第一章电视信号的接收-02.11

彩色电视机设计指引

第一章 电视信号的接收....................................................1

1.1 彩色电视接收机的组成..............................................................................................1

1.1.1 高频调谐器.............................................................................................................1 1.1.2前置中放..................................................................................................................1 1.1.3 声表面波滤波器SAW

....................................................................................1

1.1.4中放..........................................................................................................................1 1.1.5视频检波..................................................................................................................1 1.1.6 AGC电路.............................................................................................................1

1.1.7 AFT电路..............................................................................................................1

1.1.8 亮色分离.................................................................................................................1 1.1.9 亮度信号处理.........................................................................................................1 1.1.10 色度信号处理.......................................................................................................2 1.1.11 基色矩阵电路.......................................................................................................2 1.1.12 白平衡调整...........................................................................................................2 1.1.13 视放电路

CRT驱动

......................................................................................2

.............................................................................2

1.1.14 伴音第二中频信号SIF21.1.15 同步分离及行

场扫描.......................................................................................2

1.1.16 遥控部分...............................................................................................................4 1.1.17 开关稳压电源.......................................................................................................4

1.2 高频调谐器....................................................................................................................4

1.3 预中放电路....................................................................................................................5

1.3.1 预中放的功能.........................................................................................................5 1.3.2 对预中放的要求.....................................................................................................5 1.3.3 预中放电路结构.....................................................................................................5

1.4 声表面波滤波器...........................................................................................................7

1.4.1 声表面波滤波器的优点1.4.2 声表特性

.....................................................................................7

...............................9

.............................................................................................................7

1.4.3 由于频率偏移或其他原因使P.C.S电平改变造成之影响

1.5 中频处理及AGCAFT电路...............................................................................10

1.5.1中频电路................................................................................................................10 1.5.2 AGC电路..............................................................................................................10 1.5.3 中频锁相环路(PLL)...........................................................................................13 1.5.4 AFT电路...............................................................................................................18

1.6 PCB布线.......................................................................................................................18

1.6.1中频部分的PCB布局..........................................................................................18

1.6.2 PCB布线不良产生的影响........................................................................19 1.6.3高中频部分PCB布线应注意的问题....................................................19 1.7 视频电路.......................................................................................................................20

1.7.1亮色信号分离........................................................................................................20 1.7.2 亮度信号处理.......................................................................................................20 1.7.3 AKB电路..............................................................................................................20

1 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

第一章 电视信号的接收

1.1 彩色电视接收机的组成

彩色电视接收机的基本组成如图1.1.1所示

1.1.1 高频调谐器

从天线接收的电信号中选出所需频道的高频电视信号经放大混频获

得中频电视信号PIFSIF中频频带固定便于控制频带易于改善选择性又因在较低频率下工作即使增益高也不会反馈到高放级而引起自激所以可以提高放大器增益

1.1.2前置中放

补偿声表面波滤波器的插入损耗

1.1.3 声表面波滤波器

SAW

提高信噪比

提供接收机一个合适的中频幅频特性和群延迟特性以适合残留边带发射标准的需要及得到所需的选择性

1.1.4中放

放大中频信号由34级差分放大器组成的深度负反馈AGC放大电路组成电视机的灵敏度主要决定于中频放大电路的增益4075dB

1.1.5视频检波

电视图像信号是调幅信号视频检波多用同步检波器完成视频同步检波器由双平衡乘法器组成PIF的载频为38MHz,通过PLL(锁相环)电路使中频VCO产生的解调参考信号fIF与PIF同频同相PIF与fIF相乘后一次载波频率成分消失再经低通滤波器滤去二次载波频率成分得到全电视视频信号

1.1.6 AGC电路

AGC电压由峰值检波电路提供中频信号的强弱反映为视频信号同步顶电平的高低经峰值检波和滤波得到中放AGC电压该电压随同步顶电平产生高低变化加到中放电路可以降低或提高中放增益为获得高信噪比应尽量提高前级增益为此随着信号的逐渐增强AGC应按中放末级到高放级方向依次起控称为延迟式高放AGC 1.1.7 AFT电路

自动频率微调电路(AFT)是为稳定高频调谐器本振频率而设置的由中频锁相环的鉴相电压提供当本振频率发生漂移导致中频有变化时AFT0 , AFT电压由MCU读回(A/D)并处理为VT的微调电压VT加于高频调谐器本振电路纠正本振频率飘移将其微调到正确值

1.1.8 亮色分离

从彩色全电视信号中用陷波器除去伴音载频得到包括Y C的彩色复合视频信号V, 分离YC的方法有两种频率法和频谱法1是用色陷波器滤除色载频信号得到亮度信号Y用色副载频带通滤波器选择色度信号C频率分离法简单但分离不彻底存在亮串色干扰及亮度信号高频成分损失大等缺陷2是用数字梳状滤波器对频谱交错的YC信号进行频谱分离可取得较好效果YC分离彻底且亮度信号高频成分损失少有利于提高图像清晰度

