《高频调谐器》PPT课件.ppt

1、第4章 高频调谐器,4.1 高频调谐器的功用及性能要求 4.2 高频调谐器的功能电路 4.3 电子调谐器 4.4 频道预置器 4.5 高频调谐器常见故障分析 习题四,4.1 高频调谐器的功用及性能要求,1. 作用 选频：从天线接收到的各种电信号中选择所需要频道的电视信号，抑制其它干扰信号。 放大：将选择出的高频电视信号（包括图像信号的伴音信号），经高频放大器放大，提高灵敏度，满足混频器所需要的幅度。 变频：通过混频级将图像高频信号和伴音高频信号，与本振信号进行差拍，在其输出端得到一个固定的图像中频信号和第一伴音中频信号，然后再送到图像中频放大电路,2.组成 高频调谐器（俗称高频头）通常由输入回

2、路、高频放大器、本机振荡器和混频器组成，如图4-1所示,图4-1 高频调谐器的组成,3. 分类 按谐振回路调谐方式的不同， 高频调谐器可分为机械调谐式和电子调谐式两种。机械调谐式高频调谐头又分为VHF（112频道）高频头和UHF（1368频道）高频头。 目前，大多数黑白电视机采用机械式高频头，只有少数进口黑白电视机采用电子调谐式高频头；而彩色电视机都采用电子调谐式高频头。 电子调谐式高频头又分为普通全频道电子调谐器及全增补电子调谐器,4.1.2 对高频调谐器的性能要求,与天线、 馈线及中放级阻抗匹配良好 2. 具有足够的通频带宽度和良好的选择性,高频调谐器应该具有从接收天线感应得到的各种电磁信

3、号中选取所需要的频道信号，抑制邻频道干扰、镜像干扰以及中频干扰的能力。 因此，要求它有合适的通频带和良好的选择性。一般要求通频带应大于或等于8 MHz，要求高频调谐器镜频抑制比大于40dB，中频抑制比大于50dB,高频调谐器的频率响应曲线由输入回路、高放、混频级及其耦合回路的频率响应所决定。黑白电视机为了使画面杂波少而清晰，希望调谐器频率特性的通频带不要太宽，如图4-2（a）所示。而彩色电视机除了希望通频带不要太宽外，为了减小彩色失真，还希望频率特性通频带内增益变化较平稳，如图4-2（b）所示,图4-2高频调谐器的幅频特性 (a)黑白电视的高频特性；(b)彩色电视的高频特性,3. 噪声系数小、

4、 功率增益高 （1） 放大器的噪声系数NF要小 放大器的噪声系数NF表示输入端信号信噪比与输出端信号信噪比的比值， 即,噪声系数可理解为：信号通过放大器后，“信噪比”变坏了几倍。如果NF=1，输入端信噪比与输出端信噪比相同，表示放大器本身不产生附加噪声， 这是理想化的情况。实际上，NF总是大于1的。整个电视接收输出信噪比的好坏，主要取决于高频调谐器高放级噪声系数的大小。因为多级放大器总的噪声系数为,式中，NF1，NF2，NF3， 为各级噪声系数；AP1、AP2等为各级功率增益。可见，要减少调谐器的噪声，提高各级的功率增益也同样十分重要。 噪声系数通常又用分贝来表示,一般要求高频调谐器的功率增益

5、20dB， 噪声系数低于8dB,4. 本振频率稳定，本振辐射要小 通常要求VHF段本振漂移不大于300kHz；UHF段本振漂移不大于500 kHz。 5. 具有自动增益控制电路 为了适应不同的场强，且在天线输入信号电平剧烈变化时，使检波后视频输出电平基本保持不变，高放级和中放级应有自动增益控制。 一般要求高频头自动增益控制范围应达20dB以上,4.2 高频调谐器的功能电路,4.2.1 输入电路 1.阻抗变换器 电视接收机输入端阻抗多为一端接地不平衡式的75。通常，为了使整个电视频道频率范围都达到匹配，应使用宽带阻抗变换器，如图4-3所示。,图 4 - 3 阻抗变换器 (a) 结构； (b) 磁

