电视机课件第11章

1、第11章彩色解码器电路 第11章彩色解码器电路 11.1概述概述 11.2亮度通道亮度通道 11.3色度通道色度通道 11.4制式转换制式转换 本章小结本章小结 思考与习题思考与习题 第11章彩色解码器电路 11.1概述概述解码是编码的逆过程。从接收彩色全电视信号开始，直到还原成三基色信号的全过程称为解码。所以整个解码电路应包括亮度通道和色度通道，其中色度通道又包括预处理电路、色同步通道、延时解调和同步解调电路、基色矩阵电路。在集成电路电视机中，解码集成块到底包括哪几个部分由设计而定。例如TA7698AP中还带有行、场扫描部分，而TA7193AP中只含有色同步通道。但一般都将基色矩阵电路作为外

2、围分立电路。本章以东芝TA7698AP为例介绍彩色解码器电路。解码器的简化原理框图如图11-1所示。第11章彩色解码器电路 图11-1解码器简化原理框图第11章彩色解码器电路 在亮度通道中，将彩色全电视信号中的4.43 MHz色度信号吸收后，经放大和延时向矩阵电路提供Y信号。在色度通道中，从彩色全电视信号中选出色度信号和色同步信号，经放大后分两路：一路送往色同步通道；一路继续在色度通道中进行延迟解调(梳状滤波)和同步解调(同步检波)，再经GY矩阵，形成三个色差信号。色同步通道实际上并不是一个独立的信号通道，而只是为色度通道提供各种辅助信号。通过基色矩阵电路将亮度信号和三个色差信号还原成红、绿、

3、蓝三基色信号，送至显像管三个阴极，重现图像。第11章彩色解码器电路 11.2亮度通道亮度通道11.2.1亮度通道的基本原理亮度通道的基本原理1. 亮度通道的作用及组成亮度通道的作用及组成亮度通道的主要作用是从彩色全电视信号中把亮度信号分离出来，并加以放大及延时平衡后送至基色矩阵电路。在亮度通道中，还要完成直流量的恢复、图像轮廓校正、自动亮度限制(ABL)、亮度调节、对比度调节、行场消隐等功能。第11章彩色解码器电路 2. 亮度通道单元电路亮度通道单元电路1) 4.43 MHz陷波在发送端的编码过程中，将两个色差信号经过正交平衡调幅，调制在4.43 MHz色副载波上，并通过频谱间置穿插于亮度信号

4、的高端。因此在亮度信号进入亮度通道之前，必需滤除(或吸收)掉色度信号。亮度通道一般具有如图11-2所示的频率特性，对4.43 MHz的信号衰减1520 dB。第11章彩色解码器电路 图11-2亮度通道的频率特性第11章彩色解码器电路 通常在亮度通道中的第一级视放管基极接入一个陷波器，如图11-3所示。图11-3(a)是将一串联谐振回路(或等效的滤波器)跨接于信号通道与地之间，串联谐振回路对谐振信号呈现的阻抗很低，可以将色度信号滤除。图11-3(b)是将一并联谐振回路(或等效的滤波器)串联于信号通道中，通过并联谐振回路对谐振信号呈现很高的阻抗，将色度信号滤除。第11章彩色解码器电路 图11-34

5、.43 MHz陷波器(a) 接串联谐振回路；(b) 接并联谐振回路第11章彩色解码器电路 2) 图像轮廓校正图像轮廓校正又称勾边电路。通常在图像中常包含有很多从白变黑或从暗变亮的突变部分，相应的图像信号波形如图11-4(a)所示。波形中突变处在信号频谱中包含有很多高频分量。而在前述副载波陷波时，不可避免地丢失部分亮度信号的高频分量，导致图像在黑白交界处出现了一个灰色过渡区，使图像轮廓不清楚，形成如图11-4(b)所示的波形。波形中有上冲和下冲，使图像在过渡的边缘出现比黑更黑、比白更白的分界线，好像在图像的边缘勾了一条边，使图像轮廓突出，更加清晰，如图11-4(c)所示。第11章彩色解码器电路

