§4.5 同步信号的形成

为了保证图象信号从发送端到接收端稳定、准确地传送，在PAL制电视中心由彩色电视同步机产生七种同步信号。它们是行推动信号HD和场推动信号VD（通常供电视中心的行、场同步之用，也可作行、场消隐用），复合同步信号S和复合消隐信号BL（为接收机传送的同步、消隐信息），以及副载 F，以同步旗形脉冲K和PAL识别脉冲P。前面两种为黑白与彩色电视系统所共有，后面三种是彩色电视系统所必须的。在电视标准中，对这些信号在幅度、频率、相位、波形等方面的特性都作出了严格规定。

产生上述同步信号的同步机应具有下面四个功能：

实现上述各同步脉冲间严格的频率关系，然后用它来形成各种形状的同步脉冲。称为定时部分。

由定时部分来的信号形成上述种种规定波形标准的同步脉冲，并保证它们有严格的时间相位关系。把这一部分叫做同步脉冲形成部分。

把产生合乎标准的同步信号放大到规定的幅度，并能负荷低阻负载馈送给需要点。这由脉冲分配放大器来实现。

具有台从锁相（Genlok）和台主锁相（Slavelok）的功能。所谓台从锁相是指本地同步机的频率和相位受控于外地同步机（例如转播车）的频率和相位。而台主锁相恰好相反，即外地同步机（例如几部转播车）的频率和相位受控于中心台的频率和相位。这种功能的目的是为了实现来自不同的同步信号在频率和相位上严格一致。近年来，由于数字帧同步器的发展，这些功能常比较方便地由数字帧同步器所代替。尽管如此，作为完整的同步机都应具有上述四种基本功能。

下面就三种功能及其电路实现加以介绍。

4.5.1 同步信号的定时

同步机输出的七种信号在频率与相位方面保持着严格的关系。例如，除副载波外它们都是由波形不同的行频、场频、二倍行频脉冲所组成，而副载波频率与行频、场频之间又有确定的关系。因此，可以用一个标准信号来产生其它信号，从而保证它们之间应有的关系，这就是同步信号定时。

目前的同步机通常选副载频作为标准信号，来产生其它各种信号。但是1982年2月CCIR15次全会通过了电视中心数字参量标准（即CCIR601号建议）。它规定了分量信号编码，其亮度信号的取样频率为13.5MHz。这样，今后所有电视中心用数字设备，例如，时基校正器、帧同步器、数字特技等，其时钟频率将采用13.5Mhz或它的倍数，这个频率是能兼容目前广泛使用的扫描标准，即625/50、525/60扫描标准。13.5MHz通过不同的分频得到两种扫描标准的行频与场频。所以今后的同步机所选用的标准信号可能是13.5MHz或它的分频频率，这样有利于电视中心的数字设备接口。

下面举出两种形成副载频与其他同步信号的方案，如图4.5-1和图4.5-2所示。

一、副载波晶体振荡方案

如图4.5-1所示，它采用一个副载波晶体振荡器，产生＝4.43361875MHz的副载波，并用它作为标准信号。由于

所以

而且

由上述关系可知，把减少25Hz后，再通过1/5分频、1/227分频和8倍频，就能得到；由2再通过1/2分频和1/625分频，产生和；最后由脉冲组合电路形成其余六种同步信号。其中1/5分频、1/227分频及8倍频电路的组合称PAL耦合器。

二、两个晶体振荡器加AFC的方案

如图4.5-2所示，它增加了一个2的晶体振荡器（也有用2.5Mhz晶体振荡器，再经8分频得到2的），这样可省去一部分比较复杂的分频电路。但为了确保副载波与行频的/4间置的关系，故必须采用AFC（自动频率控制）电路。把已减去25Hz的副载波与2分频后所得到的/4鉴相；然后再用误差电压去控制2的晶体振荡器，以自动保持与（－25Hz）的1/4行频间置关系。

三、实现25Hz偏置的方案

如图4.5-3所示，图中为25Hz的正弦波频率，cos2p t为其瞬时值。在平衡调制器I中，cos2p t对cos2p t进行调制，得到两个分量

同样，在调制器II中由经90度移上后对进行调制，也得到两个分量

＝

＝

上述两个调制器的输出信号相加得

即得到－25频率，从而实现了25Hz偏置。实现25Hz偏置还有其它方案，在此不赘述

4.5.2 同步信号的形成

利用定时部分输出的2、、三种基本频率，采用一次形成法和电子综合法，便可形成所需要的各种同步信号。

一、一次形成法

这是利用在R－S触发器的S端和R端加以合适的触发脉冲，一次形成所需的各种同步信号，如图4.5-4所示。假设R端与S端分别注入图（b）所示两列负脉冲串，t1时刻之前，Q＝0；在t＝t1时，S＝0，Q＝1；当t＝t1时，R＝0，Q＝0；当t＝t3时，R＝0，Q仍等于0。同理，可以分析t4、t5、t6时刻负尖脉冲的作用情况。由此可见，输出脉冲的宽度仅决定于S端触发脉冲和紧跟着它们的R端触发脉冲的作用情况。由此可见，输出脉冲的宽度仅决定于S端两个相邻的触发脉冲之间的间隔（在此间隔时间内R端必须至少有一个触发脉冲输入）。一次形成法的关键在于，排列出两列具有合适时间关系的触发脉冲，并分别注入R端与S端，就能从Q端得到所需要的各种同步信号，它们可以分别为S、BL、HD、VD、K、P信号或者是它们组合信号。