6、芯绕组的连接,阻抗变换器用双根导线并绕在高导磁率的双孔磁芯上（如图4-3a所示），且两对绕组的圈数相同。这样，两对绕组相当于两个等效变压器，当磁芯两孔中四个绕组按图4-3（b）连线后，输入端是两个变压器串联，阻抗增加一倍；而输出端是两个变压器并联，阻抗减小一半。所以，总阻抗变换比为41。即当输入端接300天线时，输出阻抗为75，从而完成了阻抗变换。又由于变换器输入端是中点接地，输出端是一端接地，所以还起到平衡不平衡的作用,2.中频抑制电路 为了提高高频头对中频干扰的抑制能力，通常在输入回路中加入中频吸收电路，或称为中频抑制电路，常用的几种中频吸收电路如图4-4所示,图 4 - 4 几种常见的中

7、频吸收电路,3.输入选频回路 输入选频回路用来完成选频及阻抗匹配两个任务，它是输入电路中的主要电路。为了满足选频的要求，选频电路通常是由电感和电容组成的单调谐谐振回路。这实现了与天线、馈线阻抗及高频放大器输入阻抗匹配，获得最佳功率传输，以及为了克服低阻抗的馈线和高放级输入阻抗对选频电路品质因数Q值的影响，实际上采用电感插头或电容分压的方式使选频电路与天线、馈线及高放级输入端连接。常用的选频电路如图4-5（a）所示。图4-5（b）是其等效电路图，Rsr、Csr分别等效高放管V的输入电阻及电容,图4-5 输入回路,1） 选频,式中,回路的固有谐振频率f0为,输入回路的选频特性如图4-5（c）所示,

8、2） 保证选择性且完成阻抗匹配 输入回路选择性好坏可由其有载品质因数Qfz的大小来衡量。Qfz越高，回路选择性越强。 其中，Qfz=R0/2f0L。由此可知，欲想有较高的Qfz，输入回路两端的等效电阻R0值必须很大，而R0=1/(1/Rc+1/Rsr)。 实际上，由于天线内阻Rc（75）及高放管工作时输入阻抗Rsr（100250左右）都较小，当它们并接在输入回路两端时，势必造成R0很小，导致选择性变差,为此将电感L抽头与天线信号源相接， 利用变压器阻抗变换关系,使信号源内阻折合到回路两端电阻变大。 再利用电容分压的阻抗变换关系,4.2.2 高频放大器,1. 对高频放大器的要求,因为整机的噪声系

9、数主要由高放级决定，因此要求高放级的噪声系数尽可能小，一般应小于5dB。故要求采用噪声系数小于3 dB的晶体管。 有较高而稳定的功率增益，且要求对不同频道的增益比较均匀。高放级增益约在20 dB以上，频道之间的增益差应小于10 dB。 具有良好的选择性和足够宽的通频带。要求幅频特性-3dB带宽大于8MHz，-6 dB 带宽小于18 MHz。 具有自动增益控制作用，高放级的增益可控范围应大于20dB,2. 高频放大器基本原理电路 高频放大器的基本电路如图4-6所示,图 4-6 高频放大器基本电路,1）直流偏置 图4-6中，V1为高频放大管，R4为集电极供电电阻，R2为V1的发射极直流负反馈电阻，

10、用来稳定V1的直流工作点，R1为AGC电压基极供电电阻，C5为高频旁路电容。 2）输出回路 C1、C2、L1组成初级调谐回路，C3、C4、L2组成次级调谐回路。同时，为与混频输入阻抗相匹配，次级回路采用C3、C4分压与混频级相连。 双调谐回路的频率特性如图4-7所示。,图 4-7 双调谐回路的谐振曲线,3)中和电路 由于VHF高放级一般采用共射级电路，该电路在工作频率较高时，晶体管集电极和基极间的极间电容Cbc可以把高放管的输出信号反馈到输入端，导致高放管工作不稳定甚至产生自激。因此，往往采用中和电路，就是在基极人为地加一反馈电压，这个电压与通过Cbc反馈来的电压大小相等、相位相反而互相抵消，

11、从而使输出端电压不影响输入端。中和原理参见图4-8,图 4-8 中和原理,4.2.3 本机振荡器,1. 对本机振荡器的主要要求,振荡频率稳定度高，电压和温度漂移小,本振频率必须可以微调，以使本振频率能准确地调谐，获得最佳接收效果。其频率微调范围一般为1.55MHz。 本振电容对外辐射要小。一般本振信号幅度为100200mV，且需将整个高频头用金属外壳屏蔽。 本振输出波形要良好，谐波成分要小，以防止产生较多的组合频率干扰,2.本机振荡器基本原理电路 本机振荡器的基本电路如图4-9(a)所示。它是采用变形电容三点式振荡电路（科拉普电路,图 4-9 高频头本振电路 (a) 电路； (b) 交流等效电

