电视机教案.docx

1、电视机教案 5.1 电视接收技术概论5.1.1 电视的接收方式与信号分离一、电视的接收方式电视信号的接收，主要分为地面广播电视接收、电缆电视技术接收、卫星直播电视接收三种方式。普通电视机能直接接收地面广播电视和电缆电视，附加一定设备就可接收卫星直播电视。电视接收机的任务就是将接收到的电视信号转变成黑白或者彩色图象。它对电视信号可采用模拟或者数字处理方式。目前电视机正处在从模拟信号处理向数字信号处理过渡的阶段，电视信号的接收正朝着数字处理和多种视听信息综合接收的方向发展。当代科学技术之飞跃，引起了电视接收技术的变革。其主要表现是：1.利用数字集成电路，对电视信号进行数字化处理，以便压缩频带，获得

2、高质量的图象。2.利用超声波、红外线和微处理技术实现遥控。完成选台、音量调节、对比度、亮度、色饱和度、静噪控制、电源开关、复位控制等遥控动作。3.利用微处理技术进行自动搜索，自动记忆，预编节目程序。利用频率合成技术和存贮技术，在屏幕上显示时间、频道数和作电视游戏等。二、电视信号的分离电视台播送的高频电视信号的时域波形和频谱图分别如图4.73和图4.75所示。微弱和高频电视信号必须先经过高频放大、变频、中频放大和视频检波后，才能变成具有一定电压幅度的彩色全电视信号；然后根据亮度信号、色度信号、同步信号和色同步信号在时域和频域中的特点，利用它们在频率、相位、时间、幅度等方面的差异进行分离，如图5.

3、11所示。例如：视频检波后，图象信号（06MHz）和伴音信号（6.5MHz）可进行频率分离；亮度信号（06MHz）和色度信号（4.431.3MHz）可进行频率分离；亮度信号和复合同步信号，可以进行幅度分离；色度信号（行正程）和色同步信号（行逆程）可进行时间分离；和色度信号在频率和相位上不一致，可进行频率、相位双重分离等等。分离后的各种信号分别完成自己的功能，最后在显象管上显示出彩色（或黑白）图象。电视机的电路组成就是根据上述电视信号的分离法则进行设计的。5.1.2 黑白电视接收机的组成图1.52示出分立元件黑白电视接收的方框图。主要由信号通道（包括高频头，中放，视放和伴音通道），扫描电路（包括

4、同步分离，场、行扫描电路）和电源三部分组成。信号通道的任务是将天线接收到的高频电视信号变换成视频亮度信号和音频伴音信号。亮度信号激励显象管产生黑白图象，伴音信号推动扬声器产生电视伴音。扫描电路的任务是为显象管提供场、行扫描电流和各种电压，使显像管产生与电视台摄象管同步扫描的光栅。电源部分的任务是将交流市电转变成电视机所需要的各种直流电压。一、信号通道电视天线周围存在着各种各样的电磁波，由天线和输入电路选出欲接收频道的电视信号，再经过高频放大器有选择性的放大，与本振输出的频率较高的正弦波混频得到中频信号。图5.13示出混频级输入和输出信号频谱变换图。在变频前，图象载频低于本频道的伴音载频；变频后

5、，图象中频高于伴音中频。这是由于本振频率高于图象载频和伴音载频的缘故。但是，图象中频和伴音中频之差不变，例如，保持6.5MHz。图象和伴音两中频信号经公用通道放大进入视频检波级。检波器有两个作用：一是从中频信号中检出其包括-视频全电视信号；二是利用检波器的非线性作用，完成图象中频和伴音中频的差拍作用，产生出6.5MHz调频的第二伴音中频信号。检波级的输入和输出信号频谱变换如图5.13所示。检波器的输出信号不仅馈给视放级，而且馈给同步分离电路、自动增益控制（AGC）电路及伴音中放电路，因此采用射随器进行预放大，以加强其负载能力。预放级也有两个作用：一个将全电视信号和第二伴音中频信号分离。二是将全

