第七章+中频信号与伴音信号处理电路.ppt

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,7.1.1 中频信号处理电路的主要性能要求中频信号处理电路主要作用是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等。 主要性能要求如下。,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。一般显像管要求视频调制信号峰峰值3080V, 其值与屏幕大小、偏转角度有关, 彩色显像管比黑白显像管所需调制信号要大些。如果视放级供给36dB增益

2、, 那么要求检波器输出的视频信号峰峰值应大于1V, 即USP1V。假设图像信号调幅波调幅度m=0.81, 检波器传输系数为Kd时, 则检波器输入的图像中频调幅信号峰峰值VIP与检波器输出的视频信号峰峰值USP可近似表示为 UIP (7-1),(22.5),如果用峰值包络检波时, Kd0.5, 则UIP(45)USP(45) V。根据国标规定, 乙级机灵敏度EA应小于100V (有效值), 则自接收机输入端至检波器输入端的增益为,14 13817 673,则A(dB) =20lgA=8385dB通常调谐器增益为20dB, 那么中频放大器增益应为65 dB。如果采用集成电路同步检波器, 检波器增益

3、大于20 dB, 根据(7-1)式则可以计算出中频放大器总增益只需3739dB即可。,2. 中频通道频率特性要求中频通道应具有图7-2所示频率特性。图(a)为宽带型、 (b)为窄带型,分立元件电路两者均用, 采用声表面波滤波器的集成电路一般多用窄带型。,图 7-2 中频通道幅频特性,图中38MHz为图像中频, 根据2.4节可知, 为了保留残留边带信号解调不失真, 必需要求38MHz对准特性斜边中点相对幅度50%处, 即幅度衰减为6dB处。伴音中频为31.5MHz, 处在相对幅度5%处, 比图像中频幅度低20倍, 即衰减为26dB, 以防止伴音信号过强会干扰图像。 特别在彩色机中, 由于副载波中

4、频(33.57 MHz)与伴音中频 (31.5 MHz) 相差2.07MHz, 正好落在视频通带内, 所以更要求对伴音中频进行抑制。为了避免伴音信号失真, 使调频的两个边带都有均匀的放大量, 在31.5 MHz处有100 kHz宽的平坦响应特性。,频率特性在30 MHz和39.5MHz处各有一吸收点, 其相对幅度小于1%, 即衰减大于40 dB。以抑制邻近高频道的高频图像载频与该频道的本振频率差频产生的30 MHz的中频干扰, 及邻近低频道的高频伴音载频与该频道本振频率差频产生的39.5MHz的伴音中频干扰。 因为它们分别与所收看频道的图像中频和伴音中频相差只有1.5MHz, 很容易产生串台干

5、扰。3. 工作稳定、不自激, 增益可控一般要求中放系统AGC控制深度为40dB。,7.1.2 中频滤波与中频放大电路一、 中频滤波电路中频滤波电路用来衰减伴音中频、邻近低频道的伴音中频及邻近高频道的图像中频, 以便抑制这些干扰。电视机中常用的吸收电路有LC串联陷波电路、桥式T型陷波电路、声表面波带通滤波器及陶瓷带阻、带通滤波器等。1. LC串联及桥式T型陷波器这类电路型式很多, 在第六章中已经有介绍。它们主要利用电感、电容器件, 利用LC串联谐振或并联谐振等的频率阻抗特性实现各自的滤波作用。图7-3为一实际中频吸收电路。,图 7-3 实际的图像中频吸收电路,于本频道伴音中频31.5MHz, 对

6、该信号近于短路, 只保留相对幅值的5%送到中放去放大, 对其它频率则呈高阻抗。L3C3用来吸收405MHz, 以保证从39.541MHz的频率范围内都有足够的衰减, 衰减量20 dB, 大约吸收到5%3%。L5C6用来吸收高邻频道图像中频30MHz, 大约吸收到5%3%。 L4 C4 C5 R2为桥式T型吸收电路, 据分析, 如满足L4的损耗电阻等于-R2/4, 那么当2C4和L4串联谐振时, 回路的品质因数很高, 谐振曲线很尖锐, 吸收效果非常好。通常, 用它吸收低邻频道伴音中频39.5 MHz的干扰, 其吸收深度可达到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

