视频放大电路

在电视机中，视频放大电路的主要作用是把图象检波电路输出的全电视信号（幅度约为1伏峰一峰值）不失真地加以放大，放大后再送到显象管去重显电视图象。

通常，视频放大器除完成上述作用外，还同时完成以下几个任务。

（1）从全电视信号中取出伴音中频信号送到伴音电路中去恢复出电视伴音；

（2）给扫描电路提供同步信号，使行和场扫描同步；

（3）提供自动增益控制电路需要的自动增益控制信号（AGC信号），使电视机在所接收的电视信号强弱发生变化时能稳定地工作。

有时图象对比度调节也在视放电路中进行，一般只要调节视放电路的增益大小，就能控制图象的对比度。

无论是电子管或晶体管电视机中的视频放大器，它们都具有以下共同特点：

首先，它们必须是一个宽频带放大器。根据我国电视标准规定，电视图象信号包含从0～6兆赫的频带宽度，其中，高频分量反映了图象的细节和轮廓部分，低频部分则反映了图象的平均亮度和大面积的黑、白色部分。视频放大器应能对整个频带内的图象信号均匀地放大，放大到一定的电平后再送到显象管去控制电子束的强弱，重显出高质量的电视图象。

其次，它们具有高电平输出的特点。为了在不同情况下（例如白天或夜晚）观看电视节目都能得到良好的图象对比度，同时考虑到显象管对调制特性提出的要求，常常需要视放电路输出50～80伏峰—峰值图象电信号（23厘米晶体管电视机，只要求输出40～60伏峰—峰值的图象电信号，就能满足一定的对比度的要求），所以，视放电路又是一个具有高电平输出的宽频带放大器。

此外，在放大过程中，图象电信号不应产生相位失真。这与一般音频放大器不同。在音频放大器中，由于人耳的生理特点，对信号的相位失真不敏感，即使有相位失真也不易觉察。可是在电视信号中，相位失真常使得图象细节模糊不清，清晰度下降或产生拖尾现象等。因此，在视放电路中必须尽量减少相位失真。一般来说，一个放大器只要有着良好的频率特性，那么相位特性亦能满足要求。这样，在设计视频放大器时，常首先着眼于改善频率特性。

晶体管电视机的视频放大器，一般是由视放前级（也称预视放级）和视放末级组成，如果单从视额放大器的增益来考虑，那么由于晶体管具有非常小的输出电容，约2～3微微法，负载电阻的数值可以选得较大些，仅用一只晶体管来担任放大，就能得到需要的增益。然而，视频放大器除了把全电视信号放大外，还需提供上述多种信号，所以在具体电路中用一级视放是不能顺利完成这些任务的。目前都在视频检波级和视放末级之间增加一级射极跟随器来作视放前级。

视频放大器的组成见图①。从图上可以看出，作自动增益控制用的（AGC）信号、供同步分离用的信号、第二伴音中频信号和视频信号等都由视放前级取出，因此把视放前级当作信号分配级更为恰当些。

图②为晶体管电视机视放前级的简化电路，图中R\(_{1}\)及R2为分压偏置电阻，R\(_{3}\)为发射极负载电阻。在发射极和集电极上还分别接入了L1C\(_{1}\)、L2C\(_{2}\)串、并联谐振电路，这两个电路都调谐在伴音中频频率6.5兆赫上。

由图看出，除6.5兆赫伴音中频信号从BG\(_{1}\)管集电极输出外，其余信号全由BG1管发射极上取出。我们知道，输入到视放电路的信号中不仅包含0～6兆赫的全电视信号，而且还包含6.5兆赫的伴音中频调频信号。由于这两个信号各占有自己的频带位置（见图③），根据这个特点，利用上面的电路就能很好地把它们区分开，下面谈谈这个电路的工作过程：

