中頻放大與同步檢波

1、二、中頻放大與同步檢波 1中頻通道 （1）中頻通道電路組成 中頻通道一般由聲表面波濾波器、中頻放大、視頻檢波、 ANC、預(yù)視放、AGC、 AFT 等電路組成，如圖4-10所示。高頻調(diào)諧器輸出的中頻信號首先經(jīng)過聲表面波濾 波器，一次性形成中放特性曲線。然后進行多級中放，將信號放大到視頻檢波所需 的幅度。視頻檢波對中頻信號進行同步檢波，還原出視頻信號，同時輸出6.5MHz 的第二伴音中頻信號。視頻信號經(jīng)ANC處理和預(yù)視放后輸出。為了當接收的電視信 號有強弱變化時，也能使輸出的視頻信號電壓保持在一定范圍內(nèi)，電路設(shè)置了AGC 電路。而AFT 電路的作用是當中頻信號頻率發(fā)生變化時，對高頻調(diào)諧器進行頻率微

2、 調(diào)，以穩(wěn)定中頻頻率。 圖 4-10 中頻通道電路組成 （2）對中頻放大器的要求 頻率特性 中放頻率特性是指中頻放大器對中頻信號中各頻率成分的相對放大量, 常以 響應(yīng)曲線表示。根據(jù)電視信號的特點，并保證電視機的性能，要求中放頻率特性如 圖4-11所示。圖 4-11 中放頻率特性 圖像中頻 38MHz 處在 50%(-6dB)處, 是為了適應(yīng)射頻電視信號采用殘留邊帶調(diào) 制而制定的，以保證盡管在圖像載頻 fIP±0.75MHz 雙邊帶的范圍內(nèi)的檢波輸出不過 大。 伴音中頻 31.5MHz 增益僅為平坦部分增益的 5%(即-26dB)，且兩邊各約有 100kHz 的平坦響應(yīng)區(qū)段 。 這是為

3、了避免 33.57MHz 彩色副載波中頻 (38MHz-4.43MHz= 33.57MHz )與伴音中頻31.5MHz差頻產(chǎn)生2.07MHz的視頻干擾。 為使伴音調(diào)頻信號的兩個邊帶得到均等放大， 故要求在31.5MHz 的±100kHz 范圍內(nèi) 特性平坦。 30 MHz 和39.5MHz處要求增益在平坦部分的1%(即-40 dB)以下, 這樣作的目 的是為了有效地抑制欲接收頻道的上鄰道圖像載波和下鄰道伴音載波的干擾。 增益 電視機靈敏度主要取決于中放電路增益, 中放級一般由 34 級差動放大器組 成, 其增益大約為50 dB。 同步檢波器一般有1020dB的增益, 則總增益約為70

4、dB 左右。一般來說, 乙級電視機要求檢波輸出視頻信號峰峰值大于 1V, 計入高頻頭的 2025dB 的增益, 完全可以作到整機極限靈敏度優(yōu)于100 V(有效值)。當然, 中放 增益越高, 整機靈敏度也會越高, 實際靈敏度要受到信噪比的限制。 AGC 電路一般，總是希望電視機有盡可能高的增益，以便能接收電視臺發(fā)射功率小，或遠 距離來的微弱信號，但在轉(zhuǎn)換到接收近距離來的強信號時，有可能導(dǎo)致中放末級工 作到飽和區(qū)或截止區(qū)。因此通道應(yīng)具有自動增益控制（AGC）電路，以保證中放輸 出信號幅度基本穩(wěn)定。 AGC電路按照控制方式有正向和反向之分。 反向 AGC 的控制特性是:當輸入信 號增強時, AGC

5、控制電路的輸出電壓 UAGC 減小, 受此 UAGC 電壓控制的高頻放大電 路的增益也隨之下降, 即高頻放大電路 AGC呈反向控制特向；正向 AGC的控制特 性是:當輸入信號增強時, AGC 控制電路的輸出電壓 UAGC 增大, 受此電壓控制的高 頻放大電路的增益也隨之增大, 即高頻放大電路 AGC呈正向控制特向.。 AGC電路如圖4-12 所示。AGC檢波電路把預(yù)視放輸出的全電視信號電平變換 成直流電壓, 經(jīng)放大后, 首先加到中頻放大電路 ，控制中放增益, 再經(jīng)過延遲 AGC 電路加到高頻頭的高頻放大電路，控制高放增益。中放電路的 AGC(中放AGC通常 記作 IFAGC)控制范圍大約為40