7、机械波(或称弹性波), 声表面波的传播速度比电磁波约小十万倍, 其波长很短, 因而利用它可在物质表面附近集中住形变能量, 并利用压电材料可以完成能量转换的特点, 制成弹性声表面波器件。由于它具有小型化、 可靠性高、 稳定性好、不用调整、适用于高频及超高频范围(中心频率可做到5MHz1.5 GHz)等特点, 因而被大量用在彩色机中频信号处理电路中, 作带通滤波器。(1) SAWF的基本原理。SAWF符号及结构示意图如图7-4所示。,图 7-4 SAWF符号及结构示意图 SAWF符号 (b) 声表面波滤波器示意图,图(a)中两种符号是等效的。 除输入、 输出四端以外, 其余均属屏蔽极或壳体。 图(

8、b)为SAWF结构图, 用压电晶体(石英、 铌酸锂、 锆钛酸铅等)片作衬底, 在晶片表面上沉积两组叉指形电极, 构成两组叉指换能器。A叉指换能器将电信号转换成超声波, B叉指换能器将超声波还原成电信号。 当A两端加有中频信号(为待选频的信号, 其中包括目标信号和干扰信号)时, 叉指间的电场(由于指间距离远远小于指根与指端之间距离, 所以主要是指间的横向电场)将在电极间基片表面激发产生与信源同频率的横向超声波(机械振动波), 沿着压电基片的表面向左右传播, 从而完成了将电能转变成机械能的任务。,向左传播的超声波是无用的, 被涂敷的吸声材料吸收, 避免了边缘反射。 向右传播的声表面波到达接收端B叉

9、指换能器, 再利用B指间基片反压电效应, 在B叉指电极之间还原成所需电信号。(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。,同样, 信源频率等于B叉指机械谐振频率fB时, 反压电效应也最强, 否则就会弱。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。 因此, 改变叉指几何形状, 可控制SAWF的中心频率、频带宽度及

10、幅频特性的形状等, 故可根据需要设计成各种滤波器。电视机中频信号处理电路常用的SAWF的频率响应特性如图7-2(b)所示。(3) SAWF应用原理电路及应用特点。SAWF实用电路如图7-5所示。由于SAWF声表面波滤波器具有图7-2带通滤波特性, 采用SAWF后, 就可以崐省掉图7-3中各LC吸收电路和各级中频调谐变压器, 因此各中频放大器的级向耦合就可以采用直接耦合(如集成电路), 或采用RC宽带放大器, 使中频信号处理电路大为简化。,图 7-5 SAWF实用电路, SAWF实用电路具有如下几个特点:SAWF器件插入损耗大, 约有1520 dB, 因此增加一级带宽大于8MHz的前置放大器V,

11、 以补偿插入损耗。但如果后级放大足够时, 也可不加前置放大, 两种电路都有应用。图中R4与L1串联、 R2与L1并联, 实现低Q值, 用以展宽前置放大器频带。SAWF的输入、输出阻抗均为容性, 所以在SAWF的输入端并接T1次级电感, 在SAWF的输出端并接L3电感, 它们分别与SAWF的输入、 输出电容构成并联谐振电路, 谐振在选通信号中心频率上, 以提高输出电平。 但要求此谐振回路的频带大于SAWF频带宽, 以免影响中频信号处理电路的总频率特性, 所以在两个谐振回路中又分别并上电阻R7、 R8, 以展宽频带并具有一定的频率响应。,由于叉指换能器的电极与叉指间压电基片的声表面波阻抗不同, 以

12、及终端换能器B在将机械波(声表面波)变换为电信号时, 这电信号又反过来会激发机械波。 因此, 声表面波会在始端A与终端B两个叉指换能器之间多次反射, 特别是三次渡越信号与主信号叠加, 使输出畸变, SAWF特性变坏, 在幅频特性通带内有幅度波动。 抑制三次渡越信号有两个办法: 方法一, 是改变换能器结构, 采用振幅加权换能器或相位加权换能器 方法二, 在图7-5中, 采用外加抑制电路, 令终端B叉指换能器负载阻抗失配, 而始端A匹配。,这样, 由于负载失配, 则B换能器将声能转换电能的效率降低, 那么压电效应产生电能小, 因而由逆压电效应再产生的反射波能量就小, 所以三次反射波被大大地削弱。

