专利名称：视频放大电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种视频放大电路，尤其涉及一种提高电视机频宽以使电视机适用于播放数字格式清晰度图像的方法及装置。
背景技术：
随着科学技术的发展，越来越多的数字音视频播放设备，如DVD、硬盘录像机、PMP(便携式媒体播放器)等，图像的清晰度都在450线以上，此类设备要求视频播放带宽必须高达9兆以上，而对于逐行扫描电视，在同样清晰度之下，对视频带宽的要求更高，比隔行扫描电视的视频带宽要高一倍，如要求图像的清晰度为450线，对于逐行扫描电视则要求视频带宽必须高达18兆。另外，随着我国的数字电视电视节目推广开播，标准清晰度数字电视要求图像的清晰度为450线以上，而高清晰度数字电视要求图像的清晰度为720线以上，此二者分别要求电视视频带宽高达9兆和27兆以上，为实现完全显示我国的HDTV-1920X 1080i图像标准格式，则需要视频带宽高达64兆。
然而，目前现有的CRT电视机在收看PAL制电视节目的时候，图像清晰度大约只有300线，这是因为我国模拟电视制式的带宽只有6兆，因此，现有CRT电视机中普遍使用的视频放大电路一般都无法达到适合播放数字格式清晰度图像的要求。
请参阅图1，揭示了一种现有CRT电视机中使用的视频放大电路。其中，V1是视频放大管，C0是显像管阴极对地的分布电容，以及视频放大管集电极对地的等效电容。显像管阴极对地的电容通常为5～10pF(具体与显像管型号和管座结构及PCB布线有关)，视频放大管集电极对地的等效电容为2～10pF(具体与晶体管型号和集电极电流有关)。当显像管阴极对地的分布电容和视频放大管集电极对地的等效电容确定以后，由放大电路负载R1的阻值来决定视频带宽。
请一并参阅图2a至图2c，上述视频放大电路输入脉冲信号(方波)幅度相同、脉冲宽度不同时的输出波形如图所示，其中虚线表示理想输出波形，实线是实际输出波形。其中τ为时间常数(τ＝R1×C0)，当脉冲负方波输入时，视频放大管截止，电源电压通过R1向C0充电，输出电压就是C0两端的电压，其充电过程按指数规律变化，电压上升率dv/dt在电容充电起始阶段近似与τ成反比，由此可知，τ越小输出波形的幅度失真就越小，或τ越小视频放大电路的频带就越宽；而当输入脉冲为正方波时，视频放大管导通，由于视放管导通的内阻很小，因此电容C0两端的电压通过视频放大管的集电极到发射极放电过程比充电过程快很多。
因视频放大电路通常都按输出电压的半功率点(电压幅度的0.707倍)来定义通频带，由图2a至图2c可知，输出电压从0上升到电压最大值的半功率点大约需要1.2τ的时间，而输出电压由电压最大值下降到10％时，需要的时间小于τ，由此，可将2τ时间作为脉冲信号的周期来定义视频信号的最高频率，即视频放大电路的最高工作频率的周期约等于2τ。当视频信号的最高频率高于1/2τ时，视频放大电路输出信号的幅度将小于半功率点，并且两个脉冲的前后沿将连在一起，即图像清晰度将下降。
显然，R1的阻值取得越小对提高视频带宽越有利，但R1的阻值取得过小，此种现有视频放大电路的工作电流和损耗功率将增大，由于受到V1损耗功率和耐压以及开关速度的限制，使得R1的阻值又不能取得太小。
因为上述现有视频放大电路的电源EC的电压通常为200V，视频放大电路输出信号的最大动态范围通常为150V，因此R1两端的平均电压降应为75V，V1集电极与发射极之间的平均电压降为120V，但V1集电极的最大损耗通常只有2瓦(25℃时)，当在85℃情况下工作时，V1集电极的最大损耗将下降到只有0.6瓦左右，由此可得V1最大集电极电流为5毫安(平均值)，即R1的阻值最小只能取到15k。若R1的阻值还需进一步减小，则V1必须带散热片，此时V1最大集电极电流可以取到15毫安，R1的阻值最小可取到5k。
假设C0为8pF，R1为15k，根据上述分析，当R1为15k时，可以求得上述现有视频放大电路的最大视频带宽为4.2兆；当R1为5k时，可以求得上述现有视频放大电路的最大视频带宽为12.5兆(此计算结果与实际应用结果基本相符)。
由此可知，上述现有视频放大电路无法满足逐行扫描电视图像清晰度为450线，即视频带宽18兆的要求，更无法满足HDTV高清晰度电视图像清晰度为720线，即视频带宽27兆的要求。
实用新型内容为了克服上述现有技术的不足，而提供一种视频放大电路，从而解决目前视频放大电路无法满足高清晰度电视的图像清晰度对视频带宽的要求的问题。
