CN103813055B

CN103813055B - 一种时钟振荡电路及视频装置

Info

Publication number: CN103813055B
Application number: CN201310740495.7A
Authority: CN
Inventors: 李劲松
Original assignee: Yulong Computer Telecommunication Scientific Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Yulong Computer Telecommunication Scientific Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: CN103813055A

Abstract

本发明提供了一种时钟振荡电路及视频装置，该时钟振荡电路包括选频电路、反馈电路、输出电路及滤波电路；其中，选频电路用于生成振荡时钟；反馈电路用于对振荡时钟进行正反馈放大处理；滤波电路用于对放大处理后的振荡时钟进行滤波处理；输出电路用于输出滤波处理后的振荡时钟。通过本发明的实施，利用该滤波电路对因外界噪声在时钟振荡电路的影响所产生的干扰信号进行滤除，降低了外界噪声对时钟振荡电路输出的振荡时钟的干扰，在此基础上，视频装置以该振荡时钟进行工作，提高了视频装置显示的视频画面的显示效果，解决了现有技术存在的因噪声信号的干扰导致视频装置显示效果不佳的问题，增强了用户的使用体验。

Description

一种时钟振荡电路及视频装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种的时钟振荡电路及视频装置。

背景技术

视频装置显示的视频图像是通过多次从左上至右下的水平同步信号扫描目标而形成的，当有外界噪声信号，这些噪声信号包括视频装置自身电源、系统电路及信号传输链路上的噪声，耦合至水平同步扫描信号中时，显示的视频图像上就呈现出不同程度的干扰形成卡屏水纹或者马赛克，如图1所示，严重影响了用户的使用体验。

因此，如何提供一种可以抑制噪声信号对水平同步扫描信号的干扰以提高视频装置显示效果的方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种时钟振荡电路及视频装置，解决了现有技术存在的因噪声信号的干扰导致视频装置显示效果不佳的问题。

本发明提供了一种时钟振荡电路，在一个实施例中，该时钟振荡电路包括选频电路、反馈电路、输出电路及滤波电路；其中，选频电路用于生成振荡时钟；反馈电路用于对振荡时钟进行正反馈放大处理；滤波电路用于对放大处理后的振荡时钟进行滤波处理；输出电路用于输出滤波处理后的振荡时钟。

进一步的，上述实施例提供的时钟振荡电路还包括与选频电路连接的相位补偿电路，相位补偿电路用于稳定振荡时钟的中心频率。

进一步的，上述实施例提供的时钟振荡电路还包括负阻补偿电路，负阻补偿电路用于对振荡时钟在放大时因放大元件的寄生参数影响所发生的损耗和/或抖动进行负阻补偿。

进一步的，上述实施例中的滤波电路为高通滤波电路，高通滤波电路用于滤除放大处理后的振荡时钟中的低频噪声。

本发明还提供了一种视频装置，在一个实施例中，该视频装置包括图像处理电路及本发明提供的时钟振荡电路，时钟振荡电路用于向图像处理电路输出振荡时钟，图像处理电路用于以振荡时钟为基频进行图像扫描生成视频图像。

本发明的有益效果：

本发明提供的时钟振荡电路及视频装置，在现有的时钟振荡电路的基础上增加了滤波电路，利用该滤波电路对因外界噪声在时钟振荡电路的影响所产生的干扰信号进行滤除，降低了外界噪声对时钟振荡电路输出的振荡时钟的干扰，在此基础上，视频装置以该振荡时钟进行工作，也降低了外界噪声对水平同步扫描信号的干扰，提高了视频装置显示的视频画面的显示效果，解决了现有技术存在的因噪声信号的干扰导致视频装置显示效果不佳的问题，增强了用户的使用体验。

