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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Klemmen eines Schaltungspunktes in einem Signalweg, über den Signale mit periodisch auftretenden Bezugsspannungsintervallen übertragen werden, auf eine bestimmte Bezugsspannung mit einem Speicher zum Halten der dem Schaltungspunkt über eine Impedanztrennstufe zugeführten Spannung, so dass der Schaltungspunkt eine von dem im Speicher festgehaltenen Momentanwert der Spannung bestimmte Spannung annimmt, mit einer Stromquellenschaltung zum Laden des Speichers auf eine der bestimmten Bezugsspannung entsprechende Spannung und mit einer auf die periodisch auftretenden Bezugsspannungsintervalle des über den Signalweg übertragenen Signals ansprechenden Steuerschaltung zum Beeinflussen der Stromquellenschaltung für die Lieferung von Strom an den Speicher.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet derartiger Klemmschaltungen ist das Gebiet der Schaltungsanordnungen zur Verarbeitung von Videosignalen. Beispielsweise enthält das von einer Bildaufnahmeröhre abgegebene Signal einen während der Horizontalrücklaufzeit eingefügten Austastimpuls zur Erzielung eines Bezugspegels, auf den ein Signal geklemmt werden kann, wobei der Klemmpegel den Schwarzpegel des Videosignals repräsentiert. Da bei Bildaufnahmeröhren und der zugehörigen Schaltungsanordnung während des Austastintervalls im Videosignal Rauschen und andere Störungen auftreten können, wäre dadurch der Bezugspegel für den Schwarzwert gestört. Daher wird dem Kamerasignal nachträglich ein breiteres Austastintervall hinzugefügt und durch lineares Begrenzen und Klemmen wird ein rauschfreier Bezugspegel für den Schwarzwert erhalten.
Eine Schaltung für diesen Zweck ist aus der US-PS Nr. 2, 875, 332 bekannt. Sie weist einen mit zeilenfrequenten Klemmimpulsen getasteten Komparatorverstärker, dessen einer Eingang mit der Videoleitung verbunden ist und dessen anderem Eingang eine Bezugsspannung zugeführt ist, einen an dessen Ausgang angeschlossenen Synchrondetektor, der mit denselben zeilenfrequenten Impulsen getastet ist und der an seinem Ausgang einen Kondensator als Speicher hat, und einen daran angeschlossenen Gleichspannungsverstärker auf, dessen Ausgang wieder mit der Videoleitung verbunden ist, wobei die Ladung des Speichers jeweils für die Dauer einer Zeile beibehalten wird.
Wichtige Anwendungen der Erfindung liegen auf dem Gebiet der Schaltungsanordnungen zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Videosignalen auf bzw. von Magnetband, beispielsweise Schaltungsanordnungen zur Korrektur von Zeitbasisfehlern in Videosignalen bei deren Wiedergabe von Magnetbandaufzeichnungen. In diesem letzten Fall soll das wiedergegebene Signal so aufbereitet werden, dass seine Zeitbasis mit einem Bezugssignalverlauf zusammenfällt. Zur Verarbeitung des wiedergegebenen Videosignals wurden Zeitbasis-Fehlerkorrekturanordnungen entwickelt, welche Schaltungsteile zur gesteuerten veränderbaren Signalverzögerung enthalten, wobei die Grösse der momentanen Verzögerung einem gemessenen Zeitbasisfehler entspricht.
Eine solche bekannte Anordnung verwendet eine Anzahl von Verzögerungsleitungen mit jeweils konstanter Verzögerung in einem funktionsmässigen Zusammenhang mit Schalterkreisen, wobei das Videosignal entsprechend dem Schaltzustand der Schalterkreise über verschiedene Verzögerungswege geleitet wird. Eine andere bekannte Anordnung verwendet eine spannungsgesteuerte Verzögerungsleitung mit konzentrierten konstanten Induktivitäten und Kondensatoren mit spannungsabhängigen Kapazitätswerten. Beispiele derartiger Anordnungen sind in den US-PS Nr. 3, 384 r 707 und Nr. 3,202, 769 enthalten. Ein ökonomischer Aufbau ergibt sich mit einer Kettenschaltung von Verzögerungsgliedern festgelegter Signalverzögerung zu einer Verzögerungskette mit Abgriffen, von denen einer durch eine Detektorschaltung ausgewählt und mit einem Ausgang verbunden wird.
