CN1053522A

CN1053522A - 同步顶箝位电路

Info

Publication number: CN1053522A
Application number: CN91100305A
Authority: CN
Inventors: 拉赛尔·T·弗林
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 1991-07-31
Anticipated expiration: 2006-01-18
Also published as: JPH04212570A; FI102999B; DE69030569D1; MY104551A; KR100227709B1; FI102999B1; DE69030569T2; EP0437945A1; JP3225053B2; CN1026842C; ES2100168T3; US5027017A; FI910156A0; KR910015167A; SG97736A1; EP0437945B1; CA2031082A1; FI910156A

Abstract

一种箝位电路包括连接到信号输入端子和信号输出端子之间的耦合电容器。把恒流吸收器和可控电流源连接到输出端子上。通过低通滤波器耦合到输出端子上的比较器产生用来控制可控电流源的信号，每当输出端子呈现出某一电位且该电位与预定基准在预定的极性方向上不同时，可控电流源则提供电流。

Description

本发明涉及用来重新建立交流耦合的信号直流电平的电路。

产生了很多种随时间而变化的信号，这些信号具有以直流值为基准的幅度摆动，即，具有直流值和传输信息的信号幅度偏移。例如，传统的视频信号包括随时间而变化的分量，该分量以直流值为基准来传输图像的结构信息，该直流分量建立场景的相对亮度。

这样的信号在传输过程中，其直流基准值可能会丢失，因此，在接收机中，需要重新建立这种基准。在电视接收机中，直流恢复一般是通过把行同步脉冲的顶部箝位到预定的直流值上来执行的。这是通过以下步骤来实现的：a）对于视频信号进行检测，以便产生与行同步脉冲一致的脉冲信号;b）把所接收的视频信号加到耦合电容器的输入端子上;c）利用该脉冲信号来控制一个开关，以便在行同步时间间隔内把恒定的基准值加到该电容器的输出端子上;以及d）从该耦合电容器的输出端子上，取出已恢复直流的视频信号。

这种箝位系统的缺点在于，脉冲信号可能把开关瞬变引入到视频信号中去。当箝位电路集成在包括附加模拟信号处理电路的集成电路中时，尤其是这样。如果集成电路是利用高阻抗场效应器件来实现时，引入这种瞬变的可能性就增大了。

本发明的目的在于提供一种箝位电路，这种箝位电路在箝位电路本身、或者在有关处理电路上，都能减小把开关瞬变耦合到被处理信号中去的可能性。本发明箝位电路包括具有输入端子和输出端子的耦合电容器，把要恢复直流的信号加到该输入端子上，从该输出端子上得到已箝位的信号。把比较器通过低通滤波器耦合到该耦合电容器的输出端子上，该比较器产生与低通滤波器所通过的电位和预定值之差有关的输出信号。利用从比较器输出的信号来控制耦合到耦合电容器输出端子上的可变电流源，以便把该电容器充电到预定的电压。

在附图中，图1和图2为实施本发明的代换的箝位电路原理性方框图;以及

图3为用来实现图1系统的示范性电路的详细原理图。

本发明将通过包括行同步分量的传统视频信号来描述，但是，应该理解：本发明可以应用于任何具有例如脉冲时间间隔的信号，该脉冲时间间隔的幅度与信号的直流基准值有某种关系。

参看图1，把要箝位的视频信号加到耦合电容器C1的输入端子10上。假定：行同步脉冲是负向脉冲，还假定：有效视频信号的正向偏移表示所传输图像的白色区域。电容器C1的输出端子12提供已恢复直流的、或者已箝位的视频输出信号。

把恒流源18耦合到端子12上，恒流源18从电容器C1吸收电流，倾向于把端子12驱动到相对负的电位上。电流源18和电容器C1这一组合的有效时间常数约为70毫秒、或者近似为1000个行时间间隔。电流源18保证：该系统不锁定于某种错误的、相对正的直流值上。

把来自端子12的视频信号耦合到串联电阻R1和并联电容器C2所组成的低通滤波器上。设计该低通滤波器，使之通过行同步脉冲，衰减噪声和有效视频信号中频率较高的分量（包括色同步）。对于R1和C2这一组合的示范性的适当时间常数为0.59微秒。但是，应该注意，电阻R1应该足够大，以便预防R1成为端子12的负载。

把已低通滤波的视频信号耦合到比较器电路14的不倒相输入端子上。把基准电位V_REF耦合到比较器14的倒相输入端子上。比较器14产生基本上是双电平的输出信号：当已低通滤波的信号幅度大于V_REF时，该输出信号为相对地正;当V_REF大于视频信号的幅度时，该输出信号为相对地负。

