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电气电子毕业设计论文
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毕业设计69大屏幕彩电的新技术的研究,电气电子毕业设计论文
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大屏幕彩电的新技术研究 - 1 - 目 录 摘要 3 第 1 章 绪论 5 第 2 章 大屏幕彩色电视机的特点 7 2.1 大屏幕彩电基本组成与原理 7 2.2 准分离式伴音系统和锁相环视频检波电路 8 2.3 大屏幕电视机的亮度、色度分离电路 10 2.4 大屏幕电视机的画 质改善电路 12 2.5 新型大屏幕彩色显像管 12 2.6 宽电压范围的开关稳压电源 14 第 3 章 提高图像质量的新技术研究 15 3.1 梳状滤波器亮度和色度信号分离电路 15 3.2 核化降噪电路 16 3.3 黑电平扩展电路 17 3.4 延迟型水平轮廓校正电路 18 3.5 扫描速度调制电路（ VM） 19 3.6 枕形校正电路 21 第 4 章 提高伴音质量的新技术研究 22 4.1 环绕立体声 22 4.2 超重低音 25 4.3 丽音系统 25 第 5 章 大屏幕彩色电视机新功能的实现 27 5.1 S 端子接口 27 5.2 显示器接口 27 5.3 多制式接受功能 27 5.4 画中画和画外画功能 27 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 2 - 5.5 I2C 总线控制 32 第 6章 新技术的应用设计 6.1 画中画 SDA9488X 的设计应用 6.2 电压切换电路 STR81145 的设计应用 参考文献 34 致谢 35 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 3 - 大屏幕彩电的新技术研究 摘要 ： 本设计首先介绍了大屏幕彩色电视机的基本概念和基本特点，如基本电路的组成等，在这个基础上研究了大屏幕彩色电视机的新技术、新电路和新器件，最后对画中画及变压电路进行了设计应用。对大屏幕彩电新技术的研究主要从提高图像质量和伴音质量这两方面着手，如在提高图像质量方面，分析和研究了梳状滤波器色度和亮度分离电路，视频降噪电路，黑电平扩展电路，延迟型轮廓校正电路，扫描速度调制电路和枕形校正电路；在提高伴音质量方面，就环绕立体声、超重低音以及丽音系统等进行了详尽的分析和研究。最后介绍了大屏幕 彩电的新功能，如 S端子、显示器接口、多制式接收功能、画中画和画外画功能和 I2C 总线控制等。整体设计围绕大屏幕彩色电视机的新技术展开研究，对提高画质、改善音质、减小失真、增加功能等方面都有研究、探讨，反映了大屏幕彩电新技术的研究方向及今后的发展。 关键词： 大屏幕彩电，新技术，黑电平扩展，环绕立体声，画中画 Abstract:This design introduced the big holding the basic concept of the act color television first with the basic characteristics, constituting the etc. such as the basic electric circuit, studying the big holding the new technique, new electric circuit of the act color television on this foundation with the new machine piece.To big hold the new technical research in electricity in act main from increase the picture quantity begin with companion quantity this both side, such as in the aspects of increasing picture quantity, analysis with studied to comb form filter color degree with bright a separation electric circuit, see the declines the electric circuit of noise , the black electricity is even to expand the electric circuit, delaying the type outline corrects the electric circuit, scanning the speed makes the electric circuit to correct the electric circuit with the form of table , among them emphasized to