CH677712A5 - - Google Patents

Description

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GH 677 712 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Klemmschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für bestimmte Schaltungsteile, etwa in Fernsehempfängern, ist es nötig, das nach dem Zwischenfrequenz-Verstärker gleichgerichtete Videosignal zu bestimmten Zeiten unabhängig vom Bildinhalt auf einen bestimmten Gleichspannungswert zu steuern. Dieser Vorgang wird üblicherweise als Klemmung bezeichnet.

Wenn das Videosignal digital verarbeitet werden soll, z.B. gemäss Studio-Norm CCIR 601, muss das Eingangssignal analog/digital gewandelt werden, wozu es bei kapazitiver Kopplung einer Klemmung am Eingang des Analog-Digital-Wandlers zu Beginn jeder Bildzeile bedarf.

Beträgt die Dauer der Zeilenabtastung eines Videosignals nach CCIR 601 64 ps, dann wird in der Austastlücke von 10,7 ns das Videosignal vor und hinter dem Bildsynchronisiersignal auf den Klemmpegel gesteuert (vordere und hintere Schwarzschulter).

Ein Analog-Digital-Wandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus einer Schrift der Firma Intermetall, «DIGIT 2000/VLSI Digital TV System», S. 112, Edition 1983, â-

Der Video Codec IC VCU 2100 ist ausgestattet mit zwei Eingängen für analoge Videosignale, die über je eine Kapazität gleichstrommässig entkoppelt und über je einen Widerstand fest mit einer oberen Referenzgleichspannung von +12 V verbunden werden. Uber beide Eingänge können einem Analog-Digital-Wandler Signale zur Zeilen-(Horizontal-)-synchronisation zugeführt werden, wo sie in Digitalsignale gewandelt werden.

Diese Digitalsignale werden in dem Deflection-Processor-Unit-IC DPU 2500 zunächst durch ein 1 MHz-Tiefpassfilter und dann durch ein 0,2 MHz-Tiefpassfilter geräusch-gefiltert, bevor sie einem (in der Druckschrift nicht naher erläuterten) Minimum-Detektor und einem zweiten Detektor zugeführt werden, wobei letzterer den hinteren Schwarzschulterpegel überwacht. Dann gelangen sie in einen Komparator, der sie mit einem SOLL-Wert (clamping level) vergleicht und der einen Klemmimpuls-Generator (clamping pulse generator) steuert, mit dessen Impulsen der Gleichspannungspegel an den Analog-Video-Eingängen der VCU 2100 auf den SOLL-Wert geregelt wird.

Dazu werden die Eingangs gegebenenfalls mit einem Klemmimpuls fester Dauer über jeweils einen zweiten Widerstand gegen Masse geschaltet.

Diese Schaltung hat den Nachteil, dass der Klemmpegel um den Sollwert schwankt. Der Klemmpegel wird nur im zeitlichen Mittel eingehalten. Dadurch sind auf dem Bildschirm Helligkeitsschwankungen von Zeile zu Zeile möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine genauere Klemmung zu gestatten.

Auf diese Weise kann der Klemmpegel zu Beginn einer jeden Zeile schnell auf den Sollpegel eingestellt und genau eingehalten werden.

Die Aufgabe wird gelöst wie in Patentanspruch 1

angegeben. Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen in zwei Ausführungsformen beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäs-sen Klemmschaltung mit Analog-Digital-Wandler,

Fig. 2 ein Schema der Zeitabschnitte I und II gemäss einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3 ein Schema des Zeitabschnitts Z gemäss einer zweiten Ausführungsform.

Im Prinzipschaltbild liegt nach Fig. 1 ein analoges Videosignal mit einer Spannung Ua(9 am mit «A» gekennzeichneten Eingang der Schaltung an und wird von dort über einen Kondensator C auf den Eingang E des Analog-Digital-Wandlers ADC gekoppelt. Der Gleichspannungspegel kann durch Schliessen der Schalter Sup oder Sdo gesenkt oder erhöht werden. Hierzu ist jeder Schalter auf der einen Seite über einen Widerstand Rup bzw. Rdo mit dem Eingang des Wandlers ADC und auf der anderen Seite mit je einer Spannungsquelle verbunden, die eine konstante Referenzspannung Uup bzw. Udo erzeugt.