13、但这样作又会使SAWF的插入损耗增加, 这可通过前置放大器V来补偿。 事实上, 由于是一端失配而另一端仍匹配, 所以插入损耗增加很慢, 而抑制三次反射波能量却很快, 总的效果很好。图中, C2为中和电容, L1R1为混频器次级谐振回路、 C1 C5为耦合电容、C3为旁路电容。,3. 陶瓷滤波器(CF)陶瓷滤波器也是集中选择性滤波器, 工作频率较低, 在电视机中常用作6.5MHz伴音陷波器等。CF是利用陶瓷压电效应工作的, 当陶瓷片(振子)的固有频率与外加信源频率一致时, 则陶瓷片具有与LC串联谐振相似的特性。(1) 二端陶瓷滤波器。其等效电路及阻抗特性如图7-6所示。图(a)为符号, 图(b)

14、为等效电路, 图(c)为阻抗特性。,图 7-6 二端陶瓷滤波器,图(b)中, L、C、R分别相当于陶瓷片在机械振动时的等效质量(惯性)、等效弹性模数和等效阻尼(机械振动中的摩擦损耗), 决定着串联谐振频率 这是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), 与陶瓷片构成并联谐振电路, 并联谐振频率,人们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。 三端陶瓷滤波器如图7-7所示。,图 7-7 三端陶瓷滤波器,图(a)为符号, 该滤波器的上电极被分割成两个电极。 电极1作为输入端, 电极2作为输出端。下电极为全电极, 作公共端。 图(b)为三端陶瓷滤波

15、器的等效电路, 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, 通常C12电容可忽略。Tr为输入、输出回路之间等效耦合变压器。输入端13两极的特性同于二端式, 当13两端信源频率等于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, 当信源频率偏离陶瓷片串联谐振频率时, 由于不谐振, 故陶瓷片的机械振动很弱, 从而, 陶瓷片以机械振动的方式选出目标信号。,在输出端23, 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。 这种输入与输出间的传输方式被等效成变压

16、器Tr, 其变压比n决定于输出和输入电极面积之比, 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、 中频放大器为便于分析SAWF和集成中放电路, 我们首先分析了中频吸收电路, 从而再分析中频放大就变得简单了。 本章开头已经分析, 中频放大器是电视机总增益的主要提供电路, 因此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以及适应于残留边带传输方式的增益频率特性。单级中频放大器增益一般为1530 dB, 为了获足够的中放增益, 中频放大器需要由34级组成。,1. 分立中频放大器由

17、于组成中频放大器的各级都是典型的、 甚至电路和参数都相同的单元电路, 只要掌握这些单元电路, 就很容易分解中频放大器。其高频等效电路及分析方法与第六章高放级、 混频器相同, 这里只介绍单元电路型式及中频放大器的组合方式。(1) 分立中放单元电路。 基本单元电路有单调谐放大器、 RC耦合宽带放大器、 低Q值宽带放大器及双调谐放大器等形式, 常用电路及耦合方式如图7-8所示。,图 7-8 中放单元电路及级间耦合,图(a)为变压器耦合单调谐回路中频放大电路。T1、 T2分别为输入、输出变压器, C2、C3、C4为电源去耦电容, CN为中和电容,L1、 R1、C1组成单调谐回路, 通过适当选择初级线圈

18、抽头点和初、次级匝数比, 来提高谐振回路的选择性,以及实现调谐回路与前后电路的匹配。图(b)为电感串联型低Q单调谐中频放大器, 是宽带型RC中频放大器的一种, 被经常采用。 图中L、 C1 及V输出电容Coe1、V2输入电容Cie组成低Q单调谐回路, 构成形网络, 再由电阻电容耦合到下一级。,图(c)是RC宽频带中频放大器, 该电路是非调谐放大器。 电路中无电感和变压器, 调整方便、工作稳定、便于集成化。由于存在分布电容, 为了得到足够带宽, 放大器的负载阻抗取值较小, 因此增益较低, 往往采用四级完成中放任务。 放大器频带很宽, 达40 MHz, 其选择性和频率特性是通过集中带通滤波器和末级

19、具有频带整形作用的耦合双调谐放大器配合完成。图(d)为电感并联型低Q单调中频谐放大器, 是宽带型RC中频放大器。图中电感L与V1的输出电容Coe、V2输入电容Cie及分布电容等构成低Q并联回路, 谐振在3040 MHz之间。 电阻R2与L并联, 是并联回路阻尼电阻, 可降低Q值展宽频带。 图中R1C1是电源去耦电路。,图(e)是外电容耦合双调谐中频放大器, 应用很普遍, 多在中放末级采用。 由L1、 C1初级单调谐回路和L2、C2次级单调谐回路组成双调谐回路。 两个调谐回路的能量传输是通过外电容C3、C4耦合实现的, L1与L2分别用各自屏蔽罩隔离, 以防止互感。双调谐回路的耦合程度用耦合系数

