CN1056202A - 视频信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本装置包括复合亮度信号源；耦合至亮度信号源 并响应后沿键控脉冲以使复合亮度信号后沿时段箝 位在预定直流电压电平上的键控箝位及信号限幅装 置；用以使彩色副载波解调而产生多个色差信号的色 度信号处理装置；在同步信号时段期间重复该脉冲的 键控脉冲源；及多个键控箝位装置，每一装置响应于 同步信号时段键控脉冲，并各自分别响应解调后的色 差信号及图象代表亮度信号而使每一色差及图象代 表亮度信号箝位在公共电压基准电平上。

Description

标准电视视频信号的组成包括持续时间很短、幅度固定的负向行（水平）同步脉冲，各同步脉冲间出现与一特定图象扫描行有关的、幅度变化的、代表图象明亮度（即亮度）的视频信号。水平同步脉冲占有一个消隐时段，此时段除了同步脉冲之外还包含有一个“后沿”或相对固定幅度的部分，这部分的幅度定义为图象的基准黑电平。同步脉冲延伸到视频信号中更黑的幅度区内。

在彩色电视信号的情况下，彩色副载波（例如，3.58MHZ）的色同步短脉冲或持续时间短促的连续波取样值叠加在复合视频波形的后沿上。作为被抑制的副载波波形的调制分量而产生的色差信号在行扫描期间分隔置于周期性色同步信号之间。

在处理电视复合视频信号的过程中，有许多情况发生，在此等情况中，必须使解调后的亮度信号的基准黑电平固定在适合于信号处理系统的一个特定部分的特定直流电压电平上。而且，在解调后的色差信号与亮度信息再组合而产生施加到相关显示器装置所需要的红（R）、绿（G）和兰（B）驱动信号之前，往往必须使之直流恢复为一适当的直流电平。

在信号处理的重要环节须利用现有的集成电路芯片来完成的情况下，产生一个具体问题。在这种况下，由于信号在芯片范围内变化，而且予某些信号进出一单一芯片的进出点仅提供有限的个数，因此须以一种独特方式对芯片外的信号进行管理。况且在芯片外处理信号或在逐个芯片耦合的情况下通常须交流耦合，而后于最终施加到图像重放装置之前，必须实施直流复原。

例如，某些单芯片电视处理器（例如，东芝型号TA8680）未包括检波前从色差信号中消除或除掉色同步信号的设备。其结果是，当色差信号在该处理器芯片内解调时，于后沿时段期间，在解调后色差信号的基准电平之上产生直流“短脉冲偏差”。由于该短脉冲偏差的存在使该基准电平受到混杂，因此这个短脉冲偏差的存在使得在较佳的后沿时段期间色差信号的直流复原受到损害。在此情况下，就要求在紧邻的同步脉冲时期间进行色差信号的直流恢复。但是，在同步时段期间，其所伴随的亮度信号包括有更黑的同步尖。如果同步时段箝制与亮度及解调后色差信号两者共同运用，则这些同步尖的存在会在亮度与色度的直流电平之间造成不平衡。为在同一时段期间允许解调后的亮度和色度信号两者得以直流恢复（即利用施加于单芯片端子上的单一门控脉冲），则要求对亮度信号或色差信号进行另外的特殊处理。

用以对组合后的亮度和同步信号进行处理以使两者分离而产生已除掉同步的亮度信号的电路和系统都已为公知（参阅，例如，1986年12月9日授与Sam  Andreas的美国专利4，628，361、题为“Video  Synchronizing  Signal  Separator”（视频同步信号分离器）。概言之，这种电路包括一个单向导通器件，此器件被偏置以排除同步尖而让亮度信息通过。

用以将后沿时段期间产生的基准黑电平箝位在所希望的直流电平上然后从被箝位的亮度信号中分离出同步脉冲的附加电路也是已知的（参阅，例如，1984年元月3日授与J.A.Karlock等人的美国专利4，424，528“Video  Circuit”（视频电路））。

通过将同步尖箝制在诸如地电位之类的基准电压上、然后将超过预定电平的所有波幅分量皆予限幅而只留下供下一步处理用的同步脉冲从而从视频信号中分离出同步脉冲也是已知的（参阅，例如，于1978年3月28日授与H.秋出的题为“Synchronizing  Signal  SeparatingCircuit  For  Video  Signal  Processing”（视频信号处理用的同步信号分离电路）的美国专利4，081，833;1981年10月20日授予M.F.A.M.褚兹的题为“Clamping  Circuit  for  a  Video  Signal”（视频信号限幅电路）的美国专利4，296，437;1984年12月18日授与T.Okada的题为“Video  Brightness  Control  Circuit”（视频亮度控制电路）的美国专利4，489，349）。

