第4章---电视接收系统电路分析-电视原理与现代电视系统(教学)课件.ppt

第第4章章 电视接收系统电路分析电视接收系统电路分析 4.1 黑白与彩色电视机的基本组成黑白与彩色电视机的基本组成4.2 公共通道电路分析公共通道电路分析4.3 视频通道电路分析视频通道电路分析4.4 扫描系统电路分析扫描系统电路分析4.5 开关电源电路分析开关电源电路分析4.6 遥控电路分析遥控电路分析4.1 黑白与彩色电视机的基本组成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黑白电视机的原理方框图如图41所示。主要由公共通道、视频通道、伴音通道、扫描电路系统和电源电路几部分组成。图41黑白电视接收机的原理方框图4.1.2彩色电视接收机的组成PALD彩色电视接收机方框图如图42所示。彩色电视机要完成的任务是把接收到的彩色高频电视信号还原成三基色信号,从而通过彩色显像管重现彩色图像。4.1.3彩色与黑白电视机共有电路及不同要求1.高频调谐器部分(1)频率特性较黑白机更平坦。(2)本机振荡的频率稳定度要求较高。(3)驻波比相对要小。2.中放和视频检波部分(1)AGC的控制范围要大。(2)一般采用同步检波。图43高频调谐器的频率特性3.亮度通道部分(1)加有ARC电路和轮廓校正电路。(2)加有亮度信号延时网络。(3)具有直流恢复电路。4.扫描和高压电路部分(1)阳极电压较高。(2)扫描电路输出功率较大。(3)一般加有自动亮度限制(ABL)电路。图44电子调谐器组成框图图45变容管2CB14电容变化曲线3)频率覆盖和频段划分。采用可变电容进行调谐,谐振频率从最高频率fmax变化到最低值fmin时,其比值fmax/fmin称为调谐回路的频率覆盖系数,用Kf标记,则(41)对于VHF频段,按我国频率分配标准,fmax=219MHz(对应12频道中心频率),fmin=52.5MHz(对应1频道的中心频率)。所以,所需的调谐回路频率覆盖系数Kf为(42)图47电调谐频段转换原理电路图48电位器记忆预选器原理电路图410中频放大与同步检波系统组成的方框图1.中频放大器及其相关电路(1)频率特性。图411中放频率特性(2)增益。(3)AGC电路。(4)自动频率微调(AFT)电路。图412AGC电路组成方框图图413AGC的理想控制特性图414AFT原理方框图式(47)中第一项为直流分量,第二项为谐波分量,经低通滤波器滤除第二项,乘法器输出为(48)图415AFT电路波形分布(a)fPI=38MHz;(b)fPI38MHz;(c)鉴频特性(5)声表面波滤波器(SAWF)。在集成电路电视机中,中放幅频特性一般由SAWF形成。图416SAWF原理结构图(a)结构;(b)符号2.视频信号同步检波由中频电视信号中检出视频信号一般用同步检波电路。视频同步检波器由限幅放大、双差分模拟乘法器和低通滤波器组成,其原理方框图如图418所示。设图像中频调幅波(PIF)为u2(t)=U2(1+mcost)cosPIt(49)式中,U2、PI分别为图像中频载波振幅和角频率,m为调幅系数。u2(t)经限幅放大后变为等幅波u1(t),u1(t)=U1cos(PIt-)(410)3.中频通道集成电路(1)性能特点。由图419和图420可见,除去TA7680AP中所包含的一些有关伴音部分电路之外,二者内部电路原理基本相同,因而具有相同的性能特点:具有三级直接耦合的中频放大器,中放增益高,频带宽。中放增益可控,中放AGC范围大于60dB。视频检波采用双差分模拟乘法器,检波线性好,灵敏度高,伴音载频和色副载波的差拍2.07MHz造成的干扰小。预视放中设置有黑、白噪声抑制电路,反应速度快,抗脉冲干扰能力强。IFAGC采用峰值检波电路,线路简单,且不需外部调整。AFT采用双差分乘法器,性能稳定,控制灵敏度高。负向RFAGC输出,适用于高放级为双栅场效应管的电子调谐器。视频放大级设有磁带录像(VTR)开关,用录相机放像时只要将相应引脚接地即可。