第1章 数字高清彩电的基础知识
1.1 数字高清彩电的发展
数字高清彩电是在模拟彩电的基础上发展起来的，是应用数字技术改善模拟彩电图像质量的典型产品。大家知道，衡量电视图像质量好坏的一个重要指标是图像的清晰度，普通模拟电视受电路结构和隔行扫描体制的限制，图像清晰度较低，同时存在大面积闪烁现象。在20世纪90年代初，随着大屏幕电视推向市场，图像清晰度低的问题日益突显，为提高清晰度，在大屏幕彩电电路中，开始应用数字梳状滤波器Y/C分离电路、亮度清晰度改善电路（LTI）、彩色瞬态特性改善电路（CTI）、频率合成调谐器等数字技术，在一定程度上提高了图像水平清晰度。这些数字技术的应用在改善图像水平清晰度方面起到了重要作用，但垂直清晰度并未得到改善。大屏幕电视图像的扫描格式仍然是50Hz隔行扫描，每场图像的垂直扫描线数在理论上只有312.5行，所以要进一步提高图像清晰度，就必须从增加每场图像的扫描行数，改善图像垂直清晰度方面来考虑。
21世纪初，数字变频技术逐步应用在电视技术中，这种技术将传统的隔行扫描格式转换成逐行扫描格式，大大增加了图像的每场扫描行数；同时提高行场扫描频率，消除了大面积闪烁现象和行结构线明显现象，提高了图像在垂直方向的清晰度，进一步改善了图像质量。数字变频技术有多种方案，如100Hz倍频、60Hz逐行扫描、75Hz逐行扫描等。图像显示格式有标准清晰度电视SDTV（720×480i）、增强型清晰度电视EDTV（720×480 p）以及高清晰度电视HDTV（1920×1080i或1280×720p），i表示隔行扫描，p表示逐行扫描。其中1920×1080i或1280×720p图像格式是数字电视（DTV）标准中最高级的一种。1920×1080i图像格式的水平方向的像素是1920个，垂直方向的像素是1080个，这种格式正是我国的高清晰度电视的标准。含有HDTV这种格式的数字变频彩电就是“数字高清”彩电。
目前，市场上大量销售的数字高清彩电（也是本书重点介绍的内容），常以HDTV ready来标识，表示它是面向普通模拟信号用户、“兼容数字”的“分体机”（机顶盒和彩电分开），还不是真正意义上的数字电视。也就是说，它还不能直接接收“数字高清电视广播”，必须通过机顶盒才可以收看到数字高清电视广播。可见，现在的“数字高清”彩电只是一台可以显示高清节目的“显示器”而已。
1.2 数字高清彩电的基本组成及信号流程
1.2.1 数字高清彩电的基本组成
图1-1所示是数字高清彩电基本组成框图。从图中可以看出，数字高清彩电主要由高中频处理电路（高频头、中频处理电路），伴音处理电路（音频处理电路、音频功放电路），视频处理电路（数字或模拟视频解码电路、扫描格式变换电路、帧存储器、视频输出电路），行场扫描电路（行场扫描处理电路、场输出电路、行输出电路、行输出电源电路），微控制器电路（MCU、EEPROM存储器）和开关电源电路六部分组成。
图1-1 数字高清彩电基本组成框图
1. 高中频处理电路
数字高清彩电中，常使用中放一体化高频头，其内部集成有高频头和中频处理两部分电路。它能直接输出视频全电视信号CVBS和第二伴音中频信号SIF，或者直接输出视频全电视信号CVBS和音频信号AUDIO。这种设计，不但简化了电路，提高了电视机的性能，而且便于生产和维修。
2. 伴音处理电路
数字高清彩电的伴音处理电路主要由音频处理与功放部分组成，其中，音频处理电路对音频信号进行处理和美化，音频功放对音频信号进行放大，以驱动扬声器发出声音。
3. 视频处理电路
视频处理电路主要由数字或模拟视频解码电路、扫描格式变换电路（也称数字变频电路）、帧存储器、视频输出电路等组成。
少数数字高清彩电采用模拟解码芯片（如TDA12063、TMPA8809、TDA9370、LA76932、TB1261等）进行解码；大多数数字高清彩电采用数字解码芯片（如SAA711 ×系列、VPC3230等）进行解码处理。
扫描格式电路也称视频控制电路，一般由一片芯片完成，常见的有PW1225、PW1235、FLI2300、MST5C16A、SVP-EX、HTV118等。扫描格式变换电路和帧存储器配合，可完成隔行-逐行变换和图像缩放处理，也就是说，可将输入的50Hz隔行扫描信号变换为60Hz/75Hz逐行扫描信号。有的还可完成倍频功能，即可将50Hz隔行扫描信号变换为100Hz/120Hz隔行扫描信号。
