彩色电视原理

1、键入公司名称彩色电视的基础理论键入文档副标题chen wen qi选取日期键入公司名称彩色电视的基础理论彩电原理与维修论文中文题目：_ 系 部 _专业班级 _学 号 _姓 名 _指导老师 _提交日期 _附录2诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人独立进行研究所取得的成果。除了论文中特别加以标注的地方外，如系抄袭，后果自负。 作者签名： 年 月 日 chen wen qi选取日期在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。第一章 彩色电视的基础理论1.可见光与彩色三要素可见光本质上是电磁波, 不过，只有当电磁波的波长在38

2、0nm780nm（nm毫微米，也称为纳米，即109米）的范围时人眼才能感觉得到。人眼的彩色感依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。对中间的波长（大约为555nm的黄绿色），人眼的敏感程度最高。在可见光波长的两端，人眼的亮度敏感程度逐渐下降到接近于零。要唯一地确定一个彩色，需要确定三个量：即亮度、色调和色饱和度（简称饱和度）。2.彩色光的复合与分解如果把束太阳光投射到三棱镜上，由于不同波长折射率不同，太阳光便被分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的彩色带。这说明太阳光是由多种不同波长成分的光复合而成的。给人的综合颜色是白光。3.三基色原理人们在实践中发现，自然界绝大多数颜色都可以由三种基色光按不同的比例

3、混合得到反之，任意一种彩色都可以分解为三种基色。在彩色电视系统中比较恰当的是在红色、绿色和蓝色光谱区域内选择三个基色，这是因为人眼的三种色敏细胞分别对红光、绿光和蓝光最敏感，由它们配得的颜色也较广。通过混色实验，可以得到如下的基本混色式：红+绿=黄红+蓝=品红绿+蓝=青红+绿+蓝=白第一节 兼容制彩色电视原理全电视信号1.黑白全电视信号包括图像信号、复合同步信号和复合消隐信号三部分图像信号是电视系统传送的图像信息，在场扫描正程期间和行扫描正程期间传送。复合同步信号和复合消隐信号是电视系统传送的辅助信息，在行、场扫描逆程期间传送。其中，复合同步信号是为了确保电视机重现黑种人图像与电视台发送图像严

4、格同步，复合消隐信号用于消除行、场回扫期的扫描痕迹。我国采用负极性信号制，图像越暗，信号幅值越大并规定：全电视信号幅值的75为黑电平，10为白电平，100为同步电平。全电视信号是由图像信号及六种辅助信号（行同步、场同步、行消隐、场消隐、槽脉冲与均衡脉冲信号）组成的。全电视信号中各辅助信号参数如下：行消隐脉宽：12µs行同步脉宽：4.7µs场消隐脉宽：1612µs场同步脉宽：160µs槽脉冲宽：4.7µs均衡脉冲宽：2.35µs黑白全电视信号波形2.图像信号有两个主要特点如下。（1）图像信号的相关性图像信号是25帧每秒的扫描速度使得相邻

5、两场之间的图像信号差别很小。同理，相邻两行之间的差别更是微乎其微。因此，在帧间具有较强的相关性。对于静止图像，则具有行重复性和帧重复性。（2）图像信号的单极性图像信号电平总在零值以上或零值以下的一定电平范围内变化，也就是所谓的单极性。在传输中，可以隔断直流只传输交流信号，但在图像重现前必须恢复直流以呈现背景亮度，避免图像失真。3.、辅助信号及其特征辅助信号包括复合消隐信号和复合同步信号，所有辅助信号均在行或场逆程期间传送。（1）复合消隐信号消隐信号分为行消隐信号和场消隐信号。行消隐信号是用来消除行回扫线，在行扫描逆程期间发出宽度为12s，周期为64s的脉冲信号。场消隐信号是用来消除场回扫线，在

6、场扫描逆程期间发出宽度25TH=1600s，周期为20ms的脉冲信号。为了使扫描电子束截止，消隐电平设置为75%（黑电平）。行、场消隐信号合在一起称为复合消隐信号。行、场消隐信号示意图（2）复合同步信号复合同步信号包括行同步脉冲、场同步脉冲、开槽脉冲和前后均衡脉冲。a、同步的概念要正确地传送和重现图像，接收端与发送端的扫描必须同步这里的同步是指接收端与发送端的扫描点应有一对应的几何位置即收端与发端对应的像素应在同一时刻被扫描，也就是说，每一个像素都要同步。具体到电视系统就是指收、发两端扫描必须同频、同相。b. 同步原理同步原理图 C、行、场同步脉冲信号行同步脉冲是在电视信号每行的逆程期都安插一

