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彩色電視機原理與維修(第2版)電子教案(第2章).ppt

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何祖錫 主 編彩色電視機原理與維修(第2版)電子教案(第2章)高等職業教育電子信息類貫通制教材(電子技術專業)2007年11月 第2章 電視圖像信號知識要點: 1.彩色全電視信號的組成、作用與特點。 2.電視信號的發送與接收。 3.彩色電視機的基本電路組成。2.1電視制式2.1.1電視制式電視制式:是電視廣播與接收機之間約定的特定方式或技術規范。電視制式包括了黑白電視制式和彩色電視制式兩部分。1.黑白電視制式黑白電視制式包括了掃描的方式方法及參數,及圖像信號與伴音信號的帶寬、調制方式等主要參數。部分黑白電視制式參見表2.1。我國采用D/K制。第2章 電視圖像信號2.彩色電視制式彩色電視制式主要指彩色信號調制的方式方法。三種彩色電視的制式的標準見表2.2。我國采用PAL制。彩色電視機的制式應包括黑白制式與彩色制式兩部分。我國彩色電視機的制式為。 PAL-D/K制。2.1.2 兼容制兼容制是指彩色和黑白電視節目可以互看的電視制式。兼容制彩色電視制式要求:(1)彩色電視信號中要有一個亮度信號,被黑白電視機接收顯示黑白圖像,又能被彩色電視機顯示彩色圖像的亮度(2)彩色電視信號中應有反映圖像彩色的色度信號,用來傳送圖像的彩色。(3)彩色電視機與黑白電視機采用相同的黑白制式。2.1.3 三種兼容制彩色電視制式1.NTSC制NTSC制一正交平衡調幅制。這種制式是用色差信號對彩色副載波進行正交平衡調幅,所以也稱做正交平衡調幅制。該制式兼容性較好,具有圖像色彩清晰及電視接收機電路結構簡單等優點,但它對信號相位失真十分敏感,容易產生色調失真。采用NTSC制的國家和地區主要有美國、日本、加拿大、墨西哥及中國臺灣等。2.PAL制PAL制一逐行倒相正交平衡調幅制。在NTSC制的基礎上,將已調的紅色差信號進行逐行倒相,克服了NTSC制的相位敏感性,使色調失真得到改善,但接收機電路較為較復雜。采用PAL制的國家主要有德國、芬蘭、奧地利、中國等。3.SECAM制。SECAM制—輪行調頻制。這種制式是亮度信號每行連續傳送,兩個色差信號逐行輪流傳送。兩個色差信號對兩個頻率不同的副載波調頻后,插入亮度信號一起傳送??朔薔TSC制的相位敏感性,同樣也使接收機電路復雜化。而且,圖像比前兩種制式差。采用SECAM的國家主要有前蘇聯、法國、東歐各國及部分非洲國家。NTSC制、PAL制和SECAM制均可與黑白電視兼容,但因各種制式對色度信號傳輸處理的方式及解調電路存在差別,使得它們之間不能相互兼容。三種制式各有優缺點,所以它們能共存至今。2.2彩色全電視信號2.2.1 亮度信號(Y或A)1.亮度信號的獲得亮度信號形成示意圖如圖2.1所示。在彩色電視系統中,先將反映景物的光通過物鏡成像,再經分色鏡分解成紅、綠、藍三個基色光圖像,分別通過三攝像管把景物光像轉換為紅、綠、藍三個基色電信號UR, UG, UB。UR, UG, UB信號用電阻矩陣電路轉換成為亮度信號UY。圖中電阻矩陣的電阻值可由亮度方程決定。2.亮度信號的特點(1)亮度信號的幅度。亮度信號的幅度反映圖像的亮暗的程度。彩色電視信號一般采用正極性視頻信號。正極性視頻信號用相對幅度 1(100%)來表示白圖像,用零(0%)表示黑圖像。也就是說信號幅度越大,圖像越亮;幅度越小,圖像越暗。(2)亮度信號的頻率。亮度信號的頻率反映圖像所占屏幕面積的大小,即圖像的繁簡程度。例如,圖2.2中(a)亮度信號為每行一個信號周期,即亮度信號的頻率為行頻fH。圖2.2中(b)亮度號為每行四個信號周期,即亮度信號的頻率為4fH。顯而易見,圖像面積越小,或者說圖像越復雜,亮度信號的頻率越高。(3)亮度信號的頻帶。從第1章可知,PAL-D/K制亮度信號的B為5.5MHz,標稱值為6MHz。f = fHf = 4 fH圖2.2 圖像頻率計算示意圖1H1H圖像a1行信號波形圖像b2.2.2色度信號(F或C)1.色度信號(1)基色信號:彩色圖像分解得到基色圖像,經攝像可得到基色信號。傳送三基色信號可傳送彩色圖像,但在兼容制中已傳送了亮度信號,亮度信號與三基色的亮度是重復的,會造成信號發射資源浪費。所以必須將基色信號中的亮度信號減掉。