1、第五章 PAL制彩色全电视信号和彩色电视机的基本原理,5.1 彩色图像信号分析 5.2 彩色同步信号分析 5.3 彩色全电视信号的波形与特点 5.4 PAL制彩色电视机组成及其原理 复习思考题,5.1 彩色图像信号分析,5.1.1 三基色信号波形分析与参数一、 三基色信号波形及其对应的彩条图形图5-1(a)、 (b)、 (c)分别表示R、 G、 B三基色信号。 它们是由脉冲电路产生的三组不同脉宽相同幅度的方波, 将这三种方波信号加至彩色显像管, 分别控制彩色显像管的三根电子束, 并相应射到红、绿、蓝色荧光粉上, 利用人眼空间混色作用, 在屏幕上依次显示白、黄、青、绿、紫、红、蓝、 黑8种竖条,
2、 分别对应三基色及其补色, 再加上中性色白和黑, 即可构成如图5-1(d)所示的彩条图形。 如果是黑白电视接收机, 则可收看到8根灰度等级不同的竖条。,图 5-1 三基色信号波形及其对应的彩条图形,由图可知: 之所以显示白色, 是因为R=G=B=1, 即等量的红、 绿、 蓝光同时出现混合为白光。 R=G=1, 而B=0, 即等量的红、 绿光混合为黄色光, 所以显示黄条。 对于显示的红色是R=1, G=B=0, 激励显像管R电子枪的电子束, 轰击显示屏的红色荧光粉, 使屏幕发红光的结果。 此时, 绿蓝两电子束截止而不发光。 同理, 可依次推出其它显示的彩条图形。 由于把三基色信号与白条对应的电平
3、定为1, 与黑条对应的电平定为0, 所以, 它们是正极性的基色信号。 二、 彩条信号的规格及主要参数介绍彩条信号是彩色电视中经常使用的一种测试信号, 它有各种形状和规格, 以适应彩色电视系统调整或测试的需要。 在我国, 常用的彩条信号有两种规格:,1. 双数码命名法的彩条信号如图5-1所示, 与白条对应的各基色电平为1, 是基色的最大值, 黑条对应的基色电平为0, 是基色的最小值, 因此, 三基色信号的电平非1即0, 由它们配出来的彩条, 没有掺白, 且幅度最大, 所以称为100%饱和度和100%幅度的标准彩条, 用双数码表示为100/100彩条。如果三基色信号的最大值仍为1, 而最小值为0.
4、05, 黑条对应的各基色电平仍为0, 可见, 其余彩条中, 均含有5%的白光, 如图5-2(a)所示。 我们可以说此种彩条信号幅度仍为100%, 而饱和度却降为95%, 即95/100。 这种表示方法一般指未经校正的基色信号。,2. 四数码命名法的彩条信号四数码命名法的彩条信号, 常用在电视信号的发射、 传送和磁带录像中。 第一个数码表示白条中三基色信号的最大值, 第二个数码表示黑条中三基色信号的最小值, 第三个数码表示各彩条中三基色信号的最大值, 第四个数码表示各彩条中三基色信号的最小值。例如: 100/0/75/0, 此彩条三基色信号波形如图5-2(b)所示。对应的白条有最大值1, 对应的
5、黑条有最小值0, 而6种彩条的三基色信号最大值均为0.75, 最小值均为0。 这种四位数码命名的彩条信号是指已经过校正的。,图 5-2 彩条信号的两种表示法,应当注意:(1) 同样的彩条, 校正前后三基色电平波形不同。(2) 图5-1所示的彩条信号也可用100/0/100/0四位数码来表示, 如果该彩条是经过校正的话。 由于这种彩条波形简单, 便于使用, 一般在彩色电视设备生产和科研中用。 我们在后面研究色差、色度信号时就用这种规格的彩条信号作为标准。(3) 彩条信号的主要参数。 彩条信号的主要参数有相对幅度、 饱和度和频带宽度。 其相对幅度、 饱和度的计算公式如下:,按上述两式可算出, 10
6、0/0/75/0彩条信号的相对幅度为75%, 饱和度为100%。 100/0/100/0彩条信号的相对幅度为100%, 饱和度为100%。,而频带宽度, 可从图5-1分析得知, 绿基色信号频率最低, 每扫一行, 绿黑变化一次(或说0t1时间等于变化周期)。 如果t1正好等于行扫描正程时间52s, 则绿基色信号的重复频率为1/52s, 即19.23 kHz。 彩条三基色信号中蓝基色方波信号重复频率最高, 按同样的算法得其频率为76.92 kHz。 由此可见, 标准彩条信号是一种频率较低的信息, 占有较窄的频带。 5.1.2 标准彩条的亮度与色度信号波形一、 彩条信号的数据计算由于电视台送出的彩色