7、个。即使在场逆程期也不例外。以保证在整个电视信号期间都维持有行同步脉冲。图中在行正程期结束，逆程期开始后，并不立即安插行同步脉冲，而是预留1.3µS的时间，这段时间称为前肩宽度。这是为了防止当电视信号从正程期转向逆程期时，可能会从高电平突变到低电平（当被摄图像较亮时），这必将有一个过渡过程，即电平不能立即达到消隐电平，无法安插行同步脉冲。行同步脉冲本身的宽度为4.7µS。行同步过后，逆程期还要持续一段时间，称为后肩。因整个行逆程期为12µS，故后肩宽度为6µS。d、开槽脉冲与前后均衡脉冲信号上图所示的场同步脉冲存在着这样的问题，即在场同步期间，没有行同步

8、脉冲。这将使得显像端的行振荡器在场同步脉冲这一段时间内因为没有行同步脉冲而失控，即由受迫振荡回到自由振荡状态。直到场同步脉冲过去后才可能得到行同步脉冲，这时行振荡器重新回到受迫振荡状态。但是，行振荡器由自由振荡状态到与行同步脉冲完全同步，这是需要一个过程的，这个过程称为整步过程。如果这个整步过程在场逆程期结束就已经完成，则对图像倒没有影响（因为场逆程期光栅是被消隐的）。而如果整步过程持续到场正程期开始后的一段时间，则这段时间内因行不同步，将使得图像顶部发生倾斜。为了在场同步期间保留行同步信息，同时，也为了使得两场的场同步脉冲相同，故在场同步期间开了五个槽，称为槽脉冲，或齿脉冲。利用凹槽的后沿（

9、上升沿）作为行同步信号的前沿，槽脉冲的宽度与行同步宽度一样，也为4.7µS，其间隔为TH/2。场同步脉冲的脉冲宽度比行同步宽的多（尽管场同步期间开了槽）。槽脉冲信号场同步脉冲的后面也放置了五个均衡脉冲。这是因为电视接收机中，用场同步脉冲控制场扫描锯齿波产生电路时，既可采用前沿触发，也可采用后沿触发。而如果采用后沿触法，则需两场的场同步脉冲的后沿波形也相同，故在场同步脉冲的后面同样也放置五个均衡脉冲。均衡后的场同步脉冲信号彩色电视在各国电视发展史上都是先有黑白后有彩色。因此设计彩色电视制式时应该注意黑白与彩色电视的兼容性，即当电视台播放彩色电视节目时，彩色电视机接收显示彩色图像，黑白电

10、视机接收黑白图像，这种特性称为正兼容性为实现兼容，彩色电视应保留黑白电视原有的各项指标。如采用隔行扫描方式和相同的帧频、场频和行频；采用同样的行、场同步信号；具有与黑白电视相同的伴音载频和图像载频；彩色电视信号占用和黑白电视信号相同频带，即视频带宽6MHz，射频带宽8MHz。如果彩色电视系统直接传送R、G、B三路基色信号，则不仅黑白电视系统无法接收，就是对于彩色电视系统来说，信号带宽也太宽了。在三种彩色电视制式中采用的都是BY和RY，称为色差信号。其中RY称为红差信号，BY称为蓝差信号。则GY就不再独立了，即GY可由BY和RY的运算得到。它们与三基色信号的关系为：Y=0.30R+0.59G+0

11、.11BBY=B(0.30R+0.59G+0.11B)= 0.30R 0.59G+0.89BRY=R(0.30R+0.59G+0.11B)= 0.70R 0.59G 0.11B完成上述信号转换的电路称为编码矩阵，而上面的三个关系式则称为编码矩阵方程式。在我国采用的PAL制中，取色差信号的带宽为1.3MHz。故重现图像不会再现出很细密的色度细节。但是由于亮度信号的带宽高达6MHz，故重现图像可以再现很细密的亮度细节。所以，重现图像是由亮度细节和大面积粗线条的彩色相结合而成的。一、 彩色电视编码、解码原理NTSC制最早由美国采用的一种正交平衡调幅制。我国目前使用的PAL制就是在NTSC制的基础上用

