《彩色电视机原理与维修》配套教案:项目十解调解码电路.docx
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1、项目十解调解码电路一、教学目标1、了解PAL制彩色解调解码电路的组成、色度信号的处理电路、色度电路 故障的主要表现及色度解码电路的原理图。2、掌握亮度通道的作用和工作原理、色度信号预处理电路的工作原理及色 度信号解调电路的工作原理。3、熟悉本机色副载波恢复电路的工作原理、基色矩阵电路的组成、各基色 解码矩阵电路的工作原理、实现彩色电视制式转换需要解决的问题及彩色电视制 式的识别和转换原理。二、课时分配本章共6节,安排9课时。三、教学重点通过本项目的学习,让学生学习PAL制彩色解调解码电路的组成、亮度通道 的作用和工作原理、集成色度解码电路、各基色解码矩阵电路的工作原理及彩色 电视制式的识别和转
2、换原理。四、教学难点1、PAL制彩色解调解码电路的组成2、亮度通道的作用和工作原理3、色度信号预处理电路、色度信号解调电路和本机色副载波恢复电路这3 大部分组成电路的工作原理4、实现彩色电视制式转换需要解决的问题及彩色电视制式的识别和转换原 理五、教学内容任务一解调解码电路概述PAL制彩色解调解码电路的作用是将彩色全电视信号还原成三基色信号, 激励显像管的阴极呈现彩色图像。PAL制彩色解调解码电路主要由亮度通道、色 度通道、基色矩阵和末级视放输出电路4部分组成。PAL制彩色电视机色度、亮度信号处理电路的功能是向显像电路提供红、绿、 蓝三基色信号或3个色差信号和1个亮度信号。从图上可以理解色、亮
3、度信号处色度信号解调电路彩色全电视信号4.43MHz带通滤波器ACC色度放大电路色度与色同步分离色饱和度与消色控制延时分医电路(B-Y)|nJ 步检波色度信号预 处理电路色同步ACC检波 与放大消色放大 (ACKi色同步信号 135(7225,90 色副战波图为集成色度解码电路的组成方框图目前,色度解码电路的核心部分基本已经集成化,因此集成色度解码电路仅 须外接少量分立元器件。下面分别介绍组成集成色度解码电路的3大部分电路的工作原理。活动一色度信号预处理电路色度信号预处理电路的作用是对色度信号进行选通、放大等处理。色度信号 预处理电路的组成如图所示,其中包括色副载波带通滤波器、色度放大电路、色
4、 同步与色度信号分离电路等。1 .色副载波带通滤波器色副载波(4. 43MHz)带通滤波器的主要功能是从彩色全电视信号中选取色度 信号F,并将其送至具有ACC控制的色度放大电路。通常,它可使用调谐于4. 43MHz 的LC并联谐振回路、三端陶瓷带通滤波器或其他带通滤波器。由于集成色度通道本身无频率选择性能,因此色副载波带通滤波器的频率特 性基本上决定了集成色度通道的频率特性。因此,要求色副载波带通滤波器的带 宽不少于(4.43l)MHz,即整个通频带的宽度不少于2MHzo目前,大多数彩色 电视机图像中放电路采用窄带中频特性,如图(a)所示。色度中频信号(fIC)正好 处于该特性曲线的斜边50%
5、处,为了补偿这种窄带中频特性使色度信号高频端 的失真,要求带通滤波器的带通特性如图(b)所示,在高频端有适当的提升,从而获得如图所示平坦的总带通特性曲线。/.MHz/.MHz/.MHz/MHz图为窄带中频特性色副载波带通滤波器的带通特性2 .具有自动色饱和度控制(ACC)的色度放大电路具有自动色饱和度控制(ACC)的集成色度放大电路多为23级直接耦合的 差分或双差分放大器。其中,前级为受ACC电路控制的色度放大器。ACC电路的主要功能是自动控制色度通道的增益,使其输出的色度信号的电平保 持基本稳定,从而使彩色图像的色饱和度基本稳定。该电路的基本组成如图所示, 其工作原理与图像中放AGC电路相似
6、。图为ACC电路方框图由色副载波带通滤波器选取出来的色度信号(含色同步信号)送至受ACC控 制的色度放大电路进行放大后,再送入色同步与色度分离电路,它将色度信号和 色同步信号分离开。其中,色度信号送至延时分离电路;色同步信号送至ACC 检波器进行峰值检波,产生反映色度信号幅度大小的直流电压(ACC电压),再经 过ACC放大器放大后,以该ACC电压去控制色度放大电路的增益,以保证色度通 道输出的色度信号幅度基本稳定。ACC检波器可采用二极管或三极管检波器,在 集成电路中也可采用差分电路进行ACC检波。不管采用何种检波电路,其输出端 必须设置ACC检波时间常数网络,可以使用简单的RC滤波器,或使用