附图说明

图1为现有视频装置扫描某一目标后的视频图像示意图；

图2为本发明第一实施例提供的视频装置的结构示意图；

图3为本发明提供的视频装置扫描相同目标后的视频图像示意图；

图4为本发明第二实施例提供的时钟振荡电路的结构示意图；

图5为本发明第三实施例提供的时钟振荡电路的结构示意图；

图6为现有时钟振荡电路的一种电路示意图；

图7为本发明第四实施例提供的时钟振荡电路的电路示意图；

图8a为图6所示时钟振荡电路与图7所示时钟振荡电路电路仿真结果中输出频谱对比图；

图8b为图6所示时钟振荡电路与图7所示时钟振荡电路电路仿真结果中输出时域对比图；

图8c为图6所示时钟振荡电路与图7所示时钟振荡电路电路仿真结果中噪声分别与中心频率、边带频率之比的对比图；

图9为本发明第五实施例提供的时钟振荡电路的电路示意图。

具体实施方式

现通过具体实施方式结合附图的方式对本发明做出进一步的诠释说明。

第一实施例：

图2为本发明第一实施例提供的视频装置的结构示意图，由图2可知，在该实施例中，本发明提供的视频装置1包括时钟振荡电路11及图像处理电路12，其中，

时钟振荡电路11用于向图像处理电路12输出振荡时钟；由于时钟振荡电路11采用本发明提供的电路结构，其至少对因外界噪声在时钟振荡电路的影响所产生的干扰信号进行滤除，因此，时钟振荡电路11输出的振荡时钟受到外界噪声的干扰将大大降低；

图像处理电路12用于以振荡时钟为基频进行图像扫描生成视频图像；至于图像处理电路12如何利用该振荡时钟扫描目标以生成视频图像，则不是本发明所关注的重点，其可以采用现有机制，此处不再赘述；

此时，图像处理电路12针对相同目标进行扫描得到的视频图像如图3所示；将图3与图1进行对比，可以看到在图3中，并没有图1中那样明显的纵向条纹，其倾斜方向的条纹也得到了抑制，也即通过本发明的实施，降低了外界噪声对水平同步扫描信号的干扰，提高了视频装置显示的视频画面的显示效果，解决了现有技术存在的因噪声信号的干扰导致视频装置显示效果不佳的问题。

第二实施例：

图4为本发明第二实施例提供的时钟振荡电路的结构示意图；由图4可知，在该实施例中，本发明提供的时钟振荡电路11包括选频电路111、反馈电路112、滤波电路113及输出电路114；其中，

选频电路111用于生成振荡时钟；具体的，选频电路111根据视频装置1在扫描目标时对扫描频率的需求，确定其输出振荡时钟的中心频率，根据视频装置1对扫描频率的兼容性，确定其输出振荡时钟的边带频率，之后，利用外部电源为工作电源产生振荡时钟；

反馈电路112用于对振荡时钟进行正反馈放大处理；反馈电路112包括一偏置电路及放大电路，偏置电路的目的是为放大电路提供静态工作点，进而使的正反馈电路正常工作在负阻状态；

滤波电路113用于对放大处理后的振荡时钟进行滤波处理；在本实施例中，滤波电路主要用于滤除振荡时钟中由于受到噪声影响而存在的低频或高频杂波，经过滤波处理之后的振荡时钟的参数更接近于选频电路111所选择的振荡时钟的参数（主要包括中心频率及边带频率）；

输出电路114用于输出滤波处理后的振荡时钟；也即将振荡时钟传输到图像处理电路12使其输出显示效果较佳的视频画面。

第三实施例：

图5为本发明第三实施例提供的时钟振荡电路的结构示意图；由图5可知，在本实施例中，本发明提供的时钟振荡电路11在包括选频电路111、反馈电路112、滤波电路113及输出电路114的基础上，还设置有相位补偿电路115及负阻补偿电路116；其中，