尽管有如前所述的各种开发，仍需有一种简单、精确而可靠的视频箝位与同步分离器的综合电路，以提供无同步成分的准确基准的视频信号，然后将这个信号交流耦合到其后的内含同步时段直流恢复器的处理电路。

再者，特别希望有一个单一电路以提供上述无同步成分的视频信号和无视频成分的独立同步输出，而无须调整电路参数或电压电平。

根据本发明的一个方面，在内含从复合亮度信号的图像代表分量中分离出同步信号分量的装置的电视信号处理系统中，视频信号处理装置包括复合亮度信号源（复合亮度信号包括借助定时重复同步信号分量而分离的图象代表分量）;键控箝位与信号限幅装置，该装置与亮度信号源相耦合，并响应于后沿键控脉冲以使复合亮度信号的后沿时段箝位在一预定直流电压电平上，此键控箝位与信号限幅装置还包括一个电压敏感信号限幅电路，该电路响应于该直流电压电平和被箝位的复合成亮度信号以从该复合分量中除掉同步信号分量;色度信号处理装置，用以解调彩色副载波信号而产生多个色差信号;一个在同步信号时段期间重复键控脉冲的键控脉冲源;以及多个键控箝位装置，每一箝位装置都响应于同步信号间时段键控脉冲，并且各自分别响应解调后的色差信号和图象代表亮度信号中的一个，以使每一色差及图象代表亮度信号箝位在公共电压基准电平上。

图1示出本发明的彩色电视图像显示系统的信号处理电路中一部分的方块图;

图2示出根据本发明的一个方面所设计的键控箝位和相关联的信号限幅器电路的原理图;

图3示出表明图1所示系统中由图2所示的电路典型操作时的一系列波形图;以及

图4示出图2限幅器电路的典型传输特性。

参照图1，该图示出彩色电视图象显示器装置，诸如使用了相当复杂但标准的、可由商售得到的信号处理集成电路或与特定的“芯片外”的用户电路或器件相组合的芯片的彩色电视接收机。具体地说，该图示出了在接收机的所示部分中，诸如可从东芝公司购得的TA8680N型的所谓的“一个芯片”（或单芯片）的NTSC彩色电视信号处理器10。这个单芯片处理器10除了包括适当的频率及增益控制电路、视频（亮度）信号处理电路、色度信号处理电路、以及同步信号分离器部分以外，还包括图象IF（中频）放大器电路、伴音IF放大器电路、适合于图象及伴音信号使用的检波器。

在单芯片处理器10的典型应用中，经检波后的复合色度和亮度（复合视频）信号（参阅图3波形A）经端子46耦合到梳状滤波器11，以使这个检波后的亮度与交错的色度信号分量相互分离。复合色度（色差）信号分量（参阅图3波形C）经端子31耦合回到单芯片处理器10作下一步处理，以在相关输出端15、16和17上得出独立的色差信号分量（R-Y、G-Y、B-Y）。来自端子15、16、17的色差信号输出（参阅图3D的典型波形）经个自的电容器12、13、14耦合到信号组合或矩阵芯片18的相应输入端上（未编号），此芯片可为，例如，商用型号TA  7730，亦可从东芝公司购得。

梳状滤波器11还产生分离后的基带亮度信号，该信号包括图象代表部分及定时重复的同步（sync）信号分量（参阅图3波形B）。梳滤后的亮度信号经电容器19及端子43耦合回到单芯片处理器10作下一步亮度信号分量处理和/或同步与视频之分离，正如在单芯片处理器10的具体应用中所希望做的。

来自核状滤波器11的核滤后的亮度信号输出（图3波形B）经电容器20耦合到外部或“芯片外”亮度同步分离器电路（总括以标号21标注）上。亮度同步分离器21（将在下面详细描述）去除亮度信号中的同步信号分量，以使亮度信号随后在亮度处理器22中处理，此处理器22的输出经电容器23耦合到矩阵芯片18之亮度（Y）信号输入端上。首一键控脉冲标示为“同步键控脉冲”（参阅图3波形E）从同步键控脉冲源45耦合到矩阵芯片18，以借助矩阵芯片18内的键控箝位电路46于其被组合之前，提供色差信号（R-Y、G-Y、B-Y）之直流恢复及亮度信号（Y），从而产生所要之彩色输出信号（R，G，B），以便施加到诸如彩色显象管或影像管（图中未示出）之类的彩色图象重现装置上。

