电视信号接收与显示原理

1、第第6章章电视信号接收与显示原理电视信号接收与显示原理 6.1 模拟电视信号的接收模拟电视信号的接收6.1.1 概述概述6.1.2 黑白电视接收机的组成黑白电视接收机的组成6.1.3 彩色电视接收机的组成彩色电视接收机的组成6.1.1 概述概述电视信号的接收：地面广播电视接收、有电视信号的接收：地面广播电视接收、有线电视接收、卫星直播电视接收线电视接收、卫星直播电视接收电视接收机的任务：接收电视信号并进行电视接收机的任务：接收电视信号并进行处理，在显像器件上显示黑白或彩色图象。处理，在显像器件上显示黑白或彩色图象。电视机型号很多，但基本原理相同。分电视机型号很多，但基本原理相同。分析和看懂电路

2、图可把握几条线索：析和看懂电路图可把握几条线索：信号信号线线、控制线控制线、电源线电源线、显示与驱动模块显示与驱动模块电视机的显像器件分为电视机的显像器件分为显像管（显像管（CRT）和和平板显示器件（平板显示器件（FPD）两大类。平板显示两大类。平板显示器件（液晶显示器和等离子显示器）发器件（液晶显示器和等离子显示器）发展迅猛展迅猛返回6.1.2 黑白电视接收机的组成黑白电视接收机的组成医学：人体构造医学：人体构造机理机理病理病理克隆人（人造克隆人（人造器官，仿生学）。熟能生巧，巧能生华。器官，仿生学）。熟能生巧，巧能生华。电路：懂电路构造电路：懂电路构造各部分原理各部分原理发明电路和发明电路

3、和设计电路。熟能生巧，巧能生华。设计电路。熟能生巧，巧能生华。下图是典型的下图是典型的超外差式单通道超外差式单通道黑白电视接收黑白电视接收机原理方框图。它由机原理方框图。它由信号通道信号通道(高频调谐器、高频调谐器、中放、视放和伴音通道中放、视放和伴音通道)、扫描电路扫描电路和和电源部电源部分分组成。组成。超外差单通道式黑白电视接收机原理方框图高频调谐器中放视放扫描电路电源信号通道 1，信号通道中信号的变化，信号通道中信号的变化电视信号进入混频级，变频前，图像载频低电视信号进入混频级，变频前，图像载频低于伴音载频，变频后，图像中频高于伴音中于伴音载频，变频后，图像中频高于伴音中频，但是，图像中

4、频和伴音中频之差不变，频，但是，图像中频和伴音中频之差不变，另一方面，得到伴音第一中频信号。另一方面，得到伴音第一中频信号。检波器一方面检出视频信号的包络，另一方检波器一方面检出视频信号的包络，另一方面，利用非线性得到第二伴音中频信号。面，利用非线性得到第二伴音中频信号。下图示出混频级输入和输出信号频谱，视频下图示出混频级输入和输出信号频谱，视频检波前后和伴音鉴频前后的频谱检波前后和伴音鉴频前后的频谱。cfpfsfcf输入信号输出信号混频级视频检波伴音鉴频/fMHz31.53831.538/fMHz06.5/fMHz015/fKHz/fMHz6.50.132，同步分离和扫描电路，同步分离和扫描

5、电路同步分离电路将信号分成两路：同步分离电路将信号分成两路：经积分电路分离出场同步信号，经场推动、经积分电路分离出场同步信号，经场推动、场输出、到场偏转线圈。场输出、到场偏转线圈。1.通过自动频率相位控制（通过自动频率相位控制（AFPC）电路和行）电路和行扫描电路，产生与发端同步的行扫描电流，扫描电路，产生与发端同步的行扫描电流，最后驱动行偏转线圈。另一方面，将行扫描最后驱动行偏转线圈。另一方面，将行扫描逆程脉冲升压与整流得到高压、中压、和视逆程脉冲升压与整流得到高压、中压、和视放电路需要的电压。放电路需要的电压。返回6.1.3 彩色电视接收机的组成彩色电视接收机的组成与黑白电视接收机不同之处

6、：与黑白电视接收机不同之处： 1增加了解码器和彩色显像管的附属电路；增加了解码器和彩色显像管的附属电路； 2彩色显像管取代了黑白显像管；彩色显像管取代了黑白显像管； 3伴音检波和图象检波要分开；伴音检波和图象检波要分开；下图是最基本的下图是最基本的PAL制彩色电视接收机的方框制彩色电视接收机的方框图图PAL制彩色电视接收机原理方框图制彩色电视接收机原理方框图 解码器解码器是彩色电视所特有，相当于黑白电是彩色电视所特有，相当于黑白电视接收机视放部分的扩大，主要由四部分视接收机视放部分的扩大，主要由四部分组成：组成：亮度通道；亮度通道；色度通道色度通道；副载波恢复电路；副载波恢复电路；解码矩阵；解