相位补偿电路115与选频电路111连接，用于稳定振荡时钟的中心频率；设置相位补偿电路115的目的是为了对振荡时钟的中心频率进行稳定，在理想情况下，选频电路111在确定振荡时钟的参数（中心频率及边带频率）之后，即可产生与参数相符的振荡时钟，但是在实际应用中，选频电路111是依靠外界电源产生振荡时钟的，那么，其实际所输出的振荡时钟的参数就会收到外界电源等器件参数/环境噪声等的影响而发送抖动等，通过设置相位补偿电路115以达到补偿中心频率误差的目的；

负阻补偿电路116用于对振荡时钟在放大时因放大元件的寄生参数影响所发生的损耗和/或抖动进行负阻补偿，一般设置于反馈电路112内，与反馈电路112内的放大器件互补连接；设置负阻补偿电路116的目的是为了针对振荡时钟受放大电路部分在工艺制造时潜在的寄生参数的影响所做的补偿，这样补偿之后，就降低了振荡时钟的参数与选频电路111所选择的参数之间的误差，使得输出的振荡时钟趋向于理想值。

在图4及图5所示的实施例中，滤波电路113、相位补偿电路115及负阻补偿电路116从不同的方面来对振荡时钟进行补偿/滤波处理，以期输出一个趋向于理想的振荡时钟，若仅从一个方面进行补偿时，也可以达到外界参数/噪声对振荡时钟的影响，因此，在本发明的其他实施例中，时钟振荡电路11可以包括滤波电路113、相位补偿电路115中至少一个。

较优的，在本发明的其他实施例中，相位补偿电路115由电阻、电容、电感或二极管连接组成；这样，通过简单的元件相互组合即可实现对中心频率的稳定，例如，采用一个电阻与一个电感与两个电容串联的电路相并联的方式，其中，电阻用于补偿增益稳定因子以抑制选频电路中的噪声系数，电感与电容构成的电路用以补偿中心频率的误差；本发明还提供了两种具体的相位补偿电路115连接方式，分别参照图7及图9，其中，

在图7所示的实施例中，相位补偿电路115包括第一电阻R1、第一电感L1、第一电容C1及第二电容C2；第一电容C1及第二电容C2并联，第一电容C1及第二电容C2的一端接地，第一电容C1及第二电容C2的另一端与第一电感L1的一端连接，第一电阻R1的一端接地，第一电阻R2的另一端与第一电感L1的另一端连接之后与选频电路的输入端连接；

在图9所示的实施例中，相位补偿电路115包括第二电阻R2、第二电感L2、第三电容C3、第四电容C4、变容二极管VD及电压源DC；变容二极管VD及电压源DC并联，变容二极管VD及电压源DC的一端与第四电容C4的一端连接；变容二极管VD及电压源DC的另一端及第三电容C3的一端接地，第四电容C4的另一端及第三电容C3的另一端与第二电感L2的一端连接，第二电阻R2的一端接地，第二电阻R2的另一端与第二电感L2的另一端连接之后与所述选频电路的输入端连接。

较优的，在本发明的其他实施例中，负阻补偿电路包括与放大元件规格相同的补偿元件；放大元件及补偿元件互补连接形成双载体晶体管，放大元件用于对振荡时钟进行放大，放大元件用于对振荡时钟进行负阻补偿；因为负阻主要由输入到放大元件的电流方向和大小决定，因此当放大元件寄生参数的变化造成电流输出大小变化时，补偿元件输出与放大元件相反的电流方向即可有效的对其进行补偿；针对负阻补偿电路，本发明提供了两种具体的互补连接的构架，参照图7及图9所示，该架构成本低，实现难度低，占用面积也较小，只需使用相同规格的三极管、MOS管或者FET管以此架构相接就可以较好的抑制放大器件寄生参数带来的噪声影响。

较优的，在本发明的其他实施例中，滤波电路113为高通滤波电路，高通滤波电路用于滤除放大处理后的振荡时钟中的低频噪声；因为外界参数/噪声等所产生的干扰一般为低频噪声，那么通过设置高通滤波电路，即可实现通高频阻低频的效果，也即滤除了振荡时钟中的低频噪声，在实际应用中，高通滤波电路主要用于抑制1MHz以下低频噪声。

