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您现在的位置是网络教程 您现在的位置是:网络教程 ->第五章 第五章 电视接收技术 5.1 电视接收技术概论 5.2 高频调谐器 5.3 图象通道电路 5.4 解码电路 5.5 同步分离电路 5.6 扫描电路 5.7 显象管及其附属电路 ? 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4.7,3和图4.7,5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5.1,1所示。例如:?视频检波后，图象信号(0,6MHz)和伴音信号(6.5MHz)可进行频率分离;?亮度信号(0,6MHz)和色度信号(4.43?1.3MHz)可进行频率分离;?亮度信号和复步信号，可 色度信号(行正程)和色同步信号(行逆程)可进行时间分以进行幅度分离;? 离;?μ和υ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1.5,2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5.1,3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，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5.1,3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5.1,3所示。 图5.1,4示出视频检波前后的图象信号。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5.1,5所示。其差别在于图象信号和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 m?2U2 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(10,28kV)、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5.1,6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μPC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5.1,7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、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5.1,8为日本东芝公司生产的C,1421Z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、R,Y、B,Y色度信号同步解调、G,Y矩阵等功能。而亮度(Y)信号的处理电路及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(45,210MHz)和UHF频段(470,960MHz)所占频率范围很宽，通常采用甚高频(VHF)调谐器和超高频(UHF)调谐器分别接收。图5.2,1(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20,30dB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: (5.2,1)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?1.5,?3.0Mhz，本振频率稳定度一般要求在5×10,4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。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KP12,2型VHF高频头就是采用鼓形开关换接线圈，实现频道转换，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1,12频道，变容二极管的最大与最小电容之比Kc?16，而且前器件只达到Kc?6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1,5频道为低段，6,12频道为高段，每一段的覆盖系数Ki,2，故Kc=Cmax/Cmin,4，所以变容二极管可以满足要求。 图5.2,2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(L1，L2)，电感量较大，对应于低频段(即电视1,5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6,12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5.2,3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5.2,4是这种工作方式的一个实例。K1,K2为节目预选触摸开关，D11,D18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(1,5频道)、VHF(6,12频道)和UHF频段。具体控制方法是当K0处于三个不同位置时，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。W1,W8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5.2,5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，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，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5.3,1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，接收机的主要性能指标，如灵敏度、选择性、通频带等在大程度上主要取决于中放的性能。图象中放应具有下列性能要求: 1.增益:分立元件中放电路的增益约为30,70dB，集成中放电路的增益为40,50dB，电视机各级增益可按图5.3,2进行估算。 从天线至显象管可分为两段进行考虑:?从天线至视频检波输出。设接收机灵敏20m V，视频检波输出电压为1伏峰峰值(1Vpp);视频检波虽存在小信号检波失真的问题，但是，当视频检波输出幅度增大到1Vp时，则可认为不存在小信号失真。这一段的电压总增益， 即85dB。通常高频头的增益不能做得太高，一般为25dB，视频检波器的衰减量为,12dB，中放增益为72dB，所以分立元件电视机的中放增益为60,70dB。由于集成电路的视频检波器大都采用乘法检波器，它有20dB的增益，因此，集成电路中放的负担大为减轻，其增益只需40,50dB就够了。?从视频检波输出至显象管的输入端。显象管输入端的激励电压通常在20,200VP1，按100VP1计算，视放增益KV=100，即40dB。 2.幅频特性:中放幅频特性具有如下特点，如图5.3,3所示。 ?图象中频 应在特性曲线高端科坡的中点、且距离上、下端均为0.75MHz，这是因为电视信号采用残留边带方式传送的缘故。(参考4.7.1节) 图象中频增益调得偏高，即37MHz衰减小于6dB，则检波输出的视频信号中低频部分幅度增大，高频成分相对减少。这将造成对比度增大，清晰度下降。反之，37MHz调得偏低，则视频信号低频成分减少，高频成分相对增加。这会引起对比度下降，甚至出现重影和镶边。 ?关于伴音中频(30.5MHz)吸收点。a.对于黑白电视机而言应衰减,26dB，其原因有二:一是为了减少伴音对图象的干扰;二是为了减少图象对伴音信号的寄生调幅，(见5.1.2节)。b.彩色电视机要求伴音中频电平衰减至,50dB。由于视频检波时还会产生副载波中频(32.57MHz)与伴音中频的差频(2.07MHz)，为了减少它对图象的干扰，应将伴音中频信号振幅进一步衰减至,50dB，副载波中频也要衰减至,6dB。c.曲线在(30.5?0.1)MHz范围内应保持平坦响应，以便对伴音调频的两个边带信号能够进行均匀放大;另外，当高频头本振稍有失谐时，不致产生严重和伴音干扰图象的现象。 ?中放通频带B的宽度，应由37MHz频率点算起到图中所示的70,幅度(,3dB)所对应的频率点为止，要求B达到5,5.5MHz。因5.3,3实线所示曲线称为宽带中放，其优点是图象清晰度高，色度信号也得到均匀放大。图中虚线所示称为窄带中放曲线，前后沿不陡，又称为“馒头形”曲线，其优点是相频特性较好，2.07Mhz的干扰小，彩色电视机通常彩这种曲线。 3. 选择性。中放频率特性必须具有良好的选择性，应能有效地抑制邻近频道的干扰。现举例说明选择性的重要性及其要求。以电视机正接收二频道为例，若高频头选择性不佳，邻近一、三频道信号部分地被接收(如图5.3,4a所示)，则混频后得图(b)所示的中频信号。可见，最近的干扰是高邻道(三频道)图象载频和低邻道(一频道)伴音载频。它们分别对应的中频频率是29MHz和38.5MHz。为了消除这些干扰，提高选择性，必须对以上两频率处加所谓“吸收回路”，使其放大倍数下降30dB，如图(c)所示。 4. 自动增益控制AGC范围。从天线接收到的信号强度通常在100μV至200mV的范围内变化。为了使电视机能适应在强信号作用下工作，必须要求中放和高频头的增益都能自动调整，整个AGC范围应达200mV/100μV,2000倍(66dB)。通常要求中放AGC能控制40dB，高频头AGC能控制20dB。 5. 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自激状态，保持工作稳定。 二、中频放大器的电路形式 中频放大系统的特性应把混频输出级考虑在内，因为混频输出电路本质上是中频放大系统的一部分。中放系统的幅频特性应满足前节中所提出的要求，总增益应为70dB左右。中频放大电路的形式大致可分为三类: 1. 多级LC参差调谐放大器。它一般由三级谐振频率不同的单调电路组成。只要给每一级回路配置适当的Q值，就可得到需要的曲线形状。其缺点是当AGC电压变化时，引起晶体管输出电容变化，从而导致中放特性曲线随AGC电压大小而变化。 2. 两级双LC调谐放大器，它的电路形式如图5.3,5所示。其频率特性主要由混频输出级和三中放输出的两个双耦合回路的特性来保证。中间一中放和二中放的QL值很低，通带较宽，所以AGC电压加到一、二中放时，对中放曲线的形状影响较小，从而改善了AGC影响中放曲线形状的缺点。 3. 多级RC宽带放大器，它的电路形式如图5.3,6所示。其中放频率特性主要由混频级输出回路、第四中放的双耦合回路和吸收回路来保证。其优点是AGC电压对中放曲线影响更小，且调整简单，易于集成化。其缺点是RC放大器增益不高，故需要中放的级数较多。 5.3.2 声表面波滤波器(SAWF) 声表面波滤波器(Surface Acoustic Wave Filter)是1965年末出现的新固体电子器件，它广泛应用电子学的许多部门。声表面波中频滤波器可以取代LC中频滤波器，它能够获得优良的幅频特性和相频特性，并且不需要。调整它轻巧、简单、可靠、重复性好，适合于大批生产。SAWF给图象通道部分的集成化带来了一次革新。 一、声表面波(SAW)与声表面波滤波器(SAWF) 所谓声表面波，就是沿着弹性固体(如铌酸锂，石英等压电晶体)表面或介面传播的弹性波，它实际上是一种超声波。声表面波有许多种，其中应用最广播的是瑞利波，它是由两个速度相同的声波(声横波和声纵波)迭加形成的，克勤克俭 质点运动的轨迹呈椭圆型。 