12、路,图4-9(a)中， R2 、 R3 、 R4是偏置电阻，R1、C5为去耦电路，略去R2、R3、R4，并将C5短路，则得到其交流等效电路，如图4-9（b）所示。该电路为共集电极科拉普电路， C1 、 C2 、 C3 、 C4与L1构成并联谐振回路，C1与L1并联后的阻抗可等效成电感L1，则有,设0(1-2L1C1）1，则L1L1。 该电路振荡频率可写成,所以,式中，L1=L1/(1-2 L1C1)（式（4-3,4-4,如果满足,则式（4-4）可简化为,因而本振频率主要由L1和C2决定，C3和C4在电路中只起分压和反馈作用，其值的变化对振荡频率影响很小，因而C2的加入提高了本振频率的稳定度。在

13、图4-9（a）所示电路中， C2为15pF，取值较大是为了适当增加反馈量的缘故，虽然不能满足 的条件，但由于C2的串入， C3 、 C4对本振频率的影响仍然被削弱了,4.2.4 混频器,1. 对混频器的主要要求,混频功率增益要大。一般混频器输出的中频功率与输入的高频信号功率之比应大于1020dB。 应具有良好的选择性和较小的噪声系数。 混频失真和干扰要小。 应有较好的匹配特性，以获得最佳功率传输,2.混频器基本电路 混频器根据输入信号和本振信号输入位置的不同，电路接法有多种形式，一般采用共射极电路，如图4-10所示,图 4-10 混频器的基本电路,混频器的作用是将高放输入的高频电视信号（包括调

14、幅图像信号ftg、调频伴音信号f bg）和本振信号fB进行混频，以获得固定的中频信号，其中，图像中频信号ftz=fB-ftg=38MHz，伴音中频信号fbz=fB-fbg=31.5MHz，混频示意图如图4-11所示,图 4-11 混频示意图,混频管是一个非线性元件。将两个不同频率的信号电压加到一个非线性元件上，如图4-12（a）所示（二极管混频）,由于两信号的互相作用，输出端除了有原来两个频率的信号以外，又产生了许多新的频率成分，其中有和频、差频及高次谐波等。只要在输出端设置选频回路，便可选出所需的成分。在超外差机中都是选出差频作为中频。 图4-12（b）为三极管混频原理图，本振电压u1（uB

15、）和高频信号电压u2（ug）同时加在混频管V的输入端。V的be结可等效为一个二极管，混频原理和二极管混频相同，不过它对输入信号还有一定的放大作用,图 4-12 混频原理图 (a) 二极管混频； (b) 三极管混频,高频电视信号的混频过程可用图4-13所示的频谱图来表示,图 4-13 混频前后的信号频谱图,4.2.5高频调谐器实例分析 下面以KP122型高频头为例来分析高频调谐器各功能电路之间的联系。图4-14为KP122型VHF高频头电路图,图 4-14 KP12-2高频头电路图,1 输入回路 (1） 高通滤波器 高通滤波器由L1、L2、L3、L4、C1、C2、C3组成。其中，L1、C1与L4

16、、C3组成的并联谐振回路，谐振在图像中频阻止其通过；L2、C2、L3组成的高通滤波网络，对中频以下信号旁路吸收。适当选择L2、C2、L3的数值，可抑制低于1 频道的干扰信号，而让高频电视信号顺利地通过,2） 输入调谐回路 输入调谐回路采用电感抽头，电容分压电路，并且15频道和612频道采用两组不同电感与电容分压比，以保证112频道间增益相差不大。其中，L5、L6、C5、C6为612频道的输入回路；L5、 L6、C4、C6为15频道的输入回路,2 高放级 高放级采用双调谐共发射极放大电路，V1为高放管；R1、 C7和AGC电压为基极偏置；C8为射极旁路电容，R2是射极电流负反馈电阻；R3为调高放

17、管V1射极电位的电阻；C12是中和电容；为了保证高、低频道增益相差不大，在15频道时，L7/R5、C9/C10、C11组成双调谐初级回路，R5作为阻尼电阻， 降低了此时高放增益；而在612频道时，C9、C11、L7组成双调谐初级回路；L8、C13、C14、C16组成双调谐次级回路,3 本振电路 本振管V3选用高频低噪声晶体管。振荡部分采用变型三点式共集电极电路，其振荡频率取决于C24、C25、C28、L9。 其中，C24为串联补偿电容。此外，R12、C27组成电源滤波电路，C18为耦合电容，C27对高频短路，使本振为共集电极电路,4 混频级 V2为混频管，它采用共发射极双调谐放大电路。其中，C