亮度同步分离器21包括键控箝位电路24，电路24工作以响应于“后沿键控脉冲”源47提供的第二键控脉冲（参阅图3波形F），以使亮度信号（图3波形B）箝位在基准电压上，即图1上示为固定电压源或电池25。键控箝位器24与耦合电容器20一起工作，使亮度信号的后沿时段箝位在所希望的基准电压上，容待下面解释。此外，固定电压源25耦合到耦接在电容器20与亮度信号处理器22之间的同步限幅器电路26上，以使亮度与同步信号分量相分离，因而能处理无同步分量的亮度（Y）。

参阅图2，该图示出适于亮度同步分离器电路21的一个具体的电路布置。图1和图2中各相对应组件皆以相同标号标示。电路是转让给本申请的受让人的美国专利（案号为RCA85831）的主题。

图2所示的固定电压源25包括电阻分压器，该分压器包括电阻器27和28，它们耦接于正工作电压（诸如+12伏特）源上。电阻器27和28之间的接点的电压借助于回到地电位的滤波电容器29而保持在大体上恒定的基准电平上。NPN键控箝位晶体管30其发射极连接到电容器29上的基准电压上，其集电极经由充电电阻器35耦合到工作电压源（+12伏特）上，其基极则经由阻隔二极管33耦合到键控脉冲源32，同时还耦合到基极驱动电阻器34。箝位晶体管30的集电极亦连接到复合亮度信号耦合电容器20之一端而经由电容器20提供亮度信号所希望的箝位（容待下文解释）。电容器20与箝位晶体管30的集电极之接点亦直接耦合到相对正信号限幅电路36及相对负信号限幅电路37上。

正信号限幅器电路36包括第一导电型（PNP）的第一和第二晶体管38、39，其集电极回复至基准（地）电位，而其发射极连接在一起，并经由射极负载阻40回到工作电压源（+12伏特）。

负信号限幅器37包括有第二导电型（NPN）的第一和第二晶体管41、42，其集电极一起连接到工作电压源（+12伏特）上，而其发射极连接在一起，并经由单一射极负载电阻器44连接到基准电位上。

限幅器电路每一第一电晶体38、41的基极皆直接连接到箝位晶体管30集电极上，而限幅器电路每一第二晶体管39，42之基极皆直接耦合到滤波电容器29上的箝位基准电压源上。

键控脉冲源32在后沿时段期间提供键控脉冲（参阅图3波形F）。

在图2所示的亮度信号同步分离器电路工作时，在每一后沿时段期间，在箝位晶体管30集电极上的直流电压电平设定在滤波电容器29两端的基准电压上。亦即是说，往正向后沿键控脉冲（图3波形F）使箝位晶体管30导通，使亮度信号耦合电容器20放电到滤波电容器29两端的基准电压的电平。当后沿时段结束，在晶体管30截止时，充电电阻器35向耦合电容器20供应较低值充电电流。电容器20的充电及放电的平均作用使所希望的固定关系中的直流电平保持在基准电压上。电容器20的充电还确保于箝位晶体管30导通时，其集电极与基极接合，从而使晶体管30按正常方式工作。电阻35与耦合电容器20之时间常数与箝位脉冲周期相比应相对为长，以使所耦合信号上之任何“脉动”限定在一个可接受的低值上。

键控脉冲输入电平必须较电容器29上基准电压加V_be（0.7伏特）之和为大，以使箝位晶体管30的基射结有正向偏压。在非箝位时段期间，键控脉冲输入电平必须保持低于电容器29上之基准电压，以使晶体管30的基射结保持反偏置。

因此，在每一后沿时段期间，供应给耦合电容器20的复合亮度信号被箝位，以使信号消隐电平得以直流恢复到大致等于滤波电容器29上所建立的箝位基准电压。然后，已予直流恢复的亮度信号并行施加到正限幅器电路36及负限幅器电路37。

如上所述，正限幅器36及负限幅器37中的每一个皆使用与箝位电路24相同的基准电压，以使正限幅器电路36将让低于箝位基准电压的所有信号电平（即低于信号消隐电平）通过，从而只让同步尖通过，而负限幅器电路37让所有高于信号消隐电平的信号通过，即亮度信号分量。

图4A和4B示出提出上述性能的限幅器电路的传输功能。

正和负限幅器中的每一个皆倚赖于所包括晶体管基射结的非线性导通特性。在每一种情况下，射极跟随器晶体管38、41的基射结具有与相同导电率偏置或阈值晶体管39、42相对应接合而相并置。偏置的晶体管的基极乃回到亮度信号的箝位消隐电平电压上。