数字高清彩电的视频输出电路也称末级视放电路，一般采用共射-共基电路方式或宽带视频放大电路（如TDA6111、TDA6120等），以保证有较宽的视频带宽。
4. 行场扫描电路
行场扫描电路主要由行场扫描处理电路、场输出电路、行输出电路、行输出电源电路等组成。
少数数字高清彩电，接收不同图像格式信号时，行频不同，因此，需要设置行输出电源电路，为行输出电路提供不同的供电电压，以确保行幅和高压的稳定。而大多数数字高清彩电只工作在固定的行频下，不需要设置行输出电源电路。
5. 微控制器电路
微控制器电路主要包括MCU（微控制器）、EEPROM存储器等，是整机的指挥中心。其中，MCU用来对接收按键信号、遥控信号，然后再对相关电路进行控制，以完成指定的功能操作；存储器用于存储彩电的设备数据和运行中所需的数据。
6. 开关电源电路
开关电源电路用于将交流220V/50Hz市电转换成整机所需的直流电压，一般输出多组直流电压，分别为不同的电路供电。
1.2.2 数字高清彩电的信号流程
按照采用解码电路的不同，数字高清彩电可分为采用模拟解码电路和采用数字解码电路两种，两种数字高清彩电的信号流程有所不同，下面简要介绍。
1. 采用模拟解码电路的数字高清彩电信号流程
少数字高清彩电采用模拟解码电路进行解码，此类彩电的详细框图如图1-2所示。
图1-2 采用模拟解码电路的数字高清彩电详细框图
（1）高中频和音频信号的工作流程
由高频调谐器输出的中频信号IF，加到图像和伴音解调电路，解调得到彩色全电视信号CVBS和电视音频信号TV AUDIO。
解调的电视音频信号TV AUDIO送到AV音频切换电路，与外部AV音频信号切换后，去音频处理电路，经音效处理后，加到音频功放电路，驱动扬声器发出声音。
（2）视频信号的工作流程
解调出的彩色全电视信号CVBS送到模拟视频解码电路，经Y/C分离电路后，将亮度信号Y和色度信号C分离，分离后的Y、C信号送到YC切换电路，与S端子输入的Y、C信号切换后，其中的Y信号送到YUV切换电路，其中的C信号送到色度解调电路，解调出两个色差信号U（B-Y）和V（R-Y），也送到YUV切换电路，与外部隔行扫描YCbCr端子输入的YCbCr信号（即外部YUV）信号进行切换。切换后的YUV信号再加到基色矩阵电路，三个信号在此进行运算处理，产生RGB信号，送到RGB切换电路，与微控制器（MCU）输出的字符OSD-R、OSD-G、OSD-B信号进行切换，切换后的RGB信号送到A/D转换电路，将模拟的RGB信号转换为数字RGB信号，送到扫描格式变换电路，在扫描格式变换电路中，通过帧存储器慢存快取的过程，实现隔行-逐行的转换和图像的缩放变换，然后经D/A变换，得到逐行的模拟RGB信号，送到RGB处理和末级视频输出电路，驱动显像管恢复出彩色图像。
（3）扫描信号的处理过程
输入到模拟视频解码电路中的彩色全电视信号CVBS，还有一路送到同步分离电路，取出行场同步信号HS、VS，送到A/D转换器进行同步处理，经同步处理后，产生出行场同步信号从A/D转换器输出，经图像格式检测后去触发扫描格式变换电路内部的定时发生器，控制定时振荡器振荡出60Hz或75Hz的场频和归一化的行频（一般为33.75kHz），去行场处理电路，实现行场的同步。同时，行场扫描处理电路产生的行扫描信号HOUT，经激励后送到行输出电路，驱动行偏转线圈工作，完成行扫描；行场扫描处理电路产生的场扫描信号VOUT送到场输出电路，驱动场偏转线圈工作，完成场扫描。
2. 采用数字解码电路的数字高清彩电信号流程
大多数数字高清彩电采用数字解码电路进行解码，其详细框图如图1-3所示。
图1-3 采用数字解码电路的数字高清彩电详细框图
（1）高中频和音频信号的工作流程
由高频调谐器输出的中频信号IF，加到图像和伴音解调电路，解调得到彩色全电视信号CVBS和电视音频信号TV AUDIO。
解调的电视音频信号TV AUDIO送到AV音频切换电路，与外部AV音频信号切换后，去音频处理电路，经音效处理后，加到音频功放电路，驱动扬声器发出声音。
