CN1218586C - 视频信号夹带同步信号的检测电路及使用该电路的显示器 - Google Patents

Abstract

一种视频信号夹带同步信号的检测电路，它包括电平调整电路，用以将整个视频信号向上调整一个固定的电压电平。在调整后的视频信号中，原始视频信号部分被调整成逻辑高(H)电平，而同步信号部分被调整成逻辑低(L)电平。该检测电路还包括电平判断电路，用以判断调整后的视频信号是否具有逻辑低电平的部分。如果有逻辑低电平部分，则表示对应的视频信号夹带同步信号，否则就没有夹带同步信号。

Description

视频信号夹带同步信号的检测电路及使用该电路的显示器

本发明涉及一种视频信号的处理技术，尤其涉及检测显示器(display monitor)的视频信号中是否夹带有同步信号的检测电路。

一般，在个人电脑上所使用的彩色显示器(color monitor)是根据RGB系统而设计的。即显示器分别接收R(红色)视频信号、G(绿色)视频信号、B(蓝色)视频信号，再利用电子枪分别激化(activate)显示屏幕上的荧光物质(phosphor)，藉以产生彩色的图像。另外，显示器也必须接收同步信号，藉以确定每个帧(frame)上显示图像的方式。显示器显示图像的方式，是以连续的帧(即画面)组合而成，而每个帧更进一步利用特定数量的扫描线构成，扫描的方式则是由上部的扫描线开始，到底部的扫描线结束，完成单个的帧。因此，同步信号中的垂直同步信号(简称V信号)和水平同步信号(简称H信号)即是用来同步每次垂直扫描(即依序扫描每条扫描线)和水平扫描(即对于一条扫描线上的像素扫描)的时序。如上所述，显示器必须接收到R、G、B、V、H五个信号，才能够进行正确的显像。

一般而言，产生上述的视频信号R、G、B以及同步信号V、H并且送至显示器进行显示之方式，由电脑系统中的视频卡(video card或display card)控制。图1表示一般电脑系统中显示部分的结构示意图。如图所示，视频卡10一般插在电脑系统的扩充槽上，并且通过外围的数据总线(data bus)，例如ISA或是PCI，由电脑系统的其他部分取得待显示的数据。视频卡便可以根据这些数据，产生上述的R、G、B、V、H信号，传送到显示器20。在一般的个人电脑显示系统上，是利用15插脚的D-sub连接器来连接视频卡10和显示器20，其中，编号为1、2、3的接脚分别设定为传送R、G、B视频信号，而编号为13、14的插脚则分别设定为传送V和H同步信号。另外，部较高级的显示器采用独立的连接线来传送R、G、B、V、H。无论在何种情况下，显示器20在接收到正确的视频信号以及同步信号之后，即可据此调整内部的偏转线路(deflection circuitry)，显示出正确的图像。

然而，实际应用时的情况没有这样简单。由于视频卡的制造厂商并没有制定强制性的规格，因此实际送出视频信号和同步信号的方式也各不相同。一般而言，视频信号R、G、B仍然单独送出，但是传送同步信号有以下三种不同的方式。第一种方式称为分离同步信号(separate sync)方式，其中垂直同步信号V和水平同步信号H被分别送入显示器中的不同的端子内。第二种方式称为复合同步信号(composite sync)方式，其中垂直同步信号V和水平同步信号H是以叠加的方式产生复合同步信号，再送入显示器的特定输入端子(一般为V端子)。此时，显示器必须将接收到的复合同步信号进行分离，才能进行显像。第三种方式则称为视频信号夹带方式，即在某一特定的视频信号上加入复合同步信号，再随着该视频信号送入对应的视频信号输入端子。此时，显示器首先必须将夹带的复合同步信号分离出来，然后再将此复合同步信号分离成垂直同步信号和水平同步信号，才能进行显像。由于一般利用绿色视频信号来夹带复合同步信号，因此这种方式也称为同步信号在绿色信号上的方式(sync on green，SOG)。但是，问题在于显示器的设计并不会特别针对某些特定的视频卡，而且如果显示器无法抓取正确的同步脉冲，就根本无法进行显示。因此，一般显示器会提供一些方法来决定出如何取得正确的同步时序。

第一种方法是利用机械式开关。显示器上附有一组机械式开关(或双列直插式封装(DIP))，使用者在设定系统组态时，必须先知道所用的视频卡或其他视频数据来源送出的同步信号格式，即，同步信号是以分离同步信号方式、复合同步信号方式或者视频信号夹带同步信号方式送入显示器中。在使用者调整机械式开关设定所需同步信号来源格式后，显示器便可以根据设定，从对应的输入端子中取入同步信号进行处理。此方式虽然最经济简单，但在实际运作上仍有缺点。使用者必须自行判断输入信号的同步信号的来源，才能够进行处理，但是除了一些较为专业的人士之外，一般使用者非常容易发生错误，显示器自然便无法正常工作。这对于一般使用者而言显然不是最适当的处理方式。

