黑白显像管及黑白电视接收机原理.pptx

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1、黑白显像管及黑白电视接收机原理 为了便于了解电视机各部分的作用、原理,第三章主要对黑白显像管及黑白电视机方框图进行讨论分析。第1页/共56页第三章第三章 黑白显像管及黑白电视黑白显像管及黑白电视接收机原理接收机原理3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图3.3 3.3 信号波形及频谱变换信号波形及频谱变换3.4 3.4 通道频率特性对图像质量的影响通道频率特性对图像质量的影响3.5 3.5 黑白电视机的主要技术要求黑白电视机的主要技术要求第2页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管第3页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管显像管

2、的作用是什么?显像管是电视接收系统的终端显示器件,它将图像信号还原为光图像。显像管的重要性 显像管的特性和要求是整个电视机设计的基本依据。例如,扫描光栅的组成、信号通道增益、视频图像信号的极性选择、电视机的功率消耗以及偏转线圈扫描电流特性等,都是根据显像管的特性和要求而定的。电视机的收看质量,图像的清晰度、对比度、灰度、亮度、灵敏度等主要指标及彩色效果好坏都最终表现在显像管上。因此,要获得高质量的电视图像,必须有一个高质量的显像管。第4页/共56页 显显像像管管由由电电子子枪枪、荧荧光光屏屏和和玻玻璃璃外外壳壳三三部部分分组组成成。显显像像管管内内抽成真空,管壳由高强度的玻璃制成,它能承受高压

3、以防爆炸。抽成真空,管壳由高强度的玻璃制成,它能承受高压以防爆炸。图3.1 显像管结构示意图3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管第5页/共56页电子枪 电子枪安放在管壁内,用来发射密度可调的电子流,并通过聚焦和加速,形成截面积很小、速度很高的电子束。电子枪通常由灯丝和五个用无磁不锈钢制成的电极组成。3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管 该电子束在行、场偏转磁场的作用下,可实现全屏幕的扫描光栅。第6页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管图3.2 四极电子枪聚焦示意图(1)阴极(K)呈小圆筒状,筒的顶端涂有发射电子的材料(氧化钡、氧化锶和氧化钙混合物),筒内置有加热灯丝。当阴极被加热后,

4、阴极表面材料向外发射电子。第7页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管(2)控制栅极(G)呈圆筒状,套在阴极外面,圆筒中间开有一个小孔,以便电子流穿过。通常,控制栅极相对阴极加有数十伏的直流负压,形成阻滞电场。改变控制栅极对阴极的负电位大小,就可以直接控制电子流的强弱,从而控制对应光点的明暗。电子束的截止电压约-30V -90V之间。第8页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管(3)加速极(第一阳极)A1,其外形像中间开孔的圆盘。通常加有上百伏正电压,其作用是把阴极表面电子拉出来,并对飞向屏幕的电子流加速和聚焦。第9页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管(4)高压阳极

5、(A2,A4),由两个圆筒状电极组成,A2与A4之间内部连接,A4通过弹簧片与锥体内壁石墨导电层相连。经高压咀在A2、A4及内石墨层上接有9kV 16kV高压。第二、四阳极与第三阳极(聚焦极)组成电子透镜,使电子束在轰击荧光屏之前聚焦;在显像管锥体内侧的石墨导电层形成一个均匀的等电位空间,保证电子束进入此空间后径直的飞向荧光屏,而不产生杂乱的偏离和散焦。第10页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管(5)聚焦极(第三阳极A3),是套在A2、A4之间的金属圆筒电极。通常加有几百伏正的直流电压,调整该电压大小,可使阴极发射的电子流形成细束,在屏幕上聚焦成一个小点。第11页/共56页3.1

