电视视频信号波形、标准及说明

                ——本文主要以ET521-F1产生信号和用ET 521A测量波形

一．           彩色全电视信号(复合视频信号CVBS)简述

1．视频信号

视频信号包括图像信号（正程）和消隐信号（逆程）。我国的彩色电视视频信号采用PAL制式。视频信号是以扫描方式传送的，信号扫描每秒25帧（完整的一幅图像），每帧625行，分为奇数行和偶数行两场的隔行扫描——即每秒50场，每场312.5行。图像信号在扫描的正程，扫描方向是由左至右、由上至下。奇数行的场的首行在屏幕的左上端起始，末行在屏幕下方中间结束；偶数行的场的首行在屏幕上方中间开始，末行在屏幕的右下端结束；两场的扫描行穿插组成完整的一帧图像。就是说相邻两场信号的起始、结束的相位是不一样的。场扫描频率为50Hz，周期为1/50 s=20ms；行扫描频率为25×625（50×312.5）=15625Hz，周期为1/15625 s=64μs。视频信号的标称视频带宽度为6MHz（亮度细节的最高频率为6MHz）。

    扫描的返回——逆程与正程的扫描方向相反，形成行消隐和场消隐信号。

 

2．图像信号

图像信号包括亮度信号Y和色度信号C。色度信号C解码为V和U信号。单独以Y信号得到的是黑白图像；Y和U、V信号经矩阵变换还原为红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色信号，再混色显示为彩色图像。

色差信号（R-Y、B-Y）即基色与亮度信号差值的信号。V信号即经过压缩的红色差信号，V=0.877(R-Y)；U信号即经过压缩的蓝色差信号，U=0.493(B-Y)。有时也用R-Y、B-Y来分别表示V、U信号。由于有Y=0.3R+ 0.59G+0.11B(0.299R+ 0.587G+0.114B)的关系,传送Y、R-Y、B-Y信号时，G信号就含在Y信号中间了。

亮度信号在电视的高频信号中是调幅的，视频信号中不同的平均直流电平表示不同的亮度级别。通常用八级阶梯亮度视频信号反映黑白图像的八级亮度层次，见图1。

色度信号是以4.43(4.43361875)MHz的彩色副载波调制的。V、U信号以90°的相位差正交平衡调制在副载波上，V、U的调制信号FV、FU混合成色度信号C，其中的FV是逐行倒相的。彩色信号是既调幅又调相的。调幅中，信号的平均直流电平反映亮度，交流幅度反映色饱和度（色饱和度为0时，副载波幅度为0；色饱和度增大，副载波幅度增大）。调相中，副载波的相位反映彩色的色调（不同的颜色）。色度信号的波形见图2。

我们用普通示波器可以观测视频信号的频率、幅度、波形，但是相位却不易观测到。为了方便观测彩色信号的波形，我们通常采用八彩条的视频信号，波形见图3。

八彩条信号的八阶梯直流电平代表白到黑的八级亮度。白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑共八条彩条是由于红、绿、蓝三基色在八彩条的特定位置出现：绿色在1、2、3、4，红色在1、2、5、6，蓝色在1、3、5、7。由于相邻的重合，形成特有的波形：绿每行一脉冲，红每行二脉冲，蓝每行四脉冲。绿、红、蓝信号（彩色解码输出）波形见图4、图5、图6。

彩色信号C经梳状滤波器分离的FV、FU再经同步检波得出的色差信号R-Y、B-Y，也有特定的波形，见图7、图8。

检测彩电时，输入八彩条信号，看屏幕上的颜色是否和标准相对应；还可以用示波器观看R-Y、B-Y及G、R、B信号的特定波形，就可以判别电视机的视频、彩色解码电路是否正常（不必看色副载波的相位）。彩色视频信号的解码过程见图9。

近期的电视机采用了大规模集成电路，图9中的一些电路都集成到集成电路内部。多制式、多种输入、画中画、倍频数字处理等电路，令信号流程复杂化，但是一般都可以找出Y、C、V（R-Y）、U（B-Y）、R、G、B等基本信号及波形。

为了方便观察信号的波形，各种电视维修图纸上标注的信号波形大多以八彩条信号输入时在各部位所测的波形。

3．消隐信号

视频信号除了传送图像信号，还传送消隐信号。行逆程期传送行消隐信号，场逆程期传送场消隐信号。把正程的图像信号的白电平定在0.7V，黑电平0V，消隐信号的电平则在0V以下（0—-0.3V），所以消隐信号在黑色区，不会显示在屏幕上（图文电视等在逆程期传送的信息需要经过转换后才可以在正程期显示出来）。

为了使接收端的显示与发送端的信号同步，在场消隐和行消隐信号中分别加入了场同步和行同步脉冲。为了使奇数场和偶数场的扫描正确地衔接，在场同步脉冲的前后分别加入了前均衡和后均衡脉冲。为了彩色解码的需要，在行同步脉冲的后面还加上色同步脉冲。

