CN103167219A - Cvbs电视信号钳位控制电路结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种CVBS电视信号钳位控制电路结构，其中包括模拟钳位电路、模数转换单元，接收该模拟钳位电路输出的电视信号，并进行模数转换处理、平滑滤波电路、同步头幅度检测电路、ADC溢出判断电路、比较单元、钳位控制信号生成电路和数字钳位电路。采用该种结构的CVBS电视信号钳位控制电路结构，由于其中基于输入信号最低电平进行CVBS电视信号钳位控制，简化了钳位控制电路的设计，通过钳位控制信号生成电路产生的钳位控制方向和力度信号可以根据sΔ的值不断地进行调整，钳位力度随着sΔ的减小而减小，这样就能够在保证钳位精度的同时提高钳位稳定的速度，而且设计简化，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

Description

CVBS电视信号钳位控制电路结构
技术领域
本发明涉及电视信号解码领域，特别涉及CVBS电视信号解码装置技术领域，具体是指一种CVBS电视信号钳位控制电路结构。
背景技术
当前，复合电视广播信号(CVBS，Composite Video Broadcast Signal)技术已经发展的非常成熟了，从CVBS电视输入信号中提取参考信息，以数字信号处理的方式对钳位电路进行充放电控制，可以得到比较精确和稳定的输入信号。
现有技术中，这种数字控制电路都是参考CVBS空白信号来完成的，然而空白信号幅度的获取需要有行同步头信号，但在不同电视信号同步方案中，并不一定有粗略或者精确的行同步信号，因此为了得到行同步信号和空白信号幅度，将钳位控制电路和同步头切割电路混在一起设计，使两者存在相互依赖性，无疑会增大控制电路的设计难度和电路面积。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够基于输入信号最低电平实现CVBS电视信号钳位控制、设计简化、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的CVBS电视信号钳位控制电路结构。
为了实现上述的目的，本发明的CVBS电视信号钳位控制电路结构具有如下构成：
该CVBS电视信号钳位控制电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括：
模拟钳位电路，对CVBS电视信号进行钳位处理；
模数转换单元，接收该模拟钳位电路输出的电视信号，并进行模数转换处理；
平滑滤波电路，接收所述的模数转换单元的输出信号，并进行平滑滤波，滤除CVBS电视信号上的噪声和视频信号，得到低频信号；
同步头幅度检测电路，接收所述的平滑滤波电路的输出信号，对该信号在系统预设的时间段内进行最低点检测得到信号最低电平，并进行同步头区域确认，得到当前同步头幅度信号；
ADC溢出判断电路，接收所述的平滑滤波电路的输出信号及所述的同步头幅度检测电路输出的信号最低电平，并进行ADC输出信号溢出状态判断，得到溢出状态判断信号；
比较单元，接收所述的同步头幅度检测电路输出的当前同步头幅度信号，并将该当前同步头幅度信号与电压参考幅度VREF进行比较，得到差值信号；
钳位控制信号生成电路，接收所述的比较单元输出的差值信号和所述的ADC溢出判断电路输出的溢出状态判断信号，并得到钳位控制信号，输出至所述的模拟钳位电路从而控制对CVBS电视信号的钳位处理；
数字钳位电路，接收所述的模数转换单元的输出信号和所述的比较单元输出的差值信号，并根据该差值信号对该模数转换单元的输出信号进行数字钳位，削弱模拟钳位带来的行间信号微弱振荡，得到最终的输出信号。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的平滑滤波电路包括多级延迟单元、减法器、加法器和单级延迟单元，所述的多级延迟单元接收所述的模数转换单元的输出信号，并输出至所述的减法器，所述的加法器接收所述的模数转换单元的输出信号和单极延迟单元的输出信号，并输出至所述的减法器，所述的减法器接收所述的多级延迟单元和加法器的输出信号，并分别输出至所述的单级延迟单元和同步头幅度检测电路。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的多级延迟单元为16级延迟单元。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的被滤除的噪声为高于1MHz的噪声。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的被滤除的视频信号包括高频的亮色信号和色度副载波信号。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的低频信号包括同步头信号和低频的亮度信号。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的同步头幅度检测电路包括最小值选择器、一级延迟单元和同步头探测器，所述的最小值选择器接收所述的平滑滤波电路的输出信号和所述的一级延迟单元的输出信号，并分别输出至所述的一级延迟单元和同步头探测器，所述的同步头探测器接收所述的最小值选择器的输出信号，并输出至所述的比较单元。