《彩色电视机原理与维修》配套教案：项目十三彩色电视机中新技术的应用.docx

项目十三彩色电视机中新技术的应用一、教学目标1、了解大屏幕电视机的技术特点、大屏幕电视机各技术特点的具体含义及 机顶盒的种类及功能。2、掌握数字电视机顶盒的发展过程、液晶电视机的基本特点、液晶显示板 的工作原理及背投式彩色电视机的性能特点。二、课时分配本章共4节，安排5课时。三、教学重点通过本项目的学习，让学生学习大屏幕电视机各技术特点的具体含义、顶盒 的种类及功能、液晶显示板的工作原理及背投式彩色电视机的性能特点。四、教学难点1、大屏幕彩色电视机的几个技术特点1、机顶盒的种类及功能2、液晶电视机的特点和液晶显小板的工作原理。3、背投式彩色电视机的性能特点五、教学内容任务一大屏幕彩色电视机中的新技术活动一大屏幕目前，人们把21英寸以下的彩色电视机统称为中小屏幕彩电，把25英寸以 上的彩色电视机统称为大屏幕彩电。活动二多功能为了满足用户多方面的需要，设计大屏幕彩色电视机往往要考虑多种特殊功 能。目前常用的功能有以下几点。(1)具有较强的红外遥控功能。(2)具有多路AV输入/输出，S视频端子输入。(3)具有接收CATV增补频道的功能。(4)具有立体声或多伴音的功能。(5)具有卡拉0K功能。任务四背投式彩色电视机我国自20世纪70年代开始播出彩色电视节目信号以来，彩色电视机经历了 30多年的发展，其性能、功能方面都有了许多改进，这一点可以从几方面得到 体现：从最早的琴键式预置电视机发展到遥控操作控制电视机；从球面显像管彩 色电视机发展到平面直角彩色电视机、超平面彩色电视机、纯平面彩色电视机和 现在流行的等离子体彩色电视机、倍频彩色电视机、高清晰度的背投式彩色电视 机等。随着数字技术的发展和应用，原来广泛采用隔行扫描、场频50Hz的彩色电 视机已发展为逐行扫描、场频100Hz的彩色电视机，从根本上提高了图像清晰度, 消除了图像闪烁现象。另外，许多功能在彩色电视机的发展中得到了改进或增加, 如从单画面彩色电视机到双画面彩色电视机，又发展到多画面彩色电视机。随着 数字化在彩色电视机中应用程度的提高，一些彩色电视机的上网浏览功能、游戏 功能也将得到进一步的发展。人们观看普通的电视接收机都是直视的，即电子束轰击荧光粉后发出的光直 接由人眼感光而得到效果，由接收机电路处理的电信号经过显像管的电光转换形 成的图像不再进行光路换转。很显然，这种显像方式的光学系统最简单，光的利 用率也最高。但是，在目前，由于接收机的显示器件仍然以CRT(阴极射线管)为 主流，而CRT的最大尺寸也只能做到42英寸左右，并且体积和质量都不易降低。 针对CRT显示器件的这种缺陷，在电视发明之后不久，人们就提出了利用光学系 统放大图像的显示方式，这就是背投式彩色电视机应用的理论依据。根据这种理 论依据，人们研制出了 “高清”背投式彩色电视机。背投式彩色电视机是一种将彩色电视画面信号投射到屏幕上的显示设备，它 具有屏幕大、亮度高、色彩鲜艳和画面清晰等特点。随着电视教学、商业博览的 发展，背投式彩色电视机得到了广泛的应用。背投式彩色电视机的性能特点主要有以下几条。(1)1 250线逐行扫描，显示图像细致，层次分明。双倍提升纵向扫描线，使扫描密度达到传统隔行扫描的两倍，眼睛可见的扫描线降低到最少，细节图像 清晰度可见，可演绎出清晰细腻、接近于完善的图像。(2)数字变频，画面稳定无闪烁。将50Hz隔行扫描信号转换成60Hz逐行扫 描信号，消除了普通彩色电视机的大面积闪烁和图像的行结构及行间的闪烁、抖 动，使图像清晰度和画面的透亮感及稳定性达到了更理想的状态。(3)数字会聚。采用最新一代数字会聚技术，在整个单元屏幕上实现三基色 的精确会聚重合和极小的几何失真。同时可根据使用环境(地磁)的变化，采用遥 控方式实现会聚偏移和几何矫(校)正维护，使投影单元保持最佳的会聚特性和几 何特性。(4)超宽视角，突破传统视角限制。具有更加宽阔的视野角度，突破传统彩 色电视机的极限，即使是大倾斜角度也能保持良好的视觉效果。