知识普及：解码电路（图） (解码的概念)

§5.4*电路5.4.1概述*是编码的逆过程。*的任务，是对预放输出的彩色全电视信号进行与编码过程相反的信号处理，还原出R、G、B三基色信号。不同的彩色电视制式，其编码和*的原理和方法不相同；即使同一种电视制式，其编码和*的方式也并非是唯一的。概括地说，可分为模拟和数字处理两种方式。若按电路分类，*可以分别由分立元件或者集成电路组成。图5.4－1是分立元件组成的模拟信号处理方式的*方框图，5.4.5节还要介绍集成电路组成的*。关于数字化*，读者可以参考有关文献。图5.4－1所示的*由亮度通道、色度通道、副载波恢复电路三大部分组成，下面分别叙述它们的工作原理。5.4.2亮度通道亮度通道的作用是，从彩色全电视信号中分离出亮度信号，并经延时、放大和加入各种提高图象质量的附加措施。例如，勾边、黑电平钳位、机内消隐信号加入等，然后送至矩阵电路，它相当于黑白电视机的*放大器。因此，亮度通道应该具有6MHz的*带宽和足够的线性放大量，它主要包括副载波隐波器，自动清晰度控制（ARC）电路，*放大电路及亮度延时线。其方框图如图5.4－2所示。一、亮度信号与色度信号的分离可以利用两者的频率差异进行分离，分离过程如图5.4－3所示。用4.MHz陷波器从全电视信号中分离出亮度信号，抑制掉色度信号，减少彩色副载波对亮度的光点干扰；用4.±1.3Mhz的带通滤波器分离出色度信号，馈送给色度解调电路。抑制色度信号的目的是为了避免色度信号对亮度信号的干扰，以免图象清晰度下降。4.Mhz陷波器在吸收掉色度信号的同时，必然也要将同样频率范围内的亮度信号成分吸收掉。因此，副载波隐波电路应是窄频带的，否则亮度信号中的高频成分损失太多，会使图象清晰度下降。当彩色电视机接收轩白电视信号或接收彩色电视信号而色度信号很弱时，为了能收看到全清晰度（相当于6MHz带宽）的黑白图象，副载波陷波电路应能自动断开。这种图象清晰度的自动调整是由自动清晰度控制（ARC）电路来完成的。ARC电路如图5.4－4所示，R1、C1、C2、L组成桥T型4.MHz陷波器。当彩色电视信号正常时，消色控制电压为高电平（例如4V）使D导通，陷波器起作用；当接收黑白信号或者彩色信号很弱时，消色控制电压为低电平（0伏）使D截止，陷波器不起作用，所以能收看全清晰度的黑白图象。二、亮度信号的延时电路理论指出：网络通频带越宽，信号通过后的延时越短。高度通道的带宽为6MHz，而色度带通滤波器的带宽为2.6MHz，因此，亮度信号比色度信号要提前到达*矩阵。如不采取补救措施，则会造成彩色镶边现象，如图5.4－5所示。为此，就在亮度通道中*亮度信号延时电路，人为地使亮度信号延时0.5～1μs，以便和色度

