电源纹波对电视发射机和接收机的影响及检测

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电源纹波对电视发射机和接收机的影响及检测<br>
2003-06-09 《西部广播电视》 <br>
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原作者： 李振胜(山西晋城市电视转播台，山西省晋城市048000) <br>
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摘要：主要分析了电源纹波对电视发射机和接收机的影响，介绍了纹波的检测方法。<br>
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　　关键词：电源纹波,图像背景,三值电压??<br>
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　　电视发射机和接收机使用50Hz交流市电供电。发射机内部的用电器件，除风机、继电器等个别情况以外，都使用直流供电，包括整流电源和稳压电源。直流供电电源的主要指标有额定电压、额定电流、纹波系数、稳压度和输出阻抗等，其中纹波系数是电视发射机和接收机中的直流电源不可或缺的一个重要指标，它直接关系到电视图像再现的效果和质量。整流电源一般由变压器、整流器和滤波器组成。稳压电源常由整流电源再加一级稳压电路组成，而稳压电路又有脉冲方式和模拟方式之分。脉冲式电路通过控制脉冲宽度来稳定输出电压，称为开关电路；模拟式电路分为串联调整稳压和并联调整稳压两种。在黑白电视接收机中常采用变压器整流后进行模拟式稳压的电路，而现在的彩电基本上采用无变压器的整流电路和开关稳压。稳压电路除降低了输出电压的变化以外，同时还可改善输出电压的纹波系数。<br>
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　　1 直流电源纹波的概念、频率、电压及其影响因素?<br>
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　　1?1 由整流器整流得到的直流含有工频交流成份，其输出为包括直流分量和交流分量的脉动电压，经滤波、稳压后该交流分量称为电源的纹波。电源的纹波系数定义为纹波电压幅度与直流电压幅度之比，常用对数方式表示。有的直流电源在介绍其纹波的性能指标时采用直接标明纹波电压数值的办法。<br>
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　　经计算，常用的各整流电路的纹波系数<br>
单相半波整流：悖 1?21；?<br>
单相桥式整流：悖 0?48；?<br>
三相半波整流：悖 0?18；?<br>
三相桥式整流：悖 0?042；?<br>
六相半波整流（ /Y或Y/Y）：悖 0?042；?<br>
十二相整流：悖 0?0103。?<br>
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　　1?2 直流电压上叠加的纹波的基波频率应为整流电源交流电频率的n倍，n是整流交流电源的相数。全波整流的相数是名义相数的2倍。例如，三相全波整流电源的纹波电压基波频率是6×50Hz，n＝6。纹波电压中含有基波频率的各次谐波。当变压器各相输出电压不相等时（由供电各相不均衡、变压器绕组不均衡等原因造成），输出电压的纹波中便含有比上述基波频率更低的分量，如50Hz分量，其大小取决于各相不均匀的程度。对于开关电源来说，经过脉冲振荡后再经过二次整流，其纹波的基波频率应和脉冲振荡频率相同。开关电源纹波频率相对较高，但纹波电压也相对较小。正常的市电供电都是正弦交流电，而开关电源中的脉冲信号以及电视接收机扫描电路中的锯齿波电压均为非正弦周期信号。?<br>
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　　1?3 减小电源纹波的措施有：采用多相整流或提高交流源频率（脉冲信号频率）；使用高效的滤波电路和稳压电路。大电流的整流电源常使用多相整流（6相、12相等），以便得到纹波系数较低的直流输出，减少滤波电路的难度。稳压电路的使用除降低了输出电压的变化以外，还同时改善了输出电压的纹波系数。滤波器的使用可以“滤”掉交流纹波，以得到符合要求的平滑的直流电压。滤波器的种类包括电感滤波、电容滤波、LC滤波、谐振滤波、RC滤波、有源滤波等；其结构形式有鹦汀⒚型等。在电视发射机和接收机电源中大多采用眯蚅C滤波器和电容滤波器。典型的容性负载桥式整流电路的纹波与整流交流源的角频率?⒏o载电阻R、滤波电容C的大小呈反比，当?íR固定时，电容C越大，纹波越小。所以，整流、滤波、稳压电路的形式和质量决定了纹波的频率和纹波电压的大小。?<br>