12、了改进而形成。法国、东欧使用的SECAM制也是针对NTSC制的不足而改进形成的又一制式。SECAM制在1966年首先由法国研制成功并正式使用。以后在苏联、东欧等国家相继使用。SECAM的意思是顺序传送彩色与存储，它也是为了克服NTSC制相伴敏感性而研制的另外一种彩色电视制式。SECAM制也称为“行轮换调频制”。在传输环节中，电子器件的非线性会导致传输函数的非线性，而色度信号是叠加在亮度信号的电平上传送的，亮度信号相当于是色度信号的一个偏置电平，从而使得叠加在不同的亮度电平上的色度信号得到不同的增益这称为微分增益失真。微分增益失真将使C/Y的值发生改变，即将导致色饱和度失真。不过，人眼对色饱和度

13、失真不是很敏感。但是，由于色度信号的相角对应着被传送图像的色调，故在传输环节中必须保证色度信号的相角保持不变，否则意味着重现图像的色调将发生改变，即导致色调失真，也称为色调畸变。而人眼对色调失真是很敏感的，尤其是对人们所熟悉的彩色，例如肤色，例如树叶和草地的绿色等。如果色调发生偏差，人们立刻就会察觉。故NTSC制有一个先天性的缺陷，即对传输环节引入的色度信号的相移容差很苛刻，这一点称为NTSC制的相位敏感性。(所以ntsc彩电都有调整相位的电位器) PAL制编码器采用逐行倒相和正交平衡调幅，与NTSC制编码器相比，只是多了一个PAL开关。NTSC制的主要特点（1） 兼容性好，亮度和色度串色小。

14、（2） 解码电路简单，容易集成化。（3） 传输系统引起的微分相位失真很敏感相位失真引起彩色色调变化。实践证明，当相位变化15o以后，色调失真便超出人眼所能容忍的程度。所以NTSC制微分相位失真的容限不能太大，规定在±12以内。对整个电视系统来说，是比较苛刻的条件。PAL制主要的特点（1） 改善了NTSC制的相位敏感性，相位失真的容许误差可达±40o，使色度信号在传输过程中的相位失真对重显彩色的影响减少。（2） 如果传输系统频率特性不良，则会使对称边带。由于PAL制彩色电视机中的超声延迟线的频率特性，对这种不对称边带所造成的相位失真，有较强抗御能力。（3） 多径接收对PAL制

15、影响较小。（4） 存在“百叶窗”效应。当传输系统和解码电路存在各种误差时，将产生行顺序效应，在图像中出现“爬行”的水平条纹图样，类似“百叶窗”。（5） 设备比NTSC制复杂，成本高。SECAM制的主要特点（1） 受传输失真的影响小，微分相位失真容限达±40o，微分增益失真容限则更高。（2） 接收机比NTSC制复杂，但比PAL制简单。（3）兼容性差。PAL制彩色全电视信号PAL制彩色全电视信号由亮度信号、色度信号、复合同步信号、复合消隐信号和逐行倒相的色同步信号等五部分组成。标准彩条在彩色电视机中呈现出八条竖条，它们依次是：白黄青绿品红蓝黑。共有两条非彩色条，三条基色条，三条补色条。亮

16、度与色差信号波形对色差信号BY和RY进行频带压缩后，还要对其进行幅度压缩。从而得到U、V信号。即U = k1(BY) = 0.493(BY)V = k2(RY) = 0.877(RY)U、V波形的形状与BY和RY相同，但是电平发生了变化，幅度减小。其中，V分量逐行倒相。色付载波频率为fsc = 4.43361875MHz。将U、V分量叠加，即得到色度信号F(t)的波形如图1。图2彩条全电视信号1. 2. 全射频电视信号频谱全射频电视信号包括已调高频图像信号和已调高频伴音信号，两者在频谱上相互错开以免干扰，高频图像信号采用残留边带传送方式，其带宽为7.25MHz，高频伴音信号采用调频方式传送，伴

17、音载频fs比图像载频fp高6.5MHz，带宽为0.5MHz，色度信号副载波fsc比图像载频高4.43MHz，带宽为2.6MHz，其频谱与亮度信号频谱相互错开。我国电视标准规定，每个电视频道的带宽为8MHz。全射频电视信号的频谱职图所示。全射频电视信号频谱电视频道的划分对于开路电视广播，由于需要占用空间频率资源，故要考虑不能侵占其它的无线业务的频率资源，所以电视频道并不是紧密排列的，而是中间往往留有空隙，以给其它的无线业务使用。表21 我国电视频道的划分VHF频段波段频道频率范围MHz图像载频MHz伴音载频MHz148.556.549.7556.25（米波）256.564.557.7564.25