7、信息是两个色差信号和一个亮度信号, 所以可以根据以上标准彩条的规定, 利用亮度方程算出各种规范彩条的Y、 (R-Y)和(B-Y)。 也可由式(4-2)、 (4-3)、 (4-4)直接算出彩条各色调的色差信号。例如: 在100/0/100/0彩条中, 紫条对应的数据为, R=B=1, G=0, 由式(4-1)算得, Y=0.301+0.590+0.111=0.41是紫条的亮度信号电平。 而 R-Y=1-0.41=0.59B-Y=1-0.41=0.59G-Y=0-0.41=-0.41是紫条对应的三个色差信号的电平。同理, 可算出彩条其余各色调的亮度、色差信号。 我们将计算的数据列入表5-1中。,表
8、5-1 100/0/100/0彩条信号的数据表,按上述方法, 同样可以算出100/0/75/0标准彩条信号的有关数据列入表5-2中。,表 5-2 100/0/75/0彩条信号的数据表,二、 标准彩条的亮度与色差信号的波形根据表5-1的数据可画出其相应的亮度与色差信号波形, 如图5-3所示, 由图可见, 彩条信号的亮度级别是递减的, 但非等亮度级差, 它是一个含有直流分量的正极性亮度信号, 而色差信号却是交流信号。同理, 可按表5-2所列的数据画出100/0/75/0标准彩条的亮度与色差信号波形, 崐见图5-3(b)。 它与100/0/100/0彩条亮度与色差信号波形相似, 只是幅值不同而已。,
9、图 5-3 亮度与色差信号波形 100/0/100/0彩条亮度与色差信号波形(b) 100/0/75/0彩条亮度与色差信号波形,图 5-3 亮度与色差信号波形 100/0/100/0彩条亮度与色差信号波形(b) 100/0/75/0彩条亮度与色差信号波形,5.1.3 彩条图形的色度信号波形特点与矢量图一、 彩条色度信号的矢量图用示波器观察彩条信号的波形虽可以检查鉴定色通道的质量, 但还有很大的局限性, 因为从示波器上看到的彩条信号不能直接告诉我们色度信号相位失真的情况以及由这种失真引起的色调畸变。 为了比较准确地测量色度信号振幅和相位失真的大小, 并确定这些失真对重现彩色图像的影响, 仅靠观察
10、信号的波形还不够, 需要用彩条色度信号的矢量图。 因为色度信号的振幅(饱和度)和相位(色调)失真都可以根据它们矢量位置的变化准确求得, 所以用矢量图研究和分析彩色信号是十分简便和有效的。,彩条色度信号的矢量图, 就是将代表各彩条的色度信号的振幅和相位, 用矢量形式表示在矢量坐标中所得到的矢量图。由式(4-13)我们可得 (5-3) (5-4),例如, 100/0/100/0彩条信号的黄色, 见表5-1, 其R-Y=0.11,B-Y=-0.89, 则有: ,同理, 我们将表5-1中各色度信号的幅值与初相数值列在表5-3中。,表 5-3 未压缩100/0/100/0彩条信号的合成矢量及相位角,根据
11、上表数据, 可以画出标准彩条色度信号的矢量图如图5-4所示。由图可以得出以下结论:(1) 不同色调的矢量处在平面不同位置上。 正如时钟用不同方位代表不同时刻一样, 在彩色电视中也仿此法, 用不同方位来表示不同色调。 因此, 我们常称色度信号矢量图为“彩色钟”。(2) 虽然被传送的彩色都是100%饱和度, 但色度信号的长度不尽相同，只有互补的两个彩色矢量长度是相同的, 因为互补的二色相加应为白色, 即此二色的色度信号矢量之和应为零。,(3) 色调相同而饱和度不同的彩色, 其色度信号的初相角不变, 仅仅矢量大小改变。 例如, 幅度仍为100%, 而饱和度为50%的黄色, 其三基色信号相对幅度应为R