6、3.1 黑白显像管黑白显像管荧光屏 荧光屏由屏面玻璃、荧光粉层和铝膜三部分组成。在在屏屏面面玻玻璃璃的的内内壁壁上上,沉沉积积一一厚厚度度约约为为10m、以以银银作作激激活活剂剂的的硫硫化化锌锌镉镉荧荧光光粉粉层层,它它在在高高速速电电子子束束的轰击下发白光。的轰击下发白光。荧荧光光粉粉层层发发光光强强弱弱与与电电子子束束电电流流大大小小及及速速度度高高低低相相对应。对应。为为了了防防止止电电子子束束电电流流太太大大,使使荧荧光光粉粉层层局局部部过过热热而而降低发光能力,一般降低发光能力,一般限制该电流在限制该电流在100A以下以下。第12页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管 为了

7、提高屏幕亮度及减弱闪烁效应,荧光粉应具有余辉特性。但余辉时间不宜过长。原因:防止造成前后两帧图像重叠出现而使清晰度下降。应采用余辉时间小于1ms的荧光粉。第13页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管 在在荧荧光光粉粉附附着着表表面面蒸蒸发发制制成成厚厚约约1m的的铝铝膜膜。铝铝膜膜具有如下作用具有如下作用:(1)可以挡住内部杂散光,从而可以挡住内部杂散光,从而提高图像对比度提高图像对比度;(2)可可以以提提高高亮亮度度。高高速速电电子子束束轰轰击击荧荧光光粉粉发发光光时时,可可将射向反方向的光反射回屏幕;将射向反方向的光反射回屏幕;(3)铝铝膜膜接接阳阳极极高高压压,可可避避免免荧荧

8、光光屏屏积积累累电电子子。否否则则积积累累的的电电子子所所产产生生的的电电场场将将减减小小电电子子轰轰击击的的能能量量,使使亮亮度降低;度降低;(4)可可保护荧光屏不出现离子斑保护荧光屏不出现离子斑。第14页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管离子斑是怎么产生的?离子斑是怎么产生的?在在高高速速电电子子轰轰击击下下,显显像像管管内内残残存存的的气气体体会会发发生生电电离离,其其负负离离子子与与电电子子一一样样受受到到加加速速电电场场的的作作用用射射向向荧屏荧屏。负负离离子子质质量量比比电电子子大大几几千千倍倍,偏偏转转磁磁场场使使它它偏偏转转的的角角度度很很小小,因因此此这这些些负负

9、离离子子将将集集中中轰轰击击荧荧光光屏屏中中心心的的小小部部分分区区域域,使使荧荧光光粉粉层层老老化化,降降低低发发光光效效率率,产产生生“离子斑离子斑”。第15页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管铝膜是怎么避免产生离子斑的?铝膜是怎么避免产生离子斑的?铝铝膜膜可可挡挡住住体体积积大大、速速度度低低的的负负离离子子,使使负负离离子子不能穿过铝膜到达荧光屏不能穿过铝膜到达荧光屏。但但质质量量小小、速速度度高高的的电电子子却却极极易易穿穿透透铝铝膜膜射射向向荧荧光粉层。光粉层。第16页/共56页玻璃外壳 玻璃外壳由管颈、锥体和屏面三部分组成。管颈内有电子枪、屏面玻璃制成的荧光屏。玻璃锥

10、体:屏面玻璃和管颈的连接部位,它为电子束实现全屏幕扫描提供足够大的空间。3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管第17页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管锥体内外壁均涂有石墨导电层,作用如下:内壁石墨导电层与高压阳极相连,形成一个等电位空间,以保证电子束高速运动。外壁石墨导电层接地,以防止管外电场的干扰。内壁石墨导电层可以吸收荧光屏在高速电子轰击下产生的二次电子及管内的杂乱反射光,从而有助于提高图像的对比度。内外石墨导电层间形成一个电容,可作为第二、四高压阳极的滤波电容。因而在高压供电电路中不必另接高压滤波电容。第18页/共56页显像管如何产生光栅或显示图像的?是依靠在栅极与阴极之间施

11、加不同的电压,以控制阴极电流(与电子束流方向相反)的大小而实现的。3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管无图像信号输入时 栅、阴极间加的是直流负压,在偏转磁场的作用下,屏幕各点对应的阴极电流处处相等,因而屏幕显示的是亮度均匀的光栅。第19页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管有图像信号输入时 栅、阴极间在直流负压的基础上叠加了图像信号电压,通过扫描,屏幕各点对应的阴极电流随图像信号规律的变化,因而屏幕上就出现了相应的图像。为了正确重现图像,必须根据图像信号的极性选择它输入的电极。第20页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管 负极性图像信号应从显像管的阴极输入,这样原图像越暗对