analyze the black electricity the even expanding the electric circuit;In the aspects of increasing companion quantity, surround high fidelity, excess bass and system etc.s proceeded in details of analysis with study.Introduced the big holding the new function that act give or get an electric shock finally, if the S carries the son, display connects, many the type of nts大屏幕彩电的新技术研究 - 4 - system receives the function, painting inside painting with draw outside painting the function controls etc. with total line in I2C.The overall design is around big to hold the new technique of the act color television launches the research, to lift high-definition, improve the quality of music and let up to lose true, increment function etc. all contain research, study, and the foundation that analyze in the theories goes forward a line of in a specific way of calculation, reflected the big holding the new technical research in electricity in act direction and from now on of development. Key words:big screen color TV, new technique, the black electricity intend； surrounding high fidelity, painting inside painting nts大屏幕彩电的新技术研究 - 5 - 第 1 章 绪论 随着大规模、超大规模集成电路技术的发展及人们生活水平的不断提高，人们对彩色电视机的要求越来越高，现有的彩色电视机已不能完全满足人们的要求。这种市场需求促使彩色电视机不断地向高档化方向发展，其基本特点可概括为大屏幕、多功能、多制式、高画质、高音质四个方面。 1 大屏幕：大屏幕彩电通常是指 64cm（ 25 英寸）以上的彩色电视机。大屏幕彩电的一个发展方向是屏幕 不断增大，重量逐渐变轻。屏幕的加大给彩色电视机整机设计、生产等带来了一系列的问题，如必然会要求相应的增大行、场扫描电路的功率，为行、场偏转线圈提供足够的扫描电流控制电子束在大范围的屏幕上扫描；屏幕的增大必然会使图像失真严重，所以需要在扫描电路中增设性能优良的枕形失真校正电路等。 2 多制式：随着全球一体化的发展，各国之间文化交流越来越广泛，越来越多的国外节目源（录像带、光盘等）进入人们的娱乐领域，但这些节目源的制式有很多与我国电视制式不一样，为解决这个问题彩电厂商在大屏幕彩电中增加了多制式接收处理功能。电视制式 包括两部分：彩色制式和伴音制式。彩色制式有 PAL、SECAM和 NTSC 制，主要体现在图像的编码与解码上，具体表现在色度信号的不同；伴音制式有 D/K、 B/G、 I和 M制，主要体现在声音信号频率的不同。我国的电视制式为 PAL-D/K 制，即彩色制式为 PAL 制，伴音制式为 D/K制。 3 多功能：在设计大屏幕、高档电视机时，往往要考虑给电视机增加一些特殊功能。目前在大屏幕电视机中常见的附加特殊功能有：多路 AV端子输入 /输出； S VHS端子 Y/C分离输入；画中画； CATV接收功能；内藏卫星电视接收功能；图文电视接收功能； NICAM 伴音接收功能；双伴音 /立体声；环绕声；超重低音；卡拉 OK及蓝背景等功能。 4 高画质：画质的好坏是大屏幕彩电一个极其重要的性能指标。为了提高图像的质量大屏幕彩电采用了很多新技术，如在亮度通道中采用了梳状滤波器亮色分离、黑电平扩展、水平轮廓校正、垂直轮廓校正、核化降噪和扫描调速电路等。 5 高音质：为了使大屏幕彩电在拥有高画质的同时也具有高音质，大屏幕彩电也采nts大屏幕彩电的新技术研究 - 6 - 用了一些提高音质的电路。如采用准分离式处理电路提高伴音信号的信噪比和灵敏度；采用立体声处理电路提高电视机的音响电路；甚至采用环绕声处理和超重低音电路，并采 用高品质扬声器系统。 