第六章PAL制彩色全电视信号和彩色电视机的基本原理_2

第六章PAL制彩色全电视信号和彩色电视机的基本原理§6.1彩色图像信号分析§6.2彩色同步信号分析§6.3彩色全电视信号的波形和特点§6.4PAL制彩色电视机组成及其原理§6.3彩色全电视信号的波形与特点§6.3彩色全电视信号的波形与特点图6.13100/0/75/0负极性彩条波形为了加深理解，我们还给出了电视台常发送的另一种100/0/75/0负极性彩条信号。该信号是由表6-2给出的色差信号进行幅度压缩形成U、V色差信号后，由已调的红、蓝两个色度分量叠加形成色度信号；与亮度、同步、消隐等其它信号混合而成。无论是哪种规格的彩条信号所形成的彩色全电视信号：这些信号混合后构成彩色全电视信号，缩写为FBAS。§6.3彩色全电视信号的波形与特点与黑白全电视信号相同，含有亮度信号、复合同步、复合消隐、均衡等辅助脉冲信号；含有彩色信息的色度信号与保证彩色稳定的色同步信号。§6.3彩色全电视信号的波形与特点这种由多种信号混合而成的FBAS有如下特点：(1)参于混合的各种信号均保持独立性。例如:可以采用各种方法将这些信号一一分离。•色度与亮度信号•色度与色同步信号•扫描用的同步与消隐信号•同步与消隐信号与图像信号在时域重叠，而在频域交错；在频域重叠，而在时域交错；在频域、时域均重叠，但在所处电平高低上有区别；在时域交错，互不干扰。§6.3彩色全电视信号的波形与特点(2)FBAS是视频单极性信号，既有直流成分，又含有交流成分，且是上下不对称的信号，(3)对静止的图像而言，其电视信号以帧为周期重复，其场间、行间相关性也较大；(4)FBAS信号是黑白、彩色电视接收机都能使用的兼容性电视信号。对活动图像而言，则可说是帧间、行间相关性较大的非周期信号，但其同步与消隐信号仍是周期性的。占有0~6MHz的频带宽度。§6.4PAL制彩色电视机组成及其原理§6.4PAL制彩色电视机组成及其原理与分立元件电视机相比较，集成电路电视机的优点有：集成电路电视机的性能指标高、稳定性好；由于整机零部件大为减少，焊点也相应减少，提高了可靠性；有更多、更完善的功能；便于自动化生产。集成电路电视机必然要取代分立元件电视机下面介绍PALD制集成电路彩色电视机工作原理，分析各部分作用，掌握彩色全电视信号的传送流程。把天线接收下来的高频彩色电视信号，通过一系列的放大、变换和解码过程还原为三个基色图像信号。从信号处理的角度出发，实际上，彩色电视的接收是对彩色电视信号进行逐一分离的过程。（根据FBAS信号的特点）§6.4.1彩电系统框图彩色电视机的任务最后，在彩色显像管的荧光屏上重现出原来的彩色图像，在扬声器中还原出伴音。图6.14高频电视信号分离框图伴音信号的分离方法及处理与黑白电视机相同§6.4.1彩电系统框图首先，利用频率分离的方法，将视频低端的亮度信号、复合同步信号与高端的色度信号、色同步信号分开；然后，用幅度分离的方法，将复合同步信号和亮度信号分开；用时间分离的方法，将色度信号和色同步信号分开；§6.4.1彩电系统框图最后，用频率和相位双重分离的方法，将色度信号中的两个正交分量U、V信号分开。信号处理的过程要比黑白电视机复杂。§6.4.1彩电系统框图图6.15彩色电视机组成框图§6.4.1彩电系统框图彩色电视机天线接收到的射频电视信号的处理：•首先，通过VHF/UHF调谐器的射频放大；•然后混频，将它变换成中频电视信号，其中图像中频为38MHz；§6.4.1彩电系统框图•通过声表面波滤波器带通、中频放大器进一步筛选放大后，从频谱结构来看，它相当于把输入信号载频往低搬迁了38MHz，并将图像与伴音频谱复原。进入限幅、同步检波器。§6.4.1彩电系统框图检波器输出的信号包括：•0~6MHz的亮度信号。•载频为4.43MHz的色度信号。•载频为6.5MHz的第二伴音中频信号。§6.4.1彩电系统框图•伴音信号采用•伴音信号与图像信号在•经6.5MHz的带通滤波器取出伴音信号；•通过伴音中放、鉴频及功放至扬声器，还原成声音。