專利名稱：提高電視機(jī)頻寬的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高電視機(jī)頻寬的方法及裝置，尤其涉及一種提高電視機(jī)頻寬以使電視機(jī)適用于播放數(shù)字格式清晰度圖像的方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的數(shù)字音視頻播放設(shè)備，如DVD、硬盤錄像機(jī)、PMP(便攜式媒體播放器)等，圖像的清晰度都在450線以上，此類設(shè)備要求視頻播放帶寬必須高達(dá)9兆以上，而對于逐行掃描電視，在同樣清晰度之下，對視頻帶寬的要求更高，比隔行掃描電視的視頻帶寬要高一倍，如要求圖像的清晰度為450線，對于逐行掃描電視則要求視頻帶寬必須高達(dá)18兆。另外，隨著我國的數(shù)字電視電視節(jié)目推廣開播，標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視要求圖像的清晰度為450線以上，而高清晰度數(shù)字電視要求圖像的清晰度為720線以上，此二者分別要求電視視頻帶寬高達(dá)9兆和27兆以上，為實(shí)現(xiàn)完全顯示我國的HDTV-1920X1080i圖像標(biāo)準(zhǔn)格式，則需要視頻帶寬高達(dá)64兆。
然而，目前現(xiàn)有的CRT電視機(jī)在收看PAL制電視節(jié)目的時候，圖像清晰度大約只有300線，這是因?yàn)槲覈M電視制式的帶寬只有6兆，因此，現(xiàn)有CRT電視機(jī)中普遍使用的視頻放大電路一般都無法達(dá)到適合播放數(shù)字格式清晰度圖像的要求。
請參閱圖1，揭示了一種現(xiàn)有CRT電視機(jī)中使用的視頻放大電路。其中，V1是視頻放大管，C0是顯像管陰極對地的分布電容，以及視頻放大管集電極對地的等效電容。顯像管陰極對地的電容通常為5～10pF(具體與顯像管型號和管座結(jié)構(gòu)及PCB布線有關(guān))，視頻放大管集電極對地的等效電容為2～10pF(具體與晶體管型號和集電極電流有關(guān))。當(dāng)顯像管陰極對地的分布電容和視頻放大管集電極對地的等效電容確定以后，由放大電路負(fù)載R1的阻值來決定視頻帶寬。
請一并參閱圖2a至圖2c，上述視頻放大電路輸入脈沖信號(方波)幅度相同、脈沖寬度不同時的輸出波形如圖所示，其中虛線表示理想輸出波形，實(shí)線是實(shí)際輸出波形。其中τ為時間常數(shù)(τ＝R1XC0)，當(dāng)脈沖負(fù)方波輸入時，視頻放大管截止，電源電壓通過R1向C0充電，輸出電壓就是C0兩端的電壓，其充電過程按指數(shù)規(guī)律變化，電壓上升率dv/dt在電容充電起始階段近似與τ成反比，由此可知，τ越小輸出波形的幅度失真就越小，或τ越小視頻放大電路的頻帶就越寬；而當(dāng)輸入脈沖為正方波時，視頻放大管導(dǎo)通，由于視放管導(dǎo)通的內(nèi)阻很小，因此電容C0兩端的電壓通過視頻放大管的集電極到發(fā)射極放電過程比充電過程快很多。
因視頻放大電路通常都按輸出電壓的半功率點(diǎn)(電壓幅度的0.707倍)來定義通頻帶，由圖2a至圖2c可知，輸出電壓從0上升到電壓最大值的半功率點(diǎn)大約需要1.2τ的時間，而輸出電壓由電壓最大值下降到10％時，需要的時間小于τ，由此，可將2τ時間作為脈沖信號的周期來定義視頻信號的最高頻率，即視頻放大電路的最高工作頻率的周期約等于2τ。當(dāng)視頻信號的最高頻率高于1/2τ時，視頻放大電路輸出信號的幅度將小于半功率點(diǎn)，并且兩個脈沖的前后沿將連在一起，即圖像清晰度將下降。
顯然，R1的阻值取得越小對提高視頻帶寬越有利，但R1的阻值取得過小，此種現(xiàn)有視頻放大電路的工作電流和損耗功率將增大，由于受到V1損耗功率和耐壓以及開關(guān)速度的限制，使得R1的阻值又不能取得太小。