5.3.3 自动增益控制(AGC)电路 为使电视机能够重现高质量的图象，要求输入信号必须具有一定的强度。但是，由于电视的接收状态即距离电视台的远近或者接收频道不同，电波的传输出质量与接收天线的好坏不同，以及电源波动、温度变化、飞机或雷达干扰等原因造成了接收机的输入信号差别很大，因此输入信号的波动会对接收图象的质量造成严重的影响。输入信号过强时，可以导致图象对比度过强，灰度级数减少和图象上部扭曲，同步破坏，以及伴音失真并使图象清晰度下降，甚至造成同步不稳等故障。为了克服上述各种缺点，必须设置AGC电路。 AGC电路是根据输入信号的强弱，自动地控制高放和中放增益，来保证电视机输入信号虽有变化，但是图象对比度却基本不变的。AGC电路的控制范围因电视机的级别而异，一般要求在20,60dB之间。通常分配于高放AGC为20dB，中放AGC为40dB，AGC控制灵敏度要求在?3dB以内。 AGC电路实际是一个负反馈系统，输入信号越强，负反馈越深。它是依靠控制高放和中放晶体管的增益来实现的。控制晶体管增益有两种方式，利用减少集电极电流来减少增益的控制方式称为反向AGC;利用增加集电极电流来减少增益的控制方式称为正向AGC。正向AGC的优点是增益控制范围大，非线性失真小。缺点是需要较大的控制功率。反向AGC的优点是所需控制功率小，对增益一频率特性影响小。缺点是AGC电压引起的非线性失真较大。现代的晶体管电视机通常采用正向AGC，而由场疚管组成高、中放电路可采用反向AGC。 AGC电压的形成方式有:信号平均值式，峰值检波式，键控式，延迟式等，这几种方式各有优缺点。 平均值方式是利用视频信号的平均值来控制增益。由于视频信号中的图象信号随着图象内容不同随时都在变化，因此，即使接收机的输入信号电平不变，视频信号的平均值也是变化的。这样得到的AGC电压不仅随输入信号的强弱而变化，而且随图象内容而变化，这就必然造成被控制的高、中放增益也随图象内容的变化而变化，所以这种方法一般都不采用。 峰值检波式AGC电路可以克服上述缺点，因为其AGC电压仅与视频信号的峰值(行同步脉冲)成正比而与图象内容无关;其缺点是当混入的干扰脉冲幅度超过同步信号的幅度时，对AGC电路的影响较大，因此峰值检波AGC之前需要加杂波消除电路。 另外，还可以采用键控式AGC电路来克服干扰脉冲对AGC电路的影响。 延迟式AGC电路就是使高放AGC的起控时间要比中放AGC的起控时间延迟一些。换句话说，就是等中放AGC的控制深度达到一定程度后，高放AGC再行起控。图5.3,13是这种控制特性的示意图。弱输入信号时，高、中放AGC都不起控，视频信号的输出幅度随天线输入信号的增大而增大。当天线输入信号达到某一电平时(例如A点)，视频信号输出达到规定值;输入信号继续增加，中放AGC起控使中放增益下降，迫使视频信号的输出幅度基本不变。这时高放AGC尚未起控，增益仍为最大，这有利于提高整机的信杂比。当输入信号再增大至B点，中放AGC控制电压已接近最大值，中放增益差不多已不能再降低，这时高放AGC才开始起控，使高放增益随天线输入信号的增加而下降。这时虽然高放增益降低了，但因输入信号很强，所以输出信杂比仍然很高。在电路中，高放AGC的延迟一般是由控制二极管的导通电平来实现的。 5.3.4 图象中频系统集成电路 一、主要性能指标 1. 对幅频特性的要求与分立元件中放系统基本相同。但是，也有不同之处:其五，彩色电视对伴音频30.5MHz的衰减只需要26dB，这是因为视频检波通常采用同步检波，它产生的差拍(20.7MHz)干扰很小。其二，通常采用窄带中放馒头型曲线， 处衰减,6dB，因此fs附近的相位失真较小，从而得到最佳的彩色图象质量。 2. 图象中放的增益只需要50dB左右，这也是采用视频同步检波的缘故。在分立元件中放中，二极管检波的增益是,6,,12dB，而同步检波却有20dB增益。 3. AGC控制范围的要求是:中放AGC的控制能力大于40dB，高频头AGC的控制能力也需要40dB。 二、电路组成 除了电视中频滤波器外，彩色电视机图象中频系统主要由图象中放，视频检波及AFT三个部分组成。第一代电视机的图象中放系统通常由三块集成电路分别完成中放、检波和AFT三大作用，例如5G313、5G39A和5G36;还有两块集成块(例如HA1144和HA1167)组成的中放系统。 第二代图象中频系统集成电路是将上述三大作用集成在一起的单片集成电路。图5.3,14所示TA7611P就是典型的单片式图象中频系统集成电路，晶体管T1是中频前置放大器，以补偿声表面波中频滤波器的插入损耗。经过中频滤波以后的图象中频(PIF)信号从?脚以及(16)脚平衡输入到集成中放电路中，经过三级具有AGC特性的中频放大级放大后，送到视频同步检波器(它是由双差分模拟乘法器组成的视频检波器)。视频检波器的信号经过预视放放大后，从(12)脚输出视频电视信号及伴音第二中频信号，此集成电路采用了同步放大平均值式AGC检波以取出AGC电压。为了提高抗干扰性能，设置了噪声抑制电路，检波出的AGC电压经过直流放大后先控制中放末级，再控制第二中放，最后才控制第一 中放。并且，经过RF,AGC延迟后，从(4)脚输出RFAGC电压去控制高放级的增益。TA7611O是配合高放管为双栅场效应管的负向控制AGC集成电路，其它作用和TA7611P相同，从(4)脚输出经过延迟后的负向RFAGC电压。经过限幅放大器取出的图象中频载波信号和经过移相90?的信号，在双差分鉴相器中进行鉴相，输出的直流误差信号经直流放大后，从(5)、(6)脚输出去控制高频调谐器的本振电路，以进行自动频率微调(AFT)之用。 ?5.4解码电路 5.4.1 概述 解码是编码的逆过程。解码器的任务，是对预放输出的彩色全电视信号进行与编码过程相反的信号处理，还原出R、G、B三基色信号。不同的彩色电视制式，其编码和解码的原理和方法不相同;即使同一种电视制式，其编码和解码的方式也并非是唯一的。概括地说，可分为模拟和数字处理两种方式。若按电路分类，解 1是分立元件组成的模拟码器可以分别由分立元件或者集成电路组成。图5.4, 信号处理方式的解码器方框图，5.4.5节还要介绍集成电路组成的解码器。关于数字化解码器，读者可以参考有关文献。 图5.4,1所示的解码器由亮度通道、色度通道、副载波恢复电路三大部分组成，下面分别叙述它们的工作原理。 5.4.2 亮度通道 亮度通道的作用是，从彩色全电视信号中分离出亮度信号，并经延时、放大和加入各种提高图象质量的附加措施。例如，勾边、黑电平钳位、机内消隐信号加入等，然后送至矩阵电路，它相当于黑白电视机的视频放大器。因此，亮度通道应该具有6MHz的视频带宽和足够的线性放大量，它主要包括副载波隐波器，自动清晰度控制(ARC)电路，视频放大电路及亮度延时线。其方框图如图5.4,2所示。 一、亮度信号与色度信号的分离 可以利用两者的频率差异进行分离，分离过程如图5.4,3所示。用4.43MHz陷波器从全电视信号中分离出亮度信号，抑制掉色度信号，减少彩色副载波对亮度的光点干扰;用4.43?1.3Mhz的带通滤波器分离出色度信号，馈送给色度解调电路。 抑制色度信号的目的是为了避免色度信号对亮度信号的干扰，以免图象清晰度下降。4.43Mhz陷波器在吸收掉色度信号的同时，必然也要将同样频率范围内的亮度信号成分吸收掉。因此，副载波隐波电路应是窄频带的，否则亮度信号中的高频成分损失太多，会使图象清晰度下降。 当彩色电视机接收轩白电视信号或接收彩色电视信号而色度信号很弱时，为了能收看到全清晰度(相当于6MHz带宽)的黑白图象，副载波陷波电路应能自动断 开。这种图象清晰度的自动调整是由自动清晰度控制(ARC)电路来完成的。ARC电路如图5.4,4所示，R1、C1、C2、L组成桥T型4.43MHz陷波器。当彩色电视信号正常时，消色控制电压为高电平(例如4V)使D导通，陷波器起作用;当接收黑白信号或者彩色信号很弱时，消色控制电压为低电平(0伏)使D截止，陷波器不起作用，所以能收看全清晰度的黑白图象。 二、亮度信号的延时 电路理论指出:网络通频带越宽，信号通过后的延时越短。高度通道的带宽为6MHz，而色度带通滤波器的带宽为2.6MHz，因此，亮度信号比色度信号要提前到达解码矩阵。如不采取补救措施，则会造成彩色镶边现象，如图5.4,5所示。为此，就在亮度通道中插入亮度信号延时电路，人为地使亮度信号延时0.5,1μs，以便和色度 信号保持在时间上的一致性。通常采用多节集中参数延时线或圆型分布参数延时线作为亮度延时线。 三、视放二 为了使亮度信号达到解码矩阵所需要的幅度，通常要进行视频放大。亮度信号是一个占有0,6MHz频率范围的宽频带信号，所以亮度放大器属于宽频带放大器，由于晶体管频率特性输出分布电容的影响，会导致高频响应变坏，为此需要进行高频增益补偿。在视放二，还要进行图象对比度和亮度的调节。实质上，前者是依靠改变视频图象信号的幅度来调整的，而后者则是改变视频图象信号的直流电平。 四、直流电平的恢复 在黑白电视中，亮度信号推动直流成分时，只会改变重现图象背景的亮度。而在彩色电视中，如果三基色信号推动直流成分，则不仅重现图象的亮度要改变，且其色调和饱和度都会产生失真。因此，要求亮度通道必须正确地传送亮度信号中的直流成分。为此，常采用以下两种方式:?从视频检波到显象管的所有电路采用直流耦合方式。?采用交流耦合，但是在亮度放大器的末级或末前级加钳位电路;通常以行消隐电平作为钳位的基准电平，一般强迫钳位都在行消隐的后肩进行。 5.4.3 色度通道 色度通道的任务是从彩色全电视信号中分离出色度信号，并且还原成色差信号R,Y、B,Y，再与来自亮度通道的亮度信号合成为三基色信号R、G、B，并馈送给彩色显象管，重现彩色图象。色度通道包括带通放大器，色度与色同步分离电路，梳状滤波器，U、V同步检波器，解码矩阵等，其方框图如图5.4,1所示。 一、带通放大器与ACC电路 色度带通放大器的作用，是从彩色全电视信号中分离出色度信号(如图5.4,3所示)，并将它放大到一定的电平，以满足激励梳状滤波器的要求。 1. 频率特性 色度信号在彩色全电视信号的6MHz带宽中，占有(4.43,1.3),(4.43，1.3)MHz的频率范围，如图5.4,6(a)所示。色度带通放大器的频率特性应与色度信号的频率范围相适应。一般中心频率为4.43MHz，频带宽度取Δf ,2MHz即通频带为3.4,5.4MHz，它的频率特性如图5.4,6(b)所示。 如果电视机的图象中放频率特性采用窄带方式，色度信号的频率范围处于中放特性曲线倾斜的下降沿上(图5.4,7(a)斜线部分)，经过视频检波以后的视频频率特性，在色度信号的频率范围以内仍然保持上述倾斜的特性(如图(b))。为了补偿中放通道引起的副载波衰减及色度信号边频分量的消弱，一般要提高色度带通放大器的高频特性(如图(c))。图(d)表示组合频率特性。 2. 色度带通放大器输出的色度信号幅度应该稳定。这样才能保持亮度信号和色度信号的相对关系不变。尽管在高、中放设有AGC电路，但是AGC电路只能保证亮度信号的幅度不变，而不能控制由于通道的振幅一频率特性畸变而造成的色度信号振幅的变化，这是因为AGC电路是根据电视信号同步电平的变化来调整高、中放级增益的缘故。 在彩色全电视信号中，色度信号的幅度因受很多因素的影响，经常发生衰减。其原因除了电磁波的衰落和天线特性不良外，还可能是高频头的本振漂移或者微调不准确，使色度信号落在中放频率特必斜坡的较低位置。这时，色度信号的幅度小于正常值，破坏了色度信号和亮度信号的相对幅度关系，使彩色失真或者彩色信杂比变坏，为此，必须设置自动色度控制(ACC)电路。它是用一个随色度信号幅度变化的电压，去控制色度带通放大器的增益。这个电压不能从色度信号本身获得，因为色度信号是随图象内容不同有很大差别。通常利用色同步信号的峰值检波取得，也可以通过由副载波恢复电路产生的、反映色同步信号幅度的半行频识别信号(见5.4.4节)取得。 3. 电路实例 图5.4,8是具有ACC功能的色度带通放大器，其频率特性由高通滤波器(C1和B1的初级电感)和双调谐回路(C2、L1和C3、L2)共同组成。ACC电路由ACC检波 级BG2和ACC放大级BG3组成。控制信号取自半行频识别信号。在无半行频识别信号或其值较小时，BG2截止，这可以通过正确选择R2和R3而得到保证。