20、K表示, 则有 当K小时(松耦合)双调谐回路谐振曲线呈单峰, 峰值低且曲线平缓, K加大则峰值高、 曲线变陡, 当K再增加(紧耦合)则使谐振曲线出现双峰, 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%。对于互感耦合双调谐中频放大器, 因两个回路彼此影响, 调整困难, 较少使用。,(2) 中频放大器的组合及增益特性。 前面我们已经谈到, 为了满足电视信号通道对中频放大器高增益和通频带宽度的要求, 我们必须用三或四级放大器的级联电路才能实现。 中放电路常有下面的几种组合方式, 如图7-9所示。,图 7-9 中频放大器级联与增益特性,a)的级联中频放大器在凯歌4D4、飞跃9DS4

21、、 星火719型等电视机中采用。它的特点是: 电路简单(三级相同)、选择性差、满足带宽要求时的中放增益不太高、AGC控制作用容易使总增益曲线变形。 图(b)电路在凯歌4D8、4D7、 飞跃9D3等电视机中采用。它的特点是: 选择好、 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般。 图(c)电路在昆仑B312、北京840、北京842型等电视机中采用。它的特点是: 选择性较差、满足频带要求时的中放增益高、AGC作用对总增益曲线无影响、无电感性元件 图(d)电路在飞跃19D1、12D1型电视机中应用。,它的特点是: 选择性好、满足频带时的中放增益高、AGC作用后曲线变化小。图(

22、e)电路, 在飞跃12D3、星火JDS3中应用。它的特点是: 选择性较好 满足频带时增益较高、AGC对增益曲线影响小。图(f)电路的主要特点是用集中滤波器将中放和中放隔开, 减少中放与后面各级反馈的机会, 提高工作稳定性, 另外调整起来比较容易, 较容易获得良好的选择性。2. 集成中放电路特点电视机用中频放大器没有单独的集成器件, 它都是与其它功能器件集成在一起的, 如TA7607AP、TA7611、HA11440A等图像中放集成电路, 将三级图像中频放大、视频检波、预视放、噪声倒相抑制、中放AGC、高放AGC及AFC等电路集成在一块芯片上。,而有的则把三级中放分别集成在两个集成块中, 如、两

23、级集成在HA1144中, 而第级则集成在HA1167中, 两者必须配合使用。 集成中放电路通常采用三级具有恒流源、直接耦合、 宽通带的差动放大器。由于集成中放电路本身没有谐振电路, 因此采用声表面波滤波器, 以获得集成中频放大器所需要的频率特性。各集成中放电路结构大致相同, 现仅以TA7611AP为例简单介绍如下。结构如图7-10所示。,图 7-10 集成中频放大器原理电路,TA7611AP宽带中频放大器采用三级差分放大器, 总增益可达80dB。 图7-10中虚线内为第级中放内电路, 、 16两端为信号输入, V3、 V4为差分放大器, V1、 V2为差分射极输出器, 以实现集成中放与声表面波

24、滤波器SAWF相匹配。V5是V3、V4的多发射极恒流源, 显著地提高了放大器的共模抑制比, 稳定放大器直流工作点。 在三级中放的级与级之间, 均设置差分式射极输出器实现隔离。 由于三级中放均是直接耦合, 为减少电路零点漂移, 除每一级都有深度负反馈外, 还采用了级间负反馈, 例如, 把末级中放输出端直流电平经R11、 R12反馈到第级中放输入端, 使整个中频放大器的直流分量具有深度负反馈, 以保证工作点稳定。,在、15端接电容C1是为了中频滤波, 以实现R11、 R12的直流反馈作用。三级中放均采用自动增益控制。 控制过程是, 当AGC不起控时信号强, 则V76饱和导通, V5发射极电流最大,

25、 则等效为V3、V4的发射极电阻最小, 因而负反馈最小, 则V3、V4增益最大 反之当AGC起控时, V76 应退出饱和, 于是V5发射极电流减小, V3、V4 发射极等效电阻大, 则负反馈加深, 增益下降。 其它两级AGC控制原理相同, AGC控制中放顺序通常是、级。,7.1.3 视频检波与输出(预视放)电路为了分析的方便和实际功用, 本书将预视放作为检波输出电路来加以讨论。 视频检波及输出电路的作用是: 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, 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

