1、第七章 中频信号与伴音信号处理电路,7.1 中频信号处理电路 7.2 伴音信号处理电路 复习思考题,7.1 中频信号处理电路,作用: 对中频信号进行放大, 获得足够的增益;吸收邻近的特殊干扰; 分离伴音信号和图像信号;提供自动增益控制信号。,7.1.1 性能要求：1. 具有足够大增益电视机整机总增益主要由中频放大器提供, 并根据电视机整机灵敏度和显像管对调制电压的要求来确定各部分的增益。,UIP：检波器输入的图像中频信号峰峰值； USP检波器输出的视频信号峰峰值； Kd：检波器传输系数,A：接收机输入端至检波器输入端增益 EA：灵敏度,检波器,整机,例如： 显像管要求输入峰峰值3080V,视频
2、放大供给36dB（63倍），中频放大器增益的计算。那么检波输出峰峰值USP最小为1V若Kd=0.5，,那么A=1413817673 =8384dB,UIP（45）USP45V,若EA为100uV,若高频调谐器增益为20dB，那么中频放大器增益为65dB。,2. 中频通道频率特性要求,图 7-2 中频通道幅频特性,为保留残留边带信号解调不失真，在38MHZ处幅度衰减为相对幅度50%（-6dB）。伴音中频为31.5MHZ处，幅度衰减为相对幅度的5%（-26dB）。色副载波中频33.57MHZ衰减相对幅度50%。30MHZ和39.5MHZ为吸收点，衰减为相对幅度的1%（-45dB），抑制邻近频道干扰
3、。,3. 工作稳定、不自激, 增益可控，要求中放系统AGC控制深度为40dB。,7.1.2 中频滤波与中频放大电路一、 中频滤波电路作用：衰减伴音中频、邻近低频道的伴音中频及邻近高频道的图像中频, 抑制这些干扰。1. LC串联及桥式T型陷波器,L1C1为低通滤波，滤除中频以上的高次谐波 ；L2C2串联谐振抑制伴音中频31.5MHZ信号，保留5%； L3C3吸收39.541MHZ，吸收到5%3%； L5C6吸收高邻频道图像中频30MHZ.吸收到5%3% L4C4C5R2为T型滤波器，吸收低邻频道伴音中频39.5MHZ。吸收到1%,2. 声表面波滤波器(SAWF)声表面波是沿着弹性固体表面传播的机
4、械波，传播速度比电磁波小十万倍，波长很短，利用它可在物质表面附近集中形变能量，利用压电材料可以完成能量转换。 弹性声表面波器件，适用于高频和超高频（5M1.5GHZ）常用作带通滤波器。 特点：小型化，可靠性高，稳定性好，不用调整。,(1) SAWF的基本原理,原理：输入端输入中频信号，A端叉指换能器叉指间的电场在电极间基片表面激发产生与信源同频的横向超声波，沿着压电基片的表面传输，到达接收端B叉指换能器，利用B指间基片反压电效应，还原成所需电信号。,叉指形电极,(2) SAWF的选频特性SAWF的选频特性, 由两个叉指换能器本身所具有的机械谐振频率fA、fB决定, 而fA、 fB又由叉指电极的
5、几何尺寸（指条宽度、 指条间距离、 两电极指条重叠长度等）决定。当外加信源频率等于A叉指机械谐振频率fA时, 所激发产生的超声波幅度最强, 信源频率距机械谐振频率越远, 激发的波幅越弱。 SAWF总的幅频响应特性取决于叉指A与B的幅频特性之乘积。 改变叉指几何形状, 可控制SAWF的中心频率、频带宽度及幅频特性的形状等, 故可根据需要设计成各种滤波器。,(3) SAWF应用原理电路（带通滤波器）,SAWF输入输出为容性， T1次级L2与SAWF输入电容；L3与SAWF输出电容构成并联谐振回路。 谐振频率为选通信号的中心频率，提高输出电平。 R8展宽频带,插入损耗大1520dB ，V补偿，R4R