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信号保持在时间上的一致性。通常采用多节集中参数延时线或圆型分布参数延时线作为亮度延时线。三、视放二为了使亮度信号达到*矩阵所需要的幅度，通常要进行*放大。亮度信号是一个占有0～6MHz频率范围的宽频带信号，所以亮度放大器属于宽频带放大器，由于晶体管频率特性输出分布电容的影响，会导致高频响应变坏，为此需要进行高频增益补偿。在视放二，还要进行图象对比度和亮度的调节。实质上，前者是依靠改变*图象信号的幅度来调整的，而后者则是改变*图象信号的直流电平。四、直流电平的恢复在黑白电视中，亮度信号推动直流成分时，只会改变重现图象背景的亮度。而在彩色电视中，如果三基色信号推动直流成分，则不仅重现图象的亮度要改变，且其色调和饱和度都会产生失真。因此，要求亮度通道必须正确地传送亮度信号中的直流成分。为此，常采用以下两种方式：①从*检波到显象管的所有电路采用直流耦合方式。②采用交流耦合，但是在亮度放大器的末级或末前级加钳位电路；通常以行消隐电平作为钳位的基准电平，一般强迫钳位都在行消隐的后肩进行。[Page]5.4.3色度通道色度通道的任务是从彩色全电视信号中分离出色度信号，并且还原成色差信号R－Y、B－Y，再与来自亮度通道的亮度信号合成为三基色信号R、G、B，并馈送给彩色显象管，重现彩*象。色度通道包括带通放大器，色度与色同步分离电路，梳状滤波器，U、V同步检波器，*矩阵等，其方框图如图5.4－1所示。一、带通放大器与ACC电路色度带通放大器的作用，是从彩色全电视信号中分离出色度信号（如图5.4－3所示），并将它放大到一定的电平，以满足激励梳状滤波器的要求。1.频率特性色度信号在彩色全电视信号的6MHz带宽中，占有（4.－1.3）～（4.＋1.3）MHz的频率范围，如图5.4－6（a）所示。色度带通放大器的频率特性应与色度信号的频率范围相适应。一般中心频率为4.MHz，频带宽度取Δf＝2MHz即通频带为3.4～5.4MHz，它的频率特性如图5.4－6（b）所示。如果电视机的图象中放频率特性采用窄带方式，色度信号的频率范围处于中放特性曲线倾斜的下降沿上（图5.4－7（a）斜线部分），经过*检波以后的*频率特性，在色度信号的频率范围以内仍然保持上述倾斜的特性（如图（b））。为了补偿中放通道引起的副载波衰减及色度信号边频分量的消弱，一般要提高色度带通放大器的高频特性（如图（c））。图（d）表示组合频率特性。2.色度带通放大器输出的色度信号幅度应该稳定。这样才能保持亮度信号和色度信号的相对关系不变。尽管在高、中放设有AGC电路，但是AGC电路只能保证亮度信号的幅度不变，而不能控制由于通道的振幅一频率特性畸变而造成的色度信号振幅的变化，这是因为AGC电路是根据电视信号同步电平的变化来调整高、中放级增益的缘故。在彩色全电视信号中，色度信号的幅度因受很多因素的影响，经常发生衰减。其原因除了电磁波的衰落和天线特性*外，还可能是高频头的本振漂移或者微调不准确，使色度信号落在中放频率特必斜坡的较低位置。这时，色度信号的幅度小于正常值，*了色度信号和亮度信号的相对幅度关系，使彩色失真或者彩色信杂比变坏，为此，必须设置自动色度控制（ACC）电路。它是用一个随色度信号幅度变化的电压，去控制色度带通放大器的增益。这个电压不能从色度信号本身获得，因为色度信号是随图象内容不同有很大差别。通常利用色同步信号的峰值检波取得，也可以通过由副载波恢复电路产生的、反映色同步信号幅度的半行频识别信号（见5.4.4节）取得。3.电路实例ACC功能的色度带通放大器，其频率特性由高通滤波器（C1和B1的初级电感）和双调谐回路（C2、L1和C3、L2）共同组成。ACC电路由ACC检波级BG2和ACC放大级BG3组成。控制信号取自半行频识别信号。在无半行频识别信号或其值较小时，BG2截止，这可以通过正确选择R2和R3而得到保证。只有当识别信号的负峰值较大时，BG2才导通。BG2输出中的缓变成分加到BG3的基极上，当色度信号强时，半行频识别信号的幅度加大，BG3的基极电位也随之提高，因而其内阻增大，BG1的负反馈加深，使增益降低。二、色度信号与色同步信号的分离用两个门电路在门脉冲控制下交替导通，把色度信号和色同步信号分开。取出行同步脉冲，并经过一定延时，使它正好与色同步信号同时出现，作为门控脉冲。门控脉冲未到时，门A导通，让B关断，色度信号可顺利通过，形成色度信号；门控脉冲来到时，门A关断，阻止色同步信号串入色度信号，门B导通，从全色度信号中选出色同步信号。这就是色同步消隐和色同步选通电路。三、u（t）与v（t）信号的分离1.频率分离法色度信号中包含两个正交分量u（t）和v（t），两者的主谱线错开半个行频，可用梳状滤小器进行频率分离。2.超声延迟线梳状滤波器如图3.4－6中的虚线方框表示。其关键部件是超声延迟线，如图5.所示。它主要由输入、输出电压换能器和延迟介质组成。当输入电信号加到输入换能器上时，因压电效应将激起机械振动产生*。在延迟介质中，*以[Page]m/s的速度行走.6cm距离，经过μs左右。为了缩小延迟线的体积，通常采用多次反射；反射途中会产生多径干扰，因而设置若干吸声点，以衰减这种干扰。3.梳状滤波器的实例