Wenn hiebei eine Korrektur der Zeitbasisfehler von Zeile zu Zeile eines Fernsehbildes vorgenommen wird, treten auch zeilenweise Pegelfehler des Videosignals mit der korrigierten Zeitbasis auf, welche Pegelfehler durch die Anzahl der jeweils wirksamen Glieder der Verzögerungskette sowie auch durch die Eigenschaften der zum Durchverbinden eines Abgriffes mit dem Ausgang verwendeten elektronischen Schalter bedingt sein können.
Die Erfindung zielt darauf ab, zur Anwendung bei Schaltungsanordnungen der vorerwähnten Art und für andere, ähnliche Zwecke eine schnell ansprechende und zuverlässige Schaltungsanordnung zum Klemmen eines Schaltungspunktes auf eine bestimmte Bezugsspannung zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass die Stromquellenschaltung eine einen Strom zum Laden des Speichers in einer ersten Richtung liefernde erste Stromquelle und eine einen Strom zum Laden des Speichers in einer zweiten,
der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung liefernde zweite Stromquelle enthält und dass die Steuerschaltung eine erste Stellgrösse
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zum Einleiten der Stromlieferung von der ersten Stromquelle an den Speicher bis zu dessen Aufladung auf eine von der der bestimmten Bezugsspannung entsprechenden Spannung abweichende Spannung und eine zweite Stellgrösse zum darauffolgenden Einleiten der Stromlieferung von der zweiten Stromquelle an den Speicher erzeugt und ferner auf die Spannung an dem die bestimmte Bezugsspannung erreichenden Schaltungspunkt anspricht, um die Zuführung von Strom an den Speicher von der zweiten Stromquelle zu beenden.
Durch die Verwendung gesonderter Quellen für die beiden Richtungen der Ladungsänderung des Speichers ergibt sich ein für Verringerung und Erhöhung des Potentials gleichwertiger, symmetrischer Betrieb und durch Lieferung eines eingeprägten Stromes an den Speicher ergeben sich an jeder Stelle innerhalb des möglichen Einstellbereiches gleiche Einstellbedingungen, insbesondere eine vom Betrag des Potentials unabhängige Änderungsrate. Dadurch, dass die Schaltungsanordnung vom Signalweg isoliert ist, werden die Nachteile bekannter schnell ansprechender Klemmschaltungen mit unmittelbar im Signalweg liegenden kapazitiven Blindkomponenten vermieden.
Durch solche kapazitive Blindkomponenten konnten beispielsweise im Falle von Videosignalen Kipperscheinungen und schnell ablaufende Schaltvorgänge parallel zum Videosignalweg hervorgerufen werden, die das Auftreten unerwünschter Nadelimpulse im Videosignal verursachten, welche die im Videosignal enthaltene Information störten bzw. unterbrachen.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild und Fig. 2 den zugehörigen Stromlaufplan einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schaltungsanordnung zum Klemmen eines Schaltungspunktes auf eine bestimmte Bezugsspannung dient als ausgangsseitige schnell ansprechende Klemmschaltung - für eine Schaltungsanordnung zur Korrektur von Zeitbasisfehlern in einem Videosignal mit einer periodischen Synchronkomponente, wobei der Video-Signalweg mit --61-- bezeichnet ist. Das Videosignal gelangt von einem Schaltungspunkt --62-- des Signalweges --61-- an einen Eingang eines Komparators --64--, an dessen anderem Eingang eine Bezugsspannung liegt. Der Ausgang des Komparators --64-- nimmt einen von zwei diskreten Schaltzuständen an, welcher entweder logisch H oder logisch L entspricht, je nachdem, ob das Potential des Schaltungspunktes --62-oberhalb oder unterhalb der Bezugsspannung liegt.