7、滤波电容。这里应该指出,除对色同步信号检波获取ACC电压外,也可对色副载波锁相 环路APC鉴相器输出的半行频(7. 8kHz)脉冲或对PAL识别与消色检波电路输出的 半行频信号检波获取ACC电压。3 .色同步与色度信号分离电路色同步与色度信号分离电路的主要功能是把色度信号(含色同步信号)中的 色度信号与色同步信号分离开来。色度信号(不含色同步信号)送至色饱和度与消 色控制电路;色同步信号送至色副载波恢复电路,以实现本机恢复的色副载波信 号与色同步信号的同步。由于色度信号出现于行扫描正程期间,而色同步信号出 现于行消隐后肩期间,所以采用时间分离法将两者分离开。其分离原理如图所示。在色同步消隐与色
8、同步选通电路中,设置两个门电路 A与B。由于行同步和色同步信号的周期相等,但有时差,可把行同步信号适当 延时,使它与色同步信号同时出现。将这个延时后的行同步信号作为两个门电路 的开关信号,当色同步信号来到时,门A关而门B开,门B就选出色同步信号; 当色同步信号过去时,门B关而门A开,色度信号通过门A。这样就可选出色度 信号而把色同步信号消隐掉。图为色度信号和色同步信号的分离如图所示的行同步与色同步两信号的时间关系可以看出,只要将行同步信号 延时4.4ns就正好对准色同步信号。通常,把延时约4.4ns的行同步信号称为 色同步选通脉冲,其延时时间用Td表示为t d=4. 72+2. 252+(5.
9、 6-4. 7)仁4. 4 u s5.6iis2.25四图为行同步与色同步信号的时间关系活动二色度信号解调电路色度信号解调电路的作用是把色度信号F分离为FU, FV色度分量,然后对 FU, FV色度分量进行解调,从而产生UR-Y, UB-Y,和UG-Y三色差信号。色度信 号解调电路的组成如图10 4所示,主要包括延时分离电路、(R Y)同步检波 器、(B Y)同步检波器和(G Y)矩阵电路等。1. 延时分离电路延时分离电路(又称梳状滤波器)的主要功能是将色度信号F分解为两个色 度分量FU, FV,并把相邻两行的色度信号进行平均,以消除相位误差引起的色 调失真。延时分离电路的基本组成如图109所
10、示,它由63. 943 R s超声延时线DL和加法器、减法器等组成。该电路工作原理叙述如下:相延时微调Bn图为延时分离电路组成方框图图为延时分离电路组成方框图由于PAL制的FV色度分量是逐行倒相的,因而色度信号F可用数学式表示F=FUFV式中,取正号为NTSC行,取负号为PAL行(倒相行)。因为要求色度信号F通过延时线DL后,其相位反相,所以,延时线DL的延 时时间t必须等于色副载波的半周期(Tsc / 2)的整倍数,即t =567Tsc2=283. 5X (fsc)-1=283. 5X (4. 433 618 75)-1 u s=63. 943 u s这样,相邻两行色度信号相加(即直通色度信
11、号与延时色度信号相加)可得土 2FV色度分量;而相邻两行色度信号相减可得2FU色度分量。可见,分离出的FV 色度分量仍是逐行倒相的。由于相位延时要求十分严格,因而通常在直通色度信号通路设置相延时微调 网络,实际上常利用LC并联失谐回路来完成相延时补偿任务。此外,为使延时 色度信号与直通色度信号幅度相等,在直通色度信号通路上设置电位器来调节直 通色度信号幅度。2. (BY)同步检波器和(RY)同步检波器与集成中频处理电路中的视频检波相似,在集成色度解码电路中,采用同步 检波电路完成对色度信号FU和FV的检波。同步检波器的主要功能是对延时分离 电路送来的两个色度分量FU和FV进行解调,从而恢复两个
12、色差信号UB-Y,UR-Y0集成同步检波器都采用平衡式双差分电路,利用其模拟乘法器特性来完成平 衡调幅信号检波功能。由于色度信号有两个分量,所以色度解调电路需要设置两 个并列的同步检波器。其中,(B Y)同步检波器应输入FU色度分量,还要输入 本机恢复的0相位色副载波才能对FU色度分量进行检波,经检波和滤波后输 出U色差信号,去压缩后便可恢复UB Y色差信号;(R Y)同步检波器应输入 FV色度分量,还要输入本机恢复的90相位逐行倒相的色副载波才能对FV色 度分量进行检波,经检波和滤波后输出V色差信号,再去压缩后便可恢复UR-Y 色差信号。3. (G Y)矩阵电路在彩色电视机的集成解码电路中,