1.1.9 亮度信号处理

包括Y延时Y伽玛校正Y高频补偿及增益提高对图像细节的分辨能力

黑电平延伸等保证Y信号的带宽

2 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

1.1.10 色度信号处理

a. 恢复色副载波

通过锁相环电路PLL从色同步信号提供的频率与相位信息中恢复色副载波fsc为色度解调提供参考信号

b. 识别彩色编码制式

c. 彩色信号解码经正交同步解调器低通滤波器解调得到B-YR-Y色差信号

1.1.11 基色矩阵电路

由YB-YR-Y经矩阵运算电路得到RGB基色信号

1.1.12 白平衡调整

1. 暗平衡调整调整RGB输出级的偏置平衡CRT的三电子截止点差异使图像较暗部分不出现偏色

2. 亮平衡调整调整RGB输出级的增益补偿CRT三电子的特性差异及三种荧光粉发光效率差异使图像的明亮部分不出现偏色

1.1.13 视放电路

CRT驱动

为宽频带组合放大电路30dB

1.1.14 伴音第二中频信号

带宽

SIF2

6MHz

输出信号幅度约VP-P增益约

经锁相解调得到伴音第二中频信号SIF2通过声载频带通滤波器选频SIF2被送入限幅放大鉴频器得到音频信号再经伴音处理电路加工如环绕立体声重低音送音频功放电路放大推动扬声器放出伴音

1.1.15 同步分离及行

场扫描

a. 同步分离从复合视频信号中分离出行场同步信号

行推动信号由行同步锁相VCO产生的振荡信号经行分频得到行激励信号,用于推动行输出级行推动信号为矩形波

b. 场激励信号从行振荡信号经场分频得到场激励信号可保证行场之间正确的频率和相位关系场激励信号为锯齿波形提供给场输出级

c. 行扫描输出级电路由行输出晶体管简称行管阻尼二极管简称阻尼管行偏转线圈逆程电容器行回扫变压器FBT等组成在行推动信号控制下通过行管及阻尼管的开关动作产生行频锯齿波电流行偏转线圈产生水平偏转磁场作用于电子束

d. 场扫描输出级电路主要由场输出集成电路块场偏转线圈等组成放大场推动锯齿波信号在场偏转线圈中形成场频锯齿波电流产生垂直偏转磁场作用于电子束

e. 行回扫变压器FBT在产生行频锯齿波电流的同时其原绕组输入行逆程脉冲副绕组输出CRT所需的EHT及其他各种高压和灯丝电压场输出级和视放级工作电压

f. 光栅几何校正电路产生场频抛物波调制行偏转电流的幅度校正光栅水平枕形失真一般只应用于25以上的彩电

g. 扫描速度调制从Y信号中选出突变沿并加工成有预冲及过冲变化沿类似双微分形信号该信号在速度调制线圈中产生的预冲及过冲沿附加磁场叠加在主偏转磁场上偏转磁场加强处电子束扫速快因而该处的像素较暗反之偏转磁场减弱处电子束扫速慢因而该处像素较亮可见电子束扫描速度调制在不

彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

3

AV1 输入 AV2 AV输出

V R L S V R L

A 遥控器 AFT 字符 R G B IIC 存储器 EEPROM 微控制器 MCU HD VD 高频调谐器 IF 前置中放 AV开关 Y C RF AGC SAW 数字梳状滤波器,Y C分离 中放模块(视频检AFT 波/伴音鉴频) fIF PIF-VCO V Y C 音频信号处理 音频功放 SECAM 解码 V B-Y R-Y IIC 字符 R G B 亮度/色度/偏转处理 RGB选择/兰黑电平延伸/白平衡校正视频输出 枕校 场输出 VD 行输出 HD 行逆程变压器 电子束速度调制MV 开关电源

集成在同一芯片内

图1.1.1 彩色电视机基本结构

4 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

增加束电流强度的情况下也能产生图像的勾边效果而且不像一般通过改变束

电流强度的勾边方法那样在沟边部分产生散焦现象保证图像更清晰

1.1.16 遥控部分

a. 微控制器MCU包括CPU及各种电视控制专用接口是整机的控制中心主要通过IIC总线对电视信号处理芯片写入控制字和读出状态字控制完成对电视信号的解调和声像重现屏显开关机等

b. 存储器EEPROM可电檫写存储频道数据及用户写入的控制数据ROM程序校正数据

c. 遥控器用途有二用户调整彩电生产检修调整电视机的各项设置其基本结构是一微处理器作键矩阵扫描识别键位发送键位编码

1.1.17 开关稳压电源

为全机提供稳定的直流工作电源1.2 高频调谐器

高频调谐器主要电气特性及对电视机性能之影响表 1.2.1

参数 输入驻波比 VSWR 如表1.2.1所示.