12、=G=1, B=0.5(相当含有50%的混合白光), 可算得Y=0.945, 而R-Y=0.055, B-Y=-0.445, 则F黄0.45, 黄=173。此例说明, 同样是黄色, 若色调不变, 则R-Y、 B-Y比例不变, 角不变, 饱和度不同, 则R-Y与B-Y的大小变了, 即色度信号的幅度变了。这进一步证明了色度信号的模值F表示被传送彩色的饱和度, 而色度信号的相角表示色调。(4) 白色与黑色不算彩色, 其饱和度为零, 是矢量图的原点。 可见, 矢量图上各矢量的大小就表示饱和度的变化, 饱和度愈低, 越趋向原点。,(5) 在矢量图中, 任意两个矢量相加可得第三个矢量, 合矢量表示该两种彩
13、色混合后的色调。 如红加绿, 可得黄色, 这样比用公式计算要方便得多。色度信号还有另一种经过幅度压缩的, 见式(4-23)。 我们也可将100/0/100/0彩条信号的已压缩色度信号幅度与初相角计算出来, 并列入表5-4中, 该色度信号矢量图画于图5-5中, 它们表示“彩色钟”, 我们常称它为U、 V面彩色钟。,图 5-4 未压缩色度信号的矢量图,图5-5 压缩后的色度信号矢量图,最后顺便指出: 显示彩色色度信号矢量图的专门仪器叫做矢量示波器, 将彩条色度信号送至矢量示波器中, 在荧光屏上就能显示如图5-4或图5-5所示的矢量图, 彩色的饱和度失真表现为矢量长度的变化, 彩色的色调失真表现为矢
14、量相位的变化。 当矢量偏离原来的位置愈远, 表示色调失真愈严重。 为了便于鉴别, 通常在矢量示波器荧光屏上放置一个透明刻度板, 其上标明各种彩条色度信号矢量的正确位置和误差刻度, 所以, 从刻度板就可直接读出矢量幅度和相位失真的数值。 由于用矢量示波器来检查色度信号失真是非常简便明确, 因此, 矢量示波器是研究色度信号、调整和维修彩色电视设备十分有用的仪器, 在彩色电视台和电视设备制造厂中得到广泛的应用。,表 5-4 压缩后的100/0/100/0彩条信号的合成矢量及相位角,二、 色度信号波形与特点根据表5-3、表5-4便可画出色度信号及红、 蓝色度分量的波形图如图5-6所示。 为比较方便,
15、图中用同一符号表示压缩前后相应的信号波形。由图我们可以看出色度信号波形有以下几个特点:(1) 压缩前后的V、 U色差信号, 对互相正交的副载波实现平衡调幅, 所得的已调色度信号的两分量, FV与 FU 仍然是互相正交的。 即使FV分量要逐行倒相, 仍与FU保持正交关系。,图 5-6 100/0/100/0彩条色度信号波形图 (a) 未压缩的色度信号波形 (b) 已压缩的色度信号波形,(2) 色差信号是对彩色副载波进行平衡调幅, 因此, 具有平衡调幅波的特点。调制信号V或U经过零点时, 已调波的相位将产生180相位移, 其振幅由V与U的大小决定。 对应调制信号为零的部分, 已调波也为零。 它不含
16、有载波分量。(3) 色度信号波形包络正比于两个色度分量合成矢量的模值。 色度信号的相位取决于两个色度分量之比的反正切。,5.1.4 彩条图形的复合图像信号波形彩色图像信号包括亮度信号与色度信号。从频域来看, 亮度信号与色度信号频谱交错 从时域来看, 色度信号叠加在亮度信号电平上, 它们叠加后的信号波形如图5-7所示。它们与扫描所需的同步信号、 色同步信号以及消隐信号合成了彩色全电视信号(即FBAS), 再去调制图像载波。 我国彩色电视标准中规定, 采用负极性调制。 负极性亮度信号仍以扫描同步电平最高为100%, 黑电平为76%, 白电平最低为20%, 以便于增大色度信号不失真的动态范围。,图
17、5-7 色度信号已压缩的100/0/100/0彩条信号波形图,由于原先规定正极性亮度信号最高电平为“1”, 最低电平为“0”, 为了便于比较, 在图5-7的波形右边加了一条向下的倒坐标轴, 其刻度仍以“0”表示黑色电平, “1”表示白色电平。 由图可知, 色度压缩 蓝、 红色度信号不超过同步电平, 而黄、 青色度信号也不低于0电平。 从而避免了黄、 青色度信号使调制器产生过调制, 即调制信号包络将会在色度信号超过1.35值时产生削波失真 同时避免了由于红、 蓝色度信号高于扫描的同步电平而干扰和破坏接收机的扫描同步。 压缩后的彩色图像信号动态范围未超过黑白电视所允许的最大动态范围, 即色度信号与