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 7 - 第 2 章 大屏幕彩色电视机的特点 2.1 大屏幕彩色电视机的基本电路组成 大屏幕彩色电视机，除了具有普通电视机的各个单元电路外，还要设置一些新电路系统，如下图 2.1所示。 2.1.1大屏幕彩电信号处理过程： 由高频头输出的中频信号，分为并列的图像通道和伴音通道，分别处理图像信号和伴音信号。伴音信号是立体声或双伴音，经过伴音中频处理、立体声解码，取得两路伴音信号，再经双声道音频电路作进一步处理后，由扬声器输出立体声或 双声伴音。 图像中频信号经过中放及检波后，得出视频全电视信号，送到 AV 切换电路、图文处理电路及同步、扫描电路。 AV切换电路是若干个电子开关组成的信号转换电路，可以把广播电视节目或外来的视频、音频节目切换选择后送到后级电路去进一步处理。 视频信号送到制式转换电路，利用判别电路、自动电子开关或手动操作电路进行彩电制式的转换。将亮度信号单独分离出来，由亮度通道专门处理，在亮度通道上设置多种优良电路，可以改善图像质量，使图像更清晰，彩色电视图像更具有艺术魅力。经矩阵电路将亮度信号和三个色差信号恢复出三基色信号，经 视放后（包括字符显示信号）加到显像管阴极，视放末级也设置了一些新型优质电路。 高频头 微处理器 屏幕显示 准分离式 伴音中放 图像中放 图文 处理 伴音中频 处理 立体声 解调 A/V 切换 双声道 处理 立体声 功放 制式 转换 亮度电路 画质改 善电路 PAL/NTSC 色度解码 SECAM 色度解码 场扫描 行扫描 校正 同步分离 三基色矩阵 视放末级 电 源 （ L,R） 视频 音频 图 2.1 大屏幕多制式彩色电视机基本电路组成 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 8 - 视频全电视信号还送到同步与扫描电路，行、场扫描电路输出扫描信号使荧光屏呈现优质光栅，大屏幕电视机对电源电路和行、场输出提出了更高的要求，除改善电路质量外，也要设置一些校正电路及多种完善的过压、过流、短路及保护电路。 2.2准分离式伴音处理电路和锁相环视频检波电路 2.2.1准分离式伴音处理电路 传统的电视机采用普通内载波还原伴音系统，由高频头输出的中频图像信号和伴音信号经过同一个声表面波中频滤波器（ SAWF），再经过同一个公用中频 电路，甚至于还要经过同一个视频检波器，取得视频图像信号和第二伴音中频信号。这种方式电路简单，但需将伴音中频电平给以很大的衰减，否则将产生伴音中频与色度中频之间的差拍干扰。 为克服上述伴音方式的缺点，新型电视机采用了准分离式伴音系统。它采用了两个声表面波中频滤波器（ SAWF1， SAWF2），设置各自独立的图像中频和伴音中频两个通道，分别检出视频图像信号和第二伴音中频通道信号，使得声，图信号之间的串扰大为减少，提高了信躁比，展宽了图像信号带宽，并可获得鲜艳的图像和清晰的伴音。即双通道传送图像和伴音方式。图 2.2（ a）是该伴音方式的电原理方框图，图（ b）是两个 SAWF的振幅特性，可见 SAWF1 和 SAWF2振幅特性有明显的不同。在实际电路中，也可把两个SAWF放在一起，使用共同的输入端，两路输入端分别为图像中频输出和伴音中频输出。 (a) (b) 由图可见， SAWF1 对本频道伴音中频信号吸收很深，以很大的限度地减小伴音对图 SAWF1 SAWF2 图像中放 及检波 伴音中放 及检波 视频图像 信号 第二伴音 中频 SAWF1 电平 SAWF2 电平 f(MHz) f(MHz) fa1 fb1 fp1 高频头 图 2.2 准分离式伴音电路及 SAWF的振幅特性 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 9 - 像的干扰，特别是减小 2.07MHZ的声 色差拍干扰，其他中频范围的幅频特性满足中频特性的要求，用以专门放大 图像中频信号，而后由视频检波器检出视频全电视信号。SAWF2使 fp1和 fa1 输出高电平，而色度中频 fc1给以充分的衰减，以便输出高电平的第二伴音中频信号，而大大衰减 2.07MHZ的声色差拍干扰，这样处理后伴音中频幅度可提高 20dB 以上，信噪比得到明显的改善。而后由伴音中放电路对 fa1 和 fc1 做同等放大，由伴音检波输出第二伴音中频信号，输至伴音通道。 2.2.2 锁相环视频检波电路 传统电视机中的视频检波器采用的二极管包络检波器，其失真大，效率低其无用频率分量多，辐射干扰大。而集成双差分检波器或称同步检波器 ，因不能保证检波中频与电视信号中图像中频严格的同频同相，故还存在有检波失真，不能保证高质量检波输出的缺点。许多大屏幕电视机都改用更为先进的 PLL（相位锁定环）完全同步检波电路进行视频检波。完全同步检波电路由双差分同步检波电路、 38MHZ压控振荡（ VCO）电路及90度移相器、 APC检波电路和锁定电路等组成，如图三所示。该检波方式能保证再生中频与图像中频同频同相，检波后输出的图像质量高而声音失真小，性能优于普通二极管包络检波和准同步检波器。 去准分离式伴音解调 误差电压 图 2.3 中 虚线框内的电路构成锁相环路，其作用是控制 VCO（压控振荡器）产生一个与 38MHz图像中频信号同频同相的载波信号，供给视频同步检波器，也供给准分离伴音解调。