《图像中频通道》PPT课件.ppt

第5章 图像中频通道,5.1 图像中频通道的功用及性能要求 5.2 图像中频通道的功能电路 5.3 电视机图像中频通道实例 5.4 图像中频通道常见故障分析 习题五,5.1 图像中频通道的功用及性能要求,5.1.1 图像中频通道的组成及作用 高频调谐器将各个不同频道电视信号差频为中频信号（图像中频为38MHz，第一伴音中频为31.5MHz）后，通过特性阻抗为75的同轴电缆馈至图像中频通道。图像中频通道包括滤波器、中频放大器、视频检波器、自动增益控制（AGC）电路、自动消噪电路（ANC）、预视放等几部分，其组成方框图如图5-1所示。,图 5-1 图像中频通道组成方框图,5.1.2 图像中频通道的性能要求,1 足够的放大增益 图像中频通道的增益是由接收机的整机灵敏度和显像管对调制电压的要求决定的。一般要求显像管视频调制信号峰峰值为3080 V，其值与屏幕大小、偏转角度等有关。根据国际规定， 乙级机的极限灵敏度在75 输入时应小于100 V。假设显像管调制电压的峰峰值为50V，则整机增益为50/100V=5105倍，即114 dB左右。通常图像中频通道的增益占整机增益的60%，它对整机灵敏度起决定性作用，一般一级中频放大器的增益为2030 dB，因此图像中频通道通常由三级或四级中频放大器组成。,2特殊的幅频特性 中频放大器幅频特性是表征中频放大器对不同频率分量信号放大能力的重要特性。电视机整机频率特性主要由中频放大器的幅频特性决定。中频放大器通道（包括中频滤波及中频放大器）应具有的幅频特性曲线如图5-2所示，其中，图5-2（a）为宽带型，图5-2（b）为窄带型。,图 5-2 图像中频通道幅频特性 (a) 宽带型； (b) 窄带型,选择性是指对通频带外的杂波和邻近频道信号干扰的抑制能力。我国电视广播标准规定每个电视频道有8MHz的频带宽度，每个相邻频道载频之间只有1.5MHz的间隔。由图5-3（a）中的13频道电视信号的频谱结构可以看出，比二频道图像载频低1.5MHz的是第一频道的伴音载频，比二频道伴音载频高1.5MHz的是三频道图像载频。如果它们一起进入电视机，经变频变为中频即相邻高频道的图像中频变为95.75-65.75=30MHz，相邻低频道的伴音中频变为95.75-56.25=39.5MHz，频谱结构如图5-3（b）所示。,图 5-3 邻近频道频谱,3工作稳定性要好,4 足够大的自动增益控制范围 由于天线上接收到的射频电视信号的强度要从几十V到几十mV之间变化，对于变化如此大的信号，如果中放增益固定不变， 就容易使晶体管放大器产生阻塞，或者中放末级由于信号过强而产生图像失真和同步信号受到压缩，从而影响电视机的正常工作。为此，必须设法使信号增强时，中放的增益也相应地自动下降，保持视频检波输出不变，这就是自动增益控制功能。为保证良好的信噪比和灵敏度的要求， 通常自动增益作用于中放第一、二级及高放级，一般要求AGC的控制范围大于等于40 dB。,5.2 图像中频通道的功能电路,5.2.1中频滤波器与中频放大器 1 中频滤波器 中频滤波器主要用来衰减本频道的伴音中频（31.5 MHz）、 相邻低频道的伴音中频（39.5 MHz）和相邻高频道的图像中频（30 MHz），以便抑制它们对图像信号的干扰。电视机中常用的中频滤波器有两种电路形式：一种是由RLC网络组成的带通滤波器；另一种是由声表面波滤波器（SAWF）组成的带通滤波器。,1）RLC带通滤波器 这种中频滤波器主要是由R、L、C分离元件构成，利用LC串联或并联谐振的频率阻抗特性来实现各自的滤波作用的。图5-4为一种实际的图像中频滤波电路。,图 5-4 图像中频滤波电路,2）声表面波滤波器（SAWF） 目前世界上生产的黑白和彩色电视机均采用声表面波滤波器（SAWF）完成中频滤波任务。