(5)全新超高亮度屏幕。通过加强光的聚焦和渗透频率方法，大大提高了屏 幕的光亮度，可以播放高亮度、高清晰度的图像，同时具有加强对比度的功能; 此外还具有防反光涂层，可以减少外界光源的反射。此外，PECC专利技术的应 用能有效地提高图像清晰度，并延长投影管的使用寿命。(6)双高频头PIPo可以利用“主画面”和“子画面”两个电视画面同时独 立显示两路不同电视信号的图像在观看“主画面”节目信号的同时用“子画面” 实现其他频道电视节目信号的监视和浏览等功能。两个画面的声音都可以利用耳 机收听。(7)W0W特别声效。结合数字信号处理技术和人们心理音响学，利用声音的 水平和垂直方向的频率变化，配合机内高性能放声系统，有效地扩大声音的音域 和频率覆盖范围，创造出极具临场感和震撼力的音响效果。并且，可以配合彩色 电视机画面图像，利用准确的声音定位技术，纵向转移音场位置，再现准确而标 准的声音效果。(8)多个I/O接口。PDVD分量输入，适用于具有逐行扫描输出功能的DVD视频信号(行频为 3. 15kHz、场频为60Hz的逐行扫描格式)。DVD分量输入，通用于清晰度信号分量输入，可以显示比视频信号(VIDEO) 输入质量更好的图像信号。R, G, B接口可以直接对接计算机的R, G, B信号(行频为3. 15kHz、场频为60Hz的逐行扫描格式)，适用于多媒体教学和商品促销等。虽然背投式彩色电视机具有“高清”等众多特点，但在市场经济下，彩色电 视机行业同样奉行优胜劣汰的法则，因此各生产厂家都不愿失去宝贵的商机，为 了发送图像画质，均在不同程度上增加了各种功能，其中主要包括“图像静噪” “动态图像增强” “彩色增强”和“信号衰减(ATT) ”等特殊功能。用户在正常情 况下，根据彩色电视机的使用条件，通过遥控器合理设置功能，便可获得理想的 图像和伴音效果。六、课后作业完成本项目的项目习题。（6）具有图文电视接收功能。（7）具有卫星电视节目信号接收功能。（8）具有适应电网电压范围广等功能。活动三多制式随着我国国际地位的提高，我国同各国、各地区的文化交流日益频繁和电视 节目的多样化，以及卫星电视广播的开播等，给人们提供了更多节目源。同时, 与欧美、日本、俄罗斯等录像带及激光视盘的交流等，要求大屏幕彩色电视机除 能接收本国制式广播电视信号外，还能接收世界上各种制式的电视节目，这就是 所说的应具有国际线路或全制式或世界制式接收功能。就彩色制式而言，目前只 有3种，即NTSC制式（用于北美地区和日本）、PAL制式（用于中国大陆、北欧地 区、英、德等国家）和SECAM制式（用于俄罗斯、法国和东欧、北非等地区）。对第二伴音中频而言，世界范围内主要有4种，即4. 5MHz（为M制式）、 5. 5MHz （为 B/G 制式）、6. 0MHz （为 I 制式）和 6. 5MHz （为 D/K 制式）。就色副载波频率来讲，有3. 58MHz和4. 43MHz之分。就场扫描频率而言，有 50IIz和60Hz之别。因此，将上述制式采用不同的组合方式，就可得到多种制式 的概念。这就是人们常在大屏幕彩色电视机包装箱上或说明书内常见到的11制 式、21制式或28制式等之含义。在这些制式当中，有电视机发射的制式和一些 特殊制式，后者主要用于录放像机、激光影碟机等输出的视频信号，从AV端子 进入大屏幕彩色电视机。在此将所谓的21制式列于表，供读者帮助用户选购大 屏幕彩色电视机时参考。大屏幕彩电21制式明细表类别制式SIF/MHz色度/MHz场W/Hz行6种言通 制式PA1-B/C5.54.435015 625PAL-16.04.435015 625PAL-D/K6.54.435015 625SECAM-B/G5.5FM4. 254.415015 625SECAM-D/K,K16.5FM4. 254.415015 625NTSC-M4.53.586015 750绕表类别制式SIF/MHz色度/MHzM/Hs行赖/Hz8件特殊录像制式NTSC-4. 