锁相环路工作过程： VCO 产生 38MHz 载波信号去 90移相电路移项 90 ,再送到 APC(鉴相器 ),在 APC 电路中载波信号与 38MHz 图像信号比较得到误差电压 ,误差电压38MHz图像中频 信号 视频同步 检波 视放 视频 信 号出 APC 900 移相 VCO 低通 锁定 检波 图 2.3 锁相环视频检波电路方框图 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 10 - 经低通滤波平滑后去控制 VCO如果 VCO产生载波信号频率不是 38MHz,APC比较输出的误差电压就不会为 0,误差电压最终将 VCO振荡控制在 38MHz。图中锁定检波器的作用是控制低通滤波器 RC常数 ，达到控制锁相环路控制速度。锁定检波器的工作原理是：若 VCO产生的载波信号频率或相位不正确，视频同步检波器输出的视频信号幅度小，锁定检波器对视频信号进行检波而获得一个控制电压，该电压控制低通滤波器，使它的 RC 滤波常数减小，这样 APC 电路产生的误差电压能通过低通滤波器快速将 VCO 振荡频率和相位控制正确；若 VCO产生的频率和相位都正确，视频同步检波器输出视频信号幅度大，锁定检波器对视频信号检波后得到控制电压，该电压使低通滤波器时间常数增大，锁相环路控制速度变慢，这样可使振荡器对于短时间误差电压变化响应减慢，抗干 扰能力增强。 2.3 大屏幕电视机的亮度、色度分离电路 在老式彩电中，色度信号 (C)与亮度信号 (Y)的分离方法，通常是亮度通道中设立色度副载波陷波器，用以滤除色度信号，取出亮度信号。这种方法实际上是频率分离法，具有电路简单、成本低的优点，但缺点是分离效果差，限制了 Y 信号的带宽，不仅影响图像清晰度，而且还存在亮 /色互串及色副载波的点状干扰等现象。随着电子技术的发展，现在大屏幕彩电采用了频谱交叉技术，即根据色度信号频谱与亮度信号频谱交叉的特点，用梳状滤波器来分离色度信号和亮度信号，这种方法使 Y/C 分离比较干 净彻底，从而使图像清晰度获得明显提高。 2.3.1 NTSC制亮度、色度分离电路 Y 信号频谱与 C 信号频谱以 fH/2 间隔交叉出现 (fH 表示行频 )，副载波频率 fsc 为227.5fH，如果设计一个如图 2.4 所示的梳状滤波器电路，使 V 信号延时一行，再分别与未延时的信号进行加减。延时前后 Y 信号相位不变，而 C 信号相位相反。延时信号与直通信号在加法器中相加后得到 Y 信号，即 (Y C) (Y C)=2Y，在减法器中相减则得到 C 信号，即 (Y C) (Y C)=2C。 2.3.2 PAL制亮度、色度分离电路 PAL 梳状滤波器 Y/C 分离，常称之为二行分离法 (也叫二元分离法 )。它使用一个NTSC 制信号或两个 PAL 制信号行存储器与带通滤波器结合使用，组成垂直、水平二元带通滤波器，基本结构原理如图 2.4 所示，只是将 1H 延时线改为 2H 延时线。由于 NTSC制亮度信号、色度信号采用 fH/2 间置，而 PAL 制则采用 fH/4 间置 (即副载频 fsc=283.75fHnts大屏幕彩电的新技术研究 - 11 - 25Hz283.75fH)，因此 PAL 梳状滤波器 Y/C 分离电路要用 2H 延时线。 由亮度信号 Y 和色度信号 C 组成的复合全电视信号，一方面直接加到加法器与减法器的输入端，称为直通信号，同时 经两行延迟时间 (2TH)使色度信号反相后得到的延迟信号 (Y C)也加到加法器和减法器的另一输入端。在加法器中直通信号 (Y C)与延时信号 (Y C)相加得到亮度信号 Y；在减法器中直通信号 (Y C)与延时信号 (Y C)相减即得到色度信号 C，完成 Y/C 分离。 2.4 大屏幕电视机的画质改善电路 大屏幕电视图像比中小屏幕电视图像看起来行结构比较明显，大面积闪烁感增强，噪波也相对明显一些。同样的图像质量，大屏幕会感到质量低，甚至变得不能容忍。另外，大屏幕彩色电视机属高档产品，用户理所当然会对图像质量，伴 音质量提出更高的要求，于是各种画质改善电路便应运而生。 核化降噪电路又称挖心电路，其作用是抑制亮度信号中幅度较小的噪声信号，而让幅度较大的有用信号通过。 黑电平扩展电路又称黑电平延伸电路，其作用是自动检测亮度信号中浅黑电平信号，再将浅黑电平信号向黑电平扩展，即将图像浅黑部分变成黑色，以提高图像的对比度，增强画面的纵深度。 延时型水平轮廓校正电路可使亮度信号中黑白过渡处的黑、白信号过冲，在画面反映是图像黑白交界处黑色部分变得更黑，白色部分变得更白，这样图像黑白更分明，轮廓更清晰鲜锐。 扫描速度调制电路，它使亮 度信号在黑白转变处有上冲和下冲波形，从而使图像轮廓更分明。 2H 延迟 +.=22 - 亮度信号 色度信号 复合视频信号 2Y Y-C 2C 图 2.4 PAL 制梳状滤波器亮色分离原理框图 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 12 - 2.5 新型大屏幕彩色显象管 2.5.1 超平面玻璃外壳 (1)用计算机辅助设计 (CAD)技术对显像管的内外应力进行分析 ,根据各部分的压力分布情况来确定表面玻璃厚度。