(2)色差信號:基色與亮度信號之差,即:UR-UY=UR-0.3UR-0.59UG-0.11UBUR-Y=0.7UR-0.59UG-0.11UB同理可得,UG-Y=-0.3UR+0.41UG-0.11UBUB-Y=-0.3UR+0.59UG+0.89UB 色差信號中已沒有亮度信號,所以稱色度信號。傳送色差信號即可傳送彩色,但不必要三個色差信號都傳送。因為: UY=0.3UR+0.59UG+0.11UB 此式可改寫為0.3UY+0.59UY+0.11UY=0.3UR+0.59UG+0.11UB將上式移項并合并同系數項,可得:0.59(UG-UY)=-0.3(UR-UY)-0.11(UB-UY)兩邊同除以0.59得:UG-Y=-0.51UR-Y-0.186UB-Y說明綠差信號可以在電視機中通過色差矩陣由紅差信號與綠差信號再生出來。兼容制彩色電視發送端只要傳送兩個色差信號和一個亮度信號即可傳送彩色圖像。電視機中首先由綠差矩陣得到綠差信號,再由三個色差信號與亮度信號得到三個基色信號,便可以得到彩色圖像。UY+UR-Y=UR,UY+UG-Y=UG,UY+UB-Y=UB基色、亮度和色差信號的波形見下圖。2. 色度信號的調制 色差信號的頻譜結構與Y信號的頻譜結構是相同的。將他們直接混合在一起發送,會相互干擾,在電視機中也很難將他們進行分離。為了在原有的Y信號頻帶內兼容色度信號,必須將色差信號移頻,使之與Y信號的頻譜結構錯開,為此可采用頻譜交錯技術,將色度信號安插到亮度信號的頻譜空隙中去。調制是一種最好的移頻方法,不同的電視制式采用了不同的調制方式,NTSC制彩色電視采用平衡調幅制將色差信號移頻。為了方便調制須將色差信號先進行頻帶和幅度壓縮。(1)色差信號頻帶和幅度壓縮。利用人眼對彩色圖像細節分辨力不高的特點,可將色差信號的頻帶壓縮在0.5~1.5MHz以內。PAL制將色差信號壓縮為1.3MHz。采用低通濾波器很容易將信號進行頻帶壓縮。為了使調制后的色度信號幅度不致于過大,必須將色差信號的幅度進行壓縮。將紅差信號與藍差信號分別乘以壓縮系數0.877與0.493進行幅度壓縮。V= 0.877xUR-Y U= 0.493x UB-Y 壓縮后的紅差信號簡稱為V信號,壓縮后藍差信號簡稱為U信號。(2)色度信號的調制。NTSC采用正交平衡調幅制。平衡調幅制就是抑制載波的調幅。正交平衡調幅制就是將U、V信號調制在頻率相同,相位相差900的兩個副載波上。N制色度信號的矢量圖如圖2.4所示。通常,把U的平衡調幅波用Fu表示,把V信號的平衡調幅用Fv表示,副載波的角頻率為ωsct。Fv和Fu相混合的正交平衡調幅稱做已調色度信號,用F表示,圖2.4 為 N制F信號矢量圖F=FV+FU=UR。省略部分。邊帶的全部(6MHz)。 目的:壓縮頻帶,簡化設備。相同的頻率范圍內可設置更多的電臺;寬頻帶的放大器等電路的要求比窄頻帶的高。 3.負極性調制負極性調制是用負極性視頻信號(亮度暗電壓高,亮則低)對高頻載波進行調制。主要優點是:發射機輸出效率高;干擾脈沖影響小。負極性調制的缺點是同步信號的幅度最大,如果信號傳輸過程中出現限幅現象,同步信號被壓縮,會產出掃描不同步現象,為此電視機中須加AGC電路,防止 信號限幅。負極性調制的波形圖如下:2.3.2 伴音信號的調制1.伴音信號頻率范圍取20 Hz~15 kHz,它與圖像信號的頻率范圍0~6MHz是重疊的,將它與圖像信號混在一起對高頻信號調制,會相互干擾,電視機中也不易將其分離,為此必須將伴音信號先調制到一個載波上。使伴音信號的頻率與圖像信號的頻率錯開。2.伴音信號采用調頻制,D/K制伴音的載頻取6.5MHz。這個頻率稱第2伴音中頻。采用調頻方式的主要優點是已調頻信號頻帶寬,所以音頻信號的頻帶也寬,伴音音質好。3.預加重。即人為地預先提升伴音信號中高頻分量的幅度,這稱做預加重。為的是增加高頻伴音信號的抗干擾能力。預加重電路的時間常數為50 ?s。第2伴音中頻信號與FBAS混合后再對高頻載波進行調幅,由于第2伴音中頻信號是調頻信號,所以高頻伴音信號仍為調頻波。2.3.3 高頻電視信號發射系統高頻電視信號發射系統圖放大混合放大調頻調幅6.5MHz振 蕩高頻振 蕩髙通濾波器髙頻功 放攝像機話筒 FBAS FBAS FBAS +SIF RF RF RF AUDIO AUDIOSIF 6.5MHz圖像載頻發射天線2.3.4 一個頻道的信號頻譜一個頻道信號的頻譜圖一個頻道信號的帶寬為8MHz;伴音載頻比圖像載頻高6.5MHz。