电视RF-AV转换电路的设计.doc
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1、电视RF-AV转换电路的设计摘 要本文介绍了将电视射频信号转换为音视频信号的工作原理。利用TDQ-3型全增补调谐器、声表面滤波器、中频处理芯片TA7680AP和LM386集成运算放大器设计了一个电视RF-AV转换电路。天线接收的空间电视RF信号输入高频调谐器,经高频滤波、放大、调谐、变频等电路处理后,将电视RF信号转换成38MHz第一中频信号,第一中频信号由声表面滤波器进行残留边带滤波后送入中频处理芯片TA7680AP,最后经检波、解调后输出音视频信号。设计的RF-AV转换电路接收频率范围45MHz860MHz,输出视频1VP-P,阻抗75,音频输出0dbm,阻抗600,具有自动增益控制(AG
2、C)和自动频率微调(AFT)功能。给出了电视RF-AV转换电路、DC32V和DC12V供电电源的电路设计原理图,完成了样机PCB板的设计,制作了样机并对样机进行了调试和检测。关键词:射频;调谐器;声表面滤波器;TA7680;中频处理The design of the radio frequency converting to the audio frequency and the video frequencyAbstractThis paper introduces the principle of the radio frequency converting to the audio fr
3、equency and the video frequency. The circuit of RF-AV Conversion has been designed using all added tuner TDQ-3, surface acoustic wave filter, IF TA7680AP chip and Integrated Operational Amplifier LM386. Space television RF signal received by antenna is inputted into high-frequency turner. After high
4、 frequency filter, amplification, Tuner, frequency conversion and so on electric circuit processing, television RF signal transforms into the first intermediate frequency signal whose frequency is 38MHz. the first intermediate frequency signal which Carries on the vestigal sideband filter by the sou
5、nd surface filter, Then, sent them into IF TA7680AP chip, the last by the detector, the output audio and video post-demodulation signal. The design of RF-AV conversion circuit to receive the frequency range 45MHz 860MHz, Video output 1VP-P, Impedance 75, the audio frequency outputs 0dbm, the impedan
6、ce 600, With the automatic gain control (AGC) and Automatic frequency control (AFT) function. The circuit of RF-AV Conversion and DC regulated power supply that the output is 12V and the 32V have been given the design schematic and PCB diagram, The manufacture of the sample product. Then, debugged a