7、码矩阵；解码器中，全电视信号经过解码器中，全电视信号经过五步信号处理五步信号处理：亮度信号和色度信号的分离亮度信号和色度信号的分离色度信号和色同步信号的分离色度信号和色同步信号的分离蓝色度信号和红色度信号的分离蓝色度信号和红色度信号的分离同步检波同步检波1.亮度信号亮度信号Y和色差信号和色差信号U、V经矩阵电路变经矩阵电路变换成三个基色信号换成三个基色信号R、G和和B 从另外一个彩黑不同点看，彩色显像从另外一个彩黑不同点看，彩色显像管的附属电路包括管的附属电路包括会聚会聚，几何畸变校几何畸变校正正，白平衡调整及色纯调整白平衡调整及色纯调整，消磁消磁等等电路。电路。 6.2 高、中频电视信号的处

8、理高、中频电视信号的处理6.2.1 高频电视信号的接收高频电视信号的接收6.2.2 中频电视信号的放大中频电视信号的放大6.2.3 视频信号检波视频信号检波6.2.1 高频电视信号的接收高频电视信号的接收一，高频电视信号的接收方式一，高频电视信号的接收方式 高频调谐器：从天线接收的电视信号中选出所需频高频调谐器：从天线接收的电视信号中选出所需频道的高频电视信号，经放大、混频，获得图像中道的高频电视信号，经放大、混频，获得图像中频（频（PIF）和伴音中频（）和伴音中频（SIF）电视信号。）电视信号。 两次变频方式的两次变频方式的UHF调谐器调谐器原理如下所示。原理如下所示。先把先把UHF信号变换

9、成较低的中频信号变换成较低的中频UHF信号（实信号（实际上是一个际上是一个VHF频道信号），再与频道信号），再与VHF调谐器调谐器连接。连接。一次变频方式的一次变频方式的UHF调谐器调谐器原理如下图原理如下图所示。直接用所示。直接用UHF调谐器得到图像中频调谐器得到图像中频PIF信信号，令号，令VHF本振停振，将本振停振，将VHF调谐器改作调谐器改作PIF放大器。放大器。二，高频电视信号的接收性能二，高频电视信号的接收性能 为了良好地接收高频电视信号，应保证：为了良好地接收高频电视信号，应保证：天线、馈线、输入电路间的阻抗匹配天线、馈线、输入电路间的阻抗匹配通频带与信号频带相适应通频带与信号频

10、带相适应各频道均有足够的增益各频道均有足够的增益本机振荡频率稳定本机振荡频率稳定对输入信号有足够的动态范围对输入信号有足够的动态范围输出信号电平变化小输出信号电平变化小1.在噪波和干扰方面具有优良的性能也极在噪波和干扰方面具有优良的性能也极为重要为重要噪波噪波 电视接收机内部产生的随机噪波反映为电视接收机内部产生的随机噪波反映为 雪花状干扰，其大小用噪波系数表示：雪花状干扰，其大小用噪波系数表示： 输入信号的信噪比(功率) 输出信号的信噪比(功率)FN =干扰干扰 “干扰干扰”有来自外界或机内的干扰，主要是中有来自外界或机内的干扰，主要是中频干扰、镜像干扰、交调干扰、甚高频段高频干扰、镜像干扰

11、、交调干扰、甚高频段高低频道干扰、超高频段对甚高频段干扰等低频道干扰、超高频段对甚高频段干扰等。 还有它机的干扰，指本振辐射干扰。还有它机的干扰，指本振辐射干扰。主要的干扰方式有以下几种：主要的干扰方式有以下几种： 中频干扰中频干扰 镜像干扰镜像干扰 交调干扰交调干扰 本振辐射干扰本振辐射干扰 中频干扰中频干扰是指频率等于中频的外来信号及是指频率等于中频的外来信号及本机中频谐波所造成的干扰。我国电视接本机中频谐波所造成的干扰。我国电视接收机的图像中频为收机的图像中频为38(曾用曾用37)MHz。其二、。其二、三次谐波虽不进入各电视广播频道，但二三次谐波虽不进入各电视广播频道，但二次谐波干扰带次

12、谐波干扰带(63775MHz)却与二、三、却与二、三、四频道有重叠。四频道有重叠。 镜像干扰镜像干扰是指频率比接收频道频率高两倍是指频率比接收频道频率高两倍中频的外来信号与本振差拍，而成为中频中频的外来信号与本振差拍，而成为中频干扰信号。干扰信号。 交调干扰交调干扰：当干扰信号与欲接收高频电视信号同时进当干扰信号与欲接收高频电视信号同时进入高频电路，而电路又存在非线性时，干入高频电路，而电路又存在非线性时，干扰信号将对有用信号调幅。当输入电路选扰信号将对有用信号调幅。当输入电路选择性不佳，干扰为邻道电视信号时，其调择性不佳，干扰为邻道电视信号时，其调制信号将转移到有用信号载频之上，显现制信号将

