CN102497496A - 一种视频信号输入电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频信号输入电路，包括输入视频信号的输入端子、相接于第二节点的钳位电压点设置模块、降压放电通路模块、输出点保护模块和钳位升压拉电流模块，以及接于第三节点的钳位升压加强和保护模块，其中，钳位电压点设置模块实现钳位电压点的设置；所述降压放电通路模块用于对输入端子进行放电；所述输出点保护模块对第二节点的电压进行低位限制；所述钳位升压加强和保护模块用于对钳位电压点设置模块中的第二电流源的补充，以及对第三节点的电位进行钳位。本发明实现对输入视频同步脉冲顶部的钳位，在交流耦合输入形式时建立信号直流电平的偏置并在负电压输入时对直流电平进行自动调节。

Description

一种视频信号输入电路

技术领域

本发明涉及一种视频信号输入电路。

背景技术

在单电源供电的视频信号处理电路中，会引入输出DC(直流)失调电平，因此一般采用视频信号的交流耦合。信号的DC电平在设定图像亮度之后进行重建，并确保信号落在下一级的线性工作区内，这种操作被称作“偏置”，根据视频信号波形以及偏置点所需的精度和稳定性，可以采用不同的电路。

音频信号等正弦波信号可以使用阻容(RC)耦合来建立稳定的偏置电压。但是S视频(S-Video)中只有色度信号(C)近似于一个正弦波。亮度(Y)、复合信号(Cvbs)和RGB都是复杂波形，从一个参考电平沿着一个方向变化，而在参考电平以下还可以叠加一个同步波形。这种信号需要一种专门用于视频信号的偏置方法，被称作箝位，因为它将信号的一个极值“箝位”在基准电压，而另一个极值仍可以变化。

图1所示为现有的一种钳位电路，专利号申请号为201010167197的《视频信号输入电路》中的方案，包括把在视频信号中包含的同步脉冲顶部的电压固定为规定电压的钳位电路(210)，用于决定与后级电路201的连接点的动作点的电平移位电路(220)，以及抑制输入端子(IN1)的电压上升的微小电流源(230)。该电路有很多缺陷，在没有负电压输入时，该部分电路对视频信号不是全透明的；DC点的设置固定受限制；该部分对系统的电源抑制比(PSRR)性能的影响较大，不容易提高；在进行钳位功能时，驱动能力非常有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种视频信号输入电路，实现对输入视频同步脉冲顶部的钳位，在交流耦合输入形式时建立信号直流电平的偏置并在负电压输入时对直流电平进行自动调节。

实现上述目的的技术方案是：

一种视频信号输入电路，由一电源(VDD)供电，包括输入视频信号的输入端子(IN)、相接于第二节点(L2)的钳位电压点设置模块(101)、降压放电通路模块(102)、输出点保护模块(103)和钳位升压拉电流模块(104)，以及钳位升压加强和保护模块(105)，其中，

所述钳位电压点设置模块(101)包括第一至第四NMOS管、第一电流源(12)、第二电流源(13)和一电压源(15)，其中：

第一NMOS管(1)的源极与第二NMOS管(2)的漏极相连；第NMOS管(1)的的漏极连接第一电流源(12)；

第三NMOS管(3)的源极与第四NMOS管(4)的漏极相连；第三NMOS管(3)的漏极连接第二电流源(13)；

第一NMOS管(1)的栅极与第三NMOS管(3)的删极均与电压源(15)相连；

第一NMOS管(1)的漏极、第二NMOS管(2)的栅极和第四NMOS管(4)的栅极相接于第一节点(L1)；

所述钳位升压拉电流模块(104)包括第一PMOS管(9)和第一电阻(10)，其中：第一PMOS管(9)，其源极连接所述电源(VDD)，栅极与第三NMOS管(3)的漏极相接于第三节点(L3)，漏极连接所述输入端子(IN)和第一电阻(10)的一端；所述第一电阻(10)的另一端与第四NMOS管(4)的源极相接于第二节点(L2)；

所述降压放电通路模块(102)用于对输入端子(IN)进行放电；

所述输出点保护模块(103)对第二节点(L2)的电压进行低位限制；

所述钳位升压加强和保护模块(105)连接于第三节点(L3)，用于对第二电流源(13)的补充，以及对第三节点(L3)的电位进行钳位。

上述的视频信号输入电路，其中，所述钳位升压加强和保护模块(105)包括第二PMOS管(7)和第三PMOS管(8)，其中：

第二PMOS管(7)，其源极连接所述电源(VDD)，栅极与漏极均与第三PMOS管(8)的源极相连；

第三PMOS管(8)的栅极和漏极均接于第三节点(L3)。

上述的视频信号输入电路，其中，所述降压放电通路模块(102)包括串联的第二电阻(5)和电流漏(14)，其中：第二电阻(5)接于第二节点(L2)，电流漏(14)接地。