18、364.572.565.7572.254768477.2583.755849285.2591.756167175168.25174.75（米波）7175183176.25182.758183191184.25190.759191199192.25198.7510199207200.25206.7511207215208.25214.7512215223216.25222.75表22 我国电视频道的划分UHF频段波段频道频率范围MHz图像载频MHz伴音载频MH25477.75（分米波25485.7515486494487.25493.75164

19、94502495.25501.7517502510503.25509.7518510518511.25517.7519518526519.25525.75表52（续表） 我国电视频道的划分UHF频段波段频道频率范围MHz图像载频MHz伴音载频MHz34678686679.25685.7535686694687.25693.7536694702695.25701.7537702710703.25709.7538710718711.25717.7539718726719.25725.7540726734727.25733.75从表中可以看出，1、2、3频道是连续排列的，但是3频道和4频道之间留有一

20、点空隙，4、5频道是连续排列的，但是5频道到6频道经过了较大的频率跨度，但6频道到12频道是连续排列的。从12频道到13频道，频率跨度更大，从VHF频段跨入UHF频段。1324频道是连续排列的，但是24频道到25频道留有较大空隙，2568频道则是连续排列的。随着近年来有线电视CATV的普及，电视频道的划分也相应发生了变化。由于有线电视系统的节目是用馈线传输到用户端的，因而没有空间辐射造成的干扰，这就使得有线电视的频道可以不受开路电视系统频道的限制，就可以在现有的电视频道的空隙中插入多个有线电视专用频道。我国广播电视设备标准化技术委员会规定：在VHF、VHF波段分别插入7个和9个频道，为Z1Z7

21、和Z8Z16，称为有线增补频道。如果专用频道从300MHz扩展到450MHz，则增补频道扩至Z35，共35个增补频道。PAL彩色电视机组成框图 集成电路电视机随着集成电路技术的发展，电视机中元器件的集成度越来越高，从五片机、四片机、三片机到单片机。集成后电视机结构大为简化，功能进一步增加，性能进一步提高。下面给出一些集成电路电视机的方框图AN系列五片彩色电视机组成框图TA系列四片与二片彩色电视机组成框图LA系列单片彩色电视机组成框图一、 大屏幕多制式彩色电视机通常把电视机屏幕尺寸在64cm（25in）以上的电视机称为大屏幕电视机。大屏幕多制式彩色电视机组成框图1. 公共通道公共通道的组成a 高

22、频头高频调谐器，是指既能接收甚高频信号又能接收特高频信号的调谐器。由于它所处理的信号频率很高，所以为了防止外界干扰，通常将它独立装置在屏蔽良好的金属盒子里，由引脚与外电路连接。高频调谐器作用选择所需的高频电视信号，同时抑制其它干扰信号。将微弱的高频电视信号进行高增益、低噪声的放大，以满足混频器对信号幅度的要求，同时也提高了整机的“信噪比”和“灵敏度”通过混频器的非线性变换作用，将某一频道的本机振荡信号与对应该频道的高频图像载波频率和高频伴音载波频率差频，得到固定的中频图像载波频率和中频伴音载波频率。我国的国标规定：中频图像载频为38MHz，中频伴音载频为31.5MHz，中频色度信号的载频为33

23、.57MHz。高频调谐器的分类高频调谐器中的机械调谐式是通过触点开关转换回路的电感量，从而改变频率，虽然价格便宜，但是结构复杂，可靠性差，现已被淘汰。（黑白电视上应用）采用模拟方式的电子调谐器是通过改变加在变容二极管上的反偏电压，从而改变变容二极管的电容量来改变调谐频率，可靠性高，寿命长，便于自动转换频道和预选节日。必须注意，只有同时改变输入回路、高频放大器、本振回路中的变容二极管的电容量才可变换频道。这种模拟方式的电子调谐器现在大量使用。采用数字方式处理调谐电压即数字调谐方式。数字调谐方式可分为电压合成方式和频率合成方式两种。b中频通道中频电路方框图2. 伴音通道的组成、特点及性能要求电视接