最厚的部分甚至超过 km,连钢珠也不易击穿 ,再加上防爆带的应用 ,使显像管破裂的可能性大大降低 ,同时也适当减少了某些部位的玻璃厚度 ,减轻了显像管的重量。 (2)尽量加大显像管的曲率半径 ,使显像管表面平整。但这会导致显像管机械强度降低 ,目前主要通过完善显像管防爆手段来解决。曲率半径也 从小屏幕彩管的 1.0R到平面直角管的 1.8R, 以及超平管的 2.5R、 3.5R,到目前已经能够制造出纯平面彩管。缩短彩管长度的办法就只有加大显像管扫描的偏转角。大屏幕彩管的偏转角普遍大于 110度 ,长度与 21英寸显像管相差无几。至 于偏转角加大后失真以及扫描功率都会增大的问题则通过改进偏转线圈和扫描电路来克服。 2.5.2超黑色屏和荧光粉着色 为了在明亮的室内正常观看电视节目，荧光屏透光率日益减小，以防止外界环境光影响图像亮度。现以普遍使用着色玻璃，荧光屏透光率由 86%减为 50%左右，再减为 36%；另外屏上做 特殊的着色镀膜，减小对外光的反射。这种超黑色荧光屏，可提高对比度，在明亮环境下仍可收看图像。 还使用新的高发光率的荧光质，使发光亮度高，彩色鲜艳。并采用了荧光粉着色技术，即发红光的荧光点再涂红色，发蓝色光的荧光点再涂蓝色，可以充分吸收环境光，仅能反射环境中与着色相同的光色，对荧光粉本身发光率没有影响，从而进一步提高了图像的对比度和彩色效果。 2.5.3 更新电子枪 大屏幕彩管的电子枪主要改进之处在于提高了扫描电子束流密度 ,增加了屏幕亮度 ,改善了电子枪的聚焦性能 , 使图像有较高的清晰度。为了达到增加亮度的目的 ，电子枪中比氧化物阴极更好的的浸渍型阴极则可以达到这一目的 ,它的电流密度是一般氧化物阴极的 3 倍以上 ,且寿命长、工作稳定，是理想的长寿命阴极材料。大口径电子枪能有nts大屏幕彩电的新技术研究 - 13 - 效缩小电子图 2.39 有利于在屏幕上产生更加细腻的光点。多电位聚焦电子枪、多极复合电子透镜等措施则使屏幕中央与边缘的散焦现象 得到改善 ,尤其是边缘的聚焦特性普遍提高的 10%以上 ,对图像清晰度十分有利。 2.5.4改进荫罩板 荧光屏内侧的荫罩板，又称分色板，是实现彩色会聚与分色的关键部位，为提高彩色显象管的分辨率，荫罩板中相邻小孔之间的距离（称节距）越 来越小，小孔数量越来越多，使显像管的水平分辨率达到 750 1000 电视线。 荫罩板小孔面积仅占全板面积的 20%，电子束 80%都击中荫罩板上，使荫罩板受热变形，发生弯曲或形状变化，造成电子束击错荧光点，出现彩色镶边或色纯误差。现已采用热变形甚小的殷钢板做荫罩，取代了原来的铁合金材料，可使热变形减小到原来的1/3。近年来，又开发出预应力荫罩板，在荫罩板面向电子枪一侧涂敷一层陶瓷粉，它的张应力可抵消许多原荫罩板的热变形。 2.5.5新型偏转线圈 由于屏幕的增大，需要使电子束大角度偏转。因而需要大功率的偏转线圈。为 了提高功率，缩短了线圈与磁心之间的距离 。选用高电阻、低损耗材料做磁心，减少了磁心发热。改用椭圆形偏转线圈，可进一步减小电子束流击中荧光屏的光点，提高了聚焦性能 。 2.5.6 X射线保妒 大屏幕的阳极高压值在 27kV32kV 之间 ,比小屏幕彩管高出 10%以上 ,因而更容易产生 X射线。大屏幕彩管采取的防 X射线的措施主要是在彩管玻璃中添加进氧化铅、氧化顿等重金属材料 ,增加玻屏厚度 ,起到吸收 X 射线的作用。在电路上也有专门的 X射线保护电路 ,一旦 X 射线超过标准 ,高压将自动断开 .其他如自动亮度控制电路也可以有效降低 X射线 产生的可能。 2.6宽电压范围和开关稳压电源 大屏幕彩电与中小屏幕彩电一样都采用开关电源，与中小屏幕彩电相比，大屏幕彩电开关电源有以下特点： （ 1）电源功率大、效率高：中小屏彩电整机功耗一般在 75W 左右，而大屏幕彩电整机功耗可达 150W，为了适应大屏幕彩电大功率的需要，电源电路必须进行大功率nts大屏幕彩电的新技术研究 - 14 - 和高效率的设计。 （ 2）很宽的电压适应范围：为了使大屏幕彩电能在很宽的电压范围内工作，要求开关电源稳压性能要好，为了保证大屏幕彩电能在不同地区的电网电压（ 220/110V）下工作，也要求开关电源有良好的电压适应性。 （ 3）采用冷底板设计：大屏幕彩电有丰富的接口，可以与录像机、影碟机、 AV 放大器等设备连接，为了保证这些设备与大屏幕彩电连接后不带电，开关电源要采用冷底板设计。 （ 4）具有完善的过流和过压保护电路：大屏幕彩电功能多、电路复杂且功耗大，更容易出故障，所以除要求采用性能良好的元器件外，还应设计完善的各种保护电路。 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 15 - 第 3 章 提高图像质量的新技术研究 大屏幕彩色电视机为了使重显的图像失真小，采用了枕形校正等电路；为了使图像更清晰，在电路上采用了视频降噪，水平轮廓校正，速度调制和动态聚焦等新技术 ；为了使彩色图像更艳丽，逼真，采用了梳状滤波器亮度和色度信号分离等新电路。 