以正信号限幅器36而言，当箝位晶体管30集电极上的箝位亮度信号和由此而来的跟随器晶体管38的基极电压小于基准消隐电平电压时（即在同步时段期间），晶体管38的基射极将正向偏置，晶体管39的基射结将反向偏置，而晶体管38将起射极跟随器的作用以使同步信号通过。产生于电阻器40两端的同步信号将跟随输入同步信号，但由于跟随器晶体管38基射极电压而有偏差。当亮度信号大于基准电压时，晶体管38的基射结将反向偏置，而在电阻器40上呈现基准电压加上V_be。当输入信号与基准电压相同时，晶体管38、39中的每一个皆导通而在输出上提供基准电压加V_be。在每一种情况下，输出信号皆由低阻抗源产生于电阻器40上，此信号要比比较低的基准电压与晶体管30集电极上的复合亮度信号高出一个V_be值。

负信号限幅器37的工作方式相同，只是晶体管41、42的导电性与晶体管38、39相反。因此，当所施加的亮度信号低于基准电压时，NPN跟随晶体管41将反向偏置（在同步尖期间），而当所施加的亮度信号高于基准电压时，NPN跟随器晶体管41将正向偏置，从而使亮度信号通过。由此得出的亮度信号输出中无同步信号，于射极负载电阻器44上导出并且要比比较高的复合亮度及电容器29上之箝位基准电压小一个V_be值。

在图1的系统中使用图2电路，可提供已将同步限幅的亮度信号的所希望的结果，从而方便于随后在矩阵电路18中利用分别施加到与信号R-Y、G-Y、B-Y及Y中的每一个相关连的键控箝位电路46的同步时段箝位脉冲（图3波形E）使亮度信号及伴随的解调色差信号（R-Y、G-Y、B-Y）皆予箝位。在各耦合电容器12、13、14及23输出端上的直流电平因而得以在前述各信号之无同步信号时段期间予以适当设定。这种电路布置胜于试图从色差信号中消除解调后的短脉冲偏差，因为此偏差系在相关信号波幅的中间，而可能无法使用波幅鉴别器（诸如限幅器）予以消除。

虽然本发明以较佳实施例已予描述，但是本技术领域人士皆可作各种明显修改，而此等修改皆盖涵于后附的权利要求书中。

Claims (8)

1、在一个内含“用以从复合亮度信号中的图象代表分量中分离出同步信号分量的装置”的电视信号处理系统中的一种视频信号处理装置，包括有：

复合亮度信号源(10、11)，该复合亮度信号包括从定时重复同步信号分量分离的图象代表分量；

色度信号处理装置，用以解调彩色副载波，以产生多个色差信号；其特征在于：

键控箝位(24)及信号限幅装置(26)，耦合到该亮度信号源，并响应后沿键控脉冲，以使上述复合亮度信号的后沿时段箝位在一个预定的直流电压电平上，此键控箝位(24)信号及限幅装置(26)还包括一个电压敏感信号限幅电路(26)，响应于应直流电压电平及该箝定复合亮度信号，用以除掉该复合成分中之同步信号分量；

键控脉冲源(45)，于同步信号时段期间重复键控脉冲；及

多个键控箝位装置(46)，其中各装置响应于所述的同步信号时段键控脉冲，及各自分别响应于该解调后的色差信号及上述图象代表亮度信号，使上述色差及图象代表亮度中的每一个信号箝位在一个公共电压基准电平上。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，上述色差信号中的每一个、复合亮度信号以及上述图象代表亮度信号，皆经耦合电容（12、13、14、23）耦合到相关的键控箝位装置（46）上，与该复合亮度信号相关联的上述键控箝位装置（46），系于后沿时段期间变为导通，与色差及图象代表信号相关联的上述键控箝位装置（46）在同步时段期间变为导通，以在黑电平基准电压出现期间，设定与上述信号相关的相应直流电压电平。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于上述色差信号中的每一个在后沿时段期间都包含短脉冲偏差电压。

4、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的键控箝位（24）及信号限幅装置（26）包括有电压跟随器放大器装置（36、37）及偏压装置（25），用以在同步脉冲出现期间使上述跟随器放大器装置（36）保持截止，并使上述跟随器放大器装置（37）让无同步脉冲的图像代表亮度信号分量通过。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，上述偏压装置（25）及与复合亮度信号相关的上述键控箝位装置（24）皆以公共直流电压基准电源（25）为基准，而使上述电压跟随器放大器装置（31）在同步时段期间确保截止状态。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，每个上述色差信号在后沿时段期间都包括有短脉冲偏差电压。

7、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，上述限幅装置（28）包括一个射极跟随器晶体管（41）及相同导电型的偏压晶体管（42），后者的基极与直流基准电压源（25）相连接，其射极与上述射极跟随器晶体管（41）的射极相连接。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，与上述复亮度信号相关联的键控箝位装置（24）包括有一个箝位晶体管（30），其主导通通路用以在后沿时段期间使相关耦合电容器（20）放电;和一个充电电阻器（35），在后沿时段之间使此耦合电容器充电。

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