Die beiden Spannungsquellen stejlen, zusammen mit den Schaltern Sup, Sdo und den Widerständen Rup, Rdo, einen Spezialfall einer Stromquelle mit steuerbarer Stromrichtung dar.

Es muss im allgemeinen Fall eine Stromquelle vorhanden sein, die je nach Ansteuerung den Kondensator lädt oder entlädt.

Liege nun am Eingang A während eines Korrekturvorgangs (Schliessen eines Schalters für die Dauer T) ein konstanter Spannungswert (UA(t)= const.) an, dann nimmt die Differenz zwischen Ug(t), der Spannung am Eingang des Wandlers, zum Zeitpunkt t = 0 und Uup bzw. Udo exponentiel! mit einer Zeitkonstanten x ab. Dabei gilt für Ri » Rup, Rdo:

t = C (Rllp/üo + Ron),

wobei Ron den Innenwiderstand des Schalters im geschlossenen Zustand und Ri den Innenwiderstand des Wandlers ADC bedeuten.

In der ersten Ausführungsform werden die digitalen Steuersignale Kup und Kdo, die das Öffnen bzw. Schliessen der Schalter Sup und Sdo bewirken, gewonnen, indem die im Ausgang des Wandlers ADC auftretenden Videosignalwerte Vi über einen Zeitabschmitt (I) (Fig. 2) gemittelt werden. Dieser Zeitabschnitt (I) liegt im vorderen Bereich der hinteren Schwarzschulter, d.h. in dem Zeitabschnitt, in dem das Signal geklemmt werden soll. Der gemitteite Digitalwert (IST-Wert) ist das Digitaläquivalent des analogen Klemmpegels am Eingang des Wandlers ADC. Die Mittelung wird für eine noch zu erläuternde Stellung benutzt. Die Mittelung verhindert, dass störende Schwankungen des Spannungswertes Auswirkungen auf den Stellvorgang haben.

Während des Zeitabschnitts (I) wird eine Tor-

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Schaltung To geöffnet, so dass n Isteilige Signalwerte in ein Register Regi eingegeben werden, von dem aus sie zu einem Addierer Add gelangen. Die jeweilige Zwischensumme wird in einem Register Reg2 solange zwischengespeichert, bis n Werte aufsum-miert sind. Wenn n als Zweierpotenz gewählt wurde (n = 2m), dann lässt sich durch Abschneiden der letzten m Stellen eine Division durch n durchführen, d.h. der arithmetische Mittelwert bilden, der einem Subtrahierer Sub zugeführt wird, bevor das Register Reg2 durch ein Löschsignal wieder auf Null gesetzt wird. Der Subtrahierer bildet die Abweichung Di zwischen dem tatsächlichen Klemmpegel (IST-Wert) und dem geforderten Klemmpegel (SOLL-Wert).

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DI = ì y V - SOLL = IST - SOLL n • *

1=1

Das Vorzeichen VZ dieser Differenz bestimmt einerseits mit Hilfe der Steuerung des Schalters St unmittelbar, welcher der beiden Schalter, Sup oder Sdo, für die anschliessende Korrektur betätigt wird. Andererseits wird durch den Betrag B der Differenz DI zusammen mit dem Vorzeichen ein Speicher adressiert, in dem in Form einer Tabelle für jeden Differenzwert DI Datentwerte DA gespeichert sind, welche die der Differenz entsprechende, zur Korrektur erforderliche Einschaltzeit T als Zahl von Zählabschnitten eines Zählers Za enthalten.

Die Datenwerte DA werden in den Zähler Za geladen, der z.B. ein Abwärtszähler sein kann. In ihm wird der Wert DA als Anfangswert des Zählvorgangs verwendet und der Zählvorgang bei Erreichen des Zählstandes Null beendet. Solange der Zählstand ungleich Null ist, ist das Zustandssignal «NULL» inaktiv und somit der über den Schalter Si durch das Vorzeichen VZ ausgewählte Schalter, Sup oder Sdo, geschlossen. Durch die Zuordnung der Differenzen aus den gemittelten IST-Werten und dem vorgegebenen SOLL-Wert zu den Zeitdauern T kann ein beliebiger Zusammenhang

DA = f (DI)

berücksichtigt werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltfunktion des Schalters Si kann durch eine einfache Gatterlogik realisiert werden.

Der Zeitabschnitt II, in welchem der Klemmpegel auf einen korrigierten Pegel gestellt wird, schliesst sich an den zur Bildung des Mittelwertes aus den Videosignalen Vt erforderlichen Zeitabschnitt I an.

