电视接收系统电路分析

第4章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4.2公共通道电路分析4.3视频通道电路分析4.4扫描系统电路分析4.5开关电源电路分析4.6遥控电路分析

4.1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4―1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4―1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PAL―D彩色电视接收机方框图如图4―2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。图4―2彩色电视机方框图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4―3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。4.2公共通道电路分析4.2.1电子调谐器与频道预选器1.电子调谐器(1)组成。电子调谐器主要由输入回路、高放、本振和混频四部分电路组成。(2)电子调谐原理。调谐即改变回路的谐振频率,从原理上讲,改变回路电感或电容都能达到改变谐振频率的目的。图4―4电子调谐器组成框图图4―5变容管2CB14电容变化曲线图4―6电子调谐原理及等效电路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(4―1)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(4―2)相应地,要求变容二极管的变容比为(4―3)2.频道预选器频道预选器的种类和电路形形色色,有机械式、电子式,有按键开关、触摸开关,有红外或语音遥控式等等。图4―7电调谐频段转换原理电路图4―8电位器记忆预选器原理电路4.2.2中频放大与同步检波系统无论四片或两片集成电路电视机,中频放大与同步检波系统都具有图4―10的组成框图。其中,前置中放一般为分立元件放大器,是为补偿声表面波滤波器(SAWF)的插入衰减而设置的。图4―10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4―11中放频率特性(2)增益。(3)AGC电路。(4)自动频率微调(AFT)电路。图4―12AGC电路组成方框图图4―13AGC的理想控制特性图4―14AFT原理方框图现设视频检波系统限幅放大器输出电压为u1,经移相后的电压为u2,则乘法器输出电压uo为uo=-Ku1·u2(4―4)若以U1m和U2m分别表示u1和u2的振幅,则u1=U1msinωt(4―5)u2=U2msin(ωt+φ)(4―6)将式(4―5)、式(4―6)代入式(4―4),得(4―7)式(4―7)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(4―8)图4―15AFT电路波形分布(a)fPI=38MHz;(b)fPI＜38MHz;(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4―16SAWF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4―18所示。设图像中频调幅波(PIF)为u2(t)=U2(1+mcosΩt)cosωPIt(4―9)式中,U2、ωPI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(ωPIt-θ)(4―10)

式中,θ为滞后相角。将u1(t)和u2(t)送乘法器,相乘后的输出以u′P(t)表示,则u′P(t)=Ku1(t)·u2(t)=KU1U2(1+mcosΩt)cosωPItcos(ωPIt-θ)=½KU1U2(1+mcosΩt)［cos(2ωPIt-θ)+cosθ］(4―11)式中,K为模拟乘法器的传输系数。可见相乘输出中无PIF载波成分,再由低通滤波器滤除其中的二次谐波分量后,得到的同步检波输出为uP(t)=½KU1U2(1+mcosΩt)cosθ(4―12)实用中只要调节限幅器外接回路,可调节到使θ=0,从而得最大输出upm(t)=½KU1U2(1+mcosΩt)(4―13)3.中频通道集成电路(1)性能特点。由图4―19和图4―20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:①具有三级直接耦合的中频放大器,中放增益高,频带宽。②中放增益可控,中放AGC范围大于60dB。③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。④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。⑤IFAGC采用峰值检波电路,线路简单,且不需外部调整。⑥AFT采用双差分乘法器,性能稳定,控制灵敏度高。⑦负向RFAGC输出,适用于高放级为双栅场效应管的电子调谐器。⑧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。⑨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4―19TA7607AP原理方框图图4―20TA7680AP原理方框图(2)TA7680AP的应用电路。图4―21TA7680AP应用电路

4.3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4―22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4―22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0～6MHz范围内二者的频谱互相交错,色度信号占有4.43MHz±1.3MHz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4―24(a)所示。图4―234.43MHz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4―24(a)所示。图4―24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4―25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4―26所示。图4―26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)(4―14)4.自动亮度限制(ABL)电路一种实用的亮控型ABL电路如图4―28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4―28ABL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(4―15)当ia小于规定值时,设计使UA＞12V,二极管VD1导通,UA被箝位在近似12Ｖ,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4―29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4―29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4―30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,V11～V16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4―30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4―31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4―31梳状滤波器实用电路图4―32加、减合成等效电路图4―33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4―34所示。图4―34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4―35同步检波波形示意图图4―36TA7698AP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4―37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4―37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4―38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4―38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4―40(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、R2>>R3,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。(4―16)图4―39解码矩阵及基色放大器方框图图4―40G-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4―42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4―41基色矩阵原理电路图4―42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4―43自会聚管暗平衡调整示意图

4.4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4―44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4―44TA7698AP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4―45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4―45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0～t1期间,激励电压ui为高电平,V饱和导通,uce≈0,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,τ=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τ>>THS/2(THS是输入ui的正半周期),因而(4―17)(4―18)可见,在0～t1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(4―19)图4―46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(4―20)(4―21)

可知又因,自由振荡周期T=2π,逆程时间THR=T/2,故可求得(4―22)将我国扫描参数THS=52μs,THR=12μs代入式(4―22)中,得故晶体管V的c、e极最高电压Ucemax为(4―23)(4―24)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4―47,以下均结合此等效电路讨论场扫描输出级的工作原理。图4―47场输出级电路原理图

4.5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4―48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4―48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4―50(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(4―25)(4―26)2.主要参数及其计算(1)占空比δ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ΔiL1和截止期间的电流减小量ΔiL2应相等,即有:由此得出:(4―27)(4―28)(4―29)图4―49串联型开关电源等效电路图4―50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(4―28)和式(4―30)δ、Io也随之确定。L的最小值以Lmin表示,则(4―30)(4―31)图4―51L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RLCL>>T即可满足要求。因一般彩电开关电源中选取T=64μs,负载端滤波电容一般选200μF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4―52中。图4―52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4―53开关调整电路原理图图4―54STR—5412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STR—5412中的V3、VD1、R2、R3和R4构成,如图4―54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:⑤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4―52中,自动消磁电路由L901和R890构成。图4―55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

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4―56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4―56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4―57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4―57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4―58为键盘扫描原理图。图4―58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:①将预置开关置“预置”位置,用W1(见图4―57)代替外存储器来控制CPU产生脉冲的参数。②通过比较器,将CPU