RFAV转换电路的设计毕业设计论文.docx

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RFAV转换电路的设计毕业设计论文

分类号：

TN948.55UDC：

D10621-408-（2009）2453-0

密级：

公开编号：

2005031003

成都信息工程学院

学位论文

电视RF-AV转换电路的设计

论文作者姓名：

罗宁娟

申请学位专业：

电子科学与技术

申请学位类别：

工学学士

指导教师姓名（职称）：

石朝阳（高级实验师）

论文提交日期：

2009年06月01日

电视RF-AV转换电路的设计

摘要

本文介绍了将电视射频信号转换为音视频信号的工作原理。

利用TDQ-3型全增补调谐器、声表面滤波器、中频处理芯片TA7680AP和LM386集成运算放大器设计了一个电视RF-AV转换电路。

天线接收的空间电视RF信号输入高频调谐器，经高频滤波、放大、调谐、变频等电路处理后，将电视RF信号转换成38MHz第一中频信号，第一中频信号由声表面滤波器进行残留边带滤波后送入中频处理芯片TA7680AP，最后经检波、解调后输出音视频信号。

设计的RF-AV转换电路接收频率范围45MHz～860MHz，输出视频1VP-P，阻抗75Ω，音频输出0dbm，阻抗600Ω，具有自动增益控制（AGC）和自动频率微调（AFT）功能。

给出了电视RF-AV转换电路、DC32V和DC12V供电电源的电路设计原理图，完成了样机PCB板的设计，制作了样机并对样机进行了调试和检测。

关键词：

射频；调谐器；声表面滤波器；TA7680；中频处理

Thedesignoftheradiofrequencyconvertingtotheaudiofrequencyandthevideofrequency

Abstract

Thispaperintroducestheprincipleoftheradiofrequencyconvertingtotheaudiofrequencyandthevideofrequency.ThecircuitofRF-AVConversionhasbeendesignedusingalladdedtunerTDQ-3,surfaceacousticwavefilter,IFTA7680APchipandIntegratedOperationalAmplifierLM386.SpacetelevisionRFsignalreceivedbyantennaisinputtedintohigh-frequencyturner.Afterhighfrequencyfilter,amplification,Tuner,frequencyconversionandsoonelectriccircuitprocessing,televisionRFsignaltransformsintothefirstintermediatefrequencysignalwhosefrequencyis38MHz.thefirstintermediatefrequencysignalwhichCarriesonthevestigalsidebandfilterbythesoundsurfacefilter,Then,sentthemintoIFTA7680APchip,thelastbythedetector,theoutputaudioandvideopost-demodulationsignal.ThedesignofRF-AVconversioncircuittoreceivethefrequencyrange45MHz~860MHz,Videooutput1VP-P,Impedance75Ω,theaudiofrequencyoutputs0dbm,theimpedance600Ω,Withtheautomaticgaincontrol（AGC）andAutomaticfrequencycontrol（AFT）function.ThecircuitofRF-AVConversionandDCregulatedpowersupplythattheoutputis12Vandthe32VhavebeengiventhedesignschematicandPCBdiagram,Themanufactureofthesampleproduct.Then,debuggedandtestedthissystem.

Keywords:

radiofrequency;highfrequencytuner;surfaceacousticwavefilter;TA7680;Intermediatefrequencyprocessing

目录

论文总页数：

18页

1引言1

2电路设计基本原理和方案1

2.1RF-AV转换电路设计的原理1

2.1.1高频调谐器2

2.1.2声表面滤波器3

2.1.3中频放大幅频特性分析4

2.1.4自动增益控制（AGC）6

2.1.5自动频率微调（AFT）7

2.2电路的具体设计:

8

2.2.1系统设计的各项指标8

2.2.2电源设计8

2.2.3电视RF-AV转换电路8

3实物制作12

3.1PCB板的制作12

3.2安装与调试13

3.2.1安装13

3.2.2调试13

结论15

参考文献15

致谢17

声明18

1引言

随着信息化、自动化、智能化时代的到来，电视的作用显得越来越重要，对人类文明和社会进步的影响越来越大。

所以许多国家对其发展十分重视。

电视目前成为世界上发展最快的行业之一。

有线电视的发展已经历两代，第一代有线电视称为共用天线电视，可以解决楼层阻挡反射形成的“阴影区”内用户收视效果差的问题。

第二代有线电视主要是为了满足观众收看多套电视节目的要求，如空中接收的本地电视台节目、微波接力送来的电视节目、卫星转播的电视节目，使第二代有线电视能以数量日增的多套电视节目为观众服务。