梳状滤波器的实际电路如图5.4－所示。BG1为色度信号激励级，它把色度信号放大以补偿延迟线的*损耗。W1为色饱和度调整，它是依靠改变色度信号的幅度大小来实现的。BG1的基极至发射极之间还接有由若干元件组成的ACK电路（见5.4.4节）。当彩色信号正常时，BG1处于正常放大状态。BG1的输出信号分成两路：一路经延迟线DL延迟.μs到变压器B的次级①端和②端，另一路直通信号经C3、L2的调谐回路、C4、W2、C5到达变压器B的次级中心*③。变压器B的次级就组成图3.4－6中梳状滤波器的加法器和减法器。或延迟信号和直能信号的电压方向如图5.4－中所示，则在BG2的基极得到

在BG3的基极得到

从而实现了u（t）和v（t）的信号分离。调节W2使直通信号和延迟信号的幅度相等。微调L1和L2的电感，使直通信号和延迟信号的相位精确地相差°。四、同步检波由于色度信号u（t）和v（t）是平衡调幅波，必须用同步检波器才能解出U、V两个色差信号，如图5.4－所示。同步检波的关键是要提供精确相位的副载波。具体说，U检波器需要提供0°的副载波，V检波器则需要提供逐行倒相的±°副载波。

如果梳状滤波器时u（t）和v（t）分离得不彻底，还可以通过同步检波器的相位分离作用，消去互相的串扰，因此同步检波器也是一个相位分离器。由于PALD*对色度信号进行了频率与相位双重分离，故其性能较好，即使在恶劣的条件下也能获得较高的彩*象质量。

同步检波器有抽样式、钳位式、平衡式、桥式、乘式器式等很多种，但究其实质，都是用与色度信号副载波严格同步（包括频率和相位）的解调副载波对色度信号进行抽样。图5.4－（a）示出分立元件抽样式同步检波电路，图（b）为其等效电路。在实际工作中，解调副载波es（t）的幅度远大于色度信号u（t）〔或v（t）〕的幅度。从图（b）来分析，在es（t）的正半周，二极管BG1和BG2导通，因C1和C2的充电时间常数远小于es（t）的周期，电容器上的电压迅速充至副载波的峰值。在es（t）的负半周，电容通过R1、R2放电。因放电时间常数远大于es（t）的周期，故电容上几乎维持副载波电压的峰值，结果是只有副载波达到正峰时，BG1、BG2才导通。此时，Q点经R1、R2与P点接通，完成对u（t）的一次抽样，抽样值被保持在电容器C3上。抽样过程中如图5.4－所示。经后边的副载波陷电路，即得色差信号。

五、显象管的激励方式与*矩阵电路1.显象管的激励方式显象管的激励方式可分为基色信号激励和色差信号激励。前者是将三基色信号分别加到显象管的三个阴极上，而使栅极电位固定。对交流而言，栅极相当于接地。后者是将三个色差信号和亮度信号分别加到显象管的阴极和栅极上，利用显象管的阴极与栅极的电位差产生基色信号电流。由于色差信号激励比基色信号激励所需电压幅度大一倍以上，因此对视放末级晶体管的耐压和功耗等要求都大为提高，故常采用基色信号激励方式。色差信号激励所需激励电压大的原因：①以传送－0－－0彩条信号为例，若三基色信号R、G、B的峰峰值为伏，则Y、R－Y、G－Y的峰峰值分别为伏、伏、伏、伏。②阴极激励比栅极激励的灵敏度要高％。2.*矩阵电路*矩阵电路应与显象管的激励方式相适应，若采用基色信号激励，则*矩阵电路的功能如图5.4－所示。图5.4－示出*矩阵的实际电路之一。由同步检波电路来的色差信号（R－Y）、（B－Y），经（G－Y）色差矩阵电路变成（G－Y）色差信号，这个矩阵电