6、图11-4勾边原理第11章彩色解码器电路 典型勾边电路如图11-5所示。电路C1R2、L2R5及L1R3的时间常数设置都很小。设在V管的基极输入了如图11-6(a)所示的信号，则电路中会发生一系列瞬时现象：图11-5典型勾边电路第11章彩色解码器电路 (1) AB段期间。在V管发射极的R2C1立即充电，充电电流如图11-6(b)所示。L2R5支路中电流不能突变，要逐渐上升，形成图11-6(c)所示波形，该电流流过R5产生的压降波形如图11-6(d)所示。在V管集电极电路中，集电极电流ic等于发射极两支路瞬时电流之和。从图11-6(b)、(c)在AB段电流之和可知，集电极电流在L1中产生反电势，

7、使V管集电极电压波形如图11-6(e)所示。该电压经C2耦合又加到R5上，那么在R5 上总的电压波形如图11-6(f)所示。第11章彩色解码器电路 图11-6勾边电路中的工作波形(a) 输入信号；(b) C1充电和放电电流；(c) 流经R的电流i；(d) i在R5上产生的电压；(e) 集电极电压；(f) R5上的总电压第11章彩色解码器电路 (2) BC段期间。这段期间输入电压不变，C1R2支路无电流流过，L2R5支路只有R5起作用，L1相当于短路。该期间内，R5上电压波形和集电极电压波形如图11-6(d)和(e)所示。(3) CD段期间。这段期间的变化规律与AB段期间相似，形成了如图11-6

8、(f)所示的波形，其前、后沿与前述图11-4(c)相同，起到了图像勾边的作用。第11章彩色解码器电路 3) 亮度延迟电路在解码系统中，亮度信号和色度信号的频宽是不相等的，如果不加处理，亮度信号和色度信号是不能同时到达基色矩阵电路的。实践及理论推算均证明，色度信号比亮度信号要延迟约0.6 s。为了补偿这个延迟，一般在亮度通道中人为地加入一延迟线，使亮度信号延迟0.6 s。目前，一般采用的是集中参数的延迟线，这种延迟线封装在塑料长方体内，具有体积小、损耗小的优点。有时在亮度延迟线里还制作有4.43 MHz副载波陷波器，使用更方便。图11-7给出了集中参数式的LC延时网络原理图(一般为1820级)。

9、第11章彩色解码器电路 图11-7集中参数式LC延迟网络原理图第11章彩色解码器电路 4) 直流分量的恢复钳位电路在亮度通道中，为了避免直接耦合所带来的零点漂移问题，一般电路之间都采用交流耦合方式。这种耦合方式的缺点就是使亮度信号中的直流分量丢失，造成重现图像时失真，黑时不够黑，亮时不够亮。因此要设置直流分量的恢复电路，一般都采用黑电平钳位的方法。第11章彩色解码器电路 图11-8给出了一种常用的钳位电路。V2、V3为亮度放大器，V1管组成钳位电路。亮度信号u1经过交流耦合放大器等到达V2基极处时已失去直流分量，黑色电平不在同一电平上，如图11-9(a)所示。因全电视信号中的消隐电平是固定参考

10、电平，不随图像内容而改变，故钳位应在行消隐期进行。u2是经延迟的行同步脉冲，位置处于行消隐后肩，作为钳位脉冲，如图11-9(b)所示。该钳位脉冲经C1加到V1基极。电源E1(12 V)经R4、R6、R5分压使V1射极电位为E2。当钳位脉冲到来时才使V1饱和导通，即三个极上电位都等于或近似等于E2。电容C立即充电使钳位后的亮度信号uB2接近E2。第11章彩色解码器电路 因钳位脉冲u2很窄，故充电很快结束，V1回到截止状态。可见，V1相当于一个开关，E2就是钳位电平，钳位后的亮度信号如图11-9(c)所示。如果调节R5，可改变E2大小，从而使波形上下移动。第11章彩色解码器电路 图11-8钳位电路

11、第11章彩色解码器电路 图11-9钳位电路的工作波形第11章彩色解码器电路 5) 自动亮度限制(ABL)电路ABL电路是在图像亮度过大时自动限制显像管中的束电流，以降低亮度，而在亮度正常的情况下不起作用。图11-10所示是一典型的ABL电路。显像管中束电流Ik基本上等于阴极电流。在Ik未超过正常值时，VD242是导通的，使点钳位在12.7 V。当Ik超过极限值时，与+114 V相连的两只100 k的取样电阻上的电压升高，A点电位低于12.7 V而使VD242截止，不再起钳位作用。A点电位降低，经二极管VD240和电阻R240影响到视放管V204基极。第11章彩色解码器电路 使此管基极电压下降，