参数变化对图像信号的影响 检验天线输入同轴电缆和高频调谐器输入之间的阻抗匹配效果 从天线接收的部分信号被反射当匹配较差时应用典型值 这不但减小了从天线接收的能量降低了接收灵敏度而且输入信号和反射信号在传输过程中互相迭加相成分加大NF=Si/Ni反相成分抵消/So/No 形成波节 平坦各频率点之间的均衡度变差噪声指数 (Noise Figure) 功率增益 Power Gain 增益偏差 Gain Taper AGC控制范围 (Gain Reduction) 中频输出特性 (IF Output Characteristics) 同频率响应不3.0 该项指标越小越接近1越好对电视机之有限噪声灵敏度有直接关系Gp=输出功率/输入功率 Gp大对电视机的最大灵敏度有直接帮助 7.0dB 35dB 6dB 45dB 不同频段的功率增益差 射频AGC对调谐器增益的控制范围 c p P= -1dB C= -1dB 1 dB 中频抑制比 IF Rejection 镜像抑制比 (Image Rejection) 功能抑制由天线输入的中频干扰信号 对镜像干扰信号的抑制能力 65dB 越大越好60

5 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

1%邻道交扰调制比(1% 相邻各两个频道信号对本频道信号交扰调制的抑制Cross Modulation) 本振频率随电源变化的漂移 +B Shift漂移

(Temperature Drift)25°C

天线端子泄漏电压Leakage 中频端子泄漏电压

IF Leakage

ANT

本振电压从调谐器天线端子向外泄漏的电压 本振电压及中频外之频率从中频输出端子向外泄漏的电压

80dB dB

5%

本振频率随温度变化的

反映本振电路的温度稳定性如果因温度波动引起的漂移大于AFC引入范围会跑台而不能正常收看

1.2MHz

能力

反映本振电路的电源电压稳定性如果因该项波动引起的频率漂移大于AFC引入范围会跑台而不能正常收看

0.4KHz

1.3 预中放电路

预中放电路的基本结构有两种

1.3.1 预中放的功能

如图1.3.1图1.3.2所示

补偿声表面波滤波器的插入损耗以提高信噪比

1.3.2 对预中放的要求

a. 频带足够宽见图1.3.1(b)

b. 有足够的增益约1625dB

c. 输出阻抗足够低以减少外来干扰及由声表面波滤波器所产生的三次反射波

d. 线性好以减少非线性所引起的互调干扰

e. 动态范围大预中放输出端电压Vif=68Vp-p不会引起互调及过载现象有利于降低输出端的背景噪声减小图像载波与伴音载波之间色载波与伴音载波之间的差拍干扰

f. 输入阻抗匹配Zi=75

1.3.3 预中放电路结构

a. 电流串联负反馈式见图1.3.1 R1输入阻抗匹配电阻 R2R3偏置电阻 L1输入电路调谐电感 R4――阻尼电阻 L2输出调谐电感 R5负反馈电阻 Ci――Q的输入电容 C1耦合电容 CsawSAW输入电容 Co――放大器输出端分布电容 R6C5去耦

因电流负反馈的引入使输入阻抗变高输入电容变小

输入阻抗 当R1L1Ci达到谐振状态时(电抗X=0)输入阻抗可近

似表达为ZiR1//R2//R3//(1+ß)R5 =75不满足时可通过R1调整

3) 增益输入信号频率在通带范围内时增益可近似表达为A-R4/R5 该式只用于估算通带内的增益

6 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

(b)频率特性f MHzSCPL2VCCR6C5R2高频调谐器IF75R4C1IcCoCsawCiR1100L1R3R5SAWCo Ro(a)电路结构-1dB-2~3dB-8~-10dB图1.3.1 预中放(电流串联负反馈 )b. 电压并联负反馈式

图1.3.2是电压并联负反馈式预中放典型电路 R1输入阻抗调整电阻使预中放输入

阻抗与高频调谐器匹配

R3电压负反馈元件调整通带内增益 R4阻尼电阻用于防止自激 L1集极调谐电感 C0输入耦合 R2R3基极偏压电阻 R5----偏流稳定电阻

1 输入阻抗因为是电压并联负反馈电路放大器本身输入阻抗低所以b点可视为虚地但不等于地电平约有数欧姆输入阻抗主要由R1决定

2 输出阻抗输出阻抗低约数十欧姆可减少外来干扰及由声表引起的三次反射波和消除声表在带内阻抗不均衡所造成的影响

3增益输入信号频率在带通范围时增益可近似表示为A-R3/R1未考虑电抗成分只作为增益调整时估算

4频响由于输出阻抗低频带宽频响平坦

5 及动态范围因为电压负反馈的引入使输出电压与输入电压保持良好线性关系而且动态范围有所增大有利于提高信噪比及减小差拍干扰

7 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

c. 性能对比

增 益 输出阻抗 带 宽 电压线性 动态范围 电路元件 电流负反馈 TCL电压负反馈 可满足 大 小 一般 一般 较多 可满足 小 大 好 大 少 图1.3.2 预中放(电压并联负反馈)电路高频调谐器C110 10nR106 56Q101R110 470R107 1KIcVCC9VR109 150C114 10n+9VL103 1uHVifC112R112R1111Casw RaswD10210R113+9VSAW4Co RoR108 1505Q102R115R114自TMPA8803Pin59 1.4 声表面波滤波器