12、应的图像信号电平越高,从而抬高了阴极电平而使栅、阴极间电压越负。阴极电流(电子束流)就越小,则显像管显示亮度越暗,重现图像是正确的。正极性图像信号应从显像管的栅极输入,否则会在荧光屏上出现“负像”。第21页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管图3.3 显像管调制特性曲线阴极电流iK栅、阴极之间电压ugk,始终为负值表征显像管的工作特性调制特性曲线的斜率:表示显像管的灵敏度,即栅阴电压对阴极电流的控制能力。当阴极电流iK为零时的截止电压,即ugk=ugk0,电子束流将被完全抑制,荧光屏不发光。第22页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管最大调制量指阴极电流由0A变到50A时,

13、栅、阴电压变化的数值,即最大调制量越小,表示显像管灵敏度越高,反之则越低。由上图可看出,阴极电流随栅、阴电压以指数规律变化,其控制作用为非线性的。当栅极偏压在-20V -80V之间时,显像管的控制灵敏度大约每伏几个微安的数量级。随着栅极负压值减小,阴极电流按指数规律增大。第23页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管 理论与实践都证明,阴极电流与栅、阴极电压间关系如下:为显像管电光转换特性的非线性系数,其值为23之间是比例系数,与阴极特性及其它电极构造等因素有关 实际上,黑白显像管白色电平所对应的阴极电流不能超过150A200A。否则可能会烧坏荧光粉层;因该电流过大造成高压阳极过负载、

14、高压下跌,会影响聚焦和亮度。第24页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管显像管调制特性的非线性校正 指校正或灰度校正。设显像亮度Bd与阴极电流呈线性关系,则显像管调制特性曲线的非线性,会使重现图像产生灰度失真。第25页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管显像管的灰度失真怎么产生的?若摄像管的光电转换特性及图像信号的传输通道特性均为线性,则有:式中:式中:k为比例系数;为比例系数;B0为实际景物亮度;为实际景物亮度;为显像管电为显像管电光转换特性的非线性系数。光转换特性的非线性系数。上式说明,由于显像管调制特性的非线性,使重现亮度上式说明,由于显像管调制特性的非线性,使重现亮

15、度Bd与摄取亮度与摄取亮度B0产生灰度失真,称为产生灰度失真,称为失真失真。第26页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管 这种失真,是发生在千家万户的电视机中,而这种失真校正,是在电视台进行的。方法:将摄像管输出信号开次方后再送出给显像管,即可获得总的亮度的线性转换关系。第27页/共56页3.1 3.1 黑白显像管黑白显像管 显像管的基本参数可分为机械参数、电气参数和光学参数三大类。偏转角度 指从电子束偏转中心到荧光屏对角线两端的张角。偏转角越大,管长可越短,荧光屏尺寸大,其偏转角也大。偏转角也不能太大,因为偏转消耗功率约与偏转角的三次方成正比,因此,以90o110o为宜。光特性参数

16、 包括电子束聚焦特性、光栅颜色、亮度、对比度及图像细节的分辨率。第28页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图第29页/共56页电视机利用接收天线接收全射频电视信号信号处理荧光屏显示图像 目前,电视接收机采用超外差式,按接收伴音信号方式不同,有:单通道式双通道式3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图扬声器播放伴音第30页/共56页双通道式接收机 该接收机的伴音信号在高频调谐后就与图像信号分开了。(1)伴音信号和图像信号分别通过伴音中放和图像中放,将伴音中频信号和图像中频信号放大;(2)然后,再分别经过频率检波和幅度检波,将音频伴音和视频图像信号送到扬声器和