（2）视频信号的工作流程
解调出的彩色全电视信号CVBS送到数字视频解码电路，经A/D转换，产生数字视频信号，然后经过Y/C分离电路，分离出数字的亮度信号Y和色度信号C，送到YC切换开关，与经过A/D转换后的S端子Y、C数字信号进行切换。切换后的Y[0∶7]数字信号直接送到扫描格式转换电路，切换后的C信号还要进行色度解码处理，解调出数字U、V信号，C[0∶7]也送到扫描格式转换电路。
另外，由VGA接口输入的视频信号VGA-RGB和由高清接口输入的YPbPr信号经视频切换和A/D转换后，转换为数字视频信号，送到扫描格式转换电路，在扫描格式输入接口电路中，与数字解码电路输入的数字视频信号进行切换，然后加到隔行-逐行变换和图像缩放电路。通过帧存储器慢存快取的过程，将不同格式的图像信号转换为逐行扫描图像信号（高清接口和VGA接口视频信号因为是逐行信号，所以在内部不需要进行隔行-逐行变换），然后经D/A变换，得到逐行扫描的视频信号YUV或RGB，加到RGB处理电路。
在RGB处理电路中，经矩阵变换，并与RGB字符信号进行切换，然后送到末级视频输出电路，驱动显像管恢复出彩色图像。
（3）扫描信号的处理过程
输入到数字视频解码电路中的彩色全电视信号CVBS，还有一路经A/D转换后送到同步处理电路，取出行场同步信号HS、VS，加到扫描格式转换电路。
另外，由VGA接口输入的行场同步信号H、V和由高清YPbPr接口输入行场同步信号（由Y信号经同步分离后取得），经同步信号切换电路切换后，也送到扫描格式转换电路。
在扫描格式转换电路内部，两路行场同步信号经切换和图像格式检测后，去触发定时振荡器振荡出60Hz或75Hz的场频V和归一化的行频H（一般为33.75kHz），然后送到行场处理电路，实现行场的同步。
在行场扫描电路中，行振荡电路产生行频信号经同步和驱动后，产生行激励信号HOUT，送到行输出电路，驱动行偏转线圈工作，完成行扫描；场扫描处理电路产生的场锯齿波信号经几何校正后输出扫描信号VOUT，送到场输出电路，驱动场偏转线圈工作，完成场扫描。
1.3 数字高清彩电内部电路板识别
下面以康佳P29AS390彩电为例，介绍数字高清彩电内部电路板的组成、位置及作用。
康佳P29AS390数字高清彩电内部主要由三块电路板组成，分别是主板、数字板和末级视放板（也称CRT板），其中主板安装在底座板上，数字板插接在主板上，视放板则安装在显像管的尾部。这种形式也是目前国产数字高清彩电所普遍采用的电路板结构形式。
主板上主要分布着开关电源厚膜电路N901（FSCQ1265RT）、高频头、中频处理电路NM10（TDA9881TS，焊在反面）、音频功放电路N201（TDA2616）、行输出电路、场输出电路N440（TDA8172A）等，如图1-4所示。
图1-4 康佳P29AS390数字高清彩电主板实物图
康佳P29AS390彩电的数字板插接在主板上，数字板上主要分布着视频数字处理超级芯片U301（MSTC26）、EEPROM数据存储器U300（24C32）、程序存储器U302（PS25LV020）、行场扫描和RGB处理电路U700（TDA8380）等，如图1-5所示。
图1-5 康佳P29AS390数字高清彩电数字板实物图
末级视放板主要分布着三块视频放大电路N501（TDA6111Q）、N502（TDA6111Q）、N503（TDA6111Q），如图1-6所示。
图1-6 康佳P29AS390数字高清彩电视放板实物图
图1-7所示为康佳P29AS390数字高清彩电整机电路框图。
图1-7 康佳P29AS390数字高清彩电整机电路框图
下面对音频、视频和扫描信号的处理过程进行简要分析。
（1）音频信号的处理过程
电视信号经高频头处理后输出中频信号IF，送到中频处理电路NM10，经解调后，输出音频信号和全电视信号。其中，音频信号经N202切换和处理后，送到数字板处理后，加到主板音频功放电路N201，经功率放大后，驱动扬声器发出声音。
（2）视频信号的处理过程