13、转移到有用信号载频之上，显现干扰图像。若欲接收信号不存在，则干扰干扰图像。若欲接收信号不存在，则干扰图像亦消失。图像亦消失。 用具平方律特性的场效应管组成高放级。用具平方律特性的场效应管组成高放级。用双栅场效应管，可用一个栅极作自动增用双栅场效应管，可用一个栅极作自动增益控制。性能良好。可以减小交调干扰。益控制。性能良好。可以减小交调干扰。 本振辐射干扰本振辐射干扰：指本振基波或谐波信号泄漏到射频输入端指本振基波或谐波信号泄漏到射频输入端子，通过天线或线路，对其它电视接收机子，通过天线或线路，对其它电视接收机或电器设备造成的干扰。或电器设备造成的干扰。 在有线电视系统中，本振干扰的强弱，用在有

14、线电视系统中，本振干扰的强弱，用泄漏到射频输入端子的本振电压值表征。泄漏到射频输入端子的本振电压值表征。对一般电视接收机，本振辐射干扰场强反对一般电视接收机，本振辐射干扰场强反映其对邻近接收机的干扰程度。映其对邻近接收机的干扰程度。 三，电调谐原理三，电调谐原理 电调谐利用电调谐利用变容二极管的结电容变容二极管的结电容随其反随其反向偏压变化而变化的特点，让它充当调谐向偏压变化而变化的特点，让它充当调谐回路的可变电容，使用连续可调的直流电回路的可变电容，使用连续可调的直流电压改变变容二极管的结电容来达到回路的压改变变容二极管的结电容来达到回路的调谐。调谐。 下图所示为电调谐原理。下图所示为电调谐

15、原理。电调谐原理图电调谐原理图 开关开关K+12V，VD截止，截止，L1+L2，电感量，电感量较大。对应于低频段（较大。对应于低频段（1-5频道）。频道）。 开关开关K+4V，VD道通，道通，L1起作用，电感起作用，电感量较小。对应于高频段（量较小。对应于高频段（6-12频道）。频道）。频段内由电位器频段内由电位器RP调解。调解。 电调谐与机械调谐相比，实现统调比较困难，电调谐与机械调谐相比，实现统调比较困难，因此采取以下两条措施：因此采取以下两条措施：选择变容二极管，使其电容随电压变化选择变容二极管，使其电容随电压变化曲线具有相同的特性曲线具有相同的特性1. 采用与收音机相类似的两点跟踪法采

16、用与收音机相类似的两点跟踪法四，高频电视信号接收电路四，高频电视信号接收电路 高频电视信号接收电路通常由高频电视信号接收电路通常由输入输入、高高放放、混频混频、本振本振等电路组成。此外尚可配等电路组成。此外尚可配置调谐指示、节日选择等附属电路。这里置调谐指示、节日选择等附属电路。这里举出一种无高放级的直接混频式举出一种无高放级的直接混频式UHF调谐调谐器作为例子。器作为例子。 下图为下图为UHF调谐器调谐器UHF调谐器 在在UHF调谐器中，回路电感、电容值太小；调谐器中，回路电感、电容值太小；另外，为了避免因辐射而导致另外，为了避免因辐射而导致Q值下降，所值下降，所以不用集总参数元件，而用空腔

17、调谐回路。以不用集总参数元件，而用空腔调谐回路。通常有通常有14和和12波长回路。波长回路。空腔调谐回路通过耦合窗耦合。等效于互空腔调谐回路通过耦合窗耦合。等效于互感耦合双回路。图中的输入电路即属于此。感耦合双回路。图中的输入电路即属于此。初、次级回路分别出初、次级回路分别出C1、C2、L2、外壳、外壳(地地)；C3、C4、L3 、外壳组成，都是、外壳组成，都是14波长式回路。波长式回路。 天线接收的信号，经天线接收的信号，经L1送入初级，由耦合送入初级，由耦合窗耦合到次级。本振由晶体管窗耦合到次级。本振由晶体管V1和和C5、C6、变容二极管变容二极管V3的结电容的结电容CV3。、。、L7、外

18、壳、外壳组成的回路构成。组成的回路构成。V1的基极经容量较大的的基极经容量较大的穿心电容接地，为共基极接法。分压反馈穿心电容接地，为共基极接法。分压反馈电容由电容由C8及及V1的输入电容的输入电容Ci组成。组成。 V1与回与回路呈弱耦合。对频率影响较小。路呈弱耦合。对频率影响较小。 混频由肖持基势垒二极管混频由肖持基势垒二极管V2完成。本振信完成。本振信号经号经L6，高频电视信号经，高频电视信号经L3、L4的互感耦的互感耦合到合到V2 。混频后，经。混频后，经C7、L5 组成的滤波组成的滤波器，输出中频信号。器，输出中频信号。 本振级等效电路示于图本振级等效电路示于图(b)。这是一个电容。这是

19、一个电容三点式高稳定振荡器。三点式高稳定振荡器。本振级等效电路 为保证彩色图像稳定，须用自动频率微调为保证彩色图像稳定，须用自动频率微调(AFT)电路，降低本振频率漂移。电路，降低本振频率漂移。原理：将末级中放的输出、送给调准于图原理：将末级中放的输出、送给调准于图像中频的鉴频器，本振频率漂移时，鉴频像中频的鉴频器，本振频率漂移时，鉴频器输出直流电压改变本振回路电容器输出直流电压改变本振回路电容(如图如图中变容二极管结电容中变容二极管结电容CV3)，使本振频率恢，使本振频率恢复正常。复正常。 6.2.2 中频电视信号的放大中频电视信号的放大一、作用与性能要求一、作用与性能要求 电视接收机灵敏度

