彩色电视机原理PAL制解码电路及系统课件.ppt

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1、第九章 PAL制解码电路及系统,9.1亮度通道及矩阵输出电路9.2 色度通道9.3 彩色副载波恢复电路9.4 PALD色度解码电路实例 复习思考题,9.1 亮度通道及矩阵输出电路,任务:将亮度信号Y从彩色全电视信号中分离出来,经过放大和处理后,与色度通道解出的色差信号R-Y、B-Y一起送给解码矩阵电路,以求出基色信号R、G、B,分别激励彩色显像管的相应阴极而实现彩色的重现。,要求:滤除色度信号和色同步信号；亮度通道应有足够的增益及线性工作范围(峰峰值输入约1 V,输出的三基色信号为100 V）应有足够的带宽(06 MHz视频信号不失真的通过)。亮度通道要有延时电路（亮度通道通频带6MHz，色度

2、通道2.6MHz，色度要延时到达解码矩阵，图像彩色镶边）设置保证直流分量的钳位电路，保证彩色背景色调饱和度不改变,9.1.1 彩色副载波抑制电路1、作用：滤除4.43 MHz的色度副载波信号。,2、要求,色度副载波信号（4.43MHz）与亮度信号(6MHz)频谱交错,色度信号能量集中在4.43MHz附近,色度副载波信号（4.43MHz）与亮度信号(6MHz)频谱交错,色度信号能量集中在4.43MHz附近,高Q值窄带陷波电路吸收深度15dB,吸收带宽150250kHz,说明：陷波电路会使4.43MHz附近的亮度信号被部分吸收,3、吸收电路,图(a)为串联谐振吸收电路,形式简单,吸收深度能达到抑制

3、副载波的要求,但由于有损耗rL的存在,对谐振频率的能量不可能吸收干净。,图(b)的桥T型吸收电路可对损耗rL进行补偿,达到吸收20dB的深度,在彩色电视机中使用较多。,4、自动清晰度控制(ARC)电路作用：避免因陷波电路而产生的亮度信号的高频损失。接收正常彩色电视信号时,副载波吸收电路工作,而接收黑白电视节目或信号太弱时,自动使副载波吸收电路不工作,就使黑白图像的清晰度达到正常水平。,VD的导通与截止由消色电压UACK控制。接收正常彩色电视信号时UACK约为4V,VD导通使桥T型吸收电路正常工作 当接收黑白信号或彩色信号微弱时,UACK近似为零,VD截止,桥T型陷波电路与地断开而不起作用,9.

4、1.2 轮廓校正电路作用：补偿副载波吸收电路对亮度信号的高频成分的损失，使轮廓突出，提高清晰度。,输入方波信号ui ui高频成分被C1旁路，L1整形成ue输出uc是L2与输出电阻组成的微分电路的输出 uc经C2耦合，L1R5再次微分得到udud和ue叠加在R2上，得到勾边波形uo,9.1.3 延时均衡网络亮度通道与色度通道的带宽不同，经过通道的延时不同，亮度比色度延时差为0.51s。延时差会导致图像的亮度和色彩在屏幕上产生水平距离误差。例如,0.7s的延时差在46 cm(18英寸)时屏幕上的水平距离差约有5 mm。,为使两者同时达到解码矩阵，在亮度通道中加入延时均衡网络。,延时线：延时均衡网络

5、一般做成一个集中元件,延时量约0.6s。一般采用两种形式的亮度延时线:圆筒形分布参数延时线,其体积较大 集总参数延时线,如多节累接的LC集总参数网络。国产的集总参数小型延时线的种类较多,例如YC-600 ns/1 500 就是由20节LC小型元件组成的一种延时线,外型尺寸为104030(mm)3,延时0.6 s。,9.1.4 直流分量恢复电路亮度信号若通过交流耦合电路,就会丢失直流分量而产生灰度失真和彩色失真。传送直流分量的方法有两种:在视频通道采用直接耦合,采用直流放大器。（要采取复杂的措施来克服电路的直流电平匹配和零点漂移问题）。视频通道仍采用交流耦合,在显像管之前对亮度信号用箝位的方法来

