场积分电路R·C的选择

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在电视机场扫描电路中,场积分电路主要有两个作用,一个是利用场、行同步信号的频率高低和脉冲宽度的不同而把场同步信号从复合同步信号中分离出来,这叫做频率分离;另一个是供给场振荡器一个较理想的同步脉冲,使场振荡频率与发射台发送的场同步信号同步。要完成这两个任务,必须适当选择场积分电路的时间常数。可是时间常数怎样选择才算“适当”呢?下面结合我们的实践谈一点看法,供参考。

图1
图1 🔍原图 (881×321)

图1(a)虚线框内是最简单的RC积分电路,在RC积分电路的输入端,接一个直流电源E,当开关K扳到“1”时,由于电容C两端的电压不能突变,uc=0,此时E全部降在电阻R上,即uR=E。同时,E通过R开始给C充电,此时充电电流最大,I\(_{充}\)= E/R。随后,电容C两端的电压按指数规律上升,随着uc上升,充电电流I充=(E-uc)/R逐渐减小,uc上升的速度也越来越慢。当开关扳到“2”时,电容C又通过R放电,放电电流I\(_{放}\)=Uc/R,电容C上的电压波形如图1(b)所示。可见,电容C的充放电速度与R和C的数值有关,通常将R和C的乘积叫做时间常数,一般用τ表示,即τ=R· C,R和C的单位取欧姆和法拉时,τ的单位是秒。显然,τ越大,充电时间越长,u\(_{c}\)上升的也越慢。另外uc上升的幅度与开关合上的时间长短有关,开关合上的时间越长,u\(_{c}\)上升的幅度越大(输出电压也越大),反之,开关合上的时间越短,uc上升的幅度也就越小(输出的电压也越小)。这种情况与RC积分电路输入端加上矩形脉冲的情况相类似,输入的矩形脉冲宽度宽,相当于开关合上的时间长,输入脉冲宽度窄,相当于开关合上的时间短。

从上述RC积分电路工作的过程可知,当不同宽度的矩形脉冲通过积分电路时,有如下基本特性:第一,对于一个R·C数值一定的积分电路来说,输出脉冲幅度的大小是随着输入脉冲的宽度不同而不同,输入脉冲宽度越宽,输出脉冲幅度就越大;相反,输入脉冲宽度越窄,输出的脉冲幅度也越小,如图2(a)所示。第二,对于幅度一定、宽度相同的脉冲来说,输出脉冲的幅度随时间常数τ的大小而变化,时间常数τ越大,输出脉冲的幅度越小;时间常数τ越小,输出脉冲幅度越大,如图2(b)所示。

图2
图2 🔍原图 (847×414)

大家知道,我国电视标准规定,场频为50Hz,行频为15625Hz;场同步脉冲宽度为160微秒,行同步脉冲宽度为4.7微秒。行、场同步脉冲经幅度分离后,其幅度是相同的,但是它们的脉冲宽度是不同的。因此,只要适当地选择积分电路的时间常数,根据上述特性,就可将场同步信号从复合同步信号中分离出来。针对场积分电路的两个任务,选择时间常数时,通常应考虑以下几点:

1.应使场扫描频率受行同步信号的干扰尽量减小,这就要求积分电路对行同步脉冲的输出应尽量降低。因此,时间常数τ应选择大一些,并应在4.7μs<<τ<160μs的范围内选取,使行同步脉冲通过RC积分电路时,刚开始充电,马上就开始放电,其幅度受到充分的抑制。如果用U\(_{V}\)和UH分别表示输出的场和行脉冲的幅度,如图3所示,从尽量减小行脉冲干扰的作用考虑,U\(_{V}\)/UH越大越好,U\(_{V}\)/UH叫做行脉冲抑制系数,用K\(_{H}\)表示,即KH=U\(_{V}\)/UH。时间常数τ选的越大,行脉冲抑制系数也就越大。

图3
图3 🔍原图 (747×192)

2.要求场同步范围应足够宽。这就要求积分电路输出的场同步脉冲幅度要大。因此,时间常数τ又应选小一点。由RC积分电路的特性二可知,对于幅度一定、宽度相同的场同步脉冲来说,时间常数τ越小,输出的脉冲幅度就越大。在场振荡器一定的情况下,场同步范围基本上决定于输送给场振荡器的同步脉冲幅度。