Dem Komparator --64-- ist eine Torschaltung - nachgeschaltet, die ferner mit dem Ausgang einer Synchronsignal-Abtrennschaltung --60-verbunden ist, welche vom vollständigen Videosignal das Synchronsignal abtrennt. Die Torschaltung - weist zwei Ausgänge auf, von welchen der eine mit einer ersten Stromquelle --66-- und der andere mit einer zweiten Stromquelle --67-- verbunden ist. Welcher der beiden Ausgänge der Torschaltung --65-- geschaltet ist, hängt vom logischen Schaltzustand des Ausgangssignals des Komparators --64-- ab. Die Stromquellen laden bzw. entladen einen als Speicher --68-- dienenden Haltekondensator. Die Kondensatorspannung liegt über eine Impedanztrennstufe --69-- am Schaltungspunkt --62-- und entspricht der erforderlichen Versetzung des Gleichspannungspegels des Videosignals.
Durch einen Widerstand --71-- erfolgt die Entkopplung des niederohmigen Ausganges der Impedanztrennstufe --69-- vom Schaltungspunkt --62--. Der Eingang des Komparators --64-- ist hochohmig, so dass der Schaltungspunkt --62-- beidseitig gegenüber der Klemmschaltung --63-entkoppelt und somit von den inneren Schaltvorgängen bzw. Schaltabläufen derselben getrennt ist.
Liegt beispielsweise die Horizontal-Synchronsignalspitze am Schaltungspunkt --62-- unterhalb der Bezugsspannung, so wird durch den Komparator --64-- und die Torschaltung --65-- die erste Stromquelle --66-- geschaltet, über welche der den Speicher --68-- bildende Kondensator rasch aufgeladen und dadurch die Spannung am Schaltungspunkt --62-- angehoben wird. Sobald diese Spannung die Bezugsspannung überschreitet, ändert der Ausgang des Komparators --64-- seinen Schaltzustand, wodurch die Torschaltung --65-- die erste Stromquelle --66-- abschaltet und der Schaltungspunkt --62-- auf dem richtigen Gleichspannungspegel verbleibt. Liegt die Horizontal-Synchronsignalspitze am Schaltungspunkt --62-- über der Bezugsspannung, so ist die Funktionsweise der Schaltung ähnlich, jedoch mit folgender Ausnahme.
Die Torschaltung --65-- schaltet nämlich nur dann beide Stromquellen ab, wenn sich die Spannung am Schaltungspunkt --62-- in einem ganz bestimmten Sinn in bezug auf die Bezugsspannung ändert. Zweck und Wirkungsweise dieses einseitig gerichteten Ansprechverhaltens der Torschaltung --65-- ist nachstehend an Hand des Stromlaufplanes gemäss Fig. 2 näher erläutert. Der gesamte den richtigen Pegelwert am Schaltungspunkt --62-- ein-
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stellende Zyklus findet während der durch die Breite der Horizontal-Synchronsignalspitze gegebenen Zeitdauer statt.
Sobald der Pegel um den richtigen Wert versetzt wurde, wird er für die Dauer der nachfolgenden Bildzeile auf diesem Wert gehalten, d. h. in dem als Speicher dienenden Kondensator --68-- gespeichert.
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gemäss Fig. 1 um eine Schaltung in Digitaltechnik handelt, durch welche die Korrektur des Versetzungsfehlers mit Ausnahme der variablen Ladung des Speichers --68-- vermöge diskreter Stromund Spannungswerte erfolgt. Hierauf ist das ausserordentlich zuverlässige und schnell ansprechende Schaltverhalten zurückzuführen. Darüber hinaus können im Vergleich zur Analogtechnik beträchtliche Herstellungskosten erspart werden.
