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第十三章 电视新技术

第十三章 电视新技术. 13.1 平面直角电视 13.2 遥控电视 13.3 画中画电视 13.4 液晶电视 13.5 卫星电视. 13.1 平面直角电视. 平面直角彩色电视机 (FSTV) 已成为当前彩电的主流。 它是采用平面直角彩色显像管组装而成的 , 其图像质量、 整机性能和收看效果等都比普通彩电要好。 一、 平面直角彩电与普通彩电的区别 随着工艺制造技术的发展 , 显像管屏幕玻璃逐渐做得比较平坦 , 屏幕四角趋近于直角 , 即称为平面直角形 ( 或称平面方角形、超矩形、 FS) 显像管 , 如图 13-1 所示。.

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第十三章 电视新技术

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  1. 第十三章 电视新技术 13.1平面直角电视 13.2 遥控电视 13.3 画中画电视 13.4 液晶电视 13.5 卫星电视

  2. 13.1 平面直角电视 • 平面直角彩色电视机(FSTV)已成为当前彩电的主流。 它是采用平面直角彩色显像管组装而成的, 其图像质量、 整机性能和收看效果等都比普通彩电要好。 • 一、 平面直角彩电与普通彩电的区别 • 随着工艺制造技术的发展, 显像管屏幕玻璃逐渐做得比较平坦, 屏幕四角趋近于直角, 即称为平面直角形(或称平面方角形、超矩形、FS)显像管, 如图13-1所示。

  3. 图 13-1 FS管与一般管

  4. FS管的结构与一般自会聚彩管不同, 因此有如下区别: • (1) 一般管屏幕玻璃曲率半径在1 000 mm以下, 而FS管在1 500～2 000 mm以上。 因此一般管图像会发生畸变, FS管图像畸变很小, 画面更逼真, 看上去更舒服。 • (2) FS管的左右枕形失真只有1.5%左右, 而一般管却有5.6%左右, 因此采用FS管不需另加左右枕形校正电路。 • (3) FS管采用高聚焦电压达6 300～7 200 V, 而一般管为4 700～5 500 V, 因此使用FS管提高了亮度。  • (4) FS管抑制环境光线干扰的能力比一般管强, FS管反射光线是射向屏幕下方, 而一般管反射光线是射向人眼。 FS管的对比度要比一般管高, 特别是白天收看电视, 其优越性更明显。

  5. (5) FS管红绿蓝三束荧光粉彩条间节距(包括垂直与水平方向)为0.75 mm, 而一般管为0.81 mm, 因此使用FS管可提高图像清晰度。 • (6) FS管与一般管灯丝电压相同, 但灯丝电流大小不同, FS管只有300 mA, 而一般管为630 mA, 因此两者功耗不同。 • (7) FS管与一般管的偏转线圈参数及允许脉冲极限值区别较大。 • 因此, 两种彩色电视机各部分的原理电路有所不同。

  6. 二、 平面直角彩电视的特点和发展趋势 • 平面直角彩电具有屏幕增大、 视角变宽、 画面视觉广阔、 图像失真小、 对比度增强, 清晰度提高、 光线反射减少, 呈现的图像更符合人们的视觉特性等特点, 因此在大尺寸彩电当中几乎都采用FS管。 FS管随着屏幕尺寸加大, 其管颈长度也在增加, 其厚度也会增加, 因此薄型化的大屏幕平板式和背投式FS显像管是今后发展方向。

  7. 13.2 遥控电视 • 一、 电视机遥控装置 • 电视机遥控装置按控制方式可分为有线式和无线式, 其中无线式遥控又可分为无线电波、 超声波和红外线遥控等。 由于采用红外光线作为载体, 不仅反应快、干扰小、不会误动作, 而且可以使发射器功耗小、小型化、造价低, 因此目前应用红外线遥控较为普遍。 • 遥控装置按选台方式可分为半自动遥控式和全自动遥控式两种。其遥控目的如图13-2所示。简单全自动遥控只具有选台、音量、消音、色度、亮度、电源开/关等控制功能, 而复杂全自动遥控还具有帧同步调节、睡眠定时开关、 荧光屏显示等功能。

  8. 图 13-2 遥控目的与分类

  9. 遥控装置按其组成可分为发射器、 接收器和控制执行器。 • 1.遥控发射器 • 红外遥控发射器是利用红外发光二极管(LED)发出的红外光线作为遥控指令的传播载体。 当揿下发射器上某一按键时, 发射器就将该按键所对应的已被脉冲编码调制的红外光线即指令码发射出去。 这些编码脉冲输出各种控制信号供遥控操纵使用。 • 图13-3是红外遥控发射器电路, 其核心为脉冲编码调制器M50142P, 它能产生键位扫描信号, 并读出每个键的编码。 键盘矩阵由M50142P的编码组线和按键的8×8矩阵组成。