二、电子综合法

大规模集成电路同步机的设计思想，基于电子综合法，利用电子综合法产生各种同步信号可以归纳为三个步骤：

1、由S、BL、HD、VD、K、P等信号的基本特性是以行或场为周期的二值（即只有0、1两个电平）信号。它们本身及其组合信号F可以看成一个二值函数，并且总可以分解成有限个以2、、为周期的简单函数。令组合信号F与简单信号之间存在下列关系：

（4.5-3）

上述函数中只存在“与”、“或”、“非”三种简单运算。

2、利用数字电路，由定时部分产生的2、、三种基本频率脉冲加以控制，产生上述有限个简单信号。

3、对F＝（）进行逻辑化简，求出F与之间的最简关系式，由数字逻辑电路得到组合信号F，这个数字逻辑电路可由最简单的“与非”门或者“或非”门组合而成，也可以由可编程逻辑阵列PLA（Programmable Logic Arraya）组成。

下面举列说明（见图4.5-5），假设要产生复合同步信号和复合消隐信号。电子综合法的关键在于将组合信号分解成有限个简单信号，并求出组合信号与简单信号之间的最简逻辑关系式。

先求复合消隐信号，它可看作行消隐脉冲序列和场消隐脉冲序列F5之组合，即

＝＋ （4.5-4）

再求复合同步信号，先可分解成，、三个函数之和。即

＝++ （4.5-5）

式中，为行同步脉冲（7.5H脉冲期间无行同步），为开槽的场同步脉冲，为前后均衡脉冲。但是，、并非最简单函数还要继续分解。若F2为行同步脉冲序列，F4为具有场同步和场衡脉冲持续期的脉冲（即7.5H脉冲），F6为均衡脉冲序列，F7为二倍行频的槽脉冲序列，F8为未开槽的场同步信号，图（b）表示行消隐期附近F1，F2，F6、F7的时间关系和脉宽，则不难看出：

F9＝F2` F4；F10＝` F7 F8；F11＝F4F6` F8

故：

F0＝F2` F4＋` F7F8＋F4F6` F8 （4.5-6）

根据电子综合法的第2个步骤先产生出最简单信号F1，F2，F4～F8，再利用满足式（4.5-4）和式（4.5-6）逻辑关系的数字电路就可以产生复合消隐信号F3和复合同步信号F0。

由于式（4.5-3）、式（4.5-4）和式（4.5-6）中，只存在“与”、“或”、“非”三种运算，因此利用“与非”门或者“或非”门组成的电路就可以完成。或者利用PAL电路完成。PAL电路如图4.5-6所示

4.5.3 台从锁相与台主锁相

一、台从锁相（Genlock）

台从锁相是指本地同步机的频率与相位受控于外地同步的频率和相位。利用图4.5-7所示副载波锁相系统即可完成这种功能。它与接收机副载波锁相原理相同（见§5.4），色同步选通电路输出的外地色同步信号和本地副载波信号在鉴相器进行比较，产生7.8kHz的PAL识别信号。它有两个作用：其一，经低通滤波器滤波后，控制本地副载波与外地副载波同频同相；其二，可作为P脉冲定相用。由于锁定的本地振荡相位与外来色同步副载波相位有90度相位差，又由于传送信号的电缆长度对到达混合设备的色度信号副载波的相位有影响，所以，图中还设置了可调的移相器。

被外地副载频锁定后的本地副载频，经过25Hz频移后，再经若干次分频及倍频处理所得到的行频、场频脉冲虽与外地的行频、场频相同，但是其相位还不能保证相同。因此，除副载波锁相电路外，还必须设置行锁相环路、场锁相环路及P脉冲定相电路。

二、台主锁相（Slavelock）

台主锁相是指外地同步机的频率与相位受控于中心台的频率和相位，图4.5-8示出一种台主锁相方式的原理方框图。在电视中心台，从收到外来（例如转播车）的全电视信号中取出各种同步信号，分别与本地中心台同步机的副载波行、场同步信号及P脉冲鉴相，鉴相输出的误差控制电压，通过传输线路返送到转播车，用以控制转播车的同步机，使之与中心台同步。台主锁相可以由中心台分别控制多数转播车，以便进行多路节目联播。这时，转播车同步机不再使用25Hz频移及 PAL耦合器，其副载波与行频间的确切关系由中心台同步机保证。

三、全国电视台锁相系统（Natlock）

全国电视台锁相系统是一种扩大的台主锁相系统，它使全国所有电视台都与中央电视机保持同步信号具有同频同相的关系，从而可以实现全国范围内的节目联播。

图4.5-9示出全国电视台锁相系统原理方框图。将各地电视台（或转播车）送来的同步信号与中央台的同步信号进行比较，输出的误差信号经过编码后形成音频信号。受控台收到音频误差信号，由误差信号解码器解码并用以控制移相推动器。移相推动器是一个2H发生器，它将具有高稳定度的副载波分频而形成2H的信号，它可根据不同的控制信号置于不同的校正状态。换言之，由不同的控制信号改变其分频比，从而使受控台同步机的定时信号产生相移校正，直至与中央台锁定为止。输出的误差信号采用音频信号编码，具有两个优点：其一，增强抗干扰能力；其二，便于使用窄频带电话线路进行传输。