3.1梳状滤波器亮度和色度（ Y/C）信号分离电路 梳状滤波器 Y/C 分离法的特点可归纳为：由于加法器输出特性可选出亮度信号的高频分量，不会造成高频分量的丢失，并可将视频带宽全部加以利用，从而使图像清晰度大大提高，同时在亮度通道中将色度信号抑制得比较彻底，不致于产生残留色度信号干扰。而减法器输出中较好地抑制掉亮度信号，以最大传输系数选出色度信号 C，并用带通滤波器对残留亮度信号作进一步衰减，解决了亮度信号对色度通道的串扰问题，从而提高了图 像质量。 3.1.1动态梳状滤波器 Y/C分离电路 模拟动态梳状滤波器结构如图 3.1所示。它由两个延时线 (PAL 为 2H延时线， NTSC为 1H延时线 )、三个带通滤波器、垂直相关性检测电路、加法器、减法器等组成。就 PAL制彩色信号而言，要对在动态梳状滤波器中直通信号 (Y C)、延迟两行时间信号 (Y C)、延迟四行时间信号 (Y C)这三行信号进行垂直方向上的图像相关性检测，产生一个所需的彩色信号。 图 3.1模拟动态梳状滤波器结构图 所谓相关性检测，实际上是检测场与场之间相关性的强弱，一般采用的 是场差法或 1HDL 1HDL 带通 带通 带通 + + + n-1 n n+1 垂直相关器 DL nts大屏幕彩电的新技术研究 - 16 - 低通场差法，即对两场中各对应像素逐点相减并求和，以该值大小作为图像动态情况的描述。模拟动态梳状滤波器克服了普通梳状滤波器的缺点，改善了活动图像信号 Y/C分离效果，从而进一步提高了图像质量。 3.1.2数字式梳状滤波器 Y/C分离电路 上述的模拟动态梳状滤波器 Y/C分离电路，虽然能有效解决活动图像信号的有效Y/C分离问题，但对单制式信号 Y/C分离要用 6个调节点，若要适应 PAL、 NTSC制 Y/C信号分离，则需 12 个调节点，这样就存在调整繁杂的问题，如此多的调节点在生产中难以保证质量，况且批量生产 会成为难题。于是，人们研制出更为先进的、精密的数字式动态梳状滤波器。 数字式动态梳状滤波器 Y/C分离电路如图 3.2所示。它主要由五块 IC封装一起组成厚膜电路，即由 A/D 变换器 CXD1176Q、延迟线 CXK12022、数字式动态梳状滤波器CXD2011Q及 D/A变换器 CXD1177Q组成，与时钟信号发生器配合完成 Y/C分离。 Y Y+C Y C P/N控制 C 图 3.2数字式动态梳状滤波器 Y/C分离电路图 输入的全电视信号由 A/D变换器转换成 8bit 的数 字式信号，取样频率 (PAL制为17.7MHz、 NTSC制为 14.32MHz)均由另设的时钟信号发生器提供。数字化后的视频信号送入动态梳状滤波器，在动态梳状滤波器中进行数字式动态梳状滤波 Y/C分离，原理与前述大同小异，只是前、中、后三行视频信号经过色带通滤波处理后进入逻辑运算电路。此电路中，使每相邻的两行信号相减都可取出色度信号 C，而将 C信号再与中间一行视频信号 (Y C)相加，则抵消了 C信号而分离出 Y信号。 8bit数字亮度信号 Y和数字色度A/D 转换 A/D 转换 A/D 转换 校正延时 + D/A 转换 带通 带通 带通 逻辑运算 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 17 - 信号 C分别送入 D/A 变换器，经其转换后输出模拟 Y信号和 C信号，分离效果极 彻底且无需作任何调整，是当前新型大屏幕彩电广泛应用的 Y/C分离电路。 值得注意的是，在逻辑运算器中，仍然有一个垂直相关电路，基本结构如图 3.3所示。它是用来比较判别三行信号的差别，当三行信号差别较大时，说明图像内容在垂直方向发生了变化，电路即进行运算，其运算过程是：先前两行信号进行运算取最小值，再对后两行信号进行运算并取最小值，然后把两个最小值进行比较取出大者；用同样方法取出此三行信号中相邻两行信号中的最大值，然后把两个最大值再作比较并取小者。最后把上述最小值中的大者和最大值中的小者平均后输出，此平均值 应能代表相邻三行信号中的变化趋势，使输出接近于未来的状态。这应是数字式动态梳状滤波器的工作特点，多次比较和平均的结果，使数据非常精确，从而保证了分离效果，所以认为它是一种最先进的 Y/C信号分离电路。 n-1 n n+1 C 图 3.3垂直相关电路 3.2核化降噪电路 电视信号在传输过程中难免串入各种干扰信号，这些干扰常常出现在视频信号的高输入 ui 高通 滤波器 非线性电路 积分 电路 增益补 偿电路 低通 滤波器 输出 uo 图 3.4 核化降噪原理框图 Min Max Min Max Max Min + nts大屏幕彩电的新技术研究 - 18 - 频部分而影响图像的质量。为此，需加入视频降噪 电路，其原理框图如图 3.4所示。 视频信号分别送到高通滤波器和低通滤波器将高频分量和低频分量分开。其中信号的高频分量对应于图像的轮廓和细节，低频分量对应于图形大面积明暗变化部分。高频分量送到由非线性电路和积分电路组成的“挖心”电路，其特性如图 3.5所示，它能除去一定幅度内的干扰噪声，输出的高频分量经过增益补偿后，与低通滤波器输出的低频分量混合，得到经过降噪的视频信号。 3.3 黑电平扩展电路 黑电平扩展电路是高档大屏幕彩色电视机中用来提高图像质量的重要电路之一。它接在信号通 道中清晰度改善电路之后，对比度调整电路之前的电路中。