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电视机原理 第二讲广播电视的基本知识 2 1图像的光电转换原理 信号处理与传输通道 电视图像光电转换系统简图 镜头摄像管 景物 图像电信号 显像管 图像电信号 重现图像 摄像端光 电转换 显像端电 光转换 RL 一 摄像管和光 电转换 1 摄像管 以硫化锑摄像管为例 镜头 使景物成像在靶表面上 光电转换部分 透明导电极 金属靶环 光电导靶 电子枪 灯丝 阴极 栅极 加速极 聚焦极 网电极 校正线圈 无偏转磁场时 使电子束落在靶中心 偏转线圈 使电子束按一定规律对靶面扫描 磁聚焦线圈 配合静电聚焦线圈 使电子束聚焦良好 2 光 电转换 电子束扫描方向 信号电流 第二行 第三行 第四行 L L L H H H M M L L L H M 信号电压 RL 二次电子 二 黑白显像管和电 光转换 1 黑白显像管的结构 灯丝 6 3V 0 6A 12寸以下12V 0 085至0 089A 阴极 几十V至100V 栅极 低于阴极几十伏 截止电压 20V至 90V 加速极 120V至400V 聚焦极 0V至400V 第二 第四阳极 9KV至16KV 电子枪各电极正常工作电压 玻璃外壳 玻璃外壳包括管颈 管锥体和屏面玻璃三部分 在显像管玻璃外壳管锥体部分的内外壁上分别涂有石墨导电层 从而形成一个以玻璃为介质 以内外壁石墨层为两个极片的电容器 电容量约为600 1200pF 这个电容器可作为第二 四高压阳极的滤波电容 因而在高压供电电路中不必另接高压滤波电容 电子枪 图2 2典型黑白显像管管脚接线图 电子枪通常由灯丝和阴极 控制栅极 加速阳极 聚焦阳极和高压阳极等组成 2 电 光转换 无信号作用时 电子束扫描方向 负极性信号作用于阴极 等亮度光栅 3 几点说明 信号调制方式阴极调制方式负极性信号加到显像管阴极栅极调制方式正极性信号加到显像管栅极 对比度调节改变图像信号幅度大小 亮度调节改变栅极与阴极间的偏压大小 低电平重现高亮度图像 每帧图像扫描行数 人眼的分辨角 1 5 人眼视角清楚张角 垂直15 对应L 4 水平20 显示图像扫描行数应为 z h d 实际取图像显示行Z 575行 加上逆程50行 得每帧扫描行数为Z 625行 一 扫描 像素 图像信号频率范围和隔行扫描 1 扫描 电子束在显像管屏面上有规律的运动 行扫描正程 电子束从左往右运动 逆程 电子束从右往左运动 场扫描正程 电子束从上往下运动 逆程 电子束从下往上运动 2 像素 组成电视图像的最小单元 图像信号只在扫描正程传送 每帧电视画面行数 共625行 其中显示画面575行 帧逆程50行 每帧画面像素数 575 575 4 3 440000 个 2 2电视扫描原理 3 图像信号频率范围 垂直分解力 沿图像垂直方向能够分辩的像素的数目 M KZ 0 76Z 0 76 575 437线 1 分解力 电视系统传送图像细节的能力 水平分解力 沿图像水平方向能够分辩的像素的数目 N 437 4 3 583线 2 图像信号频率范围 0Hz 全白 全黑或全灰等亮度图像 最低 最高 行正程 52 S 行逆程 12 S 即视频带宽约6MHz 理想输出电压 实际输出电压 行周期tH 64 S 每秒传送25帧图像 隔行扫描 每秒传送25帧图像 每帧图像分作奇 偶两场传送 每场312 5行场频 V 50H 奇偶场迭加 4 隔行扫描 目的 不增加图像信号频带宽度的条件下消除图像换帧闪烁感 图像动作连续感正常 换帧时有明暗闪烁感 每秒传送48帧图像以上 换帧明暗闪烁感消除 但图像信号带宽增大 每帧625行 25帧共15625行 即行频fH 15625Hz 行周期TH 1 15625 64 S 1 行 水平 扫描 二 电视扫描原理 