黑白电视机原理(1)

第2章黑白电视的基本原理2.1黑白显像管2.2黑白显像管的馈电电路和附属电路2.3黑白电视机原理框图2.4电视信号和信号通道的频谱分析2.5黑白电视机常见故障的分析2.1黑白显像管2.1.1黑白显像管的结构黑白显像管由三部分组成：玻璃外壳电子枪荧光屏。它是电真空器件，能承受高压并防爆裂。黑白显像管的具体结构如图2-1所示。图2-1黑白显像管结构示意图1.玻璃外壳玻璃外壳包括管颈、管锥体和屏面三部分。2.电子枪电子枪通常由灯丝、阴极、控制栅极、加速阳极、聚焦阳极和高压阳极等组成。高压阳极插座安装在管锥体上，其余各电极均在管颈末端用金属管脚引出。典型黑白显像管管脚接线图如图2-2所示。图2-2典型黑白显像管管脚接线图3.荧光屏荧光屏由屏面玻璃、荧光粉层和铝膜三部分组成。2.1.2黑白显像管的调制特性和性能参数1.调制特性下面讨论显像管的调制特性。（1）图2-3所示为栅阴电压ugk由下列 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 给出：ik=k(ugk-ugk0)γ式中，k是比例系数，与电极的特性和构造等因素有关；γ是非线性系数，其数值大小因管子而异，取值在2～3之间；ugk0是栅极截止电压，即显像管阴极电流ik=0时的栅极负压（此时荧光屏不发光，无光栅）。图2-3黑白显像管的调制特性曲线（2）最大调制量是调制特性中的一个重要概念，其定义是显像管荧光屏上从不发光（阴极电流为零）到出现 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 亮度的光栅（阴极电流为50μA）时栅极电压的变化量，公式 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示为Δugk=|ugk0|-|ugk50|式中，ugk50为ik=50μA时的栅极电压值。如果Δugk值小，说明ugk只有一个较小的变化，或显像管阴极输入一个幅度较小的视频信号，便能在荧光屏上获得较大的亮度或对比度的变化。这就是说,ik能较快从0μA升至50μA，表明显像管的灵敏度高。所以，最大调制量越小，显像管灵敏度越高，反之则越低。(3)从调制特性曲线图形上看，栅阴电压越负，阴极电流就越小，则荧光屏亮度越暗；反之，亮度越高。当负极性图像信号从阴极输入时，原图像较暗部分对应的较高图像信号电平就会抬高阴极电平使得栅极电压越负，这样，显像管重现的图像是正确的。另外，阴极电流ik不应超过150μA（负电压约为-20V）；否则，阴极电流过大，会烧坏荧光粉层。（4）一般来说，显像管的亮度与阴极电流呈线性关系，然而非线性的调制特性曲线会使重现的图像明暗失调，引起灰度失真，也称γ失真。γ失真是由显像管特性决定的，所有的电视机都存在。所以，电视台在发送图像信号时已进行了γ失真的校正。对整个电视系统而言，已经通过校正把它变成了线性传输系统，那么在讨论调制特性曲线时，也可以把ugk和ik的关系作为线性关系来分析，忽略其非线性关系。2.性能参数黑白显像管的性能参数分为机械性能参数、电性能参数和光性能参数三大类，如表2-1所示。2.1.3偏转线圈1.偏转线圈的构造偏转线圈主要由磁环、一组场偏转线圈、一组行偏转线圈和一个中心位置调节器等四部分组成。其结构示意图如图2-4所示，其中，场、行偏转线圈各自由两个线包串联或并联相接而成；两组偏转线圈互相垂直放置，以产生水平与垂直偏转磁场；场偏转用环形线圈，行偏转用马鞍形（或称喇叭形）线圈。图2-4偏转线圈结构示意图2.行、场偏转线圈行偏转线圈通有行扫描锯齿波电流，产生在垂直方向的线性变化磁场，使电子束作水平方向扫描，如图2-5所示。图2-5行偏转线圈及它所产生的磁场(a)左手定则；(b)行偏转线圈；(c)行磁场分布场偏转线圈通有场扫描锯齿波电流，产生水平方向的线性变化磁场，使电子束作垂直方向扫描，如图2-6所示。图2-6场偏转线圈及它所产生的磁场(a)左手定则；(b)场偏转线圈;(c)场磁场分布3.中心位置调节器图2-7中心位置调节器2.2黑白显像管的馈电电路和附属电路2.2.1黑白显像管的馈电电路(1)灯丝电压：(2)阴栅电压：(3)加速电压：(4)聚焦电压：(5)阳极高压：2.2.2黑白显像管的附属电路黑白显像管的附属电路有亮度调节电路、对比度调节电路和关机亮点消除电路。1.