 

二．           视频信号的标准及定性定量分析

1．视频信号的标准

图像信号幅度0.7V，行、场同步脉冲幅度0.3V（与图像信号反向），峰—峰值Vp-p=1.0V

    实际应用中，Vp-p在0.9—1.2V（75Ω输入负荷）之间。Vp-p 过小，图像暗淡、同步不稳；Vp-p过大，图像失真、亮度层次变差。

    普通的示波器不能显示一帧或一场视频信号波形的细节（含数百行的众多信息）。通常用一行信号的波形代表视频信号的波形。八彩条信号在一场扫描的正程中各行的波形是基本一样的（彩色V信号的逐行倒相在波形中反映不出来），所以一般的电视维修图纸常用一行的八彩条信号作为视频信号的波形（见图3）。

    标准的视频信号是带直流成分的，其同步信号的起点电平和波形幅度是一致的。但是，很多视频设备（影碟机、数字电视机顶盒等）在视频输出中用了隔直流的电容，信号中的直流成分变了，会引起有的电视接收设备的图像同步不稳和灰度失真。一般的电视机都有信号的直流电平恢复电路，不同的电视机恢复能力不一样，对视频信号的要求也会不一样。

2．场消隐信号

一般观测电视的场信号只观测场消隐，场消隐脉冲总宽度为1612μs（25行周期+12μs）。场消隐包含前均衡5个脉冲、场同步脉冲（开槽）、后均衡5个脉冲和场逆程期的行同步脉冲。前、后均衡脉冲和场同步脉冲波形见图10。

维修电视时，场信号只需观测场同步脉冲。场同步脉冲幅度为0.3V，脉冲总宽度为160（5×27.3+5×4.7）μs，重复周期为20 ms。为了保证在场消隐期间的行同步，在场同步信号中开5个槽，槽宽度4.7μs，场同步信号成了5个宽度27.3μs的同步脉冲和5个宽度4.7μs的间隔。用ET 521A的视频模式直接进入示波，就可以看到场同步信号的波形，见图11。

场同步信号幅度过小或起点与黑电平相对位置不稳定（直流电平偏离），就会场不同步或场抖动。有的数字电视机顶盒输出的视频信号中，画面的变换引起场同步信号的直流偏离较大，连接的有些电视机会场不同步地跳动，波形见图12。

3．行频信号

    一行的扫描周期为64μs，图像信号的标准幅度为0.7V±20mV。通常用行周期来观测视频信号。

如果要看图像的亮度层次，宜用八阶梯黑白信号（见图1），可用于白平衡调整、副对比度调整、副亮度调整。白平衡调整要求在屏幕上显示的八阶梯亮度都显示为黑、灰、白而不偏色。副对比度和副亮度的调整，在屏幕上看为得到足够大的对比度而亮度的各层次仍分得清楚；在信号的波形上看为信号幅度足够大而各阶梯的层次仍分隔准确。

如果要看图像的彩色状况，可用八彩条信号（见图3）或用单色信号，单色信号的波形见图13。红、绿、蓝的单色信号的彩色副载波的相位是不一样的，但波形是分不出来的。

4．行消隐信号

行消隐信号包含行同步和色同步信号，行消隐脉冲总宽度为12±0.3μs。行同步信号脉冲的起点在黑电平，标准幅度为0.3V±9mV，方向在与图像信号相反的黑电平之下，脉冲宽度为4.7±0.2μs，行同步信号的重复周期为64μs。色同步信号脉冲在行同步脉冲之后肩，与行同步脉冲前沿间隔5.6μs±0.1μs，对称于黑电平上下，标准幅度为0.3V±9mV；色同步信号包含10±1个频率为4.43MHz的彩色副载波脉冲，持续宽度为2.25±0.23μs。行同步和色同步信号的波形见图14。

PAL制的倒相识别脉冲隐藏在行消隐之中，在彩色解码过程中被恢复。倒相识别脉冲的频率为1/2行频即7.8(7.8125)KHz，脉冲宽度为8±0.2μs。

5．NTSC信号简述

NTSC信号的场频率为60Hz，周期约16.7ms；行频率为15.750KHz(30帧、525行)，周期约63.49μs。彩色副载波频率为3.58(3.579545)MHz.，采用没有逐行倒相的平衡正交调制。色同步信号为8—11个频率为3.58MHz的彩色副载波脉冲。

NTSC信号（八彩条信号）的波形见图15。

NTSC的场同步信号波形见图16。

NTSC场同步信号的波形与PAL的不同，PAL的场同步信号分为5个脉冲而NTSC的分为6个。

 