调频方式；频域上是分开的；为防止伴音干扰图像，将伴音信号去除得到彩色全电视信号。§6.4.1彩电系统框图检波输出信号通过6.5MHz陷波器产生彩色全电视信号。6.5MHz陷波器目的：§6.4.1彩电系统框图•经4.43MHz的吸收回路第一路输出至亮度通道。消除色度副载波的光点干扰；取出亮度信号。4.43MHz吸收回路输出的亮度信号的高频分量也有所损失§6.4.1彩电系统框图•加入亮度放大勾边电路会影响清晰度使亮度信号的高频成分得以提升。目的：为使亮度信号与色度信号同时到达解码矩阵电路。§6.4.1彩电系统框图•亮度放大勾边电路输出的亮度信号必须进行延时0.6μs。•延时后的信号，送至矩阵电路作为Y信号输入。§6.4.1彩电系统框图第二路输出送到色度通道。•首先通过4.43MHz的带通放大器去除亮度信号，取出色度信号及色同步信号；§6.4.1彩电系统框图•然后经过色同步分离器将它们分开。色同步分离器的门控开关是延时约4.4μs后的行同步脉冲此门脉冲的中心位置正好与色同步信号中心位置重合。§6.4.1彩电系统框图门脉冲到来时，让色同步取出而抑制色度信号。分离出的色同步信号：•一方面去控制鉴相器，使本机副载波与它同步；•另一方面去控制识别、消色检波电路等。§6.4.1彩电系统框图•分离出的色度信号经色度放大器放大；•再送至延时解调器，把色度信号分解为FU、FV分量。经过“电平均”消除相位误差引起的色调畸变。§6.4.1彩电系统框图•然后，分别送至(R-Y)、(B-Y)同步检波器，分别检出红色差信号和蓝色差信号。将它们送至解码矩阵。§6.4.1彩电系统框图其中，同步检波器所需逐行倒相的正交副载波是由副载波晶振经PAL开关形成的。§6.4.1彩电系统框图•解码矩阵混合出红、绿、蓝三基色信号；•经视放输出级分别送到彩色显像管的三个阴极。调制三个电子束的电流大小，重现出彩色图像。§6.4.1彩电系统框图第三路输出到扫描同步分离电路扫描同步分离电路作用：取出行、场复合同步信号。•由微分电路取出行同步脉冲送到鉴相器。行同步脉冲鉴相器的比较信号是行输出级反馈过来的。目的：迫使行振荡器与它同步。§6.4.1彩电系统框图•经积分器取出场同步信号。•场同步信号去控制帧振荡，使场频与它一致。行、场同步信号的处理与黑白电视机完全相同。场同步脉冲§6.4.1彩电系统框图由于彩色显像管的屏幕尺寸和偏转角一般都较大不能采用黑白电视机中使用的方法来消除电子束线性扫描产生枕形失真的光栅，比黑白显像管严重得多；而且由于会聚问题的牵制。加有枕形矫正器解决方法：§6.4.1彩电系统框图•让行、场输出电流相互调制；行同步脉冲场同步脉冲•再送入偏转线圈来进行枕形失真的矫正。目前，工厂生产的彩色电视机大都是采用自会聚彩色显像管。一般是从行输出级和场输出级引出行场电流加在会聚线圈上达到会聚校正的目的。§6.4.1彩电系统框图另外，彩色电视机中需要提供许多直流电压源，如：开关式稳压电源具有体积小、重量轻、效率高、调整范围宽等优点。彩色显像管的阳极高压，中、低压电源等。在实际电路中一般是：直流稳压源仅供给扫描电路其它直流电源均由行输出变压器提供不同幅度的逆程脉冲电压，经过二极管整流得到。彩色电视机中广泛采用开关式稳压电源§6.4.2常用自控电路原理介绍为了改善兼容性，获得较好的图像质量，框图中除含有图像、伴音和色度通道外，还含有一些辅助电路，或者说，自动调整电路。另外，由于彩色电视机的性能指标要比黑白电视机高，所以，彩色电视机中还采用了自动保护电路。下面对目前彩色电视机中最常用的自控电路进行简要的介绍。§6.4.2常用自控电路原理介绍彩色电视机中，AFC电路的作用：自动频率控制(AFC)混频调谐器中本振频率外来图像载频准确的图像中频38MHz自动噪声消除电路的作用是把类似于电火花、雷电等产生的强脉冲干扰从视频信号中消除掉。