路是由晶体管BG和电位器W6、W5及电阻R组成的。色差信号放大器（BG、BG、BG）来的三个色差信号和亮度通道（由BG3发射极输出）来的亮度信号，经基色矩阵电路变换为三个基色信号，这个基色矩阵电路是由晶体管[Page]BG4、BG5、BG6和一些电阻等元件组成。实际上，图5.4－具有图5.4－所示的功能，它的输入信号是两个色差信号和一个亮度信号，输出信号是三个基色信号。

5.4.4副载波恢复电路为了从色度信号中解调出色差信号，必须采用同步检波器。同步检波器中除了输入色度信号某一分量以外，还必须输入相应的解调副载波。解调u分量，必须给U同步检波器输入一个和u信号副载波的频率、相位都相同的解调副载波（sinωst）。解调υ分量，必须给V同步检波器输入一个和υ信号副载波的频率、相位都相同的副载波（±cosωst）。解调副皮由副载波恢复电路产生，其中鉴相器产生的PAL识别信号能作为色度信号大小的标志，提供给自动色度控制（ACC）电路和自动消色控制（ACK）电路使用。

副载波恢复电路的方框图如图5.4－所示。色度带通放大器输出的全色度信号，经色同步选通电路选取并放大色同步信号，作为基准信号输入鉴相器；鉴相器的另一路输入信号是由压控晶体振荡器产生并移相°的本机副载波信号。两者在鉴相器中进行频率、相位的比较。如果两者的频率不相等或者频率相等但相位不相同，则鉴相器就会产生一个误差电压。这个误差电压经过低通滤波器后，加到压控晶体振荡器。改变本机副载波的频率和相位，直至压控晶体振荡器产生的本机副载波与色同步信号所代表的发送端彩色副载波的频率相等、相位保持正确的关系。鉴相器输出的误差电压经过7.8kHz选通放大，形成PAL识别信号。其作用是：①它与行逆程脉冲共同控制双稳电路的工作状态，使双稳输出正确的控制脉冲，推动PAL开关，为V同步检波器提供正确的逐行倒相的解调副载波（±cosωst）。②PAL识别脉冲能代表色度信号幅度大小，因此可以提供给自动色度控制（ACC）电路和自动消色控制（ACK）电路使用。由图5.4－可见，U同步检波器所需解调副载波sinωst是由压控晶振并经4.MHz放大器放大后直扫输出；V同步检波器所需的解调副载波（±cosωst）是0°副载波经PAL开关逐行倒相，再经°移相后而得到的。下面以鉴相器和PAL开关为重点介绍副载波恢复电路的工作原理。

一、鉴相器鉴相器的工作原理，与同步检波器（5.4.3节）和AFPC电路中鉴相器（5.6.2节）的工作原理相同，可以用相同的分析方法进行说明。鉴相器的电原理图及其等效电路如图5.4－（a）（b）所示。色同步分离电路的输出变压器次级起到分相作用，给鉴相器提供两个大小相等、相位相同的色度同步信号u1和u2，本机副载波经°移相后加入M点。当u1和u2为负峰值时，D1和D2导通，对C1和C2快速充电。由于充电时间常数很小，于是C1和C2很快充到u1和u2的负峰值。当u1和u2离开负峰时，C1和C2两端的电压uc1和uc2迫使D1和D2截止，C1和C2通过R1和R2以及A点向变容二极管方向的等效负载电阻R放电，其放电方向如图（b）所示。于是在等效负载电阻R上得到误差电压VA。若设u1和u2负峰点到来时刻，本机副载波在M点产生的电压为uM，则C1和C2分别充电至uc1和uc2