26、频信号, 并送往伴音通道, 至此, 视频图像和伴音信号进入各自的处理电路 第三个作用是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、 二极管包络检波器采用二极管作为非线性器件组成的包络检波器在分立元件黑白电视机中被广泛采用。 图像检波器通常由输入电路、 检波电路和输出电路三部分组成, 图7-11示出了凯歌4D8电视机的视频检波器。 图中, 输入回路就是中频放大器的输出电路, 检波电路由检波二极管D1及滤波电路组成, 检波输出电路就是所谓预视放电路。,图 7-11 包络检波器的典型电路,1. 检波电路由检波二极管VD1, 低通滤波电路L1、

27、 L2、 L3、 C1、 C2、 C6、 C7, 视频信号高端补偿电路L4、 R4, 输入电阻R1等组成。 同时输入到检波电路的是载频为38MHz的图像中频调幅波信号和比它低2030 dB的31.5MHz伴音调频信号。利用二极管的非线性特性, 将输入检波电路的、 受全电视信号调制的中频(38MHz)调幅波剪除一半, 如图7-12(a)、 (b)所示。同时, 利用二极管的非线性特性, 图像载频fPI和伴音载频fSI差拍出38MHz-31.5 MHz=6.5 MHz差频信号, 因此在检波电路输出中还有幅度很小的6.5MHz伴音信号, 被叠加在图(b)的全电视信号上。,图 7-12 检波电路的工作过

28、程,为了滤除剪波后伴音中频fSI、 图像中频fPI及二极管差拍产生的许多新频率如高次谐波76MHz等, 采用了L1、 L2、 L3、C1、 C2、 C6、 C7组成的低通滤波电路, 滤波器带宽为6.5 MHz, 以保证视频全电视信号06 MHz及第二伴音中频信号6.5 MHz顺利通过, 其波形如图7-12(c)所示。由于低通滤波器衰减了图像信号中的高频成分, 以及图像中放级的高频衰减作用, 因此图像检波电路中在负载电阻R3上串联了电感L4, L4、 R3和滤波电容及分布电容等组成低Q值并联谐振电路, 谐振点为5 MHz左右, 作为检波电路的交流负载, 以补偿低通滤波器的高频衰减和中频放大器高频

29、增益不足。,R1为检波电路输入电阻, 它一方面用来抑制检波电路通过输入端向外辐射中频及高频谐波(在输出端已有低通滤波器抑制), 另一方面能够增加图像检波器输入阻抗, 防止降低中放末级双调谐回路的Q值, 影响中放选择性。电阻R4(20)与R5、R2是二极管VD1正向直流偏置电路, 以防止当输入信号比较弱时, 检波管工作点进入特性曲线底部弯曲部分而引起非线性失真。顺便说明, 当检波电路参数选择不当时将会产生对角线失真、 负峰切割失真以及非线性失真等, 在电路设计时应注意, 这里就不再讨论了。,2. 检波输出电路前面已经谈到, 检波输出电路除要完成分离06 MHz视频信号送给视放级和6.5MHz第二

30、伴音信号(送给伴音通道)的任务外, 同时还要送出自动增益控制及同步分离信号。 因此要求它具有较强的负载能力和电路隔离作用。电路组成见图7-11, 主要由放大管V1, 集电极并联谐振电路C10、L5, 高频变压器T1, 偏置电阻R3、 R6、 R10, 串联谐振电路C12、 L7, 去耦电路R7、 C11等组成。R9是隔离电阻, 减少后级电路对检波电路的干扰。,(1) 伴音输出等效电路。L5、C10为集电极并联谐振回路, 谐振频率为6.5 MHz, 则对第二伴音频率信号, 回路呈高阻抗, 且为纯电阻性。C12、L7为发射极串联谐振回路, 谐振频率也为6.5MH, 谐振时阻抗近似为零, 则等效电路

31、如图7-13(a)。此时, 电路等效为6.5MHz的放大电路。图中, T1是6.5MHz的高频变压器, 具有阻抗变换特点, 减小了第二伴音中放级的低输入阻抗对L5、C10谐振回路的影响。R8用来改变C10、L5并谐Q值, 使之具有200kHz频宽的需要。,(2) 视频信号输出等效电路。 对于06MHz的视频信号来说, 集电极L5、C10并谐回路呈低阻抗, 近似短路 发射极串谐回路L7、 C12呈高阻, 近似开路, 对6 MHz视频输出没影响。它仅用于吸收6.5MHz伴音中频, 防止6.5MHz第二伴音信号干扰视频通道工作。等效电路如图7-13(b)所示。电路仅从发射极输出视频全电视信号去视放级