1.4.1 声表面波滤波器的优点

群延迟特性

a. b. c. d. e. 无需调整

可得到所需的幅频特性一致性好 稳定性高 体积小

1.4.2 声表特性

Min. Typ. Max. 插入损失 36.5MHz 16.5dB 18.0dB 19.5dB 相关衰减度 幅频特性38.00 MHz 33.57 MHz 4.1dB 0.0dB 5.1dB 1.0dB 6.1dB 2.0dB

8 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

31.5 MHz 32.5 MHz

邻频图象载波抑制 邻频伴音载波抑制

30.00 MHz 31.00 MHz 39.50 MHz 40.50 MHz

17.9dB 15.5dB 46.0dB 40.0dB 42.0dB 43.0dB

19.4dB 17.0dB 55.0dB 56.0dB 52.0dB .0dB

-- 18.5dB -- -- ---

反射波抑制 42.0dB 52.0dB -- 直通波抑制 50.0dB 56.0dB -- 群延迟起伏 -- 30ns -- 阻抗 36.50 MHz

输入输出

Zin Zout

-- --

3.6 K

3.0K//10.8pF --

//2.7 pF --

1. 相关衰减度

a. 图象载波图象载波的衰减度是配合发射系统的残留边带调制方式 b. 色度及伴音载波使色度及伴音载波幅度作适当的衰减以减少它们在通过非线性线路时所产生的2.07 MHz的差拍干扰

2. 邻台图象及伴音载波邻台图象及伴音抑制能力越高其干扰则越小 干扰表现为图象干扰-----图 伴音干扰-----横线干扰 3. 反射波抑制抑制声表由于三次反射而产生的干扰

图1.4.2 SAW内分布参数之影响

直通波所形成之重影 分布电容 正常图像 垂直线 三次反射波

图1.4.1 SAW内三次反射波之影响

正常图像 垂直线 三次反射形成之重影 4. 直通波抑制抑制由于声表内部分布参数所引起的耦合

5. 群延迟群延迟分为平直和弯曲两种以配合不同国家之发射标准的需要如图1.4.3所示如果配合不好则会出现像飘浮一般的白边及会影响亮度延迟的准确性

注本公司常用之信号源PM5518系列及类似产品的群延迟全都只有

平直的一种并无曲线类别由于销往美国西欧日本等国的电视的群延迟并

9 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

非平坦的

标准 如接收PM5518等评价信号源则会出现白边这是正常现象

中国电视中频群延迟特性

欧美日电视中频群延迟特性标准 发射机预修正之群延迟曲线 发射与接收都采用同一平直的群延迟曲线 接收机之群延迟曲线 图1.4.2 群延迟曲线 总合成平直曲线 注由于欧美日等国家的彩色电视起步较早当时声表滤波器还未流行电视接收机的群延迟特性是向下弯的所以发射机采用了向上弯的予修正群延迟特性 1.4.3 由于频率偏移或其他原因使P.C.S电平改变造成之影响参数 变化 A P点升高 P图像载频A P点降低 f 视频幅频特性 C点升高 C点降低 S点升高 S点降低 测视频信号时彩色副载波幅度变大1容易出现彩色信号过载 22.07MHz声色差拍干扰严重 1彩色灵敏度低 测视频信号时彩色副载波幅度变小 因AGC的作用01MHz信号幅度保持原来大小 1MHz以上信号幅度变大 Picture carrier f 参数变化对图像信号的影响 因AGC的作用01MHz信号幅度保持原来大小 1MHz以上信号幅度减小 C彩色副载波载频Color carrier 2ACC不良时会出现饱和度降低图像颜色淡伴音调频信号幅度变大 12.07MHz声色差拍干扰严重2伴音灵敏度高12 伴音调频信号幅度变小 伴音灵敏度低 噪音大 S伴音中频载频Sound carrier