本实用新型所采用的技术方案为提供一种视频放大电路，其包括交流信号分离单元、直流信号分离单元、交流放大器、直流放大器及交直流信号迭加单元，其中交流信号分离单元和直流信号分离单元用于将输入视频放大器的视频信号的交直流信号分离并分别输送至交流放大器和直流放大器分别放大，交直流信号迭加单元再将分别放大后的交直流信号迭加输出至电视机显像管。
所述交流信号分离单元包括一隔离电容。
所述交流信号分离单元还包括一消隐脉冲信号放大管，其与一二极管分别连接于所述隔离电容的两端组成嵌位电路。
所述直流信号分离单元包括一分离电阻和一分离电容，其依次与直流放大器连接。
所述交流放大器包括一晶体管，其与交流信号分离单元连接。
所述直流放大器包括一晶体管，其与直流信号分离单元连接。
所述交直流信号迭加单元包括一电容和一电阻，所述放大后的交流信号通过电容再与直流信号在电阻上迭加后再输出到电视机显像管的阴极。
本实用新型的有益效果在于本实用新型视频放大电路通过交直流分离电路将输入其内的视频信号分离后分别放大后再迭加，可降低输出信号的最大动态范围，以实现提高视频带宽，以满足高清晰度电视的图像清晰度对视频带宽的要求。
图1是现有CRT电视视频放大电路的原理示意图；图2a、图2b和图2c是现有CRT电视视频放大电路输入脉冲信号幅度相同、脉冲宽度不同时的输出波形；图3是本实用新型视频放大电路的原理方框图；图4a、4b、4c分别是输入本实用新型视频放大电路的视频信号、分离后的交流信号以及直流信号的基本波形图；
图5a、图5b和图5c分别是图4中经放大后的交流信号、直流信号以及上述二信号又复合在一起的波形图；图6是本实用新型视频放大电路的电路示意图；图7a、7b分别是本实用新型视频放大电路的交、直流两通道的幅频特性曲线和交、直流两通道合成信号的幅频特性曲线示意图；图8a、8b、8c分别是当本实用新型视频放大电路输入一方波，并且交流信号分离单元与直流信号分离单元取不同数值时的输出波形；图9a、9b、9c分别是是本实用新型视频放大电路交流通道和直流通道频率交汇点达到图7a中所示最佳交汇点时交流通道、直流通道以及两通道信号合成后的输出波形。
具体实施方式
视频放大电路的主要衡量指标包括视频带宽、动态范围和输出功率，即视频带宽、动态范围和输出功率三者的乘积等于一个常数，当输出功率和动态范围被确定后，视频带宽就无法再提高。
请参阅图3、图4及图5，本实用新型视频放大电路是通过将视频交直流信号分离放大以进一步减小视频放大器的负载阻值来实现。因为在电视视频图像信号中都包含有交流和直流两种信号，本实用新型视频放大电路首先将输入视频放大器的视频信号(阶梯信号，如图4a所示)中的交流信号和直流信号分离，其次将分离后的交流信号(如图4b所示)和直流信号(如图4c所示)分别通过交流放大器和直流放大器放大，最后再将分别放大后的交流信号(本实施例还经过倒相放大，如图5b所示)和直流信号(本实施例还经过倒相放大，如图5c所示)迭加后输出(如图5a所示)，其中上述直流信号是指直流分量中的纯直流部分，或称为基本不变化部分，因为电视信号中的直流分量时刻都要随着图像内容变化。
可以理解，通过把视频信号分别进行交直流放大可发挥交、直流放大器各自的优点，其中交流放大器可以降低晶体管和负载的直流损耗，从而可以进一步减小视频放大器负载的阻值，因为CRT电视机要求视频放大器输出信号最大动态范围高达150V，但实际上其中有一部分信号是直流分量，并且在这些直流分量中大部分都是亮度调节信号，如果把直流分量中基本不变化的部分从输出信号中剔除，余下的交流信号大约只有90～120V(峰峰值)，由此通过降低输出信号最大动态范围以提高视频放大器的视频带宽；而直流放大器可以增大视频放大器的动态范围，因为对于直流放大器通道，对视频带宽的要求可以降得很低，但动态范围相对可以提高，因此流放大器电源E2的电压可以选得高些，一般取200V。
此外，为进一步提高视频放大电路的视频带宽，末级视频输出信号还可以对同步头信号进行压缩，因为图像信号的黑电平是在图像信号幅值的75％处，而同步头信号相当于信号的100％，因此对图像信号最多可以压缩25％，所以对交流放大器电源E1的电压只需90V就已足够。
请参阅图6，本实用新型视频放大电路包括交流放大器V1和直流放大器V3，其中输入的视频信号通过交流信号分离单元C1(隔离电容)和直流信号分离单元R8和C4分离成两路分别输入至V1和V3放大，放大后的交流信号通过C2再与直流信号在负载R7上一起迭加，最后输出到显像管的阴极。