7、nd tested this system.Key words: radio frequency; high frequency tuner; surface acoustic wave filter; TA7680; Intermediate frequency processing目 录论文总页数:18 页1 引言12 电路设计基本原理和方案12.1 RF-AV转换电路设计的原理12.1.1 高频调谐器22.1.2 声表面滤波器32.1.3 中频放大幅频特性分析42.1.4 自动增益控制(AGC)62.1.5 自动频率微调(AFT)72.2 电路的具体设计:82.2.1 系统设计的各项指标
8、82.2.2 电源设计82.2.3 电视RF-AV转换电路83 实物制作123.1 PCB板的制作123.2 安装与调试133.2.1 安装133.2.2 调试13结 论15参考文献15致 谢17声 明181 引言随着信息化、自动化、智能化时代的到来,电视的作用显得越来越重要,对人类文明和社会进步的影响越来越大。所以许多国家对其发展十分重视。电视目前成为世界上发展最快的行业之一。有线电视的发展已经历两代,第一代有线电视称为共用天线电视,可以解决楼层阻挡反射形成的“阴影区”内用户收视效果差的问题。第二代有线电视主要是为了满足观众收看多套电视节目的要求,如空中接收的本地电视台节目、微波接力送来的电
9、视节目、卫星转播的电视节目,使第二代有线电视能以数量日增的多套电视节目为观众服务。目前有线电视正在向第三代发展。第三代有线电视是通过光纤和同轴电缆将大量的图像和信息送入每一个家庭用户,使电视机不仅作为娱乐的工具,而且成为多用途的家庭信息终端。21世纪的有线电视将要取代无线电视,到那时,“天上有通信卫星转播,地下有有线电视覆盖”,将形成一个更加完善的电视信息网络,为人类展示更加丰富多彩的明天。本论文在分析和研究电视信号接收的原理上,利用TA7680芯片设计电视RF-AV转换电路。并对设计中存在的各种关键问题进行深入的分析。电视RF-AV转换电路是:高频调谐器接收天线进来的电视信号,对电视信号选频
10、、高频放大和混频,混频得到31.5MHz的第一伴音中频信号和38MHz的图像中频信号。经声表面滤波器将中频信号中的有用成分选出,送往中频放大电路。中频放大电路将高频调谐器送来的图像中频信号和伴音中频信号一同进行放大,通过视频检波器把高频图像信号还原为视频图像信号,并利用二极管的非线性,取出6MHz第二伴音中频信号,经解调后输出音频信号。2 电路设计基本原理和方案2.1 RF-AV转换电路设计的原理RF-AV转换电路由六部分组成,其方框图如图2-1所示:电路是由电源、高频调谐器、滤波器、中频放大、音频输出、视频输出等组成。图 2-1电路框图视频输出音频输出滤波器高频调谐器中频放大电源2.1.1
11、高频调谐器1) 高频调谐器的组成高频调谐器又称高频头,通常由输入回路、高频放大器、本机振荡器和混频器等部分组成。其方框图如图2-2所示。输入回路高频放大器混频器本机振荡器中频输出AGCAFT图2-2 高频调谐器方框图2) 高频调谐器的作用高频调谐器的作用是从天线感应的电信号中选出所需高频电视信号、并进行放大,由混频产生视频中频信号和伴音第一中频信号,并将它们送到中频放大电路中进行放大。3) 调谐器主要性能指标1 杂波系数为了保证图像背景的纯洁、无雪花状干扰,一般要求调谐器的杂波系数低于8dB。为此一方面要减少回路的插入损耗;另一方面,应选用低噪声管以及合理安排晶体管的工作状态来解决。2 选择性
12、与通频带为了能顺利通过具有8MHz带宽的高频电视信号和有效地抑制邻近频道的干扰,调谐器应有适当的通频带和良好的选择性。为此,一般要求调谐器总和频率特性为双峰曲线,顶部不平度小于20,6dB处带宽应小于11MHz。对于镜象干扰和中频干扰应具有40dB的抑制能力。因为镜象频率(等于本振加中频的频率)变频后,它和本振之差等于中频,能顺利地通过中放电路。3 自动增益控制当接收到的输入信号强弱变化时,为了使视放输出电压能保持稳定,通常都在高放级加自动增益控制电路,并要求其控制范围大于20dB。4 本振微调频率范围和稳定度本振微调范围为1.53.0MHz,本振频率稳定度一般要求在5104左右。如果本振频率
13、偏高,则中频信号中与视频低端相对应的频率成分,将落在中放通频带之外;而中频伴音信号却落在通带之内。结果,引起图像对比度下降和伴音对图像产生严重的干扰。反之,当本振偏低时,中频信号中与视频高端相对应的频率分量,将落在中放通频带之外,导致图像清晰度下降和彩色饱和度减少,甚至完全无色。2.1.2 声表面滤波器1) 结构和工作原理声表面滤波器简称SAWF或SAW。它主要由压电基片、换能器、吸声材料组成。压电基片采用铌酸锂、石英等压电晶体振荡器材料做成。基片表面抛光,以减少传输损耗,并在抛光基片表面蒸发上一层金属铝,然后利用光刻、腐蚀成两组电极,形如手指,且互相交叉,称为叉指换能器(IDT)。声表面滤波