预视放级输出的是正极性(同步头朝下)的全电视信号。10、伴音第二中放采用三级直接耦合差分放大器,具有良好的限幅特性。11、采用正交鉴频电路,外接元件少。12、音量调节采用电子音量控制方式,控制范围宽,无电位器接触噪声和引线感应噪声。13、音频放大级设有负反馈输入端,可从外接末级功放引入负反馈以减小非线性失真。图419TA7607AP原理方框图图420TA7680AP原理方框图(2)TA7680AP的应用电路。图421TA7680AP应用电路4.3 视频通道电路分析视频通道电路分析4.3.1亮度通道的组成及电路分析亮度通道组成方框图如图422所示。主要由4.43MHz陷波器、轮廓校正、黑色电平箝位、亮度延时和视频放大等电路组成,它应完成亮度信号的分离、放大和加工处理等任务。图422亮度通道组成方框图1.4.43MHz陷波器及ARC电路由预视放输出的彩色全电视信号FBAS包含着亮度信号和色度信号,在06MHz范围内二者的频谱互相交错,色度信号占有4.43MHz1.3MHz的频率范围。2.轮廓校正电路由于4.43MHz陷波器在滤除色度信号的同时滤除了亮度信号的高频成分,若以突变信号为例,则会产生边沿变差,出现灰色过渡区,如图424(a)所示。图4234.43MHz陷波器及ARC电路2.轮廓校正电路由于4.43MHz陷波器在滤除色度信号的同时滤除了亮度信号的高频成分,若以突变信号为例,则会产生边沿变差,出现灰色过渡区,如图424(a)所示。图424轮廓校正电路及波形(a)损失高频的电信号;(b)轮廓校正电路;(c)波形形成过程3.箝位电路亮度信号是单极性的,含有直流成分,直流成分的大小等于信号的平均值。当图像平均亮度发生变化时,亮度信号的平均直流分量也随之变化。下面结合两种极端情况予以说明。图425箝位过程的波形说明(a)亮场图像及波形;(b)暗场图像及波形;(c)隔直流之后波形;(d)箝位恢复直流后波形箝位电路的作用是使视频图像信号的电平在箝位脉冲作用期间达到某一预定值。箝位脉冲是从同步分离电路取出行同步脉冲,经过延迟电路延迟至行消隐后肩处得到的。晶体管箝位电路如图426所示。图426箝位电路计算出B点在扫描正程期间电位为UB=UY+UC3=UY+UE-UY0=UE+(UY-UY0)(414)4.自动亮度限制(ABL)电路一种实用的亮控型ABL电路如图428所示。其中,V1为视放管,V2、V3组成基色输出电路(图中仅画一路),R1为取样电阻,T为行输出变压器,VD3为高压整流二极管。图428ABL实用电路当阳流ia沿图中虚线流动时,会在R1两端产生下正、上负的电压降,不难看出A点电压UA为UA=E1-iaR1(415)当ia小于规定值时,设计使UA12V,二极管VD1导通,UA被箝位在近似12,因V1的基极电位低于12V,所以VD2截止。视频放大器处于正常工作状态,ABL电路不起控制作用。当ia大于规定值时,R1上的压降增大,导致UA小于12V,二极管VD1截止,VD2导通。当某一原因使ia超过规定值时,如下的控制过程将使ia降下来。某原因使(将ia降下来)4.3.2色度通道的组成及电路分析色度通道原理方框图如图429所示。它主要包括色度增益可控放大、色同步分离、梳状滤波器、同步解调、自动色饱和度控制(ACC)、自动消色(ACK)及绿色差矩阵等电路。它应完成从彩色全电视信号中获得色差信号输出的任务。图429色度通道方框图1.增益可控放大及ACC电路无论四片机的色处理电路(TA7193AP)或直角平面两片机扫描与色处理电路(TA7698AP)其增益可控放大器和ACC电路都具有基本相同的电路形式,如图430所示。晶体管V7、V8为ACC峰值检波器,R2、C2为检波负载,V9、V10为ACC放大,V11V16为差分对色度信号放大器,其中V15和V12组成共发共基主放大器,V11、V13、V14、V16起直流补偿作用。图430增益可控放大器和ACC电路2.