亮度调节电路和对比度调节电路如图2-8所示，全电视信号通过隔直电容C3接到显像管阴极，栅极接地固定为零电位，则阴极对栅极的正电位是从直流100V经R4、RW2、R5分压取得的。调节电位器RW2，可使阴极电压发生变化，相应地，电子束电流也发生变化，就能控制显像管的亮度。图2-8亮度调节电路和对比度调节电路在黑白电视机中，一般是通过调整视放管对视频信号电压的交流负反馈量，以改变视放管增益来实现对比度调节的。在电路中，C2容值较大，对交流信号可视为短路，R3是视放管V的集电极负载电阻，其视放电路的电压增益Au≈R3/Re，而Re=R1∥XC1+R2∥RW1。所以调节RW1大小，可改变Re大小，从而改变Au大小，达到对比度调节的目的。其中C2起到隔直作用，以保证在调整对比度时不改变视放管的直流工作点。2.关机亮点消除电路1）电子束流截止型关机亮点消除电路其电路如图2-9所示，R1、RW、R2和R3组成亮度控制电路。图2-9电子束流截止型关机亮点消除电路开机后，显像管附属电路正常工作，+100V电压经R4使VD正偏导通，栅极近似为地电位。同时，+100V电压通过VD使电容C1充电到接近+100V，给亮度调节电路提供正电压。电视机关机后，+100V电压立即消失，二极管VD截止，但C1两端电压不能突变，则C1通过放电回路放电，C1→R1→RW→R3→阴极→栅极→C1负极。C1对阴、栅极放电，而使阴栅之间保持较高的栅阴电压|Ugk|，约1分钟后才消失，从而消除了关机亮点。2）高压泄放型关机亮点消除电路图2-10所示的是典型的高压泄放型电路图。其中，C3为消亮点电容，与R3并联，R3是亮度调节电路的分压电阻，阻值越大，两端的压降也越大。图2-10高压泄放型关机亮点消除电路2.3黑白电视机原理框图我们用如图2-11所示的直观框图，简洁地讨论电视机的基本工作原理。具体地说，该方框图是超外差内载波式黑白电视机的原理框图。图2-11超外差内载波式黑白电视机的原理框图图略2.3.1黑白电视机的组成及其各部分的作用1.高频调谐器（高频头）由天线收到的高频图像信号与高频伴音信号经馈线进入高频头。高频头由输入电路、高频放大器、本振(本机振荡器)和混频级组成。其主要作用是：选择并放大所接收频道的微弱电信号；抑制干扰信号；与天线实现阻抗匹配，保证信号能最有效传输；进行电视信号频率变换，完成超外差作用。2.中频放大器3.视频检波器视频检波器有两个作用:一是从图像中频信号中检出视频信号，即通过它把高频图像信号还原为视频图像信号，然后送至视放级；二是利用检波二极管的非线性作用，将图像中频（38MHz）和伴音中频（31.5MHz）信号混频，得到6.5MHz差额，即产生6.5MHz第二伴音中频信号（调频信号）。4.视频放大器视频放大器一般由预视放和视放输出级两级组成。ANC电路又称抗干扰电路，主要用来消除混入电视信号中的大幅度窄脉冲的干扰。AGC电路又称自动增益控制电路，把ANC电路送来的强弱不同的视频信号，变成强弱不同的脉动直流电压，去控制电视机高放及中放的增益，使检波输出信号保持一定电平，以保证图像清晰、稳定。一般高放AGC比中放AGC控制有一定的电平延迟，以尽可能地保持电视机的高灵敏度和弱信号节目时的信噪比。5.同步分离和扫描电路同步分离电路由同步分离和同步放大两部分组成。扫描电路分为场扫描与行扫描两部分。当复合同步信号送至场扫描电路时，经积分电路（宽度分离）分离出场同步信号，去控制场振荡器。场振荡器产生一个相当于场频的锯齿形电压，其频率和相位受场同步信号控制，送给场激励级。场激励级将场振荡器产生的锯齿形电压进行放大和整形，送给场输出级。场输出级将锯齿形电压进行功率放大，在场偏转线圈中产生锯齿形电流，使电子束作垂直方向运动。当复合同步信号送至行扫描电路时，开始送往行自动频率控制电路（AFC），由行输出变压器取得的一个反馈行逆程脉冲电压也送到AFC。行激励器将行振荡器产生的脉冲电压进行功率放大并整形，用以控制行输出级，使行输出管按开关方式工作。行输出级受行激励级送来的脉冲电压控制，行输出管工作在开关状态，产生一个线性良好、幅度足够的锯齿形电流送给行偏转线圈，使电子束作水平方向运动。6.伴音通道第二伴音中频信号（6.5MHz）送入伴音中放，作进一步放大，经过限幅，送入鉴频器。鉴频器将伴音调频信号进行解调，检出原始音频信号，送至伴音低放。伴音低放将鉴频器送来的音频信号进行电压和功率放大，然后推动扬声器，还原出电视伴音。