43/5. 5 MHz5.54.436015 750NTSC-4.43/6. 5MHz6.54.436015 750NTSC-4. 43/6.OMHz6.04.436015 750NTSC-3. 58/5. 5MHz5.53.586015 750NTSC-3. 58/6. OMHz6.03.586015 750NTSC-3. 58/6. 5MHz6.53.586015 750SECAM-L6.5FM4.254.415015 625SECAM-L6.0FM4. 254.415015 6257种特殊激 光挽盆制式NTSC-4. 5MHz/5OHz4.53.585015 750PAL-6. OMHz/6OHz6.04.436015 625PAL-5. 5MHz/6OHx5.5 /4.43SO15 625PAL-6. 5MHz/6OHz6.54.436015 625SEAM-6.0MHz/60Hz15 625SECAM-5.5MHz/60Hz15 625SECAM-6. 5MHz/6OHx活动四高性能由于屏幕尺寸的加大和功能的增加，人们对大屏幕彩色电视机技术性能的要 求越来越高。除了安全可靠外，如何改善和提高图像与伴音质量，是十分突出的 技术问题。国产大屏幕彩色电视机为了获得高质量图像的效果，首先采用了 20 世纪90年代具有世界先进水平的大屏幕显像管，同时，在电路设计上采用了许 多新型的单元电路、新技术来加宽频带、消除干扰和改善动态特性，消除了普通 电视机图像细节模糊、缺乏层次感等问题，使图像更加清晰，更加逼真悦目，从 而获得比较完善的高质量图像。与此同时，屏幕彩色电视机都增加了立体声、重 低音和环绕声等功能，以及采用音响效果更佳的机箱结构。于是，大屏幕彩色电 视机的用户在欣赏高质量彩色图像的同时，也能陶醉在高质量的伴音声中。由于 大屏幕彩色电视机整机功耗较大，彩色显像管阳极电压更高，因而在电源电路中 常设置过压、过流保护电路及高压稳定电路，使整机的安全性和可靠性得到了保 证。任务二 彩色电视机中的数字机顶盒活动一机顶盒的分类及功能机顶盒(Set Top Box, STB)是目前业内使用频度较高的一个名词。商家 纷纷推出的机顶盒品种繁多，但性能和用途却可能完全不同，造成这种情况的原 因就是“机顶盒”这个名词的含义较为广泛。顾名思义，机顶盒就是放在电视机 顶上的一个盒子，是电视机的一个附加部件，其目的是提高电视机的性能或增加 功能。已经推出的机顶盒就有以下几种。1 .付费电视机顶盒付费电视机顶盒又称解扰机顶盒。电视台为了对某些节目进行收费，就对这 些节目进行加扰。2 .图文电视机顶盒数字技术出现以后，人们就希望能够采用现有的电视传输系统进行文字和图 形的传输。3 .网络电视机(WebTV)机顶盒20世纪90年代中期，Intemet (因特网)在全世界的快速发展和普及，人们 萌发了用电视机作为显示终端上网的想法，于是在微软公司的“维纳斯计划”和 凯思公司的“女蜗计划”的催化下产生了网络电视机(WebTV)机顶盒。4 .数字电视机顶盒1998年11月，美国和欧洲HDTV试播后，又一次掀起了机顶盒的高潮。这 次的机顶盒称作数字电视机顶盒，其主要功能就是将接收下来的数字电视信号转 换为模拟电视信号，使用户不用更换普通模拟电视机就能收看到数字电视节目o 下面所要介绍的机顶盒就是指这种数字电视机顶盒。根据信号传输媒介的不同，数字电视机顶盒又可分为卫星数字电视机顶盒、 有线数字电视机顶盒和地面数字电视机顶盒。这3种数字电视机顶盒的主要区别 在于解调部分。(1)卫星数字电视机顶盒。卫星数字电视机顶盒又称为集成接收解码器 (Integrated Receiver Decoder, I RD),用来接收数字卫星广播节目。目前，我 们所看到的许多卫视节目都是有线电视台通过专用的IRD接收下来后，再通过有 线电视网送入到用户家中。个人用的IRD在我国并不普及，但在国外，卫星直播 还是具有较好的市场。该类机顶盒的主要功能是接收数字电视广播，同时也支持数据广播、图文电 视等应用。