在所说明的实例中，把V_REF值选择得等于视频输出信号的行同步脉冲所要箝到的直流电位值。但是，应该考虑到：如果把直流衰减引入到低通滤波器中，那么，箝位电位将偏离V_REF。

把来自比较器14的输出信号耦合到P型场效应晶体管16的栅极上，把场效应晶体管16连接成为共源放大器来使用。把场效应晶体管16的漏极通过电阻R2耦合到端子12上。晶体管16和电阻R2形成用来有选择地把电流送到端子12上的电流源。

在行同步脉冲的时间间隔内，由于电容器C1通过电流源18而恒流放电，所以，端子12上视频信号的幅度一般小于V_REF。因此，比较器14将产生相对负的输出信号，该输出信号控制晶体管16进入导通状态，以便把端子12充电到电位V_REF。当端子12到达V_REF值时，或者，当行同步期间结束于视频信号变成相对正的瞬间时，来自比较器14的输出信号则变成相对正的。这一相对正的、比较器14的输出信号控制晶体管16脱离导通状态，把晶体管16有效地从电路中去掉。电容器C1、电阻R2和晶体管16（当晶体管16导通时）这一组合的有效时间常数约为1毫秒。因此，需要几行的时间间隔来获得在所需电位上的箝位。可以减小时间常数，以便提供更快的响应时间。

已经发现，为了减少箝位操作错误地出现在非行同步脉冲的时间间隔内，以使噪声对箝位电平幅度的影响为最小，并且使比较器输出信号的输出瞬变放慢、从而减小开关瞬变，在比较器14和晶体管16之间包括低通滤波器电路是有利的。当然，对于比较器电路来说，这样的低通滤波作用当然是必备的。

除了用来把充电电流送到端子12上的电路相类似以外，图2中所说明的其他电路还类似于图1。也就是说，利用选通放大器20和电阻R3代替了晶体管16和电阻R2。放大器20具有耦合到比较器14输出端子上的控制输入端子。响应于来自比较器的控制信号，当端子12上的视频信号小于V_REF时，把放大器20控制成为能够工作的状态;当视频信号大于V_REF时，把放大器20控制成为提供高输出阻抗的状态。

把放大器20的不倒相输入端子耦合到基准电位V_REF上。把电阻R3耦合到放大器20的输出端子和倒相输入端子之间，以便把放大器20配置成为电压跟随器。把电阻R3和倒相输入端子的互连点连接到端子12上。电阻R3和电容器C1这一组合的时间常数相对小。放大器20和电阻R3提供电流，以便使电容器C1充电或放电。

图2实施例的优点是，由于放大器20为跟随器的结构，所以，电阻R3提供的充电电流是V_REF和端子12上电位之差的函数。充电电流不受出现在比较器14所产生控制信号上的干扰（例如，噪声）的影响。

图3说明类似于图1所示系统的实施例，该实施例是以场效应晶体管集成电路实现的。图3电路还包括连接到比较器输出端和电流源16′输入端之间的低通滤波器。

图3电路中，以带有撇号“′”的数字标出的元件或方框相应于图1中相同数字标号的元件或方框，并且，执行相同的功能。在其栅极上具有圆圈的晶体管为P型器件，在其栅极上没有圆圈的晶体管为n型器件。比较器14′为传统设计的，因此，将不详述。

电流吸收器18′包括电流发生器，该电流发生器包括晶体管P2和N2，晶体管P2和N2在其互连点上产生与其串联连接结构中所通过电流有关的电位。把晶体管N2和N3以电流镜像结构连接起来，使得晶体管N3所提供的电流与晶体管N2所通过的电流有关，其关系根据于晶体管N3与N2沟通面积之比。

耦合到端子12上的低通滤波器（LPF）包括电阻性元件R1′，该电阻性元件R1′由一对具有高的源-漏阻抗的晶体管组成，把这一对晶体管以传统的互补晶体管传输门的形式连接起来，利用相应的电源电位V_DD和地把这两个互补晶体管偏置成为导通状态。该低通滤波器的电容器（C2）通过一对互补晶体管P1和N1的栅极一衬底/沟通电容来实现。输出低通滤波器LPF2以类似方式来实现。滤波器LPF2的示范性时间常数约为0.1微秒。

连接到电流源晶体管16′与端子12之间的电阻R2′也是利用以传统互补晶体管传输门的形式排列起来的一对高阻抗晶体管来实现的，并且，利用电源电压把该互补晶体管传输门偏置成为导通状态。