目前有线电视正在向第三代发展。

第三代有线电视是通过光纤和同轴电缆将大量的图像和信息送入每一个家庭用户，使电视机不仅作为娱乐的工具，而且成为多用途的家庭信息终端。

21世纪的有线电视将要取代无线电视，到那时，“天上有通信卫星转播，地下有有线电视覆盖”，将形成一个更加完善的电视信息网络，为人类展示更加丰富多彩的明天。

本论文在分析和研究电视信号接收的原理上，利用TA7680芯片设计电视RF-AV转换电路。

并对设计中存在的各种关键问题进行深入的分析。

电视RF-AV转换电路是：

高频调谐器接收天线进来的电视信号，对电视信号选频、高频放大和混频，混频得到31.5MHz的第一伴音中频信号和38MHz的图像中频信号。

经声表面滤波器将中频信号中的有用成分选出，送往中频放大电路。

中频放大电路将高频调谐器送来的图像中频信号和伴音中频信号一同进行放大，通过视频检波器把高频图像信号还原为视频图像信号，并利用二极管的非线性，取出6MHz第二伴音中频信号，经解调后输出音频信号。

2电路设计基本原理和方案

2.1RF-AV转换电路设计的原理

RF-AV转换电路由六部分组成，其方框图如图2-1所示：

电路是由电源、高频调谐器、滤波器、中频放大、音频输出、视频输出等组成。

电源

2.1.1高频调谐器

1）高频调谐器的组成

高频调谐器又称高频头，通常由输入回路、高频放大器、本机振荡器和混频器等部分组成。

其方框图如图2-2所示。

图2-2高频调谐器方框图

2）高频调谐器的作用

高频调谐器的作用是从天线感应的电信号中选出所需高频电视信号、并进行放大，由混频产生视频中频信号和伴音第一中频信号，并将它们送到中频放大电路中进行放大。

3）调谐器主要性能指标

〔1〕杂波系数

为了保证图像背景的纯洁、无雪花状干扰，一般要求调谐器的杂波系数低于8dB。

为此一方面要减少回路的插入损耗；另一方面，应选用低噪声管以及合理安排晶体管的工作状态来解决。

〔2〕选择性与通频带

为了能顺利通过具有8MHz带宽的高频电视信号和有效地抑制邻近频道的干扰，调谐器应有适当的通频带和良好的选择性。

为此，一般要求调谐器总和频率特性为双峰曲线，顶部不平度小于20％，－6dB处带宽应小于11MHz。

对于镜象干扰和中频干扰应具有40dB的抑制能力。

因为镜象频率（等于本振

加中频

的频率）变频后，它和本振之差等于中频，能顺利地通过中放电路。

〔3〕自动增益控制

当接收到的输入信号强弱变化时，为了使视放输出电压能保持稳定，通常都在高放级加自动增益控制电路，并要求其控制范围大于20dB。

〔4〕本振微调频率范围和稳定度

本振微调范围为±1.5～±3.0MHz，本振频率稳定度一般要求在5×10－4左右。

如果本振频率偏高，则中频信号中与视频低端相对应的频率成分，将落在中放通频带之外；而中频伴音信号却落在通带之内。

结果，引起图像对比度下降和伴音对图像产生严重的干扰。

反之，当本振偏低时，中频信号中与视频高端相对应的频率分量，将落在中放通频带之外，导致图像清晰度下降和彩色饱和度减少，甚至完全无色。

2.1.2声表面滤波器

1）结构和工作原理

声表面滤波器简称SAWF或SAW。

它主要由压电基片、换能器、吸声材料组成。

压电基片采用铌酸锂、石英等压电晶体振荡器材料做成。

基片表面抛光，以减少传输损耗，并在抛光基片表面蒸发上一层金属铝，然后利用光刻、腐蚀成两组电极，形如手指，且互相交叉，称为叉指换能器（IDT）。

声表面滤波器结构示意图如图2-3所示：

图2-3SAWF结构示意图

当其输入端有电视信号输入时，输入换能器将电信号转换为机械振动信号，在压电基片上产生声表面波。

此声表面波经输出换能器转换为电信号并输出至后级电路。

在信号的电能→机械能→电能变换过程中，将中频信号中的有用成分选出。

2）声表面波滤波器的特点是：

〔1〕频率响应平坦，不平坦度仅为±0.3～±0.5dB，群时延±30～±50ns。