因?yàn)樯鲜霈F(xiàn)有視頻放大電路的電源EC的電壓通常為200V，視頻放大電路輸出信號的最大動態(tài)范圍通常為150V，因此R1兩端的平均電壓降應(yīng)為75V，V1集電極與發(fā)射極之間的平均電壓降為120V，但V1集電極的最大損耗通常只有2瓦(25℃時)，當(dāng)在85℃情況下工作時，V1集電極的最大損耗將下降到只有0.6瓦左右，由此可得V1最大集電極電流為5毫安(平均值)，即R1的阻值最小只能取到15k。若R1的阻值還需進(jìn)一步減小，則V1必須帶散熱片，此時V1最大集電極電流可以取到15毫安，R1的阻值最小可取到5k。
假設(shè)C0為8pF，R1為15k，根據(jù)上述分析，當(dāng)R1為15k時，可以求得上述現(xiàn)有視頻放大電路的最大視頻帶寬為4.2兆；當(dāng)R1為5k時，可以求得上述現(xiàn)有視頻放大電路的最大視頻帶寬為12.5兆(此計算結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用結(jié)果基本相符)。
由此可知，上述現(xiàn)有視頻放大電路無法滿足逐行掃描電視圖像清晰度為450線，即視頻帶寬18兆的要求，更無法滿足HDTV高清晰度電視圖像清晰度為720線，即視頻帶寬27兆的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種提高電視機(jī)頻寬的方法及裝置，其解決了目前視頻放大電路無法滿足高清晰度電視的圖像清晰度對視頻帶寬的要求的問題。
解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為提供一種提高電視機(jī)頻寬的方法，其包括以下步驟a)將輸入電視機(jī)的視頻放大器的視頻信號中的交流信號和直流信號分離；b)將分離后的交流信號和直流信號分別放大，以降低輸出信號最大動態(tài)范圍，從而減小所述視頻放大器負(fù)載的阻值來提高視頻放大器的視頻帶寬；c)將分別放大后的交流信號和直流信號迭加后輸出至電視機(jī)的顯像管。
所述方法中的交流信號和直流信號被分離放大的同時還經(jīng)倒相處理。
所述方法中的直流信號是指直流分量中的純直流部分，其被從輸出信號中剔除。
在所述方法中還包括將末級視頻輸出信號對同步頭信號進(jìn)行壓縮的步驟。
本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案為提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述的提高電視機(jī)頻寬的方法的裝置，其包括視頻放大器，所述視頻放大器包括交流信號分離電路、直流信號分離電路、交流放大器、直流放大器及交直流信號迭加電路，其中交流信號分離電路和直流信號分離電路用于將輸入視頻放大器的視頻信號的交直流信號分離并分別輸送至交流放大器和直流放大器分別放大，交直流信號迭加電路再將分別放大后的交直流信號迭加輸出至電視機(jī)顯像管。
所述交流信號分離電路包括一消隱脈沖信號放大管，其與一二極管組成嵌位電路，對輸入信號進(jìn)行0電平嵌位，保證被分離后的視頻交流信號中的消隱信號電平基本接近0電位。
所述直流信號分離電路包括一消隱脈沖信號放大管以使其輸出信號正好是每行圖像輸入信號的消隱電平。
所述直流信號分離電路還包括一直流取樣單元，其包括一隔離二極管和一電容，所述輸出信號通過隔離二極管對電容進(jìn)行充電。
所述交流放大器和直流放大器分別包括用于放大的晶體管。