10 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

邻台图像载频Adjacent picture carrier

对相邻频道图像载频的抑制典型的衰减量应为56dB最小不能低于40dB

注

对该频率点的抑制

除了满足所要求的衰减量外

如果上升坡度太陡

还要传输

求该频率点两边的上升坡度不能太陡和处理过程中

该频率点稍有漂移就会产生干扰

1.5 中频处理及AGC

1.5.1中频电路

AFT电路

锁像振荡电路同步检波电路前置视频

放大电路白噪声抑制电路黑噪声抑制电路AGC电路AFT电路组成

1. 图象中频电路的作用

a) 放大图象中频信号和伴音中频信号

彩电极限灵敏度主要取决于图象中频放大电路的增益该电路一般由3-4级差分放大器组成每级增益约12-15dB由于每级增益较低因此工作稳定不易自激

b) AGC控制

在保证视频检波输出变化范围一定的情况下允许射频输入电平有较大的变化

c) 视频检波

从图象中频载波中解调出彩色全电视信号 d) 差拍形成第二伴音中频信号

38MHz与31.5MHz载频在同步检波器中作相乘运算,差拍形成6.5MHz的第二伴音中频信号

e) 自动频率调谐电压鉴相形成AFT控制电压送至CPU或控制高频头 关于上述电路的内部具体结构这里不再赘述请参看有关书籍

1.5.2 AGC电路

图象中频电路由中频放大电路

1. AGC电路的结构

为使视频输出信号的幅度保持一定电视机的中放及高放电路都具有增益自动控制功能,其方法是选择具有增益控制功能的器件作放大电路或放大电路的负反馈电路只要设法改变这种具有遥截止特性的电路的偏置状态即可改变整个放大电路的增益AGC电压就是控制上述偏置状态的控制电压AGC电压取自视频检波输出如图1.5.1所示

延迟 AGC RF AGC OSC 预中放 IF AGC RF 混频 IF PIF 检波 视频

中频信号的强弱反映在视频信号同步顶电平上经峰值检波与滤波得到

图1.5.1

11 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

中频AGC电压它随中频信号的强弱产生高低变化将其加到图1.5.1所示的

IF电路即可改变中放增益

已知整机噪声系数(NF)与各级噪声系数(NF1NF2NF3.)的关系为

NF=NF1+

式中

KP1

NF3−1NF2−1++LLKP1KP1⋅KP2

可见降低输入电路和前级的噪声

KP2……为各级功率放大倍数

系数提高前级增益对改善整机信噪比有决定性作用所以高放AGC应该延迟

起控如图1.5.2所示

Um1AGC启动电压约20dB

高放增益 视频检波输出 输入电压Um

Um2高放AGC启动电压 约6065dB 图1.5.2

高放AGC电压中放增益 中放AGC电压 总增益 2. AGC电路的调整 AAGC延迟

1 RF AGC延迟不足高放过早降低增益,背景噪声雪花点大 3 延迟过多遇信号过强时产生过载现象表现为 有声色载频差拍2.07MHz干扰 图像扭曲

一般最早出现过载的是预中放其次是高频调谐器

B)AGC响应速度 1 AGC时间常数过大AGC动作速度降低引起 快速变化信号响应不了引起图像闪动 自动搜台时出现瞬间过载导致强电台搜不到 2 AGC时间常数过小引起图像不同步 3调整方法 观雪花法

a. 从天线输入高频电视信号,调整信号强度到预计延迟点电压值例如65dBu

12 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

b. 从小到大缓慢调整RF-AGC起控点同时仔细观察屏幕上雪花点的相应

变化

c. 当雪花点由大到小变化至刚达到不能再小时即刻停止调节该点就是预计延迟点电压例如65dBu所对应的RF-AGC起控点

AGC电压值法 a. 同.a.

b. 在高频头AGC端子与地之间接电压表

C调整RF-AGC延迟量至高频RF-AGC电压开始下降时此刻电压表的读数就是与输入高频信号强度相应的RF-AGC延迟起控点

过载法

a. 调整天线输入信号强度至80dBu100dBu

b. 选用100MHz高频示波器配接3pf之低电容量探头检测预中放集电极到地之间的电压及波形

c. 调整RF-AGC延迟起控值通过I2C总线进行调节同时读取示波器显示的电压峰-峰值如果该电压显示值在1VP-P时屏幕出现雪花在6VP-P时预中放出现过载那么示波器的显示值在1~6VP-P的几何级数中值2.5VP-P时即为正确的RF-AGC延迟起控点

注

如果使用一般低频示波器作测量

可接上一个高阻检波探头

见图1.5.3

20M

,其读数

需经过校正其选取值也是在出现雪花和过载电压值的几何中值如使用电压表测量预中放集极电压时,C2应改为10n

图1.5.3

接预中放 引线要短 1N6D C2 10P R1 470K R1取消以便得到峰值检波电压表内阻必须

1N6D 接低频示波器

C1 3P .三种方法的比较 观雪花法 AGC电压法 a.随意性大,不同人员不同环境调整的结果差别较大 b.不易调整到预中放工作范围的中点. c.要求信号强度相当稳定. a. 天线输入信号的大小直接影响延迟量的调整结果. b. 对天线信号的稳定度准确度要求很高 过载法 a.容易调整到预中放工作范围中值点最 佳值b.重复性好调整方便容易 c.对高频信号的强度稳定性的要求低80dBu100dBu均可 d.调整结果与高频头增益无关可在未装高频头的机芯上进行调整因而可以在主板生产线上进行调整 调整结果如下图所示 中值 雪花 过载 工作范围

13 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

1.5.3 中频锁相环路(PLL)

1. 功能产生中频解调用38MHz(我国标准)参考信号f0. 2. 电路组成由鉴相器PD低通滤波器(LF)压控振荡器(VCO)组成锁相环路是一个相位跟踪系统环路基本结构如图1.5.4所示

输入相位 1

图1.5.4

ui PD Pud uc LF VCO uo f0 输出相位

2

鉴相器由双差分模拟乘法器组成鉴相器的两路输入是IF及移相 90的PIF-VCO振荡信号f0两者在鉴相电路中相乘输出相位误差信号

ud=f(1 - 2).