中频处理电路NM10解调出的视频全电视信号送到数字板超级芯片U301，模拟视频信号经A/D转换，变换为数字视频信号，再进行解码处理后送到内部扫描格式变换电路，进行隔行-逐行变换和图像缩放处理，再经U301内部的D/A转换电路转换为模拟RGB信号，加到RGB和行场信号处理电路U700，由U700处理后，送到末级视频输出电路N501、N502、N503，驱动显像管显示出图像。
（3）扫描信号的处理过程
U301输出的行场同步信号送到行场扫描与RGB处理电路U700处理后，产生行场扫描信号。其中，行扫描信号送到行推动、行输出电路，驱动行偏转线圈工作，完成行扫描；场扫描信号送到场输出电路N440，驱动场偏转线圈工作，完成场扫描。
1.4 普通模拟彩电与数字高清彩电的异同
普通模拟彩电与数字高清彩电相比，很多电路是相同或相似的，很多电路的维修方法也是通用的，因此，已经通晓模拟彩电维修的读者，只需了解模拟彩电与数字高清彩电的不同点，即可非常容易地对数字高清彩电进行维修。那么，模拟彩电与数字高清彩电有哪些异同呢？下面进行介绍。
1.4.1 电路组成的异同
数字高清彩电的电路基本组成框图见图1-1，普通模拟彩电的电路基本组成框图如图1-8所示。
图1-8 普通模拟彩电电路基本组成框图
数字高清彩电与普通模拟彩电比较，从高频头、中频处理电路到伴音通道电路，其结构是基本相同的，视频输出电路、行场扫描产号产生电路的结构也基本相同。
组成的不同有以下几点：
（1）数字高清彩电在电路中间加入了扫描格式变换电路（数字变频电路），可将传统的50Hz隔行扫描信号转换成60Hz/75Hz的逐行扫描信号，普通模拟彩电没有此部分电路。
（2）数字高清彩电中使用的CRT显像管与模拟彩电使用的CRT显像管是有差异的，两者不能直接互换。特别是厂家推出的超薄短管颈CRT显像管，管颈长度比一般CRT显像管大幅缩减，这意味着扫描电子束偏转角度提高。因此，对于采用超短管颈CRT的数字高清彩电，其行场扫描电路要进行特殊设计。
1.4.2 工作方式的异同
数字高清彩电与模拟彩电的工作方式基本相同，但有以下几点不同：
（1）数字高清彩电除了可接收模拟电视信号、AV信号、S端子信号外，还可以接收计算机输出的VGA信号，DVD输出的逐行扫描分量信号YPbPr；而模拟彩电一般只能接收模拟电视信号或AV信号、S端子信号或隔行扫描分量信号YCbCr。
（2）数字高清彩电既可工作在隔行扫描方式下，也可工作在逐行扫描方式下，而模拟彩电一般只能工作在隔行扫描方式下。
（3）数字高清彩电的行频高于模拟彩电。模拟彩电行频为15.625kHz或15.750kHz，数字高清彩电行频高于28kHz。行频高，意味着扫描线的增加，图像清晰度提高。数字高清彩电行扫描线高于1000行，模拟彩电行扫描线的有效行为576行，故数字高清彩电水平及垂直方向的分辨率是普通彩电的两倍以上。
（4）数字高清彩电的场频工作范围较宽，一般为50～120Hz；而模拟彩电的场频为50Hz（PAL-D/K）或60Hz（NTSC）。
1.4.3 维修代换的异同
数字高清彩电很多电路的检修与普通模拟彩电是一致的，如高频电路、中频电路、伴音电路等，但以下几种电路在维修和代换时应引起注意：
（1）行扫描电路的维修和代换问题。数字高清彩电的行扫描电路工作频率较高，因此，对元器件的高频特性和稳定性要求高于普通模拟彩电。例如，数字高清彩电的行逆程电容、S校正电容均不能用普通模拟彩电的元器件进行代换。数字高清彩电的行管一般采用工作电流、功率及频率特性更好的2SC5144，短管颈的彩电还要求性能比2SC5144 更高的行管，如2SC5859。维修过程中，若忽视数字高清彩电对关键元器件的要求，会造成更换后的元器件反复损坏或故障扩大，使维修陷入困境。另外，数字高清彩电的偏转线圈与模拟彩电也不能相互代换。
（2）数字板的维修问题。数字高清彩电（特别是国产机）一般把视频解码、扫描格式变换、帧存储器、MCU等电路安装在一块电路板上，称为数字板，数字板的维修有其特殊性，普通模拟彩电不涉及此部分电路的维修。
数字高清彩电与普通模拟彩电在维修方法上还有许多不同点，这里不再一一讨论。需要提醒读者的是，在维修数字高清彩电时，不可生搬硬套维修模拟彩电时的“老理论”、“老经验”，否则，不但不灵，而且还会带来后患和麻烦。