电视机中的伴音集成电路——KC583

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KC583集成电路的任务是完成第二伴音中频限幅放大、鉴频以及音频放大等电路功能,从而大大地简化了电视机伴音系统的设计、组装和调试工作。其典型应用时的外围电路如图1。它分为四个单元,即内部稳压电源、伴音中频限幅放大器、鉴频与缓冲放大器、音频放大器等。

图1
图1 🔍原图 (1785×959)

下面介绍各部分的工作原理。

内部稳压电源

BG\(_{13}\)、BG14管分别组成简单的串联型稳压电源。稳压器BG\(_{13}\)的输出电压UE13=U\(_{W2}\)=6V,作第一级第二级伴音中放的电源电压,同时作BG12管的供电电压。BG\(_{12}\)管分别与BG3、BG\(_{7}\)、BG11组成取决于电阻比的恒流源电路。稳压器BG\(_{14}\)的输出电压UE14=U\(_{DW2}\)=6V,为鉴频器电路的二极管D2、D\(_{3}\)与D4、D\(_{5}\)提供偏置电流,同时为缓冲放大器BG15、BG\(_{16}\)管提供基极偏置。很显然,图1中的、、 脚的静态电位等于D4、D\(_{5}\)中点电压即U=U\(_{=U}\)=U\(_{E14}\)-UD2=5.3V。

利用内部稳压电源可使第一级、第二级中放与其他部分相互隔离,抑制因公用电源而引起的串扰。由于稳压器的输出阻抗低,因此可大大简化电源退耦电路。

伴音中频限幅放大器

在电视信号中,伴音信号是用调频制传送的,图象信号是用调幅制传送的。伴音中频信号经视频检波器与图象中频信号差拍而产生的第二伴音中频虽然是调频波,但作本振信号的图象中频信号却是调幅波,故差频后的6.5MH\(_{Z}\)在某些情况下并非纯等幅的调频波而存在一些寄生调幅。为抑制调幅干扰,伴音中频放大器还应具有良好的限幅特性。在KC583集成电路中,这一功能是由BG1~BG\(_{11}\)组成的三级带有恒流源的差动放大器来完成的。

从HA1167集成电路的预视放级经6.5MH\(_{Z}\)的选频变压器将第二伴音中频信号送至KC583集成电路的③、④脚。BG1~BG\(_{4}\)管为一中放。其中BG1、BG\(_{2}\)管为差动对管,BG3管为其公共射极恒流源。BG\(_{4}\)管为射随器,起缓冲隔离和直流电位移动作用。BG5~BG\(_{8}\)管组成二中放。BG5、BG\(_{6}\)为差动对管,BG7管为其公共射极恒流源。BG\(_{8}\)管为射随器。BG2、BG\(_{6}\)管的基极偏置是由BG8管的发射极电阻R\(_{8}\)上的压降提供的。它通过反馈电阻R9送往BG\(_{2}\)、BG6管的基极,这就使电路具有自动稳定工作点的作用,它的热稳定性好。因为R\(_{9}\)通过④脚接有电容3C11作旁路,所以反馈到BG\(_{2}\)、BG6管基极的只有直流成分,级间没有交流反馈。BG\(_{9}\)~BG11管组成三中放。BG\(_{9}\)、BG10为差动对管,BG\(_{11}\)管为公共射极恒流源。BG10管的集电极连至,外接6.5MH\(_{Z}\)的双调谐回路,将放大后的第二伴音中频信号耦合至鉴频器。由于BG1,BG\(_{5}\)、BG9管集电极接至电源(E\(_{C}\)或UE13),BG\(_{2}\)、BG6及BG\(_{1}\)0管的基极分别经电容3C11和3C\(_{8}\)旁路到地,因此它们组成的是三级单端输入——单端输出的差动放大器,或者说三级共集——共基组态放大器。我们知道,共集电路(射随器)具有深度负反馈,电压增益小于1,但输入阻抗高、输出阻抗低,具有良好的隔离作用;共基电路输入阻抗低,但其内部反馈小,工作稳定性好。因此共集一共基电路具有很好的稳定性。

下面我们再来看一下差动放大器的限幅特性。利用晶体管的截止和饱和两种工作状态,可获得限幅特性。然而对频率为6.5MH\(_{Z}\)的第二伴音中频信号而言,由于晶体管退出饱和区而伴随着的延迟效应,会出现不能容忍的相位失真。利用差动放大器的硬限幅特性,就可获得没有时间延迟的限幅特性。

图2
图2 🔍原图 (330×335)