数字卫星的传输平台是卫星信道，支持交互式应用比较困难。目前, 卫星数字电视机顶盒基本上是按照DVB S标准来生产的，国内外都有商用产品。(2)地面数字电视机顶盒。地面数字电视机顶盒的主要功能是接收通过地面 广播信道传输的数字电视信号。目前，世界上已存在着3种地面数字电视广播标 准：欧洲的DVB T、美国的ATSC和日本的ISdB To它们分别使用不同的调 制与信道编码方案。因此，适合不同国家和地区的地面数字电视机顶盒应该按照 相应的数字电视广播标准来生产。我国于2003年完成地面数字电视广播系统信道编码与调制规范的制定。(3)有线数字电视机顶盒。由于有线电视(CATV)网络有着较好的传输质量、 较宽的信道带宽以及电缆调制解调器技术的成熟，使得该类机顶盒可以支持几乎 所有的广播和交互式多媒体应用，并被业界广泛看好。有线数字电视机顶盒提供的基本功能包括以下几项内容。1)数字电视广播节目的接收，提供高质量的视频和音频输出。2)作为用户前端设备，它是用户控制交互电视的接口，因此，应提供系统 交互操作，具有回传信道。3)需要提供一个友好的界面，便于用户使用和控制；具有电子节目指南(EPG) 功能，通过交互操作，用户可以方便地选取自己所需的节目。4)集成CA系统。5)集成中间件系统，支持软件在线升级功能。6)支持数据广播应用，向用户提供股市行情、票务信息、电子报纸和热门 网站等各种信息以及软件在线升级功能。软件在线升级可看成数据广播的应用之 一。数据广播服务器按DVB数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该 软件的版本号,在版本不同时接收该软件,并对保存在存储器中的软件进行更新。7)支持交互式多媒体应用，包括因特网接入、电子邮件、IP电话、视频点 播、互动游戏和网上购物等等。有线数字电视机顶盒可通过内置的电缆调制解调 器、浏览器，方便地实现因特网接入、发送电子邮件和IP电话功能。同时机顶 盒也可以提供各种接口与PC机相连，用PC机与因特网连接。视频点播功能能让 用户在他所希望的时间和地点收看想看的节目，这是服务提供商的主要目标。有 线电视数字机顶盒利用交互式的数据信道和广播信道，为实现该功能提供了理想 的技术基础。活动二数字电视机顶盒的发展过程数字电视革命是电视发展史上具有里程碑意义的重大事件。数字电视带来的 不仅仅是音、视频质量的极大提高，更重要的意义在于它与计算机、通信网络技 术的相互融合提供其他形式的多种增值业务，开辟走向信息高速公路和多媒体通 信的未来之路。数字电视接收机和原来的模拟电视接收机的概念大不相同。数字电视接收涉 及的技术非常复杂，除了进行解调、信道解码、解复用和音/视频信源解码等恢 复节目信号的处理外，还要实现CA控制、交互操作、网络通信和多媒体信息处 理等功能。但现有的大量模拟电视机不可能在一朝一夕间被淘汰，为了使现有的 模拟电视机能够收看到数字电视节目，需要开发一种具有上述功能的数字电视机 顶盒。可以说，在未来10年内，数字电视机顶盒将作为模拟电视与数字电视共 存期内的过渡产品，是模拟电视转向数字电视的桥梁。按照数字电视机顶盒的软硬件配置，可以将其发展过程划分为3代：(1)第一代数字电视机顶盒。第一代数字电视机顶盒都是基于嵌入式的实时 操作系统来编制应用程序，我们也称之为硬件机顶盒。硬件机顶盒一般无中间件 系统，有(或无)CA系统，只有简单的本地交互功能，无回传信道，可扩展性差。(2)第二代数字电视机顶盒。第二代数字电视机顶盒是在硬件机顶盒中增加 了中间件系统，应用程序都是基于中间件编制的，有CA系统，有简单的交互功 能，有(或无)回传信道。(3)第三代数字电视机顶盒(软件机顶盒)。第三代数字电视机顶盒具有回传信道和高级交互功能；具有开放的中间件系 统,应用程序都是基于标准的中间件及Java语言编制；具有开放的CA系统平台， 可以实现同密和多密接收。