12、则其集电极电流增大，B点电位上升，进而使V205基极电位提高。这时V205射极电流下降，引起V507集电极电流下降，则其集电极电位上升，即显像管三阴极电位上升，Ik减小，从而达到自动亮度限制的目的。第11章彩色解码器电路 图11-10典型自动亮度限制电路第11章彩色解码器电路 11.2.2TA7698AP中的亮度通道中的亮度通道1. TA7698AP简介简介TA7698AP是东芝公司生产的与TA7680AP配套的彩色电视机大规模集成电路，其引出脚共42个。与TA7698AP同系列的产品还有TA7699AP、TA7698P、TA7699P。集成电路TA7698AP的内部框图及引脚功能如图11-1

13、1所示。第11章彩色解码器电路 图11-11TA7698AP内部框图及引脚功能第11章彩色解码器电路 TA7698AP的解码电路可组成PAL制或NTSC制或PAL制NTSC制解码系统，若与SECAM制解码电路及开关电路组合，可简单地实现PAL制NTSC制SECAM制多种制式的解码系统。按功能划分，TA7698AP内部由视频信号处理、色度信号处理、同步分离及扫描三大部分电路组成。在集成电路内部，为了防止各电路间的相互干扰，分别使用两组电源线和接地线。+12 V电源由脚引入，主要供给同步分离电路、场扫描电路、视频信号处理电路和色处理电路。+8 V电源由 33 脚引入，主要供给行扫描电路。视频信号处

14、理与色处理电路的接地端是 11 脚，同步分离与扫描电路的接地端是 31 脚。第11章彩色解码器电路 2. 亮度通道电路亮度通道电路图11-12所示为典型东芝两片机中TA7698AP的亮度通道电路，包括TA7698AP内部的视频信号处理电路和相关的外围电路。1) 倒相放大和对比度放大电路由TA7698AP 15 脚输出的视频信号经Z201、L201滤除6.5 MHz第二伴音中频信号，得到彩色全电视信号由TA7698AP 39 脚加至集成块内的倒相放大电路。倒相放大后的彩色全电视信号由 40 脚输出同步头向上的彩色全电视信号，该信号一路加至色度通道，另一路加至同步分离。另外，39 脚输入的彩色全电

15、视信号还加至对比度放大电路。第11章彩色解码器电路 放大管V17的射极与脚相连，经脚外接电阻R204、R203和电容C201组成的勾边电路接地。V17的集电极与 42 脚相连，+12 V电压经R208、VD201、R205给其供电。对比度放大电路实际上是一个增益可调的放大器，调节 41 脚外接的对比度调节电位器RP203即可改变 41 脚直流电位，改变放大器增益，达到调节对比度的目的。41 脚电位在210 V范围内可变。第11章彩色解码器电路 图11-12TA7698AP中的亮度通道第11章彩色解码器电路 2) 4.43 MHz陷波、0.6 s延时和亮度调节电路经放大管V17放大后的彩色全电视

16、信号由 42 脚输出，经D201进行4.43 MHz色度信号滤除和0.6 s延时得到亮度信号，再经C202耦合加至脚内黑电平钳位放大器(该电路用于恢复亮度信号传输中丢失的直流分量)。钳位后的亮度信号经Y放大由 23 脚输出，经R214送至亮度放大管V201基极，再经V201射极输出，送至基色矩阵电路。TA7698AP脚外接亮度调节电路。亮度调节是通过改变脚电位从而改变钳位电平，调整显像管阴极电位，达到亮度调节的目的。第11章彩色解码器电路 3) 自动亮度限制(ABL)电路自动亮度限制电路由行输出变压器和外接元件R421、R220、R311、VD304、VD207等组成。当显像管束电流Ik较小时