所述交直流信號迭加電路包括一電容和一負(fù)載，所述放大后的交流信號通過所述電容與放大后的直流信號在負(fù)載上迭加后輸出至電視機(jī)顯像管。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提高電視機(jī)視頻帶寬方法及裝置通過交直流分離電路將輸入視頻放大器的視頻信號分離后分別放大后再迭加，可降低輸出信號的最大動態(tài)范圍，以實(shí)現(xiàn)提高視頻放大器的視頻帶寬，以滿足高清晰度電視的圖像清晰度對視頻帶寬的要求。


圖1是現(xiàn)有CRT電視視頻放大電路的原理示意圖；圖2a、圖2b和圖2c是現(xiàn)有CRT電視視頻放大電路輸入脈沖信號幅度相同、脈沖寬度不同時的輸出波形；圖3是本發(fā)明提高電視機(jī)視頻帶寬方法的原理方框圖；圖4a、圖4b和圖4c是本發(fā)明提高電視機(jī)視頻帶寬方法的視頻交、直流信號分離與放大電路各部分視頻信號的基本波形圖；圖5a、圖5b和圖5c是本發(fā)明本發(fā)明提高電視機(jī)視頻帶寬方法的經(jīng)分離放大后的視頻交直流信號又復(fù)合在一起的波形圖；圖6是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提高電視機(jī)視頻帶寬方法的一具體實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
視頻放大器的主要衡量指標(biāo)包括視頻帶寬、動態(tài)范圍和輸出功率，即視頻帶寬、動態(tài)范圍和輸出功率三者的乘積等于一個常數(shù)，當(dāng)輸出功率和動態(tài)范圍被確定后，視頻帶寬就無法再提高。
請參閱圖3、圖4及圖5，本發(fā)明提高電視機(jī)視頻帶寬的方法是通過將視頻交直流信號分離放大以進(jìn)一步減小視頻放大器的負(fù)載阻值來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵陔娨曇曨l圖像信號中都包含有交流和直流兩種信號，本發(fā)明提高電視機(jī)視頻帶寬的方法首先將輸入視頻放大器的視頻信號(階梯信號，如圖4a所示)中的交流信號和直流信號分離，其次將分離后的交流信號(如圖4b所示)和直流信號(如圖4c所示)分別通過交流放大器和直流放大器放大，最后再將分別放大后的交流信號(本實(shí)施例還經(jīng)過倒相放大，如圖5b所示)和直流信號(本實(shí)施例還經(jīng)過倒相放大，如圖5c所示)迭加后輸出(如圖5a所示)，其中上述直流信號是指直流分量中的純直流部分，或稱為基本不變化部分，因?yàn)殡娨曅盘栔械闹绷鞣至繒r刻都要隨著圖像內(nèi)容變化。
可以理解，通過把視頻信號分別進(jìn)行交直流放大可發(fā)揮交、直流放大器各自的優(yōu)點(diǎn)，其中交流放大器可以降低晶體管和負(fù)載的直流損耗，從而可以進(jìn)一步減小視頻放大器負(fù)載的阻值，因?yàn)镃RT電視機(jī)要求視頻放大器輸出信號最大動態(tài)范圍高達(dá)150V，但實(shí)際上其中有一部分信號是直流分量，并且在這些直流分量中大部分都是亮度調(diào)節(jié)信號，如果把直流分量中基本不變化的部分從輸出信號中剔除，余下的交流信號大約只有90～120V(峰峰值)，由此通過降低輸出信號最大動態(tài)范圍以提高視頻放大器的視頻帶寬；而直流放大器可以增大視頻放大器的動態(tài)范圍，因?yàn)閷τ谥绷鞣糯笃魍ǖ?，對視頻帶寬的要求可以降得很低，但動態(tài)范圍相對可以提高，因此流放大器電源E2的電壓可以選得高些，一般取200V。
此外，為進(jìn)一步提高視頻放大器的視頻帶寬，末級視頻輸出信號還可以對同步頭信號進(jìn)行壓縮，因?yàn)閳D像信號的黑電平是在圖像信號幅值的75％處，而同步頭信號相當(dāng)于信號的100％，因此對圖像信號最多可以壓縮25％，所以對交流放大器電源E1的電壓只需90V就已足夠。