18、亮度信号叠加后, 不超出黑白电视信号的最大动态范围, 从而保证了彩色电视与黑白电视相兼容。,5.2 彩色同步信号分析,5.2.1 色同步信号的功用、 矢量图与波形一、 色同步信号的功用不同的彩色电视制式, 色同步信号的作用也不相同, 由于PAL制是在NTSC制基础上改进而成的, 所以PAL制色同步信号也是在NTSC制色同步信号基础上改进而成的。 因此, 我们就NTSC制与PAL制的色同步信号的作用讨论如下:,1. 作为接收机恢复彩色副载波的相位基准在NTSC制与PAL制中, 色差信号对彩色副载波均采用正交平衡调幅方式, 即发送时抑制了彩色副载频。 接收端在同步解调时, 必须恢复彩色副载波并与发
19、端所用的基准副载波的频率、 相位保持一致, 才能保证屏幕上的彩色稳定, 即所谓的彩色同步。 因此, 发送端所提供的色同步信号为接收机恢复副载波提供一个频率与相位基准。 对于NTSC制, 色同步信号的作用仅是保证彩色同步, 对于PAL制, 还有下面一个作用。,2. 给接收机提供一个识别信号由于PAL制中对V色度分量即FV进行了逐行倒相, 所以在接收端还要使逐行倒相复原。 也就是说, 接收端必须分清哪一行是被倒过相的PAL行, 哪一行是未经倒过相的NTSC行, 如果把未倒相的NTSC行倒了相, 而已倒相的PAL行却未将它倒回原状, 则会使重现的彩色产生严重的失真。因此, 要由色同步信号提供一个识别
20、信号, 用它来保证收、发两端的逐行倒相开关(PAL开关)步调一致, 即同步。,二、 色同步信号的矢量图与波形色同步信号是在每行逆程期中, 即行消隐后肩的消隐电平上传送911个周期的基准副载波, 如图5-8所示。 所以, 色同步信号的宽度为2.250.23s, 波形对称于黑色电平, 与行同步前沿间隔为5.60.1s, 色同步脉冲的幅度与行、 场同步脉冲的相同, 占电视图像信号幅度(包括同步头)的25%, 如果电视图像信号的峰峰值是1V, 则色同步脉冲的幅度将是0.3 V9 mV。,图 5-8 色同步信号,为了传送识别信息, 色同步信号相邻两行的相位也和色度信号FV分量逐行倒相一样, 即NTSC行
21、的相位是+135,而PAL行的相位是-135(或+225), 见图5-9(a)。这样, 接收端便很容易辨认哪行是倒相行, 哪行是非倒相行, 这种逐行倒相的色同步信号用矢量图表示更清楚, 见图5-9(b)。它是一个逐行相位跳变的摆动矢量, 其相位平均值为180, 就用这个平均色同步信号的相位作为接收机恢复副载波的相位基准。而摆动的色同步信号相位完成识别任务。色同步信号矢量可用符号Fb来表示。,图 5-9 PAL制色同步信号 (a) 逐行倒相色同步信号 (b) 色同步信号矢量图,如果只看色同步信号本身, 它相当于一种占空比较大的高频脉冲串, 即64s时间内只有2.25s期间存在色同步信号, 从频谱
22、上看, 它占有较宽的频带, 不过能量主要集中在副载频附近即f SC444 kHz的频域内, 今后, 我们就说它占约1MHz频带宽度。色同步信号所在频域正是图像色度信号的频域, 将会干扰图像, 不过它与色度信号不是同时出现, 解调时, 可利用时域分离法将它们分开, 使其互不干扰。另外, 我们也不必担心色同步信号对亮度信号的干扰, 因为它只在行消隐期间出现, 在此期间, 显像管电子束是截止的。,这里应该指出, 为了不影响场同步脉冲的分离, 应在场同步脉冲(包括均衡脉冲)的9行内, 消隐掉色同步信号。 同时, 为了保证接收端色同步的稳定性, 应使每场中第一个和最后一个色同步信号的相位相同, 这样,
23、色同步消隐门每场应前移半行周期, 每四场重复, 称为色同步迂回消隐门, 或简称迂回门, 如图5-10所示。 图中表示色同步信号的相位为135(NTSC行), 表示相位为-135(PAL行)。 在彩色电视技术中, 之所以规定色同步迂回消隐门为9行, 是因为每场前移半行, 相继四场则移动1.5行, 再加上场同步脉冲和前后均衡脉冲占7.5行, 恰好为9行。,图5-10 9行色同步信号消隐,5.2.2 色同步信号的形成原理产生上述的色同步信号，实际上可以用一个频率为行频的色同步门脉冲(通常称为K脉冲)控制一个门电路, 放过911个副载波的正弦波就可以了, 为了正好放过101个副载波, 要求K脉冲的宽度
