彩色与黑白电视机有哪些异同？

随着我国国民经济的发展，我国的电视事业也在不断地进步。目前全国大多数电视台所播送的电视节目，都已经是彩色的了。因此，使用彩色电视机欣赏电视节目，远比使用黑白电视机进行收看，更加富有真实感。那么彩色电视机与黑白电视机两者之间究竟有哪些异同呢？这可能是许多无线电爱好者想要了解的问题。下面我们分别就其性能要求及电路结构两个方面加以介绍。

18. 白平衡 无 亮、暗白色色温

为了实现显示彩色图象，在电路结构方面，彩色电视机除了包括黑白电视机的所有部分以外，还增加了一些附加电路。彩色电视机的结构方框图如图1所示。图中阴影线部分是与黑白电视机不同的部分。按其功能来讲，彩色电视机可划分为三个部分，如图1。在第一部分电路中包括高频头、中频通道和伴音电路。它的工作原理与黑白电视机的相应电路基本相同。这部分的功能是接收电视台播送的高频电视信号，经放大、检波后，产生彩色视频信号，并取出伴音信号经放大、鉴频后送到扬声器。第二部分电路中，除了包括黑白电视机的视放电路（在彩色电视机中称为“亮度信号放大电路”）外，还包括把信号中的彩色信息分离和加工的色度通道电路以及将上述两部分电路输出的信号进行重新组合的矩阵电路。这部分电路总称为“解码器”。它所产生的红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色信号，加到第三部分——彩色图象显示电路中。第三部分包括三种基色信号的末级视放和使彩色显象管进行同步、扫描的偏转电路。下面结合这三部分电路的工作原理，介绍它们与黑白电视机的不同之处。

从电视天线接收进来的电波，经高频头和中放电路进行选择、放大后，一路通过视频检波器检出彩色全电视信号；另一路，通过伴音差拍二极管加到伴音通道中进行鉴频、放大产生声音信号。由于图象中的彩色信息是利用4.43MHz的彩色副载波来传送的，如图2所示，这种彩色信号是插在亮度信号当中的，所以在检波的过程中，彩色副载波可能会与伴音载波差拍，以致在亮度放大电路中产生2.07MHz的干扰信号。为了克服这种干扰，在彩色电视机的中频放大和视频检波电路中，要把伴音载波电平衰减至图象载波电平的-50dB（约1/300）以下。

另外，从图1可以发现，送到伴音通道的信号是从视频检波之前取出的，以免被过分衰减而影响伴音通道的灵敏度。因此，在彩色电视机的伴音通道前面需设置一个独立的伴音检波器，以产生6.5MHz差拍的伴音载波。这是与黑白电视机不同的。

由于在彩色电视信号频带的高频区域，有色度信号存在（见图2），为了保证彩色稳定，色副载波f\(_{s}\)处的电平不能太小。故中频放大电路的通频带要足够宽，一般比黑白电视机的略宽些，并且其特性曲线顶部不平度要小于1dB。这都比黑白电视机的要求高些，以免影响彩色图象的质量。

由于检波以后的彩色全电视信号中包含着亮度信号（或称Y信号）和色度信号，彩色解码器的作用就是要把亮度信号和色度信号分开，然后，再将色度信号中的色差信号解调出来，再与亮度信号进行反编码，产生R、G、B基色信号，再去激励彩色显象管，以重显图象。

解码器是彩色电视机的特有部分。它由亮度通道、色度通道和矩阵电路所组成，如图3所示。其中亮度通道的作用是将彩色全电视信号中的亮度信号（Y信号）放大。但是，它必然也将插入在视频频带内的色度信号同时放大，以致在荧光屏上显现出细网状的干扰图案。为了消除这种干扰，在亮度通道中接入一个4.43MHz的带阻陷波电路，以消除4.43MHz处的彩色副载波及其边频分量。