偏转线圈产生偏转磁场控制电子束的扫描运动 2 场 垂直 扫描 三 行场扫描电流同时作用 2 3黑白全电视信号 一 要求 二 组成 黑白图像信号 行 场 复合消隐信号 行 场 复合同步信号 2 行 场 复合消隐信号 1 图像信号只在行场扫描正程传送 2 能对逆程扫描线进行消隐 3 携带反映摄像端扫描规律的同步信号 3 行 场 复合同步信号控制显像端电子束扫描规律与摄像端一致 三 黑白全电视信号波形 以全白图像为例 4 槽脉冲和均衡脉冲 一行黑白全电视信号示意图 5 几种现象的判断 行频太低 行频太高 2 4高频电视信号 射频信号 一 视频信号调制方式 残留边带调幅 1 调幅原理 将调幅波表达式展开 得 为调幅度 图像信号调幅波形和频谱 二 伴音信号调制方式调频 1 调频原理 调频波瞬时相位为 调频波的瞬时角频率为 调频系数 代表最大相移 调频波的表达式为 2 调频波的频谱宽度 我国规定 伴音调频波 50 H 伴音信号最高频率 15 H 伴音信号调频波频谱宽度BW 2 50 15 130 H 实际每频道可容纳调频伴音带宽为 S 250KH 载波角频率 s 音频信号u2 U2mcos 2t 三 高频电视信号频谱 图像信号采用残留边带调幅方式 伴音信号采用调频方式 每频道带宽8MH 例 一频道48 5 56 5MH fp 49 75MHz fs 56 25MHz 四 我国广播电视频道划分 1 米波波段 甚高频VHF1 12频道 混频电路 高频电视信号 2 分米波波段 特高频UHF13 68频道 1 直线传播 2 可通过地面 建筑物 山丘等反射传播 六 高频电视信号传播特点 五 增补频道 有线电视系统使用 Z1 Z7频道111 167MH 调频广播信道87 108MH 之后 6频道之前 Z8 Z37频道223 463MH 12频道之后 13频道之前 3 绕射能力弱 山丘 高大建筑物后有 阴影区 2 5黑白显像管的调制特性和性能参数 图2 3黑白显像管的调制特性曲线 1 调制特性 荧光屏上形成图像的各点的灰度由栅 阴电流的大小决定 而阴极电流的变化受栅 阴电压的调制 我们把栅阴电压ugk对阴极电流ik的控制关系称为显像管的调制特性 图2 3所示为栅 阴电压ugk和阴极电流ik的关系曲线 叫做调制特性曲线 该指数曲线由下列公式给出 式中 k是比例系数 与电极的特性和构造等因素有关 是非线性系数 其数值大小因管子而异 取值在2 3之间 ugk0 是栅极截止电压 即显像管阴极电流ik 0时的栅极负压 此时荧光屏不发光 无光栅 最大调制量是调制特性中的一个重要概念 其定义是显像管荧光屏上从不发光 阴极电流为零 到出现标准亮度的光栅 阴极电流为50 A 时栅 阴电压的变化量 ugk 公式表示为 ugk ugk0 ugk50 式中 ugk50为ik 50 A时的栅 阴电压值 如果 ugk值小 说明ugk只要有一个较小的变化 或显像管阴极输入一个幅度较小的视频信号 便能在荧光屏上获得较大的亮度或对比度的变化 这就是说ik能较快从0 A升至50 A 表明显像管的灵敏度高 所以 最大调制量越小 显像管灵敏度越高 反之则越低 从调制特性曲线图形上看 栅 阴电压越负 阴极电流就越小 则荧光屏亮度越暗 反之 亮度越高 当负极性图像信号从阴极输入时 原图像较暗部分对应的较高图像信号电平就会抬高阴极电平使得栅 阴电压越负 这样 显像管重现的图像是正确的 此外 阴极电流ik不应超过150 A 负电压约为 20V 否则 阴极电流过大 会烧坏荧光粉层 一般来说 显像亮度与阴极电流呈线性关系 然而非线性的调制特性曲线会使重现的图像明暗失调 引起灰度失真 也称 失真 失真是由显像管特性决定的 所有的电视机都存在 所以 电视台在发送图像信号时已进行了 失真的校正 对整个电视系统而言 