只有当识别信号的负峰值较大时，BG2才导通。BG2输出中的缓变成分加到BG3的基极上，当色度信号强时，半行频识别信号的幅度加大，BG3的基极电位也随之提高，因而其内阻增大，BG1的负反馈加深，使增益降低。 二、色度信号与色同步信号的分离 色度信号和色同步信号的分离方法如图5.4,9所示。用两个门电路在门脉冲控制下交替导通，把色度信号和色同步信号分开。取出行同步脉冲，并经过一定延时，使它正好与色同步信号同时出现，作为门控脉冲。门控脉冲未到时，门A导通，让B关断，色度信号可顺利通过，形成色度信号;门控脉冲来到时，门A关断，阻止色同步信号串入色度信号，门B导通，从全色度信号中选出色同步信号。这就是色同步消隐和色同步选通电路。 三、u(t)与v(t)信号的分离 1. 频率分离法 色度信号中包含两个正交分量u(t)和v(t)，两者的主谱线错开半个行频，可用梳状滤小器进行频率分离，如图5.4,10所示。 2. 超声延迟线 梳状滤波器如图3.4,6中的虚线方框表示。其关键部件是超声延迟线，如图5.11所示。它主要由输入、输出电压换能器和延迟介质组成。当输入电信号加到输入换能器上时，因压电效应将激起机械振动产生超声波。在延迟介质中，超声波以2750m/s的速度行走17.6cm距离，经过64μs左右。为了缩小延迟线的体积，通常采用多次反射;反射途中会产生多径干扰，因而设置若干吸声点，以衰减这种干扰。 3. 梳状滤波器的实例 梳状滤波器的实际电路如图5.4,12所示。BG1为色度信号激励级，它把色度信号放大以补偿延迟线的插入损耗。W1为色饱和度调整，它是依靠改变色度信号的幅度大小来实现的。BG1的基极至发射极之间还接有由若干元件组成的ACK电路(见5.4.4节)。当彩色信号正常时，BG1处于正常放大状态。BG1的输出信号分成两路:一路经延迟线DL延迟63.943μs到变压器B的次级?端和?端，另一路直通信号经C3、L2的调谐回路、C4、W2、C5到达变压器B的次级中心抽头?。变压器B的次级就组成图3.4,6中梳状滤波器的加法器和减法器。或延迟信号和直能信号的电压方向如图5.4,12中所示，则在BG2的基极得到 在BG3的基极得到 从而实现了u(t)和v(t)的信号分离。调节W2使直通信号和延迟信号的幅度相等。微调L1和L2的电感，使直通信号和延迟信号的相位精确地相差180?。 四、同步检波 由于色度信号u(t)和v(t)是平衡调幅波，必须用同步检波器才能解出U、V两个色差信号，如图5.4,13所示。同步检波的关键是要提供精确相位的副载波。具体说，U检波器需要提供0?的副载波，V检波器则需要提供逐行倒相的?90?副载波。 如果梳状滤波器时u(t)和v(t)分离得不彻底，还可以通过同步检波器的相位分离作用，消去互相的串扰，因此同步检波器也是一个相位分离器。由于PALD解码对色度信号进行了频率与相位双重分离，故其性能较好，即使在恶劣的条件下也能获得较高的彩色图象质量。 同步检波器有抽样式、钳位式、平衡式、桥式、乘式器式等很多种，但究其实质，都是用与色度信号副载波严格同步(包括频率和相位)的解调副载波对色度信号进行抽样。 图5.4,14(a)示出分立元件抽样式同步检波电路，图(b)为其等效电路。在实际工作中，解调副载波es(t)的幅度远大于色度信号u(t)〔或v(t)〕的幅度。从图(b)来分析，在es(t)的正半周，二极管BG1和BG2导通，因C1和C2的充电时间常数远小于es(t)的周期，电容器上的电压迅速充至副载波的峰值。在es(t)的负半周，电容通过R1、R2放电。因放电时间常数远大于es(t)的周期，故电容上几乎维持副载波电压的峰值，结果是只有副载波达到正峰时，BG1、BG2才导通。此时，Q点经R1、R2与P点接通，完成对u(t)的一次抽样，抽样值被保持在电容器C3上。抽样过程中如图5.4,15所示。经后边的副载波陷电路，即得色差信号。 五、显象管的激励方式与解码矩阵电路 1.显象管的激励方式 显象管的激励方式可分为基色信号激励和色差信号激励。前者是将三基色信号分别加到显象管的三个阴极上，而使栅极电位固定。对交流而言，栅极相当于接地。后者是将三个色差信号和亮度信号分别加到显象管的阴极和栅极上，利用显象管的阴极与栅极的电位差产生基色信号电流。 由于色差信号激励比基色信号激励所需电压幅度大一倍以上，因此对视放末级晶体管的耐压和功耗等要求都大为提高，故常采用基色信号激励方式。色差信号激励所需激励电压大的原因:?以传送100,0,100,0彩条信号为例，若三基色信号R、G、B的峰峰值为100伏，则Y、R,Y、G,Y的峰峰值分别为100伏、140伏、82伏、178伏。?阴极激励比栅极激励的灵敏度要高30,。 2. 解码矩阵电路 解码矩阵电路应与显象管的激励方式相适应，若采用基色信号激励，则解码矩阵电路的功能如图5.4,16所示。 图5.4,17示出解码矩阵的实际电路之一。由同步检波电路来的色差信号(R,Y)、(B,Y)，经(G,Y)色差矩阵电路变成(G,Y)色差信号，这个矩阵电 路是由晶体管BG21和电位器W6、W5及电阻R113组成的。色差信号放大器(BG13、BG21、BG20)来的三个色差信号和亮度通道(由BG3发射极输出)来的亮度信号，经基色矩阵电路变换为三个基色信号，这个基色矩阵电路是由晶体管BG4、BG5、 BG6和一些电阻等元件组成。实际上，图5.4,17具有图5.4,16所示的功能，它的输入信号是两个色差信号和一个亮度信号，输出信号是三个基色信号。 5.4.4 副载波恢复电路 为了从色度信号中解调出色差信号，必须采用同步检波器。同步检波器中除了输入色度信号某一分量以外，还必须输入相应的解调副载波。解调u分量，必须给U同步检波器输入一个和u信号副载波的频率、相位都相同的解调副载波(sinωst)。解调υ分量，必须给V同步检波器输入一个和υ信号副载波的频率、相位都相同的副载波(?cosωst)。解调副皮由副载波恢复电路产生，其中鉴相器产生的PAL识别信号能作为色度信号大小的标志，提供给自动色度控制(ACC)电路和自动消色控制(ACK)电路使用。 副载波恢复电路的方框图如图5.4,18所示。色度带通放大器输出的全色度信号，经色同步选通电路选取并放大色同步信号，作为基准信号输入鉴相器;鉴相 的本机副载波信号。器的另一路输入信号是由压控晶体振荡器产生并移相90? 两者在鉴相器中进行频率、相位的比较。如果两者的频率不相等或者频率相等但相位不相同，则鉴相器就会产生一个误差电压。这个误差电压经过低通滤波器后，加到压控晶体振荡器。改变本机副载波的频率和相位，直至压控晶体振荡器产生的本机副载波与色同步信号所代表的发送端彩色副载波的频率相等、相位保持正确的关系。 鉴相器输出的误差电压经过7.8kHz选通放大，形成PAL识别信号。其作用是:?它与行逆程脉冲共同控制双稳电路的工作状态，使双稳输出正确的控制脉冲，推动PAL开关，为V同步检波器提供正确的逐行倒相的解调副载波(?cosωst)。?PAL识别脉冲能代表色度信号幅度大小，因此可以提供给自动色度控制(ACC)电路和自动消色控制(ACK)电路使用。 由图5.4,18可见，U同步检波器所需解调副载波sinωst是由压控晶振并经4.43MHz放大器放大后直扫输出;V同步检波器所需的解调副载波(?cosωst)是0?副载波经PAL开关逐行倒相，再经90?移相后而得到的。 下面以鉴相器和PAL开关为重点介绍副载波恢复电路的工作原理。 一、鉴相器 鉴相器的工作原理，与同步检波器(5.4.3节)和AFPC电路中鉴相器(5.6.2节)的工作原理相同，可以用相同的分析方法进行说明。鉴相器的电原理图及其等效电路如图5.4,19(a)(b)所示。 色同步分离电路的输出变压器次级起到分相作用，给鉴相器提供两个大小相等、相位相同的色度同步信号u1和u2，本机副载波经90?移相后加入M点。当u1和u2为负峰值时，D1和D2导通，对C1和C2快速充电。由于充电时间常数很小，于是C1和C2很快充到u1和u2的负峰值。当u1和u2离开负峰时，C1和C2两端的电压uc1和uc2迫使D1和D2截止，C1和C2通过R1和R2以及A点向 变容二极管方向的等效负载电阻 R放电，其放电方向如图(b)所示。于是在等效负载电阻R上得到误差电压VA。若设u1和u2负峰点到来时刻，本机副载波在M点产生的电压为uM，则C1和C2分别充电至uc1和uc2 由于放电时间常数(C1(R1，R2))远大于充电时间常数(?CRiD)，所以u1和uc2基本保持不变。因此，误差电压 上式中，由于和u2刚好相等，故。 由式(5.4,1)可见，当色同步信号负峰点到来时，D1和D2导通，若本机副载波在M点产生的电压uM为零，则鉴相器输出的误差电压uA=0;若u也为正;反之，uW为负，则u也为负。由此可见，色同步信号相当于取样脉冲，本机副载波为被取样信号，在色同步信号负峰时刻对副载波取样。 输入色同步信号是逐行倒相的。NTSC行的相位为135?，PAL行的相位为225?，接入M点的本机副载波相位为90?，如图5.4,20所示。因此，NTSC行色同步信号负峰时对应于本机副载波的负值，PAL行色同步信号负峰时对应于本机副载波的正值。 色同步信号是不连续的，只在色同步信号出现的10个周期内，才进行相位比较，C1、C2充放电10次。色同步信号消失的较长时间内(扫描正程)，C1、C2一直放电到较低值，对应波形如图5.4,21所示。由此可见，A点输出的误差控制电压UA近似方波。此方波的正、负面积的大小随色同步与副载波的相位差而异。 1. 色同步信号的频率为4.43361875MHz，而平均相位为180?，当本机副载波的频率也等于4.43361875MHz而初相位为零度，移相后为90?时，它与色同步信号比较，相位关系如图5.4,20所示。此时误差电压的正、负面积相等，经过低通滤波器(R3、C4和R4、C5)平滑后，输出控制电压u4等于零，压控晶振按原频率和原相位振荡，此时压控晶振处于锁定状态。 2. 若由于某种原因，本机副载波频率提高(或者相位超前)时，图5.4,20中的副载波形将向左压缩(周期缩短)。显然，PAL行所取正值变小，NTSC行所取负值的绝对值变大，uA的正半周面积比负半周面积小，u4输出负电压，使变容二极管的反向偏置电压减小，电容增大，所以本机副载波的频率下降(周期加长)，直到重新回到锁定状态。这就阻止了副载波频率和相位的变化。同理，若开机时本地副载波频率偏高，则电路的自控作用使其下降，到达锁定状态。 3. 反之，若副载波振荡器开机时，振荡频率偏低，或者工作中受到外界影响使频率下降，根据图5.4,20，取样的电压u4正值加大，即变容管上的电压加大，电容量下降，使振荡频率提高，从而又完成了锁相过程，以上是鉴相器的第一种作用。 鉴相器的第二种作用是产生PAL识别信号。鉴相器输出u方波的重复频率为fH/2?7.8kHz，经7.8kHz选频放大器取出基波信号------7.8kHz的正弦波，再经90?移相(超前)后，所得到的7.8kHz正弦波，其正峰对应于PLA行色同步 信号，负峰对应于NTSC行色同步信号，因此，这个7.8kHz正弦波就是识别信号，如图5.4,22(d)所示。该识别信号经双稳电路控制PAL开关，为V同步检波输出正确的逐行倒相的解调副载波。 此外，7.8kHz正弦波的幅度与色度信号的幅度是成正比变化的。因此，可以利用它产生消色控制信号和自动色度控制信号。 二、0?，?90?解调副载波的形成 在图5.4,18中，压控振荡器在被色同步信号锁定状态下，输出副载波的频率为4433618.75Hz，相位为180?，经4.43MHz选频放大器倒相后，输出0?的副载波，可以直接提供给U同步检波器使用。 ?90?的副载波形成电路主要由双稳、PAL开关和90?移相器组成，实际电路如图5.4,23所示。BG1和BG2组成双稳电路，BG4和BG5组成PAL开关，该图不包括90?移相器。 7.8kHz正弦波经C1和R1移相，其正峰对应于PAL行色同步信号，负峰对应于NTSC行色同步信号。行逆程脉冲经微分电路(C3、R5)形成的触发脉冲与之迭加，得到如图5.4,24所示波形，它能使PAL行和NTSC行各自与双稳电路的某一种状态相对应。例如PAL行到来时,BG1导通，BG2截止，由此引起BG4导通，BG5截止，因此，PAL开关输出0?