6、2展宽V频带,声表面阻抗的不同，会产生反射，特性变坏。 外加抑制电路，B端负载失配，A端匹配，降低反射能量。,3. 陶瓷滤波器(CF) CF利用陶瓷压电效应, 当陶瓷片(振子)的固有频率与外加信源频率一致时, 与LC串联谐振相似的特性。 集中选择性滤波器, 工作频率较低, 在电视机中常用作6.5MHz伴音陷波器等。 常用的二端陶瓷滤波器和分割电极三端陶瓷滤波器,(1) 二端陶瓷滤波器,L等效质量(惯性) ，C等效弹性模数，R等效阻尼(机械振动中的摩擦损耗)，C0CF两级间等效电容,陶瓷片在机械振动时,陶瓷片本身的自然频率C0为陶瓷滤波器两极间等效电容(装配电容), C0与陶瓷片构成并联谐振电路
7、, 并联谐振频率,常利用陶瓷片的串联谐振现象作陷波器,(2) 分割电极三端陶瓷滤波器,L、 C、 R是陶瓷片机械振动等效电参量C01、C02分别为输入端与输出端对公共端的电容 C12为1、 2两极间分布电容, 可忽略 Tr为输入、输出回路之间等效耦合变压器,当1-3输入信源频率=陶瓷片的串联谐振频率fr时,则输入电路发生串联谐振, 陶瓷片的机械振动最强, 从而, 陶瓷片以机械振动的方式选出目标信号。,2-3输出端则通过反压电效应, 再将机械振动信号转变成频率及幅度和它一致的电压输出信号。,输入,输出,全电极 （公共端）,输入与输出间的传输方式被等效成变压器Tr, 其变压比n决定于输出和输入电极
8、面积之比, 因此有 若C01=C02, 则n1, 可做成输入与输出对称的滤波器。 三端陶瓷滤波器(CF)的品质因数可高达数百, 其选择性比LC回路好。,二、 中频放大器要求： 具有足够大的增益, 并要求增益可自动控制 具有足够宽的通频带 适应于残留边带传输方式的增益频率特性。 中频放大器需要由34级组成 常用的形式有分立中频放大器和集成中放电路。,1. 分立中频放大器(1) 分立中放单元电路 基本单元电路：单调谐放大器、RC耦合宽带放大器、低Q值宽带放大器、双调谐放大器。,T1T2为输入输出变压器， L1R1C1单调谐回路 通过选择初级线圈L1抽头点和初次扎数比改变选择性，实现调谐回路与前后回
9、路的匹配。 C2C3C4电源去耦电容， CN中和电容，,（a）变压器耦合单调谐回路中放,（b）电感串联型低Q单调谐中放（宽带型RC中频放大器）。,LC1Coe1Cie构成低Q单调谐回路，构成形网络，再由电阻电容耦合到下一级。,RC宽频带中频放大器,非调谐电路 放大器的负载阻抗小，增益较低。 放大器频带40MHZ，选频通过集中带通滤波器和耦合双调谐放大器配合完成。 无电感变压器，调整方便，工作稳定，便于集成化。,电感并联型低Q单调谐中频放大器,宽带型RC中频放大器。 LCoeCie和分布电容构成低Q并联回路，谐振在3040MHZ， R2为并联回路阻尼电阻，降低Q展宽频带 R1C1电源去耦电路,（
10、e）外电容耦合双调谐中放。多用于中放末级。 L1C1和L2C2构成双调谐回路，通过C3C4外电容耦合传递。 L1L2各自屏蔽罩隔离。,耦合系数K表示耦合程度,K小，谐振曲线为单峰，峰值低曲线平缓。K加大峰值高，曲线陡，谐振趋向双峰。通常要求双峰间的宽度大于3MHz, 而曲线中间凹陷相对小于10% 两谐振回路彼此影响，少用。,(2) 中频放大器的组合及增益特性,三级同类型中放级联（变压器耦合单调谐回路中放），电路简单，选择性差，满足增益要求不高，AGC容易使总增益曲线变形。,（变压器耦合单调谐回路中放+外电容耦合双调谐中放）选择性好，满足带宽要求时的增益高，电路复杂，AGC作用对总增益曲线影响一
11、般。,（电感并联型低Q单调谐中放+外电容耦合双调谐中放）选择性差，满足频带要求时的中放增益高，AGC对总增益曲线无影响，无电感性元件。,（电感串联型低Q单调谐中放+外电容耦合双调谐中放）选择性好，满足频带时的中放增益高，AGC作用曲线变化小。,（RC宽频带中放+变压器耦合单调谐中放+外电容耦合双调谐中放）选择性好，满足频带时增益高，AGC影响增益曲线小。,（电感并联型低Q单调谐中放+外电容耦合双调谐中放）陷波器把中放1和2分开，减少中放1对后面各级反馈的机会，提供工作稳定性，易调整，选择性良好。,7.1.3 视频检波与输出(预视放)电路作用: 从中频放大器输出的图像中频调幅波中取出视频调制信号