利用基准发生器100来产生基准电位V_REF。由于需把发生器100排列成为能够接受来自系统控制单元例如微处理器（未示出）的数字控制值，所以，把发生器100作成为可编程序的。把基准控制值加到数-模转换器102上，数-模转换器102提供相应于控制信号的各个输出电流值。把来自数-模转换器的电流耦合到电流镜像放大器104的输入接线上。把来自电流镜像放大器104的输出电流耦合到排列成为电流-电压转换器的P型晶体管P3上，该电流-电压转换器提供相应于所加基准控制值的电位V_REF。

Claims

1、一种箝位电路，这种箝位电路包括：

信号输入端子和信号输出端子；

耦合到所述信号输入端子和所述信号输出端子之间的耦合电容器；这种箝位电路的特征在于：

低通滤波器，它具有耦合到所述信号输出端子上的输入端子，还具有输出端子；

比较器，它具有耦合到所述低通滤波器输出端子上的第一输入端子，还具有耦合到基准电位源上的第二输入端子，该比较器用来产生与所述低通滤波器所提供信号和所述基准电位之差有关的控制信号；

可控电流源，它具有耦合到所述比较器上的控制输入端子，还具有耦合到所述信号输出端上的输出端子，并且，该可控电流源用来在所述基准电位与所述低通滤波器所提供信号与预定的极性方向不同的情况下，响应于所述控制信号，对于所述电容器提供电流，该电流的方向倾向于在所述信号输出端子上建立与所述基准电位具有预定关系的电位；在其它情况下，则基本上不提供电流。

2、根据权利要求1中所述的那种箝位电路，其特征还在于：

恒流源具有耦合到所述信号输出端上的输出端子，该恒流源用来连续地提供基本上恒定的电流，该电流的方向使得所述信号输出端子呈现出某一电位，该电位与所述基准电位在所述预定的极性方向上不同。

3、根据权利要求1中所述的那种箝位电路，其特征还在于：

把另一个低通滤波器耦合到所述比较器与所述可控电流源之间。

4、根据权利要求1中所述的那种箝位电路，其特征还在于所述可控电流源包括：

具有其控制极耦合到所述比较器上并具有耦合在电压源和另一个端子之间的主要导通路径的晶体管;以及

耦合在所述另一个端子和所述信号输出端子之间的电阻性装置。

5、根据权利要求4中所述的那种箝位电路，其特征还在于：

所述电阻性装置包括偏置成为导通状态的场效应晶体管传输门。

6、根据权利要求2中所述的那种箝位电路，其特征还在于：

把另一个低通滤波器耦合在所述比较器和所述可控电流源之间。

7、根据权利要求6中所述的那种箝位电路，其特征还在于所述可控电流源包括：

具有其控制极耦合在所述比较器上并具有耦合到电压源和另一个端子之间的主要导通路径的晶体管;以及

耦合到所述另一个端子和所述信号输出端子之间的电阻性装置。

8、根据权利要求7中所述的那种箝位电路，其特征还在于：

9、根据权利要求6中所述的那种箝位电路，其特征还在于所述可控电流源包括：

具有其控制端子耦合到所述比较器上并具有耦合到所述基准电位源上的第一输入端子、还具有第二输入端子和输出端子的选通放大器;

耦合在所述选通放大器第二输入端与输出端之间的电阻性装置;以及

用来把所述电阻性装置和所述选通放大器的所述第二输入端的互连点耦合到所述信号输出端上的装置。

10、根据权利要求1中所述的那种箝位电路，其特征还在于所述可控电流源包括：

具有其控制端子耦合到所述比较器上并具有耦合到所述基准电位源上的第一输入端子，还具有第二输入端子和输出端子的选通放大器;

用来把所述电阻性装置和所述选通放大器的所述第二输入端子的互连点耦合到所述信号输出端子上的装置。

11、根据权利要求10中所述的那种箝位电路，其特征还在于：

恒流源具有耦合到所述信号输出端子上的输出端子，该恒流源用来连续地提供基本上恒定的电流，该电流的方向是为了在所述信号输出端子上建立所述电位，使得所述基准电位与所述低通滤波器所提供的信号在所述预定的极性方向上不同。

12、根据权利要求10中所述的那种箝位电路，其特征还在于：

把另一个低通滤波器耦合在所述比较器与所述可控电流源之间。

13、根据权利要求1或12中所述的那种箝位电路，其特征还在于：

所述基准电位源是可编程序的。