上述的视频信号输入电路，其中，所述输出点保护模块(103)包括第五NMOS管(11)，该第五NMOS管(11)的漏极接于第二节点(L2)，栅极和源极均接地。

上述的视频信号输入电路，其中，所述钳位电压点设置模块(101)还包括第一电容(6)，该第一电容(6)的一端连接所述电源(VDD)，另一端接于第三节点(L3)。

上述的视频信号输入电路，其中，所述第一NMOS管(1)和第二NMOS管(2)均为二极管连接的NMOS管；所述第二PMOS管(7)和第三PMOS管(8)均为二极管连接的的PMOS管；所述第五NMOS管(11)为反向二极管连接的NMOS管。

本发明的有益效果：本发明实现对输入视频同步脉冲顶部的钳位，在交流耦合输入形式时建立信号直流电平的偏置并在负电压输入时对直流电平进行自动调节。具体地讲，在直流输入形式工作时，输入电平在0-1.4V范围内，此时本发明电路模块不工作，对输入信号实现全透明；在交流耦合输入形式工作时，输入电平大于零伏时，钳位功能仍然不工作，提供直流工作点；在交流耦合输入形式工作时，输入电平小于零伏时，电路钳位功能使能，并实现了电路工作点的自动调节功能。

附图说明

图1是现有技术的一种钳位电路的电路图；

图2是本发明的视频信号输入电路的电路结构图；

图3是本发明的视频信号输入电路应用于交流耦合输入时的示意图；

图4是本发明的视频信号输入电路应用于直流耦合输入时的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图2，本发明的视频信号输入电路200，由一电源VDD供电，连接在前级设备201和后级电路202之间，前级设备201和后级电路202之间还连接有第二电容16。

本发明的视频信号输入电路200包括输入视频信号的输入端子IN、相接于第二节点L2的钳位电压点设置模块101、降压放电通路模块102、输出点保护模块103和钳位升压拉电流模块104，以及钳位升压加强和保护模块105，其中，

钳位电压点设置模块101包括第一至第四NMOS管1-4、第一电流源12、第二电流源13、电压源15和第一电容6，其中：

第一NMOS管1的源极与第二NMOS管2的漏极相连；第NMOS管1的的漏极连接第一电流源12；

第三NMOS管3的源极与第四NMOS管4的漏极相连；第三NMOS管3的漏极连接第二电流源13；

第一NMOS管1的栅极和第三NMOS管3的删极均与电压源15相连；

第一NMOS管1的漏极、第二NMOS管2的栅极和第四NMOS管4的栅极相接于第一节点L1；

第一电容6的一端连接电源VDD，另一端连接第三NMOS管3的漏极，即接于第三节点L3；

钳位升压拉电流模块104包括第一PMOS管9和第一电阻10，其中：

第一PMOS管9的源极连接电源VDD，其栅极与第三NMOS管3的漏极相接于第三节点L3，其漏极连接输入端子IN和第一电阻10的一端，该第一电阻10的另一端与第四NMOS管4的源极相接于第二节点L2；

对于第四NMOS管4而言，当VL1-VL2＞VTH4时，第四NMOS管4导通，也即VL1-VTH4＞VL2。其中，VL1指第一节点L1的偏置电压，VL2指第二节点L2的偏置电压，VTH4指第四NMOS管4的导通阈值电压。因此，通过设计可以调节VL1，使得输入电压低于某一电压值时第四NMOS管4导通，从而实现钳位电压点的设置。

钳位升压拉电流模块104在本电路进入钳位功能使能状态时，能够快速对输入端子IN进行大电流充电，保证输入端子IN迅速钳位到预期电压值；同时，钳位升压拉电流模块104与第三、第四NMOS管3、4组成负反馈环路，在进行钳位工作时，能够保证稳定的工作。

降压放电通路模块102包括串联的第二电阻5和电流漏14，其中：第二电阻5接于第二节点L2，电流漏14接地；当输入端子IN因为输入钳位而将直流电平拉高，等输入视频信号恢复正常正电压输入以后，需要对输入端子IN进行放电以将该输入端子IN的直流电压降到需要的电平，降压放电通路模块102实现降压放电功能。

输出点保护模块103包括第五NMOS管11，该第五NMOS管11的漏极接于第二节点L2，栅极和源极均接地。输出点保护模块103对第二节点L2的电压进行低位限制。

钳位升压加强和保护模块105包括第二PMOS管7和第三PMOS管8，其中：第二PMOS管7的源极连接电源VDD，栅极与漏极均与第三PMOS管8的源极相连；第三PMOS管8的栅极和漏极均接于第三节点L3。钳位升压加强和保护模块105有两个作用，一是在进行钳位时第四NMOS管4导通后，作为对第二电流源13的补充，使得电路迅速进入正常的工作状态，二是对第三节点L3的电位进行钳位，电路进入钳位工作状态以后，第三节点L3的电压VL3被迅速的钳位在VDD-2*Vgs电压处，其中，VDD指电源VDD的电压，此处假设第二PMOS管7和第三PMOS管8的源栅电压相等，均为Vgs。从而使得本电路在钳位状态时，输出电流保持稳定在最大值处，对电路起限流的作用。