18、20、 R10、T、C21、C22组成双调谐初次级回路。R10用来调整带宽，初次级都调谐在中心频率34.5MHz上。为了满足阻抗匹配，混频级输入回路与混频管采用电容分压方式连接。该混频级采用本振信号与高频电视信号同时注入混频管基极的方式。值得注意的是，混频管工作在非线性区，静态电流约1.52mA，其工作点由R8与R6决定。 在KP12-2型高频头中，更换L5L9，可以完成频道转换,4.3 电子调谐器,4.变容二极管和开关二极管 .变容二极管 图4-15是变容二极管反向偏压与结电容关系曲线,图 4-15 变容管曲线,2. 开关二极管及频段切换,由图4-15可见，当加在变容二极管上的反压由 -3V

19、变到-30V时，其结电容容量变化范围约为183pF。电容比KC=Cmax/Cmin=18/3=6。而甚高频VHF频段的12个频道高放回路的中心频率要从52.5 MHz变到219 MHz，根据公式,所需求的电容比,低频段,高频段,目前变容二极管的电容比KC还达不到这个数值，因此，采用开关二极管切换频段的办法， 将甚高频（VHF）的12个频道划分为两个频段，即15频道为低频段（中心频率52.588MHz）， 612频道为高频段（中心频率171219MHz），这样，两个频段的电容比是,图4-16是用开关二极管切换频段的电调谐回路示意图,图 4 16 电调谐回路示意图,4.3.2 电子调谐器电路分析

20、下面以VTS7ZH7型全频道电子高频调谐器为例来分析电路工作原理。其电原理如图4-17所示,图 4 17 调谐器（VTS-7ZH7）电原理图,图略,1.VTS7ZH7方框图 VTS7ZH7型高频调谐器是全频道调谐器，既能接收甚高频（VHF）信号，又能接收特高频（UHF）信号。为了便于理解，将电原理图画成直观的方框图，如图4-18所示。调谐器分VHF和UHF两部分。 1）VHF部分 2）UHF部分,图 4-18 VTS-7ZH7方框图,2. VHF电路 (1） 低通滤波器 从图4-17中可看出，低通滤波器由L120、L121、C149组成，其作用是，从天线输入的信号中取出VHF信号，并阻止UHF

21、信号进入低通滤波器。 (2） 带通滤波器 由L101L104、C101C103组成，其作用是利用其组合特性，抑制1频道以下的信号， 以免干扰频率进入输入电路。 经过低通和带通两组滤波器，使112频道的信号能无衰减地通过，经C107耦合至输入回路,3） 输入回路 输入回路由L107、L108、L110、L111、C105、C112、C159、C161及变容二极管D102、开关管D101、D112组成。其作用是进一步选定接收的电视台信号，送高放级进行放大。 (4)高放电路 高放电路由高放管V101和双调谐回路组成，其电原理图如图4-19所示,图 4-19 VHF频段高放电路,5） 混频电路 混频电

22、路由混频管Q102及负载组成。 混频管基极输入两种信号：一种是高放后的信号，经C124耦合送Q102的基极；另一种是本振信号，经C133耦合也送Q102的基极。两种信号在Q102的eb结中混频，混频后在其集电极输出中频信号。 混频管负载由T101、C128、C148组成，是一单调谐回路，中心频率谐振在38MHz。谐振回路取出中频信号经C129耦合，送至中放通道。,6） 本振电路 本振电路由本振管Q104、C131、C132、C134、C135、L117、L118及变容二极管D109、D110组成电容三点式改进型振荡器。接收612频道时L118短路。本振信号经C133耦合，送混频管Q102基极。

23、 (电路组成参见图 4-17。) 从中放通道IC201的13脚输出的AFT电压送至D110上，当本振频率不准时，D110能自动调谐频率在正确的位置上,3. UHF电路,1） 高通滤波器 高通滤波器由C32、C33和L14组成。其作用是从天线输入的信号中取出UHF信号，并阻止VHF信号进入高通滤波器。 (2） 输入回路 输入回路由C1、CT1、C34、L2及变容二极管D1组成。UHF信号经高通滤波器，由L1耦合至输入回路，进一步选定信号后送高放电路放大。 3）高放电路 高放电路由高放管V1及双调谐回路组成，其输出选频回路的电原理图如图4-20所示。高放管V1也是一个双栅型场效应管（3SK136,