副载波。当NTSC行到来时，上述四支管的工作状态正好相反，PAL开关输出180?的副载波，经过,90?移相(先移相90?，再倒相180?)后，正好给V同步检波提供逐行倒相的正确相位的调解副载波。 三、自动消色控制电路 消色电路的作用是在彩色机接收黑白信号或者彩色信号过弱时切断色度通道，同时断开亮度通道中的副载波陷波器。切断色度通道的目的，是为了防止4.43?1.3Mhz范围的亮度信号进入色度通道引起亮度串色干扰。 消色控制信号形成电路示于图5.4,25。当接收黑白电视信号时，无识别信号输入，晶体管BG处于截止状态，消色电压UACK,0;当接收彩色电视信号时，7.8kHz的正弦波通过变压器B加到BG的基极，其负半周足以使BG导通，可输出正极性直流电压UACK作为消色控制信号。 5.4.5 解码电路的集成化 目前三种电视制式都有自己独立的解码集成电路。解码电路通常用插件转换，适用于不同电视制式。例如TA7193P，AN5620X适用于PAL制色信号处理电路;HA11580适用于NTSC制色信号处理电路，如果用HA11580作PAL解码器，则需要外接PAL制相应外围电(例如双稳、梳状滤波器，PAL开关等)。 图5.4,26是目前通用的单片PALD解码器TA7193P的内部电路方框图及外部线路图，它包含亮度通道以外的整个PALD解码器功能。 视放检波级送来的彩色全电视信号经过4.43?1.3MHz的带通滤波器和6.5MHz的陷波器，滤除亮度信号和伴音信号，取出色度信号和色同步信号，然后通过(15)脚送入色度放大器。色度放大器有两级，第一级的增益可控。在(13)脚送入由行同步脉冲延时形成的色同步选通脉冲控制下，在第二色度放大器中，将色同步信号和色度信号分离。色同步信号由由(17)脚输出经移相网络再通过(11)脚送至APC鉴相器和消色检波器，另一路送至自动色度控制(ACC)检波、放大器，将色同步信号转换为与其幅度成比例的直流信号去控制第一色度放大器的增益，使色度信号和色同步信号的输出幅度比较恒定。在第二色度放大器里，色度信号还受(20)脚和(18)脚外加直流电压的控制，使色饱和度和对比度可手动调节，色度信号最后由(19)脚输出。当接收黑白电视信号或彩色电视信号较弱时，通过消色电路使色度放大器自动关闭，(19)脚无色度信号输出。(19)脚输出的色度信号，经外接梳状滤波器(延时解调器)分解成u(t)和v(t)分量，u(t)分量经(2)脚送至B,Y同步解调器，v(t)分量经(3)脚送至R,Y同步解调器。 压控振荡器产生色度信号解调所必须的4.43MHz的基准副载波(也称本机副载波)，其频率和相位由自动相位控制(APC)鉴相器所产生的APC电压锁定，并和接 收到的色同步信号的频率相同且有确定的相位。振荡器所产生的B,Y副载波送至B,Y同步检波器，使由(2)脚送入的已调B,Y色信号解调，取出B,Y色差信号，由(23)脚输出。此外，与B,Y副载波相差90?的R,Y副载波，经PAL开关电路逐行倒相后送至R,Y同步解调器，将由(3)脚送入的已调?(R，Y) ,Y色差的信号。B,Y与R,Y通过G,Y矩阵电路，解调出色信号解调，取出R G,Y色差信号，由(1)脚输出。 色差信号B,Y、G,Y、R,Y和亮度信号Y共同送至外接的基色矩阵电路，解调出三基色信号R、G、B，经末级视放电路放大器后送至彩色显象管的阴极，重显彩色图象。 PAL开关受PAL识别器(双稳)所控制，双稳在(4)脚输入的行逆程脉冲控制下输出半行频方波，用来控制PAL开关的动作。由于APC鉴相器输出的7.8kHz信号，与色度信号中的倒相行和未倒相行有确定的关系，因此可以作为识别信号，控制双稳电路，使接收机和发送端的PAL开关同步工作。 ? 5.5同步分离电路 同步分离电路的任务是从预视放输出的全电视信号中，分离出行、场同步信号，分别去控制接收机行、场振荡器的振荡频率与相位，使接收机的扫描运动与发端摄象机中步调完全一致。只有这样，接收机才能准确地重现发送端所传送的图象。同步分离过程是由幅度分离和频率分离两步来完成。前者根据复合同步信号比图象信号和消隐信号电平高(对负极性图象信号而言)的特点，利用限幅切割的方法，可以分离出复合同步信号。后者根据行、场同步信号的脉宽不同，采用积分电路分离出场同步信号，利用微分电路分离出行同步信号。同步分离电路的性能要求:?分离性能要好。当图象内容变化、或者受到低频(包括50Hz)干扰和 窄脉冲干扰时，能准确地分离出行、场同步信号。为此，在幅度分离级采用先钳位后限幅的方法，克服图象内容变化和低频干扰的影响;增加自动噪声抑制电路克服窄脉冲的干扰;在行扫描级采用自动频率相位控制电路，进一步消除窄干扰脉冲对行同步的不良影响。?分离出的同步脉冲前沿要陡，无相位延迟;同步脉冲幅度和极性应该符合行、场扫描电路的要求。采用正向分离方式可以保证同步脉冲前沿陡，相位无延迟。 5.5.1 幅度分离 利用晶体管截止和饱和的非线性段，采用限幅切割的方法，就能从全电视信号中分离出复合同步信号。图5.5,1表示幅度分离的原理图。适当选取晶体管BG的工作点，并设BG基极的截止偏压为E，当输入信号电平ui,E时，BG截止;当ui,E时，BG饱和导通，即可输出复合同步信号。全电视信号通过耦合电容或者受到低频干扰后，会使同步头顶部变得参差不齐。图5.5,2(a)、(b)分别表示正常的电视信号和通过耦合电容失去直流分量的电视信号，图5.5,3表示受到低频50Hz干扰的全电视信号。在上述两种情况中，同步头顶部都是参差不齐，因此无法正确选定限幅电平，必须采用钳位方法，恢复它们的直流成分，使同步头顶部对齐，然后选择正确的限幅电平，才能分离出复合同步信号。对于正、负极性的电视信号，可以分别选用底部和顶部钳位电路，使它们的同步头顶部 对齐。对于负极性电视信号可采用图5.5-4(a)所示电路进行分离，由于BG的放射结就是一个二极管，实际上，带有钳位功能的幅度分离电路如图(b)所。幅度分离电路亦称同步分离电路，它能够准确地分离出复合同步信号。 当同步分离级输入同步头顶部参差不齐的电视信号时，由于钳位作用，使其顶部钳位成同一电平。然后通过三极管的限幅作用，分离出复合同步信号。电路中各点信号波形如图5.5,4(c)所示。钳位电路之所以能使同步头顶部钳定在某一固定电平，是通过电容C上的电压变化来实现的。当同步头幅度大时，C对BG提供的反向偏置大，在正向转移特性曲线上，等效于将输入信号向左移动(见图5.5,5);反之，C的反偏压小，输入信号向右移动。因此，总是保证当同步头到来时，BG导通;同步头过去后(即行正程期间)，BG截止。在图5.5,4(b)中，钳位电路的放电时间常数τ,RC要合理选取，τ必须远大于行周期THO否则，因C放电较快，而不能在行正程期间保证BG截止，导致图象信号也反映到同步分离电路的输出端，如图5.5,5(a)所示。但τ过大时，C上的电压将跟不上图象信号的较快变化(如亮场到暗场)，以致输出中会丢失若干行同步信号，如图5.5,5(b)所示。一般要求分离电路能在一场内达到稳定状态，因此，常取10TB?RC,TV。同步分离有正向分离和反向分离两种方式。当同步信号到来时，同步分离管的工作状态，前者是由截止到导通，而后者则相反，由导通到截止。由于晶体管的贮存效应，从饱和导通到截止时，晶体管的电流变化就会相对输入信号有一延迟。为了保证同步信号前沿的准确性，在电视中通常都采用正向分离方式。所以，对正、负极性电视信号进行分离时，同步分离管应分别采用PNP型和NPN型。 5.5.2 自动杂波抑制(ANC)电路 当电视信号中混有幅度大、宽度窄的干扰脉冲时，就会被同步分离级分离出来，破坏行同步而造成图象紊乱;另外，在大干扰脉冲过后，分离电路的输入电容Cb上充的电荷来不及放掉，产生很大的反向偏置，使分离级深度截止，以致后面的行同步一部分，如图5.5,6所示。直到电容Cb上由于干扰脉冲充电的电荷全部放掉，偏置恢复正常时，同步脉冲才能正常地被分离出来。由于放电时间常数CbRb很大，放电时间很长，严重时会使几十行的同步被破坏，造成图象的紊乱。自动杂波抑制(ANC)电路的作用是自动抑制干扰脉冲，保证同步分离电路的正常工作。常见的方法有两种:一是干扰限幅电路，它只能对干扰脉冲限幅，而不能彻底 消除，由于限幅后的干扰幅度不大，所以不致于使干扰后的同步脉冲丢失。另一消除干扰电路，它能将干扰脉冲彻底消除。一、RC并联干扰限幅电路如图5.5,7所示，在同步分离输入端串一个时间 常数较小的RsCs并联电路，当大的干扰脉冲来到时，通过晶体管输入电阻将对C和Cs充电，由于Cs比C小得多，充电电压主要降在小电容Cs两端，大电容C两端的电压变化不大。当干扰脉冲过去以后，因Rs很小，Cs通过R很快放电，使同步分离电路的工作很快恢复正常，这样可以大大减少同步脉冲的失落。为了使干扰脉冲的充电电压主要降在Cs上，一般应使Cs电容值比C小几十倍。另外，Cs与晶体管输入电容分压，对输入信号产生衰减，同时也影响电路的稳定性，故Cs应比晶体管输入电容大5,10倍。为了使Cs上的干扰电压迅速放掉，τs,RsCs应尽量选小一些，但是τs过小，对宽一点的干扰脉冲又不能起到抗干扰的作用，通常τs略大于行周期，即τs?100μs。二、干扰脉冲消除电路图 8为截止式干扰脉冲消除电路，BG1为预视放管，D1和D2是控制大干扰脉5.5, 冲通过与截止的开关，它们与BG2共同作用，能够消除电视信号中的大干扰脉冲。电路中的各点信号波形如图5.5,9所示。在正常情况下，BG2依靠调整偏置电阻R2加上正向偏置电压而饱和导通，BG2的集电极电 流流过R3和R4，所产生的电压降保证B点的电位比A点低，于是D1导通。加在电路输入端A的全电视信号就通过D1传送到B点，然后再送到同步分离电路。与此同时，应该使D2在同步信号到来时刻稍微有一点导通而使C1被充电，但不影响BG2的饱和导通。在同步信号过去期间，C1通过R1慢慢放电，并给D2一个反向偏置使它截止。当有幅度大于同步信号的干扰脉冲串入时，A点电位瞬时降低，D2导通，大于同步幅度的干扰脉冲部分，就加到BG2的基极使它立刻截止，R3和R4上没有电压降，所以B点电位立刻升高到电源电压Ec。于是，D补截止，干扰脉冲不能通过，因此在B点就得到没有大干扰脉冲的全电视信号。当小的干扰脉冲幅度不超过同步信号时，这种电路不能被截止，所以消除不了。但是，小的干扰即使出现，也不会对同步系统造成大的影响，它还会被行自动频率相位控制电路和积分电路所滤除。 5.5.3 频率分离电路 前面已经指出:根据行、场同步信号的宽度不同，可以分别利用微分电路和积分电路，从复合同步信号中分离出行、场同步信号。实质上，这是一种频率分离方法。以我国电视为例，场同步信号的 脉宽为2.5H，频率为50Hz，而行同步信号的脉宽为4.7μs，频率为15625Hz。它们的频谱分布如图5.5,10所示，因此分别利用高通和低通滤波器，也就是微分和积分电路，就可以分离出行、场同步信号。所以，上述分离法称为宽度分离或频率分离。在行自动频率、相位控制电路中，能直接利用复合同步信号，因此可省去微分电路。下面讨论积分电路分离场同步信号的性能与其时间常数的选择:?为了保证隔行扫描的准确性，要求分离出的场同步脉冲前沿陡、幅度大，为此，应使积分电路时间常数Rc较小;?行同步通过积分电路后，其剩余幅度应不干扰场同步，即对行同步信号的抑制能力要强，所以积分时间常数RC应取得足够大，显然这是矛盾的。实验表明:不能采用单节而只能采用多节电路才能解决这个矛盾。积分电路分离场、行同步信号之优劣，常用行脉冲抑制系数来表征。其定义是_ EMBED Equation.2 ___上式中UV、UH分别为积分电路输出的场、行同步信号的幅度，KH越大，积分电路分离场、行同步信号的性能越好。为提高行脉冲抑制系数，场同步信号分离电路通常用多节积分电路。图5.5,11(a)示出两节、三节积分电路。矩形脉冲通过单节、两节三节积分电路后的输出波形示于图5.5,11(b)。图(b)表明，多节积分电路输出波形的前沿起始段上升缓慢，因而对较窄的行同步信号有较好的抑制作用;经过较平坦的起始段后，输出仍较快地增长，因而场同步信号仍有较大的输出。于是行脉冲抑制系数得以提 )还表明，三节较两节积分电路对KH的提高已无特别明显的效果，所高。图(b 以一般均采用两节积分电路。为提高其输入阻，第一节常选用阻值R和小容量C。 ?5.6 扫描电路 5.6.1 概述 一、作用与电路组成 扫描电路的作用是给偏转线圈提供符合技术标准的行、场扫描电流，使显象管的电子束沿水平和垂直方向匀速运动，形成矩形光栅。同时还给显象管提供行、场消隐脉冲，使电子束在行、场逆程期间均截止。此外，行扫描电路要提供各种高、中、低压和各种控制脉冲。扫描电路的方框图如图5.6,1所示，一般由振荡级、激励级、输出级组成。 二、性能要求 1. 扫描电路的同步性能要好，要求同步性能稳定、可靠，对干扰信号的抑制能力强。由于同步分离电路输出的场同步信号，不存在窄脉冲的干扰，故能直接控制场振荡，使 场扫描同步;而在分离出的行同步信号中，还夹杂着窄脉冲干扰，故需采用行自动频率相位(AFPC)电路，消除窄脉冲的干扰，保证行同步的稳定性(见5.6.2节)。 2. 由于偏转电流所需功率较大，故要求扫描电路的效率高，损耗小。扫描电路的效率主要取决于行、场输出电路。因此，扫描电路的变革都是围绕着提高电路效率进行的(见5.6.3和5.6.4节)。 3. 光栅的非线性失真和几何失真要小。普通电视机规定:行扫描的非线性失真小于12,，由于人眼对垂直方向失真比较敏感，场扫描非线性失真要小于8,。为了达到上述指标，应正确地设计扫描电路，采取线性校正和补偿措施(见5.6.5节)。 光栅的几何失真一般要求小于1.5%，它主要由偏转线圈的绕制模具和绕制工艺水平来决定。几何失真也可以通过校正电路加以校正(5.6.5节)。 4. 行、场振荡要稳定，对坏境温度、电源电压变化的依赖性要小。有关振荡电路及其稳频措施，读者可以参考普通电子线路课本。 三、行、场扫描电路的异同点 由于行、场扫描电路的功能相同:?给偏转线圈提供与发端同步的锯齿波电流;?提供消隐脉冲，所以电路的基本组成也相同。由于行、场扫描频率相差很多，故两者有很大差异: ?场偏转线圈的阻抗以电阻分量为主，而行偏转则以电感分量为主。为了获得锯齿波电流，场偏转线圈两端应加脉冲锯齿波电压，而行偏转应加方波脉冲电压。所以，通常场输出电路工作在甲、乙类状态，而行输出则工作在丁类(开关)状态。 ?同步方式不同。场扫描采用直接同步方式，行扫描采用间接同步方式-----加行自动频率相位控制电路。 ?行输出还要为整机提供各种高、中、低压电源和各种行频控制脉冲。 由于行、场输出电路工作在高反压、大电流状态，因此输出电路通常不容易集成。除扫描输出级外，其余同步与扫描电路均可集成在一起，例如TA7609P。 5.6.2 扫描电路的同步方式 一、场扫描采用直接同步方式 由于场偏转线圈的阻抗在场频条件下以电阻分量为主，偏转线圈两端应加锯齿波电压，所以场振荡级必须输出锯齿波电压，经过场激励和输出级放大，再供给场偏转线圈。为了获得锯齿波电压，场振荡级应由电子开关和RC锯齿波形成电路组成，如图5.6,2所示。这个电子开关 是歇振荡器、多谐振荡器以及可控硅(SCS)或其他变形的振荡器组成。当不接收电视信号时，电子开关根据振荡器自身场频进行通断，从而产生接近场频的锯齿波。当接收电视信号时，由于场同步信号的控制作用，迫使电子开关按发送端的场频节奏通断，电路输出与发端同频同相的场频锯齿波，从而实现场扫描同步。这种方式称为直接同步方式。 为了使场同步信号有同步作用，必须满足下列条件: 1. 场振荡电子开关的自由振荡周期应大于场同步信号周期。图5.6,3表示振荡管基极电压波形和场同步信号的关系。由图可见:场同步脉冲只能使振荡器提前变换工作状态(由截止到导通)，而不能推迟。所以，我国电视机本身场周期通常调在22,25ms。 2. 同步信号的极性必须适应振荡管的类型。由于场同步到来时，振荡器是由截止到导通，故当采用PNP管时，加入基极的同步信号应为负极性;当用NPN管时，应为正极性。 3. 场同步信号的幅度要足够大，前沿应陡峭，且波形没有锯齿起伏，即要求把行同步信号抑制很小的程度。 二、行扫描的间接同步方式 由于行偏转线圈的阻抗在行频条件下，以电感分量为主，行偏转线圈两端应加方波脉冲电压，因此行振荡，激励和输出级均工作在开关状态。普通行振荡级可直接由具有电子开关特性的振荡器组成，而无需增加锯齿波形成电路。由于行扫描采用间接同步方式，所以行振荡电路应具有压控特性。一般多谐振荡器和间歇振荡及其变形电路均具有压控特性，因此都能作为行振荡电路。 行扫描电路如果采用直接同步方式，将存在以下两个缺点:?行同步和干扰脉冲均属窄脉冲，两者很难区分，窄的干扰脉冲将会破坏行同步。?由于行扫描各极均工作在开关状态，从饱和到截止状态会有贮存时间。若以同步头前沿为基准进行直接同步，行扫描输出的锯齿电流波形的逆程起点就会延时几个微秒，这将导致图象偏离光栅几何中心稍向左的位置。为了克服上述缺点，行扫描普通采用间接同步方式，即在行振荡前面增加自动频率相位控制(AFPC)电路。尽管行同步和干扰脉冲均属窄脉冲，但是，前者是具有一定规律的周期性脉冲，而后者则是一些杂乱不规则的信号。具有锁相功能的AFPC电路能够识别这种差异，它能准确地控制行振荡级的频率，使其只受行同步的控制，而不受干扰脉冲的影响。 AFPC电路可分为平衡式和不平衡式两种。平衡式AFPC电路的方框图如5.6,4所示。不平衡式AFPC电路的方图也同平衡式的相似，仅无分相电路，输入鉴相电路的同步脉冲为单脉冲。 AFPC电路实质实际上是一个锁相电路。它主要由鉴相器、低通滤波器和压控振荡器构成。鉴相器是一个相位检波器，它把行同步的相位，和来自行输出级、经积分电路形成的锯齿形脉冲的相位加以比较，产生相应于两者相位差大小的输出电压，经低通滤波器加到行振荡级(压控振荡器)，以改变振荡频率和相位，达到与行同步频率和相位同步的目的。对于晶体管式行输出级，为了补偿工作于开关状态的行激励管和输出管所产生的时延，锯齿波比较信号必须取自输出级的输出端，以保证行同步时间和准确性。低通滤波器的作用是对来自鉴相器的输出电压起平滑作用，使之成为直流电压，抑制短暂的干扰脉冲通过。 AFPC电路原理与5.4.4节中的“副载波恢复电路”原理相同，所以其基本组成也相同，只是鉴相级的两个输入信号不同正弦波而已。 平衡式AFPC电路的电原理图及其等效电路如图5.6,5(a)、(b)所示。BG1为分相器，当正极性同步信号输入时，其集电极与发射极分别输出幅度相同的负向和正向脉冲。同时，正向行逆程中经过积分电路(R7C5)变成负向锯齿波加到二极D1和D2的接点M处。由于逆程脉冲经过隔直电容(C6)后送给积分电路，因此，锯齿波中点为零电平。 当同步头到来时，BG1的c极和e极分别输出幅度相等的负向和正向脉冲。由于它们幅度远大于M点锯齿波的幅度，所以D1和D2导通，C1和C2充电;当同步头过去后，C1和C2的电压使D1和D2截止，C1和C2的电压分别沿图5.6,(b)所示路线放电。在等效负载电阻R上得到uAFP控制电压。若设同步头到来时刻，M点的电位um，则C1和C2分别充到uc1和uc2 由于放电时间常数〔,C1(R1，R)〕远大于充电时间常数(?CR iD)，所以uc11111和u c2基本保持不变，故 设接收机行振荡自由振荡频率为f，标准行频为fH，下面分三种情况进行讨论。 ?当f,fH(即同频同相)时，在同步头到来时刻，则刚好对准负向锯齿波逆程的中点，如图5.6,6(b)所示。于是，uM,0，uAFPC,0。接收机的行振荡器按固有频率振荡。 ?当f,fH时，在同步头到来时，刚对准锯齿波逆程的后半段，如图(c)所示。于是，uM,0，uAFPC,0。此时，压控振荡管应选为PNP型，它将使行频f 下降到fH,从而达到行同步。 ?当f,fH时，同步头到来时刻，则对准锯齿波逆程的前半段，如图(d)所示。于是，uM,0，uAFPC,0。它将使PNP型行振荡管的f 上升至fH，从而达到行同步。 如果行逆程脉冲是负向脉冲，则行振荡管应选用NPN型与之相配合。鉴相器的输出端接有低通滤波器R3、C3、R8、C4，它们能将行频脉冲成分和窄脉冲干扰滤除掉，从而避免了它们对行同步的干扰。 5.6.3 场输出电路的演变 场输出级的作用是给场偏转线圈提供额定幅度的场频锯齿波电流。对场偏转线圈而言，将以电阻分量为主，所以场输出级实质上是一个低频功率放大器。由于偏转线圈的电感分量仍然存在，故场输出级又具有自己的特点。另外，由于场频低，带来放大器的低频失真，影响锯齿波的线性。 对场输出电路的基本要求是:?电路效率要高，锯齿波线性要好。?电路简单，易于集成化。根据上述要求，场输出电路经历了三个发展阶段，对应有三种类型的电路，它们分别是:?单管甲类功放输出电路;?OTL电路与低损耗输出电路;?开关式场输出电路。下面分别加以介绍。 一、单管甲类功放场输出电路 在单管输出电路中，功放管与偏转线圈的耦合方式有三种:直接耦合、扼流圈耦合和输出变压器耦合。它们的电路形式分别如图5.6,7(a)、(b)、(c)所示。 1. 直接耦合:由于功放管的输出阻抗与偏转线圈的阻抗大体相当，原则上，无需输出变压器匹配，可以采用直接耦合方式。但是，场输出工作于甲类放大，存在较大的平均直流成分，它流过偏转线圈将产生一个恒定的磁场，使光栅偏在一边。其次偏转线圈的电阻比较大，通过直流电流将引起较大的功率损耗，降低了功率放大器的效率。第三，还可能引起磁芯饱和，所以一般都不采用。 2. 扼流圈耦合:它是由扼流圈并联馈电电容耦合的场输出电路。它克服了直接耦合的缺点，电路简单可靠，调试方便。缺点是效率低(在16.7,,33,之间)，要求功放管耐压高，扼流圈电感不可能做得很大，它与偏转线圈的电感并联，旁路了部分低频分量，从而引起偏转电流的非线性失真。 3. 输出变压器耦合:它克服了直接耦合的缺点;它与扼流圈耦合相比，其优点是可 以选择输出变压器的变化，使场输出电路与负载(场偏转线圈)阻抗匹配。提高了输出电路的效率。可以省掉扼流圈耦合时所需要的大电容，这种电路常见于电子管电视机，小型黑白电视机则常采用扼流圈耦合的电路。 这三种电路的等效电路相同，如图5.6,7(d)所示。场输出级各主要元件的电流、电压波形如图5.6,8所示。 二、无变压器场输出电路(OTL) 这种电路结构简单，无变压器耦合，锯齿波线性好，容易集成，效率较高。其缺点是为了不使逆程时间过长，必须采用高压电源，这样又降低了放大器的效率，在理想情况下，其效率只能达22,。 电视机常用的OTL场输出电路分为三类:第一类是用两个导电类型相同的管子作推挽管，如图5.6,9所示。为了使两管推挽工作，必须采用裂相管推挽方式(如图(a))或者自倒相推挽方式(如图(b))。 在图(b)中，输入信号推动BG2工作，BG2倒相输出并且推动BG1工作，这种电路也称为分流调整OTL电路。 第二类互补对称型OTL电路，如图5.6,10所示，因为采用互补管作推挽管，故只采用一个信号源激励即可完成乙类推挽工作，它又称为辅助对称式OTL电路。 第三类是复合互补对称OTL电路。将复合管代替第一类和第二类OTL电路中的一支或两支推挽管，将组成各种各样的电路。 三、低功耗场扫描输出电路(逆程泵电源电路) 假如场偏转线圈是纯电阻负载，则OTL场输出电路是比较理想的电路。它具有效率高，线性好，能省掉变压器，电路简单，易于集成化等等优点。但是，场偏转线圈存在电感分量。在逆程期间，必须加上高电压，才能保证逆程时间不致于过长，否则就会使得扫描正程时间缩短。因此，OTL电路必须按照逆程期间所需的高电压采用高电压供电，这必须导致正程期间场输出管功耗的增加。图5.6,11是OTL电路及其电压、电流波形图。由图(b)和(c)可见在扫描的前半段，推挽管BG2导通，其功耗等于IC2乘Ec,uE之差，功耗较大;在扫描的后半段BG3导通，由于BG2截止，其功耗等于Ic3乘以uE，它与电源电压Ec关系不大。为了提高电路效率，必须在扫描前半段，即BG2导通期间，采用低电压供电，如图5.6,12所示，这就是低功耗场扫描输出电路的基本出发点。 低功耗场扫描输出电路的电原理图及其电压、电流波形分别如图5.6,13(a)和(b)所示。它与OTL电路的主要区别是增加了高压变换电路，在扫描正程前半段(即 BG2导通期间)，使电源电压降低一半，以便以BG2导通期间，减小c极和e极之间的管压降，从而减少功耗，提高效率。 1. 场扫描正程的前半段(t1,t2) 当t,t1扫描正程开始时，BG2导通，60伏电源使D1和D2迅速导通。