24、为2.250.23s, 其前沿应秃笥趰行同步前沿5.6 s。为实现色同步信号有135的摆动, 应将正K脉冲混入V信号, 将负K脉冲混进U信号, 如图5-11(a) 所示。这样, 逆程期的K脉冲和正程期的色差信号将一起对副载波进行平衡调幅。 由于送入U平衡调幅器的副载波是零相位副载波, 因而U信号中的K脉冲和零相位副载波平衡调幅后,在已调U信号中K脉冲对应的位置上就留下了相位为180的副载波, 这就是FU分量中的色同步信号。,而送入V平衡调制器的副载波是逐行倒相的+90或-90相位的副载波, V信号中的K脉冲对90相位的副载波平衡调幅后, 在已调V信号中K脉冲对应的位置上就留下了逐行倒相的+90
25、或-90的副载波, 这就是FV分量中的色同步信号。FU 、 FV分量混合后, 两色同步信号也随之而混合, 则在两个调制器输出端除输出各自的色度分量外, 还分别输出KcosSCt和-KsinSCt, 其合成的色同步信号第n行由-KsinSCt与+K cosSCt矢量相加而成, 它与水平轴成135。第n+1行由-KsinSCt与 +K cosSCt矢量相加而成, 它与水平轴成225, 从而产生了我们所需要的逐行倒相的色同步信号。,图5-11(b)是合成色同步信号矢量图, 由图可见, NTSC行色同步副载波相位为+135, PAL行色同步副载波相位为-135, 平均相位为180。由此看来, 产生色同
26、步信号的关键在于形成符合要求的K脉冲, 这部分电路在彩色电视中心设备中, 称为K脉冲形成器, 其工作原理在此省略。,图 5-11 PAL制色同步信号形成原理框图 (a) 色同步信号形成原理 (b) 色同步信号矢量图,5.3 彩色全电视信号的波形与特点,前面我们以100/0/100/0彩条信号为例, 介绍了负极性彩色全电视信号的形成过程, 波形示于图5-7。为了加深理解, 图5-12给出了电视台常发送的另一种100/0/75/0负极性彩条信号。此信号是将表5-2所给色差信号进行幅度压缩形成U、V色差信号后, 由已调的红、蓝两个色度分量叠加形成色度信号, 再与亮度、 同步、消隐等其它信号混合而成。
27、,图 5-12 100/0/75/0负极性彩条波形,可见, 无论是哪种规格的彩条信号所形成的彩色全电视信号, 除与黑白全电视信号相同含有亮度、 复合同步、 复合消隐、 均衡等脉冲信号外, 还含有彩色信息的色度信号与保证彩色稳定的色同步信号。 这些信号混合后构成彩色全电视信号, 缩写为FBAS, 是色度、 亮度、 消隐、 同步这四个外文词汇的第一个字母的组合。 这种由多种信号混合而成的信号有如下特点: (1) 参于混合的各种信号均保持着独立性, 也就是说, 可用各种方法将它们一一分离。 例如色度与亮度信号在时域重叠而在频域交错, 色度与色同步在频域重叠而在时域交错, 扫描用的同步与消隐信号在频域
28、、 时域均重叠, 但在所处电平高低上有区别, 它们与图像信号在时域交错, 互不干扰。,(2) 它是视频单极性信号, 既有直流成分, 又含有交流成分, 且是上下不对称的信号, 占有06MHz的频带宽度。(3) 对静止的图像而言, 其电视信号以帧为周期重复, 其场间、行间相关性也较大 对活动图像而言, 则可说是帧间、 行间相关性较大的非周期信号, 但其同步与消隐信号仍是周期性的。(4) 它是黑白、彩色电视接收机都能使用的兼容性电视信号。,5.4 PAL制彩色电视机组成及其原理,5.4.1 彩电系统框图彩色电视机的任务, 是把天线接收下来的高频彩色电视信号, 通过一系列的放大、 变换和解码过程还原为
29、三个基色图像信号, 最后在彩色显像管的荧光屏上重现出原来彩色图像, 在扬声器中还原出伴音。 从信号处理的角度出发, 实际上, 彩色电视的接收是对上节我们总结的彩色电视信号按其特点逐一分离的过程。 信号分离过程如图5-13所示。,图 5-13 高频电视信号分离框图,伴音信号的分离方法及处理与黑白电视机相同。 图像信号各种成分的分离, 首先是利用频率分离的方法, 将视频低端的亮度信号、 复合同步信号与高端的色度信号、 色同步信号分开 然后用幅度分离的方法, 将复合同步信号和亮度信号分开, 用时间分离的方法, 将色度信号和色同步信号分开 最后, 再用频率和相位双重分离的方法, 将色度信号中的两个正交