12、, 即视频全电视信号, 送往图像通道 使图像中频(38 MHz)和伴音中频(31.5MHz)经过检波后, 产生6.5MHz的第二伴音中频调频信号, 并送往伴音通道 输出反映视频图像信号强度的直流信号电压(AGC), 自动控制中放和高放的增益及输出同步分离信号。,一、 二极管包络检波器(黑白电视机采用) 二、 同步检波器（彩色和集成黑白电视机采用）特点: （1）良好的线性检波特性，输入电平几十mV可保证无非线性失真，谐波分量少，对高放中放的反馈干扰小。 （2）增益比较高（20dB以上），检波输出23V，可以降低中放增益，中放电路简化，稳定性提高； （3）自动增益控制范围宽，40dB以上； （4）
13、乘法检波减小了伴音和图像以及差拍信号对图像的干扰。,同步检波器原理,输入信号： u2(t) 视频中频调幅信号， u1(t)与之同频同相等幅信号检波开关信号 ； 输出u0(t),V33V34V35V36工作在开关状态，受控于u1 差分放大器V37V38工作在线性区。,u1与u2正周期时，V33V36导通，V34V35截止，IC37增加，IC38减小，,u1与u2负周期时， V34V35 导通， V33V36截止， IC38 增加， IC37减小，,RC1电流永远大于RC2，u0极性不变,UT=26mV, 是温度的电压当量, gm是当u2=0V (差分放大器V37、V38处于平衡状态, IC37=
14、IC38= 1/2IEE)时差分放大管的有效跨导,iC37iC38反映载波信号幅值 iC33iC34 iC35iC36反映调制信号的包络。 把调制的中频电视信号包络检出。,已知u1为38 MHz正弦波, u1=U1cosPIt u2为中频调幅信号, u2 =U2(1+mcost) cosPIt, （为视频信号频率),直流分量,视频信号,二次谐波，滤除,u2=U2cos SIt+FM (t)（包含伴音调频信号）,u2与u1相乘后检波输出为u0= U1 U2 cos(PI-SI)t-FM)+ KU1U2cos(PI+SI)t+FM,式中, FM代表伴音信号瞬时相位, (PI+SI)t+FM)为高频
15、项, 通过滤波后滤除, (PI-SI)t- FM)项为第二伴音中频信号, 它与视频信号一块, 被检波器输出。,2、同步检波器应用电路 TA7607AP（双差分同步检波器）,输入信号u2至同步检波器V37V38上。输入信号u1（与全电视信号同频同相）的产生：外接选频T103并联谐振回路经V24V25VD1VD2限幅放大得到，送至同步检波器V33V36。 V29V30为u1射随器。V22V23缓冲隔离电路,7.1.4 自动增益控制电路(AGC)一、作用：AGC根据检波器输出电平的变化，自动调节高放中放的工作状态，使检波器输出信号保持稳定。 要求： 控制范围要宽 :中放AGC40dB,高放20dB。
16、 控制性能稳定：对前后级以及通道的频率特性影响小。 控制速度应适当，能跟上输入信号电平的变化。 具有延迟控制特性：AGC起控后，先起控中放，当中放AGC控制深度达3040dB后，高放AGC起控，避免输出信噪比降低。,二、 AGC控制基本原理 1.AGC电路的组成,当天线输入信号ui处在电视机灵敏度值附近, 或者说, 检波输出信号uoPP在11.4V时, 高放、 中放都处在最大增益状态。,当ui大于灵敏度值, 通过AGC检波器把uoPP相应变化的值检波出来, 转换成直流控制电压去控制中放、的工作点, 使其增益下降, 以维持uoPP基本稳定。末级中放不受控,高放增益采用延迟控制式。当中放增益下降4
