第四章 电视接受系统电路分析

第四章电视接收系统（电视机）电路分析电视机分类：双通道与单通道；彩色与黑白目前广泛使用的是超外差（直接放大式早已被淘汰）单通道电视接收机，这种电视机，图像和伴音中频通道是共用的，解调之后才将图像与伴音分开处理，具有电路简单，稳定性好的优点。而双通道指的是在混频器之后，把中频图像信号和中频伴音信号分别送图像通道和伴音通道进行处理，显然这种方式电路较为复杂。4．1黑白与彩色电视机的基本组成4．1．1黑白电视接收机的组成4．1．2彩色电视按收机的组成同步原图有误4．1．3彩色与黑白电视机的共有电路及不同要求彩色电视机与黑白电视机相比，除了增加了色度处理通道外，高频调谐器、中放与视频检波、伴音通道、亮度通道、同步扫描、高压/电源等电路就其工作原理而言，两种电视机是相同的，但在指标要求上是有差异的。这里，我们主要说明它们在要求上的差异。在后面介绍具体电路时，仍以彩色电视机电路为主进行分析，但分析的思路和有关结论对黑白电视机也同样适用。1．高频调谐器部分(1)彩色电视机的频率特性要比黑白机更平坦在彩色电视机中，色度信号与亮度信号共用一个通道进行传输，所以高频头频率特性不平坦会使色度信号与亮度信号的比例关系改变，造成彩色失真，甚至失去彩色。为此，要求高频调谐器频率特性的顶部不平坦度不得超过10％。而黑白电视接收机即使频率特性顶部不平坦度达到30％，也看不出图像质量的明显下降。这是因为人眼对彩色失真较之亮度失真更敏感的缘故。(2)本机振荡的频率稳定度要求较高彩色电视接收机中，由于在亮度信号的高端交错地安插着色度信号的频谱，所以本振频率漂移会影响彩色图像的清晰度。为了保证图像质量，彩色电视接收机的本振频率偏移要求限制在0.1％以下；而黑白电视机的本振频率即使出现0.2％的偏移．人眼也不会觉察到图像质量的明显下降。为了保证彩色电视机本振频率的稳定，设置有AFT(自动颇率微调，亦可称为AFC)电路。2．中放和视频检波部分(1)AGC的控制范围要大因为彩色视频信号的黑色基准变动时，不但会引起图像的黑白对比度发生变化，而且还有可能引起色调发生变化。一般要求总的自动增益控制范围大于60dB。（高频头20dB，中放40dB）(2)一般采用同步检波同步检波可以大大降低检波级的非线性失真，使重放的彩色更加逼真。在完成检波的同时，还可实现38MHz图像中频与31.5MHz伴音中频的混频从而得到6.5MHz的第二伴音中频（包络检波亦可）。（不是为了抗2.07MHz差拍干扰。为了防止2.07MHz差频干扰，检波前将伴音中频电平衰减到图像中频电平的50dB以下。拍是线性合成）色度/伴音3．亮度通道部分(1)设有ARC电路和轮廓校正电路彩色全电视信号中的亮度信号频谱与色度信号频谱是互相交错的，为了消除色度信号对亮度信号的干扰，亮度通道中利用了窄带陷波器将色度副载波衰减15dB以上。因而，也使处于该位置中的亮度信号同时衰减了，降低了图像的清晰度。为此，在亮度通道中加入轮廓校正电路(亦称勾边电路)，以此来弥补彩色图像亮度信号的高频损失。（高档机中主要是为了校正孔阑效应）彩色电视机在接收黑白电视信号时，应使亮度信号的高频成分不被衰减。所以副载波陷波器在接收彩色电视信号时自动接通；而在接收黑白电视信号时自动切断。既实现自动清晰度控制(ARC)。(2)设有亮度信号延时网络由于亮度通道的频带比色度通道要宽因而信号通过色度通道的延迟时间比通过亮度通道的延迟时间要长。如果亮度信号不加延时，会出现同一像素的亮度信号和色度信号不重合的彩色镶边现象。在亮度通道中接入一延迟线，使亮度信号延时后与色度信号同时到达基色输出矩阵电路。我国的彩色电视机中一般采用0.6μs的延迟线进行补偿。延时误差一般应小于0.06μs(0.001行)。(3)具有直流恢复电路彩色电视机中，亮度、色差信号送往矩阵电路之前，必须恢复亮度信号的直流成分，而黑白电视机可不必要。