由于放电时间常数（C1（R1＋R2））远大于充电时间常数（≈CRiD），所以u1和uc2基本保持不变。因此，误差电压

上式中，由于

和u2刚好相等，故

。由式（5.4－1）可见，当色同步信号负峰点到来时，D1和D2导通，若本机副载波在M点产生的电压uM为零，则鉴相器输出的误差电压uA=0；若u也为正；反之，uW为负，则u也为负。由此可见，色同步信号相当于取样脉冲，本机副载波为被取样信号，在色同步信号负峰时刻对副载波取样。

输入色同步信号是逐行倒相的。NTSC行的相位为°，PAL行的相位为°，接入M点的本机副载波相位为°，如图5.4－所示。因此，NTSC行色同步信号负峰时对应于本机副载波的负值，PAL行色同步信号负峰时对应于本机副载波的正值。色同步信号是不连续的，只在色同步信号出现的个周期内，才进行相位比较，C1、C2充放电次。色同步信号消失的较长时间内（扫描正程），[Page]C1、C2一直放电到较低值，对应波形如图5.4－所示。由此可见，A点输出的误差控制电压UA近似方波。此方波的正、负面积的大小随色同步与副载波的相位差而异。1.色同步信号的频率为4.MHz，而平均相位为°，当本机副载波的频率也等于4.MHz而初相位为零度，移相后为°时，它与色同步信号比较，相位关系如图5.4－所示。此时误差电压的正、负面积相等，经过低通滤波器（R3、C4和R4、C5）平滑后，输出控制电压u4等于零，压控晶振按原频率和原相位振荡，此时压控晶振处于锁定状态。2.若由于某种原因，本机副载波频率提高（或者相位超前）时，图5.4－中的副载波形将向左压缩（周期缩短）。显然，PAL行所取正值变小，NTSC行所取负值的绝对值变大，uA的正半周面积比负半周面积小，u4输出负电压，使变容二极管的反向偏置电压减小，电容增大，所以本机副载波的频率下降（周期加长），直到重新回到锁定状态。这就阻止了副载波频率和相位的变化。同理，若开机时本地副载波频率偏高，则电路的自控作用使其下降，到达锁定状态。

3.反之，若副载波振荡器开机时，振荡频率偏低，或者工作中受到外界影响使频率下降，根据图5.4－，取样的电压u4正值加大，即变容管上的电压加大，电容量下降，使振荡频率提高，从而又完成了锁相过程，以上是鉴相器的第一种作用。鉴相器的第二种作用是产生PAL识别信号。鉴相器输出u方波的重复频率为fH/2≈7.8kHz，经7.8kHz选频放大器取出基波信号------7.8kHz的正弦波，再经°移相（超前）后，所得到的7.8kHz正弦波，其正峰对应于PLA行色同步信号，负峰对应于NTSC行色同步信号，因此，这个7.8kHz正弦波就是识别信号，如图5.4－（d）所示。该识别信号经双稳电路控制PAL开关，为V同步检波输出正确的逐行倒相的解调副载波。此外，7.8kHz正弦波的幅度与色度信号的幅度是成正比变化的。因此，可以利用它产生消色控制信号和自动色度控制信号。二、0°，±°解调副载波的形成在图5.4－中，压控振荡器在被色同步信号锁定状态下，输出副载波的频率为.Hz，相位为°，经4.MHz选频放大器倒相后，输出0°的副载波，可以直接提供给U同步检波器使用。±°的副载波形成电路主要由双稳、PAL开关和°移相器组成，实际电路如图5.4－所示。BG1和BG2组成双稳电路，BG4和BG5组成PAL开关，该图不包括°移相器。