20、主要取决于电视接收机灵敏度主要取决于中放电路中放电路增益增益。中放由。中放由3-4级差分放大器组成。为补级差分放大器组成。为补偿声表面波滤波器的插入损耗，通常再加一偿声表面波滤波器的插入损耗，通常再加一级级预中放预中放。图像中频通道的性能应从下列五方面考虑：图像中频通道的性能应从下列五方面考虑： 1，增益增益。 分立元件中放电路的增益约为分立元件中放电路的增益约为6070dB，集成中放电路的增益为，集成中放电路的增益为4050dB，电视机各级增益可按下图进行估算。电视机各级增益可按下图进行估算。2，幅频特性幅频特性 下图所示为中频电视信号所要求的幅下图所示为中频电视信号所要求的幅频特性。频特性

21、。3，选择性选择性 中放的频响应有良好的选择性，应能有效地中放的频响应有良好的选择性，应能有效地抑制邻近频道干扰。下图（抑制邻近频道干扰。下图（a）示出因高频通道）示出因高频通道选择性不佳，临近频道信号被部分地接收。选择性不佳，临近频道信号被部分地接收。混频后得图（混频后得图（b）所示的中频信号。可见，最）所示的中频信号。可见，最近的干扰是近的干扰是高邻道图像载频高邻道图像载频和和低邻道伴音载频低邻道伴音载频4，自动增益自动增益AGC范围范围 通常要求中放通常要求中放AGC控制能力大于控制能力大于40dB，高频头高频头AGC控制能力大于控制能力大于20dB。5，因为中放增益很高，极易引起自激，

22、因此，因为中放增益很高，极易引起自激，因此，要求中放电路应远离要求中放电路应远离自激状态自激状态，保持工作，保持工作稳定。稳定。二，声表面波滤波器二，声表面波滤波器 声表面波滤波器声表面波滤波器(SAWF)原理示意图如下图所示原理示意图如下图所示 近来，为得到低损耗近来，为得到低损耗SAWF，开始采用，开始采用三个三个IDT结构结构(如下图如下图)。 返回如图为如图为SWAF实用电路，在其前面加实用电路，在其前面加一级放大，以补偿一级放大，以补偿SWAF的损耗。的损耗。6.2.3 视频信号检波视频信号检波视频信号检波，有三种常用的方式，视频信号检波，有三种常用的方式，普通二极普通二极管检波器管

23、检波器，准同步检波器准同步检波器和和锁相环（锁相环（Phase Locked Loop）同步检波器（）同步检波器（PLL同步检波）同步检波）。 准同步检波器原理如下图所示：准同步检波器原理如下图所示： 准同步检波器的核心是准同步检波器的核心是模拟乘法器模拟乘法器 准同步检波器存在以下两个缺点：准同步检波器存在以下两个缺点：有有寄生调幅分量寄生调幅分量，使检波增益不能保持恒，使检波增益不能保持恒定。定。产生产生相位抖动相位抖动，使视频信号会出现失真，使视频信号会出现失真大屏幕彩电大都采用大屏幕彩电大都采用PLL同步检波器同步检波器，如下图所，如下图所示示PPL同步检波器原理图 6.3模拟电视机视

24、频电视信号的处理通过视频检波得到的彩色全电视信号，尚通过视频检波得到的彩色全电视信号，尚需经过一系列处理，才能还原为色差信号需经过一系列处理，才能还原为色差信号或基色信号，供激励彩色显像管之用。这或基色信号，供激励彩色显像管之用。这种视频电视信号的处理过程较为复杂，但种视频电视信号的处理过程较为复杂，但却是接收彩色电视信号时的一个核心环节。却是接收彩色电视信号时的一个核心环节。对视频图像信号进行的处理，一般称为彩对视频图像信号进行的处理，一般称为彩色电视信号的解码，它是编码的逆过程。色电视信号的解码，它是编码的逆过程。PAL解码器的解码器的5步步 5步步6.3.1 亮度信号处理 1. 亮色分离

25、亮色分离 -频带分离法频带分离法窄带陷波器，滤掉色度信号的主要能量，窄带陷波器，滤掉色度信号的主要能量，得到亮度信号得到亮度信号 带通滤波器，滤掉亮度信号的主要能量，带通滤波器，滤掉亮度信号的主要能量，得到色度信号得到色度信号 窄带陷波器得到亮度信号的缺点：窄带陷波器得到亮度信号的缺点：1.色度信号的带宽大于窄带陷波器的色度信号的带宽大于窄带陷波器的带宽，亮串色，没有分离干净。带宽，亮串色，没有分离干净。2.窄带陷波器带宽以内的亮度信号的窄带陷波器带宽以内的亮度信号的高频成分也被滤掉，使图像的清晰度高频成分也被滤掉，使图像的清晰度有所下降。有所下降。 ARC电路，自动清晰度控制电路，自动清晰度

