家用录象机讲座⑤ 视频信号处理系统——色度信号的重放

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NV-L15录象机的色度信号重放系统方框图如图1所示。该系统的主要作用是将从磁带上拾取的降频色度信号,复原为副载波频率为4.43MHz的彩色信号。此外还必须对彩色信号中,由于带速不稳、磁头旋转速度及磁带弹性等的变化,所引起的时基误差进行必要的校正。视频磁头从磁带上拾取的视频信号,经预放器IC501放大后,从IC801的13脚送到色度信号重放系统。下边对色度信号重放系统各部分电路进行分析。

图1
图1 🔍原图 (1781×1017)

1.低通滤波器:由L806、L809、C815、C818、C819组成的低通滤波器去除亮度调频信号分量而输出627kHz色度降频信号,经IC801的17脚送到自动色度控制电路(ACC)。

2.ACC电路:在重放期间用来维持色度信号的恒定电平。复合放大器的输出信号一路加到ACC检测器,检测色同步信号幅度的大小,以检测的结果去控制ACC电路的增益,使在重放期间色同步信号幅度保持不变。

3.主变换器:又称平衡调制器1,它的作用与记录方式相反。在记录方式,它将4.43MHz色度信号降频,变换为627kHz。其相位在CH-1工作期间为0°;在CH-2工作期间逐行旋转90°(或称逐行延时90°)。在重放方式,它将从磁头上拾取的627kHz彩色降频信号恢复成原来的4.43MHz信号并去掉相位旋转。主变换器有两个输入信号,一个是从ACC电路来的627kHz带相位旋转的降频色度信号,另一个是从副变换器来的带相位旋转的5.06MHz的信号。两个输入信号相位旋转特性是完全一致的,即在CH-1工作期间相位不变,在CH-2工作期间相位逐行延时90°。主变换器输出的是两个输入信号的和频信号(5.68MHz)和差频信号(4.43MHz)。和频信号被滤除而4.43MHz差频信号被送出进一步放大。差频信号中CH-2的相位旋转也被去掉,恢复了原来的0°相位。主变换器输出的4.43MHz色度信号,经放大后从IC801的10脚送出,由4.43MHz带通滤波器FL801进一步滤除和频信号分量和杂波干扰信号。经IC801的19脚返回到IC801内部,一路加到APC相位比较器,另一路从IC801的3脚输出。

4.副变换器:又称平衡调制器2。在重放和记录方式副变换器具有同样的功能,它提供相位锁定的并逐行旋转90°的5.06MHz的信号。副变换器有两个输入信号,一个是从晶体振荡器来的4.43MHz信号,另一个是从相位旋转电路来的带相位旋转的627kHz信号。如图1所示。5.02MHz压控振荡器产生的正弦波信号经1/8分频变为627kHz加到相位旋转电路,产生4个相位不同的627kHz的信号,它们的相位分别是0°、90°、-180°、-270°。相位旋转电路还受从IC801的6脚来的磁头开关脉冲的控制,在拾取CH-1信号期间仅送出0°相位的627kHz的信号,在拾取CH-2信号期间送出逐行相位旋转90°的627kHz的信号。从亮度信号处理电路来的行同步信号经亮度/色度板22脚和IC801的32脚加到单稳态电路,去掉均衡脉冲之后又经数字相位锁定环路去控制相位旋转电路,使4个相位不同的627kHz信号逐行送出。副变换器输出的是两个输入信号的和频信号(5.06MHz)和差频信号(3.8MHz)。差频信号被滤除,5.06MHz和频信号经IC801的33脚送出加到5.06MHz带通滤波器FL801进一步去除差频信号和其它杂波信号,经IC801的5脚加到主变换器电路。加到主变换器电路输入端的5.06MHz的相位在CH-1工作期间为0°,在CH-2工作期间逐行旋转90°。由于重放期间,主变换器所需要的5.06MHz相位旋转特性与记录期间相同,副变换器以及有关电路与记录通道公用。

5.消除相邻磁迹的串扰:在PAL制录象机内用2行(128μs)延时线消除相邻磁迹的串扰,而在NTSC制录象机中则用1行延时线消除相邻磁迹的串扰。松下NV-L15录象机能够重放NTSC制录象节目带,所以在色度重放回路中既有2行延时线又有1行延时线,由电子开关来选择不同的延时线工作。现在以PAL制录象机为例说明消除相邻磁迹串扰的过程。家用录象机为了提高纪录密度,将相邻磁迹之间的保护带去掉了。在重放时由于走带抖动,CH-1磁头除了拾取CH-1磁头所记录的磁迹之外还拾取了部分CH-2磁头所记录的磁迹,造成了亮度和色度串扰信号。亮度串扰用两个视频磁头的方位角不同来克服,VHS系统方位角为±6°,±6°的方位角能使亮度串扰信号衰减40dB左右。但对色度降频信号来说,由于频率很低而方位角衰减不明显。色度信号串扰的最大值可能达到理想重放信号的24%,这将严重地影响到重放图象的质量。减小色度信号串扰的基本原理是利用相邻行的电视信号之间具有的相关性。可以利用移相或倒相的方法使相邻行之间的串扰信号的相位相反,而主信号(重放信号)相位相同。然后利用延时线使信号在延时之后相加,串扰信号被抵消了而主信号被增强了。用矢量来表示磁带上两个视频磁头记录的色度信号的相位如图2所示。CH-1记录A1场磁迹信号,CH-2记录B1场磁迹信号。根据PAL制彩色电视原理彩色副载波的相位逐行旋转90°。在记录期间CH-1记录的彩色信号没有旋转,所以其相位仍是逐行旋转90°。而CH-2记录的彩色信号除了逐行旋转90°之外还要逐行延时90°,其结果如图2所示。具有这样矢量的信号记录在磁带上,重放时CH-1拾取A1磁迹的信号,矢量如图3中双线箭头所示,CH-1还拾取部分B1磁迹的信号,矢量如图3中单线箭头所示。双线箭头代表主信号,单线箭头代表串扰信号。恢复了彩色副载波4.43MHz的重放彩色信号分两路输出,如图4所示。一路直接送到加法器电路,另一路经2行延时线后送到加法器电路。这样第3行与第1行的信号相加,结果双线箭头代表的主信号加强了,单线箭头代表的串扰信号被抵消了。这样CH-1拾取的串扰信号被去除了,如图5所示。重放时CH-2拾取B1磁迹信号,如图6所示。双线箭头代表主信号,单线箭头代表串扰信号。CH-2拾取的信号要进行逐行旋转90°处理。处理之后主信号的矢量如图7中双线箭头所示。CH-2拾取的串扰信号也随之旋转90°,处理之后串扰信号的矢量如图7中单线箭头所示。经2行延时线和加法器电路之后,双箭头代表的主信号增强了,而单箭头代表的串扰信号抵消了,如图8所示。