17、0dB后，uoPP仍增长，起控高放增益。 为避免干扰，在AGC检波前，增加抗干扰电路。,2. AGC控制方式 减小放大器增益通过用AGC电压改变放大管的静态IE（改变放大器工作点）。两种控制方式:正向AGC控制、反向AGC控制。 （1）正向AGC：利用增加UAGC (IE)来减小增益，常用。,特点：控制能力强，所需功率大，工作点变动范围大，放大器阻抗变化大，对前后级调谐回路影响大。,BC段特性平缓，难以达到控制深度，IE需要加到很大。,专用管，曲线反映控制灵敏度高。,（2）反向AGC：利用减小UAGC 来减小增益。,特点：所需功率小，对前后级频率特性影响小，控制范围小，易使信号失真。,uG1S
18、来自天线高频信号，uG2S来自VAGC,在一定的uG2S (uAGC)情况下, 用uG1S控制其漏极电流iD，改变增益。,在线性放大，当uG2S增大, 曲线斜率也增大, uG1S对iD控制能力增强，增益增加。,3.AGC电路型式及特点 根据AGC电压的取得方式, 可以分成三种: 平均值式AGC电路、 峰值式AGC电路和键控式AGC电路。平均值式：将检波器输出的平均值作为AGC电压，与接收信号强度和图像内容有关，这种方式会使图像质量变差。收音机多用。 键控式：利用行扫描逆程脉冲作为键控脉冲，从全电视信号中取出同步脉冲，进行峰值检波，取得AGC电压。反映输入信号强度，与图像内容无关。但对同步要求比
19、较高，较少使用。 峰值式：采用峰值检波器，检波电压反映输入信号峰值，与图像无关，可以抑制幅度低于同步信号的干扰，但强干扰会破坏AGC工作，提前消除干扰信号。,三、 典型电路分析1. 分立元件AGC电路（分立元件黑白电视机）2.集成块TA7611AP中AGC电路分析属于峰值延时式AGC电路，由AGC峰值检波器和中放高放延时控制电路组成。,(1)AGC峰值检波电路（UAGC的形成）,输入是正极性图像信号, 经过R82C3积分器消除窄脉冲干扰后, 加至V74基极 V73基极接固定2.5V电压。,当输入信号较小（同步头电平2.5V） V74导通、V73截止, 则V67基极高电平(8.5V), V67导
20、通、V68截止。 输入使V64导通、V65、V66截止, 则VD13通过V67、 V64导通, 则V70导通。V70集电极电流对外接电容C充电, 使14端电压很高, 为11V左右。得到电压UAGC，首先经过图中虚线送到V88、R103和三级中放。这时中放、高放AGC不起控, 均处高增益状态。,输入信号幅度加大（同步头电平2.5V1.6V)时, 则在同步脉冲期间, V64仍导通, V74却截止，V73导通。 当V73集电极电位降至4.1V以下时, V67截止、 V68导通, V70截止, 则外接电容C将通过V68、V64放电, C上电压下降（UAGC下降），从而控制中放增益下降。 2.5V是AG
21、C中放的延时起控电压。,当输入信号因大负脉冲干扰时, V64基极电平1.6V时，V64截止，V65,V66导通，但恒流源电流主要在V65上，V66电流小，V68电流也小，C的放电电流小，UAGC变化不大，反映干扰对AGC检波器的影响小。,(2) 中、高放延时控制电路主要由中放AGC控制电路、偏置电路及高放延时AGC电路组成。,输入信号小时，UAGC很高为11V，经V88射随器和R103加到V76V77V78基极，三管饱和导通，AGC不起控，三级中放增益最高。,输入信号增大，UAGC降低，中放AGC起控，中放增益降低。起控前，V76深度饱和，V77中饱和，V78浅饱和，当AGC起控时，先使V78