对6.5兆赫伴音中频信号，L\(_{1}\)C1及L\(_{2}\)C2都处于谐振状态，其中BG\(_{1}\)管集电极上的L2C\(_{2}\)为并联谐振，呈现高阻抗，而发射极上L1C\(_{1}\)为串联谐振，呈现低阻抗，因此可认为这时视放前级是一个发射极接地的调谐放大器，它只能对6.5兆赫伴音中频信号进行放大并通过电感L2耦合到伴音中放电路去恢复出伴音。

对于0～6兆赫的全电视信号，L\(_{1}\)C1及L\(_{2}\)C2都处于失谐状态，电路特点正好和上面相反，这时L\(_{2}\)C2呈现低阻抗相当于集电极被线圈L\(_{2}\)短路，而L1C\(_{1}\)呈现高阻抗相当于开路，显然如果略去L1C\(_{1}\)的作用，再把L2C\(_{2}\)视为短路后，视放前级电路就能简化为图④的射极跟随器电路（图中Rs为前级的输出电阻）。

视放前级电路就是这样充分地利用了电视信号的特点而工作在上面两种不同工作状态，并分别对全电视信号和伴音中频信号都起到了放大的作用。

射极跟随器具有以下主要特点：

（1）输入和输出信号的极性相同，这就是说射极跟随器不改变输入信号的相位。关于全电视信号的相位极性问题，在视放电路中必须和视频检波级的极性统一加以决定，以使显象管得到极性正确的全电视信号。

（2）射极输出器是具有深度负反馈的放大器，虽然它的电压放大倍数≤1，但却具有电流放大作用和很宽的通频带，用它来担任视放前级时，选用一般的小功率高频三极管就可以了。

（3）射极输出器有着较高的输入电阻和较低的输出电阻，图④电路的输入、输出电阻可分别由下式算出：

（R\(_{s}\)为图象检波电路的输出电阻，也就是考虑了检波效率η后的等效负载电阻。RD为检波负载电阻）。

通常，R\(_{e}\)选为1千欧，RD为4千欧，η约为0.5左右，如果晶体管的β值为50，那么：

可见，射极输出器确实具有高的输入电阻，它能进一步减弱对前级（视频检波级）的影响，有利于提高检波效率，增加信号输出；同时它的输出电阻低，说明带动负载的能力强；正由于输入、输出电阻的这个特点，才有可能从视放前级电路中，同时分出多路信号，而且相互间不发生串扰。此外，视放前级还能对视频检波和视放末级起到良好的隔离作用，以消除它们直接连接时因阻抗不相称带来的不利影响。所以视放前级有时又叫作隔离级或缓冲级。

从视放前级输入、输出电阻的特点来看，视放前级应选择穿透电流I\(_{ceo}\)值小、电流放大系数β值高的三极管。同时，对于大多数只有一级视放末级并且图象信号又加到显象管阴极上的电视机，视放前级最好选择PNP型小功率高频三极管（如3AG及3CG型）来担任，如图⑤a。由于视放前级BG16管基极偏流的方向与捡波二极管D\(_{6}\)的正向导通方向一致，二极管D6得到正向偏置，从而减少了检波电路的非线性失真；视放前级晶体管集电极电流一般选为2—4毫安。

在某些电视机中，视放前级采用NPN型晶体管来担任，不过这时应在电路中采取相应的措施来确保检波二极管能获得正向偏置，以减少图象信号的非线性失真。图⑤b就是目前常用的电路之一，其中电阻R\(_{2}\)、R3、R\(_{4}\)串联支路中，流过约2毫安的电流时，在电阻R3上便形成0.4伏左右的电压降，这个压降正好是检波二极管D需要的正向偏置电压。实际上，由于视放前级的基极电流I\(_{b}\)在电阻R5上还要产生0.1～0.2伏左右的电压降，因而检波二极管D上的正向偏量约为0.2～0.3伏左右。