32、、同步分离级和崐AGC电路 这时, 输出电路变成了射极输出器, 提高了视频检波器的效率和负载能力, 实现了阻抗匹配和阻抗隔离的作用。,图 7-13 伴音视频输出等效电路,二、 同步检波器彩色电视机和集成黑白电视机的图像检波, 普遍采用集成同步检波器。 它有以下几个特点:(1) 具有良好的线性检波特性, 只需几十mV的输入电平, 就可以保证信号不产生非线性失真(而包络检波必须1V以上), 减少了诸如二极管检波中的各次谐波分量, 避免了它们对高频、 中频放大器的反馈干扰。(2) 同步检波实质是乘法器, 本身具有20dB以上的增益, 检波输出信号为23V以上。因此, 在满足中频信号处理电路总增益的前

33、提下, 中频放大器的增益可降至4050dB, 并且对中放功率输出要求也可降低(二极管检波则要求达50mW以上), 从而中放电路可简化, 稳定性提高。,(3) 自动增益控制范围宽, 可达40dB以上。(4) 乘法检波减小了伴音和图像, 及伴音和彩色副载波信号间的差拍对图像的干扰。集成块TA7611A (或TA7607AP)的同步检波电路原理如图7-14所示。 其中V22、V23为射随器, 用于缓冲和隔离, V24、V25、VD1、VD2组成限幅放大器, 将来自V22、 V23的图像中频调幅信号进行放大并双向限幅, 外接T103为高Q并联谐振回路, 用来从、两端提取频率为图像中频37(或38) M

34、Hz的等幅简谐信号, 该信号经V29、V30射随器送至由V33V38组成的同步检波器, 其检波增益约为20dB。V39为恒流源。,图 7-14 TA7607AP中双差分同步检波器与限幅放大电路图,同步检波器有两种输入信号, 在V37、V38基极加入图像中频调幅波 (AM) 信号u2(t), 在V33V36基极加入图像中频37MHz (或38 MHz)等幅简谐信号u1(t), 从V33、 V35和V34、V36的集电极输出视频图像信号与图像中频AM信号的包络成正比, 被送至检波输出电路(预视放)。 V27、V28、VD3、VD4为AFC信号输出电路(参见7.1.5节)。视频同步检波器工作分析。,

35、同步检波器属于低电平检波, 检波线性好, 被检波信号可以小到几十, 甚至几个mV, 检波产生的2.07 MHz差拍干扰小, 且有电压增益, 故用于彩色电视机视频检波性能良好。与一般二极管包络检波器不同, 使用双差分同步检波器对中频全电视信号检波时, 必须同时给检波器输入一个与全电视信号的中频载波同频同相的等幅正弦信号作检波开关信号, 这个开关信号u1(t)由图7-14中的限幅放大(V24、V25、VD1、VD2)和外接选频电路T103获得, 送至V33V36基极。 将需要检波的中频信号送至同步检波器V37、V38基极, 其等效电路如图7-15所示。,根据模拟电子理论分析, 差分放大器具有相乘功

36、能, 其输出信号为两个输入信号的乘积, 即 (7-2)式中UT=26mV, 是温度的电压当量, gm是当u2=0V (这时差分放大器V37、V38处于平衡状态, IC37=IC38= IEE)时差分放大管的有效跨导为 。,已知u1为37(或38) MHz正弦波, u1=U1cosPIt, u2为中频调幅信号, u2 =U2(1+mcos t) cosPIt, 为视频信号频率), 并且u1与u2同频同相, 则有,式中第一项为直流分量 第二项为视频信号 第三项为载频, 它是中频调幅波的二次谐波。经过低通滤波器以后, 把2PI滤去, 便得到了视频信号。,(7-3),从(7-3)式可以看出, 信号经过

37、乘法检波后, 中频载频PI、SI被抵消了, 因此检波级的幅射对中频放大器的寄生反馈基本消除了, 有助于提高中频通道的稳定性。应该说明, 在被检波的中频信号u2中不仅含视频中频调幅信号, 而且还包含伴音中频调频信号, 为U2cos SIt+FM (t), 它与u1相乘后输出为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。,图 7-15 同步检波器,图 7-16 同步检波信号波形