Wie Fig. 2 zeigt, wird der Komparator --64-- durch eine TTL-Schaltung (Transistor-TransistorLogik) gebildet, deren Ausgang --76-- über eine im vorliegenden Fall einen ECL-Konverter (emittergekoppelte Logik) umfassende Konverterstufe --77-- mit der Torschaltung --65-- verbunden ist.
Der ECL-Konverter dient der Pegelumsetzung von der TTL-Logik, welche der Leitung --76-- zugeordnet ist, in die ECL-Logik, welche der Torschaltung --65-- zugrundeliegt. Die an den beiden Ausgängen des ECL-Konverters --77-- auftretenden Ausgangssignale weisen einander entgegengesetzte Signalzustände auf und steuern über Leitungen --78 und 79-- je ein UND-Gatter --81 bzw. 82-- an, welche UND-Gatter ihrerseits die erste und die zweite Stromquelle --66 bzw. 67-- schalten.
Ferner ist ein weiteres UND-Gatter-83-- vorgesehen, dessen einer Eingang mit dem Ausgang --78-- und dessen anderer Eingang über ein RC-Verzögerungsnetzwerk --89-- mit dem Ausgang --79-- verbunden ist, wodurch über ein RS-Flipflop --84-- die UND-Gatter --81 und 82-- und somit die Stromquellen bei Vorliegen einer in einem bestimmten Sinn erfolgenden Änderung der Schaltzustände des Ausgangs des Komparators --64-- ausser Betrieb gesetzt werden. Im vorliegenden Fall erfolgt die Abschaltung der Stromquellen durch die Torschaltung --65-- nur dann, wenn sich das Gleichpotential, auf welchem sich der Schaltungspunkt --62-- befindet, von niedrigen zu höheren Werten ändert, also die Klemm-Bezugsspannung überschreitet.
Hiedurch wird erreicht, dass sich die Korrekturspannung stets geringfügig über dem Bezugspegel und nicht in Abhängigkeit von der Polarität der Gleichspannungskorrektur z. B. einmal oberhalb und darauffolgend unterhalb des Bezugspegels befindet, wodurch für die aufeinanderfolgenden Bildzeilen eine grössere Genauigkeit bzw. Übereinstimmung des Klemmpegels erreicht wird.
Liegt am Schaltungspunkt --62-- die Horizontal-Synchronsignalspitze über dem Klemm-Bezugspegel, so wird, zufolge Ansteuerung des Komparators --64-- und Umsetzung in die ECL-Logik mittels des Konverters --86-- das Flipflop --84-- durch einen Ausgang des UND-Gatters --87-- gesetzt, wodurch die einen Eingänge der UND-Gatter --81 und 82-- vom Q-Ausgang des Flipflops --84-- vor-
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anfänglich über dem Klemm-Bezugspegel, so wird durch den Komparator --64-- und die Torschaltung - -65-- die zweite Stromquelle --67-- eingeschaltet und dadurch die Spannung am Schaltungspunkt - abgesenkt.
Während der Horizontal-Synchronsignalspitze wird daher die am Schaltungspunkt - auftretende Videospannung absinken, d. h. sich von oben dem Bezugspegel nähern bzw. diesen unterschreiten, wodurch der Komparator --64-- anspricht und sich die komplementären Schaltzustände seiner Ausgänge ändern. In weiterer Folge wird durch das UND-Gatter --82-- die zweite Stromquelle ab-und durch das UND-Gatter --81-- die erste Stromquelle --66-- eingeschaltet. Hiedurch wird der Speicher --68-- aufgeladen, wodurch die Spannung am Schaltungspunkt --62-- in Richtung zum Bezugspegel ansteigt bzw. diesen überschreitet, u. zw. nunmehr in einem von unten nach oben erfolgenden Sinn.