7.8kHz正弦波经C1和R1移相，其正峰对应于PAL行色同步信号，负峰对应于NTSC行色同步信号。行逆程脉冲经微分电路（C3、R5）形成的触发脉冲与之迭加，得到如图5.4－所示波形，它能使PAL行和NTSC行各自与双稳电路的某一种状态相对应。例如PAL行到来时,BG1导通，BG2截止，由此引起BG4导通，BG5截止，因此，PAL开关输出0°副载波。当NTSC行到来时，上述四支管的工作状态正好相反，PAL开关输出°的副载波，经过－°移相（先移相°，再倒相°）后，正好给V同步检波提供逐行倒相的正确相位的调解副载波。三、自动消色控制电路消色电路的作用是在彩色机接收黑白信号或者彩色信号过弱时切断色度通道，同时断开亮度通道中的副载波陷波器。切断色度通道的目的，是为了防止4.±1.3Mhz范围的亮度信号进入色度通道引起亮度串色干扰。

消色控制信号形成电路示于图5.4－。当接收黑白电视信号时，无识别信号输入，晶体管BG处于截止状态，消色电压UACK＝0；当接收彩色电视信号时，7.8kHz的正弦波通过变压器B加到BG的基极，其负半周足以使BG导通，可输出正极性直流电压UACK作为消色控制信号。5.4.5*电路的集成化目前三种电视制式都有自己*的*集成电路。*电路通常用插件转换，适用于不同电视制式。例如TAP，ANX适用于PAL制色信号处理电路；HA适用于NTSC制色信号处理电路，如果用HA作PAL*，则需要外接PAL制相应外围电（例如双稳、梳状滤波器，[Page]PAL开关等）。图5.4－是目前通用的单片PALD*TAP的内部电路方框图及外部线路图，它包含亮度通道以外的整个PALD*功能。

视放检波级送来的彩色全电视信号经过4.±1.3MHz的带通滤波器和6.5MHz的陷波器，滤除亮度信号和伴音信号，取出色度信号和色同步信号，然后通过（）脚送入色度放大器。色度放大器有两级，第一级的增益可控。在（）脚送入由行同步脉冲延时形成的色同步选通脉冲控制下，在第二色度放大器中，将色同步信号和色度信号分离。色同步信号由由（）脚输出经移相网络再通过（）脚送至APC鉴相器和消色检波器，另一路送至自动色度控制（ACC）检波、放大器，将色同步信号转换为与其幅度成比例的直流信号去控制第一色度放大器的增益，使色度信号和色同步信号的输出幅度比较恒定。在第二色度放大器里，色度信号还受（）脚和（）脚外加直流电压的控制，使色饱和度和对比度可手动调节，色度信号最后由（）脚输出。当接收黑白电视信号或彩色电视信号较弱时，通过消色电路使色度放大器自动关闭，（）脚无色度信号输出。（）脚输出的色度信号，经外接梳状滤波器（延时解调器）分解成u（t）和v（t）分量，u（t）分量经（2）脚送至B－Y同步解调器，v（t）分量经（3）脚送至R－Y同步解调器。压控振荡器产生色度信号解调所必须的4.MHz的基准副载波（也称本机副载波），其频率和相位由自动相位控制（APC）鉴相器所产生的APC电压锁定，并和接

收到的色同步信号的频率相同且有确定的相位。振荡器所产生的B－Y副载波送至B－Y同步检波器，使由（2）脚送入的已调B－Y色信号解调，取出B－Y色差信号，由（）脚输出。此外，与B－Y副载波相差°的R－Y副载波，经PAL开关电路逐行倒相后送至R－Y同步解调器，将由（3）脚送入的已调±（R＋Y）色信号解调，取出R－Y色差的信号。B－Y与R－Y通过G－Y矩阵电路，解调出G－Y色差信号，由（1）脚输出。色差信号B－Y、G－Y、R－Y和亮度信号Y共同送至外接的基色矩阵电路，解调出三基色信号R、G、B，经末级视放电路放大器后送至彩色显象管的阴极，重显彩*象。PAL开关受PAL识别器（双稳）所控制，双稳在（4）脚输入的行逆程脉冲控制下输出半行频方波，用来控制PAL开关的动作。由于APC鉴相器输出的7.8kHz信号，与色度信号中的倒相行和未倒相行有确定的关系，因此可以作为识别信号，控制双稳电路，使*和发送端的PAL开关同步工作。