26、控制彩色正常：消色控制电压彩色正常：消色控制电压=“1”彩色不正常：彩色不正常：消色控制电压消色控制电压=“0” 2.亮度信号的延迟亮度信号的延迟 亮度通道的带宽亮度通道的带宽6MHZ，大于色度的大于色度的2.6MHZ，亮度信号先到达解码亮度信号先到达解码矩阵。需要延迟，否则有下面的彩色镶边矩阵。需要延迟，否则有下面的彩色镶边的图像。的图像。 6.3.2 图像清晰度增强图像清晰度增强 轮廓校正轮廓校正 水平清晰度增强水平清晰度增强 清晰度提高波形清晰度提高波形 4.扫描速度调制扫描速度调制 取出亮度信号中迅速变取出亮度信号中迅速变化的边缘成分去调制电子束水平扫描速度，化的边缘成分去调制电子束水

27、平扫描速度，在水平扫描速度较快的扫描点上，其亮度在水平扫描速度较快的扫描点上，其亮度比正常速度要慢，反之，则变亮。比正常速度要慢，反之，则变亮。 使亮使亮度有显著变化的图像轮廓更清晰。度有显著变化的图像轮廓更清晰。 扫描速度调制波形扫描速度调制波形 6.3.3 色度信号的处理PAL 制的两种解码方案制的两种解码方案1.中小屏幕电视机采用中小屏幕电视机采用 5个步骤个步骤2.大屏幕电视机采用大屏幕电视机采用 5个步骤个步骤下面是两种方案涉及的主要问题下面是两种方案涉及的主要问题 1.带通放大器与带通放大器与ACC电路电路如前图（如前图（ 6.3.1 亮度信号处理）所示。亮度信号处理）所示。色度带

28、通放大器的输出信号的幅度应该稳色度带通放大器的输出信号的幅度应该稳定。定。通频带：通频带：4.431.3MHZ 2.色度信号和色同步信号的分离色度信号和色同步信号的分离 3.超声延迟线超声延迟线 4.同步检波同步检波B-Y同步检波器：同步检波器：R-Y同步检波器：同步检波器： 基带延迟线电路基带延迟线电路 副载波恢复电路副载波恢复电路 用同步检波器解调色差信号，要输入相应用同步检波器解调色差信号，要输入相应的解调副载波，解调的解调副载波，解调u分量，需分量，需sinsct,解解调调v分量，需分量，需cossct,副副载波恢复电路可以完成这个任务。载波恢复电路可以完成这个任务。 6.4电视图像的

29、同步、扫描与显示 6.4.1同步信号的分离同步信号的分离任务：在全电视信号中分离出行、场同步任务：在全电视信号中分离出行、场同步信号。信号。过程：幅度分离和频率分离。过程：幅度分离和频率分离。幅度分离：根据复合同步信号与图像信号幅度分离：根据复合同步信号与图像信号的消隐信号电平不同，采用限幅切割的方的消隐信号电平不同，采用限幅切割的方法分离出复合同步信号。法分离出复合同步信号。 1.复合同步信号的分离复合同步信号的分离同步信号电平受到干扰会出现误判，如：同步信号电平受到干扰会出现误判，如： 隔直后：误判电平隔直后：误判电平2，漏判电平，漏判电平1所以要采用钳位电路。所以要采用钳位电路。 6.4

30、.2 扫描电路的作用、性能要求与电路的组成 1.作用作用2. 性能要求性能要求3.行、场扫描电路组成及特点行、场扫描电路组成及特点 6.4.3 行输出电路 二、关于行输出几点说明二、关于行输出几点说明1.行偏转电流行偏转电流 S校正电容：避免光栅偏向一边。校正电容：避免光栅偏向一边。2.行逆程电压行逆程电压 制造高压的一种方法制造高压的一种方法3.行输出级的激励问题行输出级的激励问题 （1）基极脉冲的负半周宽度）基极脉冲的负半周宽度=20s （2）同向和反向激励）同向和反向激励 4.行输出级的功耗行输出级的功耗 图图6-37 电流和电压可以画在一个图上电流和电压可以画在一个图上5.高压、中压、

31、低压的产生电路高压、中压、低压的产生电路 图图6-38 两种整流方式两种整流方式 图图6-37 图图6-38 图图6-38 6.4.4扫描非线性失真的校正1.场扫描非线性失真的校正场扫描非线性失真的校正产生场扫描非线性失真的原因：产生场扫描非线性失真的原因： 3个方面个方面常用的校正措施：常用的校正措施：预失真：图预失真：图6-39反馈：图反馈：图6-40 图图6-39 图图6-40 2.行扫描非线性失真的校正行扫描非线性失真的校正正程后半段失真的校正正程后半段失真的校正 ：图图6-41 行线性校正器行线性校正器LT：图：图6-42 正程前半段失真的校正正程前半段失真的校正 ：图图6-43 图