这是因为黑白电视信号失去直流分量后，引起的亮度失真仅表现为背景该黑的不够黑，该亮时不够亮，由于观察者并不知实景，无法对比，不易觉察。而人们对某些彩色背景的颜色非常熟悉。如果彩色电视信号失去直流成分，将可能使蓝天变绿、草地发黄等。因此，彩色电视机检波后的彩色全电视信号，在传送到显像管之前，不能丢失其直流成分。在亮度通道中，一般采用箝位电路，将亮度信号中的黑色电平(消隐后肩)箝位在某一直流电平上，以恢复其直流成分，从而保证满足正确的三基色电信号比例关系。4．扫描和高压电路部分(1)阳极电压较高同样尺寸的彩色显像管其高压比黑白电视机高得多。比如，14英寸彩色显像管的阳极高压约为22kV，而14英寸黑白显像管的阳极高压仅为12kV。同时，彩色显像管的阳极电流也较黑白电视机大得多。(2)扫描电路输出功率较大由于彩色电视机的阳极电压高、电流大，所以彩色显像管所需要的偏转功率大，因而，扫描电路要有较大的输出功率。(3)一般有自动亮度限制(ABL)电路为防止显像管阳极电流过大，高压太高而引起显像管较早衰老、损坏，或造成其它器件出现故障，在彩色电视机中多采用ABL电路，以此来自动限制彩色显像管的阳极电流，使之不超过其厂标极限值。(4)彩色电视机都设有X射线保护电路由于彩色电视机的阳极电压较高，易于产生过量的X射线辐射，所以需要设置X射线保护电路。当高压因某种原因升高超过安全值时，保护电路动作，终止高压输出。4．2公共通道电路分析4．2．1电子调谐器与频道预选器电子调谐器即电调谐高频头，内部包含着许多调谐回路（高放回路、输入回路、本机振荡回路），这些调谐回路又都是通过改变变容二极管的端电压来进行调谐的，故称电子调谐器。为了使选择频道时的调谐过程简便易行、彩色电视机采用调谐电压预先置定并存储的方法，完成预置、存储记忆和控制不同频道调谐电压的电路称频道预选器。电子调谐器和频道预选器二者是密切相关的。1．电子调谐器(1)组成电子调谐器主要由输入回路、高放、本振和混频四部分电路组成。整个电视频道所占的频率范围很宽，常把它们分为VHF(甚高频)和UHF(特高频)两部分。VHF调谐回路由LC集中参数元件组成，而UHF波段则采用分布参数调谐回路。48.5～958MHzU：13～68频道Ⅰ/L：1～5频道Ⅲ/H：6～12频道BUBVBM(2)电子调谐原理改变回路电感或电容都能达到改变谐振频率的目的，电调谐高频头采用变容二极管作为回路中的可变调谐电容。变容二极管是一个特殊的PN结晶体二极管，通过改变加在变容管两端的反向偏置电压来改变结电容CJ，进而达到改变谐振频率的目的。(3)频率覆盖和频段划分受变容二极管结电容变比的限制VHF波段划分成Ⅰ（L）、Ⅲ（H）两个分波段，可由开关二极管VD在开关电压控制下切换。S=0V：VD截止，回路电感量大，谐振频率低；S=32V：VD导通，L2被短路，回路电感量小，谐振频率高。2．分布参数调谐原理⑴UHF频段电视信号的接受特点在UHF频段的信号的频率很高，在400MHz以上，LC集中参数谐振回路的L、C值太小，已与元件的分布参数相当，元件的分布参数的影响不再可以忽略，所以谐振回路的分析设计须按分布参数调谐原理进行。在分布参数效应不能忽略时，导线（体）上的电流、电压及阻抗需用传输线理论进行分析。⑵传输线基本知识介绍根据传输线理论，传输线（双平行传输线、双绞线——平衡式传输线；同轴线——非平衡式传输线）的特性阻抗ZC为：00CLZCL0为传输线的单位长度电感，C0为传输线的单位长度电容。当长度为l，特性阻抗为ZC的传输线的一端接有阻抗ZL时，从另一端看，其输入阻抗Zi为：ljZZljZZZZLCCLCi2tg2tgZLZil磁波的波长。从上式可知：①当ZL=ZC时，Zi=ZL=ZC（完全匹配）；②当l=nλ时，即使ZL≠ZC也有Zi=ZL。式中λ为传输线内电⑶无耗短路传输线的输入阻抗对于无耗短路线，由于ZL=0，所以lZZCi2tg①时，Zi→∞，相当于并联谐振；②时，Zi=0，相当于串联谐振；③时，Zi呈感性，相当于电感器；④时，Zi呈容性，相当于电容器。