請參閱圖6，一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提高電視機(jī)視頻帶寬的方法的視頻交直流信號分離與放大的裝置包括交流信號分離電路C1、V2、D1，直流信號分離電路V3、V4、V5、V6、D2、C4，交流放大器V1以及直流放大器V7。放大后的交流信號通過C3再與直流信號在負(fù)載R7上一起迭加，最后輸出到顯像管的陰極。
本實(shí)施例中，V2是消隱脈沖信號放大管，同時其與D1還組成嵌位電路，對輸入信號進(jìn)行0電平嵌位，保證被分離后的視頻交流信號中的消隱信號電平基本接近0電位。當(dāng)V2有行掃描逆程脈沖輸入的時候，V2導(dǎo)通，使隔離電容C1兩端的電壓(左正右負(fù))被進(jìn)行放電。放電時，電流由C1電壓的正端經(jīng)過V2到地，再經(jīng)D1的正端和D1的負(fù)端，然后回到電容C1電壓的負(fù)端進(jìn)行放電。C1放電時還相當(dāng)于給視頻放大管輸入了一個負(fù)脈沖信號，使視頻放大管截止，輸出高電平，對圖像顯示進(jìn)行消隱。電容C1被放電后，其兩端積累電荷基本為0(兩端電壓為0)，因此每次輸入一行圖像信號的時候，信號的電壓總是從0開始上升，由于同步脈沖就是視頻信號的最低電平，因此每行圖像輸入信號都被嵌位在0電平上(接近0電位)。經(jīng)嵌位后的圖像輸入信號基本上只有交流信號，然后被送給交流放大器V1進(jìn)行放大。
視頻信號的另一路，由V3輸入，其輸出受V5控制，V5又受行消隱脈沖放大器控制，當(dāng)V4沒有行消隱脈沖輸入時，V4截止，V5導(dǎo)通，相當(dāng)于V3輸出端被短路到地，此時信號無輸出；當(dāng)V4有行消隱脈沖輸入時，V4導(dǎo)通，V5截止，V3放大器有信號輸出，此時的輸出信號正好是每行圖像輸入信號的消隱電平，V3輸出信號通過隔離二極管D2對電容C4進(jìn)行充電，因此C4兩端的電壓就是消隱電平的電壓，即輸入信號中要分離的直流電壓部分；當(dāng)V4行消隱脈沖結(jié)束后，雖然V3沒有信號輸出，但由于V6、V7的輸入阻抗很大，C4放電時兩端電壓下降很慢，在一行掃描周期內(nèi)可以看作電壓保持不變，相當(dāng)于圖像信號中的直流信號部分被分離，也可稱為直流信號取樣。分離后的直流信號被送給V6和直流信號放大器V7進(jìn)行放大。
可以理解，如果要求視頻放大器輸出信號最大動態(tài)范圍為120V(交流峰峰值)，則電源E1的電壓只需要取120V(忽略視放管飽和壓降)，因此可選交流放大器V1集電極的平均電位為60V，電阻R5兩端的平均電壓為60V，當(dāng)交流放大器V1集電極最大損耗為2瓦(25℃)時，在85℃情況下V1集電極最大損耗大約為0.6瓦，由此可求得V1最大集電極電流為10毫安(平均值)，即R5的阻值最小只能取到6k；當(dāng)V5帶散熱片時，交流放大器V1集電極最大電流可取33毫安，則R5的阻值最小可取到1.8k。
假設(shè)C0為8pF，R5為6k，根據(jù)上述分析，當(dāng)電阻R5為6k時可以求得本實(shí)施例的視頻放大器最大視頻帶寬為10.4兆；當(dāng)電阻R5為1.8k時，可以求得視頻放大器最大視頻帶寬為34.7兆。此計算結(jié)果基本符合標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)、逐行掃描電視，以及標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(HDTV)對視頻帶寬的要求。
可以理解，如果同時對圖像信號進(jìn)行壓縮，比如壓縮20％(最大可以壓縮25％)，那么本實(shí)施例的視頻放大器輸出信號最大動態(tài)范圍可取為96V(交流峰峰值)，則電源E1的電壓只需要100V，根據(jù)上面同樣條件，可求得視頻放大器最大視頻帶寬為15兆(不帶散熱片)，和50兆(帶散熱片)，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高本實(shí)施例視頻放大器的視頻帶寬。