17、，取样电阻R220、R421上压降小，可使VD207导通。VD207一旦导通便将其正极电位钳定在12.7 V，因而此时脚电位不受影响，即ABL不起作用。当Ik超过额定值时，取样电阻上压降增大，使VD207截止，则其正极电位将随Ik的增加而下降，通过R311、VD304使TA7698AP脚电位也下降，从而使显像管阴极电位上升，Ik下降，达到自动亮度限制的目的。第11章彩色解码器电路 11.3色度通道色度通道色度通道从信号处理上来看，可分为色度信号的处理和色副载波的恢复两大部分。色度信号处理包括色带通放大、自动色度控制(ACC)、色同步与色度信号分离、自动消色(ACK)电路、色饱和度控制电路、U和

18、V分离电路及同步解调电路等。色副载波恢复包括压控振荡器(VCO)、鉴相器(APC)、双稳态触发器(FF)、PAL开关和消色识别等电路。11.3.1色度通道的基本原理色度通道的基本原理色度通道可划分为如图11-13所示的四大部分。 第11章彩色解码器电路 图11-13彩色信号解码电路框图第11章彩色解码器电路 1. 预处理电路预处理电路彩色全电视信号经过带通滤波器选出色度信号和色同步信号，先一起进入色度放大器放大。为使其输出信号幅度稳定，放大过程中进行了色度的自动增益控制(ACC)。色同步分离电路将色度信号和色同步信号分开。色同步信号再分成两路：一路进入ACC检波和放大去控制色度放大器的增益；另

19、一路送入色同步通道。从色同步分离电路输出的色度信号进入色饱和度控制和消色控制级。当接收彩色信号很弱时，由消色电压进行消色控制，关闭色度通道。第11章彩色解码器电路 2. 延时解调和同步解调电路延时解调和同步解调电路经过色饱和度控制后的色度信号进入梳状滤波器，将色度信号分解成两个已调色差信号FU和FV，然后分别进入各自的同步解调电路，解调出U和V，解压缩后得到BY、RY，并恢复GY信号。第11章彩色解码器电路 3. 色同步通道色同步通道在色度信号处理和变换过程中，必须提供正确相位的副载波信号，这就要靠色同步通道有关电路来完成。它包括45移相器、副载波振荡器、APC锁相环路、PAL识别消色检波、P

20、AL识别双稳和PAL开关等电路。锁相环路主要是控制VCO输出频率为4.43 MHz、相位分别为0和90的两个载波。PAL识别检波电路是将色同步信号(180/270)和PAL开关来的副载波信号(270/90)在鉴相器中鉴相得到控制信号，去控制PAL识别双稳，使PAL开关电路工作在正确的状态，使VCO来的90基准副载波变换成90270逐行倒相的基准副载波输出。第11章彩色解码器电路 PAL识别检波器也兼作消色检波器。只有彩色信号到来，PAL开关稳定后，PAL识别检波器才能输出某一电平的信号。当接收黑白信号或彩色信号很弱，或即使彩色信号很强，但PAL开关工作不正常时，PAL识别检波就输出另一电平的信

21、号去控制消色电路进行消色。4. 基色矩阵电路基色矩阵电路三个色差信号与来自亮度通道的亮度信号经过基色矩阵电路，恢复成三个基色信号，送至彩色显像管重现彩色图像。11.3.2TA7698AP中的色度通道中的色度通道TA7698AP中的色度通道如图11-14所示。第11章彩色解码器电路 图11-14TA7698AP中的色度通道第11章彩色解码器电路 1. 色度信号预处理电路色度信号预处理电路1) 带通滤波器从TA7698AP 40 脚出来的倒相后的彩色全电视信号，经过一个带通滤波器让(4.431) MHz的色度信号和色同步信号通过，进入TA7698AP脚。凡中放特性采用窄带特性的，在这里一般采用高通

22、滤波器代替带通滤波器，见图11-14中的L501、C501、C502。图11-15 给出了高通滤波器的补偿特性。第11章彩色解码器电路 图11-15配用窄带中放的色度通道频率特性第11章彩色解码器电路 2) 色度放大器、分离电路和ACC电路色度信号和色同步信号经TA7698AP脚进入第一色度放大，并进行自动色度增益控制(ACC)。其控制电压UACC是由ACC检波器将分离电路中输出的色同步信号进行峰值检波而取得的。脚外接C505检波负载电容。峰值检波获得的直流电压还需经ACC放大后才形成UACC，去控制色度放大器的增益。第11章彩色解码器电路 色同步信号的幅度大小反映了色度信号的大小，而且不受图