它是利用压电晶体表面传播机械波（超声波）时引起周期性机械形变，以及压电效应使机械振动与交变电信号相互转换这一特点而制成的固体元件。经过合理设计叉指形电极的几何结构，可使该元件对中频信号的频率响应符合中频滤波器的要求。使用声表面波滤波器后，可一次性形成中放所需的幅频特性，从而实现了中放级的无调整化。声表面波滤波器的原理示意图如图5-5所示。,图 5-5 SAWF的原理示意图,从图5-5中可以看出，在压电介质基片上，制备着两组叉指形换能器（IDT）。信号加到输入IDT时，交变电场激起声表面波；声表面波传到输出IDT时，恢复出电信号。其传输特性主要取决于IDT的几何形状。为减小界面反射，两端IDT外表面覆有吸声材料。声表面波集中在电介质的表面传播，激发和检取都较便利。声表面波在基片表面的传播速度比电磁波的传播速度小105数量级，且与频率无关，因而这种滤波器的体积小，对各频率分量的延时都一样。图5-6所示为一个实际电路的例子，为了补偿SAWF的插入损耗，在其前面加一级前置中频放大器。,图5-6 SAWF实用电路,因SAWF的输入、输出电容大，故常在外电路并接电感，R1、L1用来与调谐器匹配，输出换能器并接电感L3，并谐振于中心频率。输入端的L2是高频扼流圈，故输入端处于失谐状态，目的是减少反射波的干扰。图5-7是一个典型的图像中频滤波器的特性曲线。,图 5-7 SAWF中频特性,2中频放大器 中频放大器是电视机总增益的主要提供电路。要达到增益高、频带宽和选择性好的要求，中频放大器应由三级单调谐或双调谐放大器组成。其总增益分贝数等于各级增益的分贝数相加。单调谐回路是单峰曲线，双调谐回路一般为双峰曲线，中频放大器的总频率特性曲线就是各级放大电路频率特性曲线的合成。 图5-8给出了一种单双调谐回路参差调谐方式的中频放大器。,图 5-8 单双调谐回路参差调谐方式,5.2.2 视频检波与输出电路,1视频检波器的作用及性能要求,对视频检波器的性能要求如下： 检波失真要小， 效率要高； 频带要足够宽， 滤波性能要好； 输入阻抗要高， 对中放的影响要小； 检波输出电压的极性要正确，以保证最终加入显像管阴极的视频信号为负极性图像信号。,1）二极管包络检波器 二极管包络检波器的电路如图5-9（a）所示。设在L1、C1并联谐振回路两端加入一个如图5-9（c）所示的高频调幅波。为了分析方便，我们把调幅波的一部分在时间轴上加以拉长，如图5-9（b）所示。,图 5-9 二极管包络检波原理图,2）同步检波器 在集成化的图像中频通道中，普遍采用了具有低电平线性检波、差拍干扰小、增益高等优点的同步检波器。同步检波器又称为双平衡模拟乘法检波器，其方框图如图5-10所示。,图 5-10 同步检波器方框图,设调幅波包络的低频调制信号是一个正弦波Ucost，则调幅波信号可表示为：,式中，U2为图像中频载波的幅度，0为中频角频率，m为调幅度。 u2（t）经过限幅放大器后变为等幅波，此等幅波可表示为： U1(t)=U1cos0t。 设K为模拟乘法器的传输系数，则模拟乘法器的输出电压应为,式中:第一项为直流分量，第二项为检波得到的低频信号，第三项为中频载波的二次谐波。经过低通滤波器以后，把中频载波的二次谐波滤去，便得到低频信号的输出。 从上述分析过程可知，检波过程完全是直线性的，与输入信号的电平无关。因此，即使检波器的输入电平低到5mV，检波的直线性仍然良好。,典型的双平衡乘法检波器的技术指标为： 在检波器的输入信号电平低到2 mV时， 检波器的微分增益为2 dB， 微分相位为10。可见检波器的线性特性良好。 检波器的谐波辐射能量， 比二极管检波器减小了约20 dB。 检波器的3 dB处频宽可达6 MHz。 图5-11为同步检波器的电路图。