32、图6-41 图图6-43 图图6-42 6.4.5显像管及其原理1. 概述概述 电视显像管是实现电光转换、重现电视图电视显像管是实现电光转换、重现电视图像的一种电子束器件。重现图像的质量在像的一种电子束器件。重现图像的质量在很大程度上决定于显像管本身的性能。很大程度上决定于显像管本身的性能。 电子束由电子枪产生。最简单的黑白显像电子束由电子枪产生。最简单的黑白显像管的电子枪由阴极、控制极和阳极组成。管的电子枪由阴极、控制极和阳极组成。被加热的阴极发射出电子。在控制极上加被加热的阴极发射出电子。在控制极上加有比阴极电位低的电压。而在阳极上加有有比阴极电位低的电压。而在阳极上加有很高的电压。为减弱

33、阳极电位对电于束电很高的电压。为减弱阳极电位对电于束电流的影响，在阳极与控制极之间常加装屏流的影响，在阳极与控制极之间常加装屏蔽极蔽极(加速极加速极)，其电位高于阴极电位。，其电位高于阴极电位。 2.自会聚彩色显像管自会聚彩色显像管自会聚彩色显像管采用精密直列式电子枪，自会聚彩色显像管采用精密直列式电子枪，并配置精密环形偏转线圈。直线排列的电并配置精密环形偏转线圈。直线排列的电子束通过以特定形式分布的偏转场后能会子束通过以特定形式分布的偏转场后能会聚于整个荧光屏，因而无需进行动会聚调聚于整个荧光屏，因而无需进行动会聚调整，使彩色显像管的安装、调整工作与黑整，使彩色显像管的安装、调整工作与黑白管

34、一样简便。白管一样简便。 精密直列式（一字形）电子枪精密直列式（一字形）电子枪 静态会聚静态会聚 色纯度调整原理图色纯度调整原理图 色纯是靠套在管颈上的两片色纯环来调整色纯是靠套在管颈上的两片色纯环来调整的。色纯环沿径向充磁，有大突起标志的的。色纯环沿径向充磁，有大突起标志的为为N极，行小突起标念的为极，行小突起标念的为s极，如图极，如图6-47所示。将两片色纯环在所示。将两片色纯环在l 80度范园内相对转度范园内相对转动，它们在不同位置时在管颈内形成合成动，它们在不同位置时在管颈内形成合成磁场。磁场。 图图(a)为两片异名磁极重叠在水平位置上时为两片异名磁极重叠在水平位置上时的情况，合成磁场

35、为零的情况，合成磁场为零。 图图(b)为为N逆时针和逆时针和N 顺时针分别旋转相同顺时针分别旋转相同角度角度(例如例如45度度)后的情况，此时，合成磁后的情况，此时，合成磁场场垂直向下。垂直向下。 对图对图(c)所示相对位置，合成磁场向下达最所示相对位置，合成磁场向下达最大值。大值。 图图(d)、(e)所示的情况。改变两片色纯环的相所示的情况。改变两片色纯环的相对位置，即可改变电子束在水平方向上受力的对位置，即可改变电子束在水平方向上受力的左右方向和大小从而实现自会聚管左右方向和大小从而实现自会聚管(或单枪三或单枪三束密束密)的色纯调整的色纯调整。 静态会聚磁铁静态会聚磁铁 静态会聚静态会聚

36、用来进行静态会聚调整的两对环形永久用来进行静态会聚调整的两对环形永久磁铁安装在管颈上、一对为四磁极式，一磁铁安装在管颈上、一对为四磁极式，一对为六磁极式。它们在不同的相对位置下对为六磁极式。它们在不同的相对位置下将有不同的空间磁场分布，如图。为消除将有不同的空间磁场分布，如图。为消除与偏转场之间的相互干扰。采用了导磁率与偏转场之间的相互干扰。采用了导磁率接近接近1的含钡铁氧体磁环。四磁极的磁场使的含钡铁氧体磁环。四磁极的磁场使三电子柬束中的两条边束产生等量而反向三电子柬束中的两条边束产生等量而反向的位移；六磁极的磁场使两条边束产生等的位移；六磁极的磁场使两条边束产生等量而同向的位移，其中心部位

37、的磁场为零，量而同向的位移，其中心部位的磁场为零，故中心束不受影响。故中心束不受影响。 从而可以对三条电子束出现的各种偏移进从而可以对三条电子束出现的各种偏移进行校正，使它们位于同一水平面内，且两行校正，使它们位于同一水平面内，且两边束与中心束保持等距离。即使是制造工边束与中心束保持等距离。即使是制造工艺中出现的一些偏差，也能在调整静态会艺中出现的一些偏差，也能在调整静态会聚中加以校正。由于在枪内不存在静电偏聚中加以校正。由于在枪内不存在静电偏转板，电子枪长度可以较短，并避免了静转板，电子枪长度可以较短，并避免了静电偏转系统与各电极之间的相互干扰。电偏转系统与各电极之间的相互干扰。6.9 平板