三．           信号分析对电视维修的作用

1．视频信号分析

    视频信号和伴音信号经高频调制后，以无线发射或有线传输的方式传送到用户的电视机。电视信号经高频接收、中频处理后，还原出伴音信号和图像视频信号。电视的维修一般在中频之后开始用示波器观测伴音信号和图像信号。

熟悉了电视的视频标准信号的波形，有助于检测和分析电视机里的实测波形。近年来电视机的多制式，画中画，AV、TV切换，倍频、数字处理等电路使得电视机的视频信号的控制和信号走向复杂化。在无图像或图像、彩色不正常的维修中，除了要分析信号的控制、切换状态，还要沿信号的走向来检测信号是否正常（信号的类型不同、制式不同，走向会不同）。用示波器测量视频信号及解码过程的信号波形，就显得十分重要。一般的电视信号，波形会随图像变化而变化，而且不容易看出是否带彩色；若用八彩条信号输入，就可得到较为稳定和容易辨认的波形，有利于定性和定量的分析。

有的时候，需要观看或调整电视机的黑白平衡，就要输入黑白视频信号（亮度信号），常用八阶梯黑白信号（见图1）。来自信号源的亮度信号，即黑白视频信号，是带有同步信号的；而在电视机里实测的亮度信号，有的因为经过处理，是不带同步信号的，波形见图17。

图像出现干扰的故障，可输入白场或黑场信号，波形见图18、图19。信号的波形简单，R-Y、B-Y、R、G、B都呈直线，沿信号走向用示波器检测，容易找出产生干扰纹的地方。

当电视机出现偏色故障时，可以输入黑白信号检查。若仍然偏色，是黑白平衡失调、显像管驱动或显像管本身的故障；若黑白正常，是彩色解码故障或两个色差信号其中的一路有故障，可用示波器检查。

实际的电视视频电路中，信号的幅度、极性（波形上下反向）会在不同的检测位置有所变化。所以，很多电视机的维修图纸上，会在不同的测量位置标出信号的波形及测量标准（一般以八彩条信号为准）。

在电视机的相关测试点测量时，当电视机的对比度调整加大时，视频信号的幅度会相应加大；亮度加大时，信号的直流电平会加高；色饱和度加大时，信号中的彩色副载波的幅度会加大。老式电视机是用直流电平的高低调整的，现在的电视机多以数据总线来调整。

除了了解切换状态、信号走向，还要了解一些特殊的切换。例如，蓝屏的控制：当接收到的信号较差，CPU检测判别后，切断外信号而转换为内部的蓝屏信号（或判别电路本身的故障引起误判的动作）。一些IC也有切断信号的功能，如TA8889的第8脚电平升高时，会切断R、G、B信号而成黑屏；CXA1587的32、33、34脚其中一个脚的电压被拉低后，会切断B、G、R的输出而黑屏……。

电视机的ABL、IK等保护电路动作时也会切断图像信号或拉低图像信号的幅度。

就是说，在了解电视机的工作状态和切换状态的情况下，测量视频信号和解码过程的信号波形，是电视机视频电路检修的基本方法。

2．模拟—数字信号的转换和过渡

电视信号的数字处理，使传统的模拟信号的波形产生了变化。

画中画处理，令图像信号的波形变化了；倍频、逐行扫描等处理，令图像信号的频率（周期）发生了变化……。

信号的模拟——数字转换后，信号的波形变得完全不一样了。通常无压缩的数字图像信号可以用一组八条线的0—1电平的数字脉冲来传送。例如，Y0—Y7，C0—C7，R0—R7，G0—G7，B0—B7……。还有更复杂的数字调制信号，它们是以特定方式编码后的0—1电平的数字脉冲串。有些数字脉冲可以用示波器观看，但信号的分析就不像模拟信号的波形分析那样直观了。近年来的电视、音像设备的电路板上有的会带有专门的数字接口，可以连接电脑进行信号的数据分析和处理。

 数字电视从后期制作到调制传送，从接收解调到显示驱动，都可以进行完全数字化的处理，可以得到的完全是数字信号。但是，模拟电视机还大量的存在，从模拟到数字电视的转化需要有一个过渡时期。机顶盒就是把数字信号转为模拟信号的重要工具。普通的模拟电视机还会在数字电视到来后相当长的一段时间内发挥作用。

 视频信号的方式只能传送400线以下的图像信号；720线以上的高清信号要用R、G、B、HD、VD的模拟方式传送，更好的是用DVI或HDMI的数码方式传送。

3．同步信号分析

同步信号用于扫描偏转的同步，彩色解码，画中画，图文电视，倍频、逐行等数字处理，字符产生，CPU保护（有些电视机在开机一段时间内，电脑主控集成块CPU若收不到行、场振荡返回的同步信号，会保护动作、切断电源）。