,图 5-11 同步检波器,3视频检波输出电路 视频检波输出电路又称为预视放电路。前面已经谈到，视频输出电路除要完成分离06MHz视频信号送给视频通道和6.5MHz第二伴音中频信号送往伴音通道外，同时还要送出自动增益控制和同步分离信号。因此要求它具备较强的负载能力和电路隔离作用。 预视放电路都采用高输入阻抗和低输出阻抗的射极跟随器，以此作为阻抗变换及匹配。图5-12（a）为典型的预视放电路图。,图 5-12 预视放电路 (a) 典型预视放电路；,图 5-12 预视放电路 (b) 等效的射极输出器(对视频信号)； (c) 等效的共射极中放(对第二伴音中频),预视放电路对视频信号和6.5MHz第二伴音中频信号的输出呈现出两种完全不同的电路特性。 1）视频信号输出等效电路 2）第二伴音中频信号输出等效电路,5.2.3 自动增益控制(AGC)电路,1概述,对AGC电路主要有下面几点要求： 控制范围要宽。,通常中放AGC控制范围为40 dB， 高放AGC控制范围为20 dB，总控制范围为60 dB。也就是说，当天线接收的高频输入信号电平由50 V50 mV范围内变化（变化 60 dB）时，检波器输出视频信号电平变化不超过1.5 dB。 AGC对通道增益和输出电压随输入信号的变化特性示意图如图5-13所示。图中,Ui1为AGC的起控电压。,图 5-13 AGC控制示意图, 控制性能稳定。 当AGC电路工作时，受控放大级对前后级影响要小，并不致影响通道的频率特性，AGC电压不能受图像信号内容变化的影响。 AGC电路在温度变化和外来干扰下应能正常工作。 控制速度应适当， 应能跟上输入信号电平的变化。 应有延迟控制特性。 要求输入信号增强到大于灵敏度值后AGC才起控。首先， 起控中放，这时高放仍处于最大增益状态。只有当中放AGC控制深度达3040 dB后，高放AGC才开始起控。高放起控过早会使输出信噪比降低。,2AGC控制基本原理 1）AGC电路的组成 无论是分立元件还是集成电路，AGC电路的基本组成框图是相同的，如图5-14所示。,图5-14AGC功能方框图,2）放大器增益控制方式 AGC的控制目的是减小放大器增益，而这种控制作用是通过用AGC电压改变三极管的静态Ie，即改变放大器工作点来实现的。于是就有两种控制方式：利用增加UAGC（Ie）来减小增益的方式叫做正向AGC；利用减少UAGC（Ie）来减小增益的方式叫做反向AGC。三极管的增益与UAGC （或Ie）的关系如图5-15所示。 ,图 5-15 三极管增益衰减特性,（3） AGC电路的型式及特点 AGC电路的任务是要获取一个随输入信号电平变化的直流电压，来控制中放和高放的增益。根据AGC电压的取得方式， 可以分成三种：平均值式AGC电路、峰值式AGC电路和键控式AGC电路。 平均值式AGC是将检波器输出信号的平均值作为AGC电压。 显然，这时的AGC电压不只与接收信号强弱有关，而且还与图像内容有关，因而这种控制方式会使图像质量变差，一般不宜采用。 ,键控式AGC是利用行扫描逆程脉冲作为键控（选通）脉冲，从全电视信号中取出同步脉冲（同步头），再对此同步脉冲进行峰值检波，取得AGC电压。此电压只反映输入信号强度， 与图像内容无关， 并且消除了逆程期间之外的干扰对AGC电压的影响。 峰值式AGC是采用峰值检波器，检波输出的AGC电压仅反映输入信号的峰值（即同步头），而与图像内容无关。该电路对于幅度低于同步信号峰值的干扰脉冲，是有抑制能力的，但当有比同步脉冲幅度大的强干扰时，AGC电压将会反映出干扰峰值， 使AGC工作不正常。因此必须在进行峰值检波之前，将强脉冲干扰消除。,4）典型AGC电路分析 图5-16是一种典型的AGC电路，其自动增益控制属峰值式正向AGC，对中放、高放均有延迟作用。