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　　2 电源纹波增大时对电视发射机和接收机的影响?<br>
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　　2?1 电子管和晶体管放大器所需的直流电源如果含有纹波电压，该纹波电压就可能对放大的信号产生调制，这种调制会以杂波的形式出现在电视接收机的画面。因而应对各个直流电源的纹波加以限制，所需的限制程度与电子管各级的工作状态及电子管的特性曲线有关。假设有个乙类放大器，其栅极上加一输入信号，栅偏压与信号电压叠加。设信号电压幅度为U?g，偏压纹波幅度为腅?g，则纹波电压调制后产生的杂波电平N（相对于额定输出）为?N＝20lg2腅?g/U?g＝6＋20lg腅?g／U?g(dB)?例如，若信号电平为：U?g＝100V，纹波电压腅?g＝0?1V，则产生的杂波电平为N＝20lg0?2/100＝－54dB?当放大器的工作状态不是乙类，而是其他通角，或者放大器的特性曲线不是理想的直线时，因纹波产生的杂波电平N值将变化。理想的甲类放大器的栅偏压变化时，通角不变，不产生调制作用。?<br>
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　　对于电子管帘栅压和板压电源纹波使信号产生的杂波，可根据电子管特性曲线转化为等效的栅压纹波。因帘栅压和板压的渗透率D值不同，在等效时帘栅压纹波电压要乘以1／8～1／10，板压纹波电压要乘以1／100～1／1000，然后再根据栅压纹波电压计算杂波电平N值的方法计算。例如，帘栅电源的纹波电压为0?5V，则可等效为0?05V左右的栅压纹波电压，从而算出其造成的杂波电平N＝－60dB。?<br>
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　　2?2 电视发射机中各部电源出现纹波增大故障时，在监视器屏幕上的反映也各不相同，一般说来：如果电视图像的背景上有细横条向上或向下滚动，则往往是由激励器中调制、校正等中频单元的供电电源纹波过大引起；如果电视图像本身扭动或杂波增大或有横道干扰，则是由图像功放（包括末级电子管功放）部分供电电源纹波过大引起；如果电视图像杂波大、拉白道黑道，严重时整个画面同步不好、杂乱无章，则往往是由调压器和空气开关接点接触不良打火引起。<br>
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　　2?3 在电视接收机中,电源出现纹波故障后的现象有的和发射机纹<br>
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　　波故障现象相似，有的则不同。如果纹波的交流分量混入视频信号中，将使图像附加一种垂直方向的明暗变化（或者呈现为一、二条水平暗条），当纹波频率与场频相同时，干扰图形是固定的，当两种频率不等时，干扰图形是移动的，即以二频率之差频向上或向下滚动。<br>
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如果这种干扰进入扫描系统，纹波的基波或叠加在行锯齿波上，扫描光栅两边则产生S形扭曲现象，严重时不但扭曲而且摆动，令人讨厌。如果开关电源纹波变大，光栅会出现较密的横条干扰，严重时电源出现停振，伴随1kHz左右的音频啸叫。如果图像通道供电的12V电源出现纹波，则会在电视图像的背景上出现水波纹。?<br>
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　　3 电源纹波的检测纹波的波形<br>
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　　电源纹波的测量一般使用三值电压表或波形监视器（示波器）。用三值电压表测纹波，可直接读出纹波电压的有效值、峰值和平均值，例如，电视监视器图像背景有细横条向下滚动，判断是发射机激励器电源纹波大，用三值表分别测激励器的5部直流电源，其中一部＋24V电源纹波电压有效值为285mV，纹波过大，更换其整流滤波电容后测纹波小于1mV，故障排除（故障设备为北广产CS1-1-1型双通道电视发射机，测试仪器为ZN2170型三值电压表）。用波形监视器（CC5440或VS1型）测量电源纹波可直接观察纹波的波形，也可观察电源纹波调制后的视频波形。当直接观察纹波时，将扫描方式打在“场”上，输入用“高阻输入”，探头直接接在被测电源两端，如果显示的波形为一条直线，则正常；如果显示的波形，通常可判断是整流后滤波电容容量减小或失效，波形幅度大则纹波大；如果显示的波形，通常可判断是稳压后的滤波电容失效，或者是为稳压电路提供恒流源的滤波电容失效。<br><br>