同步信号的走向较为复杂，不同的处理电路，不同的制式，会切换到不同的走向。检修同步电路需要检查切换状态和沿同步信号的走向用示波器测量波形。要注意的是，同步信号（SYNC）往往是视频信号或亮度信号。要在同步分离和场同步的积分、行同步的微分电路后，才得到场和行的同步信号，而这些电路可能会集成到大规模集成电路内。同步信号可用示波器的视频模式，场同步或行同步去观测；或用常规模式去观测视频状态的同步信号。

来自电视信号中的同步信号与机内产生的振荡信号比较，产生行和场的驱动信号HD和VD。不同的电视机的HD、VD信号的波形和幅度会不一样。HD和VD的波形可参考图20和图21。

电视机内的行、场振荡早期是用压控振荡电路产生的，现多以晶振（500—503KHz或4.43MHz）分频产生的。有的电视机的行、场和3.58MHz振荡都是由4.43MHz分频产生的。

为了使行扫描的相位准确、稳定，HD的产生中还需要从行扫描输出中反馈一个行逆程脉冲——沙堡脉冲来与电视信号中的行同步信号比较，产生误差校正电压去控制HD的相位，使行扫描输出与所接收的电视信号的扫描同步。沙堡脉冲一般取自行输出的次级绕组（如灯丝电压）或初级反峰压的电容分压点，取正脉冲。这个沙堡脉冲(行逆程脉冲)，常作为行同步信号（H.SYNC）送到电视机的CPU用作字符的产生或行振荡停止保护的检测。这个沙堡脉冲还送到彩色解码电路，作为PAL制式彩电信号的彩色解码的同步信号。电视机接收PAL信号的无彩色或彩色不稳定时，若接收NTSC信号的彩色正常的情况下，除了是晶振的故障，就很可能是沙堡脉冲没有正确送到（缺信号或幅度不足）。不同型号的电视机和电视机的不同测量点的沙堡脉冲的波形和幅度会不一样。沙堡脉冲的波形可参考图22。

在电视机的维修中，色同步信号的观测也很重要。当电视机的中放特性没调好（中周偏调）或视放电路故障（频率特性变差）时，会造成图像失真、模糊、色彩不正常，在信号波形上表现为行消隐信号的行同步后肩变形（往上翘）、色同步信号不正常或消失。

本文着重于电视信号本身的分析，具体电视机内视频信号的实测，行、场同步及扫描电路波形的实测，需另文讨论                                  

 

 杜毓穗    2009-3

 

注1：ET521-F1没有黑白视频信号（亮度信号Y）输出，可从ET521-F1的电路板底部的贴片IC的11脚（1脚靠近4.43MHz晶振）引出，串接100μ电容和62Ω电阻。

注2：ET521-F1输出不带直流成份（串有电容），所测的信号波形直流电平会有偏离。

 

图1：八级阶梯亮度信号波形图

此主题相关图片如下：image002.jpg

图2：色度信号波形图（八彩条信号中内含的）

此主题相关图片如下：image004.jpg

图3：八彩条信号波形图

此主题相关图片如下：image006.jpg

图4：八彩条信号解码后的绿输出信号波形图

此主题相关图片如下：image008.jpg

图5：八彩条信号解码后的红输出信号波形图

此主题相关图片如下：image010.jpg

图6：八彩条信号解码后的蓝输出信号波形图

此主题相关图片如下：image012.jpg

图7：八彩条信号解码中的R-Y信号波形图

此主题相关图片如下：image014.jpg

图8：八彩条信号解码中的B-Y信号波形图

此主题相关图片如下：image016.jpg

图9：彩色视频信号解码示意图

此主题相关图片如下：image018.jpg

图10： 均衡脉冲、场同步脉冲波形图

此主题相关图片如下：image020.jpg

图11：场同步信号波形图

此主题相关图片如下：image022.jpg

图12：直流偏离的场同步信号波形图

此主题相关图片如下：image024.jpg

图13：单色信号波形图

此主题相关图片如下：image026.jpg

图14：行同步脉冲和色同步脉冲波形图

此主题相关图片如下：image028.jpg

图15：NTSC信号波形图

此主题相关图片如下：image030.jpg

图16：NTSC场同步信号波形图

此主题相关图片如下：image032.jpg

图17：白场信号波形图

此主题相关图片如下：image034.jpg

图18：黑场信号波形图

此主题相关图片如下：image036.jpg

图19：不含同步脉冲的亮度信号波形图

此主题相关图片如下：image038.jpg

图20：行驱动信号HD波形图（AN5192的56脚）

此主题相关图片如下：image040.jpg

图21：场驱动信号VD波形图（AN5192的58脚）

此主题相关图片如下：image042.jpg

图22：行逆程沙堡脉冲波形图（取自灯丝电压）

此主题相关图片如下：image044.jpg