现结合图6、7、8a、8b、8c、9及具体应用实例对本发明提供的时钟振荡电路进行说明。

第四实施例：

图6为现有时钟振荡电路的一种电路示意图，图7为本发明第四实施例提供的时钟振荡电路的电路示意图；在图7所示的实施例中，时钟振荡电路同时设置有滤波电路113、相位补偿电路115及负阻补偿电路116，在图7中，以虚线框示出；

在以图6为代表的现有技术中，时钟振荡电路包括电源61、选频电路111、补偿电路112、由放大单元62及信号输出单元63组成的输出电路114；在图7所示实施例中，本发明提供的时钟振荡电路包括电源61、选频电路111、补偿电路112、相位补偿电路115、负阻补偿电路116、滤波电路113、由放大单元62及信号输出单元63组成的输出电路114；

图7未示出各电路元件的规格参数，在实施应用中，可以对各电路元件的规格参数进行调整，使其满足实际需要；

在图7中，相位补偿电路115包括一个电阻、一个电感、两个电容，其连接关系参照图7，不再赘述；相位补偿电路115的工作要求及原理：电阻用以补偿增益稳定因子以抑制选频电路中的噪声系数，电感与电容构成的电路用以补偿中心频率的误差，其中稳定因子k的定义为：

K=(1-｜S₁₁｜²-｜S₂₂｜²+｜△｜²)/(2*｜S₁₂｜*｜S₂₁｜)；

S₁₁=（Z_in-Z_o）/（Z_in+Z_o）；

S₂₂=（Z_L-Z_o）/（Z_L+Z_o）；

△=S₁₁*S₂₂-S₁₂*S₂₁；

其中，Z_in为选频网络111的输入阻抗，Z_L为输出单元63的负载阻抗，Z₀为电路中连接的传输线特征阻抗，通常为50ohm；S₁₁为选频网络111的回波损耗系数，此时趋于1，S₂₂为信号输出单元63的回波损耗，此处趋于0，S₁₂为信号输出单元63到选频网络111的插入损耗，S₂₁为选频网络111到信号输出单元63的插入损耗；

振荡首先要在振荡频率下满足K<1的条件，其次为选频导纳的实部与虚部相等且接近于零；因此该架构通过调整电阻，电感及电容的值可对回波及插入损耗进行微调整从而尽可能在满足K<1的前提下进一步使端口导纳的实部及需部接近于零并相等；该架构成本低，实现难度低，占用面积也较小，同时容易通过微调整阻值、感值、容值调整相位；

在图7中，负阻补偿电路116为互补连接的两个三极管，其连接关系参照图7，不再赘述；

在图7中，滤波电路113为高通滤波电路，其具体结构参照图7，不再赘述；

由图8a、8b及8c的对比可知，本发明提供的时钟振荡电路所输出的振荡时钟与现有时钟振荡电路所输出的振荡时钟在以下三个方面的效果分别为：

图8a为图6所示时钟振荡电路与图7所示时钟振荡电路电路仿真结果中输出频谱对比图；由图8a可知：本发明提供的时钟振荡电路所输出的振荡时钟的频谱衰减远小于现有的时钟振荡电路所输出的振荡时钟；

图8b为图6所示时钟振荡电路与图7所示时钟振荡电路电路仿真结果中输出时域对比图；由图8b可知：本发明提供的时钟振荡电路所输出的振荡时钟的时域与现有的时钟振荡电路所输出的振荡时钟的时域同样稳定；

图8c为图6所示时钟振荡电路与图7所示时钟振荡电路电路仿真结果中噪声分别与中心频率、边带频率之比的对比图；由图8c可知：1Mhz以下的相位噪声对本发明提供的时钟振荡电路的干扰在-120dBc以下，且，现有时钟振荡电路对1Mhz以下的相位噪声抑制比整体（包括噪声与中心频率之比、噪声与边带频率之比）都不如本发明提供的时钟振荡电路。