24、图 4-20 UHF频段高放电路,4）混频电路 混频电路由混频管V2及负载组成，如图4-21所示,图 4-21 UHF频段混频电路,5） 本振电路 本振电路由本振管Q3、C21、C22、C23、C17、L12、L13及变容二极管D4、D5组成。从中放通道IC201的13脚输出的AFT电压加到UHF本振电路的变容二极管D5上，由于D5的容量参与决定本振频率，所以它能自动将偏离的本振频率牵引到正确的位置。 (电路组成参见图 4-17。,4.4 频道预置器,4.4.1 频道预置器的作用与组成 1.频道预置器的作用 彩色电视机中的调谐方式均采用电子调谐。电子调谐器是依靠改变加在变容二极管上的调谐电压进

25、行频道选择的。因此，为了使用方便，不论电视机工作在VHF、UHF的哪个频段（即L、H、U频段），都必须事先将对应每一频道的调谐电压（030V）用一个相应的电位器调整好，需要收看多个频道时，就要用多个电位器供给变容二极管相应的调谐电压并分别用相应的频道选择开关控制各频道工作。完成这种功能的电路称为频道预置器,2.频道预置器 下面以电位器式频道预置器为例来说明频道预置器的组成，如图4-22所示。,图 4-22 电位器式频道预置器原理图,4.4.2 频道预置器实例分析 图4-23是飞跃牌47C22型彩电频道预置器的电原理图,图 4-23 实际频道预置器电路,2. 频道选择 频道选择由R1017来完成

26、。R1017由8个相同的电位器组成，每个电位器的动点分别与8只限流电阻R1009R1016相连。当按下S1002某一档时，VT（调谐电压）便与R1017中相应一只电位器的动点相接，调节电位器的阻值，可改变调谐电压VT，便输出该频道的VT，因而能起到预选的作用。VT的变化范围是030V,4.5 高频调谐器常见故障分析,4.5.1 彩色电视机中常见的电子调谐器 1电子调谐器外形及引脚功能 TDQ1型的外形如图4-24所示。 TDQ2型和TDQ3型为小型和超小型结构，其外形及有关尺寸如图4-25和图4-26所示。它们的元件装配密度更高。尤其是TDQ3型电子调谐器，更加小巧玲珑，具有重量轻、体积小、分

27、布参数小等特点,图4-24 TDQ-1型电子调谐器外形图,图 4-25 TDQ-2电调谐高频头的外形图,图 4-26 TDQ-3电调谐高频头的外形图,电子调谐器下部的引出脚一般有812个，它们的功能、符号及正常工作电压值如表4-1所示,表 4-1 调谐器各引出脚的功能、符号及电压值,国内彩电使用的电子调谐器基本上是引进日本的生产线， 因此它们有共同的性能： 电源电压为12 V5%； AFT电压为6.54 V； 调谐电压范围一般在0.530 V，能满足VL、VH及U频段的频道调谐电压需要； AGC电压范围一般在0.57.5 V，属负向AGC方式。即外加的AGC电压越高，高放级放大增益越大,2调谐

28、器的外特性,1) 调谐器电源电压BM 调谐器电源电压BM的输入，在不同型号的调谐器上引出脚编号虽不同，但其电压值均为+12 V。此电压供给调谐器内部各晶体管和场效应管作为直流工作电压。只要电视机电源一接通，无论它是工作在什么频段、什么频道，此脚上均应有正常的工作电压；否则将出现所有频道均无图像、无伴音的故障现象,2） 频段切换电压 频段切换是靠切换调谐器有关引脚上的电压来实现的 频道切换的实质是通过改变调谐器有关引脚（BL、BH和BU）的电压，以改变调谐器内部开关二极管的导通和截止，从而等效地切换了谐振回路中的电感线圈。 (3） 频道调谐电压BT 在某一选定的频段范围内，调谐电压BT的变化规律是：随着BT脚上外加电压值的升高，所接收电视节目的频道数也相应升高，其变化的一般规律如图4-27和表4-2所示,图 4-27 调谐电压特性曲线,表4-2 调谐电压典型变化值,4） 自动频率调节电压（AFT） 自动频率调节采用将中频取样电压叠加在调谐电压上的方式，去