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的ADC溢出判断电路包括第一比较器、第二比较器和选择器，所述的第一比较器和第二比较器均接收所述的同步头幅度检测电路输出的信号最低电平，并均输出至所述的选择器，所述的选择器接收所述的第一比较器和第二比较器的输出信号，并输出至所述的钳位控制信号生成电路。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的比较单元为减法器。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的电压参考幅度VREF为32。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的钳位控制信号生成电路包括第三比较器、第四比较器、第五比较器、第六比较器和钳位控制信号生成器，所述的第三比较器、第四比较器、第五比较器和第六比较器均接收所述的比较单元输出的差值信号，并输出至所述的钳位控制信号生成器，所述的钳位控制信号生成器接收所述的第三比较器、第四比较器、第五比较器和第六比较器的输出信号，并将产生的钳位控制信号输出至所述的模拟钳位电路。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的钳位控制信号为钳位控制的方向和力度信号。
该CVBS电视信号钳位控制电路结构中的数字钳位电路为减法器。
采用了该发明的CVBS电视信号钳位控制电路结构，由于其中基于输入信号最低电平进行CVBS电视信号钳位控制，简化了钳位控制电路的设计，同时对于钳位，充放电力度越小，钳位输出就越平稳，然而太小的钳位充放电力度会影响信号钳位的速度，本发明通过钳位控制信号生成电路产生的钳位控制方向和力度信号可以根据sΔ的值不断地进行调整，钳位力度随着sΔ的减小而减小，这样就能够在保证钳位精度的同时提高钳位稳定的速度，而且设计简化，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
附图说明
图1为本发明的CVBS电视信号钳位控制电路结构整体示意图。
图2为本发明的CVBS电视信号钳位控制电路结构中的平滑滤波电路结构示意图。
图3为本发明的CVBS电视信号钳位控制电路结构中的同步头幅度检测电路结构示意图。
图4为本发明的CVBS电视信号钳位控制电路结构中的ADC溢出判断电路结构示意图。
图5为本发明的CVBS电视信号钳位控制电路结构中的钳位控制信号生成电路结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图1至图5所示，该CVBS电视信号钳位控制电路结构，其中，所述的电路结构包括：
(1)模拟钳位电路，对CVBS电视信号进行钳位处理；
(2)模数转换单元，接收该模拟钳位电路输出的电视信号，并进行模数转换处理；
(3)平滑滤波电路，接收所述的模数转换单元的输出信号，并进行平滑滤波，滤除CVBS电视信号上的噪声和视频信号，得到低频信号；其中，该平滑滤波电路包括多级延迟单元、减法器、加法器和单级延迟单元，所述的多级延迟单元接收所述的模数转换单元的输出信号，并输出至所述的减法器，所述的加法器接收所述的模数转换单元的输出信号和单极延迟单元的输出信号，并输出至所述的减法器，所述的减法器接收所述的多级延迟单元和加法器的输出信号，并分别输出至所述的单级延迟单元和同步头幅度检测电路；该多级延迟单元为16级延迟单元，该被滤除的噪声为高于1MHz的噪声，该被滤除的视频信号包括高频的亮色信号和色度副载波信号，该低频信号包括同步头信号和低频的亮度信号；
(4)同步头幅度检测电路，接收所述的平滑滤波电路的输出信号，对该信号在系统预设的时间段内进行最低点检测得到信号最低电平，并进行同步头区域确认，得到当前同步头幅度信号；该同步头幅度检测电路包括最小值选择器、一级延迟单元和同步头探测器，所述的最小值选择器接收所述的平滑滤波电路的输出信号和所述的一级延迟单元的输出信号，并分别输出至所述的一级延迟单元和同步头探测器，所述的同步头探测器接收所述的最小值选择器的输出信号，并输出至所述的比较单元；
(5)ADC溢出判断电路，接收所述的平滑滤波电路的输出信号及所述的同步头幅度检测电路输出的信号最低电平，并进行ADC输出信号溢出状态判断，得到溢出状态判断信号；该ADC溢出判断电路包括第一比较器、第二比较器和选择器，所述的第一比较器和第二比较器均接收所述的同步头幅度检测电路输出的信号最低电平，并均输出至所述的选择器，所述的选择器接收所述的第一比较器和第二比较器的输出信号，并输出至所述的钳位控制信号生成电路；
(6)比较单元，接收所述的同步头幅度检测电路输出的当前同步头幅度信号，并将该当前同步头幅度信号与电压参考幅度VREF进行比较，得到差值信号；该比较单元为减法器；该电压参考幅度VREF为32；