〔2〕SAWF矩形系数好，带外抑制可达40dB以上。

〔3〕插入损耗虽高达25～30dB，但可以用放大器补偿电平损失。

2.1.3中频放大幅频特性分析

图2-4中频放大幅频特性

中频放大幅频特性有宽带幅频特性和窄带幅频特性两种,如图2-4所示.实线为宽带幅频特性曲线,其顶部幅频响应较平坦,所以信号频率成分损失较少,但在过渡沿,幅频特性变化很大,相频特性较差,容易出现图像镶边重影现象虚线所示为窄带幅频特性曲线,从图中可以看到,色度中频信号（33.57MHz）和图像中频信号（38MHz）,都处在特性曲线的－6dB点上,因而图像的高频成分和色度信号都有较大的损失,所以图像的清晰度和彩色都要差一些,但相频特性较好，可避免镶边、重影的影响。

1）幅频特性曲线分析

〔1〕图像中频

图像中频38MHz，它应在特性曲线高端斜坡的中点,且距离上、下端均为0.75MHz，这是因为电视信号采用残留边带方式发送，在接收端将发送端加重的信号分量进行衰减，这样才能保证检波后得到不失真的视频信号。

否则，如果图像中频调得偏高,即38MHz衰减小于6dB，则检波后得到的视频信号中、低频部分幅度增大，高频成分相对减少，使图像对比度增大，清晰度下降。

相反,如果图像中频调得偏低，则检波后得到的视频信号低频成分减少，高频成分相对增加，图像对比度下降，甚至出现重影和镶边。

〔2〕伴音中频

伴音中频（31.5MHz）是一个频率吸收点。

如果伴音中频幅度过大，一方面伴音对图像信号再调幅，使图像上出现随伴音变化的横向黑带;另一方面，图像信号会对伴音信号进行再调制，使伴音出现蜂音干扰。

除此之外，检波时，色度中频（33.57MHz）与伴音中频（31.5MHz）产生2.07MHz信号。

2.07MHZ信号落在视频范围内，对图像造成干扰。

为此，应将伴音中频信号衰减至－50dB。

曲线在31.5±0.1MHz范围内应保持平坦响应，以便伴音调频的两个边带信号能够进行均匀放大。

〔3〕通频带

中放通频带B的宽度，应由38MHz频点算起到图中所示的70%幅度（－3dB）所对应的频率点为止（见图2-4），要求B达到5～5.5MHz通频带宽，视频图像噪声增加；通频带窄，图像清晰度差。

2）幅频特性的影响

〔1〕幅频特性对图像质量的影响

由于电视信号在传输过程中产生失真会引起图像质量下降,对于不同的中放幅频特性,信号频谱也不相同,而这些频谱反映出信号失真。

因此,中放幅频特性也影响着图像的质量。

当中频放大电路幅频特性正确时，此时特性斜坡部分中点对准38MHz，经视频检波器解调后的视频信号频谱如图2-5（a）。

此时图像伴音正常。

当幅频特性形状不变，但频率位置左移0.75MHz时，经解调后信号低频分量衰减，高频分量增加。

视频频谱如图2-5（b）所示。

此时图像对比度下降，失去背景亮度变化，伴音信号加大可能干扰图像。

同理,当幅频特性右移0.75MHz时，解调后的信号低频分量加强，高频分量丢失一部分，视频频谱如图2-5（c）所示。

此时，图像清晰度下降。

〔2〕幅频特性对伴音质量的影响

和图像质量一样,伴音质量的指标也相当重要。

中放幅频特性不仅影响图像质量也影响伴音的质量。

调幅性“蜂音”

产生调幅性“蜂音”的原因是图像中频和伴音中频的比例不合适。

在视频检波后获得的第二伴音中频信号中混有图像信号,使调频伴音产生寄生调制。

声音小

引起伴音声音小有两个原因:

一是伴音中频信号吸收太深；彩色电视机伴音信号和图像信号都要通过图像通道进行处理,为了防止图像信号和伴音信号之间的相互干扰以及防止伴音中频信号与色度中频信号产生2.07MHz信号干扰,对伴音中频进行了衰减,通常把伴音中频电平衰减至50dB。

这样,虽然基本上消除了伴音中频和色度中频的相差频率信号对图像的干扰,但这时的伴音中频信号很弱,导致声音小；二是当中频幅频特性曲线不正确,比如中频幅频特性曲线右移时,解调后伴音信号减小（见图2-5（c））。