38、显示原理平板显示原理分类：分类：常见的液晶显示器按物理结构分为四种：常见的液晶显示器按物理结构分为四种：（1）扭曲向列型（）扭曲向列型（TNTwisted Nematic）；）；（2）超扭曲向列型（）超扭曲向列型（STNSuper TN）；）；（3）双层超扭曲向列型（）双层超扭曲向列型（DSTNDual Scan Tortuosity Nomograph）；）；（4）薄膜晶体管型（）薄膜晶体管型（TFTThin Film Transistor）。）。 其中其中TNLCD、STNLCD和和DSYNLCD的的基本显示原理都相同，只是液晶分子的扭基本显示原理都相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。曲

39、角度不同而已。STNLCD的液晶分子扭的液晶分子扭曲角度为曲角度为180度甚至度甚至270度。而度。而TFTLCD则采用与则采用与TN系列系列LCD截然不同的显示方式截然不同的显示方式 1. 液晶及液晶显示器液晶及液晶显示器 液晶及其物理特性液晶及其物理特性 有一类有机化台物，将其加热至温度有一类有机化台物，将其加热至温度T1，会，会熔为具有类似于晶体的光学各向异性而混浊粘熔为具有类似于晶体的光学各向异性而混浊粘稠的液体；若继续加热到温度稠的液体；若继续加热到温度T2，则进而变，则进而变成光学各向同性而透明的液体。在成光学各向同性而透明的液体。在T1与与T2之之间，呈现出既有液间，呈现出既有液

40、1体的流动性，又有晶体的体的流动性，又有晶体的光学各向异性，处于这种状态下的这类物质称光学各向异性，处于这种状态下的这类物质称为液晶。它们既不同于不能流动的晶体，也有为液晶。它们既不同于不能流动的晶体，也有别于各向同性的液体。别于各向同性的液体。 液晶由棒状或板状分子组成。这些分子以液晶由棒状或板状分子组成。这些分子以各种液晶持有的规则排列，但共同点是各各种液晶持有的规则排列，但共同点是各分子的长轴平行，指向某一方向，或各分分子的长轴平行，指向某一方向，或各分子长轴方向不尽相同，但宏观上有某一平子长轴方向不尽相同，但宏观上有某一平均方向。正是由于液晶分子的细长或扁平均方向。正是由于液晶分子的细

41、长或扁平形状及有指向性的排列，使其物理参数在形状及有指向性的排列，使其物理参数在分子长轴方向及其垂直方向取不同值。这分子长轴方向及其垂直方向取不同值。这种表征液晶物理特性的参数随方向而异的种表征液晶物理特性的参数随方向而异的性质称为液晶的各向异性。液晶的各向性质称为液晶的各向异性。液晶的各向异性及其分子排列易受外加电场、磁场、异性及其分子排列易受外加电场、磁场、应力、温度等的控制，从而得到了多种应应力、温度等的控制，从而得到了多种应用。用。 在外加电场作用下，由于液晶分子排列的在外加电场作用下，由于液晶分子排列的变化而引起液晶光学性质改变的现象，称变化而引起液晶光学性质改变的现象，称为液晶的电

42、光效应。液晶显示器正是利用为液晶的电光效应。液晶显示器正是利用液晶的电光效应，实现光被电信号调制的。液晶的电光效应，实现光被电信号调制的。 液晶显示器液晶显示器 液晶显示器液晶显示器(LCD）是基于液晶电光效应的）是基于液晶电光效应的显示器件。包括段显示方式的字符显示器显示器件。包括段显示方式的字符显示器件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶环等，电视液晶环等， 目前，最常用的是扭曲向目前，最常用的是扭曲向列型列型TNLCD，图示出其工作机理。，图示出其工作机理。 TNLCD是在一

43、对平行放置的偏光板间填充液晶。是在一对平行放置的偏光板间填充液晶。 这一对偏光板的偏振光方向相互垂直。液这一对偏光板的偏振光方向相互垂直。液晶分子在偏光板间排列成多层。在同一层晶分子在偏光板间排列成多层。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向均平行于偏光板。正是由于分子按这种向均平行于偏光板。正是由于分子按这种方式排列故称为向列型液晶。另方面在方式排列故称为向列型液晶。另方面在不同层间，液晶分子的长轴沿偏光板平行不同层间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接

44、的偏两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。正是因为液晶分光板的偏振光方向一致。正是因为液晶分子呈这种扭曲排列，故称之为扭曲向列型子呈这种扭曲排列，故称之为扭曲向列型液晶显示器。液晶显示器。 扭曲向列型扭曲向列型液晶显示器液晶显示器工作原理工作原理 与偏光板的偏振光方向一致的直线偏振光，与偏光板的偏振光方向一致的直线偏振光，垂直射向无外加电场的垂直射向无外加电场的TNLCD时，如图时，如图所示，此时由于液晶折射率的各向异性，所示，此时由于液晶折射率的各向异性，入射光将因其偏振方向随分子轴的扭曲而入射光将因其偏振方向随分子轴的扭曲而旋转射出。旋转射出。若对液晶层施加适当的电场，