第二种方法则是利用电子电路，以优先顺序方式决定同步信号的来源。如前所述，在分离同步信号方式中，垂直同步信号V和水平同步信号H分别送入对应的端子内，所以在显示器内可检查是否在对应的端子上具有同步信号来判断。另外，在复合同步信号方式中，由垂直同步信号V和水平同步信号H所组成的复合同步信号一般通过V输入端子送入显示器中。因此，此方法即是先依序判断是否为“分离同步信号”或是“复合同步信号”，而当显示器检查不出这两种情况时，便假设其同步信号是以夹带方式随着绿色视频信号送入显示器中的。但是如果检查出是“分离同步信号”或是“复合同步信号”时，便会立刻关掉SOG的处理电路。这种方法虽然不需要人工决定出同步信号来源，但是它的判断不是完全正确的，因为它实际上并没有检查出是否真的是SOG的情况。因为在某些电脑系统中，视频卡在以SOG方式送出复合同步信号时，还会在另外特定的输入端子上送入同步信号，所以利用这种判断方法并不能够确认复合同步信号是否以SOG方式送进显示器中。另外，目前虽有些专门用来处理SOG的集成电路(IC)，如LM1881，但是仍然并未能真正检验出是否为SOG情况，而且这类IC的价格往往偏高，这样会增加制造成本。

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种视频信号夹带同步信号的检测电路，可以用来检测出视频信号(通常为G信号)中是否夹带着同步信号，藉以正确判断同步信号的传送方式。

本发明的另一目的在于提出一种视频信号夹带同步信号的检测电路，能够以相当简单的电路结构达到所需的检测目的，以增加其工业上的应用性。

根据以上的目的，本发明提出一种视频信号夹带同步信号的检测电路，它包括电平调整电路，用以将整个视频信号向上调整一个固定的电压电平。在调整后的视频信号中，原始视频信号部分被调整成逻辑高(H)电平，而同步信号部分被调整成逻辑低(L)电平。另外还包含电平判断电路，用以判断调整后的视频信号是否具有逻辑低电平的部分。如果有逻辑低电平的部分，便表示对应的视频信号中夹带着同步信号，否则即没有夹带同步信号。

为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明。在这些附图中：

图1表示一般电脑系统中显示部分的结构示意图。

图2(A)和2(B)分别表示在视频信号中没有夹带同步信号及夹带同步信号的信号时序示意图。

图3表示本发明实施例中用来判断视频信号中是否夹带同步信号的检测电路的电路图。

图4至图8分别表示在图3的节点4、5、6、7、8处的信号示意图，其中(A)部分表示视频信号中夹带同步信号的情况，而(B)部分表示视频信号中没有夹带同步信号的情况。

现在详细说明实施例。图2(A)和2(B)分别表示在视频信号中没有夹带同步信号及夹带同步信号的信号时序示意图。在图2(A)中，仅包含表示视频信号的部分。其中，标号40表示对应的视频数据，该视频数据可以代表一个帧内的数据，亦可以表示一条扫描线内的数据，视其所代表的时间长度而定。标号41表示对应帧或扫描线的边沿(porch)部分，在显示器的荧光屏幕上则是呈现黑框的外围部分。标号42表示的是消隐时间(blanking time)或是回扫时间，亦即显示器的电子枪由左端返回右端，或者是由下部返回上部所占用的时间。在图2(A)所示的原始视频信号中，具有最低电压电平的部分即为消隐时间42，电压值大约在0V左右，另外，具有较高电压电平的部分则是视频数据部分，最高可达0.7V。

图2(B)表示视频信号夹带同步信号的情况。另外，在图2(B)与图2(A)中，相同的标号表示相同的部分。其中，标号50表示视频信号所夹带的复合同步信号，其中包括垂直同步信号V和水平同步信号H。必须注意的是，当图2(B)中的视频数据40代表的是一个帧内的视频数据时，则对应的同步信号50表示垂直同步信号V；当图2(B)中的视频数据40代表的是一条扫描线上的视频数据时，则对应的同步信号50表示水平同步信号H。另外，如图所示，同步信号50是以负电压来表示的，最低可达-0.3V。

由图可知，在整个视频信号中，如果其中包括了原始视频信号部分以及同步信号部分，则此两者分别为较高的电压电平以及较低的电压电平。因此，在本发明中利用下列的电路来检测视频信号中是否夹带著同步信号。首先，利用电平调整电路，将整个视频信号向上调整一个固定的电压，使得在调整后的视频信号中，原始视频信号部分为逻辑高电平，而其中若有同步信号的成分，则成为逻辑低电平。接着再利用电平判断电路来决定视频信号中是否包含有同步信号的成分。换言之，电平判断电路仅需要判断在该调整后的视频信号中是否具有逻辑低电平的部分，如果有逻辑低电平的部分，即表示该视频信号中确实包含有同步信号的成分。下面配合附图，以一实施例来说明本发明的内容，然而下面的实施例以具有最少的构成元件为设计目标，因此并非用以限定本发明，对于熟悉本领域的技术的人而言，可以容易地根据本发明的精神，以其他类似的电子元件达到目的，而不脱离本发明的范围。