6、电视信号进行电流放大，分别馈级视放级，同步分离级和AGC电路；将第二伴音中频信号进行电压放大馈级伴音通道。因此，从天线至预视放称为黑白电视机图象信号和伴音信号和公共通道。全电视信号的一部分经视放级放大去激励显象管产生黑白图象。另一部分送到同步分离级，分离同步信号，用以控制接收机的扫描电路，产生与发送端同步的扫描运动。第三部分送到AGC电路，对高频头和图象中放的增益进行自动控制，从而保证接收机的稳定接收。第二伴音中频信号经伴音中频放大电路的放大和限幅，由鉴频器解调出伴音信号，再经低频放大，推动扬声器产生电视伴音。鉴频器输入和输出信号和频谱变换如图5.13所示。图5.14示出视频检波前后的图象信号

7、。检波前为图象载频信号，混频级前后的载频分别为图象载频与图象中频；检波后为图象视频信号。该图还示出伴音鉴频前后的伴音信号波形。鉴频前为调频信号，从天线至混频的载频为伴音载频，混频至检波为伴音第一中频，检波至鉴频为伴音第二中频。鉴频后为伴音的音频信号。二、超外差内载波式接收的优点上述信号接收具有两个特点；1.超外差方式；2.伴音内载波方式。超外差方式与直接放大方式相比，具有下列优点；增益高、工作稳定。其原因是混频前后频率不同，相当于隔离，故多级放大不易自激。转换频道和调谐方便。容易形成残留边带接收所需的幅频特性，选择性好。超外差又分为单通道和双通道两种方式，如图5.15所示。其差别在于图象信号和

8、伴音信号的分离点不同，前者在视频检波之后才分离，后者在混频之后就分离。在单通道方式中，图象中频和伴音第一中频公用一个通道进行放大，同时加入视频检波器，检波器除检出视频图象信号外，还使图象中频和伴音中频差拍产生第二伴音中频信号（例如6.5MHz）。因此，单通道方式亦称为伴音内载波方式。它与双通道方式相比，其优点是当高频头的本振频率发生偏移后，第二伴音中频始终保持不变，从而避免了鉴频失真。而双通道则不然，本振频率的偏移引起伴音中频30.5MHz的偏移，使以30.5MHz为中心频率的鉴频器工作在严重的不对称状态，引起伴音的音频信号波形严重失真。理论分析证明：为了不使图象中频信号对伴音第二伴音中频信号

9、引起严重的寄生调幅，必须要求图象中频信号的幅度U1 m始终要大于或等于伴音第一中频信号的幅度U2 m的二倍，即U1 m2U2 m。在负极性调制中，对应于白色电平图象中频信号的载波幅度最小。电视中的调制度通常规定为90，即白色电平时，图象的载波幅度为最大幅度（同步头的幅度）的10。所以要求进入检波器的伴音第一中频信号的幅度应当小于或者等于最大幅度5，这就是中频特性线中，伴音中频（30.5MHz）要衰减至5（26dB）的原因。三、同步分离和扫描电路视频图象信号经过自动杂波抑制ANC电路，消除其中的干扰脉冲。送到同步分离，分离出复合同步信号，它分成两路：一路复合同步信号经积分电路分离出场同步信号。场

10、同步信号使场振荡产生的锯齿波信号与发送端同步，场锯齿波信号经场推动和场输出级的放大，在场偏转线圈中产生场扫描电流，场扫描电流使显象管电子束作与发送端同步的垂直扫描运动。另一路复合同步信号本应通过微分电路分离出行同步信号来控制行扫描电路，使其产生与发端同步的行扫描电流，但是，为了提高行扫描电路的抗干扰性，现代电视接收机都采用自动频率相位控制（AFPC）电路。由于AFPC电路自身的特点，可以直接将复合同步信号加入其鉴相器，并让行振荡的频率与其比较。如果两者的频率和相位存在差别，则输出与误差成比例的电压，并经过低通滤波器来控制行振荡器的频率，使其与发端同频同相，由于AFPC电路中低通滤波器的作用，行

11、同步的抗干扰性大大加强。与发端同步行振荡信号经行推动和行输出级放大，在行偏转线圈中产生行偏转电流，行偏转电流使显象管电子束产生与发送端同步的水平扫描运动。另外，还将行扫描逆程脉冲进行升压、整流得到显象管需要的高压（1028kV）、中压以及视放电路需要的电压。若采用键控AGC电路，还需要行扫描电路提供行扫描逆程脉冲。5.1.3 彩色电视接收机的组成图5.16为PAL制彩色电视接收机的方框图，它与黑白机有许多相同的地方，其主要不同点是了解码器和彩色显象管的附属电路，另外彩色显象管取代了黑白显象管。高频头、中频通道、预视放、伴音部分、扫描部分基本相同，其不同之处是伴音检波和图象检波要分开。解码器是彩