17、显像管。3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图第31页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图单通道式接收机 在该接收机中,将高频调谐器送出的图像中频信号和伴音中频信号通过同一中频放大器。该中频放大器称为图像中频放大器,主要放大图像中频,对伴音中频放大作用很小。中频放大后的信号同时加到视频检波器上,经视频检波后,最终将获得的第二伴音中频信号(6.5MHz)与视频图像信号分开。第32页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图单通道式接收机的优点p因为图像和伴音可共用同一中放电路,因此可节省元器件、简化电路;p单通道式可保证伴音中频的准确性

18、,提高伴音鉴频电路的稳定性。我国均采用单通道超外差式电路结构第33页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图图3.4 单通道超外差式电视机原理框图ANC第34页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图公共通道:天线、阻抗匹配器、高频调谐器、中频放大器和视频检波及输出器第35页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图伴音通道:伴音中放限制器、鉴频器、音频电压功率放大器和扬声器第36页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图图像通道:视频放大器和显像管第37页/共56页天线天线 天天线线是是高高频频信信号号能能

19、量量与与空空间间电电磁磁波波能能量量互互相相转转换换的的装置。装置。3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图p由由高高频频电电视视信信号号能能量量转转换换为为空空间间电电磁磁波波能能量量的的装装置置称为称为发射天线发射天线,例如电视台的蝶形天线;,例如电视台的蝶形天线;p由由空空间间电电磁磁波波能能量量转转换换为为高高频频电电视视信信号号能能量量的的装装置置称为称为接收天线接收天线,简称天线。,简称天线。第38页/共56页 室室内内电电视视天天线线常常用用双双鞭鞭拉拉杆杆天天线线。它它的的输输出出阻阻抗抗75,方向性差,增益低,但使用方便,价格低。方向性差,增益低,但使用方便,价格

20、低。3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图图3.5 双鞭拉杆天线 双双鞭鞭拉拉杆杆天天线线传传送送电电视视信信号号的的方方式式是是平平衡衡式式输输出出(即即双双线线传送传送)。它一般用于电视信号较强、。它一般用于电视信号较强、接收环境较好的地方。接收环境较好的地方。第39页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图 室室外外天天线线多多数数采采用用由由折折合合振振子子和和反反射射器器、引引向向器器组组成成的多单元天线,又称为的多单元天线,又称为八木天线八木天线。图3.6 折合振子多单元天线第40页/共56页天线的作用:天线种类很多,性能差别也很大。综合表征天线

21、接收电磁信号能力的参数包括:天线增益通频带输入阻抗方向性3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图 接收电视台发射天线辐射的空间电磁波(全射频电视信号),经馈线送至:n高频头的输入回路(使用室内拉杆天线时)n阻抗匹配器(使用室外天线时)第41页/共56页阻抗匹配器阻抗匹配器 根根据据高高频频电电视视信信号号的的特特点点,高高频频头头都都设设计计成成不不平平衡衡输输入入方方式式(这这样样便便于于屏屏蔽蔽),输输入入阻阻抗抗为为75。这这样样,天天线线与高频头之间必须进行阻抗匹配和传输方式匹配与高频头之间必须进行阻抗匹配和传输方式匹配。例例如如,折折合合振振子子天天线线和和高高频频头头之

22、之间间必必须须进进行行阻阻抗抗匹匹配配和和传传输输方方式式匹匹配配。将将天天线线或或馈馈线线的的阻阻抗抗变变换换为为高高频频调调谐器中输入回路所需的输入阻抗,使之匹配。谐器中输入回路所需的输入阻抗,使之匹配。3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图阻抗匹配器的作用p以获得最大功率;p防止产生反射波。第42页/共56页 由无源网络组成,该电路对来自天线的各种电磁波进行频道选择,在输入电路中常常设置中频频率的陷波电路。3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图输入回路高频放大器的作用 对来自输入回路所选择的频道信号进行选频放大,其增益约为20dB 25dB,以提高信噪比。第4