3.尽可能保证场振荡频率的稳定性和隔行扫描的准确性。从这一点出发,又要求积分电路的时间常数应尽量小。积分电路时间常数小一些为什么场振荡频率就稳定呢?大家知道,场振荡器是受外来场同步脉冲同步的。在电视机中,场振荡级一般多采用间歇振荡器,现以晶体管间歇振荡器为例,来看一看场同步脉冲对场频的影响。晶体管场振荡器基极有一个触发电平,当场同步脉冲为理想的矩形脉冲时,场振荡器基极电压的波形如图4(a)所示。在同步脉冲(积分电路的输出脉冲)未加上时,场振荡器作自由振荡,其基极电压波形按照图中虚线所示的趋势放电达到触发电平时,管子才导通;在同步脉冲加上时,提前使基极电压达到触发电平,管子提前导通,使场振荡周期被外来同步脉冲所同步。但是,如前所述,场同步脉冲经RC积分电路后,输出脉冲变成三角形波(见图1b),这样振荡器的基极电压波形如图4(b)所示。由于某种原因使场振荡器的触发电平发生变化时(例如由E\(_{o}\)变为Eo′),当积分电路时间常数τ选的较大时,由于场同步脉冲前沿上升时间增大,使场振荡器原来在A点触发导通变成了在B点触发导通,从而使场振荡周期T\(_{V}\)变化了ΔTV。这样就造成场频不稳,严重时会使场发生抖动甚至破坏隔行扫描的准确性。

图4
图4 🔍原图 (904×447)

另外在调整场频时,会使振荡器的自由振荡周期发生变化,由于场同步脉冲前沿上升时间的存在,如图5所示,也会造成在A点或B点的不同触发,同样会使场振荡周期发生变化,严重时也会造成场抖动或隔行扫描被破坏等不良现象。根据以上两点分析,为了减小场同步脉冲前沿的上升时间,以免造成误触发,所以时间常数τ应选小一些。

图5
图5 🔍原图 (541×281)

上述三种情况对时间常数τ的要求是矛盾的,因此在选择场积分电路的时间常数时,要互相兼顾。首先应保证有足够大的行脉冲抑制系数,以减小行脉冲对场同步的干扰,所以时间常数τ应适当选大一点。在保证行脉冲抑制系数足够大的前提下,时间常数τ可适当减小一点,以便缩短场同步脉冲前沿的上升时间,减小误触发。为了更好的兼顾,通常采用二节或三节积分电路,目前晶体管电视机的场积分电路,多采用二节积分电路。图6为一节、二节、三节积分电路的输出电压波形,从图可以看出,二节或三节积分电路输出电压的波形起始段上升非常缓慢,这一特性恰好使持续时间较短的行同步脉冲得到相当大的抑制,从而大大提高行脉冲抑制系数。经过一小段缓慢上升之后,就开始以较快的速度上升,曲线中间段上升的斜率比单节积分电路小不了多少,因此,只要利用中间段来进行同步,还是较理想的。

图6
图6 🔍原图 (525×388)

我厂在设计生产海燕牌12JD—A电视机时,对于如何选择场积分电路时间常数的问题曾作了多次实验,结果见表1(表中输出波形是在断开场振荡器的情况下观测的)。第一种情况,时间常数选的较大,第一节为136μs,第二节为112μs,虽然行脉冲抑制系数大,行脉冲得到充分抑制,但场同步脉冲幅度比较小,并且前沿上升时间长,容易引起场频不稳;第二种情况,时间常数选的较小,虽然场脉冲幅度较大,但行脉冲抑制系数下降,容易造成行同步脉冲的干扰;第三种情况,时间常数选的比较合适,第一节为62μs 第二节为39μs,此种情况,场同步脉冲幅度较大,场同步范围较宽。有一点很小的行同步脉冲输出,不会干扰场的工作。场同步脉冲前沿上升时间较短,场频较稳定。

图7
图7 🔍原图 (1854×621)

在采用两节积分电路时,一般第一节的时间常数应选大一点,尤其是R\(_{1}\)应取大一点,这样可以提高积分电路的输入阻抗,减小对幅度分离放大器的影响。从第二节起,就按低通滤波器来考虑,为了减小场同步脉冲的衰减,应把R2取得小一些,把C\(_{2}\)取得大一些。(童良骅、姜永周、李平新)