6.5MHz

信号源

2.1.4自动增益控制（AGC）

自动增益控制电路，也叫AGC电路。

它的作用是检出一个随输入信号电平的变化而变化的直流电压，去控制图像中频放大器和高频放大器的增益，使视频检波输出幅度基本不变。

中放AGC采用负反馈方式。

高放AGC有两种：

一种利用减小集电极电流的方法减小放大管增益，叫做反向AGC；另一种是利用增大集电极电流的方法减小放大管增益，叫做正向AGC。

AGC检波电路检测预视放输出的视频信号的幅度，取出同步头顶端超过某一电平的电压，经中放AGC放大器放大，得到中放AGC电压UIFAGC控制中放级的增益。

当外来信号进一步增大时，由高放AGC放大电路输出高放AGC电压URFAGC控制高放级的增益。

TA7680AP集成电路AGC的检波采用平均值型检波电路，脚外接RC为检波负载。

信号弱时，检波输出电压高；信号强时，检波输出电压低。

AGC检出电压大约（11.5～4.2）V之间。

脚AGC电压在集成块内经射级输出后，分三路送至图像中放，为了改善

图2-6AGC工作原理方框图

图像信噪比，图像中频放大AGC控制采用逐级延迟的办法进行。

随着输入信号的逐步增强，首先使第三中放起控，增益下降，其次是第二中放，最后是第一中放。

脚外接高放AGC延迟控制电位器W1它决定高放AGC的延迟量。

当输入信号较弱时，高放AGC还没起控，脚输出的高放AGC电压由外接元件决定，此时电压最高。

当输入信号增强到一定程度时，高放AGC起控，脚输出的高放AGC电压由外接元件与集成块内部元件共同决定，URFAGC随之减小，控制高放级增益下降，脚输出的URFAGC范围为（12～0）V。

2.1.5自动频率微调（AFT）

AFT电路原理方框图如图所示：

它由图像中频限幅放大器、移相网格、鉴相器、直流放大器组成。

限幅放大器的作用是把中放输出的中频调幅信号变为等幅信号，并将它作为鉴相器的开关信号。

移相网格的作用是把载波信号移相900，

视频输出

图2-7AFT电路原理方框图

把频率变化转换为相应的相位变化，然后利用模拟相乘器的鉴相特性，把相位变

化转化为相应的电压幅度变化。

直流放大器的任务是把鉴相器输出的误差电压加以放大，增大控制系统的环路增益，提高AFT系统的灵敏度。

放大后的电压去控制高频调谐器中的本振频率。

2.2电路的具体设计:

2.2.1系统设计的各项指标

1）工作电压：

AC220V±10%，,50Hz.

2）接收频率：

45MHz～860MHz.

3）输出视频：

1VP-P，阻抗75Ω.

4）音频：

0dbm，600Ω

2.2.2电源设计

RF-AV转换电路的电源需要两组输出12V和32V。

可以采用开关电源组件，但实验表明开关电源组件对高频信号的影响较大，所以最后还是采用了直流稳压电源。

电路中采用了输入为AC220V输出为AC16V和AC40V、功率为8W的降压变压器，在AC16V输出端由D1～D4（IN4001）组成的单相桥式整流电路，经电容C3，C4滤波后连接到三端稳压器LM7812CK，输出电压为12V。

在AC40输出端接D2（IN4001）单相半波整流电路经R17，C24去藕，最后用稳压二极管μPC574稳压得到供调谐器用的32V电压。

电源电路如图2-8所示：

图2-8电源电路

2.2.3电视RF-AV转换电路

因为中频处理电路TA7680具有结构简单、性能可靠、工作稳定，并且成本较低的特点，TA7680内部框图如图2-9所示。

因此电视RF-AV转换电路选用TA7680芯片。

1）电视RF-AV转换电路如图2-10所示

图2-9TA7680内部框图

为音量控制端，外接电位器可控制伴音音量大小；、输出音频信号，其中输出的音频信号通过插件送往TV/AV转换电路；为伴音接地线；AGC检波；、中频信号短路；、中频信号输入；RFAGC延迟控制；RFAGC输出，在全电视信号大到一定程度后，中放AGC已不能再控制信号的继续增大，就要求高放AGC动作，以控制高频调谐器的本振频率，中放接地；、AFT电压输出；视频信号输出；、外接AFT移相网格；、外接中频谐振回路；接电源；伴音中频输入；中频输入及鉴频网格；外接伴音去加重电容；外接伴音中频鉴频网格