图2
图2 🔍原图 (810×720)
图3
图3 🔍原图 (633×1366)

6.伪时基校正:录象机中由于带速的变化、磁头旋转速度的变化以及磁带的弹性引伸受环境温度和湿度的影响而引入的时基误差必须加以校正。时基误差主要包括行同步信号,场同步信号及色同步信号的频率和相位误差。对于行、场同步的时基误差由伺服电路来解决,对于副载波的相位误差采用信号变换式时基校正法—伪时基校正来克服。

在重放彩色信号中可能包含有“P”相移成分(即627kHz+ΔP+旋转信号)加到主变换器的输入端。如前所述,在主变换器中将旋转信号去掉而把627kHz升频为4.43MHz。但主变换器的输出信号仍然存在“P”相移成分ΔP,图9示出伪时基校正中频率变化关系。该信号(4.43MHz-ΔP)送到重放APC相位比较器中做为取样信号。一个稳定的、不带任何相移成分的4.43MHz晶振信号做为参考信号也送到APC相位比较器中。APC相位比较器输出的误差信号送到5.02MHz压控振荡器(VCO)中产生5.02MHz+8ΔP的信号,再经1/2和1/4分频电路,及相位旋转电路,产生(627kHz+ΔP+相位旋转)信号再加到副变换器。副变换器的另一个输入信号是稳定的、不带任何相移成分的4.43MHz晶振信号,副变换器的输出为(5.06 MHz+ΔP+相位旋转)信号。这个信号送到主变换器中与重放彩色信号(627kHz+ΔP+相位旋转)信号相减,主变换器输出去掉旋转信号和ΔP的4.43MHz重放彩色信号。这样就去掉了重放彩色信号中“P”相移成分,达到伪时基校正的目的。

图4
图4 🔍原图 (1054×682)

7.频率检测器:这个电路仅用于色信号重放电路中。在重放期间,重放APC相位比较器的输入信号有两个,一个是由晶体振荡器产生的稳定的4.43MHz信号,另一个是重放彩色信号4.43MHz。APC相位比较器检测两个输入信号的相位差,并将产生的相位误差电压加到5.02MHz压控振荡器,以便消除任何相位波动。因为APC相位比较器仅仅能够比较色同步期间副载波的相位差,而色同步部分又很窄(仅包含11个副载波周期),当误差信号较大时很容易使相位环路失锁,重放图象将出现彩色误差,为此加入了频率检测器电路。它是由一些计数器和其他电路组成的,对5.02MHz压控振荡器的频率进行检测。当该振荡器的频率偏离标准频率一定范围时,发出调整脉冲使振荡器的振荡频率回到所限范围内。频率检测器在4行期间,由计数器计出5.02MHz振荡器所产生的脉冲个数,当第一个行脉冲到来时计数器开始计数,到第5个行脉冲到来时计数器停止工作。如果5.02MHz振荡器的频率是正确的,计数器将与1284这个脉冲数锁定,频率检测器的输出为高阻,仅仅由重放APC电路去控制5.02MHz压控振荡器的工作。如果计数器所记数目比1280少,频率检测器将产生一个正极性1行宽的脉冲加到5.02MHz振荡器以便调整振荡器的频率到正常值;如果计数器的数目比1288多,频率检测器将产生一个负极性1行宽的脉冲加到5.02MHz振荡器以便调整振荡器的频率到正常值。频率检测器中计数器所能容许的公差范围是1280~1288,这个范围内频率检测器没有任何输出。

图5
图5 🔍原图 (717×446)

8.重放色同步调整脉冲发生器电路:任何PAL彩色电视信号的色同步信号的相位,每行相对水平轴变化±45°,这就引起APC相位比较器的输出也在每行间隔内变化,如图10所示。因此5.02MHz振荡器的频率也随之波动。附加的色同步调整脉冲发生器电路可以有效地稳定这个频率。在没有加色同步调整脉冲时,5.02MHz振荡器的输入波形如图10(a)所示。如果有一个如图10(b)所示的波形也加到5.02MHz振荡器内,则频率波动被抵消,如波形(d)所示。如果由于某些原因使色同步调整脉冲发生器输出脉冲如波形(c)所示,误差将加倍。使色同步调整脉冲发生器产生如图中(e)波形时,误差检测器检测到这个信号并进行倒相处理,最终使5.02MHz振荡器的输入为一个相位没有波动的稳定信号。(葛慧英)