14、器结构示意图如图2-3所示:负载压电介质基片吸声材料SAW输入IDT输出IDT信号源图2-3 SAWF结构示意图当其输入端有电视信号输入时,输入换能器将电信号转换为机械振动信号,在压电基片上产生声表面波。此声表面波经输出换能器转换为电信号并输出至后级电路。在信号的电能机械能电能变换过程中,将中频信号中的有用成分选出。2) 声表面波滤波器的特点是:1 频率响应平坦,不平坦度仅为0.30.5dB,群时延3050ns。2 SAWF矩形系数好,带外抑制可达40dB以上。3 插入损耗虽高达2530dB,但可以用放大器补偿电平损失。2.1.3 中频放大幅频特性分析30db以下-3db6db-6db0.75
15、0db 0.75约5MHZ30db以下30.532.573738.5(MHZ)图2-4 中频放大幅频特性中频放大幅频特性有宽带幅频特性和窄带幅频特性两种,如图2-4所示.实线为宽带幅频特性曲线,其顶部幅频响应较平坦,所以信号频率成分损失较少,但在过渡沿,幅频特性变化很大,相频特性较差,容易出现图像镶边重影现象虚线所示为窄带幅频特性曲线,从图中可以看到,色度中频信号(33.57MHz)和图像中频信号(38MHz),都处在特性曲线的6dB点上,因而图像的高频成分和色度信号都有较大的损失,所以图像的清晰度和彩色都要差一些,但相频特性较好,可避免镶边、重影的影响。1) 幅频特性曲线分析1 图像中频图像
16、中频38MHz,它应在特性曲线高端斜坡的中点,且距离上、下端均为0.75MHz,这是因为电视信号采用残留边带方式发送,在接收端将发送端加重的信号分量进行衰减,这样才能保证检波后得到不失真的视频信号。否则,如果图像中频调得偏高,即38MHz衰减小于6dB,则检波后得到的视频信号中、低频部分幅度增大,高频成分相对减少,使图像对比度增大,清晰度下降。相反,如果图像中频调得偏低,则检波后得到的视频信号低频成分减少,高频成分相对增加,图像对比度下降,甚至出现重影和镶边。2 伴音中频伴音中频(31.5MHz)是一个频率吸收点。如果伴音中频幅度过大,一方面伴音对图像信号再调幅,使图像上出现随伴音变化的横向黑
17、带;另一方面,图像信号会对伴音信号进行再调制,使伴音出现蜂音干扰。除此之外,检波时,色度中频(33.57MHz)与伴音中频(31.5MHz)产生2.07MHz信号。2.07MHZ信号落在视频范围内,对图像造成干扰。为此,应将伴音中频信号衰减至50dB。曲线在31.50.1MHz范围内应保持平坦响应,以便伴音调频的两个边带信号能够进行均匀放大。3 通频带中放通频带B的宽度,应由38MHz频点算起到图中所示的70%幅度(3dB)所对应的频率点为止(见图2-4),要求B达到55.5MHz通频带宽,视频图像噪声增加;通频带窄,图像清晰度差。2) 幅频特性的影响1 幅频特性对图像质量的影响由于电视信号在
18、传输过程中产生失真会引起图像质量下降,对于不同的中放幅频特性,信号频谱也不相同,而这些频谱反映出信号失真。因此,中放幅频特性也影响着图像的质量。当中频放大电路幅频特性正确时,此时特性斜坡部分中点对准38MHz,经视频检波器解调后的视频信号频谱如图2-5(a)。此时图像伴音正常。当幅频特性形状不变,但频率位置左移0.75MHz时,经解调后信号低频分量衰减,高频分量增加。视频频谱如图2-5(b)所示。此时图像对比度下降,失去背景亮度变化,伴音信号加大可能干扰图像。同理,当幅频特性右移0.75MHz时,解调后的信号低频分量加强,高频分量丢失一部分,视频频谱如图2-5(c)所示。此时,图像清晰度下降。
19、2 幅频特性对伴音质量的影响和图像质量一样,伴音质量的指标也相当重要。中放幅频特性不仅影响图像质量也影响伴音的质量。 调幅性“蜂音”产生调幅性“蜂音”的原因是图像中频和伴音中频的比例不合适。在视频检波后获得的第二伴音中频信号中混有图像信号,使调频伴音产生寄生调制。 声音小引起伴音声音小有两个原因:一是伴音中频信号吸收太深;彩色电视机伴音信号和图像信号都要通过图像通道进行处理,为了防止图像信号和伴音信号之间的相互干扰以及防止伴音中频信号与色度中频信号产生2.07MHz信号干扰,对伴音中频进行了衰减,通常把伴音中频电平衰减至50dB。这样,虽然基本上消除了伴音中频和色度中频的相差频率信号对图像的干
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