由亮度通道输出的信号不是直接加到显象管上，而是进入矩阵电路。

在色度通道中包括有色度放大器、梳状滤波器、同步检波器和彩色副载波恢复电路等，这些都是黑白电视机所没有的。当彩色全电视信号进入解码器色度通道，一方面将色度信号放大，使信号达到所需的电平，再经过梳状滤波器，分离出带副载波的正交的两个色差信号，即（B＇－Y＇）sinω\(_{s}\)t和±（R＇－Y＇）cosωst分别加到两个同步检波器的一个输入端；另一方面在色副载波恢复电路中，恢复在正交平衡调幅信号中已丢失的4.43MHz副载波，并使其产生两个相位正交的色副载波信号f\(_{s}\)/0°—和fs/±90°—，分别加到两个同步检波器的另一输入端。副载波f\(_{s}\)／0°—加到（B＇-Y＇）的同步检波器上，而副载波fs／±90°—则加到（R＇-Y＇）的同步检波器上，它们分别与所加入的色差信号都是同相位的。因为同步检波器只能检出同相位的信号，所以两个同步检波器能分别检出（R＇－Y＇）和（B＇－Y＇）两个色差信号，它们一起被加到矩阵电路中。

矩阵电路是由简单的有源或无源加法电路组成，它的作用是将色差信号和亮度信号加在一起实现三种基色信号复原，即（R＇-Y＇）＋Y＇= R＇、（B＇－Y＇）＋Y＇=B＇、（G＇－Y＇）＋Y＇=〔－0.51（R＇-Y＇）－0.19（B＇－Y＇）〕+Y＇=G＇。值得注意的是亮度信号和色度信号到达矩阵电路时间的重合问题，它决定彩色图象的清晰度。但是由于亮度通道的带宽比色度通道的带宽宽得多，信号通过色度通道的延迟时间，就比通过亮度通道的长。因此，必然会出现如图5所示的色度和亮度不重合的现象，一般是色度信号在时间上落后于亮度信号。

为了避免产生这种现象，在亮度通道中接入一根能使信号延时的电缆或接入一只由特殊材料制成的超声波延时线，使亮度信号从视频检波后的分离点开始到达矩阵电路的延迟时间，应与色度信号从分离点开始到达矩阵电路的延迟时间相等。这种在两个并联的通道中对延迟时间误差的补偿方法称为“延时均衡”。在我国生产的彩色电视机中，一般采用0.6微秒延迟时间的延时线进行补偿，就可满足要求。

另外，在彩色电视机中，视频检波后的信号，无论通过亮度通道或色度通道，都必须传送直流分量，以保持信号原来的直流电平。这是因为图象的亮暗是以黑色的消隐电平作为基准来衡量的，而彩色图象的重现又是利用三种独立的基色图象混合而产生，所以任何一种基色信号如果经过交流耦合而丢失直流分量的话，这时黑色的消隐电平就不能作为亮暗的衡量标准，就会影响颜色的正确性，特别是暗场的颜色将随图象内容而变化。图5是一种很少见的黑条白底图象和白条黑底图象在转换时的情况。当电视机能保持或恢复直流分量时，消隐脉冲的电平可保持不变，尽管从一个极端图象转变到另一个极端图象时，黑条白底和白条黑底的亮暗情况没有变化。如图5（a）所示，即黑条信号的峰顶仍在黑色电平处，白条信号的峰顶仍在白电平处。但如果通道电路不能保持或恢复直流分量时（例如电路中的某处是交流耦合，丢失了直流分量以后又不进行恢复），信号将按其平均电平为基准移动，如图5（b）所示。本来应该固定的基准黑色电平，就会随着图象信号的平均分量上下移动。于是白条黑底图象信号的黑电平（消隐脉冲）移到灰色电平位置，即黑色电平此时变为灰色，而白条峰顶处的电平则远远超过预定的白电平，亮度进入到饱和，以致散焦的程度。由此可见，没有正确的直流分量，图象将随其内容的变化而产生严重的亮度失真，使图象的背景黑时不黑，亮时不亮。使黑夜场面变为黄昏的场面，晴天的场面变为阴天的场面等等。并且，由于图象内容不能限制在固定的黑、白电平内，会增大通道放大器的动态范围要求，这对晶体管和集成电路都是十分不利的。

失掉直流分量的情况在黑白电视机中所引起的图象亮度畸变，有时不容易察觉。因为观察者不知道电台拍摄场景的亮度情况，无法对比，所以影响还不很大。故目前大多数黑白电视机均未考虑直流分量的传送和恢复。在彩色电视机中，色调、饱和度、背景颜色都是人所敏感的。彩色信号如不能传送正确的直流分量，会使蔚蓝色的天空变为绿色的，绿色的草原变为黄色的，鲜红色的帽徽变为粉红色的，甚至会使我们最熟悉的皮肤颜色也变得不象皮肤色了等等。所以，彩色电视机对直流分量传送的要求是比较严格的。这些也是与黑白电视机不同的。

