彩色电视机的组成与工作原理

2.1.1彩色电视接收机基本框图

我国彩色电视机采用超外差内载波式接收技术。超外差是指天线接收到的射频电视信号，经高频放大后与本机产生的本振信号进行混频，得到固定的中频信号。
内载波式是指利用图像中频信号和伴音中频信号在通过检波级时，由于差拍产生第二伴音中频信号的内差方式。

彩色电视机基本组成包括公共通道、伴音通道、亮度通道、色度解码系统、显像系统、扫描系统、电源系统、控制系统等几大部分。

彩色电视机的基本组成框图

2.1.2 电视机各部分的作用

公共通道：包括高频调谐器、图像中放电路、同步检波器等电路，作用是对射频电视信号进行选频、放大、变频、检波等处理得到视频全电视信号和伴音第二中频信号。
伴音通道：主要由伴音中放电路、鉴频电路、输出电路、扬声器等组成，作用是将伴音第二中频信号进行放大、鉴频、功率放大后，形成音频信号推动扬声器重现声音信息。
亮度通道：主要由4.43MHz陷波器、亮度信号处理电路等组成，作用是从图像视频信号中分离出亮度信号，然后进行放大、校正、延迟、直流恢复等处理，形成黑白图像的基本信号。

色度解码系统：主要由4.43MHz滤波器、色度信号处理电路、彩色副载波恢复电路、矩阵电路等组成，作用是从图像视频信号中分离出色度信号和色同步信号，经处理后得到（R
－Y）、（B－Y）、（G－Y）三个色差信号。

亮度通道、色度通道、副载波恢复电路、解码矩阵电路四大部分又称为解码器。
显像系统：作用是将三个色差信号和亮度信号混合后形成R、G、B三基色信号，送入彩色显像管重现图像信息。

扫描系统：包括同分离电路、场扫描电路、行扫描电路等，作用是通过行、场扫描电路向行、场偏转线圈提供幅度足够、线性良好的锯齿波输出电流，使CRT完成电子扫描形成光栅。

电源系统：功能就是向整机提供符合要求的各种电源，它主要由开关稳压电源、行FBT两部分组成。

控制系统：主要由微电脑控制器（CPU）、遥控电路等组成，作用是以微电脑为核心，实现对整机各部分正常工作的自动控制，并提供显示信号以方便观看者的调控。

2.2 高频调谐器

高频调谐器又称高频头，它是图像信号和伴音信号的公共通道，其性能优劣对电视机的选择性、通频带、灵敏度和信噪比等技术指标有重要影响。

2.2.1 高频调谐器的作用与组成

1. 高频调谐器的作用

高频调谐器主要有选频、放大、变频三大作用。

选频：从天线聚积到的各种无线电波中选择出某一个电视频道的节目，而抑制其他的信号。选频作用由输入调谐回路完成，它决定整机的选择性。

放大：将选择出的高频电视信号进行约20dB的放大，以满足混频器所需要的信号幅度，并提高信噪比。该功能由高频放大器完成，它决定整机的信噪比。

变频：将高频图像载波、高频伴音载波与本振信号进行差拍，输出固定的38MHz中频图像信号和31.5MHz第一伴音中频信号（对彩色电视机还输出33.57MHz 色度副载波中频信号）。

2．高频调谐器的组成

高频头组成包括输入回路、高频放大器、混频器和本机振荡器等。

高频头组成框图

3．对高频头的性能要求

（1) 与天线、馈线、中放级的阻抗匹配良好。高频调谐器的输入、输出阻抗均设计为75Ω。
（2） 具有足够的通频带和良好的选择性。要求高频头通频带应≥8MHz，通频带内特性平坦。要求邻频和镜频抑制比≥40dB，中频抑制比≥50dB。
（3） 噪声系数小，功率增益高。一般要求高放级的噪声系数≤5dB，功率增益≥20dB。
（4）具有自动增益控制(RF AGC)。要求高放级的RF AGC范围≥20dB，通常采用反向AGC控制。
（5） 本振频率稳定度高，对外辐射小。

2.2.2 电子调谐器的内部结构与原理

1．高频调谐器分类

按调谐方式分为机械调谐式和电子调谐式，电子调谐式又分为全频道式和全增补式。机械调谐式是通过开关切换电感绕组来改变调谐，在较早期的电视机中使用；电子调谐式是通过改变调谐回路变容二极管两端反压来改变回路电容进行调谐。目前生产的彩色电视机均采用不仅能接收标准电视频道节目，还能接收有线电视增补频道电视节目的全频道电子调谐器。