其主要用来检测亮度信号内“浅黑”部分的电平，并把该电平与消隐电平比较；如果它没有达到消隐电平，则向黑电平方向扩展；如果已达消隐电平，则停止扩展。它的作用是消除因视频信号源不同（如电视台的录像机不同）而产生的暗画面图像层次不消或发灰现象，从而增加图像暗画面的层次感。 黑电平扩展电路是在不改变图像对比度的情况下，将视频信号中的黑电平自动拉长到消隐电平的一种补偿电路，其作用如图 3.6 所示。当输入的视频信号幅度在 100% 50%相对电平时，输出的信号幅度保持不变； 当信号在 50%的灰电平以下时，输出信号被扩展到消隐电平。 uo ui 图 3.5 “挖心”电路的特性 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 19 - 黑电平扩展原理框图如图 3.7所示。视频信号分别送到加法器、黑电平检出电路和消隐箝位电路。黑电平检出电路检出 50%以下的黑电平信号，然后送到增益控制电路。比较器输出的误差电压由黑电平峰值保持电路和消隐箝位电路共同决定。黑电平峰值保持电路将输出信号送到比较器，与消隐箝位后恢复直流分量的视频信号进行比较，输出误差电压去控制增益。经过上述电路的共同作用，就可得到黑电平扩展后的视频信号输出。 黑电平扩展电路只是对亮度信号的浅 黑电平进行扩展，不应对色度信号产生影响，所以黑电平扩展电路通常设置在亮色分离电路以后的亮度通道中。 3.4延迟型水平轮廓校正电路 在彩色电视机中，为了分离出亮度信号，通常用色度陷波器将色度副载波及其边带分量吸收掉，这样会使亮度信号的高频分量损失严重，图像的清晰度下降。为了补偿高频分量，通常加入轮廓校正电路，以改善图像轮廓细节。 普通彩色电视机的亮度通道，轮廓校正通常采用二次微分电路，它具有电路简单、元件少等优点。经过二次微分电路补偿后输出信号的高频分量得以提高，但如果补偿过量将会产生振铃现象 ，使图像轮廓不清甚至出现重影。 在大屏幕彩色电视机中通常采用延迟型水平轮廓校正电路。其原理框图如图 3.8黑 白 浅黑 图 3.6 黑 白电平扩展过程 黑电平检出电路 消隐箝位电路 增益控制 比较器 加法器 黑电平峰值保持电路 消隐 输出 输入 图 3.7 黑白电平扩展原理图 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 20 - （ a）所示，对应各部分波形如图 3.8（ b）所示。在 A 点输入一个图示黑白突变的矩形亮度信号，经延时线 DL1 延时后得到 B信号，再经延时线 DL2延时后得到 C信号。 A信号和 C信号相加后再衰减 1/2变成 D信号，在减法器中 B信号与 D信号相减，得到 E信号， E 信号经锐度调节（调节 E 信号幅度）后去加法器，与经放大的 B 信号相加，得到F 信号。 F 信号就是进行轮廓校正的亮度信号，在信号的突变处产生正负过冲，使图像轮廓更为 鲜明。 Y A B C D B E B F A波形 B波形 C 波形 D波形 E波形 F波形 图 3.8a 延迟型水平轮廓校正框图 1/2 1/2 - + DL 1 DL 2 + 图 3.8b 相关波形 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 21 - 3.5 扫描速度调制电路 前面的水平轮廓校正电路是通过修正亮度信号以改变电子束流的大小，产生勾边效果，使图像轮廓处具有明显的明暗变化，达到突出图像轮廓的目的，但这种校正在图像的高亮度区会出现散焦现象。扫描速度调制电路是通过微调电子束的扫描速度，控制形成的图像轮廓处有明显的明暗变化，使图像更清晰、鲜明。 扫描速度调制 的作用原理是：当电子束轰击屏幕时，若扫描速度越快，由于电子束作用的时间比正常时间短，屏幕就越暗；当扫描速度越慢，电子束轰击屏幕的时间加长，屏幕就越亮。可见，若能控制电子束在图像轮廓部分的扫描速度，就可以改变轮廓处的明暗程度，产生勾边作用，从而使图像清晰度提高。 扫描速度调制原理框图如图 3.9(a)所示，有关波形如图 3.9(b)所示。它主要由微分电路、整形放大电路、激励输出级和速度调制（ VM）线圈组成。 微分电路 整形放大 激励输出 亮度信号 VM线圈 图 3.9a 扫描速度调制原理框图 亮度信号 微分信号 合成磁场 亮度变化 屏幕图像 黑 黑 白 加速 减速 图 3.9b 相关波形 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 22 - 正极性亮度信号由微分电路处理后输出正、负相间的脉冲，如图 3.9(b) 所示，分别对应于亮度信号的上升沿和下降沿。该脉冲经整形放大提高幅度后，送激励输出级进行功率放大，驱动套在显像管管颈的速度调制线圈。流经速度调制线圈的电流波形与图3.9(b) 脉冲波形相同。速度调制线圈脉冲电流产生的磁场，与行偏转线圈锯齿波电流产生的磁场相叠加，得到如图 3.9(b) 所示的合成磁场，控制电子束水平扫描的速度。合成磁场中线性上升的部分是正常锯齿波电流产生的磁场，使得电子束匀速偏转。正、负跳变的磁场上升沿使 电子束扫描加速，亮度变暗，使画面变黑。而下降沿使电子束扫描减速，使画面变白。