38、,AM信号同步检波器波形如图7-16所示。,电路图7-15中, V33、V34、V35、V36工作在开关状态, 受u1开关信号控制。 差分放大器V37、 V38工作在线性区域, 当u1与u2同为正半周时, V33、 V36导通, V34、V35截止, 这时V37电流增加、V38电流减小。则IC33电流增加、IC36电流减小。 当u1与u2为负半周时, V34、V35导通、V33、V36截止, 这时V38电流IC38增加、V37电流IC37减小。则IC35电流增加、IC34电流减小。 显然, 不管输入信号电压u2的极性是正半周还是负半周, 流过RC1电流都是大的, 而流过RC2电流都是小的, 即

39、输出电压uo极性不变。 第三半周同于正半周, 第四半周同于负半周。 由于V37、 V38是线性工作状态, 所以iC37、iC38电流反映了载波信号的幅值, 故iC35、 iC33、 iC34、 iC36等反映了调制信号的包络。,7.1.4 自动增益控制电路(AGC)一、 概述自动增益控制电路简称AGC电路, 是电视机稳定工作不可缺少的重要组成部分。由于气候条件、收看环境、频道不同、距离远近等诸多原因, 会使天线接收信号强弱有很大差别。 这一方面会直接引起收看效果不良, 另一方面, 由于通道各级晶体管动态范围较小, 如果信号过强, 会使放大器(特别是中放末级和视放输出级)进入截止和饱和, 造成非

40、线性失真, 甚至电视信号峰值被压缩或切割, 从而造成同步不稳、彩色失真及灰度失真等。AGC电路, 就是根据(不论任何原因所引起的)检波器输出电平的变化, 自动调节高频放大级和中频放大级的工作状态, 以使检波器输出信号保持在一定电平上。,对AGC电路主要有下面几点要求:1. 控制范围要宽通常中放AGC控制范围为40dB, 高放AGC控制范围为20 dB, 总控制范围为60dB, 也就是说, 当天线接收的高频输入信号电平由50 V50 mV范围内变化(变化60 dB)时, 检波器输出视频信号电平变化不超过1.5dB。 AGC对通道增益和输出电压随输入信号的变化特性示意图如图7-17所示。 图中Ui

41、1为AGC的起控电压。,图 7-17 AGC控制示意图,2. 控制性能稳定GC电路工作时, 受控放大级对前后级影响要小, 并不至影响通道的频率特性, AGC电压不能受图像信号内容变化的影响。 AGC电路在温度变化和外来干扰下应能正常工作。3. 控制速度应适当, 应能跟上输入信号电平的变化4. 应有延迟控制特性要求输入信号增强到大于灵敏度值后AGC才起控。 首先起控中放, 这时高放仍处于最大增益状态。 只有当中放AGC控制深度达3040dB后, 高放AGC 才开始起控, 高放起控过早会使输出信噪比降低。,二、 AGC控制基本原理 1.AGC电路的组成无论是分立还是集成,AGC电路基本组成框图是相

42、同的, 如图7-18所示。它实质上是一个闭环负反馈系统。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, 即uoPP大于11.4V值, 则通过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。在分立元件电视机中, 中放末级不受控, 因为此级在大信号下工作, 如控制其工作点改变将会引起失真。,图 7-18AGC功能方框图,根据要求, 高放增益采用延迟控制式, 当AGC使中放增益下降40dB以后, uoPP仍有增长趋势, 则开

43、始控制高放增益, 使其下降, 即RFAGC电压开始变化, 以维持检波输出uoPP基本不变。 为防止混入输入信号ui中的脉冲干扰破坏AGC正常工作, 在AGC检波前加有抗干扰电路。2. 放大器增益控制方式 AGC的控制目的都是减小放大器增益, 而这种控制作用都是通过用AGC电压改变三极管的静态IE, 也即改变放大器工作点词迪值摹于是就有两种控制方式: 利用增加UAGC (IE)来减小增益的方式叫做正向AGC, 利用减少UAGC (IE)来减小增益的方式叫做反向AGC。三极管的增益与UAGC (或IE)的关系如图7-19所示。,显然, 对于普通三极管, AB段为反向AGC, BC段为正向AGC,

44、由BC段特性平缓, 难以实现控制深度的需要, 若为了满足控制深度, 需把IE加至很大, 这是不允许的。通常采用AGC专用管(如3DG75、3DG56等)进行正向AGC控制, 只要UAGC (或IE)变化很小, 就很容易获得20dB的控制深度。,图 7-19 三极管增益衰减特性,图 7-20 双栅NMOS管转移特性,目前, 高频头中常使用双栅NMOS场效应管做高放。 如第六章所述, G1极加来自天线的高频信号, G2极加VAGC电压(当uDS为给定值时), 在一定的uG2S (uAGC)情况下, 用uG1S控制其漏极电流iD。其转移特性如图7-20所示。 由图可知, 不论uG2S为何值, 在uG