7.电源电视机所需电源分直流低压、中压和高压三大类。我们再对图2-11所示原理方框图作三点说明：(1)总结方框图中各方块作用，将各方块归纳为三个部分：(2)超外差式是指电视机利用本机振荡和外来高频电视信号在混频级形成固定中频信号，再对中频信号进行放大经检波而取得图像信号。(3)内载波式是图像中频（38MHz）和伴音中频（31.5MHz）通过视频检波器时，差拍产生6.5MHz第二伴音的内差方式。其特点是伴音信号和图像信号共用一个放大通道（中放），直到检波后才被分离出来。还有一点是6.5MHz第二伴音中频频率始终稳定，即使本振频率发生变动，见下式（Δfp是本振频率因变动而发生的偏移量）：6.5MHz=（38MHz+Δfp）-（31.5MHz+Δfp）也能消除因本振频率漂移而引起的伴音失真或衰减。2.3.2国产黑白电视机的基本参数和要求表2-2列出了国产黑白电视机的基本参数和要求以供参考。2.4电视信号和信号通道的频谱分析2.4.1信号波形及其频谱在图2-11所示方框图中，标出了A～H等8个点。我们就具体讨论这些点的信号波形和频谱的变换过程，如图2-12所示。图2-12信号通道各点的信号电压波形和相应的频谱图图2-12信号通道各点的信号电压波形和相应的频谱图以第二频道为例，发射台发射的高频电视信号，其图像载频为57.75MHz，伴音载频为64.25MHz，两者相差6.5MHz。高频图像信号用残留边带方式传送，高频伴音信号用调频方式传送。一个频道的频谱范围是8MHz。下面我们继续讨论：在A点，是从天线接收到的高频电视信号。图（a）是负极性调幅高频电视信号波形图，图（a′）是高频电视信号频谱。在B点，输入回路从中选出第二频道，再经高频放大和选择后，邻近频道的干扰信号已被基本滤除，则一、三频道的信号频谱在B点的频谱图中不再出现，见图（b′）。此时，信号波形不变。在C点，高频电视信号经混频后转换成中频电视信号，其中图像中频比伴音中频高6.5MHz。由混频规律，C点的频谱结构图（c′）与图（b′）相比处于倒置。图（c）中调幅波形不变，只是载频由高频变换为中频。在D点，见图（d′），我们注意到图像中频38MHz位于频谱曲线高端斜边的中心。通过中频的幅频特性调谐，使图像中频处于此位置是为了不使视频信号频谱图（f′）发生畸变。如果图像中频38MHz偏离曲线高端斜边的中心，则视频检波后，会引起视频信号频谱中0～0.75MHz成分（双边带）和0.75～6MHz成分（单边带）的幅度不一致，这样，视频信号（0～6MHz）以0.75MHz为分界线产生畸变，导致重现图像失真。另外一点，为使伴音中频6.5MHz不干扰图像，应使31.5MHz处的中放频率特性比最高值低（约为最高值的5%），即伴音信号远小于图像信号。D点的信号波形图（d）与图（c）相同。在E点，经检波后，获得0～6MHz的视频频谱和6.5MHz的伴音频谱，见图（e′）。如果视放有一次倒相，那么解调后的图像波形是正极性的视频图像信号，见图（e）。在F点，视放管进行反相，则图（e）变换成图（f）的负极性图像信号，送至显像管的阴极。其频谱图是0～6MHz的幅频曲线。在G点，检波输出级相当于调谐放大器，差拍出6.5MHz第二伴音中频信号。在H点，鉴频器对伴音调频信号解调，取出15kHz以下的音频信号，经低频放大，送到扬声器。2.4.2信号通道频率特性简析方波是由正弦波（基波）和许多奇次谐波叠加形成的（如图2-13所示）。当方波通过信号通道时，如果通道的通频带较宽，则能通过的谐波数目多，输出波形就比较接近方波，失真也小。此外，通道对各频率成分的相位特性也是重要的，例如，三次谐波和基波相加，如果相位不合，那么输出波形将严重失真。图2-13方波的形成通道频率特性对图像质量产生影响的因素主要是以下三点：（1）中放电路（2）本振频率（3）视放电路2.5黑白电视机常见故障的分析1.光栅只有一条水平亮线可以判断行扫描电路及显像管各极电压供电正常，电子束有水平方向的扫描而无垂直方向的扫描，说明场频锯齿波电流没有送入场偏转线圈，则故障出在场扫描电路。例如，场偏转插头脱落或是场偏转线圈焊片上引线折断。2.光栅只有一条垂直亮线可以肯定的是场扫描电路及显像管供电电路正常，从方框图上看，显像管各极取自行输出电路，说明行扫描电路也没有问 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