24、收机的伴音通道是指从产生出6.5MHz的第二伴音中频信号开始，一直到扬声器发出声音为止的这一部分电路。a. 伴音分离电路电视机中通常是采用陶瓷滤波器构成的带通滤波器来抑制视频信号，取出6.5MHz的伴音中频信号的。两端陶瓷滤波器 三端陶瓷滤波器b.功率放大3. PAL制彩色解码电路PAL解码器的作用，是把由视频检波器输出的彩色全电视信号解调成红、绿、蓝三基色信号，分别送给显像管的三个阴极，去控制R、G、B三个阴极发射的电子束的强弱，利用空间混色法，在显像管荧光屏上重现出逼真的彩色图像。4. 亮度通道5. 基色矩阵及末级视放电路a.解码矩阵电路即为视放输出和基色矩阵电路。它是一个较重要的电路，由

25、于它处在信号处理过程的最后一级，所以对它有一些特殊要求。目前它不能集成，仍采用分立元件电路。b.白平衡调整白平衡是指彩色电视机收看黑白电视图像时，在任何对比度情况下，显像管显示的图像都不带颜色。然而，由于电子枪不可能做到有完全相同的截止电压点和相同的跨导，另外，三种荧光粉的发光效率也不一样（一般是红色最差，绿色次之，蓝色最好），因此，即使三个阴极有相同的直流电平与信号幅度，也不会得到白色平衡。这就需要有白平衡调整电路。白平衡又分亮平衡和暗平衡。暗平衡是指彩色电视机在重现亮度较低的黑白图像时，表现出的白不平衡现象；而亮平衡指重现亮度较高的黑白图像时，所表现出的白不平衡现象。调整步骤为：先暗后明。

26、调暗平衡调好后恢复维修开关的位置，把亮度旋钮调大，开始调亮平衡。显像管三基色激励电路6. 扫描系统彩电扫描电路的组成框图a. 同步分离电路同步分离电路的功能是：从全电视信号中分离出行、场同步信号，分别去控制行、场振荡器的振荡，使行、场振荡器的频率和相位始终与同步信号同步。b. 行扫描电路作用是：（1）为行偏转线圈提供线性良好，幅度足够, 工作频率为 15625Hz的锯齿波电流，使显像管的电子束在水平方向周期地作匀速扫描。（2）给亮度电路提供行消隐信号，以消除行回扫的影响。（3）通过行输出变压器，为整机电路及显像管提供所需的高、中、低电压（4）为微电脑电路、整机开关电源电路提供行频脉冲。行扫描电

27、路的特点是工作频率高，行扫描电路中各级均工作在开关状态。c. 行枕校电路由于显像管的荧光屏曲率半径远大于电子束扫描半径，将使电子束扫描形成的光栅产生延伸性失真，从而影响图像质量。 伸性失真及补偿 枕形失真校正S形扫描电流 枕形失真校正场扫描电路a.场输出级的作用是向场偏转线圈提供线性良好、幅度足够的锯齿波电流。电流的幅度由偏转线圈要求决定。它的输入来自场激励级，也是锯齿波，因此，场输出级是一个低频功能放大器。其电路形式大多采用互补对称型的OTL电路（多用分立元件）或分流调节型 OTL 电路（多使用集成电路）。电路略b.泵电源场输出电路（为什么要使用泵电源？）电路如图6-20所示。该电路中存在两

28、个电源：即55V的主电源和110V的辅助电源，正程期间有55V的主电源供电。而逆程期间有110V的辅助电源供电。这种电源减小了晶体三极管的功耗，提高了效率。自动亮度控制电路和X射线保护电路电路略7. 彩色显像管彩色显像管大体有三种类型：荫罩式三枪三束臂、榍条式单枪三束管、自会聚彩色显像管，目前广泛使用的是自会聚彩色显像管。三枪三束荫罩管的特点是：三个独立的电子枪，每个电子枪都有单独的灯丝，阴极控制栅极和加速极，而聚集极和阳极高压则是公共用的。单枪三束栅网显像管的特点是：电子束直径大，电子透射率高，动绘聚校正简单。自绘聚显像管的特点是：自绘聚，条状荧光粉和短管颈。管尾的电极中计有：RGB三个阴极、灯丝、栅极（接地）、加速极（400v800v）、聚焦极（4000V8000V）。高压极（25kV30kV）由于高压极的电压太高，故不能从管尾引出（否则会造成高压极对其它电极之间的击穿放电），而是在锥体处熔入一个金属端子，称为高压嘴。偏转线圈偏转线圈结构示意图二片磁片称为色纯调整磁片。四片用于调整静会聚的磁片，称为会