,图 5-16 峰值式AGC电路,典型AGC电路的中放及高放AGC控制特性如图5-17所示。,图 5-17 延迟式AGC特性曲线,5.2.4自动频率微调（AFT）电路 为了克服高频调谐器本振频率的不稳定而带来的彩色失真、图像质量下降等影响，通常在彩色电视机的图像通道中加入自动频率微调电路（以下简称AFT电路），使其本振频率能自动地稳定在正常值，以保证电视机所收看的彩色电视图像质量稳定。 1自动频率微调电路的组成 自动频率微调电路的组成如图5-18所示。,图 5-18 带有AFT电路的高频调谐器的组成,图5-18中，中放限幅级的任务是将图像中频信号限幅放大为等幅信号。鉴频器的作用就是将经中放限幅级输入的频率偏差f转换成对应输出电压Uc，其鉴频特性曲线如图5-19所示。,图 5-19 鉴频器的鉴频特性曲线,高频调谐器中本振级的频率控制器件受外部AFT电路的输出控制电压Uc（即图5-18中的UAFT）控制的关系曲线，称为频率控制特性曲线。通常频率控制器件多由变容二极管来充当，变容二极管的频率控制特性曲线如图5-20所示，加在变容二极管上的外部控制电压Uc（负压）越大，本振级输出的本振频率正偏差就越大。,图 5-20 变容二极管的频率控制特性曲线,2AFT电路的工作原理,经中频放大器输出的中频信号除送入视频检波器进行检波外，还送入鉴频器进行鉴频。鉴频器的作用是当本机振荡器由于某种原因引起本振频率产生一个正fg频偏（即本振频率=fg+fg）时，那么混频后得到的中频信号也将产生一个大小和方向相同的频偏，使中频信号变为fI+fg。正是由于这个正的fg存在， 就使鉴频器输出一个正的直流电压Ve，我们称它为控制电压。 这个直流控制电压经过直流放大器倒相放大后得到一个负向的直流电压VAFT，叠加在频率控制器上（即本振回路中变容二极管的负极），以增加本机振荡回路的等效电容值，使本振频率朝减少方向降低，这样经过AFT电路的反馈达到动态平衡后，最后使得本振频率保持在正常值。,当图像中频低于38 MHz时，则鉴频器输出将是一个负的直流控制电压Vc，此电压经直流倒相放大后，输出一个正向的AFT电压VAFT，这个电压送至（严格上说应是叠加在原直流分量上）高频头本振回路的变容二极管的负极上，使变容二极管容量减小，导致本振频率升高，直到回到正确频率值。 当图像中频高于38 MHz时，则AFT电路输出一个负向的AFT电压VAFT，使本振频率降低，从而导致高频头输出的图像中频降低，直至回到正确的图像中频38 MHz为止。,5.3 电视机图像中频通道实例,5.3.1图像中放集成块TA7680AP简介 TA7680AP集成块内包含图像中放、视频检波、视频放大、AGC、AFT和ANC等功能电路，以及伴音中放、鉴频、电子音量控制及伴音前置低放等功能电路。 该集成块的内部功能方框图及各引脚的功能见图5-21及表5-1。,图 5-21 TA7680AP内部功能框图,表5-1 TA7680AP各引出脚的功能,5.3.2图像中频通道实例 NC-2T机芯图像中频通道由预中放（V201）、声表面波滤波器（SF201）、TA7680AP内的图像中频系统电路及有关外围元件组成。图5-22是由集成块TA7680AP及有关外围元件组成的图像中频通道方框图。,图 5-22 TA7680AP图像中频通道方框图,1 预中放及声表面波滤波器 预中放由三极管Q201组成。从高频调谐器输出的中频信号（IF），经电容C201耦合到预中放管Q201的基极进行预中放（该部分具体电路见附图二）。Q201对图像中频信号放大20 dB，以补偿声表面波滤波器的插入损耗。L202与Q201集电极的分布电容形成谐振电路，谐振于图像中频，以提高中频增益。 从预中放输出的图像中频信号，经C203耦合到声表面被滤波器SF201的输入端。