根据差动放大器的传输特性可知,对图2所示电路,当U\(_{B2}\)为固定电位,而UB1比它低100mV\(_{P}\)以下时,I0全部流入BG\(_{2}\)管,即IC2=I\(_{0}\),IC1=0,并保持BG\(_{2}\)管的集电极电位U'C2=(=E\(_{C1}\)-I0R\(_{L}\))不变;而当UB1比U\(_{B2}\)高100mVP以上时,I\(_{c1}\)=I0,I\(_{C1}\)=I0,I\(_{C2}\)=0,U"C2(=E\(_{C}\))也保持不变。从而起到了对UB1的上、下限幅作用。因此,只要适当配置R\(_{L}\),当输入信号超过100mVP时,就能实现不进入饱和区的硬限幅特性,从而解决了由于晶体管退出饱和区而产生的相位失真。应当注意的是,U\(_{B1}\)比UB2低100mV\(_{P}\)。以下时,IC2=I\(_{0}\)且保持不变,并不是由于BG2管处于饱和状态所引起的,而是由于I\(_{C1}\)=0,I0已全部流入BG\(_{2}\)管,I0又不受U\(_{B1}\)的控制,IC2也就不能再增大了。这就是说,差动放大器用来作限幅放大器,不论是BG\(_{1}\)管还是BG2管都不处于饱和状态,同三极管限幅放大器相比,这是个很突出的优点。由于采用三级差动放大器作第二伴音中频放大器,其电压增益可达75dB,输入信号达350μV时,就开始限幅,所以整个伴音中频通道的调幅抑制比可达40dB。

鉴频器与缓冲放大器

鉴频器是调频波的解调装置(见图3),它从调频波中检出音频调制信号。调频信号u\(_{i}\)加至鉴频器的输入端,然后进行调制方式的变换,将等幅的调频波变换成调幅—调频信号u,再用幅度检波器检出其包络uAF。由此可见,鉴频器是将频率的变化,线性地转换为电压变化的频率——电压转换器。在中心频率f\(_{0}\)时,鉴频器输出电压为零,当信号频率向高端或低端偏离f0时,则分别得出正、负极性的输出电压。

图3
图3 🔍原图 (449×568)

KC583集成电路的鉴频器是一种不对称比例鉴频器(见图1)。图中二极管D\(_{2}\)、D3为鉴频二极管,D\(_{4}\)、D5做稳压管,其正向压降之和为1.4V,为D\(_{2}\)、 D3提供偏置,同时起着类似于分立元件不对称比例鉴频电路中的检波负载的大电解电容器的作用。R\(_{19}\)为检波负载电阻。R17、R\(_{18}\)为平衡电阻。鉴频管D2的检波通路是:D\(_{2}\)→L1-1→L\(_{2}\)→3C05→R\(_{19}\)→D5D\(_{4}\)→R17→D\(_{2}\),在3C05上产生一个对地而言的正电压。而鉴频管D\(_{3}\)的检波通路是:D3→R\(_{18}\)→R19→3C\(_{0}\)5→L2→L\(_{1}\)-2→D3,在3C\(_{0}\)5上产生一个对地而言的负电压。对于交流音频电压,当f=f0时,D\(_{2}\)与D3上的中频电压相等,这样在3C\(_{0}\)5上产生的检波电压相互抵消,使输出等于零。当f>f0时,D\(_{3}\)上的电压大于D2上的电压,这样在3C\(_{0}\)5上产生的检波电压负向大于正向,使输出为音频信号的正半周。当f<f0时,则反之,使输出为音频信号的负半周。这样在3C\(_{0}\)5上将出现完整的音频电压。检出的音频电压经去加重网络3R01、3C\(_{1}\)0送至脚,直接耦合至BG15管的基极。BG\(_{15}\)、BG16管组成同极性复合管作射随器,起缓冲隔离作用。从BG\(_{16}\)管射极输出的音频信号送至⑤脚,经音量调节电位器3W01后,由⑦脚送回集成电路的音频放大器。

音频放大器

音频放大器是典型的复合互补对称式推挽功率放大电路(见图1)。 BG\(_{18}\)、BG21管组成同极性复合管,BG\(_{22}\)、BG23管组成异极性复合管,构成复合管互补输出级。BG\(_{2}\)0管为推动级,它的集电极接有D6、D\(_{7}\)和BG19管。D\(_{6}\)、D7和BG\(_{19}\)管的BE结作BG18、BG\(_{21}\)、BG22、BG\(_{23}\)的偏置,使其有一个合适的静态工作点,在无信号输入时,四管并非截止,而有一定的静态电流,使其工作接近于甲乙类,使互补输出管在小信号工作时无交越失真。

D\(_{6}\)、D7和BG\(_{19}\)管同时补偿BG18、BG\(_{21}\)、BG22、BG\(_{23}\)的BE结的温度特性,以稳定输出级工作电流。由于D6、D\(_{7}\)和BG19管BE结动态电阻很小,信号在其上压降很小,所以B点和C点信号电压基本相等。为使输出波形正负半周对称,采用自举方式,以提高负半周的电压幅度。3C\(_{16}\)为自举电容,3R03为隔离电阻。BG\(_{17}\)管为输入级,其输出信号直接耦合至BG20管的基极。BG\(_{17}\)管的射极电阻R23是接到功放输出端⑧脚,以构成直流负反馈。而R\(_{23}\)、3C15和3R\(_{0}\)4构成交流负反馈,这样无论是输出端的静态电压还是交变量都经R23反馈到BG\(_{17}\)管的射极,从而达到稳定静态工作点、改善输出波形、降低输出阻抗的目的。为了消除高频自激,设有消振电容CP。音频放大器电源E\(_{C2}\)由整流器直接供给,为17V。音频输入信号,经BG17管放大后,送到推动级BG\(_{2}\)0,再经互补输出级,送至16Ω的负载,最大输出功率可达2W。(郑凤翼)