梳状滤波器根据上一章分析,我们知道梳状滤波器主要由延迟线、相加电路和相减电路构成,用以分离FU和FV。一个实际的梳状滤波器电路如图431所示。其中,V1为延时激励放大器,DL为延迟线,T1为裂相变压器,L1为配谐电感,C2为耦合电容。图431梳状滤波器实用电路图432加、减合成等效电路图433超声延迟线3.同步检波电路梳状滤波器分离出的两个色度分量都是平衡调幅所得信号,其包络不反映调制信号,所以必须用同步检波电路来恢复原调制信号。集成电路色处理集成块TA7193AP(四片机用)、TA7698AP(二片机用)内部同步检波单元是基本类似的双差分模拟乘法器,差别仅在(G-Y)矩阵部分。相应电路如图434所示。图434同步检波与(G-Y)矩阵电路4.3.3集成解码电路TA7698APTA7698AP包括亮度通道、色度通道、副载波恢复及行场扫描等功能电路。除扫描部分外,其余部分完成解码功能。图435同步检波波形示意图图436TA7698AP功能方框图1.亮度通道部分亮度通道信号处理方框图如图437所示。它包括倒相放大器、对比度放大、黑色电平箝位放大与视频放大器。图437亮度信号处理方框图2.色度通道部分色度通道信号处理方框图如图438所示。它主要包括色度信号放大、分离控制和副载波恢复等电路。(1)色度信号放大与分离控制电路。色度信号放大、分离控制电路包括第一BP(带通)放大,ACC放大,U、V分离,(R-Y)、(B-Y)解调及(G-Y)色差矩阵。(2)副载波恢复电路。副载波恢复电路包括APC(鉴相)、VCO(压控振荡器)、矩阵电路、消色/识别检测、放大及双稳态触发器。图438色度通道信号处理方框图4.3.4解码矩阵及基色放大电路1.G-Y矩阵电路G-Y=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)由 此 可 知,只 要 将 色 差 信 号(R-Y)与(B-Y)按0.51/0.19的比例关系合成并反相即可得到(G-Y)色差信号。简单的电阻元件构成的矩阵电路如图440(a)。若忽略U1、U2二信号内阻及反相放大器输入阻抗的影响,利用叠加原理可求得选择元件时,使R1、R2R3,则上式可近似为用(R-Y)和(B-Y)分别取代输入电压U1和U2,并选取R3/R1与R3/R2之比等于0.51/0.19=2.7时,那么输出Uo即为(G-Y)色差信号。(416)图439解码矩阵及基色放大器方框图图440G-Y矩阵电路(a)电阻矩阵电路;(b)G-Y矩阵实际电路2.基色矩阵及放大电路基色矩阵及基色放大电路一般是合为一体的。它们在完成由三个色差信号与亮度信号合成得出三个基色电信号的同时对其进行了放大。实际的基色矩阵及放大电路如图442所示。其中,V4、V5、V6是三个基色放大管,电阻R4、R5、R6分别为这三个晶体管的集电极负载电阻。色差信号(B-Y)、(R-Y)、(G-Y)分别通过V4、V5、V6管的基极耦合电阻加入各管的基极。图441基色矩阵原理电路图442实际的基色矩阵及基色放大电路3.白平衡及其调整(1)白平衡的概念。(2)调整原理及调整方法。图443自会聚管暗平衡调整示意图4.4 扫描系统电路分析扫描系统电路分析4.4.1TA7698AP中的扫描电路TA7698AP中的扫描电路部分如图444所示。其中包括同步分离、APC、行振荡、行预激励、X射线防护、场振荡、场预激励等电路。图444TA7698AP扫描电路方框图4.4.2行扫描输出级在附图(二)中,行推动与行输出电路由Q202、Q204和耦合变压器T401与行输出变压器T461等元件组成。其等效电路如图445所示,以下结合此等效电路讲述行扫描输出级的工作原理。图445行输出级电路(a)原理电路;(b)简化等效电路其工作过程如下:在0t1期间,激励电压ui为高电平,V饱和导通,uce0,相当于开关接通,电源EC(即CS上的电压)通过V对LY充磁,其电流iY按指数规律增长,关系式为式中,=LY/R,R为充磁回路中的总损耗(包括偏转线圈的损耗和V的导通电阻)电阻。