还应指出，L\(_{1}\)C1串联谐振电路应准确地调谐在伴音中频6.5兆赫上，利用L\(_{1}\)C1串联谐振时对6.5兆赫频率呈现很低阻抗的特点，可以把视频信号中的伴音分量充分抑制，使荧光屏上的电视图象不受伴音信号的干扰。L\(_{1}\)C1串联谐振电路就是通常说的伴音吸收回路。此外有的电视机还选用了较复杂的桥T型伴音吸收回路，如图⑥中由电容C\(_{1}\)、C3及电感L\(_{1}\)、电阻R4组成的电路，则吸收效果更佳。

小型晶体管电视机，通常只有当视放末级供出大约40～60伏峰—峰值的全电视信号和具有良好的宽频带特性时，在荧光屏上，才能显出满意的电视图象。然而从视放前级送来的全电视信号却只有1伏峰—峰值左右，如果考虑到视放电路的增益还应有一些富裕量，那么视放末级的电压增益就应大于50甚至大于60倍。

作为视放末级的晶体管有以下主要特点：

（1）晶体管集电极输出电容很小，一般只有2～3微微法左右，因此允许选用大阻值的电阻作为负载电阻，有利于得到大的电压增益（晶体管视放未级的负载电阻常比电子管视放末级负载电阻大2～3倍）。

（2）晶体管饱和压降小（仅1～2伏左右），电源电压利用率很高，说明视放末级信号可能输出的幅度几乎和电源电压的大小相等。这对晶体管的选择十分有利，通常视放末级管的耐压BV\(_{ceo}\)只需选择比电源电压稍高一些（约100伏左右）就可以了。

（3）晶体管的输入阻抗低（即输入电阻小，输入电容大）这是晶体管视放电路的一个缺点。由于输入电容的影响，它会使得视放末级的电流放大倍数随着频率升高而降低。为了克服这一缺点，在具体电路中加入了频率补偿电路；此外，还可以用降低信号源内阻的方法来减少输入电容的影响，这也是在视频检波级和视放末级电路之间增加一级射极跟随器的原因。

图⑦为视放末级电路。为了减少图象的非线性失真，晶体管BG\(_{2}\)的工作状态应选择在输出特性线性度较好的区段上，作甲类放大，它的基极偏流Ib，由电阻R\(_{1}\)、R2分压供给。输出的高电平图象信号由集电极负载电阻R\(_{7}\)上取出，一般R7选择在7～8千欧之间。电容C\(_{1}\)、C5分别为输入、输出端耦合电容。发射极上电阻R\(_{3}\)、R4，电位器R\(_{5}\)以及电容C2、C\(_{3}\)组成的串并联电路构成电流负反馈，以稳定电路工作。其中R3和C\(_{2}\)还起到高频补偿的作用。电位器R5一般都安装在电视机面板上，改变它的阻值就改变了视放末级的负反馈深度，从而改变了增益，这样来调节图象的对比度。

为了加宽视频放大器的频带，在视放末级采用了高、低频补偿措施，除发射极接入R\(_{3}\)C2作高频补偿外，集电极上还接入了由R\(_{6}\)、L1、R\(_{8}\)、L2组成的高频补偿和R\(_{9}\)、C4组成的低频补偿电路，R\(_{9}\)、C4组成的电路就是常说的低频退耦电路。

从图⑦还看出，视放末级输出端与显象管阴极联接，因此输出的信号必须是同步脉冲头向上的负极性全电视信号，也就是说在晶体管BG\(_{2}\)的基极上应加入正极性的全电视信号。

为便于分析，将图⑦中的耦合电容C\(_{1}\)、C5及高低频补偿元件略去，得到的简化电路如图⑧，这个电路就是大家熟悉的具有发射极电流负反馈的放大电路。

首先确定BG\(_{2}\)管的静态工作点和电源电压EC的数值，已经知道视放末级输出的全电视信号U\(_{cp}\)-p应在50～80伏峰—峰值，设选择Ucp-p为60伏，那么BG\(_{2}\)的集电极静态工作电流必须大于：