12、色电视机所特有的，它相当于黑白电视机视放部分的扩大。它的主要任务是将彩色全电视信号进行解码，还原成R、G、B三个基色信号。它主要由亮度通道、色度通道、副载波恢复电路、解码矩阵四大部分组成。亮度通道的任务是产生不带色度信号的亮度信号，并要求它与色差信号在时间上保持一致，且具有适当的幅度。它主要包括自动清晰度（ARC）电路和副载波吸收电路，亮度放大电路，延时均衡电路等。色度通道主要由带通放大、梳状滤波器和U、V同步检波电路组成，它的任务是产生U、V两个色差信号。副载波恢复电路由色同步选通放大，鉴相器，副载波晶体振荡器，PAL识别电路，电子开关，90移相器等电路组成。它的任务是为U同步检波器提供与电

13、视台同频同相的基准副载波，为V同步检波器提供90副载波。解码矩阵的任务是将Y、U、V还原成R、G、G三基色信号，经视放末级放大后，送到彩色显旬管，产生彩色图象。解码器还包括自动色度控制（ACC）和自动消色（ACK）电路等附设电路。彩色显象管的附属电路包括会聚（自会聚管不需要），几何畸变校正，白平衡调整及色纯调整，消磁等电路。5.1.4 集成电路电视接收机的组成从60年代中期在电视机采用小规模集成电路，到近期采用中、大规模集成电路，电视机的集成电路化发展非常迅速。采用小规模集成电路的电视机称为第一代集成电路电视机，而采用中、大规模集成电路的电视机称为第二代集成电路电视机。我国自行设计或者制造的电

14、视机集成电路有5G300系列，7CD系列和X系列等。国外的电视机集成电路品种繁多，常见的主要有HA系列（日立），KC系列和PC系列（NEC），TA系列（东芝），AN系列（松下）等。目前世界各国在电视机集成电路上各有特点。美国、日本趋向于把单元分得少一些，每个单元的功能较多，因此电路集成度高。而西德、法国、荷兰、英国等西欧国家则趋向于把单元电路分得多一些，每一个单元电路功能少，生产中成品率高，成本低。重点是产品的标准化、系列化、通用化。有些电路单元，除了在电视机中使用外，还可以用在其他电子设备中，扩大了应用范围。图5.17是昆仑牌B341型集成黑白电视机，它由六块集成电路组装而成。除了高频谐调器

15、、行输出、视放输出管和电源调整管外，其余有源器件，都由集成电路组成。它们的机芯可以通用于14时、16时黑白显象管，电、光、声性能均能满足一般使用要求，国内还有许多电视机与它相似。另外，还有三至五块集成电路组成的黑白电视机，这里就不一一列举例了。图5.18为日本东芝公司生产的C1421Z彩色电视机的方框图。图象中频系统由声表面波滤波器F1026Y和单块图象中频集成电路TA7607AP组成。它能完成图象中频放大、视频同步检波、AGC检波、中放AGC和延迟高放AGC电路AFT电路、预视放及自动噪声抑制（ANC）等功能，是一块完整的图象中频系统集成电路。它的延迟AGC电压是负控的，以配合双栅MOS管高

16、频调谐器的AGC电路工作。若要配合NPN晶体管高频调谐器的AGC电路，可选用TA7611P，它的延迟AGC电压是正控的，其他功能与TA7607AP相同。伴音系统采用TA7176AP集成电路，它包括伴音中放限幅、伴音鉴频及前置低放等功能，但是音频功率放大输出级则采用分立元件电路。扫描系统采用TA7609P集成电路，它包括同步分离、行AFPC、行振荡、行预激励、X射线防护、场振荡、场激励等功能。行激励、行输出及场输出级均用分立元件组成。解码系统彩TA7193P集成电路，能完成受控色度放大、ACC检波放大，副载波恢复、消色、PAL开关、RY、BY色度信号同步解调、GY矩阵等功能。而亮度（Y）信号的处