电路设计中使THS/2(THS是输入ui的正半周期),因而(417)(418)可见,在0t1期间,偏转线圈中的电流iY近似线性增长,当t=THS/2时,达到最大值。其值为(419)图446行输出级工作波形根据LY中的最大磁能等于电容器C中的最大电能,有(420)(421)可知又因,自由振荡周期T=2,逆程时间THR=T/2,故可求得(422)将我国扫描参数THS=52s,THR=12s代入式(422)中,得故晶体管V的c、e极最高电压Ucemax为(423)(424)4.4.3场扫描输出级与行输出级一样,场输出级通常亦由分立元件组成。电路形式虽较多,但都属于低频功率放大器电路的改进或变形。附图(二)中这部分电路由晶体管Q303(激励级)、Q306和Q307(互补推挽输出级)等元件组成,属OTL电路。现将其主要部分等效后重绘于图447,以下均结合此等效电路讨论场扫描输出级的工作原理。图447场输出级电路原理图4.5 开关电源电路分析开关电源电路分析4.5.1工作原理及主要参数1.电路组成及工作原理串联型开关稳压电源的基本形式如图448所示。图中,V为开关管,VD为续流二极管,L为储能电感线圈,CL为滤波电容,RL为负载电阻。图448串联型开关电源原理图其稳态工作过程可作如下分析:设开关管V在T1期间导通,T2期间截止,周期性地变化,则其工作周期为T=T1+T2,见图450(a)。由于负载RL端电压为Uo,所以负载功率为Po=U2o/RL,负载电流为Io=Uo/RL。当然流过L的电流iL也对L充磁,故称L为储能电感。iL线性上升,其电流增加量为(425)(426)2.主要参数及其计算(1)占空比的确定。当开关电源达到稳态工作时,电路处于平衡状态。开关管V导通期间的电流增量iL1和截止期间的电流减小量iL2应相等,即有:由此得出:(427)(428)(429)图449串联型开关电源等效电路图450电压、电流波形图(2)平均电流及L的确定。由于负载与电感L是串联的,因此电感中的平均电流即为负载电流Io,故有当Ui和Uo确定后,由式(428)和式(430)、Io也随之确定。L的最小值以Lmin表示,则(430)(431)图451L对iL的影响(3)滤波电容CL的确定。L中的电流iL是包含有三角波的脉动电流,因此应在负载RL两端并联CL,以滤除纹波。一般选取RLCLT即可满足要求。因一般彩电开关电源中选取T=64s,负载端滤波电容一般选200F左右即可。4.5.2串联式脉宽调制型开关电源电路分析附图(二)中的开关稳压电源就是串联式脉宽调制型开关电源。为便于分析,将这部分电路重绘于图452中。图452开关电源实用电路1.整流滤波电路220V电网电压经电源开关S801,保险丝F801,加至互感滤波器T801。互感滤波器的作用是滤除进入电网的干扰脉冲,同时也滤除机内窜入电网的传导干扰。2.开关调整及间歇振荡电路开关调整电路及间歇振荡电路是开关稳压电源的核心部分。图453开关调整电路原理图图454STR5412厚膜集成电路内部原理图3.误差放大及稳压控制电路误差放大器是由厚膜集成电路STR5412中的V3、VD1、R2、R3和R4构成,如图454所示。其中,R2、VD1构成基准电源;R3、R4对输出电压进行分压取样;二者在V3发射结进行比较,在其集电极输出放大了的误差电压。假设因某种原因,使输出电压升高,则会产生如下的控制过程:脚电压导通时间)从而保证输出电压Uo稳定。4.自动消磁(ADC)电路地磁和杂散磁场会对彩色显像管的三条电子束产生附加偏转,影响彩色显像管的色纯和会聚。为了消除这种影响,必须加专门的消磁电路来进行消磁。图452中,自动消磁电路由L901和R890构成。图455消磁原理(a)消磁线圈的安装;(b)原理电路;(c)消磁过程4.6 遥控电路分析遥控电路分析4.6.1电路组成及控制功能1.电路组成遥控彩色电视机的组成框图如图456所示。图中,虚线方框内为遥控电路部分,它主要由遥控发射、遥控接收、微处理器及存储器等电路组成。