  10. 片内振荡电路和455 kHz晶体CSB共同产生38 kHz的定时信号, 既可作为键盘扫描及各电路的时间标准信号, 同时又可作为调制电路的振荡信号。 已被数字脉冲编码调制的38 kHz信号经过两级放大驱动, 使LN-665型发光二极管产生波长为940 nm的红外线光。 由于采用较窄的38 kHz已调信号去激励红外发光二极管, 因此减小了平均电流(3～5 mA), 延长了手持式遥控器内装电池的寿命, 且仅在按键揿下时才耗电(3～5 mW), 平时无电流。 发射器的作用距离为8 m, 辐射扫描角度为30°。

  11. 图 13-3 红外遥控发射器电路

  12. 遥控信号为16位二进制编码, 前8位为识别码, 用来区别厂家和机种的差别, 防止相互干扰 后8位为数据码, 用来代表不同的控制功能。 8位数码可传输256种信号, 完全能满足遥控的需要而有余。 键位的编码值如表13-1所列。

  13. 表 13-1键名和码值对照表

  14. 表 13-1键名和码值对照表

  15. 2.遥控接收器 • 接收器由光电接收放大器(μPC1373)IC781和PIN型光电二极管D781组成。 D781是一种特殊的三层二极管, 光子由P层入射后在I层内激发电子并与空穴对复合而产生光电流。 无红外光照射, PIN二极管反偏而无电流 有红外光照射, 产生电流进入IC781, 如图13-4所示。

  16. 图 13-4 红外遥控接收器电路

  17. 图中ABLC为自动电平限制电路, 用来防止光电信号过强,造成放大器过载。 T781用来调谐, 使38 kHz信号增益最高, 限幅器将其进一步放大并限幅, 幅值检波器取出其外包络脉冲, 再经整形后变为0.5 ms宽, 幅度为UPP (0.5 V)的方波输出。 • 3.控制执行器 • 控制执行器由单片微机(MN14821)IC721、 存储器(MN1228)IC741和接口电路(LA7930)IC001组成, 如图13-5所示。 它包括选台、 音量、 屏幕显示和开/关机等控制信号通路。

  18. 图 13-5 控制电路组成

  19. (1) 选台控制。 选台控制有两种电路类型, 即频率合成方式和电压合成方式。 • 频率合成方式是用锁相环(PLL)将可变分频合成后, 直接供给高频调谐器的本振级, 作为各频道所需要的频率信号, 则可方便地完成选台任务。 但是这种方法技术难度大, 且成本高, 只用于一些高档电视机。 • 电压合成方式是把各频道所需的调谐电压数字化, 并储存于存储器中, 当进行选台操作时 , 微处理器根据选台地址从存储器中取出相应的数据, 由D/A转换器转换为模拟调谐电压来进行频道选择。 这种方法电路简单、 普遍使用。

  20. 由图中可以看出, 又经过一次整形的遥控选台信号输入微处理器IC721, 经解码后, 识别出信道号的地址, 送到存储器IC741, 经内部地址译码器译出存储单元号, 取出存储的频道调谐信号, 经数据缓冲寄存器又送回微处理器中。 然后经过左锁存器L, 由左D/A转换器的DAC1输出到接口电路IC001中, 经放大和电平转换后, 送入低通滤波器, 滤去脉冲成分, 得到直流成分, 再由IC001的1、 2引脚间的直流放大器再进行电平转换为模拟调谐电压, 送到高频调谐器的BT端, 加到本振内变容二极管上, 改变其反偏压, 从而改变振荡频率, 使高频调谐器调谐到预置时选定的频道。

  21. 与此同时, 取出的波段信号经CPU加工后直接送到IC001的波段译码器进行译码。 译码后输出的三路电平值又送到高频调谐器的BV、BU、 BSW三端, 从而选定了VL、VH、U中的那个波段。 • (2) 音量控制。 遥控音量信号经解码后识别为音量控制信号, CPU即将此输入到右锁存器L中, 然后经右D/A转换器由DAC2输出到IC001, 经过倒相和电平转换加到晶体管V002放大, 再经过低通滤波, 送到伴音低放(AN5265)IC651, 加到电子衰减器上去控制伴音低放的增益, 起到调节音量大小的作用。 音量变化可分为64级。 • 亮度、 对比度、 色饱和度控制与此类似。