本实用新型视频放大电路还包括一消隐脉冲信号放大管V2，其与二极管D1分别连接于C1的两端并组成一嵌位电路，对输入信号进行0电平嵌位，以保证被分离后的视频交流信号中的消隐信号电平基本接近0电位。当V2有行扫描逆程脉冲输入的时候，V2导通，使C1两端的电压(左正右负)被进行放电。放电时，电流由C1电压的正端经过V2到地，再经D1的正端和D1的负端，然后回到C1电压的负端进行放电。C1放电时还相当于给交流放大器V1输入了一个负脉冲信号，使V1截止，输出高电平，对图像显示进行消隐。C1被放电后，其两端积累电荷基本为0(两端电压为0)，因此每次输入一行图像信号的时候，信号的电压总是从0开始上升，由于同步脉冲就是视频信号的最低电平，因此每行图像输入信号都被嵌位在0电平上(接近0电位)。因此，经嵌位后的图像输入信号就只有交流信号被传送给V1进行放大。
视频信号的另一路，经直流信号分离单元R8和C4对交流信号进行隔离后将剩余的直流信号传送给V3进行放大，可以理解，此分离过程并不彻底，在被分离出来的直流信号中还包含有一部分低频交流信号，因此V3不但对直流信号进行放大，同时也对低频交流分量部分进行放大。
由于交流信号通道放大的交流信号频率比较高，其幅频曲线将呈倒盆形，而直流信号通道放大的交流信号频率比较低，其幅频曲线将呈刺刀形，本实用新型视频放大电路交、直流通道幅频特性曲线如图7所示，其中图7a是交、直流两通道的幅频特性曲线图，图7b是交、直流两通道合成信号的幅频特性曲线图。由此可知，交、直流两通道的两条幅频曲线存在一个最佳交汇点，若交汇点偏离最佳交汇点，信号在频率交汇点处将产生波形失真。
请一并参阅图8，给本实用新型视频放大电路输入一个方波并且C1与C4分别取不同数值，当C1与C4的数值取得过小时的波形如图8a所示；当C1与C4的数值取得过大时的波形如图8b所示；当C1与C4的数值取得正好时的波形图8c所示。可以理解，除了C1与C4的数值对本实用新型视频放大电路的输出波形失真有较大影响外，C3、R6、R10对输出波形失真也有很大影响，因此，在实际应用中需要反复调试电路中个元器件的参数。
请一并参阅图9，给本实用新型视频放大电路输入一梯形波并且交流通道与直流通道频率交汇点达到最佳交汇时，交、直流两通道信号合成后的输出波形如图9a所示；交流放大器V1的输出波形如图9b所示；直流放大器V3的输出波形如图9c所示。
权利要求1.一种视频放大电路，其特征在于包括交流信号分离单元、直流信号分离单元、交流放大器、直流放大器及交直流信号迭加单元，其中交流信号分离单元和直流信号分离单元将输入视频放大器的视频信号的交直流信号分离并分别输送至交流放大器和直流放大器分别放大，交直流信号迭加单元再将分别放大后的交直流信号迭加输出至电视机显像管。
2.如权利要求1所述的视频放大电路，其特征在于所述交流信号分离单元包括一隔离电容。
3.如权利要求2所述的视频放大电路，其特征在于所述交流信号分离单元还包括一消隐脉冲信号放大管，其与一二极管分别连接于所述隔离电容的两端组成嵌位电路。
4.如权利要求1所述的视频放大电路，其特征在于所述直流信号分离单元包括一分离电阻和一分离电容，其依次与直流放大器连接。
5.如权利要求1所述的视频放大电路，其特征在于所述交流放大器包括一晶体管，其与交流信号分离单元连接。
6.如权利要求1所述的视频放大电路，其特征在于所述直流放大器包括一晶体管，其与直流信号分离单元连接。
7.如权利要求1所述的视频放大电路，其特征在于所述交直流信号迭加单元包括一电容和一电阻，所述放大后的交流信号通过电容再与直流信号在电阻上迭加后再输出到电视机显像管的阴极。
专利摘要一种视频放大电路，其包括交流信号分离单元、直流信号分离单元、交流放大器、直流放大器及交直流信号迭加单元，其中交流信号分离单元和直流信号分离单元用于将输入视频放大器的视频信号的交直流信号分离并分别输送至交流放大器和直流放大器分别放大，交直流信号迭加单元再将分别放大后的交直流信号迭加输出至电视机显像管。本实用新型视频放大电路通过交直流分离电路将输入其内的视频信号分离后分别放大后再迭加，可降低输出信号的最大动态范围，以实现提高视频带宽，以满足高清晰度电视的图像清晰度对视频带宽的要求。
文档编号H04N7/015GK2802871SQ200520060930
公开日2006年8月2日 申请日期2005年7月11日 优先权日2005年7月11日
发明者陶显芳 申请人:康佳集团股份有限公司