2）中频放大电路的工中频作原理

由声表面滤波器（F1029）输出的中频信号，经C23耦合后输入到中放集成电路（TA7680）的、脚，经内部三级中频放大后，加至集成电路内的视频检波电路。

视频检波有两个输入信号：

一个是中频放大电路送来的调幅图像中频信号。

另一个是38MHZ开关信号，该信号由38MHZ选频限幅放大电路对图像中频信号进行放大后得到TA7680的、外接的R10、C12、L3就是38MHZ选频回路。

它视频检波器采用双差分检波器。

除完成视频检波任务输出全电视信号外，由于38MHZ图像载频信号为本振信号，还可以对伴音中频率进行二次混频，产生6.5MHZ的第二伴音中频信号，检波后的复合视频信号经视频放大电路放大后送至消噪电路。

消噪电路对全电视信号中的黑白噪声干扰进行抑制后，将复合视频信号分为两路：

一路由TA7680的脚输出，另一路在TA7680内送到AGC的检波电路。

TA7680的脚外接的R5、C5组成中放AGC滤波电路并在脚形成中放AGC电压，中放AGC电路采用反向AGC控制方式，当输入信号增强脚的电压下降，该电压经过不同衰减分别加至一、二、三、级中放电路实现从后往前的逐级AGC控制中放AGC电压经高放延迟AGC电路处理后形成高放AGC电压由TA7680的脚输出经R6加至高频头AGC端。

脚外接电位器W1用来调节高放AGC的延迟量。

高放AGC也属于反向AGC控制，当输入信号增强时脚电压下降使高频头中高放增益下降。

TA7680还有AFT电路，双差分AFT检波取自两路信号：

一路取自限幅放大器的图像中频信号，另一路来自经TA7680的、移相为90度的图像中频信号。

两者在检波器内进行比较，并由、脚输出一个与相位差成比例的正或负的误差电压去微调高频本振电路的频率以保证IF端输出的信号为38MHZ、脚外接的C10为高频滤波电容，用于滤去AFT检波电路产生的高频信号。

TA7680脚输出的视频信号一定经R14、C11、C12、SEF1送回TA7680脚的伴音中放电路。

图2-10RF-AV转换电路

3实物制作

3.1PCB板的制作

1）首先要考虑PCB尺寸大小。

PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小则散热不好，且邻近线条易受干扰。

电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3:

2或4:

3，位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2㎜。

2）放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集。

3）以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。

元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,去耦电容尽量靠近器件的VCC。

4）由于本电路是在高频下工作的电路，所以要考虑元器件之间的分布参数。

一般电路应尽可能使元器件平行排列。

这样，不但美观，而且装焊容易。

5）按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。

6）布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。

7）在设计印刷电路板时，应尽量降低电源线和地线的阻抗。

因电源线、地线和其它印刷线都有电感，当电源电流变化较大时，会产生较大压降，而地线压降是形成公共阻抗干扰的重要因素，所以应尽量缩短地线，尽量加宽电源线和地线。

图3-1电源PCB布线图

图3-2RF-AV转换电路PCB布线图

3.2安装与调试

3.2.1安装

1）将各单元电路在电路板上装配、焊接，由于芯片TA7680周围的元器件比较多，在连接时线应该尽量短些，以减小干扰。

2）可以在电路中增加芯片插座，方便芯片的测试。

3）由于接地和接电源的线比较多，焊接的时候应注意：

布线时尽量用直线，而且尽量短一些，以免产生干扰。

4）接地线千万不要和电源线接错。

焊接过程中，要边焊接边对焊点和元件检测，以防止出现“虚焊”、“短路”等情况。

焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，其中最易烫坏的元件是电容，焊接时要特别注意。

3.2.2调试

1）电源的调试

断开电源负载，接通AC220V电压，调试过程中发现调谐电压32V供电不稳定，用示波器监测发现该电压纹较大，解决的办法是将电路中C34由原来的100

换成470

，并在D1后面增加一个高频滤波电容C35（0.1

）。

由D1～D4（IN4001）组成的单相桥式整流电路，在IN4001、脚的电压为AC16V，经由单相桥式整流电路后脚的输出电压为14V，经电容C3，C4滤波后连接到三端稳压器LM7812CK，输出电压为12V±5%

2）视频检波的调整

〔1〕断开调谐器的输出端，将视频信号发生器的中频输出（38MHz）接于F1029脚与地。

〔2〕用直流稳压电源输出的7V电压接于TA7680脚与地，使3级中放不受中放A