23、3页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图混频器的输入有两个(见图3.4):p高频放大器的输出信号;p本机振荡器的等幅输出信号:频率始终保持比高频放大器输出的全射频电视信号的图像载频高38MHz;比伴音载频高31.5MHz。混频器 混频器将高频放大器输出的全射频电视信号变换为中频电视信号。中频信号的频谱结构与高频输入信号互为倒置。第44页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图 电视机的增益和选择性等指标性能由中频电路完成。p对图像信号进行约60dB的放大;p对伴音信号进行34dB左右的放大;p中频放大器中设置的滤波器可抑制邻近频道的中频伴音载频和

24、中频图像载频的干扰。中频电路第45页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图 利用二极管的非线性特性,完成:p对图像信号进行峰值包络检波,得到视频图像信号(0 6MHz);p以图像中频为载频,与伴音中频信号混频,变换产生第二伴音中频信号(6.5MHz)。视频检波器 视频检波器输出的两个信号送至检波输出电路。第46页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图p分离图像信号和伴音信号;p在输出的电视信号中取样,提供通道自动增益控制(AGC)电压和扫描系统所需要的符合同步信号。最后,将视频图像信号送到视频放大器。检波输出电路(即预视放级)将视频图像信号放大(

25、约34dB 38dB),并恢复直流后,送至显像管的阴极或控制栅极,使之在显像管屏幕上重现图像。视频放大器第47页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图 第二伴音中频信号经伴音中放放大、限幅后,由鉴频器解调出原始伴音信号,送至低频电压、功率放大器进行放大后,在扬声器恢复原伴音。音频信号的处理 用来消除电视信号中大脉冲的干扰,即黑噪声和白噪声。要求ANC能灵敏准确的把上述两种噪声限制在图像信号范围内,使AGC电路和同步分离电路稳定的工作。自动噪声控制(ANC)电路第48页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图 为了当输入信号幅度在一定范围内变化时,基

26、本保持视频检波器输出信号幅度恒定,以免失真、过载。自动增益控制(AGC)电路 在信号通道中,AGC电路分别控制:p中频放大电路的增益;p高频放大电路的增益。一般高放AGC比中放AGC控制有一定的电平延迟,以保证在输入信号较微弱时高放增益不变(保持最大),使整机信噪比不致下降。第49页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图 同步扫描电路是电视机中极为重要的部分,其作用为:p给场偏转线圈和行偏转线圈提供产生偏转磁场用的锯齿波电流,实现对屏幕的电子扫描;p给行、场扫描电路提供行、场同步脉冲,保证电视机扫描与摄像机扫描同步。ANC输出输出显像管显像管显像管显像管第50页/共56

27、页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图 同步分离电路的输入信号是由ANC电路来的全电视信号。同步分离电路 利用幅度分离原理分离出复合同步信号(行同步、场同步、均衡脉冲和槽脉冲)。第51页/共56页同步分离电路输出的处理如下:p一路经积分电路(宽度分离)分离出场同步信号,去同步场振荡器输出信号的频率和相位,此信号经场激励级、场输出级的放大后形成锯齿波电流,流入场偏转线圈;p第二路输出送至自动频率控制电路(AFC),它与行振荡器输出信号(经行激励、行输出级放大后反馈回来)的频率和相位比较并使之同步,经放大后形成锯齿波电流,流入行偏转线圈。3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机

28、原理框图第52页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图整机所需电源分为:直流低压中压高压 是由交流50Hz、220V经变压器降压、整流滤波和稳压后取得。其电压值通常为12V,它供给除视频放大器(或再加上场输出级)和显像管以外的各级作直流电源。黑白电视机的低压电源产生及作用行输出行输出第53页/共56页3.2 3.2 黑白电视机原理框图黑白电视机原理框图 是利用行输出级集电极在行逆程期间产生的高压脉冲,经行逆程变压器升压、整流和滤波后得到。因行频很高,故可以大大缩减变压器和高压滤波电容的体积。黑白电视机的中压、高压电源产生及作用中压电源 通常为400V和100V,它主要供给视频放大器、场输出级偏置和显像管的第一、三阳极以及栅阴极间的偏转电压。高压电源 通常为12kV以上,它只供给显像管第二、四阳极。第54页/共56页End of Chapter 3.1&3.2.1End of Chapter 3.1&3.2.1第55页/共56页感谢您的观看!第56页/共56页

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