6、恢复直流分量,称为间接传送直流分量的方法。,彩色电视机中采用对消隐电平(黑色电平)箝位来恢复直流分量。,亮度信号经V1射随与C6耦合到V2放大后输出。,V4、R13、VD1、RW2和C6构成嵌位电路。,行同步脉冲经L4R11R10的延时网络加到V4基极上，使同步信号处于亮度信号的行消隐后肩上。,12V电源经RW2、VD1、R13、R14、RW3分压后V4射级电位UE为9.6V,无钳位脉冲时，V4截止，12V经R18V2发射结向C6充电,当同步脉冲到达V4基极，V4饱和导通，C6经V4迅速放电，至9.7V（UE+Uceo）,行同步脉冲过后，V4截止，C6经V2充电，充电缓慢，64us内近似不变。

7、视频信号消隐电平保持在9.7V。,调节RW2、RW3可改变箝位电平UE,因而也就改变了图像的背景亮度。,图 9-10 行同步延时作箝位脉冲,9.1.5 自动亮度限制(ABL)电路作用：防止背景亮度大引起显像管电子束电流过大，保证显像管安全工作，防止过载损坏元件，延长显像管寿命。,工作方式：利用高压电流IH的取样来控制显像管栅阴之间的电压。一类是栅控型ABL电路,调整显像管栅极电位来限制IH,（大屏幕黑白电视机）另一类为阴控型ABL电路,控制显像管阴极电位来限制IH,（彩色电视机）,L行逆程变压器的高压包,取样电阻,高压经VD2整流后加到显像管高压阳极,高压电流(即显像管的电子束电流)IH。,A

8、点电位UA=E-R3IH,正常情况下IH较小,故UA较大(大于12V),VD1始终导通,B点电位被钳在12V+UD1,电路对亮度不起控制作用.,若图像亮度过大,IH超过允许值,将在R3上产生较大电压降,使A点电位随之下降到小于12 V,则VD1截止,ABL电路起控。,IH增加，UAUB下降，V1基极下降，V1反相放大，V2基极电位上升，显像管阴极电位上升，IH下降。,IH增加使UA、UB及V1基极电位都下降,经V1反相放大使V2基极电位上升,V2跟随输出使显像管三个阴极电位上升,栅阴级间的电位降低，致使IH下降,达到自动限制亮度的目的。,9.1.6 解码矩阵电路,激励彩色显像管的方式：基色信号

9、激励、色差信号激励。,基色信号激励方式：,Y以及R-Y、B-Y由亮度色度通道解调还原,解码矩阵电路先由 G-Y=-0.51(R-Y)-0.186(B-Y)求得G-Y,再由 R-Y+Y=RG-Y+Y=GB-Y+Y=B 得到R、G、B三个基色信号。,一、G-Y色差矩阵G-Y可通过电路采用电阻矩阵得到，信号衰减大，不用。,调整RW1和RW2,可改变各放大器的增益,从而改变公共负载RC上两色差信号的叠加比例。,由于RW1、RW2引入了较深的负反馈,故输出电压Uo为,适当选取RC、RW1和RW2 即可得到Uo=G-Y。,两级具有公共集电极负载的加法器电路,二、R、G、B基色矩阵与视放输出级,发射结电压u

10、be=ub-ue=B-Y-(-Y)=B,在发射结完成了矩阵运算,共Y串联式矩阵和视放输出级电路,求得的R、G、B三基色信号经三个视放管放大倒相后加到彩色显像管阴极。,三、视放输出的频率补偿,普通共射级放大器要满足06MHZ通频带，要增加补偿电路。补偿方式：射极接电流串联负反馈电阻；发射极并联补偿电容；输出回路采用串并联电感补偿。,1、并联电感补偿,放大器集电极负载电阻RC上串入一个补偿电感L4,L4与CL组成并联谐振电路，谐振峰在放大器增益下降频率附近达到补偿。,L4的选取：L4=0.414R2CCL,达最佳补偿时,放大器上限频率约为未补偿时的1.73倍,2、串联电感补偿,视放输出级集电极与负