环路滤波器多数情况采用无源比例积分低通滤波器,构成二阶锁相环路典型结构如图1.5.5所示

图1.5.5

ui

IC内 R2 C R1 uo

压控振荡器是一个电压-频率变换器它的振荡频率随输入控制电压uc(t)线性的变化

3. 锁相环路的基本工作状态

捕捉过程 从输入信号加到锁相环路的输入端开始,一直到环路达到锁定的全过程称为捕捉过程

一般情况有频差

– o 相位差=i

依靠锁相环路的相位跟踪作用

0

0

e

输入信号频率

i

与压控振荡器自由振荡频率

0

不同即存在固

–2 固有频差t=1 0在一定范围内

会迫使输出相位跟踪输入信号的相位变化

e

最终将等于0

e

()=2n+ ,

e

是一个很小的常量

说明环路相

差

e

()能保持在一个有限的范围之内环路已锁定

保证环路必然进入锁定状态的最大固有频差值称为锁相环路的捕捉带或引

14 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

入范围单位:MHz用符号

p

表示

输入输

同步锁定状态 环内压控振荡器的振荡频率等于输入信号频率

出之间的相位差等于常数即

0=0

e

(t)=常数

e

这种状态称为同步锁定状态锁定状态下e()称为稳态相差或剩余误差 当固有频差加大而使环路无法维持锁定时环路就会失去同步失锁能够维持环路锁定状态的最大固有频差称为锁相环路的同步带(或保持范围)用符号 H表示

4. 环路跟踪特性

环路输出相位2(t) 能否跟踪输入相位1(t)=misin(t +i)就取决于调制频率

与环路无阻尼振荡频率

n

之间的关系

当小于n时压控振荡器的输出电压跟踪输入电压的相位调制称为调制跟踪他可用作调频信号的解调器例如伴音信号的解调当大于n 即调制频率处于闭环低通特性的通带之外时此时2(t)已不能跟踪1(t)的变化压控振荡器的输出就没有相位调制其输出电压是一个未调载波

uo(t)=Uocos0t 输入信号ui(t)的载频发生缓慢漂移时由于环路要维持锁定压控振荡器的输出频率也会跟随着漂移这种锁相跟踪称为载波跟踪

载波跟踪环可用于提取输入已调信号的载波载波跟踪环的压控振荡器输出电压与输入信号载波在相位上差90经90移相之后即可得到输入信号的相干载波可用作输入信号的相干解调构成锁相同步检波器如图1.5.6所示彩色电视机中视频检波器正是这种载波跟踪锁相环路结构

注

如对锁相环路的工作原理和调整感兴趣

可继续阅读下面打有

号的内容

图1.5.6

同步解调器 输出滤波器 视频解调输出 ui(t)i PLL PD uo(t), o LD uc(t) VCO 900 *5. 环路噪声性能

习惯上常用无阻尼振荡频率

n

和阻尼系数描述环路的特性此处

15 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

n=K1=12K12+1K

式中1=(R1+R2)C 2=R2C K=K0Kd K – 环路增益

K0 – 鉴相器增益 Kd – 压控振荡器灵敏度

噪声与干扰的主要来源是与信号一起进入环路的输入噪声与谐波干扰,用作载波提取的载波跟踪环其噪声与干扰主要包括输入信道产生的白高斯噪声和调制形成的调制噪声环路内部产生的噪声与谐波干扰

噪声与干扰对环路的作用必然会增加环路捕捉的困难降低跟踪性能使环路输出相位产生随机抖动输出信噪比下降较强的干扰还会使环路失锁的几率加大

一个衡量环路噪声性能的简单的办法是用环路噪声带宽来反映环路对输入噪声的抑制能力用BL表示环路噪声带宽BL越小环路对噪声的滤除能力越强噪声带宽与环路滤波器的结构有关采用无源比例积分滤波器的二阶环其噪声带宽BL与环路参数的关系为

B

根据上式

图1.5.7

L

≈

n

8

n

(1+

4

2

)可将BL与的关系用图5.7所示的曲线表示:

BLnBLminn

由图1.5.7可知BL有一最小值BLmin =0.5n ,此时=0.5 阻尼系数影响环路的暂态响应为了不使暂态响应太长取=0.7最好此时BL=0.53,与最小值相差不多由图可见在0.25<<1的范围内BL不超过最小值的n