4)12(nl2nl42l4l⑷无耗开路传输线的输入阻抗对于无耗开路线，由于ZL→∞，所以lZZCi2ctg①时，Zi=0，相当于串联谐振；②时，Zi→∞，相当于并联谐振；③时，Zi呈容性，相当于电容器；④时，Zi呈感性，相当于电感器。4)12(nl2nl42l4l⑸缩短电容调谐器可以证明，当无耗传输线（开路或短路）处于并联谐振状态下，接入点是任意的。对于传输线谐振器，可以用LC集中参数谐振回路来等效。（作业题：请证明，当无耗传输线（开路或短路）处于谐振状态下，接入点是任意的。）对于右图，接入点c、d的左侧是大于1/4波长、小于1/2波长的开路线，相当于电感；右侧则是小于1/4波长的开路线，相当于电容。所以，可以用下图所示的LC集中参数谐振回路等效。对于右图，中部是大于四分之一波长、小于二分之一波长的开路线，相当于电感；在右侧3、4点之间接入一个容量与长度为l3开路传输线相当的电容器C1，在左侧1、2点之间接入一个容量与长度为l1开路传输线相当的电容器CT，此时谐振频率与原开路传输线谐振频率相同，可以用下图所示的LC集中参数谐振回路等效。如果CT是可变电容时，改变它的容量，相当于改变了l1的长度，因而可以调整谐振器的谐振频率。这就是所谓的缩短电容调谐器。3．实际的高频头电路3．实际的高频头电路VHF工作电压0/12VⅠ/Ⅲ波段切换电压32V/0VUHF工作电压0/12V工作电压12V调谐电压0~32V在这种高频头电路中，高放级常常采用双栅极场效应管作信号为放大单元，其中一个栅极单独用作AGC控制，高频信号注入到另一个栅极。这样做可以达到最佳的AGC控制特性，有利于减小交调干扰。4．频道预选器频道预选器（俗称选台板）的种类和电路是形形色色的，有机械式、电子式，有按键开关、触摸开关，有红外或语音遥控式等等。但其原理无非是采用不同方法控制电子调谐器电路所需的各种电源、频道转换电压及调谐电压等。按频道预选器的控制信号，可分为模拟式和数字式；按控制形式分，可分为压控式和频控式等。通常，模拟式采用电位器控制方式，其中，电位器充当着调谐电压的记忆元件。早期国产电视机频道预选器多采用按键开关转换、电位器记忆结构。图中，RW1～RW8电位器作为8个记亿元件，可记忆8种状态的调谐电压，此8种电压可控变容二极管呈现8种电容量，相应于8个电视台的调谐频率，且可任意改变。一般，调谐状态可预先进行，在正式收看时，拨动按键开关(图中以S表示)，即可方便地找到要收看的频道。一个实际的频道预选器电路分析VHF工作电压0/12VⅠ/Ⅲ波段切换电压32V/0VUHF工作电压0/12V工作电压12V调谐电压0~32V4．2．2中频放大与同步检波系统一般的彩色集成电路电视机的中频放大与同步检波系统都具有图4-10所示的框图。其中，前置中放—般为分立元件放大器，是为补偿声表面波滤波器(SAWF)的插入衰减而设置的。1．中频放大器及其相关电路(1)频率特性中放频率特性是指中频放大器对中频信号中各频率成分的相对放大量，常以响应曲线表示。图像中频38MHz处在50％(-6dB)处，是为了适应射频电视信号采用残留边带调制而制定的。以保证尽管在图像载频fIP±0.75MHz双边带的范围内的检波输出不过大。伴音中频31.5MHz增益仅为平坦部分增益的5％(即-26dB)，且两边各约有100kHz的平坦响应区段。这是为了避免33.57MHz彩色副载波中频（38MHz-4.43MHz=33.57MHz）与伴音中频31.5MHz差频产生2.07MHz的视频干扰。为使伴音调频信号的两个边带得到均等放大，故要求在31.5MHz的±100kHz范围内特性平坦。30MHz和39.5MHz处要求增益在平坦部分的1％(即-40dB)以下，这样作的目的是为了有效地抑制欲接收频道的上邻道图像载波和下邻道伴音载波的干扰。(2)增益电视机灵敏度主要取决于中放电路增益，中放级一般由3～4级差动放大器组成