11、载电阻RL之间串电感L1,C1为晶体管输出电容和L1左侧引线杂散电容之和C2是显像管输入电容和L1右侧杂散电容之和,C1与C2的串联CL致使输出回路的谐振频率大大提高,9.2 色度通道,任务：从彩色全电视信号中解调出R-Y和B-Y色差信号，与亮度信号Y一起经矩阵电路得到RGB三基色,9.2.1 带通放大和ACC电路一、带通放大器的幅频特性带通放大器一般由谐振放大器构成。其幅频特性的选取与中放频响曲线有关。,彩色电视机的中放是采用窄带频响曲线,33.57MHz落在了左边斜坡上,造成色度信号两边带放大量不一样,视频检波后信号频谱,在色度通道中采取相应的补偿措施,以免造成色度信号的失真。使色度信号两

12、个边带的总放大量比较均匀,二、ACC电路（自动色度控制）作用：保持色度信号与亮度信号的振幅比不受色度信号幅度波动的影响,避免色饱和度失真。ACC电路的控制信号通常是利用色同步信号来检波,或者由色同步信号产生的半行频识别信号检波后作ACC控制信号。,分立元件带通放大器,V1为带通放大管,集电极负载是谐振选频回路,V2串在V1射极起负反馈作用。,ACC控制信号：由副载波恢复电路产生的半行频正弦波,经ACC检波及C10、R8、R7、L1、C9等滤波后得到正的直流控制电压送到V2基极。,若色同步信号幅度大,则ACC控制电压就大,Ub2的升高使V2导通程度下降,如此就使V1负反馈量增大而致增益下降。,电

13、路的控制调节使色度信号的输出幅度比较稳定,也就稳定了图像色饱和度。,三、人工色饱和度控制,色度信号的幅度反映色饱和度,ACC电路动态调节色度信号动态，也需要人为调节饱和度。,交流控制法：ACC电路中增加RW（布置在面板上）调节信号幅度。,直流控制法：改变直流电位调节色度通道的增益。,集成块TA7139AP中人工色饱和度控制电路,色度信号加到V24射极,经V24、V22两级共基放大后由V20射随从19脚输出。,20脚的RW1就是色饱和度调节电位器。,当RW1调到最下端时,V34截止,电流源Io电流全部由V5提供。电路设计成Ub23Ub24,故V23导通,V24截止,没有色度信号送到V22,色饱和

14、度为零。,RW1往上调时,20脚电位升高使V34导通,Io电流由V5、V34共同提供,Ub24上升使V24开始导通,V23导通程度减弱,此时就有色度信号经V22等输出,RW1越往上调,V24导通越强,增益也越大,因此色饱和度也越高。,图 9-25 色同步消隐与选通电路,色度信号和色同步信号加到V1和V2基极,控制脉冲为行逆程脉冲或延时后的行同步脉冲。经R5R6到V1射级和V2基极。,行正程时无控制脉冲,V1导通V2截止,色度信号可由V1集电极输出,当逆程控制脉冲到来时,V1射极电位升高而截止,集电极无色同步信号输出,实现了色同步消隐，控制脉冲同时加到V2基极而使它导通,色同步信号就从其集电极输

15、出到副载波恢复电路去。,三、色同步信号的消隐与选通色度信号与色同步信号时间交错，可用适当的控制脉冲分离,9.2.2 延时解调器(梳状滤波器)电路PAL制的色度信号包括相位正交的u和v两个分量,并且v分量是逐行倒相的。解码时采用延时解调电路将相邻两行的色度信号平均，克服相位畸变的色调失真。,当接收正常强度的彩色电视信号时,消色电压UACK较高,VD2导通使V1基极电位被限定,所以 V1稳定地工作于线性状态。,接收黑白电视信号或彩色电视信号较弱时,消色电压UACK为零,VD2、V1就被截止,从而关断了色度通道。,L3为V1提供直流通路,而对色度信号阻抗很大,C6用来旁路信号中的高频杂波VD1可使正