25% 据此可选定的数值范围

锁相环路对噪声的抑制能力还可以用环路信噪比来描述用S/NL表示环路信噪比

SBiS

=

NiBLNL

式中 (S/N)i是环路前置电路的信噪比,即输入信噪比Bi为环路前置输入带

16 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

宽

BL是环路噪声带宽

通常Bi>>BL ,故S/NL>>(S/N)i 反映了环路对输入噪声的抑制能力强 (6)环路的频率牵引

环路由失锁状态进入锁定状态的相位变化过程称为频率牵引过程又称为频率捕捉过程环路由失锁进入锁定是有条件的这就是环路的固有频差=0

输入信号频率与压控振荡器自由振荡频率之差须小于环路的牵引带宽保证环路必然进入锁定的最大固有频差值称为捕捉带(引入范围)使用无源比例p 积分滤波器的二阶环其捕捉带可近似表示为

∆

P

≈2K

∆2

20

3n

n

捕捉时间为

TP≈

捕捉时间TP越短越为改善捕捉性能总希望P越宽越好(P>0)

好为加宽环路捕捉带缩短捕捉时间应提高环路的增益K 增加滤波器噪声带宽BL ,但这往往与提高环路跟踪性能和滤除噪声的性能要求相矛盾一般在设计环路滤波器时总是优先考虑环路的跟踪性能和滤波性能即选取较窄的BL ,并且取=0.7左右对捕捉性能的要求则采用一些辅助办法来满足例如SANYO机芯LA76810为了辅助捕捉采用了用开关控制滤波器时间常数的电路如图1.5.8所示

当环路不能捕捉而失锁时锁定检测电路即接通B侧开关R1减小R2增大使2增大增大加宽了捕捉带缩短了捕捉时间TP ,有利于环路锁定P

环路锁定后开关通向A侧,R1增大R2减小减小提高了环路跟踪性能和信噪比

从以上分析可见确定PLL的滤波器参数R1R2C 是一件复杂的事情通常的做法是在首先保证跟踪性能和信噪比的情况下适当考虑捕捉带宽及捕捉时间的要求根据IC规格书的推荐参数通过反复调整来确定

LA76810

图 1. 5.8

R2 390 C 0.47uF 未锁定时要求时间小 已锁定时要求频抖动对噪声信号滤除能力强

减少高

剩余误差小捕捉范围大环路增益大

捕捉

R1 560 已锁定 R1 1K 锁定检测 未锁定 B To VCO *6. 环路对高频噪声的过滤措施

为了提高环路对高频噪声的过滤能力还可以采用图1.5.9所示的滤波电路形式TOSHIBA芯片即采用这种电路形式

17 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

R2 150 C1 0.47u 图1.5.9

C2 2n2 R1

TO VCO TB1238 在原比例积分滤波器上并联一电容C2 当鉴相输出信号中的噪声频率在c

段时电容C1可视为短路滤波器的频率响应为F(dB)=R2/(R1+R2)即等于电阻分压比此时C2与并联的R1R2组成简单RC积分滤波器其转折频率为1/

C3可将高于1/3频率成分迅速衰减滤除保证环路输出相位2不含高频抖3

动幅频特性如图1.5.10所示:

对数刻度

1/

1/2 1/3 1=(R1+R2)C1 2=R2C1

图1.5.10

1

3

F(dB)

a 0

b c d

=(R1//R2)C2

以上对图1.5.9所示电路的分析同样可适用于色副载波提取PLL电路

7. 应付非标准信号的困难及对策

某些地方电视台的信号很不标准主要表现为

有寄生调频成分 使环路输出产生频率抖动引起稳态相差可能跳越一个2或几个2周期才能重新稳定下来这种现象称为锁相环路的跳周

信号过调制 过调制使锁相环路输入信号的某些部分幅度过小鉴相输出幅度过小而引起失锁或跳周等不稳定现象

跳周期间环路短暂失锁使视频解调器因失去解调参考信号而短暂无视频信号输出引起屏幕上出现白色拉丝现象 白色拉丝现象就是短暂无图像信号形成的白光栅 在一定时间间隔内环路频繁短暂失锁就会形成大面积白色拉丝

18 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

跳周的出现是环路信/噪比(S/N)恶化的原因所致从e(t)=0开始首

次出现 e达到2的平均时间TAV称为平均跳周周期理论分析与实践证明TAV与环路(S/N)L成正比与环路噪声带宽BL 成反比提高信噪比压窄噪声带宽就能够延长平均跳周周期TAV 适当增大R2可使BL加宽TAV延长可在一定范围内提高电视机接收非标准信号的适应能力但BL加宽会使环路对噪声的滤除能力下降最终影响同步解调器的解调质量使视频信号混入噪声所以勉强能够接收非标准信号是以牺牲解调信号质量为代价的