彩色电视机的显示部分与黑白电视机最大不同之处，是采用了彩色显象管作显示器件。而为了激励彩色显象管工作，需要将R、G、B三基色信号分别由三个放大系统放大后送到显象管的三个阴极或栅极，使在屏幕上显示出彩色图象。

过去一直使用传统的三枪△形排列的荫罩式彩色显象管，为了使三基色图象能准确地重合，必须安装一个比较复杂的动会聚校正电路和光栅畸变校正电路。近年来出现了一种新型的自会聚彩色显象管，这种彩色显象管是把三个电子枪放置在水平面上并按一字形排列的，屏上的三色荧光粉是条状的，荫罩是长孔状的，如图6。为了消除电子束偏转过程中引起的会聚误差，自会聚彩色显象管均带有专门设计的、能产生一定的水平枕形磁场和垂直桶形磁场的精密偏转线圈，使三个电子束达到会聚。它的会聚性能已预先调好固定，在新型的彩色电视机中已不再存在复杂的“动会聚”校正电路，而且光栅的几何失真校正也可以简化。这样，自会聚彩色显象管的使用已近似和黑白显象管一样简单。

彩色电视机的扫描、偏转电路与黑白电视机是大体相同的，只不过是彩色显象管比黑白显象管需要有较大的偏转功率。为了保证彩色图象的亮度，彩色显象管还需供给较高的阳极高压和较大的射束电流，一般是需要25千伏的高压和1毫安左右的射束电流。这是因为在彩色显象管中，约有50％以上的电子束被荫罩吸收变为热能，因此对同样屏幕尺寸的显象管获得同等亮度来说，彩色显象管的高压功率要比黑白显象管增大约10倍。

另外，彩色电视机对高压要求有较高的稳定度。这是因为彩色图象是同时传送直流分量的，图象的对比度和亮度的变化会直接影响显象管射束电流的变化，如果高压电路的负载特性不好，则射束电流的大幅度变化，将会引起高压的大幅度波动。这样，不但会引起光栅幅度的变化，而且会引起聚焦和会聚变坏。

在黑白电视机的行输出级中经常采用“三次调谐”的高压变换电路，即高压变换变压器次级的漏感和分布电容的谐振频率高于逆程谐振频率达三倍。但“三次调谐”的高压脉冲是较窄的，当高压进行整流时，负载电流大小变化会引起高压较大的变化，如图7所示。故“三次调谐”高压变换电路除非加上一个高压稳定电路配合工作，否则不适宜单独地用于彩色电视机中。

在彩色电视机的行输出级中一般均采用“五次调谐”高压变换电路，它的高压脉冲较宽，当进行整流时，负载电流大小变化引起高压的变化较小，因此可以不采用高压稳定电路配合工作，如图8所示。为了进一步提高高压的稳定性，新型彩色电视机的高压变换电路还有工作在“9次调谐”或更高次调谐，使高压脉冲更宽，接近于矩形，以获得很好的高压调整率。

近来一般在彩色电视机中均设有防X射线过量辐射的电路称X射线保护电路，其作用是为了避免高压过高（超过25千伏）时，会产生过量的X射线辐射。其电路工作原理是在行振荡电路上并接一个高压检测电路，它只有当高压超出规定值时，才开始工作，并使行振荡电路停振。这个高压检测电路不一定直接检测25千伏的高压，可以通过检测高压变换变压器的另一线包整流所产生的低压，例如供给通道电路工作的+20伏电压即可。当高压出故障超过27千伏时，只要+20伏电压上升超过+2伏以上，高压检测电路的晶体管就导通，使行振荡电路暂时停止工作，没有高压输出，直到故障消除，行振荡电路才恢复工作，产生正常的高压。X射线保护电路是黑白电视机所没有的。

总之，彩色电视机除了解码器和彩色显象管外，其它部分虽与黑白电视机是大体相同的，但就是这些相同功能的部分，彩色电视机也有一些特殊要求。（黄仕机）