随着软件无线电技术的发展，未来的数字电视机顶盒将采用软件无线电技术, 以可编程的高速数字信号处理器(DSP)作为其硬件基本平台，再附加射频处理单 元和输入/输出接口，将尽可能多的应用功能用软件来实现。我们称这种机顶盒为软件机顶盒。软件机顶盒具有升级灵活性和开放性，是未来机顶盒的发展方向。软件机顶 盒系统为实现设备的多标准性、多业务适应性和功能扩展性提供了灵活开放的解 决方案，它可以通过在线软件下载升级，满足支持多种数字电视广播标准的技术 要求，有着广阔的应用前景。任务三液晶电视机活动一液品电视机的基本特点如图所示是液晶电视机显示器部分的结构示意图，它同普通显像管电视机相 比，主要是显示器件不同。液晶电视机采用彩色液晶板作为显示器件，液晶显示 板具有重量轻、体积小（薄型）的特点。它作为显示器，除了在笔记本计算机中被 广泛应用之外，在彩色电视机中取代显像管制成超薄型电视机，受到消费者的普 遍欢迎。背部光源/偏光板玻璃带板彩色风格油光器玻瑞率板偏光板周而同国同吗透明导电展/（像素电极、业动晶体闿）. 透明导电膜（对向电极）D5IIUIIIIIIIUIIIMIIII多素、基板液晶层、 （液晶被封入其中）对向电极恻小板/L通过对品体管炉通利 截止的控制来控制透 过像素单元的光液晶电视机显示器的结构液晶显示板是由一排排整齐设置的液晶显示单元构成的，一个液晶板有几百 万个像素单元，每个像素单元都是由R, G, B 3个小的单元构成的。像素单元的核心部分是液晶体（液晶材料）及其半导体控制器件。液晶体的主要特点是在外加 电压的作用下，液晶体的透光性会发生很大的变化。如果使控制液晶单元各电极 的电压按照电视图像的规律变化，在背部光源的照射下，从前面观看就会有电视 图像出现。液晶体是不发光的，在图像信号电压的作用下，液晶板上不同部位的透光性 不同。每一瞬间（一帧）的图像相当于一幅电影胶片，在光照的条件下才能看到图 像。因此，在液晶板的背部要设有一个矩形平面光源。液晶显示板的剖面图如图所示，在液晶板的背部设有光源，在前面观看屏幕 的显示图像是透过液晶层的光图像，液晶层的不同部位的透光性随图像信号的规 律变化，就可以看到活动的图像，即随电视信号的周期不断更新的图案。背部光源透明9电膜（像素电极）透明9电膜（像素电极）液 品 快 I'J后基板«液晶层前基板定向膜,液晶Y定向膜透过的光图像透明导电腺（对向电极）彩色网络注波器、玻喟基板偏光板液晶显示板的剖面图将电视信号变成驱动水平和垂直排列的液晶单元的控制晶体管就可以实现 液晶板的驱动，这些驱动集成电路安装在液晶板的四周就可以组装成液晶显示板 组件，如图所示。（周边的K?电路板）液晶板的什液晶显示板组件的结构活动二液晶显示板的工作原理液晶是一种既具有晶体性质又具有液体性质的物质，故取名为液态晶体，简 称液晶。通过研究发现，液晶有4个相态，分别为晶态、液态、液晶态和气态，且4 个相态可相互转化，称为“相变”。相变时，液晶的分子排列发生变化，从一种 有规律的排列转向另一种排列。后来发现，引起这一变化的原因是外部电场或外 部磁场的变化。同时，液晶分子的排列变化必然导致其光学性质的变化，如折射 率、透光率等性能的变化。于是科学家利用液晶的这一性质做出了液晶显示板, 它利用外加电场作用于液晶板改变其透光性能的特性来控制光通过的多少来显 示图像。液晶显示板是将液晶材料封装在两片透明电极之间，通过控制加到电极间的 电压即可实现对液晶层透光性的控制。彩色液晶显示板的原理如图所示。在液晶层的前面设置由R, G, B栅条组成 的滤波器，光穿过R, G, B栅条，就可以看到彩色光，由于每个像素单元的尺寸 很小，从远处看就是R, G, B合成的颜色，与显像管R, G, B栅条合成的彩色效 果是相同的。这样，液晶层设在光源和栅条之间实际上很像一个快门，每秒钟快 门的变化与电视画面同步。如果液晶层前面不设彩色栅条，就会显示单色（如黑 白）图像。彩色栅条滤光器背部光酒彩色光H .中色龙液晶快门彩色液M显示板员背部光源单色光单色光液晶快门单色液晶W示板彩色液晶板的显示原理