D1导通，使BG1截止，120伏电源通过D2，60伏电源对C2迅速充电至60伏，使F点电压保持60伏加至BG2的集电极，保证了在扫描前半段时OTL电路使用低压60伏电源。 2. 场扫描正程后半段和逆程期间 t2是扫描后半段开始时刻。此时，BG2截止，D1也跟着截止。C2两端的60伏电压通过R1使BG1导通，C2通过R2、BG1放电，F点电位跟着升高，使D2截止。到t3时刻，C2两端电压接近零伏，使F点电位上升到120伏。此时逆程开始，BG2饱和导通，D1跟着迅速导通。120伏电压通过D1和BG2加到偏转线圈两端，从而保证了逆程期间，OTL电路使用120伏的高压电源。D1导通使BG1截止，120伏电源通过D1、BG2和偏转线圈支路对C2充电，使F点的电位迅速下降，到t1′时刻，即扫描正程前半段开始时，F点的电位又下降到60伏，D2导通，低压60伏电源又加到OTL电路上，开始了下一个场周期。 由此可见，低功耗场扫描电路必须由高、低两种电源供电，低电压电源用在扫描正程前半段，而高电压电源用在扫描正程后半段和逆程期间起作用，交替使用高低两种电源，使输出电路的功耗减至最小，从而电路效率得到提高。 四、开关式场扫描电路 对于大屏幕的电视机，即使场输出采用乙类推挽电路，其功耗也高达20W，这不利于电路的集成化。为此，必须打破场输出级工作在放大状态的传统概念，使场输出级也和行输出一样工作在丁类状态。这就是开关式场扫描电路的基本出发点。 如果工作在开关状态的输出级能输出如图5.6,14的宽度不同的高频方波脉冲，再经过低通滤波器加以平滑，就能得到场偏转线圈所需要的线性锯齿波。因此开关式场输出级的输入信号不再是锯齿波，而是如图5.6,14所示的高频方波脉冲。脉宽调制器就能得到这种波形，将场振荡级输出的场锯齿波和三角波发生器输出的高频(150kHz)三角波加入比较器，就得到场输出级所需的高频方波脉冲，如图5.6,15所示。所以，开关式场扫描的方框图如图5.6,16所示。 5.6.4 行输出电路与逆程供电 一、电路基本原理 图5.6,17是行输出级的原理图和等效电路图。在图(a)中，B1是行推动变压器，BG是行输出管，D是阻尼二极管，Cs为S形校正电容，LH是行偏转线圈，LT是行偏转线圈，LT为行线性调节器，C是逆程电容，B2为行输出变压器。 图(b)为其等效电路，与LH并联的B2初级电感L′>>L1H，可忽略L′的分流作用而视为开路;LT和Cs都与LH相串联，由于LT>>LH，Cs较大，均视为短路;Cs两端的电压等于电源电压;在工作过程中基本不变，可等效为直流电源;行输出管和阻尼管均中视为开关。下面分析行输出级的工作过程，有关电流与电压波形，如图5.6,18所示。 1. 正程右半段(t1,t2)形成过程 在t1时刻之前，行输出管BG基极无冲输入，ub=0，BG截止断开。逆程电容C上充得电压等于E，uc e=E，D反向偏置也断开。 在t1时刻，ub为正脉冲，即ub,0，u c e=E,0，BG导通。逆程电容C通过BG 迅速放电，使u c e=u c e s(u c e s为BG的饱和压降)，D仍然断开。在t1,t2期间，等效直流电源E通过BG给LH充磁，在LH中产生近似于线性增长的电流IY，如图5.6,19(a)和5.6,18(b)所示。 在t,t2时 达到最大值。在t1,t2时期，IY从零线性增长至IYP，电子束也相应地从屏幕中心均匀扫描至屏幕的最右边，从而完成正程右半段的扫描[如图5.6,19(b)]。此间，电源给LH充磁，贮存起磁能。 2. 逆程右半段(t2,t2)形成过程 在t2时刻，ub变为负脉冲，即ub,0，uce=u c e s，BG和D均断开。偏转线圈中的电流(IYP)不能突变，转向逆程电容C充电，如图5.6,20(a)所示。其结果使uc上升，IY减少，给C充电一直持续到t3，IY减少至零，逆程电容C的电压达到最大值，偏转线圈中的磁能全部转变成电容的电能。实际上，LH和C组成了谐振回路，逆程偏转电流在其中形成自由振荡，其周期 ， t2至t3期间只是自由振荡的第一个周期。随着IY从最大值迅速下降至零，扫描电子束从屏幕的最右边迅速地回扫至屏幕中点，完成逆程右半段也即前半段的扫描，如图5.6,20(b)所示。 3. 逆程左半段(t3,t4)形成过程 在t3时刻，ub仍为负脉冲，即ub,0，uce,u c m a x,0，BG和D都断开。LH、C形成的自由振荡进入第二个1/4周期，逆程电容C将向LH放电，所以流过偏转线圈的电流IY方向相反，加图5.6,21(a)所示。放电结果使uc变小，IY变大。到t=t4时，uc=0，IY达到反向最大值(,IYP)。也就是说，在t2,t3期间，偏转电流IY由最大值IYP变到零时，偏转线圈的磁能全部转变成电能，在t3,t4期间则相反，电能又全部转变成为磁能。如果不考虑逆程时间的损耗，则偏转电流的正向与负向峰值电流的幅度相等。 在t3,t4期间，随着IY从零迅速地变到,IYP，电子束从顺扫至屏幕最左边，完成逆程左半段、也即后半段的扫描，如图5.6,21(b)所示。 4. 正程左半段(t4,t6)形成过程 在t=t4时，ub,0，uc e=0，BG和D仍然断开，LH中的电流将向C反向充电，如图5.6,22(a)所示。若无阻尼二极管且ub,0，则反向充电一直持续下去，进入自由振荡的第三个1/4周期;但有阻尼二极管时，当逆程电容两端的电压反向充电到-0.7V(令此时刻为t5)，则使阻尼二极管导通，偏转电流IV将经过D转向等效电源充电，如图5.6,22(b)所示。偏转线圈的磁能变成S校正电容的电能。在此期间， ， 其中τ,LH/RD，RD为阻尼二极管D的正向电阻，当τ较大时，IY近似为一线性变化的电流，并在t=t6时刻，IY=0。实际上，当t,t5时，由于uce=-0.7V，由图5.6,17(a)看出，不管ub,0中ub,0,uce经B1的次级加在BG的集电要结，产生反向电流Ic b o，所以在t5,t6期间，是由LH、电源E及二极管D和输出管BG构成电流回路的。 在t4,t6期间，随着IY由反向最大值,IYP近似线性地回升至零，电子束相应地从屏幕最左边均匀地扫到屏幕中心，完成正程左半段也即前半段的扫描，见图5.6,22(c)所示。 在t,t6，ub已为正脉冲，当LH和 IY一旦为零时，等效电源E就迅速给逆程电容正向充电，使其两端电压由,0.7V变成等于或大于零伏，即uc e?0。由于ub已为正脉冲，所以BG导通、D断开，将进入第二个行周期，重复上述的过程。 二、关于行输出的几点说明 1. 行偏转电流IY 由上述可知，行偏转电流IY是锯齿波，它的一个行周期可以分成三个阶段:即扫描正程前半段、后半段和扫描逆程。扫描正程的前半段主要由阻尼管D、LH和E构成的电路来完成，它使电流IY由,IYP逐渐上升到零，相当于图5.8,18中t4,t6这段时间;扫描正程后半段是由行输出管BG、LH和电源怕电路来完成，它使IY由零增大到IYP，相当于图中t1,t2或t1′,t2′这一段。在正程期间，BG和阻尼管D都只起开关作用，线性电流的形成决定电源E和LH，线性好坏主要取决回路的时间常数(LH/R)，时间常数越大，线性越好。所以，行偏转线圈的电阻RH，行输出管和阻尼管的导通电阻R0和RD要求尽量的小。扫描逆程是LH、C构成的振荡回路中产生自由振荡而形成的。逆程时间决定于自由振荡周期，并且等于振荡周期的一半，即 大约为12us。因此，行逆程时间并不等于行输出级激励脉冲负半周的时间。 从能量循环过程来看，在正程后半段，电源E通过输出管向偏转线圈提供能量;在正程前半段，偏转线圈又通过阻尼管把能量归还给电源。它们的差值就是电路损耗的能量。损耗越大，电流正峰值IYP越大，电流的负峰值?,IYP?越小。因此行锯齿波正半周面积大于负半周面积，而平均直流成分不等于零，这会引起光栅偏在一边。为此，要用隔直电容和偏转线圈串联，这个电容就是S校正电容， ,2uF)，在工作过程中C3上充得的电压基本上不变，可等效为其容量较大(1 电源E。 2. 行逆程电压 扫描逆程期间，在逆程电容C上将产生一个很高的脉冲电压，它等于偏转线圈LH两端的电压和电源E相串联，即uc,uLH+E，而 式中， ， 根据式(5.6,4)，式(5.6,5)变成 晶体管集电极电压等于C两端的电压，即 可见，正程时间Tt越长，逆程时间Tr越短，则uc电压越高。当Tr,12us，T t,52μs时，;当不加外同步信号时，行周期可能比64μs长，故us?(8,10)E。 上述脉冲高压称为行逆程脉冲电压，它要求行输出管必须具有足够大的耐性能。但另一方面，可利用它产生显象管所需的高压和种中压。 3. 行输出级的激励问题 ?行输出基极输入脉冲的负半周宽度(即行振荡脉冲宽度)通常等于20μs左右，这是因为:第一，如果激励脉冲负向宽度12μs，则当ub变成正电压，使行输出管在逆程期间导通。此时，行输出管集电极电压很高，会产生很大的电流，导致管子烧毁。为了安全起见，激励脉冲负向宽度应大于16μs。第二，在理论上，行输出管只需在正程后半段(26μs内)导通，负向宽度最大可取为38μs。但为了改善正程前半段。即阻尼管导通期间的行线性，应使行输出管提前18μs导通(见5.6.5节)。所以励脉冲负向宽度取值为16,26μs，以20μs时线性最好。 ?行激励级有两种工作方式:同相激励和反向激励。行激励管和行输出管同时导通、同时截止的方式称为同相激励。若两者总是一个导通，一个截止称为反相激励。通常都采用反相激励，因为它比同相激励优越:其一，不会在行推动变压器中，因而管同时截止而产生很高的电势，避免了行推动管ce结和行输出管be结遭到击穿。其二，由于行输出管导通时，行推动管截止，因此行推动管起着隔离和缓冲的作用，减少了行输出级对行振荡的影响，稳定了行振荡的频率。 4. 行输出级的功耗 行输出级的功率消耗很大，约占整机功耗的60,70,。行输出级的功耗由正程损耗和逆程损耗两部分组成。正程损耗主要包括:扫描正程期间，偏转线圈的电阻损耗以及晶体管和阻尼二极管的内阻损耗。逆程损耗包括五项:?偏转线圈和电容的谐振损耗。因为偏转线圈存在电阻分量，逆程电容也存在一定漏电，所以在逆程期间，偏转线圈和逆程电容发生谐振时，要消耗掉一定的有功功率。?逆程变压器磁芯材料的铁耗:包括磁滞损耗和涡流损耗。?行输出级输出直流功率:行输出要向电视机其他部分提供不同的低、中、高压电源和各种行频控制信号，这些都需要消耗很大的功率。?高压线圈的介质损耗。?回扫期间行输出管的截止损耗。下面仅对行输出管的截止损耗进行分析。 当激励电压从正向偏置变成负向偏置时，集电极电流实际上不能马上变为零，而要经过一段时间tc o，它主要决定于晶体管的贮存时间和下降时间，如图5.6,23所示。在这一期间，由于集电极电压上升很快，因而输出管的功耗很大。可见必须缩短t c o，要求小于1μs。因为 (f为晶体管的特征频率，Ib2为基极反向激励电流)，故必须选择高频管，且基极反向激励电流要大，通常要求Ib2?3IYP/β。 5. 高压、中压、低压的产生电路 利用行输出变压器将行逆程脉冲进行变压、整流和滤波可以得到显象管所需的高压和中压，视放管所需的中压直流电源，以及其他部分所需要的低压直流电源。 这种电路的优点是简单而实用，并且当扫描中断时，高压自动消失，从而保持了显象管。另外，由于是行频脉冲，比较容量滤波。但它也有缺点，即等效内阻较高，使得电压调整率变坏。当显象管亮度增加时，各极电压将有所下降，会产生电子束散焦和图象画面尺寸变大等现象，因而应注意将其控制在一定的范围之内。 行逆程脉冲经变压器隔直作用成为双向波形，见图5.6,24(a)所示，且正向电压数值u1约为负向电压数值u2的6,10倍。如果将u1升压，经整流而取得直流电压，称为脉冲整流方式，如图(a)所示。它一般适用于需要高电压、小电流的负载。如果利用较低的负向峰值u2进行升压、整流，则称为扫描整流方式，如图(b)所示。它一般适用于低电压、大电流的负载。 三、逆程供电式行输出电路 逆程供电式行输出电路的设想非常简单，它产生锯齿波电流的电路和平常的一样。区别仅在于供电的方式:在一般的行输出电路中，需要有一个与行频振荡无关的稳压源E来供电，不论市电电压如何改变，只要这个E是稳定的，行输出(或整机)的就是稳定的;而在逆程供电式电路中不用传统的稳压源，而是直接把市电整流，然后利用行输出变压器加一只大功率开关管以产生行频的强振荡。