13、恢复UG-Y色差信号是由(R-Y), (B-Y)同 步检波器输出的UR-Y, UB-Y色差信号按下式叠加产生的,即UG-Y=-0. 51UR-Y-0. 19UB-Y由上式可见,所需的UR-Y和UB-Y色差信号的系数小于1。所以,原则上用 最简单的电阻矩阵(分压器)电路就可实现恢复UG-Y色差信号。但是,在这种简 单的电阻矩阵电路中,两色差信号会互相串扰。为了减小这种串扰,在实际中常采用电阻晶体管矩阵电路来恢复UG-Y色差信号,如图所示。在这种矩阵电路中, 由于Rl, R2可取得大些(即隔离电阻大些),R3可取得小些(即分压小),所以在 R3上输出的UG-Y色差信号减小了,但可用(G Y)放大器
14、来补偿。设(GY)放大器的电压放大倍数为A,则所需的分压系数可减小为R3R1+R3=O. 51A, R3R2+R3=0. 19A通常选定R3为一个适当的阻值,然后由R3计算R1和R2,即R1=(A-O. 51)0. 51R3, R2=(A-0. 19)0. 19R3式中,R3应为(G Y)放大器输入端的总电阻,即外接电阻与放大级的输入 电阻Ri的并联值。(R-Y)放大级(R-Y)放大级(G-Y)放大级R,图为G Y色差矩阵电路活动三本机色副载波恢复电路彩色解码器中色副载波恢复电路的作用是产生频率、相位正确的色副载波信 号,并提供给色度信号解调电路以实现对色度信号的同步检波。色副载波恢复电 路主
15、要包括恢复本机色副载波锁相环路和PAL识别与倒相等电路,如图104所示。L恢复本机色副载波锁相环路恢复本机色副载波锁相环路主要由自动相位控制J (APC)鉴相器、低通滤波器和压控振荡器(VC0)晶振电路等组成。图为集成vco晶振电路组成方框图图为集成vco晶振电路组成方框图(DVCO晶振电路。vco晶振电路是产生色副载波的正弦振荡器。集成vco 晶振电路大都由运算放大器和可变移相电路两部分组成,如图1011所示。但还要通过引出脚外接移相网络,它包括RC元件和石英晶体,其中晶体等效为谐 振电感使用。内外电路结合起来可构成正反馈环路,形成持续的正弦振荡器。集 成运算放大器没有相位移动任务。集成可变
16、移相电路在APC直流电压UAPC控制 下发生相位移,该相位移与外接移相网络的移相值恰好相反,使得整个环路的总 移相角度为0或360。,此移相值对应了一定的振荡频率。(2)APC鉴相器。APC鉴相器的主要功能是对由VC0晶振电路送来的色副载波 和输入的色同步信号进行鉴相,将它们的相位差转变为相应的误差电压,并经低 通滤波器滤除高频信号和杂波变为直流控制电压UAPC去控制VC0晶振信号的频 率和相位。输入APC鉴相器的色同步信号通常是由色度信号与色同步分离电路或 者色同步选通电路送来的。2. PAL识别与倒相电路PAL识别与倒相电路的主要功能是向(R Y)同步检波器提供与待解调的FV 色度分量相位
17、相同(即逐行90倒相)、频率相同的本机色副载波。它主要由 PAL开关电路、双稳态触发电路及消色和PAL识别检波电路等组成。在许多集成本机色副载波恢复电路中,将PAL识别检波电路与消色(ACK)检 波电路结合在一起输出PAL识别电压和ACK电压,分别控制双稳态触发电路和色 度放大电路,如图所示。(l)PAL开关电路。VC0晶振电路输出的色副载波不能直接送至(RY)同步检波器。若它输出0。相位本机色副载波,则须经过90。移相之后再进行逐行倒 相,取得在90逐行相位跳变的色副载波后,才能送至(R Y)同步检波器。 使本机色副载波在90。逐行跳变的电路就是PAL开关电路。集成PAL开关通常是差分或双差
18、分电路做成的电子开关电路,它将送至该电 路的色副载波进行逐行倒相。逐行倒相任务必须在开关脉冲的控制下进行,此开 关脉冲是一种极性按确定顺序变化的牛行频(7. 8kHz)矩形波,通常称它为PAL 开关信号。在PAL开关信号的触发下,该开关电路输出逐行倒相色副载波。(2)双稳态触发电路。双稳态触发电路的主要功能是向PAL开关电路提供具 有识别、定相能力的PAL开关信号。ziFLiT D D +=识别信号O(由识别放大器输出)。行逆程触发脉冲图为双稳态触发电路简化图图为双稳态触发电路简化图如图所示集成双稳态触发电路简化图,在行逆程脉冲作用下,分别由VI, V2集电极输出占空系数为0. 5的半行频(即