17、理电路及R、G、B视放输出级均由分立元件组成。利用集成块TC9002AP、TMM841P、TA7619AP、TA7315BP和电子调谐器相配合能完成电子选台、红外线或超声波遥控、在荧光屏上显示时间等功能。5.2 高频调谐器5.2.1 高频调谐器的作用、组成和主要性能指标一、作用与电路组成高频调谐器亦名频道选择器或高频头。其作用是从天线感应的电信号中选出所需高频电视信号、并进行放大，由混频级产生图象中频信号和伴音第一中频信号，并将它们送到图象中放通道进行放大。由于VHF频段（45210MHz）和UHF频段（470960MHz）所占频率范围很宽，通常采用甚高频（VHF）调谐器和超高频（UHF）调谐

18、器分别接收。图5.21（a）为VHF调谐器的原理方框图，UHF调谐器也可以设计成类似的电路结构形式。但是，由于UHF信号频率很高，UHF调谐器（又称U头）的增益不容易做得很高。在U头工作时，可将UHF调谐器变成放大器，加以补偿。U头与VHF调谐器有两种连接方式：其一是两次变频方式（如图（b），先用U头把UHF信号变成较低的中频UHF（实际上是VHF的一个频道）信号，再与VHF调谐器累接。其二是一次变频方式（如图（c），它是用U头直接得到图象中频（PIF）信号，并让VHF调谐器的本振停振。此时，只有VHF调谐器的混频器起作用，实际变成一级图象中频放大器。二、调谐器的主要性能指标1.杂波系数为了保

19、证图象背景的纯洁、无雪花状干扰，一般要求调谐器的杂波系数低于8dB。为此一方面要减少回路的插入损耗；中一方面，应选用低噪声管以及合理安排晶体管的工作状态来解决。2.功率增益为了提高接收机的灵敏度和信杂比，一般要求调谐器的功率增益为2030dB同时要求高低频道的增益差应小于8dB。高频电路指出：整机噪声系数（即杂波系数）N F与其各级的噪声系数存在在下列关系：（5.21）式中：N F 1、N F 2、N F 3分别为第一级、第二级、第三级的噪声系数，而KP1、KP2分别为第一级、第二级的功率增益。由此可见，若要整机的噪声系数小，起决定性作用的是第一级放大器的噪声系数要小，而功率增益要高。因为高频

20、调谐器正是电视机的最前级，所以要求其功率增益大，噪声系数小。3.选择性与通频带为了能顺利通过具有8MHz带宽的高频电视信号和有效地抑制邻近频道的干扰，调谐器应有适当的通频带和良好的选择性。为此，一般要求调谐器总和频率特性为双峰曲线，顶部不平度小于20，6dB处带宽应小于11MHz。对于镜象干扰和中频干扰应具有40dB的抑制能力。因为镜象频率（等于本振f0加中频fi的频率）变频后，它和本振之差等于中频，能顺利地通过中放电路，故要求高放级能及早将它抑制掉。4.交叉调制如果邻近频道的信号很强，由于晶体管的非线性，就会对欲收频道信号进行调制，结果出现两个不同图象。但当欲收频道电台关机台，干扰图象也随之

21、消失，这种现象叫做交叉调制。因此高频头对于邻近频道的抑制应尽可能地大。5.自动增益控制当接收到的输入信号强弱变化时，为了使视放输出电压能保持稳定，通常都在高放级加自动增益控制电路，并要求其控制范围大于20dB。6.本振微调频率范围和稳定度本振微调范围为1.53.0Mhz，本振频率稳定度一般要求在5104左右。如果本振频率偏高，则中频信号中与视频低端相对应的频率成分，将落在中放通频带之外；而中频伴音信号却落在通带之内。结果，引起图象对比度下降和伴音对图象产生严重的干扰。反之，当本振偏低时，中频信号中与视频高端相对应的频率分量，将落在中放通频带之外，导致图象清晰度下降和彩色饱和度减少，甚至完全无色