6、dB, 高放電路的 AGC(高放 AGC 通常記作 RFAGC) 控制范圍大約為20dB。 圖 4-12 AGC電路組成方框圖 彩色電視機理想的 AGC 控制特性如圖4-13 所示。當輸入信號增強超過一定范 圍使檢波后的視頻輸出過高時, AGC 電路首先降低中放級增益, 以保持視頻輸出的 幅度; 當中放增益達到最小后, 檢波后的視頻輸出仍然偏高時,再控制高放，即減小 高放級增益。在減小中放級增益時, 則先控制末級, 再控制前級。圖 4-13 AGC的理想控制特性 當輸入信號降低使檢波后的視頻輸出減小時, AGC 控制電路首先控制高放，即 提高高放級增益, 以保持視頻輸出的幅度；當高放級增益達到

7、最大后, 檢波后的視 頻輸出仍然偏低時, 再控制中頻放大電路，提高中放級增益。在提高中放級增益時, 要求先控制前級中放,再依次控制末級中放增益，常稱這種電路為延遲式 AGC 電路. 這種電路為延遲式 AGC 電路. AGC 電壓的獲得方式與收音機有所不同,在收音機中是提取檢波輸出信號的平 均值(直流成分,與中頻幅度有關(guān))作為 AGC 控制電壓, 而電視信號中含有反映圖像 背景亮度的直流成分, 因而不能采用這種平均值 AGC控制方式。 電視信號中的同步 信號的電平是固定的,而同步信號對應(yīng)于負極性調(diào)幅的電視高頻及中頻信號的最高 電平, 所以電視機的 AGC 方式通常為峰值式 AGC，即采用峰值檢波

8、器, 檢出同步 信號所對應(yīng)的電平, 以此電平作為 AGC 控制電平。 自動頻率微調(diào)(AFT)電路 AFT 電路完成將輸入到中頻放大器的中頻信號頻率偏離標準中頻信號頻率 (38MHz)的頻偏大小鑒別出來, 并線性地轉(zhuǎn)換成緩慢變化的直流誤差電壓, 送至高頻頭本振回路的 AFT變?nèi)荻O管兩端, 微調(diào)本振頻率, 以保證中頻準確、 穩(wěn)定。 AFT 電路主要由限幅放大, 移相網(wǎng)絡(luò), 雙差分乘法器等組成，其原理方框圖如圖4-14 所 示。集成電路中的 AFT均采用這一電路形式。 圖 4-14 自動頻率微調(diào)電路方框圖 設(shè)視頻檢波系統(tǒng)限幅放大器輸出電壓為u1， 移項后的電壓為u2，則乘法器的輸 出電壓u0 為

9、U0= K u1 u2 (4-4) 若以 U1m 和 U2 m 分別表示 u1 和 u2 的振幅，則 u1= U1 m sin t (4-5) u2= U2 m sin( t+ ) (4-6) 將 (4-5)式、 (4-6)式代入(4-4)式，得 U0 = KU1 m sintU2 m sin(t+) =（ K/2）U1 m U2 m cos（K/2）U1 m U2 m cos（2t+ ） (4-7) 式(4-7) 中第一項為直流分量，第二項為諧波分量，經(jīng)低通濾波器濾除第二項， 乘法器輸出作為頻率誤差電壓u0，則 U0 = （ K/2 ） U1 m U2 m cos (4-8) 可見U0 與是

10、余弦關(guān)系 。 式 (4-7)中K為乘法器的增益,U1m和U2 m是分別限幅,移相后等幅正弦波的振幅, 是移項角，乘法器的輸出信號 設(shè)計移相網(wǎng)絡(luò)對38MHz的標準中頻信號移相為90°, 若輸入到中頻放大器的中 頻信號 fI P 剛好為標準中頻頻率時,輸出的頻率誤差電壓 u0 為零, AFT 控制電路保 持高頻頭的本機振蕩頻率不變;若輸入到中頻放大器的中頻信號 fI P 偏離標準中頻頻 率時,移相網(wǎng)絡(luò)對該信號的移相量也不再是 90°了,輸出的頻率誤差電壓 u0 不為零, AFT 控制電路改變高頻頭的本機振蕩頻率，使高頻頭輸出的中頻達到標準中頻頻 率。實際的 AFT 電路中的控制