19、周期为128 H s)矩形脉冲信号。由于 双稳态触发电路接通电源时的初始状态具有随机性,即接通电源时,VI和V2哪 一个导通、哪一个截止的初始状态是不确定的,所以使上述半行频矩形脉冲信号 的极性也是随机性的,它不能作为PAL开关信号。(3)消色和PAL识别检波电路。消色和PAL识别检波电路实质上是一个鉴相 电路。在集成消色和PAL识别检波电路中,它常采用双差分电路形式的相位检波 器来完成消色与PAL识别检波。该电路也要输入两个信号,一个是移相45后 的色同步信号,其相位逐行摆动为180 / 270 ;另一个是PAL开关电路送来 的270。/90逐行倒相色副载波信号,如图所示。下面分别讨论3种输
20、入时消 色和PAL识别检波电路的工作情况。Dil U1800/27(T色同步信号消色9PAL识别K鉴相蜀检测后输出电压2707900 色副载波信号PALH:关图为消色与PAL识别检波电路工作原理当接收黑白电视信号时,由于无色同步信号输入,只有PAL开关送来的色副 载波信号加至消色和PAL识别检波器(鉴相器)上,所以无信号电压输出,输出端 电压即为检波器静态输出端电压Uoo此时,消色放大器工作(见图),关闭色饱 和度控制电路,使它无色度信号输出。当接收彩色电视信号且PAL开关相位正确时(即它输出相位正确的270 / 90基准色副载波),经检波器检测后,输出电平比静态电压Uo低,使消色放大 器和识
21、别放大器都停止工作(即不起作用),从而使色度通道和PAL开关都处于正 常工作状态。当接收彩色电视信号而PAL开关相位(动作)错误时(即它输出相位错误的色 副载波),经检波器检测后,输出电平比静态电压Uo高,不仅消色放大器工作, 切断色度通道,而且识别放大器也开始工作,输出一个很低电平的识别信号去强 迫双稳态触发电路翻转到正确的状态,使PAL开关恢复正确相位,从而使它输出 相位正确的270 /90基准色副载波并送至(R-Y)同步检波器。经检波器检测 后,输出电平下降,消色放大器停在消色状态,使色度通道重新接通,恢复正常 彩色。任务五基色矩阵电路基色矩阵电路由红基色解码矩阵、绿基色解码矩阵和蓝基色
22、解码矩阵电路组 成。将UY, UR-Y, UG-Y, UB-Y4种信号输入基色矩阵电路,就可分离出三基色信 号UR, UG, UB,如图1014所示。图1014(b)所示是红基色解码矩阵的原理图。在晶体管的基极和射极分别输入UR-Y和-UY,则晶体管的输入电压为Usr=Ub-Ue=UR-Y-(-UY)=UR-UY+UY=URz(b)解码原理(b)解码原理图为基色解码矩阵这个电压,经V放大,在其集电极就输出红色基色信号-KUR, K为晶体管的 电压放大倍数。同理,由绿基色解码矩阵可获得绿色基色信号,由蓝基色解码矩 阵可获得蓝色基色信号。任务六多制式彩色电视接收机表为现行三大彩色电视制式中彩色电视
23、信号的主要特性制式标准厂我国暂行标准 (PAL)NTSC?发国嚼PAL(德国)SEC AM(法国)频道宽度/HMz86 .78声音载波/MHz+ H秋5.56.5伴音调制方式谢频调频调频调幅色副载频/MHz4.433.584.434.43色副载波轴的调制方式逐行倒相正交平衡谢幅正交平衡调幅逐行倒相 正交平衡调幅调频视频带宽/MHz64.266视频信号的调制极性负极性负极性负极性正极性伴音载频与色副载频差频/MHz2. 070. 921.072.07水平扫描频率/Hz15 62515 73415 62515 625垂直扫描频率/Hz50605050每幅行数625525625625活动一实现彩色电
24、视制式转换需要解决的问题为了实现彩色电视制式的自由转换,要求彩色电视机电路必须解决以下几个 问题。 理的总方案是:把图像视频信号分离成亮度信号和色度信号,然后由两路分别解 调,亮度信号形成黑白图像,色度信号形成彩色图像,彩色显像管还原彩色图像。如图所示,色度信号处理电路的上半部分是色度信号解调电路,下半部分是 基准副载波产生电路,也就是使解调电路正常工作的保证系统。图像全电视信号 在通过4 43MHz带通滤波器后色度信号被分离出来,进入受自动色度增益控制 (ACC电路)的带通放大器。其后又分为两路:一路去副载波产生电路的色同步选 通电路;另一路去受自动消色(色信号通断可控)控制的色度放大电路,
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