自动噪声消除(ANC)§6.4.2常用自控电路原理介绍否则，这种大幅度脉冲干扰进入同步分离电路将破坏扫描电路的同步造成图像画面不稳定§6.4.2常用自控电路原理介绍影响电视天线接收到的信号电平值大小的主要因素有：自动增益控制(AGC)自动增益控制电路的作用是：接收信号电平值有较大的变化时，能自动调整接收机中放和高放的增益。•电视台发射功率；•电波传播条件；•接收天线的位置及形状等。目的：减小因信号电平过强或过弱，超出放大器的动态范围，而造成的同步不稳和彩色失真。使送到显像管的图像信号电平基本保持稳定。§6.4.2常用自控电路原理介绍自动亮度限制电路是使显像管电子束电流不超过预定值的一种保护电路。自动亮度限制(ABL)•当显像管的亮度过亮时，会缩短显像管的寿命；该电流超过预定值产生的问题：•当显像管束电流太大也会引起高压过载，有损坏行输出管和高压整流元件的危险。§6.4.2常用自控电路原理介绍为了准确重现彩色图像，色度信号和亮度信号原有的相对幅值必须保持不变。自动色度控制(ACC)AGC电路，是根据亮度信号幅度的大小进行自动控制，•接收电场强度的变化思考：色度信号幅值是否会发生变化？•天线与接收机之间的匹配情况不同•本振频率存在频率漂移等。导致亮度信号和色度信号的比例不正确，引起彩色饱和度的改变。而仅使亮度信号幅度恒定的。§6.4.2常用自控电路原理介绍在色度带通放大器中加入ACC电路实际上，ACC电路就是色度带通放大器的自动增益控制电路。使色度信号幅度自动保持稳定色度信号本身随图像内容不同有较大的差异。误差调整电压取自色同步信号原因：色同步信号的幅度与图像内容无关。§6.4.2常用自控电路原理介绍自动消色器的作用是用消色控制电压使色度通道工作在开关状态。自动消色器(ACK)当彩色电视机接收黑白电视信号或弱彩色电视信号时，消色控制电压能自动切断色度通道，仅使亮度通道畅通。目的：以保证彩色电视机能收到无色噪声干扰、画面清晰的黑白图像。消色控制电压也取自色同步信号。§6.4.2常用自控电路原理介绍彩色显像管中的R、G、B三束电子流，在受到外界的磁场干扰后，会偏离它们原来的荧光点或荧光条。自动消磁电路(ADC)为了减小这种影响，采取的方法：导致屏幕彩色不纯又称色纯化不好通常在显像管的锥体外面装有一个由0.5mm厚的冷轧钢片制成的磁屏蔽罩。但仅有磁屏蔽罩往往还不够，存在问题：§6.4.2常用自控电路原理介绍•因为电子束的定向运动，使荫罩、栅网等金属件磁化，当电子束流为零时，仍有剩磁存在，并形成附加磁场；•地球磁场及各种杂散磁场也有影响。解决方法：采用自动消磁电路(ADC)消除这些剩磁的影响。§6.4.3彩电与黑白电视主要异同目前世界各国采用的彩色电视制式都能与黑白电视相兼容，因此，彩色电视机必须包含黑白电视机的基本组成部分，即：包含有公共通道，图像通道，伴音通道，行、场扫描偏转系统及高压形成等。但彩色电视机还必须含有：处理色度信息的特有电路§6.4.3彩电与黑白电视主要异同彩色电视机与黑白电视机相比，主要的区别如下：(1)彩色电视机中采用同步检波器，而黑白电视机多采用包络检波器。中频彩色电视信号中含有三个中频载频：•图像中频载频38MHz；•中频色副载频33.57MHz；•伴音中频载频31.5MHz。彩色电视比黑白电视多了一个色副载频。§6.4.3彩电与黑白电视主要异同•差拍出伴音通道所需要的6.5MHz第二伴音中频信号；彩色电视中，若采用包络检波器会如何？该干扰信号恰好落在图像信号视频范围内，视频放大无法消除它。•也会得到由中频色副载频与伴音中频载频差频后所产生的2.07MHz干扰信号。使重现图像出现严重的条状网纹干扰；彩色也将随着伴音的强弱而变化。§6.4.3彩电与黑白电视主要异同为了消除这些干扰，需要做如下操作：(2)彩色电视机比黑白电视机多设了一个色度通道。•一方面，在视频检波之前，将伴音中频载波电平衰减到图像载波电平的50dB以下；•另一方面，则采用同步检波器。彩色电视机不仅要把发射机送来的彩色信息解码后变成三基色信号，送至彩色显像管以重现彩色图像；要保持彩色同步，