1.5.4 AFT电路

1. 功能用于稳定本振频率以达到稳定中频载波频率的目的

2. 电路构成由双差分鉴相电路构成目前集成IC电路的AFT信号取自PLL环路的鉴相输出

3. 原理若本振频率发生漂移导致中频有变化时AFT电路的输出UAFTt0(或2.5V)UAFT(t)所提供的信息经MCU处理后通过调谐电压VT加于高频调谐器本振的变容二极管即可把本振频率自动调整到正确值

4. TCL王牌彩电的AFT调节大都采用智能AFT调节程序当UAFT偏离捕捉范围时IF检波器无视频输出CPU立即大幅度增加或期减小Vt电压以1MHz及2MHz的步长搜索调谐点当进入捕捉范围后CPU则按正常的AFT功能最终回到最佳调谐点上

-1MHz 假设1 假设2 原AFT 捕捉区 本振频率

智能AFT搜索区 最佳点 S曲线

-2MHz +1MHz

t +2MHz t

1.6 PCB布线

图1.5.11

1.6.1中频部分的PCB布局 1. 极重要部分

a. 主地线要顺着高频头预中放声表中放这个信号流向布线且尽量增大地线面积并以地线把信号线包围起来以起屏蔽作用

b. VCO引线要尽量短且要被地线包围以产生屏蔽效果

而

19 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

c. 声表输出引线同b并且要尽量对称分布

d. 电源旁路电容引线要尽量短且直接接于对应的IC地线出脚处 e. 中放PLL环路滤波器同d f. IF AGC旁路电容器同d 2. 次重要部分

a. 视频输出走线要与地线平行形成无感效果以减少电磁干扰 b. 伴音输出同上并以地线作为与其他干扰源引线的分割线

1.6.2 PCB布线不良产生的影响

a. 易受外界干扰包括本机VCO晶振OSD行振行输出电源PWM等

b. 正反馈引起的自激

c. 陷波不良如通过声表输入/输出分布电容的直通耦合则会减低陷波效果

1.6.3高频及预中放部分PCB布线技巧分析

a. 高频头各端子的滤波电容要尽量靠近该端子特别是VT端子的滤波电容AGC和供电端子的滤波电容

b. 调谐器输出至中放IC输入端的布线调谐器输出至预中放中放IC输入的布线按屏蔽的重要性分为三个区域如图1.6.1所示

调谐器

图 1.6.1

陷波 2 3 SAW 1 . 1虚线区的布线为最重要屏蔽区声表的衰减作用使该区信号比3区弱电路阻抗高又无任何滤波电路如果屏蔽不良最易受干扰因此这两条线要尽量短并要用地线完全包围屏蔽且排布要对称要尽量远离干扰信号源特别是高频成分较多之引线

. 2虚线区信号弱但电路阻抗低还有后面有SAW了中频以外的干扰屏蔽的重要性可次之

. 3虚线区信号强阻抗低后面有SAW了中频以外的干扰因此屏蔽的重要性更次之

由于现在的电视机普遍采用超级单片IC超级单片IC不但要处理中频信号还要处理视频行场偏转解码及CPU因此必须置于PCB的附近这样与调谐器的距离拉远了基于上图3虚线区较不易受干扰因此可把3虚线区线路设计得较长以保证12虚线区线路得到最短

20 彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

1.7 视频电路

1.7.1亮色信号分离

a. 频率分离 b. 频谱分离

1.7.2 亮度信号处理 a. 伽玛校正

b. 黑电平延伸蓝延伸 c. 清晰度控制

d. 亮度信号瞬态改善 e. 扫描速度调制

1.7.3 AKB电路AKB电路的工作原理在一般书本中已有详细介绍这里从简 1. 显象管的衰老现象

由于显像管在使用过程中阴极发射能力及阴极截止点都不断发生变化使出厂前原先已调好的白平衡受到破坏图象产生不同程度的偏色

2. AKB工作原理

分别在奇数场消隐期间第181920行分别插入RGB的截止检测信

号在偶数场的181920行插入RGB的驱动检测信号(见图1.7.1)而在视放的RGB驱动线路中加装阴极电流检测转换电路在上述检测信号作用期间由电流检测电路将截止信号电流暗电流与亮电流送入IC的电流检测引脚与IC内的预置数值比较一般暗电流约8A亮信号电流约20A然后根据比较结果对截止点及驱动增益进行调整以得到与预置值相同的阴极电流这种检测调整每场都在进行因此可很好地解决上述因显象管衰老而产生的偏色现象 3. 注意事项

由于检测电流非常微弱数微安以致极容易受到干扰使图象产生不稳定的闪动可采取以下对策

检测反馈线最好使用屏蔽线或以地线平行以起屏蔽作用 远离干扰源

小心选取输入滤波器之时间参数及最佳之接地点

AKB电路的调整方法详见发明专利项目推介1

彩色电视机设计指引 第一章 电视信号的接收

1

偶数场 奇数场 622 623 624 625 1 2 3 4 5 6 7 8 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 R G B 场消影 R

阴极电流测量脉冲

G B

图 1.7.1