Eine zweite Ausführungsform bietet die Möglichkeit, während eines Zeitabschnittes Z (Fig. 3) kontinuierlich Mittelwerte zu bilden und sofort zu regeln, so dass die nach einer ersten Mittelwertbildung bereits korrigierten Videosignale Vi bei der Mittelung zur IST-Wert-Bildung mitberücksichtigt werden.

Zur Mittelwertbildung kann ein Filter mit begrenzter Impulsantwort verwendet werden.

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In Zeitabständen T, nimmt das Filter durch seinen Eingang E verschiedene Videosignale Vt auf, die jeweils mit k konstanten Faktoren c[ entsprechend der Zeitdauer, die sie bereits im Filter verweilt haben, multipliziert werden und anschliessend addiert werden, dergestalt, dass gilt:

IST C- V-î

i=l 1 1

k u

C1= 1

Für ein schnelles Ansprechen der Regelung ist 15 es jedoch vorteilhaft, die q derart zu wählen, dass die jeweils letzten Digitalwerte stärker gewichtet werden. Diese Vorgehensweise erhöht die nutzbare Dauer zur Schwarzschulterkorrektur, weil im Vergleich zur oben genannten Mittelwertbildung mit-20 tels eines Addierers und zweier Register nicht nur der Zeitabschnitt I sondern auch der Zeitabschnitt II (vgl. Fig. 2) genutzt werden kann.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Klemmschaltung mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) und einem Kondensator (C), über den dem Analog-Digital-Wandler eine analoge Eingangsspannung (Ue) zugeführt wird, mit einem 30 Schaltungsteil zum Verändern der am Kondensator anliegenden Spannung (Uc), mit einem Filter, das aus den digitalen Ausgangswerten (Vi) des Analog-Digital-Wandlers einen Wert bildet, mit einem Kom-35 parator, der diesen Wert mit einem Sollwert vergleicht und einem Schaltungsteil, der abhängig vom Vergleichsergebnis die Veränderung der am Kondensator anliegenden Spannung steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsteil zum Ver-40 ändern der Kondensator-Spannung (Uc) eine Stromquelle mit steuerbarer Stromrichtung enthält, die je nach gesteuerter Stromrichtung den Kondensator (C) lädt oder entlädt, dass der Komparator ein Subtrahierer (Sub) ist, dass die Richtung des Stro-45 mes vom Vorzeichen der vom Subtrahierer gebildeten Differenz bestimmt wird und dass die Einschaltzeit der Stromquelle und damit die Grösse einer dadurch im Kondensator bewirkten Ladungsänderung von Vorzeichen und Betrag der Differenz abhängt. 50

2. Klemmschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle aus zwei Spannungsquellen mit je einem Widerstand (Rup, Rdo) und je einem Schalter (Sup, Sdo) besteht, die Referenzspannungen (Uup, Udo) bereitstellen und dass beim 55 Schliessen eines der beiden Schalter der Kondensator (C) geladen oder entladen wird.

3. Klemmschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Differenz und deren Vorzeichen einen Speicher (Sp) 60 adressieren, in dem, in Form einer Tabelle, die der Differenz entsprechenden, zur Korrektur erforderlichen Einschaltzeiten der Stromquelle als Anzahl von Zählschritten eines Zählers (Za) dargestellt sind und dass die Zähldauer des Zählers die 65 Einschaltzeit bestimmt.

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4. Klemmschaltung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter nur während eines ersten Zeitabschnitts (I) arbeitet und dass während eines zweiten, sich an diesen anschliessenden Zeitabschnitts (II) das analoge Eingangssignal korrigiert wird.

5. Klemmschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter während des ersten Zeitabschnitts (I) den mit dem Sollwert zu vergleichenden Wert durch arithmetische Mittelwertbildung aus den digitalen Ausgangswerten (Vi) des Analog-Digital-Wandlers (ADC) bildet.

6. Klemmschaltung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter während eines Zeitabschnitts (Z) beständig aus den jeweils letzten digitalen Ausgangswerten (Vi) durch Gewichtung den mit dem Sollwert zu vergleichenden Wert bildet und dass das analoge Eingangssignal nach der ersten Mittelwertsbildung beständig bis zum Ende des Zeitabschnitts (Z) korrigiert wird.

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