設計性電視實驗的若干探索

摘 要:電視技術課程是電類專業學生的重要專業課程，電視實驗則是電視技術課程的必不可少的組成部分，作為一門專業課實驗，除了開設驗證性實驗之外，還開設了相當份量的設計性實驗。設計是技術的關鍵，通過設計實驗活動掌握技術，培養創新技術型人才日益受到重視，也是當前實驗教學的重要改革方向。本文在總結多年從事設計性電視實驗教學的基礎上，擬就設計性電視實驗的開設原則、實施方案、以及考核評估等問題做出若干探索，以求較好地解決設計實驗中的問題。

關鍵詞:電視電視實驗設計性實驗離機實驗

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1673-9795(2011)05(a)-0052-02

1#8201;設計性電視實驗的開設原則

1.1#8201;傳統的電視實驗

傳統的電視實驗以電視機為目標設備，依據電視機這個平臺進行一系列的實驗，如:信號分離、通道測試、波形變換、頻譜變換測試、失鎖現象分析、制式變換及故障分析等等，主要是一些驗證性實驗、分析性實驗和少量研究性實驗。而驗證性和分析性實驗有一個明顯的特征:它通常是以電視機的功能電路“塊”為測試對象，要求電視機的各個功能電路“塊”之間要有明顯的輸入、輸出接點，以方便實驗的信號檢測和調試。

以色度通道電視實驗為例，其中的色解碼電路和恒定亮度原理實驗，就要求完成以下的波形變換和頻譜變換測試。

(1)彩色全電視信號CBAS經4.43MHz陷波和帶通亮色分離電路后輸出亮度信號Y與色度信號C，Y經延時送往視放矩陣，C送往色差信號Fu、Fv分離電路。實驗要求測試信號CBAS、C和Y。

(2)C信號經梳妝濾波器分離電路后輸出Fu、Fv信號，藍色差信號(調幅被)Fu與紅色差信(調幅被)號Fv送往兩個解調電路。實驗要求測試信號C、Fu和Fv。

(3)在解調電路中，分別完成Fu、Fv信號的解調，輸出紅色差信號R－Y和藍色差信號B-Y，并一起送往末級視放矩陣電路。實驗要求測試信號Fv、Fu、R-Y和B-Y。

(4)在視放矩陣電路中完成解調，輸出基色信號R(紅基色)、G(綠基色)、B(藍基色)，送往顯像管顯像。實驗要求測試信號R-Y、B-Y、R、G和B。

1.2#8201;設計性電視實驗

設計性電視實驗除了教學改革的需求之外，還有一個重要的原因:近年來，大規模、超大規模集成芯片的廣泛使用，電視機電路的集成度越來越高。大規模、超大規模集成電路電視機追求的是:千方百計把盡可能多的電路集成到芯片中去，什么功能電路分類的劃分、功能電路參數的調整、信號測試等等傳統的設計要素都要退居次位，實驗教學的測試更不會納入考慮范疇。

以近年常見的國產電視機的解碼主芯片(DM8361)為例，它幾乎集成了圖像中放、視頻檢波、色度解碼、伴音處理等電路，且外圍電路極少，因此許多傳統的實驗無法進行。

傳統實驗遇到了新問題，解決新問題為教學改革提供了很好的切入點。通過多年的摸索，我們在實驗中針對電視機集成度越來越高與電視實驗要求測試電視機的各部分電路功能的矛盾，引入設計性電視實驗，開設的原則就是直接要求學生設計電視機集成芯片中無法測量的功能電路，制作成電路模板(塊)，并替代、或者部分替代電視機集成芯片的該部分功能，完成實驗，主要有:(1)色度信號分離(從CBAS到Fu、Fv)設計實驗;(2)色度信號解調(Fu、Fv到R－Y、G－Y、B－Y)設計實驗;(3)色度解碼鎖相環失鎖現象分析實驗設計;(4)彩色制式變換(從PAL到NTSC)實驗設計等等。

2#8201;設計性電視實驗的實施方案

2.1#8201;設計性實驗的一般方法

電路模板(塊)的設計通常包含設計原理和制作電路兩部分。其實施方案通常包括以下幾個步驟。

第一，弄清實驗的目的。即設計出的電路模板是用來干什么的，是分離信號以便觀察，是制式變換了解電路改動，還是頻譜變換觀察波形等等。

第二，弄清模板所需的輸入信號來源，是什么類型的輸入信號，是從電視機集成芯片的那個引腳輸出的，還要了解信號是調制前的信號還是調試后的信號，是高頻、中頻還是低頻，信號幅度有多大，輸出端的阻抗是多少等等。

第三，根據以上兩步設計需要的實驗電路。確定電路的輸入阻抗以便與電視機的輸出端實現匹配，確定電路處理信號的形式:是使用有源網絡還是無源網絡，是否使用放大器，使用幾級放大器，每一級接法如何，是否使用特殊元器件，如何獲得這些特殊元器件，如果沒有應該如何修改電路或用其他元器件代替來實現實驗的要求。確定每一元器件的電參數、接法等等。