2．电子调谐器组成

电子调谐器内有三个调谐回路，分别设置在输入回路、高频放大器和本机振荡器，而且其频率可同时调谐改变。

电子调谐器内部框图

3．电子调谐器原理
根据电子调谐器电路框图，U、V两个频段基本上独立，但在U频段工作时，V频段的混频级作为U频段的一级中频放大，以提高U频段的增益。高放级一般是由场效应管和双调谐回路组成的具有延迟AGC可控放大器。调谐电压BT分别加在各变容二极管上，通过改变调谐电压可改变谐振电容量，实现在本频段内选台。U、VH、VL频段工作电压BU、BH、BL由开关二极管控制，通过开关二极管导通切除部分调谐电感，实现频段切换。混频级一般由共基极正弦自激振荡器组成，AFT电压加在UHF和VHF本振级的变容二极管上，当本振频率或输入信号频率漂移时，能自动调节频率为准确值。

电子调谐器依靠开关二极管导通完成对BU、BH、BL频段的切换，改变加在变容二极管上的调谐电压进行选台。变容二极管是一种结电容变化范围较大的晶体二极管，工作在反向截止状态，当调谐电压在0～-30V变化时，结电容可在18～3pF之间变化，变容比Cmax/Cmin= 6。

由于变容二极管结电容的变容比约为6，而VHF频段12个频道的中心频率为52.5～219MHz，其频率比K?=?max/?min=4.17，相应地要求变容二极管的变容比为Cmax/Cmin=K?2=17.4，仅利用变容二极管的变容比不能满足1～12频道选台要求。为此电视标准规定将VHF频段分为两段，即VL段的1～5频道（中心频率为52.5～88MHz，频率比为1.67，变容比为2.8）和VH段的6～12频道（中心频率为171～219MHz，频率比为1.28，变容比为1.64）。

2.2.3 高频调谐器的外特性

电子调谐器型号不同，其端口数量为8~12个不同。

高频调谐器的外部端口

2.2.4 470MHz全频道增补高频调谐器

470MHz全频道增补高频调谐器采用超小型元器件，具有输入阻抗高、跨导高、噪声低、动态范围大、AGC特性好的优点。

470MHz全频道增补高频调谐器，接收信号频率的可调范围和本振频率可调范围能覆盖世界各国所有广播电视节目的台位频率，也可接收所有CATV电视台信号和CCIR信号（加密者需解调）。它是将VH段的频率起点从168.25MHz提到175.25MHz，终点延伸到470MHz，UHF频段还和其他电调谐高频头一样，高放级调谐频率从471.25～863.25MHz。

2.2.5 实用高频头外围电路分析

创维4Y-01型机芯高频调谐器及其外围电路的电原理图

该机芯采用470MHz全频道增补高频调谐器， U、VH、VL各频段的工作电压BU、BH、BL由中央处理器CPU提供一个控制信号，通过三极管V001、V002、V003的开关和电压转换作用，在C101、C103、C105（1μF）上转换成相应的直流电压馈入，实现频段选择。调谐电压BT也是由CPU发出控制指令，经V005组成的电压变换器，再由C极的RC回路组成低通滤波器变换为0~30V连续可调的直流电压实现频段内的调谐选台。这样不但完全免除手工调谐选台、换台等操作过程，也省去设置电子波段开关而使电路简化。

AGC电压和AFT电压由图像中放集成电路的相应输出端口提供，分别送入高频放大级和本振级。中频信号从IF端输出，经C107耦合、V101放大后由C极经C109送入图像中放电路。
BM端为本振、混频、预中放、缓冲级提供电源，供电电压为+5V（对采用非I2C总线控制的电视机，该电压采用+12V或+9V）。

2.3 图像中放通道

2.3.1 图像中放通道的作用与组成

1.图像中放通道的作用

图像中放通道电路的主要作用是对高频头输出的中频信号进行处理，得到全电视信号和第二伴音中频信号，同时还要产生中放电路本身及高频调谐器所需的AGC电压、高频调谐器及CPU所需的AFT电压。

2．图像中放通道的组成

图像中放通道由预中放、声表面波滤波器（SAWF）、图像中放、视频检波、视频放大、自动消噪（ANC）电路、AGC电路、AFT电路等部分组成。除预中放、声表面波滤波器由分立元件电路组成外，其他电路均在集成电路内部。

图像中放通道电路的组成框图

3．图像中放通道的技术要求

（1）幅频特性良好。电视机对中放通道的幅频特性有专门要求。

中放通道幅频特性曲线

（2）选择性良好。为提高选择性，避免临近频道的相互干扰，在曲线上设置有30MHz、31.5MHz、39.5MHz频率吸收点。目的是抑制上邻图像中频和下邻频道的伴音中频干扰以及2.07MHz的差拍干扰。