11、電壓 UAFT 一般由頻率誤差電壓 u0 加上 6.5V的直 流電壓而構(gòu)成, 即當 u0 為零(頻率誤差為零)時,UAFT 為 6.5V。 聲表面波濾波器(SAWF) ·聲表面波濾波器結(jié)構(gòu) 聲表面波濾波器是一種新型電子元件，簡稱為SAWF。它可以一次性形成中頻特 性曲線。SWAF性能穩(wěn)定，不需要調(diào)整，在電視機中被廣泛應(yīng)用。 聲表面波濾波器的原理、外形結(jié)構(gòu)與電路符號如圖4-15 所示。由圖可知，它 有兩個輸入引腳和兩個輸出引腳，中間引腳與圓形金屬外殼一般接地。兩個輸入腳 之間的電阻或兩個輸出腳之間的電阻都為無窮大。圖4-15 聲表面波濾波器原理結(jié)構(gòu)圖 SWAF的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理如圖4-1

12、5（a）所示，它采用壓電介質(zhì)為基片，在輸入端 和輸出端各鍍上兩組相互交叉的金屬薄膜電極，稱為輸入叉指換能器和輸出叉指換 能器。當在輸入叉指換能器上加上交變電信號，根據(jù)逆壓電效應(yīng)，在壓電介質(zhì)表面 激發(fā)起一種彈性波，它屬于聲波傳播速度，所以又稱為聲表面波。聲表面波沿著壓 電介質(zhì)表面向輸入和輸出兩個方向傳播，向輸入方向傳播的聲表面波被吸聲材料所 吸收，另一個方向傳播的聲表面波到達輸出叉指換能器，由于壓電效應(yīng)，輸出叉指 換能器又將聲表面波轉(zhuǎn)換成交變電信號。 聲表面波濾波器的主要缺點是插入損耗較大及存在著回波干擾。插入損耗較大 的原因是，輸入叉指換能器激發(fā)的表面波向兩個方向傳播，所以只有一半能量能夠 傳

13、播到輸出端，另外在聲表面波和電信號的相互換能過程中，以及表面波在壓電介 質(zhì)基片的傳播中也有損耗產(chǎn)生。早期產(chǎn)品插入損耗達到-20dB，目前新型聲表面波 濾波器的插入損耗為-6dB。 由于壓電效應(yīng)的可逆性，輸出端的電信號也會產(chǎn)生向兩個方向傳播的聲表面波， 稱為二次回波，其中一半二次回波又傳播到輸入端，在換能處轉(zhuǎn)換成電信號，而此 電信號又會產(chǎn)生表面波，稱為三次回波。依次類推，聲表面波將在輸入、輸出之間 作衰減式往返傳播，時間差使圖像產(chǎn)生重影。削弱回波干擾的有效方法是失配法，即使負載與聲表面波濾波器的輸出端失配。這種方法雖然使輸出主信號幅度減小， 但可大大減小回波的影響。 ·聲表面波濾波器的

14、應(yīng)用 SWAF在東芝TA兩片機中的應(yīng)用如圖4-16 所示。 由于SWAF 插入損耗較大，為此高頻調(diào)諧器輸出的中頻信號經(jīng)C1 耦合送到V進 行中頻前置放大，以補償SWAF的插入損耗。為了防止大信號時的非線性失真及互 調(diào)失真，V的射極接負反饋電阻 R5，V的工作電流也選得足夠大。L1、R1 是用來與高 頻調(diào)諧器輸出端匹配。L2 是高頻補償電感，與V集電極分布電容構(gòu)成諧振電路。R6 是阻尼電阻，即用降低Q值的辦法來避免過補償。R2、R3 是基極偏置電阻。 前置放大器輸出的中頻信號經(jīng)C3 耦合到SAWF輸入端，經(jīng) SAWF 濾波后輸出。 前置放大器需提供約20 dB增益,8MHz 帶寬,以便補償SAW

15、F的插入衰減. 圖 4-16 SWAF實際應(yīng)用 2. 視頻同步檢波 在彩色電視機中，由中頻電視信號中檢出視頻信號一般用同步檢波電路。視頻 同步檢波器由中頻限幅放大器,雙差分模擬乘法器和低通濾波器組成， 其原理方框圖 如圖4-17所示。其中中頻限幅放大器的作用是將進行限幅、選頻和放大后，得到一 等幅的中頻信號（也稱開關(guān)信號），并送入雙差分模擬乘法器。其原理如下：設(shè)圖像中頻調(diào)幅信號(PIF)為： u2(t)=U2(1+mcost)cosp1t (4-9) 式中 U2, P1 分別為圖像中頻載波振幅和角頻率, m為調(diào)幅系數(shù), u 2 (t)經(jīng)限幅放大后 變?yōu)榈确蓄l信號 u 1(t) （即從圖像中頻