一般I\(_{co}\)选为5毫安左右，Ico选定后可由下式确定电源电位E\(_{C}\)：

U\(_{emin}\)为晶体管的饱和压降，其值约为1～2伏左右

U\(_{cp}\)-p取为60伏

这样 E\(_{C}\)≥5＋60＋2=67伏可见EC选为85伏已能满足视放末级的要求了。这也就对供给视放末级电压的行扫描输出级提出了要求。

对于视放末级晶体管BG\(_{2}\)的选择，除考虑视放带宽的特点一般要求晶体管特征频率fT不低于100兆赫外，还必须考虑功耗和耐压。在图⑧电路中，晶体管BG\(_{2}\)的功耗为：

（在25℃时运用）

（U\(_{co}\)为静态工作点处BG2管集电极至发射极间管压降，其值约35伏）

在有的小型晶体管电视机中，视放末级管选用3DG48C，它的耐压BVceo为100伏，集电极功耗约700毫瓦，特征频率f\(_{T}\)大于100兆赫，因此能满足上述要求。

其次，估算一下视放末级的电压增益：

由晶体管放大电路分析得知，具有发射极电流负反馈的R－C耦合放大器，低频电压放大倍数可由下式求出：

式中：R\(_{C}\)为集电极负载电阻，Re为发射极电阻。

上式表明，具有发射极电流负反馈的视放末级电路，它的电压增益仅仅与发射极和集电极的负载电阻数值有关，只要改变R\(_{C}\)和Re的比值就可改变视放末级的电压增益，一般都是用变化发射极上电阻R\(_{e}\)的数值来调节视放电路的增益大小。

由图⑦中可以看出，R\(_{e}\)的数值可从575欧变化到125欧，对应的电压增益则可由14倍变化到近70倍，使图象对比度的强弱变化5倍左右。

视频放大器中，由于以下原因，在高、低频端电路的增益会降低并使通频带变窄：

（1）视放末级电路输入端耦合电容C\(_{1}\)的容量不能选得足够大，这个电容对低频信号会呈现较大的阻抗，因此减弱了视放末级低频输入的信号，造成低频增益下降及相位失真。

（2）视放末级晶体管BG\(_{2}\)的输入电容Cin大，它在高频时将对图象信号起分流（旁路）作用，使晶体管BG\(_{2}\)的电流放大倍数随着频率升高而降低，减小了高频端的增益。

（3）视放末级晶体管BG\(_{2}\)的输出电容及负载电容也会使高频增益下降，其中负载电容包括引线安装分布电容和显象管阴极的输入电容，其值共约15微微法左右。

为了克服以上各种因素造成的高、低频失真，增加视放电路的频带宽度，除尽量选择性能良好的晶体管外（如选特征频率f\(_{T}\)高的晶体管担任视放末级），需采用高、低频补偿电路来解决。

（一）高频补偿

图象信号的高频成份，代表图象的细节和轮廓，如果视放电路出现高频增益降低，荧光屏上会显出细节模糊的电视图象。

高频补偿是采用加大电路在高频端的增益来弥补由于晶体管特性不好以及存在分布电容等因素造成的高频增益降低，只要补偿合适就能得到高频展宽的良好特性。

晶体管电视机中常用的高频补偿方式有发射极电容补偿和集电极电感补偿两种。

发射放电容补偿：

在视放末级晶体管BG\(_{2}\)的发射极电阻Re上，并接一个数值较小的电容C\(_{e}\)就能起到高频补偿的作用，如图⑨；由于补偿电容Ce呈现的阻抗\(\frac{1}{ωC}\)\(_{e}\)会随着频率升高而减小，这就说明在高频端发射极的电流负反馈作用也会减弱，因而电路的增益会提高，只要适当选择Re及C\(_{e}\)的数值就可以得到恰当的补偿，并展宽了高频频宽。

实际上为了控制补偿的大小，补偿电容C\(_{e}\)仅仅和Re的一部分构成电容补偿电路，例如图⑦中的R\(_{3}\)（75欧）和C2（2700微微法）就是这种电容补偿电路。 （待续）(电视接收技术讲座编写组)