(7)钳位控制信号生成电路，接收所述的比较单元输出的差值信号和所述的ADC溢出判断电路输出的溢出状态判断信号，并得到钳位控制信号，输出至所述的模拟钳位电路从而控制对CVBS电视信号的钳位处理；该钳位控制信号生成电路包括第三比较器、第四比较器、第五比较器、第六比较器和钳位控制信号生成器，所述的第三比较器、第四比较器、第五比较器和第六比较器均接收所述的比较单元输出的差值信号，并输出至所述的钳位控制信号生成器，所述的钳位控制信号生成器接收所述的第三比较器、第四比较器、第五比较器和第六比较器的输出信号，并将产生的钳位控制信号输出至所述的模拟钳位电路；该钳位控制信号为钳位控制的方向和力度信号；
(8)数字钳位电路，接收所述的模数转换单元的输出信号和所述的比较单元输出的差值信号，并根据该差值信号对该模数转换单元的输出信号进行数字钳位，削弱模拟钳位带来的行间信号微弱振荡，得到最终的输出信号；该数字钳位电路为减法器。
在实际使用当中，本发明的电路主要包括平滑滤波电路、同步头幅度检测电路、ADC溢出判断电路、钳位控制信号生成电路以及数字钳位电路。
(1)该电路首先将ADC输出信号sd进行平滑滤波，滤除CVBS输入信号上的高于1MHz的噪声和视频信号，得到低频信号sf。
(2)通过同步头幅度检测电路对信号一段时间内最低点检测得到信号最低电平s0并进行粗略地同步头区域确认，得到当前同步头幅度sl。
(3)通过ADC上溢和下溢检测电路输出sfull来确定当前是应该对钳位电路充电还是放电。
(4)将当前同步头幅度sl与参考幅度VREF进行比较，得到差值sΔ，参考幅度取为32(参数1)。
(5)将sΔ输入到钳位控制信号生成电路，得到钳位控制的方向和力度信号sc，控制模拟钳位电路输出钳位后的CVBS信号sa。
(6)根据sΔ再将sd进行数字钳位，削弱模拟钳位带来的行间信号微弱振荡，得到sdc。
以下逐一解释各个电路的工作原理：
(1)平滑滤波电路
请参阅图2所示，平滑滤波数据可工作在系统时钟的整数倍分频时钟上，用以缩小滤波器面积，以系统时钟为54MHz为例，平滑滤波器可工作在4分频上，即13.5MHz，则滤波器输入延迟单元可由64级压缩至16级。
可滤除CVBS信号高于1MHz的噪声和高频信号，包括高频的亮色信号和色度副载波信号，滤波器的输出信号上只包括同步头信号和低频的亮度信号。
(2)同步头幅度检测电路
再请参阅图3所示，信号最低电平检测实质上是一个连续进行的有限长时间内，将前一时刻的最低幅度
Figure BDA0000117721680000051
与sf求最小值的过程，求得当前输入信号的最低幅度s0。再对求得信号最低幅度s0时间点进行判断，依据CVBS电视信号同步头宽度特性，排除因噪声干扰带来的误判，判断当前时间为同步头区域时间，当前信号最低幅度s0即为同步头幅度sl。需要提出的是同步头探测器的最终目的并不是为了得到同步头幅度，而是利用了CVBS电视信号的特性进一步减小噪声对输入信号最低电平确认的干扰。
(3)ADC溢出判断电路
ADC溢出判断是对信号输入的一个初始判断，当钳位电路工作在一个不合适的状态时，ADC输出信号溢出，根据信号最低电平s0可判断ADC是否溢出，以具有10bit精度的ADC为例，规定当s0小于16(参数2)时，ADC处于下溢状态，当s0大于512(参数3)时，信号处于上溢状态。
生成sΔ：
sΔ为sl与同步头参考幅度VREF的差值，差值的符号与大小反映了当前输入信号的状态。
(4)钳位控制信号生成电路
sΔ为正时，表示输入信号太高，反之表示输入信号太低，钳位控制信号生成电路会给钳位电路发送反向调整的命令信号。同时根据sΔ的幅度调试钳位的力度，sΔ越大表示需要调整的力度越大，以加快钳位的速度。sΔ越小，表示此时钳位要求的精度越高，调整的力度越小越好。最终模拟钳位的精度取决于模拟钳位电路的最小调整力度。以控制具有四级钳位力度的模拟钳位电路为例，将sΔ分别与8(参数4)、16(参数5)、32(参数6)、64(参数7)进行比较，生成与模拟钳位电路四级钳位力度相对应的选择控制信号l1、l2、l3、l4，再与sΔ的符号位一起由钳位控制信号生成器生成钳位控制信号sc。
(5)数字钳位电路
数字钳位电路是对模拟钳位电路钳位速度和精度的一个很好的补充，它仅仅由一个减法法器构成，将输入信号减去sΔ，可将输入信号同步头电平迅速拉到参考电平VREF上，同样当模拟钳位电路最小调整力度太大时，输入信号会围绕参考电平VREF上下波动，数字钳位电路有效地抑制了这种波动状态，提高了整体钳位的精度。
本发明的基本思想是依据电视信号最低电平进行钳位的电路，数字钳位对钳位控制电路的补充应用，因此本发明的技术方案可以用于CVBS电视信号上，任何针对CVBS电视信号在本电路上所做的包括对参数等的简单修改均未背离本发明的基本思想且未超出本发明的保护范围。
采用了上述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，由于其中基于输入信号最低电平进行CVBS电视信号钳位控制，简化了钳位控制电路的设计，同时对于钳位，充放电力度越小，钳位输出就越平稳，然而太小的钳位充放电力度会影响信号钳位的速度，本发明通过钳位控制信号生成电路产生的钳位控制方向和力度信号可以根据sΔ的值不断地进行调整，钳位力度随着sΔ的减小而减小，这样就能够在保证钳位精度的同时提高钳位稳定的速度，而且设计简化，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (13)