2.3.5 高頻電視信號的波段劃分我國無線電視頻道(D)分VHF和UHF兩個波段:VHF頻段共有12個頻道,D1~5頻道稱做低頻段(48.5~92 MHz),簡稱VL段;D6~12頻道稱做高頻段(167~223 MHz),簡稱VH段。UHF波段共有56個頻道(470~958 MHz),簡稱U段。VHF和UHF波段電視頻道的工作頻率范圍劃分見表2.5。增補頻道(Z),也稱有線電視頻道。它與無線電視廣播的標準頻道完全相同。 增補頻道 Z1~Z8安插在無線電視5~6頻道(111-167MHz), Z8 ~Z 38插在與12~13頻道(167 ~470MHz)之間。2.4 電視接收機2.4.1 電視接收機的電路組成形式(1)超外差式。天線接收來的高頻電視信號經混頻器差頻,轉換成一個固定的中頻,進行主要放大的電路形式。中頻放大電路的增益比高頻放大電路的增益高,又是固定頻率不用調整,因此超外差電視機具有接收靈敏度高,選擇性好、便于頻道轉,以及工作穩定可靠等優點。(2)通道程式。雙通道式接收機是中頻圖像信號和電視伴音信號在檢波之前就分開,分別進入各自的信號通道,用兩個中頻放大器進行放大。它的特點是兩個放大器都可以工作在最佳狀態,增益大且靈敏度高,兩個信號也不會產生相互干擾。雙通道式電路復雜,調試也麻煩,極少被采用。單通道式接收機中,圖像中頻信號和伴音中頻信號同時通過圖像中頻通道,由圖像中頻放大器對兩種信號進行不同的放大后,經視頻檢波后才分開。在單通道式電視接收機中,兩個中頻信號共用一個通道,容易產生相互干擾。但由于電路簡單,調試方便,絕大部分彩色電視機都采用單通道式。內載波方式。圖像中頻信號(38 MHz)與伴音中頻信號(31.5 MHz)在圖像檢波器中利用其非線性進行混頻產生第二伴音中頻信號(6.5 MHz)的方式被稱做內載波方式。其優點是第二伴音中頻信號(6.5 MHz)穩定,伴音質量好。設某頻道的圖像載頻為RFp,伴音載頻為RFs,調諧器本機振蕩頻率為fo,圖像中頻為IFp,伴音中頻為IFs。其中,RFp與RFs是由電視臺決定的,是比較準確的,所以6.5 MHz也比較準確。因為 RFs-RFp=6.5 MHz所以 fo-RFp=IFp=38 MHzfo-RFs=IFs=31.5 MHzIFP-IFP=38 MHz-31.5 MHz=6.5 MHz如果由于電源電壓變化或溫度變化等原因,使fo產生變化,設增量為?f,則 IFp=fo+?f-RFp=38 MHz+?fIFs=fo+?f-RFs=31.5 MHz+?f,IFp-IFs=(38 MHz+?f )-(31.5 MHz+?f )=6.5 MHz所以第二伴音中頻信號6.5 MHz非常穩定準確,使伴音通道工作穩定,避免伴音音頻信號波形出現失真,而帶來聲音失真。 2.4.2 電視機基本電路組成1.彩色電視機電路組成框圖高頻調諧器中 頻通 道視 頻通 道顯像管伴 音通 道同 步分 離場掃描電路 行掃描電路電壓變換電 源電 路220v110vRFIFFBASSIFSvSYNCIvIhHV圖2.16 彩色電視機基本電路組成圖RGB各部分電路的主要作用高頻調諧器:將從天線或有線電視電纜輸入的高頻電視信號RF放大,并變頻為中頻信號IF。中頻通道:將IF放大并解調出彩色全電視信號FBAS和6.5MHz第2伴音中頻SIF。伴音通道:放大SIF,并鑒頻得到音頻信號再經低頻放大后送揚聲器變成伴音。視頻通道:放大并解調FBAS,得到RGB三基色信號送彩色顯像管。彩色顯像管:將RGB信號轉換成彩色圖像。同步分離電路:從FBAS中分離岀復合同步信號SYNC和場同步信號Sv,用以控制行場掃描頻率。場掃描電路:產生場掃描電流Iv,使顯像管電子束作場掃描作用。行掃描電路:產生場掃描電流Ih,使顯像管電子束作行掃描作用。電子束在場行掃描共同作用下形成光柵。電壓變換電路:將行逆程脈沖變換成高壓HV和其它電壓為顯像管及其它電路供電。電源電路:將220V交流電變換成110~145V和其它電壓的直流電壓,為行掃描和其它電路供電。這是彩電的基本電路組成框圖,如再加上遙控系統則可成為遙控彩電。第2章小結與作業自學本章小結。做練習2下列題:2.1 ,2.3 , 2.4 ,2.5 ,2.6 , 2.7 , 2.8 , 2.9 ,2.10 , 2.13, 2.14
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