第五实施例：

图9为本发明第五实施例提供的时钟振荡电路的电路示意图，由图9可知，在本实施例中，针对相位补偿电路115、负阻补偿电路116、滤波电路113提供了另一种替换方案，各单元电路的连接关系参照图9，不再赘述。

综上可知，通过本发明的实施，至少存在以下有益效果：

在现有的时钟振荡电路的基础上增加了滤波电路，利用该滤波电路对因外界噪声在时钟振荡电路的影响所产生的干扰信号进行滤除，降低了外界噪声对时钟振荡电路输出的振荡时钟的干扰，在此基础上，视频装置以该振荡时钟进行工作，也降低了外界噪声对水平同步扫描信号的干扰，提高了视频装置显示的视频画面的显示效果，解决了现有技术存在的因噪声信号的干扰导致视频装置显示效果不佳的问题，增强了用户的使用体验；

还提供了相位补偿电路，可以达到补偿中心频率因外界干扰出现的误差的目的；

还提供了负阻补偿电路，针对振荡时钟受放大电路部分在工艺制造时潜在的寄生参数的影响所做的补偿，使得输出的振荡时钟趋向于理想值。

以上仅是本发明的具体实施方式而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任意简单修改、等同变化、结合或修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种时钟振荡电路，包括选频电路、反馈电路及输出电路，其特征在于，还包括滤波电路和负阻补偿电路，所述负阻补偿电路包括与所述反馈电路内的放大元件规格相同的补偿元件，所述放大元件及所述补偿元件互补连接形成双载体晶体管；其中，

所述选频电路用于生成振荡时钟；

所述反馈电路用于对所述振荡时钟进行正反馈放大处理；

所述滤波电路用于对放大处理后的振荡时钟进行滤波处理；

所述放大器件用于对所述振荡时钟进行放大和负阻补偿；

所述输出电路用于输出滤波处理后的振荡时钟。

2.如权利要求1所述的时钟振荡电路，其特征在于，还包括与所述选频电路连接的相位补偿电路，所述相位补偿电路用于稳定所述振荡时钟的中心频率。

3.如权利要求2所述的时钟振荡电路，其特征在于，所述相位补偿电路由电阻、电容、电感或二极管连接组成。

4.如权利要求3所述的时钟振荡电路，其特征在于，所述相位补偿电路包括第一电阻、第一电感、第一电容及第二电容；所述第一电容与第二电容并联，所述第一电容与第二电容的一端接地，所述第一电容与第二电容的另一端与所述第一电感的一端连接，所述第一电阻的一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第一电感的另一端连接之后与所述选频电路的输入端连接。

5.如权利要求3所述的时钟振荡电路，其特征在于，所述相位补偿电路包括第二电阻、第二电感、第三电容、第四电容、变容二极管及电压源；所述变容二极管及电压源并联，所述变容二极管、电压源的一端与所述第四电容的一端连接；所述变容二极管、电压源的另一端及所述第三电容的一端接地，所述第四电容的另一端及所述第三电容的另一端与所述第二电感的一端连接，所述第二电阻的一端接地，所述第二电阻的另一端与所述第二电感的另一端连接之后与所述选频电路的输入端连接。

6.如权利要求1所述的时钟振荡电路，其特征在于，所述双载体晶体管为三极管、MOS管或者FET管中的一种。

7.如权利要求1至6任一项所述的时钟振荡电路，其特征在于，所述滤波电路为高通滤波电路，所述高通滤波电路用于滤除所述放大处理后的振荡时钟中的低频噪声。

8.一种视频装置，包括图像处理电路，其特征在于，还包括如权利要求1至7任一项所述的时钟振荡电路，所述时钟振荡电路用于向所述图像处理电路输出振荡时钟，所述图像处理电路用于以所述振荡时钟为基频进行图像扫描生成视频图像。