
数字锁相电路结构原理如上图所示,它由下面几个部分组成:
①数字式检相器,将输入的行同步信号与10MHZ振荡器经1/640分频得到脉冲信号,进行数字式检相,得到相差P;
②数字滤波器,同步锁相是一个反馈系统,为了防止系统振荡而设计的滤波器,它相当于控制系统中的校正装置;
③ 离散时间振荡器,输出的振荡频率f0与输入数字增量P成正比;
④ 数字式分频器;10MHZ的脉冲信号经过640分频得到本地时钟产生的行同步信号。
通过锁相回路,能够保证离散时间振荡器的输出频率与摄像机输入频率一致。
在数字式锁相和数字式解码电路中用离散时间振荡器DTO(Discrete Time Oscillator)代替压控振荡器(VCO)。DTO的工作原理如图2.16所示。DTO的核心部件是加法器,加法器的输出通过一个寄存器反馈到输入端,和另一个增量P在每个时钟的上升沿相加,使得Xn为线性增长序列。当Xn超过加法器的最大值q时,产生溢出,忽略进位,则又产生由小到大的序列,如图2.17所示。
(2.17)
由上式可知,Xn是一个离散时间锯齿信号,时间间隔
。由图3.17可知,p和
q的比例与时间T、T0的比例相等,即
(2.18)
若将 q归一化为1,则有
(2.19)
因此,离散时间振荡器的输出频率f0受p控制,像模拟锁相回路一样,输入频率为fT的信号,会产生输出频率 的信号。
完成了锁相任务后,如何进行彩色全电视信号的数字式解码?
通过数字电路将数字式彩色全电视信号分解为亮度信号Y,色差信号U和V,称之为数字式解码,具体作法如下:
彩色全电视信号的近似表达式如下:
CVBS=Y+Usinwsct+nVcoswsc t
Y为亮度信号 U、V为色差信号
ωsc为4.44MHZ彩色副载波信号,k=±1系数
①将CVBS经过一个中心频率为ωsc的陷波器,得到Y;
②将CVBS经过一个中心频率为ωsc的带通滤波器,得到:
C* =Usinωsct+KVcosωsct
③将C* 经过U解调器得到U;
将C* 经过V 解调器得到V;
具体作法是:
a) U解调器:
C*×Sinωsct
→U×sinωsct . sinωsct + KVcosωsct . sinωsct
→Usin2ωsct +KV 1/2sin2ωsct
→1/2U-1/2 U cos2ωsct+K1/2sin2ωsct [sin2α=1/2(1-cos2α)]
→U(用低通滤波器,滤掉2ωsc高频分量)
b) V解调器
C*×cosωsct
=>Usinωsct×cosωsct+KVcosωsct×cosωsct
=>U 1/2 sin2ωsct + K(1/2 V+1/2Vcos2ωsctt)
=>1/2V + 1/2 V cos2ωsct +1/2 Usin2ωsct [cos2α=1/2(1+cos2α)]
=>V (用低通滤波器,滤掉2ωsc高频分量)
这样,我们就将彩色全电视信号,解出Y 、U、V三个分量,送到存贮器中。
全电视信号表达式:

其中Y为亮度信号,U、V为色差信号, 为彩色幅载波频率。
彩色全电视信号数字锁相和解码的具体电路和工作原理如图2.18所示。数字式彩色全电视信号,首先经过一个带通滤波器,把色差信号滤出,最终得到UV信号,另外一路经过彩色副载波陷波电路,去掉色差信号,得到Y信号。再经过数字式同步分离电路,得到输入信号的行同步,通过检相器检测输入行频和系统时钟,经分频后得到的行频,两者之间的相位差,再经过平滑滤波得到增量p,由式(2.19)可知,它由p线性控制离散时间振荡器,得到系统时钟信号f0,这即数字锁相的工作原理,具体电路框图如图2.18左半部所示。
数字解码电路,在模拟电路中,彩色信号采用正交调幅方法进行调制,彩色全电视信号的表达式为:
(2.20)
其中Y为亮度信号,UV为色差信号, 为彩色副载波频率,用带通滤波器可分离出C信号:
(2.21)
再用一个具有同样频率和相位的副载波信号乘以C得:
(2.22)
用低通滤器滤掉 ,即可恢复R-Y分量,同样用 乘C,即可恢复B-Y分量。具体电路如图3.18右半部所示,也采用数字锁相的办法,产生副载波频率,将它做为地址去找ROM中sin,cos表,读出的结果和输入的数字彩色信号相乘,就达到了解码的目的。
图2.18 数字锁相与数字解码原理框图 (点击查看大图)

在图2.18的右半部,数字式彩色全电视信号首先经过副载波滤波器,得到U、V的调制信号,再经过解调,即分别乘以 和 得到U、V分量。在此电路中,数字锁相电路是将V的解调信号,经过脉冲门和平滑滤波得到 (其中fsc是彩色副载波频率,fq是参考时钟频率),如前所述,另一路
(其中fH是行频,N是分频器值,对于PAL制,N
=864,对于NTSC制,N=858),经过A/B除法器,得到离散时间振荡器的增量 ,控制DTO的输出。DTO的输出作为地址,到ROM中查sin和cos值,与从数字式彩色全电视信号分离的U、V信号相乘,再经过低通滤波器就得到了数字式U、V信号。数字式彩色全电视信号,如式(2.16)所示,经过陷波器滤掉彩色副载波分量,去掉噪声,经过校正就能得到数字式Y信号。
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