这个开关管接成恒流装置，并在逆程期间以恒定的电流I向电解电容充电，从而产生供电恒压源E，这个E与I之间成正比关系。因此，不论市电电压如何改变，只要E是稳定不变的，E以及整机的工作就是稳定不变的。它的主要优点是取消了调整管和电源变压器，而同样具有稳压作用，且效率较高。 逆程供电工行输出级原理如图5.6,25(a)所示。BG1为行输出管，D1为阻尼管，LH是行偏转线圈，L′是逆程变压器初级，次级整流可获得各种电压。由此可见，与原来行输出电路的区别仅是原来接电源E处改为电容CE，加了一个脉冲恒流源。它在逆程期间向行输出电路提供恒流电流，使CE充电到E，而正程时恒流源处于断路状态，因此正程时电路工作情况和原电路完全相同。脉冲电流源通过互感引入，基本电路如图5.6,25(b)所示。BG2为供电管，D2为稳压管，Ui为整流后的直流电压，通常由220V市电直接整流，所以Ui约300V。供电管工作于脉冲状态，由行输出逆程脉冲激励，逆程变压器L′耦合到L2，所以，在逆程时D2上出现恒定电压U2使BG2导通，基极电流Ib2,(U2,Ubc)/R2为常数。因此，L1中矩形脉冲电流的幅度基本恒定，它耦合到L′使CE充电到恒定值。正程时BG2截止，CE上的电压相当于电源E，它向行输出电路提供能量，由于CE容量较大，又以15625Hz的重复频率不断充电，所以电压基本恒定，数值约为12,18V，大小由L1、L′的匝比及供电管BG2的电流决定。CE上电压还可以输出供给全机的需要，因而起到了稳压电源的作用。 在分析上述电路原理时，存在一个很大的矛盾，即行输出级的能量由供电管提供，而供电管的工作要行输出逆程脉冲来激励，两者互为前提条件。当开机时，CE上没有电压，行输出级不能工作，逆程脉冲不出现，供电管也不能工作，能量不能输入，电路将始终处于完全截止的状态。因此，必须设置启动电路，给行输出级提供一定的能量，使行输出级首先工作起来，使它提供逆程脉冲推动供电管工作，然后行输出级再从供电管取得能量。电路进入平衡状态后，自动切断启动电 路，完成启动过程。另外，逆程供电式行输出电路必须考虑与电网隔离，否则整机底板带电，十分危险。所以必须解决启动与隔离问题。 启动与隔离的电路形式很多，下面举一例说明。图5.6,26采用一只小型灯丝变压器作隔离启动，并供给显象管灯丝电压，同时，又解决了伴音输出级单独供电的问题。 变压器可以装在印刷板上，接通电源后，灯丝变压器输出电压通过启动二极D3整流对CE充电，使输出级开始工作。电路稳定后，CE上有32V电压使D3截止，32V电压可以供给行、场扫描电路，供电管BG2部分电路浮置，行输出级接地，机器底盘不与电网连接，所以不会带电。 5.6.5 扫描非线性失真的校正 一、场扫描非线性失真的校正 产生场扫描电流非线性失真的原因: ?场振荡器产生的锯齿波实际上是利用阻容充放电形成的指数形锯齿波，正极性锯齿波具有上凸特性，负极性锯齿波具有下凹特性。?场输出级晶体管的Ib,Ic特性曲线引起锯齿波电流的上凸失真。?场输出扼流圈的分流作用和耦合电容不够大均能引起正极性锯齿波的上凸失真。 常用的校正措施有两种: ?采用预失真的方法。对场输出级所输入的波形预先加以校正，以保证场输出级输出直线性的锯齿波电流。?利用反馈方法来改善输出级锯齿波电流的直线性。下面举例说明。 1. 预失真法。场扫描电路因上述各种原因使正极性锯齿波电流产生上凸失真，使电视图象的上部拉长而下部压缩。如果场输出级输入合适的下凹锯齿波，就能得到校正，而最终输出线性良好的锯齿波，如图5.6,27所示。在锯齿波形成电路与场输出之间加入预失真网络，使上凸锯齿波变成略带抛物(即下凹)的锯齿波加入场输出级。 2. 反馈法。利用负反馈能改善电路的非线性失真和频率失真。场输出级是功率放大器，应用负反馈是很合适的。在图5.6,28中，与偏转线圈串联的小电阻RF上，能准确地产生正比于偏转电流的压降。将此电压负反馈到前级，能使锯齿波电流的线性大为改善，并增加了电路的工作稳定性。在场扫描电路中，不仅利用负反馈，还可以利用正反馈来改善锯齿波的直线性。 二、行扫描非线性失真的校正 行扫描电流非线性失真的原因，是由于行偏转线圈的电阻RH、行输出管导通内阻R0和阻尼二极管导通内阻RD均不为零。所以，电源E对行偏转线圈电感充电不能得到理想的线性锯齿波。由于场输出级工作于放大状态，因而可以利用输入波形的预失真和反馈方法来校正输出锯齿波电流的非直线性失真，而行输出级工 作在开关状态，它不能采用预失真法和反馈法，只能直接对输出级的锯齿波电流进行加工，才能校正其线性。 1. 正程后半段失真的校正 正程后半段的失真是由偏转线圈的内阻RH和行输出管导通内阻R0所引起的，如图5.6,29(a)所示。 ，当Ic很小时，IY?EH/LH，IY为近似线性波形;当Ic较大时，在(Rb+RH)上产生的压降越大，使Ic的增大速度变慢，产生如图(b)所示波形。因此，图象右半段后部被压缩，如图(c)所示。 采用行线性校正器LT可以校正这种失真，见图5.6,30。LH是一只可饱和的电抗器，串接在偏转线圈的支路中。当扫描电流IY较小时，它的电抗值较大并保持恒定，故其两端有较大压降。当偏转电流增大到某一值时，磁芯开始饱和，电抗值减少，其两端的压降也减少，以此来补偿电阻(RH，R0)上的压降增加，使LH两端的电压保持基本不变，因此，IY能保持线性增长。 2. 正程前半段失真的校正 行扫描正程前半段偏转电流的非线性，主要是阻尼管的正向内阻所造成的。当扫描电流逐渐减少时，阻尼管内阻RD增大，因此，电流IY变化率减少，形成弯曲的电流波形，使光栅中心偏左区域的图象受到压缩，如图5.6,31(b)所示。校正这种失真的方法有二种。 ?提前导通行输出管。行输出管比理论导通时间提前18μs导通，使在阻尼管导通的后偏转线圈的电流线性化，如图5.6,31(a)所示。行输出管大致在阻尼管导通8μs后就导通，输出管的导通与截止时间分别为44μs和20μs。 ?阻尼管接升压圈。如图5.6,32所示，把阻尼二极管D接在行输出变压器圈数较多的抽头上。由于阻抗变换作用，使折合到偏转线圈两端的等效二极管内减小，从而减少其对偏转电流线性的不良影响。 三、延伸性失真的校正 虽然锯齿波电流可以使偏转线圈产生均匀直线性变化的磁场，继而电子束获得均匀的偏转角速度，但是由于显象管屏幕曲率半径大于电子束的偏转半径，即使在相同角速度下，偏转角越大，电子束在屏幕上的线速度也越大。即电子束在屏幕中间扫描速度慢。四周的扫描速度快，造成图象从中间向四边逐渐变宽的现象，称为延伸性失真，如图5.6,33所示。 为了克服这种失真，应该把线性的锯齿波电流修正成具有“S”形的波形，从而延缓图象边缘的扫描速度，这种方法称为“S校正”，如图5.6,34所示。在行输出偏转 线圈支路串入电容Cs，就能获得S形行扫描电流，故Cs称为S校正电容。行偏转线圈电感LH和Cs产生串联谐振，谐振电流为正弦波，它与行锯齿波迭加成S形电流波形。LH和Cs的串联谐振周期越长，校正作用越弱;T2越短，校正作用越强，甚至出现过校正。通常T2,3THT为宜，其中THT,52μs。若LH,370μH，可算出Cs,1.68μF，所以通常Cs取1,2μF。同理，在场输出级中，与场偏转线圈串联的耦合电容也具有S校正的作用。 5.6.6 行、场扫描集成电路 一、行、场扫描集成电路的特点: 集成化行、场扫描电路除了输出级外，都可以实现集成化。中小屏幕黑白及彩色电视机中的场扫描输出级也可以实现集成化，但大屏幕黑白和彩色电视机中，考虑到功耗和耐压等因素，行扫描电路的输出级尚不能实现集成化，一般还是由分立元器件组成。 集成化行、场扫描电路的主要优点是: 1. 行、场振荡电路多采用定时电容和施密特触发器构成。频率稳定度高，省去了体积较大和重量较重的行、场振荡变压器和场阻流圈，体积小、重量轻，省铁、省铜，因此，经济技术效果好。 2. 行AFPC电路的鉴相器多采用模拟乘法器，鉴相灵敏度高。加入抗干扰电路和时间常数转换电路，在行频张过程中，时间常数小，保证鉴相灵敏高，有比较宽的张范围;行振荡电路一旦被引入到同步状态，抗干扰问题就成为主要矛盾，这时时间常数变大，鉴相器灵敏度降低，但是干扰能力增强，因此，干扰信号不会使电路失去同步。 3. 场扫描电路中的场频、场幅和场线性调整电路之间的隔离较好。调整时，相互之间的牵引现象小，组装、高度简单，使用方便。 二、行、场扫描集成电路举例 行、场扫描集成电路可分为三类:一类是场扫描集成电路，常见型号有KC581，μPC1031Hz，TA7242，IX0035TA等，它们通常包括内部稳压电源，场同步电路，场振荡器，锯齿波电压形成电路，线性校正电路，场输出电路以及回扫脉冲钳位电路等。总之，它只需要配接较少的外部元件，就能完成分立元件场扫描电路的所有功能。 第二类是行扫描集成电路，常见的型号有HA1166Z，它包括行振荡电路，行推动电路，AFPC电路及内部稳压电源等。主要用在中、小屏幕黑白电视机中，完成除行输出级之外的全部行扫描电路功能。另外，由两块集成块7CD9和7CD10组成的行扫描电路，它包括同步分离，抗干扰电路，时间常数转换电路，消二倍行频电路，鉴相器，行振荡和内部稳压电路。它能完成除行推动和行输出以外的行扫描电路的功能。 第三类是行、场扫描集成电路，常见的型号有AN295，TA7609P，AN5435，HA11235等，它们能够完成行、场扫描电路所有小功率电路的功能，但都不包括行推动和行输出;TA7609P和AN5435还不包括场输出，HA11235还不包括场输出和场推动。现以使用最多的TA7609P为例作一简介。 TA7609P可以完成同步分离，行AFPC，二倍行频振荡，双稳态触发器(用作二分频)，X射线保护，行前置推动，场同步放大，场振荡，场锯齿波电压形成，场前置推 动等功能。TA7609P集成电路具有下列特点:?场、行扫描电路分别使用各自的独立电源，互相之间隔离较好。?采用二倍行频振荡器，提高了同步稳定性，可保证隔行扫描准确性。?内部不带功放电路，可以灵活地运用于各种不同屏幕的彩色和黑白，特别适用于中、大屏幕的彩色和黑白电视机。?正是由于采用二倍行频振荡器和2?1分频电路，?脚输出的行频开关脉冲前沿陡峭，高次谐波十分丰富，容易对光栅造成竖条干扰。因此，应注意线路的设计，加以接滤波、阻尼元件，才能减少行频干扰。 TA7609P内部电路方框图及典型应用电路如图5.6,35所示。场输出、行推动以及行输出电路均由外接元件组成，其中场扫描输出电路为泵电源供电的OTL输出。TA7609P的工作原理如下: 负极性全电视信号自(16)脚进入同步分离电路，它一方面从(14)脚输出正极性复合同步信号，供给解码器等电路使用，另一方面在内部将负极性复合同步信号送到AFPC鉴相电路，作为行扫描基准信号。鉴相器的另一输入来自行输出级，经外接积分电路，把行逆程脉冲变成锯齿波，自(1)脚馈入，并与行同步信号进行相位比较。在同步信号持续期，(1)脚电压产生与误差相关的变化，经外电路积分，加到(2)脚的外接行振荡定时元件，使定时电容器的充电延缓或加速，达到频率、相位同步的目的。 TA7609P的行、场扫描电路集成在同一基片上，由(15)、(11)脚分别供电。为了使行扫描脉冲对场扫描电路的干扰在奇、偶场情况相同，采用二倍行频行扫描振荡器。为了获得行频方波输出((4)脚)，设有2?1分频电路。 当行输出过大、显象管高压过高时，行逆程脉冲经外接整流电路，从(3)脚加至过压保护电路，进而使(4)脚变为低电位，导致行输出级的工作停止，起到过压保护作用。 分离出的复合同步信号经外接积分电路，取出正极性场同步脉冲加至(12)脚，经放大，使外接于(10)、(13)脚的场振荡定时电路中的电容器的充电过程提前完结，强迫场振荡器按场同步信号提前转换工作状态，达到同步的目的。 场扫描振荡器产生的方波加到场锯齿波形成电路，控制(9)脚外接电容器的充放电，从而形成锯齿波。再经放大后，在(7)脚得到正向场激励输出。为了校正锯齿波的非线性，由(8)、(9)脚分别引入取自场输出级的负、正反馈，为了消除反馈信号造成的相位偏离，在(6)脚外接电容器，以获得相位补偿。 ?5.7 显象管及其附属电路 显象管(Picture Tube)是电视系统的终端显示器件，它能实现电光转换，将电视信号转换成电视图象，其性能对重现图象的质量起着关键性的作用。 