同步电路分析

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1、第八章 同步扫描电路分析,8.1 同步扫描电路概述 8.2 同步分离与抗干扰电路 8.3 行扫描电路 8.4 场扫描电路 复习思考题,8.1 同步扫描电路概述,同步和扫描系统通常由下列电路构成: 同步分离电路、行频自动控制电路、行振荡电路、行激励放大和行输出电路 场积分电路、场振荡电路、锯齿波形成电路、 场激励放大和场输出电路。其方框图如图8-1所示。,图 8 - 1 同步扫描系统方框图,对行、 场扫描电路的主要要求是:(1) 光栅的非线性失真和几何失真要小。一般行扫描的非线性失真小于12%。 由于人眼对垂直方向失真比较敏感, 场扫描电路的非线性失真要小于8%。光栅的非线性失真主要决定于行、

2、场扫描的电路设计。 光栅的几何失真一般要求小于1.53%, 它主要由偏转线圈的绕制模具和绕制工艺决定。(2) 行、场扫描电路同步性能要好 同步稳定、可靠, 对干扰信号的抑制能力强。场扫描电路和隔行扫描性能好, 不产生并行现象, 清晰度高。行扫描电路的同步引入范围和保持范围要适当, 一方面保证温度变化和电源电压波动时, 同步良好另一方面又要保证抗干扰能力优良, 不产生图像顶部扭曲。,(3) 振荡频率稳定, 受环境温度、电源电压变化的影响小。(4) 电路效率高, 损耗小。行、场扫描电路的效率主要决定于行、场扫描电路的输出级。 (5) 行、场扫描电流的周期, 正、逆程时间要符合国家现行电视制式标准。

3、,8.2 同步分离与抗干扰电路,8.2.1 幅度分离电路典型的幅度分离电路如图8 - 2所示。它是由一只晶体管和电容C、 电阻RB、 RC构成。输入信号是检波后的视频全电视信号, 通常峰峰值在2V左右。输出的信号是复合同步信号, 为简单起见, 图中只画出了行同步脉冲, 在图8-2的电路中, 它是向下的, 幅度在10V以上。,幅度分离电路的工作原理:晶体管不加直流偏置, 无信号时它处于截止状态, RC上无压降, 输出端的电平为电源+12V。 当视频全电视信号到来时, 晶体管的发射结与电容C、电阻RB构成一个类似检波的电路, 在信号电压大于0.65V的同步脉冲时间内, 发射结导通, 电容C被充电,

4、 充电电流i充的路径如图8 - 2中所示。 当同步脉冲过去后, 信号电压低于0.65V, 发射结不导通, 电容C上的电荷经过RB和信号源(前级)放电, i放的路径如图所示。 如果信号波形重复若干个行周期, 这个充电、放电过程稳定地平衡下来, 电容C上的电压等于信号电压的平均值。,换言之, 电容C把信号电压的直流分量(平均值)隔断。 晶体管只在同步脉冲的时间内导通, RC上产生电压降, 输出电压就成为图中所示的负脉冲, 脉冲幅度为电源电压减去管子饱和压降, 大于10V。 这样就完成了把同步脉冲从视频全电视信号上切割下来的作用。 在图8 - 2的电路中还具有箝位作用, 它使同步头的电平始终箝在0.

5、65V上下。 发射结起着箝位二极管的作用。 箝位的必要性: 图像信号的平均值随图像内容要发生变化, 当画面较暗时, 平均电平就向上移动, 趋近黑色电平。 反之, 当画面出现明亮的场景时, 平均电平就要下移, 趋向白色电平。,此外, 接收信号的强度因地点、 天线方向和周围建筑物分布情况等因素会有较大变化, 尽管接收机中采用自动增益控制(AGC)电路, 但中放输出电平也会有百分之几十以上的变化。 所以检波后的视频崐全电视信号其幅度仍有一定的变化, 所以不宜采用一个固定的电平来切割同步头, 否则, 当信号幅度和平均值发生变化时, 切下来的同步头高度就不同, 甚至可能切到图像信号电平上。于是同步就会不

6、稳定, 影响收看效果。,图8-2电路的特点是, 当输入信号幅度变化时, 电容上的平均电压也随之变化, 维持基极导通电压在0.65V上下(或者说, 发射结的负偏置自动随信号幅度和平均值的变化而移动)。晶体管工作于开关状态, 在同步脉冲来到时, 瞬时导通, 当同步脉冲过去后, 大部分时间是截止的。 要使输出同步脉冲波形良好, 就应当用开关晶体管。并且, 晶体管的饱和压降要低, 保证10V的输出幅度。电容C的值要恰当, 不宜太小, 其充电时间常数应比场同步脉宽大几倍, 否则输出场同步脉冲顶部会跌落。 但C太大, 则不能适应图像信号内容(平均值)的变化, 使得画面快速切换时同步脉冲丢失(C上充的电压来