22、。所以，在彩色电视机中，一般加有频率微调电路（AFT）以保持本振频率的稳定。7.与天线馈线的匹配高频头的输入回路必须与天线馈线的特性阻抗匹配良好。否则，会造成高频电视信号多次反向、驻波比大，从而使图象出现重影、清晰度下降。另外，与天线馈线匹配良好，调谐器可获得最大的信号输入功率，从而提高了输入信号的信噪比。5.2.2 电调谐和AFT原理一、电调谐原理高频头分为机械调谐和电调谐两类。早期电视机使用机械调谐比较普通，它是采用鼓形开关或者转盘式开关来换接线圈，从而实现频道转换的，并且采用微调电容或者微调电感的方法来实现频率微调。例如，联合设计的KP122型VHF高频头就是采用鼓形开关换接线圈，实现频

23、道转换，且利用微调本振线圈中的铜芯（即微调电感）来实现调谐的。由于机械调谐体积大、且易磨损、寿命短，已逐步被电调谐所取代。电调谐是利用变容二极管的结电容随其反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压改变变容二极管的结电容来达到回路的调谐。对于VHF频段，由于频道覆盖系数可见Kc=Cmax/Cmin=16。上式说明，若要覆盖112频道，变容二极管的最大与最小电容之比Kc16，而且前器件只达到Kc6的水平。解决覆盖问题的方法是用开关二极管将电感L分为高低两段。例如15频道为低段，612频道为高段，每一段的覆盖系数Ki2，故Kc=Cmax/Cmin4，所以变容二极管

24、可以满足要求。图5.22是利用开关二极管转换频段的原理图。当开关K连接到12V时，D截止，电感为（L1L2），电感量较大，对应于低频段（即电视15频道）；而当K接4V时，D导通，L2被大电容2200pF短接，电感只有L1起作用，电感量较小，对应于高频段（即电视612频道）。在高、低频段内接收哪个频道，可改变电位器W的位置，使VB电压值变化，从而引起变容二极DD结电容变化来决定。电调谐与机械调谐相比，实现统调比较困难。统调亦称跟踪，它是指高频头调谐于每个频道时，本振回路的固有频率和高放输入回路（高放回路）的固有频率之差，应准确地等于图象中频频率。在电调谐的高频头中，转换频道是靠一个共同的电压去控

25、制上述三个回路中的变容二极管，使在每一个频道中，本振频率比主放回路的频率都高一个中频37Mhz，因此，这相当困难。必须采用下列两措施：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。这样能使频率变化的比值相同。但是，这还不能在每个频道上保证输入调谐回路，高放回路与本振回路准确跟踪。采用与收音机相类似的两点跟踪法。当外界环境温度和电源变化时会引起本振的变化。为此，电调谐高频头必须采用自动频率微调（AFT）电路来提高频率稳定度。二、自动频率微调（AFT）原理高频头本振频率如果偏离正确值，将会使彩色图象和伴音产生失真，甚至收不到图象和声音，或者无彩色等现象发生。调节不准确或者环境温度变化都会引

26、起本振频率的漂移，因此，造成收看同一节目时要多次进行调谐。AFT电路能克服上述缺点，其方框图如5.23所示。其原理是：将末级中放的输出，送给调准于图象中频37MHz的鉴频器。本振频率漂移时，未级中放输出的图象中频信号也偏离37MHz。因此，鉴频器输出相对应的直流电压（即AFT电压），加到本振回路的变容二极管上，改变本振回路电容，使本振频率恢复正常。5.2.3 节目预选前面已指出；在电调谐高频头的变容二极管两端，每一个频道都对应一个确定的控制电压。节目预选是指将这个电压预先储存起来，当观众欲收看某频道时，将该频道的控制电压取出并加在变容二极管两端，从而使电视机自动地进入该频道工作，接收所希望的频

27、道。记忆（存贮）这个控制电压的方式主要有三种：模拟控制方式；数字控制方式；利用语音识别技术加以控制。一、模拟控制方式它是利用手动可变电位器对某一固定直流电压分压，以取得相应不同频道所需要的调谐电压，再馈级变容二极管进行调谐，而波段转换则需要一组连动的多刀多掷机械开关进行调整。电位器精度要求较高，其个数等于欲预置的频道数。此外，电源电压的波动和环境温度的变化都会引起调谐误差。图5.24是这种工作方式的一个实例。K1K2为节目预选触摸开关，D11D18为指示预选节目的发光二极管。K0是一个多刀三掷开关，可以分别选择VHF（15频道）、VHF（612频道）和UHF频段。具体控制方法是当K0处于三个不