已经通过校正把它变成了线性传输系统了 那么在讨论调制特性曲线时 也可以把ugk和ik的关系作为线性关系来分析 忽略其原有的非线性关系 2 性能参数 表2 1国产黑白电视显像管性能参数表 2 6偏转线圈 1 偏转线圈的构造 图2 4偏转线圈结构示意图 2 行 场偏转线圈 图2 5行偏转线圈和它所产生的磁场 a 左手定则 b 行偏转线圈 c 行磁场分布 图2 6场偏转线圈和它所产生的磁场 a 左手定则 b 场偏转线圈 c 场磁场分布 3 中心位置调节器 图2 7中心位置调节器 高中压电路 稳压电源 视预放 第三讲黑白电视机原理及部分功能介绍 3 1单通道超外差式黑白电视机电路方框图 一 方框图和工作原理简介 第二伴音中放 6 5M 高压 3 2 1黑白电视机的组成及其各部分的作用 1 高频调谐器 高频头 由天线收到的高频图像信号与高频伴音信号经馈线进入高频头 高频头由输入电路 高频放大器 本振和混频级组成 其主要作用是 选择并放大所接收频道的微弱电信号 抑制干扰信号 与天线实现阻抗匹配 保证信号能最有效传输 进行电视信号频率变换 完成超外差作用 输入电路由无源网络组成 对天线接收到的信号进行频道选择 把所要接收到的信号最有效地传送给高放级 高频头中有频道选择机构 可选择所需要接收的频道 高放级将输入电路所选择的频率信号进行放大 提高信号功率对机内噪声功率的比值 即信噪比 减少信号受到机内噪声的干扰 其增益约为20dB 同时将所放大的高频信号送入混频级 高放级要求有8MHz带宽 以保证电视信号顺利通过 本机振荡器产生本机振荡频率送至混频级 该振荡频率总比所接收的电视图像载频高一个固定中频 38MHz 在混频级中 高放级送来的图像和伴音信号与本振信号完成混频作用 产生出频率较低的图像和伴音中频 并送至中放通道 中频频率为本振频率减去所接收电视图像和伴音的载频 下面以接收第二频道信号为例 95 75 本振频率 57 75 图像载频 38MHz 图像中频 95 75 本振频率 64 25 伴音载频 31 5MHz 伴音中频 这样 高频头将高频电视信号接收进来 进行处理 变为固定的图像中级和伴音中频 然后送往中频放大器 2 中频放大器 将混频器送来的图像中频和伴音中频 按一定频率特性进行放大 对图像中频信号放大达60dB左右 而对伴音中频信号的放大则小得多 只有34dB左右 压低伴音中频放大量是为了防止伴音干扰图像 由于增益高 在中放级要相应地设有抑制干扰的电路 如声表面波滤波器 与自动增益控制 AGC 电路 以提高稳定性 中放级的输出信号波形与输入信号波形相同 只是幅度被放大了 3 视频检波器 视频检波器有两个作用 一是从图像中频信号中检出视频信号 即通过它把高频图像信号还原为视频图像信号 然后送至视放级 二是利用检波二极管的非线性作用 将图像中频 38MHz 和伴音中频 31 5MHz 信号混频 得到6 5MHz差额 即产生6 5MHz第二伴音中频信号 调频信号 4 视频放大器 一般由预视放和视放输出级两级组成 预视放作为信号分配电路 将检波器检出的视频信号送至视放输出级 AGC电路 同步分离电路和伴音中放电路 并作为第二伴音中频的第一级放大器 视放输出级将预视放送来的视频信号放大到峰峰值60V左右 以负极性视频图像信号输出 送给显像管阴极 以控制电子束电流强弱 使之在屏幕上重现图像 另一方面 在视放级中取出一部分信号 经ANC电路通过AGC检波电路转换成直流控制信号 用它控制中放级和高放级增益 使检波输出信号电平稳定在1 1 5V 从而保证图像稳定 ANC电路又称抗干扰电路 主要用来消除混入电视信号中的大幅度窄脉冲的干扰 5 同步分离和扫描电路 同步分离电路由同步分离和同步放大两部分组成 该电路从ANC电路中取出的视频信号 利用幅度分离原理分离出复合同步信号 行同步 场同步 