（3）电压增益足够大。整机灵敏度主要是由图像中放决定，在保证信噪比前提下，要求图像中放的增益>60dB，同步检波器的增益>10dB，总增益为70dB以上。

（4）AGC控制范围宽。图像中放的AGC控制范围要求>40dB。

（5）工作稳定性良好。

2.3.2图像中放通道的工作原理

1. 中频预放级

中频预放级又称为预中放，主要作用是将高频调谐器输出的中频信号不失真的放大15dB左右，以弥补声表面波滤波器（SAWF）的插入损耗。一般由共发电路附加频率补偿电路组成。
2．声表面波滤波器（SAWF）

声表面波滤波器作用是一次形成中放通道所需要的幅频特性曲线，它是利用压电材料的压电效应和逆压电效应实现电—机械波—电信号之间的转换。特点是体积小、重量轻、电路简单、一致性好、无辐射、免调试等优点。但存在插入损耗。

声表面波滤波器原理结构示意图

3．图像中放级

图像中放级作用是将图像中频信号放大60dB以上，由三级具有AGC可控的高增益宽带的集成差分放大器组成。

4．视频检波器

视频检波器作用是对图像中频信号进行同步检波，得到全电视信号。同时将图像中频和第一伴音中频信号再一次混频，产生出第二伴音中频信号送入伴音通道。同步检波器由模拟相乘器和低通滤波器组成。

同步检波器组成框图

5．自动增益控制电路（AGC电路）

自动增益控制电路作用是当接收到的电视信号强弱变化时，保持视频检波输出的信号幅度基本不变。

AGC电路跟据AGC电压取得的方式不同可分成三种：平均值式、峰值式和键控式电路。平均值式是将检波器输出信号的平均值作为AGC电压。AGC电压不只与接收信号强弱
有关，而且还与图像内容有关，因此这种控制方式会使图像质量变差，一般不宜采用。
键控式是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UAGC。此电压只反映输入信号强度，与图像内容无关。

峰值式是采用峰值检波器，检波输出的UAGC仅反映输入信号的峰值（同步头），而与图像内容无关。

集成AGC电路组成框图

集成AGC电路的外围接口一般只有IF AGC滤波、RF AGC滤波、RF AGC调整、RF AGC输出四个。

6．自动频率微调电路（AFT电路）

AFT电路作用是使其本振频率能自动地稳定在正常值，以保证电视机所收看的彩色电视图像质量稳定。另外，AFT电路在自动扫描搜索频道时，还可以作为完成自动扫描搜索频道和锁台的识别信号。

AFT电路组成框图

7．自动消噪（ANC）电路

ANC电路相当于限幅器，主要作用对幅度超过同步电平的黑噪声干扰信号进行限幅消噪，排除黑点噪声和可能对同步信号的干扰；同时对幅度超过白电平的白噪声干扰信号进行限幅消噪，排除亮点干扰。ANC电路可分为截止型和对消型两种类型，点击看ANC电路模型。

2.3.3 实用图像中放通道电路分析

采用LA76810集成电路机芯的图像中放及其外围电路的电原理图

图像中频信号经预中放V101放大，由声表面波滤波器形成标准的幅频特性曲线，并转
换成双端输入到LA76810的第5、6脚，内部有三级AGC可控的差分放大器，具有较宽的动态范围和较好的幅频特性，可满足不同制式、不同幅度中频信号的放大，放大后的中频信号送入锁相环（PLL）检波电路。

PLL检波电路由视频检波器和中频载波发生器组成，中频载波发生器采用PLL锁相环控制方式，第48、49脚外接38MHz中频振荡网络，第50脚外接PLL环路滤波器。中频载波发生器产生与图像中频信号同步的中频载波信号送入视频检波器，检出的视频信号经内部伴音中频陷波和视频放大后，由第46脚输出频率稳定的视频信号。同时，视频检波器还将图像中频载波与第一伴音中频进行二次混频处理，产生第二伴音中频信号从第52脚输出。

中频载波发生器产生的中频载波与图像中频信号，在PLL检波电路中进行比较，产生的误差电压作为AFT电压从第10脚输出送入中央处理器（CPU），为CPU提供调谐信息使其能输出调谐校正电压送入本振级，保证图像中频信号的频率准确。

2.4 亮度通道

2.4.1 亮度通道的作用与组成

1. 亮度通道的作用

亮度通道是彩色解码器的重要组成部分之一，作用是完成对亮度信号的分离、放大和整形处理，实现亮度和对比度控制等任务。亮度通道相当于黑白电视机中的视频处理系统。

2．亮度通道的组成

亮度通道由陷波器及自动清晰度控制（ARC）、轮廓补偿、黑电平箝位、延时、消隐等电路组成，而且与检波输出、FBT、基色矩阵电路以及中央控制器等部分有衔接。

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