權(quán)利要求
1.一種提高電視機(jī)頻寬的方法，其特征在于包括以下步驟a)將輸入電視機(jī)的視頻放大器的視頻信號中的交流信號和直流信號分離；b)將分離后的交流信號和直流信號分別放大，以降低輸出信號最大動態(tài)范圍，從而減小所述視頻放大器負(fù)載的阻值來提高視頻放大器的視頻帶寬；c)將分別放大后的交流信號和直流信號迭加后輸出至電視機(jī)的顯像管。
2.如權(quán)利要求1所述的提高電視機(jī)頻寬的方法，其特征在于上述交流信號和直流信號被分離放大的同時還經(jīng)倒相處理。
3.如權(quán)利要求1所述的提高電視機(jī)頻寬的方法，其特征在于上述直流信號是指直流分量中的純直流部分，其被從輸出信號中剔除。
4.如權(quán)利要求1所述的提高電視機(jī)頻寬的方法，其特征在于在所述方法中還包括將末級視頻輸出信號對同步頭信號進(jìn)行壓縮的步驟。
5.一種用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的提高電視機(jī)頻寬的方法的裝置，其包括視頻放大器，其特征在于所述視頻放大器包括交流信號分離電路、直流信號分離電路、交流放大器、直流放大器及交直流信號迭加電路，其中交流信號分離電路和直流信號分離電路用于將輸入視頻放大器的視頻信號的交直流信號分離并分別輸送至交流放大器和直流放大器分別放大，交直流信號迭加電路再將分別放大后的交直流信號迭加輸出至電視機(jī)顯像管。
6.如權(quán)利要求5所述的提高電視機(jī)頻寬的裝置，其特征在于所述交流信號分離電路包括一消隱脈沖信號放大管，其與一二極管組成嵌位電路，對輸入信號進(jìn)行0電平嵌位，保證被分離后的視頻交流信號中的消隱信號電平基本接近0電位。
7.如權(quán)利要求5所述的提高電視機(jī)頻寬的裝置，其特征在于所述直流信號分離電路包括一消隱脈沖信號放大管以使其輸出信號正好是每行圖像輸入信號的消隱電平。
8.如權(quán)利要求7所述的提高電視機(jī)頻寬的裝置，其特征在于所述直流信號分離電路還包括一直流取樣單元，其包括一隔離二極管和一電容，所述輸出信號通過隔離二極管對電容進(jìn)行充電。
9.如權(quán)利要求5所述的提高電視機(jī)頻寬的裝置，其特征在于所述交流放大器和直流放大器分別包括用于放大的晶體管。
10.如權(quán)利要求5所述的提高電視機(jī)頻寬的裝置，其特征在于所述交直流信號迭加電路包括一電容和一負(fù)載，所述放大后的交流信號通過所述電容與放大后的直流信號在負(fù)載上迭加后輸出至電視機(jī)顯像管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高電視機(jī)頻寬的方法及裝置，其中所述方法包括以下步驟將輸入電視機(jī)的視頻放大器的視頻信號中的交流信號和直流信號分離；將分離后的交流信號和直流信號分別放大，以降低輸出信號最大動態(tài)范圍，從而減小所述視頻放大器負(fù)載的阻值來提高視頻放大器的視頻帶寬；將分別放大后的交流信號和直流信號迭加后輸出至電視機(jī)的顯像管。所述裝置包括用于實(shí)現(xiàn)以上步驟的交流信號分離電路、直流信號分離電路、交流放大器、直流放大器及交直流信號迭加電路。本發(fā)明可降低輸出信號的最大動態(tài)范圍，以實(shí)現(xiàn)提高視頻放大器的視頻帶寬，以滿足高清晰度電視的圖像清晰度對視頻帶寬的要求。
文檔編號H04N7/015GK1897654SQ20051003567
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月11日
發(fā)明者陶顯芳 申請人:康佳集團(tuán)股份有限公司