于是显示出的图像轮廓处由黑到白或由白到黑的变化更加明显，如图 3.9(b) 所示。 3.6 枕形校正电路 由于显像管荧光屏的曲率半径与电子束的偏转半径不同，电子束在扫描过程中不同位置的线速度也不相同，使光栅产生了枕形失真，所以在扫描电路中必须加入枕形校正电路。几乎所有的大屏幕彩色电视机，都设置有上下枕形失真校正电路和左右枕形失真校正电路。 1）上下枕形失真校正 上下 枕形失真的校正通常利用行逆程脉冲调制场输出电流实现。光栅上下枕形失真校正电路如图 3.10 所示，其中 T555 为饱和变压器，行逆程脉冲由 L554 送到 T555， 在次级与场偏转线圈锯齿波电流叠加，对场电流进行校正，经扫描形成的光栅上下枕形失真得到改善。 2）光栅左右枕形失真校正 用场抛物波电流去调制行锯齿波偏转电流，可使行扫描电流在每场扫描的中间部分幅度最大，而在每场的两端幅度相对较小。于是，经扫描后形成的光栅左右枕形失真便行逆程脉冲 C552 R553 L554 T555 LY 场偏转线圈 场输出 图 3.10 光栅上下枕行失真校正电路 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 23 - 得到了校正，如图 3.11所示。 （ a） 失真光栅 （ b） 校正后行电流波形 正常光栅 图 3.9 光栅左右枕行失真及校正 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 24 - 第 4 章 大屏幕彩色电视机提高伴音质量的新技术研究 大屏幕彩电应用了许多先进的电路来提高图像的质量，但一台大屏幕彩电只有高画质显然不够，还需要提高电视伴音的质量。大屏幕彩电常采用环绕立体声处理和超重低音技术来提高伴音质量，当然还需要配合相应高品质的扬声器系统。另外一些高档的大屏幕彩电还采用丽音接收技术来接收电视台发射的丽音伴音信号。 4.1 环绕立体声 4.1.1 环绕立体声原理 环绕立体声是指在再生音场中，能保存原信号音源的方向感，并伴有环绕感、扩展感的效果。其中环绕感是指对听众有一种临近的、并把听 众围住的感觉；扩展感是指对听众有一种远离自己的音源在扩散的感觉。大屏幕彩电的环绕立体声处理电路的作用是将普通的 L、 R声道信号处理成环绕立体声信号，驱动扬声器发出环绕立体声。 时间延时方式的环绕立体声原理如图 4.1 所示 。 L L+S S= L+R R R-S 图 4.1时间延时式环绕声原理图 L、 R信号相减后得到 L-R信号，该信号经低通、延时移相和低通后再经衰减反馈到输入端，得到逐渐衰减的延时环绕声信号 S= L+R。 S信号与 L信号相加后得到（ L+S）信号，该信号经后 级电路放大后流进主左扬声器； S信号另一路经倒相放大后得到 -S信号，它与 R 信号相加后得到 R-S 信号去主右扬声器； S 信号还有一路放大后流进专门的环绕声扬声器。 4.2超重低音 在大屏幕电视机中，为了产生饱满有力的低音，除了采用高音质扬声器和设计各种独特的超重低音扬声器系统外，在电路上也采用了超重低音提升电路。 超重低音电路原理框图如图 4.3所示。它主要由低通滤波器、前置放大器、功率放 + L-R LPF 延时移相 LPF + 反馈 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 25 - 大器和超重低音扬声器系统组成。经伴音解调电路输出的音频信号或有 AV 端子输入的音频信号的左、右声道信号，一路送功率 放大器放大后送到主扬声器，另一路输入超重低音电路的低通滤波器，低通滤波器只输出 200Hz(或其他截止频率点 )以下的低音信号或超低音信号，经前置和功率放大后输出功率强劲的低音信号，送到专用的低音扬声器系统，产生具有强烈震撼力的声场。 4.3 丽音（ NICAM）系统 4.3.1.概述 一般的电视广播，其伴音采用的调频方式，与图像载频一起传送，这种调频广播的伴音是单声道。丽音系统是一种立体声的电视伴音广播，它是将立体声信号先进行数字化处理，变成数字信号，然后再用正交相移键控（ QPSK）方式进行调制，再用载频将它与 图像信号调制后进行传送。 4.3.2.丽音接收机 丽音数字立体声接受机原理框图如图 4.4所示。调谐器将射频信号变换为中频信号，丽音数字伴音信号和传统的模拟伴音中频信号由内载混频器产生 6.0MHZ（ I 制）或5.5MHz（ B/G制）模拟伴音调频信号后输出，送模拟伴音通道。而同时产生的 6.552MHz（ I制）或 5.85MHz(B/G 制 )数字伴音信号则送丽音解调系统。 丽音解调系统主要由带通滤波器、正交相移键控（ QPSK）解调器、丽音（ NICAM）低通 滤波器 前置 放大器 重低音 功放 重低音 扬声系统 图 4.3 超重低音电路原理框图 调谐器 内载波混频 模拟伴音通道 切换 带通 滤波器 QPSK 调谐器 NICAM 解码器 D/A 转换器 去加 重 功 放 图 4.4 丽音数字立体声接收机原理框图 nts大屏幕彩电的新技术研究 - 26 - 解码器和 D/A 转换器等组成。数字伴音信
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