16、向大幅度杂波短路,V1集电极上负载两个串联相接的调谐回路,L2、C3、R3组成的并联谐振回路,取得直通信号,经C4、RW2和C5等耦合到变压器T的次级绕组中心抽头,L1、C2和延时线的输入电容组成的并联谐振回路,回路两端的谐振电压激励超声延时线DL输入端,延时一行的信号加到裂相变压器的初级,T的次级就呈现极性相反的两个延时信号。,两延时信号分别与降在R4上的直通信号相加和相减,直通信号与延时信号幅度、幅频特性应相同：R1R2R3为两路信号的匹配电阻，扩展带宽；RW2调节直通信号幅度,9.2.3 同步解调电路从延时解调器分离出的u、v信号是抑制了副载波的平衡调幅波,必须采用同步解调电路才能正确地

17、还原出原调制信号U和V。,取样式同步解调器电路,电路对称，C1=C2,R1=R2,VD1和VD2是两个参数相同的二极管,用作开关工作。本机恢复的副载波加至变压器T的初级,在T的次级感应出两个大小相等、极性相反的副载波电压u1、u2。待解调的色度信号uc由VD1、VD2连接点P引入,幅值比u1、u2小很多。解调出的信号则由Q点经低通滤波后输出。,（1）没有色度信号时,在副载波正半周VD1、VD2导通,C1、C2充电,因电路参数取CrD Tsc(R=R1+RL或R2+RL),所以仅放掉很少的电荷。经过很短的过程,C1、C2上建立了接近副载波峰值的反向偏压,以后就只有当副载波正半周的峰点时才使二极管

18、VD1、VD2导通。,RC取值范围介于色差信号周期与色副载波周期之间，范围窄,(2)当在P点加上色度信号 在副载波正峰点二极管导通时,若uc=0,则C1、C2上充得大小相等、极性相反的电压,Q点输出为零 若色度信号为正值,经VD2充入C2的电荷就比通过VD1充入C1的多,Q点输出电压为与色度信号成正比的正值。若色度信号为负值,Q点输出正比于色度信号大小的负值。电路相当于在副载波的正峰点对色度信号uc进行取样,故称为取样式同步解调器。,9.3 彩色副载波恢复电路,产生与发送端副载波同频同相的基准副载波,锁相环：取出色同步信号作为基准信号，与本机副载波振荡器的输出信号在鉴相器进行频率和相位比较，误

19、差电压经低通滤波后加到压控振荡器，迫使本机副载波的频率和相位与发送端彩色副载波同频同相。,本机恢复的副载波送往U同步检波器，另一路经PAL开关变成逐行倒相的副载波90移相后送V同步检波器。鉴相器产生7.8kHz的半行频识别信号，控制PAL开关工作。,9.3.1 压控晶体振荡器1、晶体特性,LS、CS组成串联谐振回路,串联谐振频率为,晶体的电路符号,等效电路,阻抗频率特性,LS、CS又与CP组成并联谐振回路,并联谐振频率为,等效电路,LS、CS组成串联谐振回路 串联谐振频率为,由于CP CS,故P与S十分接近。石英晶体在S P时呈感性，在S或P时均呈容性。,晶体在振荡电路中工作在S与P之间的感性

20、区域内,等效为电感。晶体区域宽度约2202 200Hz之间),并且只有这个区域振荡器才满足振荡条件,所以石英晶体振荡器的频率稳定性高,频率误差小。,2、分立元件副载波晶体振荡电路,振荡频率由晶体等效电感LQ及CDB、C1决定。由鉴相器送来的误差控制电压UAPC作用到变容二极管,以改变CDB来调整振荡频率和相位,(压控晶体振荡器)。调节L也可微调振荡频率,副载波稳幅电路：R1R2R3C5VD,9.3.2 鉴 相 器作用:对压控振荡器的输出与色同步信号进行频率和相位的比较,输出一个误差电压,经低通滤波成缓慢变化的控制电压去调整压控振荡器的频率和相位；由色同步信号的相位摆动信息产生识别信号,控制电子