  22. (3) 电源开/关控制。 CPU识别出电源"开"信号后, 立即使C05端为高电平, 输出并保持+5 V电压, 经R727限流后加到辅助电源电路的晶体管V05基极, 使之导通, 晶体管V04也随着导通, +12 V电源接通, 继电器LY01吸合, 使交流电源加到主电源110 V整流稳压电路上, 电视机开机工作。 电源"关"则与此相反。 • (4) 定时控制。 CPU识别出定时信号后, 立即对DAC2输出的脉冲进行计时, 在经过若干定时时间后, 自动关闭主电源。 主电源关闭后, +12 V和-28 V辅助电源仍然工作, 微处理器及控制电路全部待命, 只有当总电源按键SW01释放后, 辅助电源才关闭。

  23. (5) 屏幕显示控制。 相应的屏幕显示键揿下后, CPU取出寄存在RAM中正在收看的频道号和音量等级的信号, 送入屏幕显示电路中的选字存储器, 控制选字地址发生器取出相应的等级数字脉冲, 在显示位置电路的控制下, 在字符存储器中字符脉冲依次从VOW1输出, 经晶体管V205缓冲放大、 V8O5(未画出)倒相放大, 加到绿色输出管的发射极, 控制显像管绿电子枪的阴极, 使字符显示期间绿枪电子束电流增大而显示绿色字符, 指示出接收信道的号码和音量级。

  24. (6) 消音控制。 消音控制可以从下面的整机组成框图中可以看出。 CPU输出的消音信号经过接口输出到晶体管V401, 控制伴音和图像, 使其在选台转换频道或电源通断时, 不仅消去噪音, 而且也使屏幕暂时消隐, 以防止在上述变动过程中发生噪声干扰和图像闪烁的不良情况。 消音控制由通断检出器、 单稳、 或门等电路组成。 但作用并非只用来“消音”, 而且还用来“消光”。 • (7) 键矩阵控制。 另外还有在本机面板上进行控制操作的键矩阵, 由于采用遥控器-键盘共用方式, 所以面板上的键位较少, 只有频道±、 音量±、 电源和记忆6个按键, 其基本原理与上述类似, 只不过由面板键盘上发出的编码只有数据码, 而没有不需要的识别码。 键矩阵电路中的二极管起隔离作用。

  25. 二、 遥控彩色电视机组成 • 遥控彩色电视机组成框图如图13-6所示。 图 13-6 遥控彩色电视机组成方框图

  26. 1.主电路 • 主电路由4块集成电路组成。 其中TA7698AP与有关外电路配套可以构成全制式解码电路。 由于TA7698AP和TA7680AP完成了彩色电视信号处理和行场扫描的主要任务, 也可称它为"两片机"。 伴音功率放大由AN5265担任。 • 2.遥控电路 • 遥控电路包括发射器、 接收器、 控制执行器, 由6块集成电路组成。 • 3.电源电路 • 电源电路由厚膜集成电路STR455和AN5900组成, 前者输出+110 V主电源电压 后者输出+12 V辅助电源电压供给选台电路, -28 V供给存储器。

  27. 13.3 画中画电视 • 一、 画中画电视分类 • 画中画电视一般有射频、 视频之分。 射频画中画电视(双TV)系指带有双高频头、 双中放、 双解码的双路信号通道, 一路信号作为小画面信号源, 另一路就作为大画面信号源。 视频画中画电视(单TV、 单AV)系指一路信号由中放提供 另一路信号则由视频AV接口输入, 从中选择一路为小画面信号源 另一路则为大画面信号源, 在画中画发生器中, 两路信号叠加, 实现画中画功能, 如图13-7所示。

  28. 图 13-7 射频画中画和视频画中画电视方框图

  29. 二、 画中画电视机的组成 • 射频画中画电视图像信号处理部分工作原理如图13-8所示。 方框图中分成两部分, 分别为大小画面信号的接收通道和信号处理。 图 13-8 射频画中画电视组成

  30. 大画面通道是采用一般模拟处理方式。 其中有一路经同步分离形成大画面的行场同步信号送入存储器控制电路。 视频转换开关(Ⅰ)受存储器控制电路输出的快速开关信号控制, 在规定的时间内, 分别接入大画面或小画面的R-Y、 B-Y和Y信号至R、 G、 B矩阵电路。 在显示大画面时, 大画面的R-Y、 B-Y和Y信号由R、 G、 B矩阵电路合成R、 G、 B视频信号并送至彩色显像管。 • 小画面通道是采用数字处理方式。 小画面的R-Y、 B-Y和Y模拟信号需转换为数字信号进行存储。 为节省A/D变换器的容量, 并行输入的小画面R-Y、 B-Y和Y的模拟信号先经多路复用器变为串行输出的R-Y/B-Y/Y模拟信号后, 然后再进行A/D转换。