45、1S为1V范围内, 线性较好, 即属线性放大区。当uG2S增大, 曲线斜率也增大, uG1S对iD控制能力增强, 也即放大能力增强。 因此可利用减小UAGC来降低放大器的增益, 实现反向AGC作用。3.AGC电路型式及特点 AGC电路的任务是要获取一个随输入信号电平变化的直流电压, 来控制中放和高放的增益, 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AGC是将检波器输出信号的平均值作为AGC电压。 显然AGC电压不只与接收信号强弱有关, 而且与图像内容有关, 因而这种控制方式会崐使图像质量变差, 一般不宜采用。键控式AGC是

46、利用行扫描逆程脉冲作为键控(选通)脉冲, 从全电视信号中取出同步脉冲(同步头), 再对此同步脉冲进行峰值检波, 取得AGC电压。此电压则只反映输入信号强度, 与图像内容无关, 并且消除了逆程期间之外的干扰对AGC电压的影响。 但是, 它对同步要求比较高, 当某种原因使行频偏离时, 则行逆程脉冲与全电视信号中的同步脉冲错位, 则AGC门管导通时间与同步脉冲错开, 误将图像信号选通, 这时AGC电压不再正比于同步头, 而随图像内容变化, 以此AGC电压改变增益就会使图像失真。,同时, 这时AGC电压肯定比选通同步头时为低, 导致受控放大器增益过高而进入非线性区, 如果外来信号较强, 则同步头被压缩

47、或被切割, 则又进而使电视信号失步, 目前也较少采用。峰值式AGC, 是采用峰值检波器, 检波输出的AGC电压仅反映输入信号的峰值(即同步头), 而与图像内容无关。 该电路对于幅度低于同步信号峰值的干扰脉冲, 是有抑制能力的, 但当有比同步脉冲幅度大的强干扰时,AGC电压将会反映干扰峰值, 使AGC工作不正常。 因此必须在进行峰值检波之前, 将强脉冲干扰削除。,三、 典型电路分析1. 分立元件AGC电路图7-21是分立元件黑白电视机常采用的一种AGC电路, 其自动增益控制属峰值式, 对中放、高放均有时延作用, 而且高放、 中放均采用正向AGC。 该电路由以下几部分组成: V1为AGC门控电路(

48、延时IFAGC)、 VD1V2为高负载峰值检波器、VD2VD3为 RFAGC延时切换电路及V4抗干扰电路等组成。,图 7-21 峰值延迟式AGC电路,图 7-22 延迟式AGC控制特性,因此检波输出电压将随输入信号的增大而上升 当输入电视信号在u1u2之间时, 中放AGC起控, 即中放AGC电压加大, 则中放增益减少, 这时高放AGC电压仍保持不变, 高放增益仍然最大, 而接收机总增益随中放增益下降, 负反馈的结果从而又反过来使检波输出电压基本保持不变 当输入信号大于u2以后, 这时中放AGC电压将不再继续增加, 所以中放增益保持在最低点不再下降, 而高放AGC起控、 高放AGC电压加大, 迫

49、使高放增益下降, 因此总增益继续下降, 由上分析可知,AGC电压首先控制中放增益, 当天线输入信号大到一定值, 从而使视频检波输出大到u2以后, 高放AGC起控, 这样作可以尽可能地保持电视机的高灵敏度和弱信号时的信噪比, 通常高放AGC比中放AGC延时2535dB, u1为起控电压, 其峰值为1.2 V左右(对应天线输入约为100 V)。,(2) 电路原理分析。 门控管V1的基极加有来自检波输出的正极性(同步头向下)全电视信号, 当其峰值小于u1(1.2V)时,AGC不起控, V1工作于饱和导通状态, 则峰值检波管VD1截止, 射极输出器V也截止, 于是延时切换二极管VD2导通。 调整RW1电位器, 使A点为1.81.9V(IFAGC电压为1.81.9V), 调整分压电阻R13、R14、R15使B点为3V(RFAGC电压为3V),C点为4V, 延时切换二极管VD3截止。 这时高放和中放都处于最大增益状态。当电视信号峰值大于1.2V时, 同步头负脉冲使V1基极电位降低, 于是在同步脉冲期间, V1由饱和导通进入放大状态, 其集电极输出正脉冲, 输出脉冲的幅度正比于同步脉冲大小。,