45、液晶分子轴若对液晶层施加适当的电场，液晶分子轴将改变为与电场方向平行，如图所示。此将改变为与电场方向平行，如图所示。此时，液晶不再能旋光，而把光遮断。时，液晶不再能旋光，而把光遮断。 液晶显示器用的液晶材料，应在常温下即液晶显示器用的液晶材料，应在常温下即处于液晶状态。液晶显示器件本身不发光，处于液晶状态。液晶显示器件本身不发光，需设外光源。外光源可以是阳光，也可以需设外光源。外光源可以是阳光，也可以是装在背面的荧光灯。目前，液晶电视机是装在背面的荧光灯。目前，液晶电视机多采用透射式显示方式。透射式显示是利多采用透射式显示方式。透射式显示是利用液晶的电光效应，通过施加信号电压，用液晶的电光效应

46、，通过施加信号电压，改变液晶分子的排列，从而改变液晶的光改变液晶分子的排列，从而改变液晶的光学特性，使透过液晶的光强度被信号调制。学特性，使透过液晶的光强度被信号调制。在大屏幕液晶投影电视设备中，尚可再经在大屏幕液晶投影电视设备中，尚可再经光学系统放大，投影到屏幕上。光学系统放大，投影到屏幕上。 TFT型的液晶显示器较为复杂，主要是由：萤型的液晶显示器较为复杂，主要是由：萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等构成。配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等构成。首先，液晶显示器必须先利用背光源，也就是首先，液晶显示器必须先利

47、用背光源，也就是萤光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个萤光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶。这时液晶分子的排列偏光板然后再经过液晶。这时液晶分子的排列方式就会改变穿透液晶的光线角度，然后这些方式就会改变穿透液晶的光线角度，然后这些光线还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块光线还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此只要改变刺激液晶的电压值就可偏光板。因此只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，这样就能以控制最后出现的光线强度与色彩，这样就能在液晶面板上变化出有不同色调的颜色组合了。在液晶面板上变化出有不同色调的颜色组合了。 TFT-LCD的每

48、个像素点都是由集成在自身上的的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制的，它们是有源像素点。不但反应来控制的，它们是有源像素点。不但反应时间可以极大地加快，可以到时间可以极大地加快，可以到80ms左右；对左右；对比度和亮度也大大提高了；同时分辨率也得到比度和亮度也大大提高了；同时分辨率也得到了空前的提升。由于它具有更高的对比度和更了空前的提升。由于它具有更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，所以称之丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，所以称之为为“真彩真彩”。目前市面上的。目前市面上的LCD液晶显示器主要液晶显示器主要有两类：有两类：DSTN（dual-scan twisted nem

49、atic，双扫描交错液晶显示）和双扫描交错液晶显示）和TFT（thin filmtransistor，薄膜晶体管显示），也就是，薄膜晶体管显示），也就是被动矩阵（无源矩阵）和主动矩阵（有源矩阵）被动矩阵（无源矩阵）和主动矩阵（有源矩阵）两种。两种。 与与DSTN相比，相比，TFT的主要特点是在每个像素配的主要特点是在每个像素配置一个半导体开关器件，其加工工艺类似于大置一个半导体开关器件，其加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可通过点脉冲规模集成电路。由于每个像素都可通过点脉冲直接控制，使得每个节点相对独立，并可以连直接控制，使得每个节点相对独立，并可以连续控制。不仅提高了反应时间，同时

50、在灰度控续控制。不仅提高了反应时间，同时在灰度控制上也可以做到非常精确，这就是制上也可以做到非常精确，这就是TFT色彩较色彩较DSTN更为逼真的原因。更为逼真的原因。TFT-LCD是目前最好是目前最好的的LCD彩色显示设备之一，彩色显示设备之一，TFT-LCD具有屏幕具有屏幕反应速度快、对比度和亮度都较高、屏幕可视反应速度快、对比度和亮度都较高、屏幕可视角度大、色彩丰富、分辨率高等等特点，克服角度大、色彩丰富、分辨率高等等特点，克服了两者原有的许多缺点，是目前桌面型了两者原有的许多缺点，是目前桌面型LCD显显示器和笔记本电脑示器和笔记本电脑LCD显示屏的主流显示设备。显示屏的主流显示设备。在色

51、彩显示性能方面与在色彩显示性能方面与CRT显示器相当。显示器相当。 液晶显示器工作原理液晶显示器工作原理 从图中可以知道，平板电视主要包括信号从图中可以知道，平板电视主要包括信号输入和切换、用户接口（包括键盘输入、输入和切换、用户接口（包括键盘输入、遥控输入）、视频解码、图像处理、声音遥控输入）、视频解码、图像处理、声音处理，面板显示等等。基本上大部分的解处理，面板显示等等。基本上大部分的解决方案，将上图虚线框内的模块做成了单决方案，将上图虚线框内的模块做成了单IC，甚至部分的解决方案中将音效处理也，甚至部分的解决方案中将音效处理也集成到单集成到单IC中。中。HDMI，（，（High Definition Multimedia Interface），中文名称是高清），中文名称是高清晰多媒体接口的缩写。晰多媒体接