30、分量U、 V信号分开, 信号处理的过程要比黑白电视机复杂, 因此, 系统组成的方框图也有所不同。 下面按图5-14的方框图, 较详细地叙述黑白、 彩色兼容的超外差式彩色电视机的工作原理。,图 5-14 彩色电视机组成框图,彩色电视机天线接收到的射频电视信号,首先通过VHF/UHF调谐器的射频放大 然后混频, 将它变换成中频电视信号, 其中图像中频为38MHz, 通过声表面波滤波器带通、中频放大器进一步筛选放大后, 进入限幅、 同步检波器, 从频谱结构来看,它相当于把输入信号载频往低搬迁了38MHz, 并将图像与伴音频谱复原。检波器输出的信号包括: 06 MHz的亮度信号, 载频为4.43MHz
31、的色度信号以及载频为6.5MHz的第二伴音中频信号。伴音信号采用调频方式, 与图像信号在频域上是分开的, 经6.5 MHz的带通滤波器取出伴音信号, 再通过伴音中放、 鉴频及功放至扬声器, 还原成声音。 同时, 为防止伴音干扰图像, 采用6.5 MHz的陷波器, 将伴音信号去除得到彩色全电视信号。 该信号又分为三路输出。,第一路输出至亮度通道。经4.43MHz的吸收回路, 消除色度副载波光点干扰而取出亮度信号, 但该亮度信号的高频分量也有所损失, 会影响清晰度, 为此, 加入亮度放大勾边电路, 使亮度信号的高频成分得以提升。 为使亮度信号与色差信号同时到达解码矩阵电路, 还必须对亮度信号进行延
32、时0.6s, 送至矩阵电路作为Y信号输入。第二路输出送到色度通道。首先通过4.43MHz的带通放大器, 去除亮度信号, 取出色度信号及色同步信号 然后经过色同步分离器将它们分开。 色同步分离器的门控开关是延时约4.4s后的行同步脉冲, 此门脉冲的中心位置正好与色同步信号中心位置重合, 门脉冲到来时, 让色同步取出而抑制色度信号。 分离出的色同步信号, 一方面去控制鉴相器, 使本机副载波与它同步, 而另一方面去控制识别、 消色检波电路等。,分离出的色度信号经色度放大器放大后, 送至延时解调器, 把色度信号分解为FU、 FV分量, 同时, 在这里经过“电平均”, 消除相位误差引起的色调畸变。 然后
33、分别送至(R-Y)、 (B-Y)同步检波器, 分别检出红色差信号和蓝色差信号, 再将它们送至解码矩阵, 混合出红、 绿、 蓝三基色信号, 经视放输出级分别送到彩色显像管的三个阴极, 调制三个电子束的电流大小, 重现出彩色图像。 其中, 同步检波器所需逐行倒相的正交副载波是由副载波晶振经PAL开关形成的。,第三路输出到扫描同步分离电路, 取出行、 场复合同步信号, 由微分电路取出行同步脉冲送到鉴相器, 迫使行振荡器与它同步。 鉴相器的比较信号是行输出级反馈过来的。 经积分器取出场同步信号去控制帧振荡, 使场频与它一致, 这与黑白电视机完全相同。 应当指出, 由于彩色显像管的屏幕尺寸和偏转角一般都
34、较大, 电子束线性扫描产生枕形失真的光栅, 比黑白显像管严重得多, 而且由于会聚问题的牵制, 不能采用黑白电视机中使用的方法来消除, 而是加有枕形崐校正器, 即让行、场输出电流相互调制后, 再送入偏转线圈来进行枕形失真的校正。,在方框图中会聚电路框图没有画, 这是因为自1972年美国RCA公司研制成功自会聚彩色显像管后, 从根本上革除了三枪三束荫罩式彩色显像管所必需的动态会聚电路, 使彩色显像管的使用几乎和黑白显像管一样方便, 这不仅使彩色电视机生产和调试大为方便, 而且成本降低。 因此, 目前工厂生产的彩色电视机大都是彩用自会聚彩色显像管。 而不需专门设置会聚电路。 一般是从行输出级和场输出