21、开关的状态使其与编码器中的PAL开关同步。此识别信号的幅度也反映色度信号的强度,所以也有用它作ACC、ACK及ARC检波电路的信号源。,一、分立元件鉴相器,双二极管平衡叠加型鉴相器电路,色同步信号u1通过中心抽头接地的变压器次级绕组以推挽方式接入、两个回路中。,由压控晶体振荡器输出的被锁信号u2则由两个二极管的连接点B引入。,从两个负载电阻的连接点A输出鉴相控制电压,用以控制压控晶体振荡器的频率和相位,二极管导通时,电容器被充电 而当二极管截止时,电容器通过负载电阻放电，充电时间远小于放电时间常数，则电容上电压反映所加电压幅值，C1u1+u2；C2u1-u2,uAO控制本机压控晶体振荡器的频率

22、和相位:频率牵引，相位锁定。,鉴相器自A点输出的电压,1.频率牵引过程,UAo去控制压控振荡器，2不恒定。设uAo为正时使2上升,为负时使2下降,设2 1 t1时刻控制电压加至晶体振荡器,自t1开始uAo为正值,使2上升,即=2-1增大,变化过程加快导致uAo的正半周在较短的1期间内结束。从t2开始uAo为负值,使2下降,即减小,使变化过程减慢,导致uAo负半周在较长的2期间内结束。,控制电压uAo成为正、负半周不对称的波形,平均值为负，对振荡器产生的平均作用是降低2,直至2=1、0为止。,2.相位锁定过程,2=1以后,设U1m与U2m之间的相位差为,利用二项式公式,则有,所以,当U1mU2m

23、时,忽略(U2m/U1m)2,则有,UAo正比于U2m而与U1m基本无关 当=90时UAo=0,即被锁信号与基准信号的相位差为90时达到稳定状态。,3.PALD解码器中鉴相器的输出加实际色同步信号时鉴相器锁定后(=90)的输出电压。,t1t2：NTSC行(色同步相位是135）,U2m0 则 UImUIIm,t2t3：色同步信号消失，C1C2缓慢放电。,t3t4：PAL行(色同步相位是225）,UImUIIm;C1充电，C2继续放电,t4t5：色同步信号消失，C1C2缓慢放电。,在锁相环锁定状态下鉴相器输出是半行频的方波,平均值为零,不会影响环路的锁相工作。,PAL行 uAo为正,NTSC行 u

24、Ao为负,方波可用来识别PAL行,称为识别信号。方波幅度与色同步信号幅度U1m成正比,也就与色度信号成正比,所以可用来作ACC、ARC和ACK等检波电路的信号源。,9.3.3 PAL 开 关 电 路彩色电视机通过PAL开关形成逐行倒相的解调副载波送至V同步检波器,对逐行倒相的v分量解调。1、分立元件的PAL开关电路,当VD1正极处于高电平时VD1导通,此时VD2正极正处于低电位,故VD2截止,A点输出+u2 当VD1 正极处于低电平时,VD2正极正为高电平,故VD1 截止、VD2导通,A点输出-u2。只要VD1、VD2分别以行频交替导通和截上,即可输出逐行倒相的副载波。,双稳态电路的状态要对应

25、逐行倒相副载波相位（NTSC行为+u2,PAL行则为-u2）：,行同步脉冲作为触发脉冲同时加到两管的基极,在两管的集电极得到相位相反的半行频方波去分别控制PAL开关中两个二极管的交替导通与截止。,相位对应的关系由半行频信号控制。半行频识别取出基波,经RC移相电路(使其峰值对正行同步),再由二极管VD送给 V1基极,此信号为正半周时VD导通,V1有可能被行同步脉冲触发而导通；而当信号为负半周时VD被截止,V1不可能被触发。V1输出端低电平对应着PAL行,使双稳态电路的状态按要求变化。,2、TA7193AP的PAL开关和双稳态触发电路,V91、V92组成双稳态电路,PAL识别信号,PAL开关电路,