完成的功能主要是代替频道预选器和调节控制装置。图中,箭头所指即表示受控对象及控制的电路部位。图456遥控彩色电视机组成框图2.控制功能遥控电路已经历了由单项控制到多项控制,由电视机控制到AV设备的控制,由单机控制到多机控制的发展过程。这里仅说明其一般控制功能。(1)切换频道(选台)。(2)对比度调节。(3)音量调节。(4)屏幕显示。(5)开关机及定时控制。(6)标准状态。(7)伴音静噪。4.6.2电压合成式遥控电路的组成及工作原理1.电压合成式遥控电路的组成电压合成式遥控电路组成方框图如图457所示。主要由微处理器,接口电路及红外收、发装置等组成。其主要特点是:产生选台的调谐电压和音量、对比度、饱和度和亮度等控制电压的电路型式基本相同,这就减少了电路类型,统一了控制操作方式,故电路简单,价格低廉。因而得到广泛应用。图457电压合成式遥控电路方框图2.工作原理(1)控制信号输入。当按下电视机面板或遥控器上某个功能键,就有相应的控制码送给微处理器。微处理器依靠扫描键盘来识别键的功能。图458为键盘扫描原理图。图458键盘扫描原理图(2)控制电压的产生与变换。微处理器接收到控制命令后,进行解码并与设计时写入内存的各种控制码值进行比较,找出相同的编码,即为该命令所指出的内存储器的地址。(3)频道的预置与记忆。频道预置即预调谐。其具体过程是:将预置开关置“预置”位置,用W1(见图457)代替外存储器来控制CPU产生脉冲的参数。通过比较器,将CPU产生的调谐电压与W1的电位作比较,并输出比较信号控制CPU,使之产生与W1调节的电位相等的调谐电压。换另一频道,再调整W1选台,按“记忆”键,将此频道的控制脉冲参数写入外存储区中。释放预置开关,此时恢复到正常工作状态,可以按键选台了。这时,调整W1对图像接收不再产生影响。3.调谐电压及各种控制电压的产生用于选台的调谐电压是由CPU内专用D/A变换器产生的,如图460所示。图460中的D/A变换器有14位,它是具有分频和组合功能的特殊脉冲加工电路。它既可以将晶振输出的500kHz(2s周期)作时钟输入进行分频,也可将分频后的各种脉冲进行组合叠加。图459从脉冲到直流的变换过程图460调谐电压产生方框图图461D/A变换器输出脉冲波形图462模拟控制电压的产生4.6.3典型遥控电路分析1.红外遥控发射器红外遥控发射器由控制按键、控制信号发生和遥控信号驱动、红外发光电路三部分组成。其电原理图如图463所示。图463遥控发射器电原理图2.遥控信号的接收与放大遥控信号接收器的作用是将收到的红外信号转变为电信号,经高增益放大后进行同步检波,并滤除36kHz载波分量经脉冲形成与缓冲放大,恢复出原遥控信号。由于光在传播空间的能量衰减与距离平方成正比,加之遥控器又可能在远近不同的距离工作,因而在遥控接收器中设置了有较高电压增益和较大输入动态范围的专用红外接收集成电路TDA3048。图464红外接收放大电路原理图图465TDA3048内部电路方框图3.PCA84C640P微处理器PCA84C640P是PCF84C系列微处理器中专门用于彩色电视机的电路。它包括PCF84C微处理机芯片、6K字节的掩模式可编程序存储器ROM、128字节RAM、14比特的脉宽调制模拟控制器(TDAC)和一个用于电压合 成 调 谐(VST)的 AFC输 入(3bit比 较 器)、5个6bitPWM模拟控制器,以及16位字符、符号屏幕显示电路和一些必要的接口电路,还有为了今后扩充功能及与其它芯片联接的I2C总线。其方框图示于图466,外引线图及接口电路如图467所示。图466PCA84C640内部原理方框图图467PCA84C640外引线图及接口电路4.遥控系统与主机的接口电路(1)电压合成式调谐电路。(2)波段转换接口电路。(3)模拟量控制接口电路。(4)等待状态接口电路。图468电压合成式调谐接口电路图469(UHF)波段转换接口电路图470色饱和度控制接口电路图471待机状态接口电路图472交流关机电路