7、不及泄放, 后续的若干行脉冲不导通)。通常C的值在1F上下。,图8-2的输入信号是负极性的, 由于经检波输出电路的输出信号大多数是正极性的, 正极性视频全电视信号的幅度分离电路如图8-3中V2, 其工作原理同图8 - 2。 其中晶体管V2采用PNP型的, 当向下的同步头来到时它可以导通。 其余时间截止。 输出电阻接在集电极和地之间, 输出的脉冲向上。 幅度仍为10V以上。 偏置电阻68 k及510 k, 使V2基极略有一点偏置, 处于刚要导通的状态, 以提高同步灵敏度。,8.2.2 抗干扰电路在幅度分离电路之前通常有一级抗干扰电路(在集成电路构成的这部分电路中, 有时称为消噪电路)。 当室内照

8、明、 家用电器开关或室外的工业、雷电干扰串入电视机电路中, 会造成干扰, 破坏同步工作。图8-3, 虚线脉冲表示外来的干扰, 它的瞬时值可能很大, 甚至超过同步头。当干扰脉冲混在同步脉冲群中, 作用于幅度分离电路时, 会使接收机扫描失去同步。同8-3是常用的分立元件抗干扰电路。它的工作原理如下:,在正常工作时, 晶体管V1处于饱和导通状态, 其集电极电压小于1 V。 二极管V D1的负极电压约为6.7V, 正极7V, 因此V D1导通。 输入的视频全电视信号经过C1、 V D1直接加到幅度分离级(V2的基极)上。 当负极性的大幅度的干扰脉冲出现时, 通过C2、 VD2耦合到V1基极, 使V1截

9、止, 于是VD1的负极电压升到+12V而截止, 使干扰脉冲不能加到同步分离级。干扰过后,V1恢复导通, 正常工作。 这种干扰电路可以消除很大的干扰, 效果令人满意。 还有一些抗干扰电路, 如简单RC并联电路, 当串接于同步分离级的基极电路中, 也可以削弱干扰脉冲对基极的作用。,8.2.3 脉宽分离电路幅度分离电路分离出来的是复合同步信号, 其中包含行、 场同步信号。 接下来是把这两者分离开来。 这两种同步信号的区别在于脉宽不同, 场同步脉宽接近于160s (2.5 TH), 而行同步脉宽只有4.7s。 因此只要能鉴别脉宽, 就能实现两者的分离。最简单的脉宽鉴别电路是积分和微分电路。 图8-4(

10、a)是RC积分电路, 当行、场同步脉冲加在它输入端时, 输出波形如图8-4(b)所示。 对于4.7s的行同步脉冲, 输出很小, 而160s的场同步脉冲来到时, 积分后输出一个幅度较大的锯齿波, 如图中所示。,因此在积分电路输出端, 行同步脉冲几乎消失, 只剩下场同步脉冲。这样就实现了把场同步脉冲从复合同步脉冲群中取出来的任务。这个锯齿波直接送到场振荡器去同步场振荡脉冲的发生时间。,通常选择积分电路的时间常数RC为几十s, 它比行同步脉宽4.7s大十几倍。 在输出端场同步脉冲的幅度比行同步脉冲的幅度大十几倍, 具体计算可以通过RC电路对于脉冲信号的响应(1-e-t/RC)来求得, t取4.7 s

11、和160s就可得到两者的比值(本节不讨论)。 图8 - 5给出一个实际使用的积分电路, 它有两节RC电路。 从晶体管发射极输出的复合同步脉冲经两节RC电路积分后, 场比行脉冲大30倍左右。 行同步脉冲的剩余波约为0.07 V (峰-峰), 场同步脉冲的幅度为2V。 (输入复合同步脉冲的幅度为5V)。这两节积分电路的时间常数分别为79.2s和39.6s。,利用微分电路可以去掉场同步脉冲而取得行同步脉冲。 因为微分电路只对脉冲的上升和下降跳变有反应, 对脉冲宽度没有响应。本小节只讨论微分电路的原理和实用电路形式。 图8 - 6是RC微分电路。当RC时间常数比脉宽小得多时, 输入矩形脉冲波的ui,