1.一种CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括：
模拟钳位电路，对CVBS电视信号进行钳位处理；
模数转换单元，接收该模拟钳位电路输出的电视信号，并进行模数转换处理；
平滑滤波电路，接收所述的模数转换单元的输出信号，并进行平滑滤波，滤除CVBS电视信号上的噪声和视频信号，得到低频信号；
同步头幅度检测电路，接收所述的平滑滤波电路的输出信号，对该信号在系统预设的时间段内进行最低点检测得到信号最低电平，并进行同步头区域确认，得到当前同步头幅度信号；
ADC溢出判断电路，接收所述的平滑滤波电路的输出信号及所述的同步头幅度检测电路输出的信号最低电平，并进行ADC输出信号溢出状态判断，得到溢出状态判断信号；
比较单元，接收所述的同步头幅度检测电路输出的当前同步头幅度信号，并将该当前同步头幅度信号与电压参考幅度VREF进行比较，得到差值信号；
钳位控制信号生成电路，接收所述的比较单元输出的差值信号和所述的ADC溢出判断电路输出的溢出状态判断信号，并得到钳位控制信号，输出至所述的模拟钳位电路从而控制对CVBS电视信号的钳位处理；
数字钳位电路，接收所述的模数转换单元的输出信号和所述的比较单元输出的差值信号，并根据该差值信号对该模数转换单元的输出信号进行数字钳位，削弱模拟钳位带来的行间信号微弱振荡，得到最终的输出信号。
2.根据权利要求1所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的平滑滤波电路包括多级延迟单元、减法器、加法器和单级延迟单元，所述的多级延迟单元接收所述的模数转换单元的输出信号，并输出至所述的减法器，所述的加法器接收所述的模数转换单元的输出信号和单极延迟单元的输出信号，并输出至所述的减法器，所述的减法器接收所述的多级延迟单元和加法器的输出信号，并分别输出至所述的单级延迟单元和同步头幅度检测电路。
3.根据权利要求2所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的多级延迟单元为16级延迟单元。
4.根据权利要求1所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的被滤除的噪声为高于1MHz的噪声。
5.根据权利要求1所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的被滤除的视频信号包括高频的亮色信号和色度副载波信号。
6.根据权利要求5所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的低频信号包括同步头信号和低频的亮度信号。
7.根据权利要求1所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的同步头幅度检测电路包括最小值选择器、一级延迟单元和同步头探测器，所述的最小值选择器接收所述的平滑滤波电路的输出信号和所述的一级延迟单元的输出信号，并分别输出至所述的一级延迟单元和同步头探测器，所述的同步头探测器接收所述的最小值选择器的输出信号，并输出至所述的比较单元。
8.根据权利要求1所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的ADC溢出判断电路包括第一比较器、第二比较器和选择器，所述的第一比较器和第二比较器均接收所述的同步头幅度检测电路输出的信号最低电平，并均输出至所述的选择器，所述的选择器接收所述的第一比较器和第二比较器的输出信号，并输出至所述的钳位控制信号生成电路。
9.根据权利要求1所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的比较单元为减法器。
10.根据权利要求9所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的电压参考幅度VREF为32。
11.根据权利要求1所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的钳位控制信号生成电路包括第三比较器、第四比较器、第五比较器、第六比较器和钳位控制信号生成器，所述的第三比较器、第四比较器、第五比较器和第六比较器均接收所述的比较单元输出的差值信号，并输出至所述的钳位控制信号生成器，所述的钳位控制信号生成器接收所述的第三比较器、第四比较器、第五比较器和第六比较器的输出信号，并将产生的钳位控制信号输出至所述的模拟钳位电路。
12.根据权利要求1所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的钳位控制信号为钳位控制的方向和力度信号。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的CVBS电视信号钳位控制电路结构，其特征在于，所述的数字钳位电路为减法器。
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