  31. 存储器控制电路产生存储器用的读写地址和视频转换开关(Ⅰ)的控制信号。 存储器按规定的时间读出并行的且已经压缩处理的小画面Y、 B-Y、 R-Y数字信号。 它们再经过三个D/A变换器变成小画面的Y、 B-Y、 R-Y模拟信号, 加至视频转换开关(Ⅰ), 通过开关信号的控制, 插入至大画面上, 显示小画面的图像。 • 视频转换开关(Ⅱ)可根据需要选择来自电视天线的广播电视信号或摄像机、 录像机等视频 • 视频画中画电视的核心部件是画中画处理器, 它处理的也是转换过来的视频数字信号, 其内部含有行场存储器、 控制器、 振荡器、 垂直地址计数器、 垂直滤波器等。

  32. 13.4 液晶电视 • LCDTV采用液晶屏和大规模集成电路相配接, 因此它具有以下的特点: • (1) 体积小、 重量轻, 因而可以做成便携式和壁挂式, 甚至做到手表上。 • (2) 功耗小: 液晶屏的驱动电压低、 耗电小。 • (3) 失真小: 由于LCDTV采用行列电极加信号显示, 故不存在因电子束偏转所产生的几何失真和三基色失聚问题。

  33. (4) 昼夜都可使用。 液晶屏自身不发光, 而是一种反射式透射外界光的被动显示, 因此特别适用于在室外阳光下观看, 如晚上观看则需机内光源提供背景光。 • (5) 不产生损害人体健康的X射线。 • (6) 电路简单, 很容易实现功能扩展。 • 一、 液晶显示原理 • 液晶显示器(LCD)又称液晶屏, 其工作原理是以液晶电光效应为基础的。 液晶是一种特殊的有机化合物, 其特性介于液体和晶体之间, 既具有液体的流动性, 又具有晶体的光学、 电学等特性。 LCD的结构如图13-9所示, 其内有两块相距10～15 μm的玻璃基板, 内表面有一薄层透明电极, 基板间充满了10 μm厚为扭曲向列(TN)型的液晶材料, 它在外加电场作用下会产生上下扭曲(90°)、 色散和反射等光学效应。

  34. 基板外表面有上下两块偏振片, 入射光侧的偏振片为起偏器, 出射光侧的为检偏器。 图13-10(a)为起偏器和检偏器片间不施加电场时的情况, 液晶屏使入射光与经起偏器产生的呈水平状偏振光轴旋转90°, 此时入射光与偏振光轴相互垂直, 则入射光就不能通过检偏器, 液晶为吸收、 不透明状态。 图(b)为两偏振器片间施加电场时的情况, 当施加的电场高于液晶特性的阈值时, 液晶分子轴平行于电场方向排列, 入射光的偏振光轴很少扭曲, 通过检偏器的光通量就增加了, 如果电场比阈值大到了饱和值时 , 入射光与呈垂直状偏振光轴同向, 几乎不受液晶的影响而穿过检偏器, 这时液晶呈透明状态。

  35. 图 13-9 液晶屏结构

  36. 图 13-10 TN型液晶电光效应原理

  37. LCD内上下透明电极作成矩阵状, 将横竖电极交叉处对应的液晶看成一个像素, 其中装于检偏器一侧的X电极(行电极)为扫描电极, 其上加扫描电压 装于起偏器一侧的Y电极(列电极)为信号电极, 其上加信号电压, 这样每个像素等效为一个电阻和一个电容的并联电路, 所有液晶像素就等效为立体电路, 如图13-11所示。 比如要显示字符A, 就以足够快的速度进行扫描, 如将选中像素上下两个电极间加上电压, 则呈亮状态, 而未选中像素电极未加电压, 则呈暗状态, 于是字符A轮廓就显现出来。 改变外加电压大小, 可以控制LCD的明暗程度, 得到黑白图像, 如图13-12所示。

  38. 图 13-11 简单矩阵显示的立体电路

  39. 图13-12 7×5像素显示字符A

  40. 彩色液晶屏的结构如图13-13所示。它是通过一系列特殊工艺将红、绿、蓝R、G、B三种色素以某种配列方法沉积在玻璃基板内形成滤色片, 相对某一像素都要形成红、 绿、 蓝三色点, 三基色只需一套信号电极驱动, 但彩色LCD的像素是单色屏的三倍。 在驱动电路作用下, 各像素分别发出三色光, 通过空间混色而实现彩色图像显示。 • 为了使液晶的电光效应响应速度快一些, 不采用前述单纯矩阵驱动方式, 而采用有源矩阵驱动方式, 即在每个像素位置上, 按照集成工艺, 形成一个非线性开关元件--非晶硅薄膜晶体三极管(a-sitft), 使各像素的寻址完全独立, 从而消除交叉串扰, 如图13-14所示。