35、级引出行场电流加在会聚线圈上达到会聚校正的目的。另外, 彩色电视机中需要提供许多种直流电压源, 如彩色显像管的阳极高压, 中、 低压电源等。,在实际电路中一般是直流稳压电源仅供给扫描电路, 而其它直流电源均由行输出变压器提供不同幅度的逆程脉冲电压, 经过二极管整流得到。 由于开关式稳压电源具有体积小, 重量轻、 效率高、 调整范围宽等优点, 所以, 在彩色电视机中得到了广泛的应用。5.4.2 常用自控电路原理介绍由图5-14可知, 为了改善兼容性, 获得较好的图像质量, 框图中除含有图像、 伴音和色度通道外, 还含有一些辅助电路, 或者说, 自动调整电路。 另外, 由于彩色电视机的性能指标要比
36、黑白电视机高, 所以, 彩色电视机中还采用了自动保护电路, 这里简要介绍的是目前彩色电视机中最常用的自控电路。,一、 自动频率控制(AFC)彩色电视机中AFC电路的作用是使调谐器中本振频率和外来图像载波混频后为准确的图像中频38MHz。 电路工作原理将在第七章中讲解。二、 自动噪声消除(ANC)自动噪声消除电路的作用是把类似于电火花、 雷电等从视频信号中消除掉。 否则, 这种大幅度脉冲干扰进入同步分离电路后将破坏扫描电路的同步, 造成图像画面不稳定。 电路的工作原理在第八章中讲解。,三、 自动增益控制(AGC)自动增益控制电路的作用是: 在电视天线接收到的信号电平值随电视台发射功率、 电波传播
37、条件、 接收天线的位置及形状等因素的不同而有较大变化时, 能自动调整接收机中放和高放的增益, 使送到显像管的图像信号电平基本保持稳定, 减小因信号电平过强或过弱, 超出放大器的动态范围, 而造成的同步不稳和彩色失真。 其电路工作原理将在第七章中详细讲解。四、 自动亮度限制(ABL)自动亮度限制电路是使显像管电子束电流不超过预定值的一种保护电路。 当显像管的亮度过亮时, 会缩短显像管的寿命, 而且当显像管束电流太大也会引起高压过载, 有损坏行输出管和高压整流元件的危险。,五、 自动色度控制(ACC)为了准确重现彩色图像, 色度信号和亮度信号原有的相对幅值必须保持不变。AGC电路, 是根据亮度信号
38、幅度的大小进行自动控制, 而仅使亮度信号幅度恒定的。 但由于接收电场强度的变化, 天线与接收机之间的匹配情况不同, 本振频率存在频率漂移等都会使色度信号变化, 导致亮度信号和色度信号的比例不正确, 引起彩色饱和度的改变。 因此, 在色度带通放大器中加入ACC电路, 使其幅度自动保持稳定。 实际上, ACC电路就是色度带通放大器的自动增益控制电路, 由于色同步信号的幅值与图像内容无关, 因此, 误差调整电压取自色同步信号。 而不是直接取自随图像内容不同有较大差异的色度信号本身。,六、 自动消色器(ACK)自动消色器的作用是用消色控制电压使色通道工作在开关状态。 当彩色电视机接收黑白电视信号或弱彩
39、色电视信号时, 消色控制电压能自动切断色度通道, 仅使亮度通道畅通, 以保证彩色电视机能收到无色噪声干扰、 画面清晰的黑白图像。 消色控制电压也取自色同步信号。,七、 自动消磁电路(ADC)彩色显像管中的R、 G、 B三束电子流, 在受到外界的磁场干扰后, 会偏离它们原来的荧光点或荧光条, 导致屏幕彩色不纯, 又称色纯化不好。 为了减少这种影响, 通常在显像管的锥体外面装有一个由0.5mm厚的冷轧钢片制成的磁屏蔽罩。 但这往往还不够, 因为电子束的定向运动, 使荫罩、 栅网等金属件磁崐化, 当电子束流为零时, 仍有剩磁存在, 并形成附加磁场, 同时, 地球磁场及各种杂散磁场也有影响, 因此,
40、必须采用自动消磁电路消除这些剩磁的影响。,5.4.3 彩色电视机与黑白电视机主要异同由于目前世界各国采用的彩色电视制式都能与黑白电视相兼容, 因此, 彩色电视机必须包含黑白电视机的基本组成部分, 即包含有公共通道, 图像通道, 伴音通道, 行、 场扫描偏转系统及高压形成等。但彩色电视机还必须含有处理色度信息的特有电路。彩色电视机与黑白电视机相比, 主要的区别如下:(1) 彩色电视机中采用同步检波器, 而黑白电视机多采用包络检波器。 中频彩色电视信号中含有三个中频载频: 它们是图像中频载频38 MHz中频色副载频33.57 MHz 伴音中频载频31.5 MHz。,它比黑白电视多了一个色副载频。若