SF201是一个带通滤波器，可以一次性形成图像中放通常所需的幅频特性。由声表面波滤波器输出的中频信号，输入到TA7698AP（IC201）的、 脚，进行图像中频差分放大。,2图像中放及AGC电路,AGC电路由AGC检波、AGC放大组成。其工作过程是，由视频检波输出的视频信号，经视频放大后送入消噪电路，在抑制噪声后，有一路输出送到AGC检波电路。经AGC检波， 输出AGC控制电压，它分为两路：一路送中放AGC放大电路， 经放大后逐级控制三级中放的增益；另一路送高放AGC放大电路，经延迟调整，从TA7680AP的11脚输出高放AGC电压，送高频调谐器去控制高放管的增益。,3 视频检波及视放电路 视频检波电路由TA7680AP内部的限幅放大器和同步检波器两部分组成。它的主要作用是从图像中频调幅信号中检出视频包络，即彩色全电视信号（FBAS），再利用检波电路的混频特性，产生6.5 MHz第二伴音中频。视频检波电路输出的两个信号（即06 MHz的图像信号和6.5 MHz 的第二伴音中频信号）经视频放大电路放大及射极跟随，从TA7680AP的15脚输出。 TA7680AP的17、18脚外接的T204为图像中频谐振回路，15脚外接的L401、C416为检波后2倍中频残留分量的滤波网络。,4AFT电路 AFT电路即自动频率微调电路是彩电中特有的电路，它产生本振频率自动控制电压，使调谐器中本振频率保持稳定。 TA7680AP的AFT电路有关引脚为B13、B14、B15、B16、B17、B18、B19脚，它们之间的关系及内部功能如图5-23所示。,图 5-23 AFT电路方框图,5 电源供给电路 TA7680AP内部电路的工作电压由20脚供给，在12 V直流电压供给电路中接有C219、C308和C322，它们用来消除供电电源内阻上的高、低频成分，避免由电源内阻耦合而可能产生的各种寄生振荡。 12脚为图像中放部分的接地端。,5.4 图像中频通道常见故障分析,图像中频通道常见故障现象很多，而且错综复杂。现以夏普NC-2T机芯为例，对图像中频通道的常见故障进行分析并介绍检修方法。 1无图像、无伴音 故障现象：彩电光栅正常，但无图像、无伴音。 故障分析：有正常光栅，说明开关电源和行、场扫描及显像管馈电回路工作均是正常的，又由于同时无图像、无伴音，因此很可能是它们的公共通道有问题，故障一般产生于高频调谐器或中放通道。 ,2 无图像、 有伴音, 声表面波滤波器SF201性能不良， 使中放幅频特性偏移， 图像信号被抑制衰减。 T204失调或AGC失控。 IC201的15脚或L401接触不良，形成轻微开路，这样在开路点相当于一只小电容，所以伴音信号可以通过，而图像信号（视频信号）被隔断，导致无图像有伴音。,3灵敏度低 故障现象：图像淡薄、雪花噪粒明显，是整机有限噪声灵敏度下降的主要表现；与此同时，还将出现伴音干扰噪声大、无彩色或彩色时有时无的症状。 故障分析：主要原因是公共通道增益低于额定值，但电视信号尚能通过公共通道，因被放大的电视信号电压幅值低于额定值，此时解码电路中消色电路动作，出现自动消色，故同时伴有无彩色现象。 灵敏度低的故障原因，就中放电路而言，有以下几种：, 预中放管Q201不良，使预中放级增益下降，而不能弥补声表面波滤波器的插入损耗。若预中放管Q201击穿时，预中放级还将起衰减作用。 声表面波滤波器（ SAWF）开路或不良，使信号衰减很大。 6.5 MHz陷波器CF401不良，对视频信号有严重的衰减。 中频调谐回路T204失调，使中频特性曲线变化，导致信号衰减， 同时有伴音干扰图像现象。 预中放管Q201集电极电感L202或SAWF输出端所接电感L203开路， 也会引起中放增益下降，同时还会出现图像模糊的现象。 中频