Beim Überschreiten des Bezugspegels ändern sich die Schaltzustände der Ausgänge - 78 und 79-- neuerlich, wobei durch das RC-Verzögerungsnetzwerk --89--, welches mit einem der Eingänge des UND-Gatters-83-- verbunden ist, der ursprüngliche Spannungspegel dieses Eingangs erhalten bleibt und somit das UND-Gatter --83-- zufolge des geänderten Schaltzustandes seines andern Eingangs umgesteuert wird. Durch das hiebei am Ausgang des UND-Gatters --83-- auftretende Signal erfolgt eine Rückstellung des RS-Flipflops --84--. Das RS-Flipflop --84-- nimmt somit jenen ursprünglichen Schaltzustand ein, bei welchem die UND-Gatter --81 und 82-- durch den Q-Ausgang
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des RS-Flipflops --84-- ausser Betrieb gesetzt werden.
Der vorstehend beschriebene Schaltzyklus findet zur Gänze während der Horizontal-Synchronsignalspitze in der Horizontal-Austastlücke statt.
Durch das zwischen Konverter --86-- und UND-Gatter --87-- angeordnete Re-Netzwerk wird erreicht, dass das RS-Flipflop --84-- nur durch die Vorderflanke des Synchronsignals gesetzt werden kann.
Bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung führt der Signalweg --61-- weder über irgendwelche Blindkomponenten noch über irgendwelche Schalter, die unmittelbar mit dem Schaltungs- punkt -62-- verbunden sind. Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft dieser Klemmschaltung ist ihr extrem schnelles Ansprechverhältnis. Sie spricht schnell genug an, um den Pegel jeder Videozeile während der Synchronsignalspitze in der Horizontalaustastlücke zu klemmen.
Anschliessend an die Pegelwiederherstellung durch die schnell ansprechende Klemmschaltung - erfolgt in einer Zeitbasis-Feinkorrekturschaltung eine endgültige Korrektur der Zeitbasisfehler. Hiezu kann eine spannungsgesteuerte Verzögerungsleitung oder eine von einem Zeilenbezugssignal bzw. von einem Farbhilfsträger-Bezugssignal gesteuerte Verzögerungsleitung verwendet werden. Ein solches System zur Korrektur von Zeitbasisfehlern ist z. B. in der US-PS Nr. 3, 213, 192 beschrieben. Eine der Feinkorrekturschaltung folgende letzte Stufe dient der Umsetzung des Videosignals, z. B. der Signalwiederherstellung oder der Überlagerung neuer Synchronimpulse.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Klemmen eines Schaltungspunktes in einem Signalweg, über den Signale mit periodisch auftretenden Bezugsspannungsintervallen übertragen werden, auf eine bestimmte Bezugsspannung, mit einem Speicher zum Halten der dem Schaltungspunkt über eine Impedanztrennstufe zugeführten Spannung, so dass der Schaltungspunkt eine von dem im Speicher festgehaltenen Momentanwert der Spannung bestimmte Spannung annimmt, mit einer Stromquellenschaltung zum Laden des Speichers auf eine der bestimmten Bezugsspannung entsprechende Spannung und mit einer auf die periodisch auftretenden Bezugsspannungsintervalle des über den Signalweg übertragenen Signals ansprechenden Steuerschaltung zum Beeinflussen der Stromquellenschaltung für die Lieferung von Strom an den Speicher, dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromquellenschaltung eine einen Strom zum Laden des Speichers (68) in einer ersten Richtung liefernde erste Stromquelle (66) und eine einen Strom zum Laden des Speichers (68) in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung liefernde zweite Stromquelle (67) enthält und dass die Steuerschaltung (64,65) eine erste Stellgrösse zum Einleiten der Stromlieferung von der ersten Stromquelle (66) an den Speicher (68) bis zu dessen Aufladung auf eine von der der bestimmten Bezugsspannung entsprechenden Spannung abweichende Spannung und eine zweite Stellgrösse zum darauffolgenden Einleiten der Stromlieferung von der zweiten Stromquelle (67) an den Speicher (68) erzeugt und ferner auf die Spannung an dem die bestimmte Bezugsspannung erreichenden Schaltungspunkt (62) anspricht, um die Zuführung von Strom an den Speicher (68) von der zweiten Stromquelle (67)
zu beenden.