23、像内容的影响，故用色同步信号产生UACC电压。当色度信号很弱时，色同步信号的幅度也小，经检波、放大后的直流控制电压UACC也小，使色度放大的增益大；反之，当色度信号强时，增益下降，从而将幅度较大且稳定的色度信号和色同步信号送入FbF分离电路。Fb/F分离示意波形如图11-16所示。从时域角度来看，色同步位于行逆程脉冲后肩，比行同步头滞后约4.35 s，因而可将行同步脉冲延迟4.35 s作为色同步信号的选通，由来自同步分离的同步脉冲和 38 脚送来的行逆程脉冲共同送入色同步脉冲发生器形成，图11-14中以+K、K表示这种选通控制信号。第11章彩色解码器电路 图11-16Fb/F分离示意波形第11

24、章彩色解码器电路 色同步信号分离后分两路：一路送到ACC检波；一路送入45移相电路。色度信号送入色度控制电路。3) 色饱和度控制和消色控制电路经分离电路输出的色度信号再进入第二色度放大器进行放大。该放大器同时还担负着手动色饱和度调节和自动消色控制(ACK)的作用。通过改变脚电位来实现色饱和度控制，脚电压越高，脚输出的色度信号幅度越大。色度信号还受消色电压UACK的控制。在图6-14中，PAL识别和ACK配合工作，完成自动消色功能。10 脚接有色同步脉冲滤波电路L504、C509和C508。当彩色信号很差或PAL开关翻转不正确时，10 脚无色同步脉冲产生，C510上电压下降，12 脚电压下降为8

25、 V时，消色识别放大器开始工作，脚无输出。第11章彩色解码器电路 当接收彩色电视节目正常时，从 10 脚取出色同步信号并输入到消色识别检波器，使 12 脚外接消色识别滤波电容C510上的电压升高(大于8 V)，消色放大器不工作，对色度放大不起作用，脚有正常信号输出。可见，该电路既要识别色同步信号的幅度大小，又要识别PAL开关电路工作状态是否正确。2. 延时解调、同步解调与延时解调、同步解调与GY矩阵矩阵1) 延时解调器延时解调器就是梳状滤波器，其原理框图如图11-17所示。第11章彩色解码器电路 图11-17梳状滤波器原理框图第11章彩色解码器电路 梳状滤波器的作用是将色度信号中的两个分量FU

26、和FV分离。对梳状滤波器的要求除了超声延迟线的延时时间基本上等于一行时间(64 s)外，还要求满足下列条件：送到加法器、减法器的直通信号与延时信号幅度必须相等，在实际电路中需设置直通信号幅度的调节电路；当彩色图像相邻两行的信息大致相同，即相邻行的FU大致相同时，相邻行的FV也大致相同；要求经过延迟线后延时信号反相。在梳状滤波器中，超声延迟线是一个主要器件，其结构如图11-18所示。它由特殊的玻璃介质和输入、输出端的压电陶瓷换能器组成。第11章彩色解码器电路 图11-18超声延迟线的结构第11章彩色解码器电路 超声延迟线能进行电声电的转换，在超声波的多次反射中实现延时，延时约为63.943 s。

27、由于超声延迟线输入、输出端均为容性阻抗，可等效为一个电容C，因此使用时需在输入、输出端并联电感L(配谐电感)，使LC谐振在色副载波频率附近，如图11-18(c)所示。TA7698AP脚输出的色度信号，一路直通送至 17 脚，另一路经D501延迟后送至 19 脚(如图11-14所示)。在 17和 19 脚内部电路中，FU和FV分离后送至各自的检波器。第11章彩色解码器电路 2) 同步解调器同步解调器即同步检波器。经梳状滤波器分离出的FU和FV分量抑制了副载波的平衡调幅波，其包络不能反映调制信号(即色差信号)的变化规律。在同步检波器中，需要两个信号：一个是被解调的FU(或FV)色度信号；另一个是同