在本实施例总，第一NMOS管1和第二NMOS管2均为二极管连接的NMOS管；第二PMOS管7和第三PMOS管8均为二极管连接的的PMOS管；第五NMOS管11为反向二极管连接的NMOS管。

请参阅图3，为本发明应用于交流耦合输入时的示意图。请参阅图4，为本发明应用于直流耦合输入时的示意图。电容16、17、18为交流耦合电容，201、301、401为前级设备，200、300、400为本发明的视频信号输入电路，202、302、402为后级信号处理电路。其中，电容16、17、18的典型应用值为0.1uF，电阻19、20、21、22、23、24的典型应用值为75欧姆，电容25、26、27的典型应用值为220uF。

此时，当输入视频信号明确限定在0-1.4V区间内时，可以采用直流耦合工作模式。此时本发明的视频信号输入电路对输入的视频信号是全透明的，钳位功能关断；

当交流耦合输入时，若信号幅度仍然在0-1.4伏范围内时，钳位功能仍然关断，但是本发明的视频信号输入电路为输入视频信号提供直流电平；

当交流耦合输入时，若信号幅度低于零，或者说视频信号同步脉冲顶部出现时，钳位功能打开，并自动调节输入视频信号的直流电平。

一般情况下降视频信号同步脉冲顶部设置为稍低于零的位置。

综上所述，本发明实现对输入视频同步脉冲顶部的钳位，在交流耦合输入形式时建立信号直流电平的偏置并在负电压输入时对直流电平进行自动调节。同时，本发明结构简单，易于实现，成本低廉。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.一种视频信号输入电路，由一电源(VDD)供电，其特征在于，包括输入视频信号的输入端子(IN)、相接于第二节点(L2)的钳位电压点设置模块(101)、降压放电通路模块(102)、输出点保护模块(103)和钳位升压拉电流模块(104)，以及钳位升压加强和保护模块(105)，其中，

所述钳位电压点设置模块(101)包括第一至第四NMOS管、第一电流源(12)、第二电流源(13)和一电压源(15)，其中：

第一NMOS管(1)的源极与第二NMOS管(2)的漏极相连；第NMOS管(1)的的漏极连接第一电流源(12)；

第三NMOS管(3)的源极与第四NMOS管(4)的漏极相连；第三NMOS管(3)的漏极连接第二电流源(13)；

第一NMOS管(1)的栅极与第三NMOS管(3)的删极均与电压源(15)相连；

第一NMOS管(1)的漏极、第二NMOS管(2)的栅极和第四NMOS管(4)的栅极相接于第一节点(L1)；

所述钳位升压拉电流模块(104)包括第一PMOS管(9)和第一电阻(10)，其中：第一PMOS管(9)，其源极连接所述电源(VDD)，栅极与第三NMOS管(3)的漏极相接于第三节点(L3)，漏极连接所述输入端子(IN)和第一电阻(10)的一端；所述第一电阻(10)的另一端与第四NMOS管(4)的源极相接于第二节点(L2)；

所述降压放电通路模块(102)用于对输入端子(IN)进行放电；

所述输出点保护模块(103)对第二节点(L2)的电压进行低位限制；

所述钳位升压加强和保护模块(105)连接于第三节点(L3)，用于对第二电流源(13)的补充，以及对第三节点(L3)的电位进行钳位。

2.根据权利要求1所述的视频信号输入电路，其特征在于，所述钳位升压加强和保护模块(105)包括第二PMOS管(7)和第三PMOS管(8)，其中：

第二PMOS管(7)，其源极连接所述电源(VDD)，栅极与漏极均与第三PMOS管(8)的源极相连；

第三PMOS管(8)的栅极和漏极均接于第三节点(L3)。

3.根据权利要求1或2所述的视频信号输入电路，其特征在于，所述降压放电通路模块(102)包括串联的第二电阻(5)和电流漏(14)，其中：第二电阻(5)接于第二节点(L2)，电流漏(14)接地。

4.根据权利要求3所述的视频信号输入电路，其特征在于，所述输出点保护模块(103)包括第五NMOS管(11)，该第五NMOS管(11)的漏极接于第二节点(L2)，栅极和源极均接地。

5.根据权利要求1所述的视频信号输入电路，其特征在于，所述钳位电压点设置模块(101)还包括第一电容(6)，该第一电容(6)的一端连接所述电源(VDD)，另一端接于第三节点(L3)。

6.根据权利要求4所述的视频信号输入电路，其特征在于，所述第一NMOS管(1)和第二NMOS管(2)均为二极管连接的NMOS管；所述第二PMOS管(7)和第三PMOS管(8)均为二极管连接的的PMOS管；所述第五NMOS管(11)为反向二极管连接的NMOS管。

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