  41. 图 13-13 彩色液晶电视屏的构造

  42. 图 13-14 有源矩阵彩色液晶显示屏等效电路

  43. 二、 液晶电视接收机 • 液晶彩色电视机的原理方框图如图13-15所示。 现将它与普通彩色电视机不同部分加以介绍。 图 13-15 袖珍式液晶彩色电视机方框图

  44. 1. A/D变换器 • 天线接收到的电视信号经调谐器选台和图像中放后, 一路经伴音通道后放音 崐另一路经色度解调、 视放和自动电平控制电路后, 将图像信号分解成R、 G、 B三基色视频信号, 经A/D变换器, 将模似信号转换成信号电极驱动电路所需的数字信号, 其中模拟信号经过同步器加到比较电路, 与基准电压发生器送来的几个电平相比较, 当高于门限电压时输出"1 低于门限电压时输出"0" , 比较器输出的数字电压经过触发器和编码器, 编成4位二进制的数字信号送到信号电极驱动电路。

  45. 2.信号电极驱动电路 • 它将A/D变换器送来的数字信号串行输入到移位寄存器, 变成并行输出加到锁存器, 在行同步脉冲的作用下, 锁存器产生16种不同宽度的脉冲经多路模拟开关的译码器译码, 然后由其输出随亮度脉冲控制的信号, 加到对应的Y列信号电极显示图像。 • 3.扫描电极驱动电路 • 由同步电路输出的与行频成一定比例的同步信号, 经触发器移位变成并行输出, 除了加到A/D变换器和信号电极驱动电路上外(图上没有画出), 还通过扫描电极驱动电路加到对应的X行扫描电极上, 使行电极得到相应的扫描脉冲, 配合列信号电极而显示图像。

  46. 4.电源电路用干电池供电 • 将直流逆变为交流, 经过整流稳压输出各种不同电压供给各部分电路, 其中包括背景光源的供电。 • 目前液晶电视LCDTV正朝着高像质、 低价格和大屏幕方向不断获得新的进展和突破, 与显像管电视CRTTV平分秋色的局面正在形成, 不久的将来会取而代之, 因而具有广阔的发展前景。

  47. 13.5 卫星电视 • 一、 卫星电视广播系统 • 卫星电视广播系统主要由地面主发控站、 广播电视卫星(或星体)、 测控站和地面接收站等组成。 • 主发控站的任务是把电视中心的节目送给广播电视卫星, 同时接收卫星转发的广播电视信号以监控节目质量。 测控站的任务是使卫星在轨道上正常工作, 随时了解卫星在轨道上的位置和运行状态, 测试卫星参数, 必要时发出遥控指令进行卫星姿态控制, 调整天线状态或切换设备等。 地面接收站分两种类型: 一种是供地方电视台、 收转站以及专门为接收数据等而使用的专业接收站 另一种是供个人或集体接收电视信号用的简易接收站。

  48. BSTV广播系统从主体上讲, 可分为上行发射系统、 卫星星体和下行接收系统。 • 1.上行发射系统 • 上行发射系统的原理如图13-16所示。 将电视中心送来的彩色图像和伴音信号, 对指定的主载波上行频率(如C频段的5.925～6.425 GHz中某一频道)进行处理, 并变换形成微波信号后, 通过具有自动跟踪能力的高增益定向天线, 以额定功率向电视卫星上行发射。

  49. 图 13-16 上行发射系统

  50. 图中的“能量扩散”就是人为地在视频信号上叠加一个与帧频同步的12～30 Hz的三角波, 使主载波受此调制, 将其功率扩散分布在较宽的频带内, 不让能量过分集中, 从而减小其功率密度, 避免对其它微波通信的干扰。 • 2.卫星星体 • 对卫星星体的要求是在静止轨道上的公转能精确地与地球的自转保持同步, 并且完成中继任务。 它具有: 接收和发射信号的天线分系统 接收、 放大、 变频和发射等功能的星载转发器 使卫星得以正常工作的电源分系统 将电池电崐能转换成所需形式的电源调解分系统 将卫星数据发回地球并接收来自地面主发控站指令的遥测遥控分系统 调节卫星轨道位置和姿态的推进分系统, 使卫星天线准确定向的定位控制分系统, 维持卫星正常工作温度范围的热控分系统等, 如图13-17所示。

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