28、同位置时，BV、BSW、BU三点将输出不同的电压，从而达到选择以上三个频段的目的。W1W8记忆（存贮）预选频道所需控制电压，通过TA7177AP和TA7178AP和BG1的选通放大由BT端输出，再加到变容二极管两端，从而实现了预选频道的调谐。二、数字控制方式模拟控制方式仍然是一种机械控制方式，它存在体积大和欲预置频道数有限的缺点。数字控制方式是利用数字存贮器来记忆变容二极管所需的控制电压，并通过微处理器进行数字信号的运算和控制，来实现高频头的调谐。它具有选台快速简便和精度高的优点。它又分为电压合成、频率合成和声表面波合成三种方式。下面仅就电压合成方式作一简介。电压合成方式是借助于微电脑技术，利

29、用电压合成方法把各频道所需的调谐电压值数字化，并储存在存贮器中。当进行选台操作时，根据选台地址从存贮器中取出相应的数据，由D/A转换器转化为模拟的调谐电压进行频道选择。因此，它无机械磨损，可靠性高，容易实现自动的预置调谐，同时，大容量的存贮器可以记忆大量的频道数据，且具有很高的调谐精确度。图5.25示出电压合成方式调谐原理方框图。微处理器根据主机键或遥控发射器的功能选择指令（如手动微调、手动预置、自动预置）及键盘的选台指令扫描，产生频道所需的调谐电压数字信号并储存在存贮器中。当确定了欲接收的频道后，便以存贮器中取出该频道的调谐电压数字信号，并经D/A转换器、低通滤波器形成模拟调谐电压送至高频调

30、谐器进行调谐。在扫描搜索过程中，由本机产生的自动频率调谐（AFT）信号及表征正常接收状态的行同步检出脉冲共同形成由快扫描转为慢扫描的控制信号以获取精确的调谐点。微处理器还要提供电视波段的切换信号，以便进行VHF高低波段及UHF波段的切换。并且还馈给频道显示器预置频道的BCD码，以显示预置数字。而在最新的集成度高的单片LSI中，还可以完成框图中其它功能，如包括有源低通滤波器、波段电子开关、AFT电压形成、行同步信号检出等等。三、利用“语言识别与合成”技术进行频道转换和电视机开关以及音量控制最新具有“语言识别”功能的彩色电视机是利用一个8位微处理器TMP9080AC组成控制系统并应用声音识别技术，

31、通过口头指令直接进行操作的彩色电视机。它可实现频道转换、电源开、关和音量等三个方面的控制。它预先将有关控制内容的口头指令记录在机内，且存贮要识别的声音信号。当操作口头指令一经发出，该系统接收后就将它与已经记录的口头指令进行比较。如能识别，电视机就能按其指令而动作。例如，对着机内话筒说一声“八频道”，电视机就马上回答“可以”，同时自动进入八频道工作。如果接收机对该指令不能识别，就会用声音回答“请再说一遍”，与此同时面板上表示“重复”的指示灯也亮了。电源开、关和音量控制也有类似的过程。上述控制内容，不仅可以通过口头指令进行，也可以按手动操作来完成。电视机发出的回答声音“可以”与“请再说一遍”两句，

32、是预先存贮在半导体存贮器中，根据口头指令由微处理器来进行控制的。5.3 图象通道电路黑白电视的图象通道是指高频头以后，处理图象信号的全部电路，它包括图象中放、视频检波、视频放大、自动增益控制（AGC）、消噪声电路（ANC）、自动频率微调电路（AFT）。各部分之间的相互关系如图5.31所示。图象信号经过这个系统加工处理之后，就可以供给黑白显象管重现电视图象了。彩色电视的图象通道比黑白电视要复杂，主要区别在视频部分，增加了解码电路（见5.4）。对于集成电路而言，由于视频末级放大通常是工作在高压大电流状态下，所以除视频放大外，其余所有电路均可用一至三块集成电路代替。5.3.1 图象中频放大电路一、作用与性能要求图象中频放大器是超外差电视接收机的重要组成部分。它的任务是将混频器送来的中频电视信号（包括图象中频信号和伴音中频信号）进行放大，使之达到视频检波器正常工作所需要的电平，接收机的主要