第四，設計電路板。確定是自己開發專用的實驗電路板還是直接使用萬能板焊接，確定如何布線才能使信號受到的互相干擾最少，調試最方便等等。

第五，根據以上的三四點采購電路元件，制作電路板，根據原理圖焊接元件，焊接完后還要認真檢查，該焊的地方是否接通了，該開路的地方是否開路了。

第六，聯機測試，根據設計電路的要求測量出需要的數據、量值，觀察輸出波形、噪波水平等等。

第七，通過測試驗證模板電路設計的成功與否。若成功則考慮其存在的不足，設法在原電路的基礎上改進;若不成功尋找失敗的原因，是元器件損壞還是參數選擇不正確;是電路設計不夠合理還是制作電路板焊接時大意出錯等等。

第八，根據上一步測試的結果決定是優化電路還是重新修改設計以達實驗目的等等。

第九，根據制作過程和實驗數據完成實驗報告，總結設計的經驗等等。

設計性實驗是一種有強目標性的活動，必須遵從相關的設計原則和規范，按照一定的程序和步驟來進行。遵循科學、合理的設計程序，能有效地解決出現在各個步驟中的問題，以保證設計的順利進行。設計程序和步驟應該是動態的，是循環漸進的，也可以是循環交錯的。

2.2#8201;設計案例——#8201;色信號分離設計實驗

色信號分離實驗要求從CBAS信號中分離出Fu、Fv信號，此過程包括Y、C分離及U、V分離。本實驗從電視機的色解碼集成芯片的VEDIO OUT引腳取得CBAS信號，經設計模板分離出Fu、Fv信號。

從CBAS信號分離Y、C信號可以通常可以采用頻率分離的方法，可以使用高通、帶通濾波器。從C信號中分離Fu、Fv信號可以采用頻率和相位雙重分離的辦法，最常用的是梳妝濾波器。

圖1所示是學生設計的實驗電路原理圖(圖中電容單位為μF，電阻單位為Ω)，圖中采用了帶通和梳妝濾波器，并加入兩級放大電路，以滿足測試設備對Fu、Fv信號大小的要求。

3#8201;設計性電視實驗的評估

設計性電視實驗的評估分為設計電路模板(塊)評估和學生成績評定兩部分。

3.1#8201;設計模板的評估

設計電路模板(塊)的評估可以從以下幾方面進行:(1)設計理論的評價:主要從設計的先進性、可行性、技術線路的可行性等方面進行評價;(2)設計電路的評價:主要從電路的合理性、難以程度、性能價格比等方面進行評價;(3)制作電路評價:主要從電路的布線合理性、電路板制作工藝的好壞、元件的焊接、成品的外觀等方面進行評價;(4)設計電路性能評價:這是主要的評價，實驗電路板是否能完成設計的功能、能否完成實驗要求、實驗數據是否合理、誤差是否在允許范圍等等。

設計模板的工作通常以設計小組來進行的，模板的優劣反映的是小組的整體設計水平，也反映了小組的團隊合作精神，其評估結果關系到每個小組成員的成績。

3.2#8201;學生成績評定

學生的成績評定包含兩部分:設計電路模板的評估結果和個人的表現。具體來說，就是按照一定的權重計入設計模板的評估成績(占60%～70%)和個人在設計中的作用大小的評定成績(占30%～40%)。

學生個人在設計中的作用評定可以從以下幾方面進行:(1)在制定設計方案中的作用:主要從設計資料的收集整理，技術線路的選取，理論的考證，方案的編寫等方面進行衡量;(2)在解決技術難點中的作用:主要從電路的整體設計，重點元器件的選取和采購，設計指標的制定，模板的系統調試等發面進行衡量;(3)在加工制作中的作用:主要從電路模板的制作，焊接、成品的外觀包裝等方面進行衡量;(4)在設計答辯中的表現:主要從設計交流，設計展示，答辯會上的表現等方面進行衡量。

此外，還要考慮在小組中的職務，與其他小組成員的合作，以及個人努力程度等因素，綜合起來衡量，最后評定個人成績。通常設計模板的評估成績對于同一個小組而言，每個成員的成績是一樣的，而個人的作用評定也就成了區分同組各個成員的成績唯一來源，因此要求盡可能公平公正。

4#8201;結語

經過多年的摸索，設計性實驗實現了一舉兩得的效果:首先，解決了電視機的集成度太高而無法進行實驗的矛盾。因為實驗要求的過程，例如劃分功能電路、確定各功能電路的輸入與輸出電路、插入參數調整電路、建立測試點、完成電視實驗等工作，在設計模板上均可以完成，不會受到集成芯片的束縛。

其次，培養了學生技術素養。學生通過設計而掌握的技術具有很強的生命力，是一種系統性的、有創新意識的能力。學生實現了在學習中研究，在研究中學習，加強學習和研究的互動性，有利于學校培養研究型的人才，為學生走向社會打下良好的基礎。

參考文獻

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