22、退饱和，启动中放III,最后是I。反向AGC控制。,高放延时AGC电路由射随器V88，延时比较器V83V84和高放AGC放大电路V89V94组成。RW1为RFAGC延时调节电位器。,当输入信号低（UAGC高）时， V84截止，V83导通，V83电流经V89V94放大输出，V94饱和，1端输出为零电平，RFAGC电压最低，高放增益最大。,当输入信号大（UAGC降低）时， 当V84基极低于V83基极时，V84饱和，V83截止，V83电流减小，经V89V94放大输出，V94退饱和，1端输出电位升高，RFAGC电压升高，高放起控。,7.1.5 自动频率控制电路(AFC) 作用：产生与中频图像载频信号的
23、频率有关的控制电压，去控制高频调谐器，使本机振荡频率稳定准确。 方法：将来自视频检波限幅放大的中频图像载频等幅信号, 通过移相电路将频率的变化转变成相位的变化, 再经相位检波器将相位变化转换成电压幅度变化, 然后给高频调谐器控制电压, 以锁定本机振荡频率。 组成：AFC电路主要包括三个部分: 相位检波器(双差分乘积型鉴相器)、 差分直流放大器和外接LC移相器。,TA7611AP中的AFC电路,T103、 R120、C5为并联谐振网络, 从限幅放大器中提取标准图像中频载频fPI, 作为u1信号。,u1信号一路送至双差分相乘器的输入端，另一路送至移相网络T102、C3、C4, 经移相后(变为u2)
24、, 再送到双差分相乘器。,双差分相乘器的输出uo-u1u2，经直流放大后作为AFC慢变误差电压，控制高频调谐器的变容二极管，使本振频率得到微调。,如何进行鉴相和鉴频？,1、鉴相u1和u2是同频不同相的信号当u1的频率等于标准图像中频载频fpI时，调整移相网络T103的值，使u2超前u1相位/2。 当f1fPI时，u2超前相位小于/2。,接收信号频率的变化转换成相位的变化，而相位变化量反映在回路电流上。,2、相位-电压转换原理,当f1=fPI（ u2超前u1/2）时，u0输出电压平均值E=0，不需要AFC控制。,当f10 AFC误差电压增加，控制本振频率上升。,AFC鉴频特性曲线,7.2 伴音信
25、号处理电路,7.2.1 伴音通道的组成,7.2.2 伴音通道分立电路分析一、 第二伴音中频限幅放大器单调谐放大器要求： 选择合适放大管V具有足够大的放大能力, 增益达60dB以上；调整B2初级线圈使得集电极谐振回路调谐于6.5MHz，带宽为300 kHz左右； 合理选择单调谐放大器的集电极等效电阻和发射极直流偏置电阻, 以实现双向限幅。,为何限幅？,限幅的必要 1：消除高频杂波（幅度的变化）干扰； 2：消除第二次差频时出现的寄生调幅波； 3：视频中放特性曲线中对带宽内不同频率的信号放大倍数不同, 引起幅度改变。,二、 比例鉴频器 作用：从已调频波中解调出调制信号(音频信号F)。 方法：先把调频
26、波变换成调幅波, 然后再用二极管对调幅波进行检波。 种类：斜率鉴频器、参差调谐鉴频器、相位鉴频器及比例鉴频器等。,比例鉴频器由调频调幅变换和振幅检波电路组成。,L11L2L12L3C1C2将调频信号的频率的变化转换成两个电压相位差的变化。 VD1VD2R3R4C3C4组成平衡式振幅检波电路，将电压相位差转换成幅度变化，检出原来的音频信号。,L11C1L12与C2L2双调谐回路，谐振于载波频率； 电路对称， VD1VD2为检波二极管，特性相同，顺向连接，R3=R4，C3=C4，构成直流通路。 C0为大容量电解电容，起稳幅作用。,1. 频幅转换原理 L12与L3为强耦合，电压U1与U3大小相等，方