均衡脉冲和槽脉冲 复合同步信号经过放大整形后送至扫描电路 扫描电路分为场扫描与行扫描两部分 6 伴音通道 第二伴音中频信号 6 5MHz 送入伴音中放 作进一步放大 经过限幅 送入鉴频器 鉴频器将伴音调频信号进行解调 检出原始音频信号 送至伴音低放 伴音低放将鉴频器送来的音频信号进行电压和功率放大 然后推动扬声器 还原出电视伴音 7 电源 电视机所需电源分直流低压 中压和高压三大类 低压电源由交流50Hz 220V经变压器降压 整流 滤波和稳压获得 其值一般为 12V 作为整机供电的主要电源 高压 12kV左右 和中压 400V 100V等 电源的取得及供给电路已在同步分离和扫描电路中作了叙述 总结方框图中各方块作用 将各方块归纳为三个部分 信号通道部分 高频头 中频放大器 视频检波器 视频放大器 伴音通道 同步扫描部分 同步分离电路 扫描电路 电源部分 低压 中压 高压 超外差式是指电视机利用本机振荡和外来高频电视信号在混频级形成固定中频信号 再对中频信号进行放大经检波而取得图像信号 超外差式选用较射频电视信号低的中频频率就比较容易做到放大量大且稳定 由于中频是固定的 所以中放的频率特性具有很优良的选择性 并适合于残留边带制信号的频带 内载波式是图像中频 38MHz 和伴音中频 31 5MHz 通过视频检波器时 差拍产生6 5MHz第二伴音的内差方式 其特点是伴音信号和图像信号共用一个放大通道 中放 直到检波后才被分离出来 还有一点是6 5MHz第二伴音中频频率始终稳定 即使本振频率发生变动 参见下式 fp是本振频率因变动而发生的偏移量 6 5MHz 38MHz fp 31 5MHz fp 这样就消除了因本振频率漂移而引起的伴音失真或衰减 3 2 2国产黑白电视机的基本参数和要求 表2 2国产黑白电视机基本参数和要求 表2 2国产黑白电视机基本参数和要求 5 5英寸黑白电视机安装与调试 该机除能接收VL VH UHF频段电视和播放VCD节目外 还具有游戏功能 带游戏卡插口 手柄插口等 此外 也适用卫星电视接收和有线闭路电视系统现场调试或维修 本机采用D2915单片黑白电视机集成电路 射频信号由天线进入高频头1脚经内部处理后 从9脚输出38MHz中频信号 该信号经Q1预中放后 再经SAWF进入IC1 D2915 1脚和28脚 在IC内部处理后从5脚输出视频信号 局部电路见附图所示 视频信号分为三路 一路经视频开关输入视放管Q8 为显像管提供调制信号 一路经Y1 6 5MHz滤波器 滤出6 5MHz第二件音中频信号 由IC17脚返回集成块内部 经放大和6 5MHz鉴频 从11脚输出音频信号 A 经音量调节后送到IC2 LM386 3脚 经音频放大后从IC25脚输送到喇叭发声 一路进入IC16脚内部分离出行 场同步信号 并完成行 场振荡 场振荡信号 V 经Q5 C1815 Q6 8050 Q7 8550 完成场扫描 行扫描信号 H 由IC117脚输出 经行推动管Q9 1815 放大后经行输出变压器和行输出管Q10 D880 完成行扫描 电源由变压器降压 再经D1 D4整流后由Q2 Q3 Q4组成的稳压电路提供 黑白电视机常见故障的分析 1 光栅只有一条水平亮线 可以判断行扫描电路及显像管各极电压供电正常 电子束有水平方向的扫描而无垂直方向的扫描 说明场频锯齿波电流没有送入场偏转线圈 则故障出在场扫描电路 例如 场偏转插头脱落或是场偏转线圈焊片上引线折断 2 光栅只有一条垂直亮线 可以肯定的是场扫描电路及显像管供电电路正常 从方框图上看 显像管各极取自行输出电路 说明行扫描电路也没有问题 否则 就不会出现亮线 电子束在这种情况下 不能进行水平方向扫描 是因为行输出级产生的锯齿电流未能送到行偏转线圈 所以故障只可能发生在行偏转线圈支路 如断路 3 有光栅