28、步参考信号(基准副载波)，且基准副载波要与平衡调幅时抑制掉的副载波相位一致。第11章彩色解码器电路 对于BY同步检波器(U检波)，由副载波恢复电路输出0的基准副载波(sint)。对于RY同步检波器(V检波)，由副载波恢复电路中的PAL开关，提供逐行倒相为90270的基准副载波(cost)，参见图11-14。经U同步检波得到BY色差信号，一路从TA7698AP 22 脚输出，另一路在内部送至GY矩阵。经V同步检波得到RY色差信号，一路从TA7698AP 21 脚输出，另一路在内部也送至GY矩阵。第11章彩色解码器电路 3) GY矩阵电路在编码时为了限制色度信号的幅度，使彩色电视信号的动态范围不超

29、过黑白电平范围的33%，在发送端对色度信号进行了压缩。因此在接收电路中，首先要对红、蓝色差信号“去压缩”，去压缩后的信号(BY和RY)送至GY矩阵。三个色差信号之间具有一定的比例关系，用电阻网络便可将GY信号恢复。GY矩阵电路输出的GY信号送到TA7698AP的 20 脚。第11章彩色解码器电路 3. 基准副载波恢复电路基准副载波恢复电路副载波恢复电路(见图11-14)的核心是压控振荡器(VCO)，它由内部电路和 13 、15 脚外接的晶体及移相电容组成。VCO和鉴相器(PD)及 16 、18 脚外接的滤波电路共同组成一个锁相环路。PD把来自VCO的本机副载波振荡信号和来自45移相电路的色同步

30、信号一起鉴相，产生控制信号，经 16 、18 脚外接的低通滤波后，得到直流控制电压UAPC去控制VCO的振荡频率。VCO振荡产生两路信号输出：一路是0的基准副载波(sinsct)，送到U同步检波；另一路是90的副载波(cossct)，经PAL开关得到90270副载波(cost)后又分成两路，一路送至V同步检波，另一路送至PAL识别和消色检波器。第11章彩色解码器电路 PAL开关的工作受开关脉冲的控制，它是由双稳态触发器(FF)产生的。双稳态触发器的作用是在行逆程脉冲的触发下，产生7.8 kHz的半行频方波信号作为PAL开关脉冲。由于双稳态触发器起始状态具有随机性，因此还要用PAL识别信号(UP

31、AL)对双稳电路的工作状态进行控制。第11章彩色解码器电路 11.4制式转换制式转换TA7698AP可解调PAL和NTSC两种制式的色度信号，见图11-19。图11-19制式转换电路第11章彩色解码器电路 从TA7698AP脚输出的色度信号，一路经幅度调节后直接送至 17 脚，另一路经1H延迟线后送至 19 脚，进入PAL/NTSC解调矩阵。如果电路作PAL制解调，直通信号和延迟信号通过此矩阵电路相减便得到U信号，相加便得到V信号; 如果电路作NTSC制解调，则不需要延迟信号。是否需要延迟信号，可通过图中电路来实现转换。图中V1的输入为高电平时，V1饱和导通，19 脚的电位低于2 V，将通过延

32、迟线的色度信号旁路，送至PAL/NTSC矩阵的只有来自 17脚的直通信号；当V1的输入为低电平时，V1截止，经延迟的色度信号能经过 19 脚进入解调矩阵。第11章彩色解码器电路 另外，对于PAL和NTSC两种制式，PAL/NTSC矩阵的增益、解调信号的相对振幅和相对相位、色调控制的状态及双稳态触发器的状态等都是不同的。解调的相对振幅和相对相位如表11-1表示。表表11-1解调的相对振幅和相对相位解调的相对振幅和相对相位 第11章彩色解码器电路 色调控制仅在NTSC制解调时起作用，双稳态触发器仅在PAL制解调时起作用。当PAL/NTSC矩阵无延迟信号输入时，PAL/NTSC制式开关自动进行上述各项调整，使之符合NTSC制解调的要求。当接收NTSC制彩色信号时，脚外接电位器，用来调整色同步信号的相位，控制色调；当接收PAL制信号时，脚开路，色调控制不起作用。第11章彩色解码器电路 本章小结本章小结1. 解码器包括高度通道和色度通道，其中色度通道又包括预处理电路、色同步通道、延时解调和同步解调电路、基色矩阵电路。2. 亮度通道除放大亮度信号幅度以外，还要完成以下几种功能：4.43 MHz色度信号陷波；图像轮廓校正(勾边)；延时补偿；直流钳位；对比度调节；亮度调节；自动亮度限制。第11章彩色