12、输出电压只反应ui脉冲上升和下降边缘, 成为两个尖头脉冲, 向上的尖头对应ui脉冲的上升沿, 下尖头对应ui脉冲的下降沿。 因为电容C很小, ui脉冲前沿到来时, 立即把C充满电荷, 于是在脉冲平顶时间内输出uo降到零。直到ui下降时, uo再随着反应电容C放电而成为负尖脉冲。 因此输出uo(t)是输入ui(t)的微分。 这种微分电路对于宽或窄的同步脉冲反应的均是一对向上、 向下的尖头脉冲。 于是场同步信号消失, 仅剩下行同步信号。通过微分电路的行同步脉冲再经整形放大就加到AFC电路上去同步行扫描振荡。,图8 - 7所示电路是ICTA7609P中的同步分离电路, 其工作原理与前述相似。c是幅度

13、分离管, 负极性的全电视信号通过隔离电阻3R01, 经耦合电容3C01、3D01加到Q1基极即16脚上。 在未加信号时, 无基极偏压, Q1截止 当同步脉冲到来时, 输入端处在高电平, 此时3D01、 Q1均导通, 3C01被充电, 由于充电时间常数小, 3C01上充有接近同步脉冲幅值的电压。 同步头过去之后, 3C01经3R02放电, 时间常数较大, 放电很慢, 所以在3C01上存在一个对Q1而言的反偏压。 它使Q1在扫描正程期间保持截止, 从而Q1集电极分离出负极性的行、 场复合同步脉冲, 供给行扫描系统自动相位控制的鉴相器, 作为行同步信号。,Q1集电极分离出的复合同步脉冲经Q2Q5整形

14、放大后, 由14脚输出, 供给场扫描系统积分后做场同步信号。同时, 复合同步也作为彩色解码器的色同步选通脉冲和亮度通道的钳位脉冲之用。3C02、 3D01组成抗脉冲干扰电路。 由于3C02、 3D01, 一旦大幅度窄干扰脉冲到来, 3C02上很快充有较高的电压, 而3D01上电压则因容量大, 电荷变化慢而没有多大变化。 在干扰消失后, 3C02通过3D01很快放电, 使大脉冲干扰造成很负的偏压迅速下降, 从而保证了电路正常切割。,8.3 行扫描电路,8.3.1 行扫描电路方框图图8 - 8是一般电视机行扫描电路的方框图, 行扫描电路主要由振荡器、 激励级、 输出级以及高压电路等几部分组成。 由

15、于行频很高(15 625 Hz), 为使行输出级获得较高的效率, 这一级采用开关电路来产生锯齿波电流。 行振荡器产生的矩形脉冲信号经过激励级放大后送给行输出级, 行为输出电路的开关信号。,因为行同步脉冲比较窄(4.7 s), 极易受到外界的干扰影响, 所以一般都不是简单地采用微分电路直接从复合同步信号中取出行同步信号, 而是采用间接同步的方法, 把行输出的信号与外来的同步信号相比较, 由行频自动控制(AFC)电路根据两者的相位差输出一个误差信号电压, 加到行振荡器上, 间接地控制行振荡器的频率和相位, 从而达到同步的目的, 并且大大地提高了电路的抗干扰能力。,8.3.2 行振荡器行振荡器的任务

16、是产生频率为156 25Hz、幅度在23V的矩形脉冲, 以推动行激励级和行输出级, 使它们工作在开关状态。行输出级要求在64 s的行扫描周期内, 有18s20 s的截止期, 44s46 s的导通期, 行振荡器产生的矩形脉冲应满足这个要求。另外, 行振荡器应是一种压控振荡器(VCO), 其振荡频率和相位受AFC电路输出的控制电压的影响。在行振荡器的输入端常设有稳频电路, 以提高行同步的稳定性。,一、 间歇振荡器工作原理在图8 - 9(a)中, 晶体管工作于共发射极方式, 其集电极电压通过变压器T反馈回基极, 而变压器绕组的接法应实现正反馈。 当电路一接通, 立即产生强烈的自激振荡, 晶体管迅速进入饱和工作区, 集电极电压uce达到饱和电压0.3V左右。该正反馈过程对应脉冲上升沿。时间很短,因此上升沿很陡。见图8 - 9(b)。当晶体管进入饱和区后, ib就失去了对ic的控制作用。 但ic仍可稍有增大, 因为变电器的电感(磁通)使ic不能突然停止增长。ic的继续增长(但小得多)使变压器绕组上维持感应电压, 极性不变, 但同时基极电容CB被充电, 所以基极电压ube在下降。ube的下降使基极电流ib减小。 这个过程需要一定时间, 对应于脉冲的平顶阶段。,