑒頻器等。比例鑒頻器由調頻—調幅變換和振幅檢波電路組成。L11L2L12L3C1C2將調頻信號的頻率的變化轉換成兩個電壓相位差的變化。VD1VD2R3R4C3C4組成平衡式振幅檢波電路，將電壓相位差轉換成幅度變化，檢出原來的音頻信號。L11C1L12與C2L2雙調諧回路，諧振于載波頻率；電路對稱，VD1VD2為檢波二極管，特性相同，順向連接，R3=R4，C3=C4，構成直流通路。C0為大容量電解電容，起穩(wěn)幅作用。

1.頻幅轉換原理L12與L3為強耦合，電壓U1與U3大小相等，方向取同相。

L11與L2互感耦合，次級兩端中間抽頭的電壓為是加在二極管VD1、VD2上的高頻電壓分別為

U1是等幅的調頻信號，對應U1不同頻率，次級回路呈現(xiàn)的阻抗性質和大小不同，次級電壓隨之變化，合成電壓UD1UD2幅值也隨著U1頻率變化。（1）當f=f0(電路諧振)時：初級：I1滯后U190°次級：感應電勢E2與U1反相，滯后I190°次級回路諧振，I2與E2同相，C2上U2滯后I290°UD1與UD2上的電壓矢量為：|UD1|=|UD2|（2）當f>f0時：初級：I1滯后U190°次級：感應電勢E2與U1反相，滯后I190°次級回路呈感性，I2滯后E2φ，C2上U2滯后I290°UD1與UD2上的電壓矢量為：|UD1|>|UD2|（3）當f<f0時：初級：I1滯后U190°次級：感應電勢E2與U1反相，滯后I190°次級回路呈容性，I2超前E2φ，C2上U2滯后I290°UD1與UD2上的電壓矢量為：|UD1|<|UD2|調頻信號的頻率偏移經過鑒頻器的諧振回路轉變成電壓幅值的變化，完成頻—幅轉換。2、振幅檢波原理

由于VD1、VD2的直流分量通過R1、R2而形成回路,產生直流壓降UC0。當忽略RL的分流作用時,i1≈i2,UR1=UR2=C3、C4對伴音中頻f0阻抗很低,但對音頻F呈現(xiàn)高阻抗

UC3=Kd｜UD1｜UC4=Kd｜UD2｜（Kd為上下兩個檢波器的檢波效率）輸出音頻電壓UF是從A點輸出,是A點與地之間的輸出電壓,UF=UC4-UR2

UF=UR1-UC3UR1=UR2,則有比例鑒頻器的輸出電壓UF等于兩個二極管檢波輸出電壓之差。當f=f0時，|UD1|=|UD2|，U0=0；當f>f0時，|UD1|>|UD2|，UC3>UC4,U0<0;當f<f0時，|UD1|<|UD2|，UC3<UC4,U0>0;結論：中頻調制信號的頻率的偏移使得檢波輸入電壓相位隨之變化，從而使檢波管上的電壓幅值發(fā)生改變，從而改變檢波輸出電壓值，完成了從頻率變化相位變化幅值變化的鑒頻過程。f0f1f2U0f125kH