5.7.1 黑白显象管 黑白电视显象管由电子枪、荧光屏和玻璃外壳三部分组成，其构造如图5.7,1所示。 一、电子枪 电子枪的作用是发射密度可调的电子流，并通过聚焦和加速，形成高速、聚焦良好的电子束轰击荧光屏，产生细小的圆形光点。 电子枪由阴极，控制栅极，加速极，聚焦极，第二、四阳极等五个电极组成。 阴极----- 呈圆筒形，里面装有热丝，热丝通电发热后把阴极加热，使阴极发射电子。 控制栅极------为一套在阴极外面的圆筒，呈中心开口状，以便让电子流通过。改变控制栅极相对于阴极的电压，就可以控制电子枪发射电子的能力。 加速极------位于控制栅极之前，通常加有几百伏的正电压，其作用是对飞向屏幕的电子流进行加速和一定程度的聚焦。 高压阳极------亦称第二阳极，当分为两部分时称第二、四阳极。高压阳极位于加速极之前，它由两节圆筒构成，中间用金属条连接起来;靠近锥体部分的一节圆筒(可称为第四阳极)还通过弹簧片与锥体内壁石墨导电层相连，石墨导电层又与荧光屏背后的金属铝膜相连;所以高压阳极实际上包括了两节金属圆筒、内壁导电层和金属铝膜。其上加有9,16kV的电压，形成一个等电位空间，对电子束起主要加速作用，以提高屏幕亮度。为了绝缘，高压不能从管脚而从高压嘴加入高太阳极。 聚焦极----在高压阳极的两节圆筒之间，套着一只直径较大的金属圆筒，它就是聚焦极。它与高压阳极的两个圆筒形成单透镜，对电子束起主要聚焦作用。此外，阴极、控制栅极、加速极形成浸物透镜;加速极与第二阳极形成浸没透镜，对电子束起预聚焦作用，如图5.7,2所示。聚焦极上通常加有几百伏可调直流电压，改变其大小能使电子束在屏幕上聚焦成一小点，从而提高图象清晰度。 二、玻璃外壳 由管颈、玻璃锥体、幕面玻璃三部分组成。管颈为一细长管子，内装电子枪。幕面玻璃内测涂有一层荧光粉，构成荧光屏。玻璃锥体将幕面玻璃与管颈连接起来，内外均涂有石墨层，其作用有三点:?内壁石墨导电层与高压阳极相连，形成一个等电位空间，以保证电子束的高速运动。?外壁石墨导电层接地，内外两层石 墨层间形成500,1000PF电容，可供高压整流后作滤波之用。?石墨层系黑色，可充分吸收管内的杂乱反射光，从而有助于提高图象的对比度。 三、荧光屏 荧光屏是显象管的发光面，电--光转换正是靠它完成。屏幕内壁沉积一层厚度约为10μm的荧光粉膜，其后面又蒸涂上一层约1μm厚的铝膜。称为铝背。由于电子质量小，速度高，很容易透过铝膜打在我膜上，所以蒸涂的铝膜对电--光转换几乎没有影响，而荧光膜发出的光线却被铝膜反射向管外，以增加荧光屏幕的亮度。另一作用是保持荧光膜不受离子冲射而损伤，因离子质量大、速度小，不能穿透铝膜。 在正常工作范围内，电子枪的控制特性为 上式中，Ie为电子束电流，ke为比例常数，ug为控制极上所加电压，Eg0为显象管束射电流的截止电压，γ是非线性系数，一般为2,3。 如果栅极所加偏太刚好等于Eg0，且用钳位电路将电视信号的黑白电平固定在所加偏压上，那么加在阴极和栅极之间的图象信号电压E和I，有下列关系: 实验证明，在束射电流较小时，屏幕亮度B和射束电流Ie成正比。所以屏幕亮度B和图象信号电压E也有类似关系: 上式中k为常数，γ为电光转换的非线性系数，一般为2,3。 为在高阳极电压下实现电子束的大角度偏转，多采用磁偏转方式。在管颈上套置行、场偏转线圈，并分别进入行频和场频锯齿波电流，即可实现电子束的行、场匀速直线性扫描。 5.7.2 彩色显象管 一、概述 彩色显象管有三枪三束荫罩式显象管、单枪三束管和自会聚管三种，由于前两种管会聚很复杂，已经被淘汰，目前自会聚管占绝对压倒优势。自会聚管的荫罩与三色荧光粉结构如图5.7,3所示。荫罩采用开槽断续条状结构，与此相应，三色荧光粉也采用条状结构。 会聚(Convergence)是指三个电子束无论在无扫描状态(静态)下，还是在有扫描状态(动态)下，在任何位置上都能从一个荫罩孔中穿过并打到一组荧光粉点上。无扫描状态下的会聚叫静会聚(Static Convergence);有扫描状态下的会聚叫动态会聚(Dynamic Convergence)。静态会聚的误差主要是由于生产工艺的误差所产生。而动态会聚的误差主要是由于扫描时，三个电子束的会聚点组成的会聚曲面(以电子束偏转中心到荫罩中心的距离为半径，以该偏转中心为圆心的球面的一部分，图5.7,4中未标出来)，的曲率半径小于荫罩板的曲率半 径所产生，如图5.7,4所示。在自会聚管中，静会聚由管外的会聚磁铁进行调整，动会聚依靠精密设计的偏转线圈，形成特殊的磁场分布来校正。 色纯(Purify)是指单色纯净的程度。即红、绿、蓝三种电子束只能分别激发与其 对应的红、绿、蓝荧光点。也就是说，当红、绿、蓝三电子枪分别独立工作时，屏幕应分别只出现红色、绿色的蓝色。产生色纯不良的原因是，三个电子束的偏转中心与三个曝光中心不重合。某色曝光中心是指该色荧光粉点和荫罩孔的连线与相应电子束中心轴线的交点。偏转中心是指:扫描电路束与该电子枪轴线的交点。因此，调色纯就是移动偏转线圈和纯化磁铁，使上述二个中心重合。调试步骤如下:先让红电子枪工作，调色纯环磁铁，使自会聚管屏幕中心垂直线位置呈纯红色;继而移动偏转线圈，使屏幕中心垂直线以外的整个区域呈纯红色。再分别对绿、蓝电子枪重复上述步骤。 二、自会聚管 自会聚管的最大优点是无需进行复杂的会聚调整。它采用精密直列式电子枪结构， 如图5.7,5所示。因此，能产生彼此间距很小，且位于同一平面的三条电子束，从而消去了产生垂直方向动会聚误差的主要因素。另外，采用精密环形偏转线圈，产生特殊的非均匀磁场，能自动校正动态会聚误差。因而无需进行繁琐复杂的动会聚，调整使彩色显象管的安装、调整工作与黑白显象管一样简便。自会聚管的电子枪除有三个独立的阴极引线用以输入三个基色信号和进行白平衡调整以外，其它各极都为公共引线。 1. 静态会聚。由于制造管子时的工艺误差，自会聚管也存在静会聚问题，使得两条边束不能和中束正好同时穿过屏幕中心的荫罩孔。利用套在管颈上的两对永久磁铁作成的磁环，可以校正多种误差，如图5.7,6所示。其中，一对是四磁极式磁环，它能使两边束产生等量而反向位移;另一对是六磁极式磁环，它能使两边束产生等量而同向位移。它们的中心部位磁场均为零，故中心束不受影响。因此，利用它们能对三条电子束出现的各种偏移进行校正，使之达到静会聚良好。 2. 动态会聚。如果采用均匀磁场的偏转线圈，对一字排列的三条电子束进行偏转。当三条电子束在屏幕中心点会聚时，它们在四周边缘将出现与电子枪相反排列的失聚分开状态，产生如图5.7,7所示的向四周扩散的光栅。例如，电子枪排列为B、G、R，失聚时，荧光屏上为R、G、B排列。为了改善这种失聚现象，自会聚管采用非均匀磁场的偏转线圈。它的垂直偏转磁场设计成桶形分布，水平偏转磁场设计成枕形分布。这样，使动会聚获得自动校正。 A. 桶形分布的场偏转磁场如图5.7,8(a)、(b)所示。桶形分布的每一切向磁场，可分为水平和垂直分量。前者使电子束在垂直方向上下运动，完成正常的垂直扫描运动;后者使电子束左右移动，藉此补偿动态失聚。例如，上半场时(如图(a))，电子束受左向水平磁场作用而向上偏转;而磁场的垂直分量，则便 红电子束和蓝电子束分别向右和向左移动。正好使失聚的红、蓝电子束向绿束靠拢，聚合在一起。在下半场(如图(b))，由于偏转电流换相，使磁场反相，它的水平分量使电子束向下运动，其垂直分量依然使红电子束和蓝电子束分别向右和向左移动，正好下半部分的失聚得以补偿。精心设计桶形分布的场偏转磁场， ,7(b)所示的失聚现象校正成图5.7,8(c)所示的结果:使中心可使图5.7 垂直线完全重合，而且使两边束校正成与中心绿电子束相平行的垂直线。 由于场偏转磁场桶形分布的结果，两端磁力线密度比中间为高，所以二边束(R与B)处的磁场水平分量必须比中束(G)处强，故中间绿电子束的垂直偏转幅度将稍小些，需由磁增器加以校正(见后述)。 B. 枕形分布的行偏转磁场如图5.7,9(a)、(b)所示。位于左右两侧的红、蓝电子束的磁场比位于中心绿束的磁场强。图5.7,9(c)(d)中虚线表示了电子束在平均行偏转磁场作用下偏转失会聚的情况。图(a)和图(c)示出左半行扫描中某瞬间水平偏转磁场的分布及电子束偏转情况。由于枕形磁场的不均匀性，当红束向左 偏转，通过中心弱磁场时偏转量将相对变小;但蓝束偏转通过枕形磁场较强的位置，偏转量加大;绿束位于中间磁场最弱的区域，受到的偏转量最小，结果如图(c)中实线所示。在右半行扫描时则如图(b)和图(d)所示。全理设计枕形 ,8(c)中两边束重合，但不一定与中心录束重合。经过桶形磁场，可使图5.7 和枕形磁场校正后，失聚情况如图5.7,9(e)所示。 C. 磁增强器和磁分路器。由于磁场的桶、枕形分布，使两边位置的磁场较中间强，因此，中间绿束偏转幅度稍小，图5.7,10(a)示出经垂直和水平动会聚校正后的光栅。为了使三色光栅重合，在电子枪顶部设置了附加磁极(见图5.7,5)，它实际上是四个磁环(如图5.7,10(b)所示)，与两条边束同心的磁环产生磁场作用，可使两个边束的光栅尺寸有所减小，故称磁分路器。装在中心束上、下的两个小磁环是磁增强器，使中心束光栅尺寸有所增加，因此它们的总效果是使红、绿、蓝三个光栅重合。加入磁增强与分路器后的磁场分布和校正后的光栅如图5.7,10(c)、(d)所示。 5.7.3 彩色显象管的附属电路 一、枕形失真的校正 显象管屏幕曲率半径大于电子束偏转半径所造成的延伸性失真，随着偏转角加大而呈现如图5.7,11所示的枕形失真，在大偏转角显象管的黑白电视机中，枕形失真用加在偏转线圈上、下、左、右的小块永久磁铁来校正。但彩色电视机中由于加入永久磁铁会破坏会聚和影响色纯度，故采用修正行、场扫描电流波形的方法来校正光栅的枕形失真。 1. 对水平(左右)枕形失真，可利用场频抛物波去调制行偏转电流，使每一场内的行偏转电流的幅度不等。中间各行的电流幅度大，使偏转距离增加;上、下 各行的电流幅度减小，因此偏转距离也减少。校正水平枕形失真所需的扫描电流波形如图5.7,12所示。 2. 对于垂直(上、下或南北)枕形失真，则是利用行频抛物波迭加到线性场偏转电流上，使每行的中间部分附加一点垂直偏转而不改变扫描正程的起点和终点，如图5.7,13所示。 为了清楚起见，在一场中只画出了7行，为了克服这种失真，在场扫描电流中，除了需要正常的锯齿波电流(如图(b))外，还应附加入行频抛物波电流(如图(c))。对于上半场各行应加入向上凸的幅度递减的行频抛物波电流;中间一行无失真，附加电流等于零;对于下半场各行，应加入向下凹的幅度递增的行频势物波。合成波形(如图(d))就是可以校正垂直枕形失真的场扫描电流波形。 二、白平衡调整 白平衡调整的目的，是为了用彩色电视机收看黑白电视节目或显示彩色电视信号中的黑白部分时，不论信号电平如何变化，都能保证不出现彩色。为此，彩色显象管三个阴极与栅极应具有完全相同的截止电压和调制特性。调制特性表示栅极电压Vg的变化引起阳极射束电流的变化，而且三种荧光粉应有相同的发光效率。然而，实际的彩色显象管栅阴调制特性，不能刚好有相同的截止点和斜率，且三色荧光粉的发光效率也不相同。 5.7,14示出白平衡调整原理图，其中图(a)表示显象管各栅极电压均相同时， B三个电子束栅阴调制特性的截止点和科率不同的情况。横坐标Vg表示R、G、 栅阴电压的大小，而纵坐标表示相对光输出的大小，它考虑了电子束阴极电流的大小与荧光粉的发光效率。因此，三个栅阴级间的输入信号即使相同，相对光输出的大小差别也很大。 白平衡调整可分暗平衡与亮平衡调整两步进行，暗平衡调整是把各电子枪的截止电压校正到相同。对于自会聚管而言，方法是改变三个阴极的直流电平，使红、绿、蓝三路的截止电压调到相同，如图(b)所示。 亮平衡调整主要是为了保证显象管在重现亮度较大的黑白图象时仍能保证灰度等级，而屏幕上不出现彩色。调整方法是改变各路的激励信号的大小，以补偿三路跨导特性的差异以及荧光粉发光效率的差异。例如，红色荧光粉发光效率低，可以人为地增大红色激励信号，调整过程是送入亮度阶梯信号，然后以红路为基准，分别改变绿色与蓝色视频输出信号的大小，使在高亮度区域的各级灰白条能保证无色，图(c)表示白平衡调整好后，不同的激励电压信号大小，可得到相等的R、G、B色光。