16、調(diào)幅信號中選出等幅中頻信號，去掉了邊 頻）, u1(t)=U1cos(p1t 一 ) (4-10) 式中為滯后相角。 將 u 1(t)、u 2 (t)送乘法器，相乘后的輸出以u p(t)表示，則 u p(t)=Ku 1(t) u 2 (t) =KU1 U2(1+m cost) cosp1t cos(p1t 一) =（1/2）K U1 U2(1+m cost) cos(2p1t 一)+ cos (4-11) 式中,K為模擬乘法器的傳輸系數(shù)（即增益），可見相乘輸出中無 PIF載波成分, 經(jīng)低通濾波器后 調(diào)整限幅放大器的外電路, 使 =0即可得到最大的檢波輸出。 u p(t)= （ 1/2 ） K

17、U1 U2(1+m cos t) cos (4-12) 實用中只要調(diào)節(jié)限幅器外接回路，可調(diào)節(jié)到=0，從而得最大輸出 u p(t)= （ 1/2 ） K U1 U2(1+m cos t) (4-13) 應(yīng)該指出,同步檢波也是一個非線性過程(乘法運算), 具有混頻效應(yīng)，圖像中頻 與伴音中頻在此過程中可以差頻得到伴音中放所需的 6.5MHz 的第二伴音中頻。由于伴音中頻電平極低,33.57MHz 的彩色副載波中頻與伴音中頻 31.5MHz 差頻產(chǎn)生 2.07MHz 的視頻范圍內(nèi)的信號十分微弱,不會干擾圖像信號。 優(yōu)點：檢波線性好；有正的檢波增益。 圖 4-17 同步檢波原理方框圖 3中頻通道集成電路

18、 中頻通道集成電路有很多種,這里以東芝四片機的 TA7607AP 和東芝二片機的 TA7680AP為例,介紹中頻通道集成電路的性能特點. TA7607AP在早期是比較流行的, 內(nèi)部包括中放、視頻檢波、預(yù)視放、 AGC、 AFT 等功能電路, 新一代的平面直角遙控彩色電視機一般由兩片大規(guī)模集成電路組 成, 其中頻通道集成電路 TA7680AP,除包括了 TA7607AP 的全部功能電路外, 還包 括了第二伴音中放,鑒頻和前置伴音放大電路。TA7607AP和 TA7680AP原理方框圖 分別如圖4-18和圖 4-19所示。 由圖4-18和圖4-19可見， 除TA7680AP中所包含的一些有關(guān)伴音部

19、分電路之外， 二者內(nèi)部電路原理基本相同，因而具有相同的性能特點。其中圖像中頻具有如下特 點： 具有三級直接耦合的中頻放大器，中放增益高，頻帶寬。 中放增益可控，中放 AGC 范圍大于60dB。 視頻檢波采用雙差分模擬乘法器，檢波線性好，靈敏度高，伴音載頻和色副載波的差拍2.07MHz造成的干擾小。 預(yù)視放中設(shè)置有黑、白噪聲抑制電路，反應(yīng)速度快，抗脈沖干擾能力強。 IFAGC采用峰值檢波電路，線路簡單，且不需要外部調(diào)整。 AFT采用雙差分乘法器，性能穩(wěn)定，控制靈敏度高。 負向 RFAGC 輸出，適用于高放級為雙柵場效應(yīng)管的電子調(diào)諧器。 視頻放大級設(shè)有磁帶錄像（VTR）開關(guān)，用錄像機放像時只要將相應(yīng)引腳接地 即可。 視頻放級輸出的正極性（同步頭朝下）的全電視信號。 此外，由于 TA7680AP還包括伴音通道有關(guān)電路，伴音通道具有以下特點。 伴音第二中放采用三級直接耦合差分放大器，具有良好的限幅特性。 采用正交鑒頻電路，外接元件少。 音頻調(diào)節(jié)采用電子音量控制方式， 控制范圍寬， 無電位器接觸噪