27、向取同相。L11与L2互感耦合，次级两端中间抽头的电压为是加在二极管VD1、VD2上的高频电压分别为 ,U1是等幅的调频信号，对应U1不同频率，次级回路呈现的阻抗性质和大小不同，次级电压随之变化，合成电压UD1UD2幅值也随着U1频率变化。,（1）当f=f0 (电路谐振)时：,初级：I1滞后U190 次级：感应电势E2与U1反相，滞后I1 90次级回路谐振，I2与E2同相，C2上U2 滞后I290,UD1与UD2上的电压矢量为：,|UD1|=|UD2|,（2）当ff0 时：,初级：I1滞后U190 次级：感应电势E2与U1反相，滞后I1 90次级回路呈感性，I2滞后E2，C2上U2 滞后I29
28、0,UD1与UD2上的电压矢量为：,|UD1|UD2|,（3）当ff0 时：,初级：I1滞后U190 次级：感应电势E2与U1反相，滞后I1 90次级回路呈容性，I2超前E2，C2上U2 滞后I290,UD1与UD2上的电压矢量为：,|UD1|UD2|,2、 振幅检波原理,由于VD1、VD2的直流分量通过R1、R2而形成回路, 产生直流压降UC0。当忽略RL的分流作用时, i1i2,UR1=UR2=,C3、 C4对伴音中频f0阻抗很低, 但对音频F呈现高阻抗 UC3 =KdUD1 UC4 = Kd UD2 （Kd为上下两个检波器的检波效率） 输出音频电压UF是从A点输出, 是A点与地之间的输出
29、电压, UF=UC4-UR2 UF=UR1-UC3,UR1=UR2, 则有,比例鉴频器的输出电压UF等于两个二极管检波输出电压之差。,当f=f0时，|UD1|=|UD2|，U0=0； 当ff0时， |UD1|UD2|，UC3UC4,U00;,结论：中频调制信号的频率的偏移使得检波输入电压相位随之变化，从而使检波管上的电压幅值发生改变，从而改变检波输出电压值，完成了从频率变化相位变化幅值变化的鉴频过程。,线性关系,3、比例鉴频器的特点,（1）比例特性,因 UC0=UC4+UC3 ，,所以：,比例不变，输出不变,C0值大，电压稳定,调频信号频率变化，比例|UC3|/|UC4|变化，输出电压变化 调
30、频信号幅度变化， |UC3|/|UC4|不变，输出电压不变(不需前置限幅器)。,(2) 稳幅特性,采用大电容C0也有一定的稳幅作用。在输入信号振幅变大时, UC0基本恒定, 从而使检波管电流明显加大, 这相当于检波电阻下降, 使检波器输入电阻下降, 即并联在鉴频器次级L2 C2回路上的负载电阻减小, 使其Q值降低, 因而U2下降。,因此大容量的C0很好地起到了稳频作用。,7.2.3 伴音通道集成电路 TA7176AP是伴音通道应用最广泛的集成电路,高通滤波,带通滤波,FM,增益改变，音量调节,高频成分衰减（去加重）,外部功放,外接调谐回路,一、 TA7176AP主要内部电路分析1. 伴音中频限
31、幅放大,三级差分放大电路：共集共基共集（频率特性好，通频带宽）总增益70dB,2. 差分峰值鉴频器,移相网络把伴音信号FM转换成调幅调频信号u1与u2,当u1、 u2正半周时, V23、 V26导通, 对C3、C4充电很快, 其峰值与输入基本一致。 当u1、u2负半周时, V23、 V26截止, 则C3、C4分别通过V24、V25 、R32、R33及恒流源缓慢放电 C3、C4上检出伴音中频包络波形, uC3U1, uC4U2。 将检波出音频信号再送V24、V25差分放大，输出音频电压uoU1-U2,调频伴音信号ui的频率fi=f1时, L1C1产生并联谐振，回路阻抗很高, 故u1电压的幅度U1很大, 而U2很小。 当输入调频伴音信号ui的频率fi=f2时, L1C1并联谐振回路阻抗呈电感性, 与C2发生串联谐振， U1此时最小, U2却很大。 ui的频率在f1与f2之间变化时, U1与U2的变化正好相反 u0为u1与u2的差分信号，反映输入信号的瞬时频率变化规律。,