41、还采用包络检波器, 则在差拍出伴音通道所需要的6.5MHz第二伴音中频信号的同时, 也会得到由中频色副载频与伴音中频载频差频后所产生的2.07MHz干扰信号, 它恰好落在图像信号视频范围内, 视频放大无法消除它, 结果使重现图像出现严重的条状网纹干扰, 而且彩色也将随着伴音的强弱而变化。为了消除这些干扰, 一方面在视频检波之前, 将伴音中频载波电平衰减到图像载波电平的50 dB以下, 另一方面, 则采用同步检波器。(2) 彩色电视机比黑白电视机多设了一个色度通道。彩色电视机不仅要把发射机送来的彩色信息解码后变成三基色信号, 送至彩色显像管以重现彩色图像, 而且要保持彩色同步, 三色图像重合,
42、还要进行色纯、 会聚校正, 同时要求无彩色失真等一系列特殊问题需要解决。,(3) 在彩色电视机中, 亮度信号、 色差信号送往显像管之前都必须恢复直流分量。而黑白电视机则可不要。这是因为, 直流电平反映背景亮度, 失去直流分量引起的亮度失真表现为: 图像的背景该黑时不够黑, 该亮时不够亮, 这样的亮度畸变, 并不易觉察, 而人们对某些彩色背景的颜色非常熟悉。 如果彩色电视信号失去了直流分量, 蓝天会变成绿色, 绿色草地会变成黄色, 鲜红的旗帜会变成粉红色。所以, 彩色电视机中一定要有直流恢复电路。(4) 彩色电视机有许多技术指标要比黑白电视机更严格。通常, 彩色电视机对本振频率稳定度要求较高,
43、如果本振频率偏高, 使图像低频部分处在中放通带之外, 将会造成图像彩色饱和度过强, 有明显的彩色杂波 若本振频率偏低, 则会造成图像清晰度降低, 色饱和度减退, 甚至彩色不稳定, 以至完全消色成为黑白图像。 因此, 一般都设有AFC电路。,彩色电视机要求供给较高的阳级电压和较大的电子束电流, 而且, 高压要有较好的稳定性。 一般彩色电视机的高压为2027 kV, 电子束电流为1 mA左右。 图像亮度和对比度的变化, 将直接影响显像管电子束电流, 如果高压电源的负载特性不好, 将会引起高压波动, 这不仅使光栅幅度变化, 而且会影响聚焦和会聚特性, 最终造成图像彩色失真。 所以, 在彩色电视机中,
44、 行扫描必须采用一体化一次升压的行逆程变压器, 它可以降低分布电容和漏感, 使谐波次数提高, 做到9次或更高次调谐, 当负载电流变化时, 引起高压输出值的变化较小。 同时, 彩色电视机中设有ABL电路, 当亮度过大时, 自动迫使电子束电流降低, 保证高压的稳定性。,(5) 彩色电视机细节清晰度不如黑白电视机。 这是因为色度信号的频谱交织在亮度信号频带的高端, 为消除4.43MHz副载波对亮度信号造成的光点干扰, 必须在亮度通道中设有带阻陷波器, 以吸收4.43MHz副载波及色度边频分量, 在此频率范围内, 必然会造成亮度信号的损失。 虽然彩色电视机可采用勾边电路来提高亮度信号的高频分量来弥补,
45、 但总不如原先的清晰度高。(6) 彩色电视机的偏转功率, 较相同屏幕尺寸的黑白电视机为大。 这是因为彩色显像管所需高压较高, 而偏转功率指数与显像管所用的高压值成正比。,(7) 彩色电视机都设有X射线保护电路, 而黑白电视机则没有。 这是因为彩色显像管工作时需要2527kV左右的高压, 易于产生过量的X射线幅射。X射线保护电路的作用原理是: 当高压由于某种原因超过额定的安全值时, 保护电路启动, 促使行振荡器停振, 立即终止高压输出, 直到故障排除才恢复正常的工作。,复习思考题,5.1 已知某彩条三基色信号波形如5.1题附图。假设亮度信号电平值: “0”为黑色电平, “1”为白色电平, 试画出相应的各色差信号及亮度信号波形, 标崐出幅度电平, 并判明色调与色饱和度。 5.2 色同步信号的作用是什么 简述其形成原理。5.3 彩色全电视信号有何特点5.4 简述彩色电视机的工作过程,5.1 题附图,5.5 彩色电视机与黑白电视机有何异同？5.6 AGC、ACC的作用是什么 有何区别？5.7 ABL、ACK、ADC、AFC表示什么含意起何作用。5.8 副载波吸收回路有什么作用？,