图3表示本发明实施例中用来判断视频信号中是否夹带同步信号的检测电路的电路图。如图所示，检测电路包括电平调整电路100、电平判断电路110以及显示电路120，该检测电路接收送至绿色视频信号输入端子的视频信号，对其进行判断，电源电压则为VDD(5V)。图4至图8分别表示在图3的节点4、5、6、7、8处的信号示意图，其中(A)部分表示视频信号中夹带同步信号的情况，(B)部分表示视频信号中未夹带同步信号的情况，为解说方便起见，其中原始视频信号的边沿部分不再加以标示。以下配合附图，说明本实施例中检测电路各部分的作用。

电平调整电路100由电阻器R1、电阻器R2和PNP晶体管Q1构成为一般的电平转移器(level shifter)。输入的视频信号即如图4(A)和(B)所示，为图3中节点4处的信号。输入视频信号由晶体管Q1的基极送入，从射极(节点5)输出，因此可以提升一个PN结的电压，大约为0.6V，如图5(A)和(B)所示。在本实施例中，高于0.6V即被当作逻辑高电平，低于0.6V即被当作逻辑低电平。因此，调整后的原始视频信号部分即被当作逻辑高电平(高于0.6V)，调整后的同步信号部分即被当作逻辑低电平(低于0.6V)。如图5(A)和(B)所示，夹带同步信号时就具有逻辑低电平的部分，而未夹带同步信号时则仅具有逻辑高电平的部分。

电平判断电路110中主要由电压转换部分以及充电电路部分构成。其中，NPN晶体管Q2、电阻器R3、NPN晶体管Q3构成电压转换部分。晶体管Q2的作用类似于一个开关，当低于0.6V的电压输入到基极时，晶体管Q2呈现关断状态，所以在节点6处出现VDD的电压；当高于0.6V的电压输入到基极时，晶体管Q2则呈现导通状态，所以在节点6处出现GND电压。如图6(A)和(B)的节点6处的电压中，对应于同步信号部分被转换为5V的高电压，而对应于原始视频信号部分则被转换为0V的低电压。接着，节点6处的电压被送入晶体管Q3的基极，用来控制其开关状态。另一方面，电阻器R4和电容器C1构成其中的充电电路部分，由电源电压VDD进行充电，因此节点7处的电压即为电容器C1上的电压。当图6(A)的信号输入到晶体管Q3的基极时，由于具有逻辑高电平的部分(对应于同步信号部分)，所以晶体管Q3会被导通，而将节点7处的电压下拉至GND电压(此处约0.3V)，如图7(A)所示。当图6(B)的信号输入到晶体管Q3的基极时，由于不具有逻辑高电平的部分，所以晶体管Q3会保持在关断的状态，所以节点7处的电压即被充电为VDD电压(即5V)，如图7(B)所示。至此，两种不同组态的视频信号即可加以区分。其余部分如二极管D1、电阻器R5和晶体管Q8，则是用来调整电压电平之用，产生节点8处的指示信号，如图8(A)所示的5V和图8(B)所示的0V。因此，综上所述，电平判断电路110会在视频信号夹带同步信号的情况下，送出高电压电平的指示信号，而在视频信号未夹带同步信号的情况下，送出低电平的指示信号。

显示电路120中包含有一个连接在节点8和GND之间的发光二极管LED1。因此，当视频信号夹带同步信号时，发光二极管LED1亮，当视频信号未夹带同步信号时，发光二极管LED1不亮。然而，在实际应用于显示器时，显示电路120为一个可选用的部分，即，在节点8处送出的指示信号也可以直接连接到显示器中的控制IC中，进行组态的调整，这样做也符合本发明的精神。

根据以上所述，显示器可以利用本实施例所揭示的检测电路，确切判断出所检查的视频信号是否夹带有同步信号，而达到本发明的目的。另外，由于采用了相当简单的设计原则，因此所需使用的元件相当有限，所以也非常适于工业上的利用。

虽然本发明已通过较佳实施例揭露如上，但并不企图用来限定本发明，任何熟悉本领域技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，仍可作出各种更动与修改，因此本发明的保护范围应由所附的权利要求书所界定的范围决定。

Claims (16)

1.一种视频信号夹带同步信号的检测电路，用以检测视频信号中是否包含原始视频信号及对应于所述原始视频信号的同步信号，其特征在于，所述检测电路包括：

电平调整电路，用以将所述视频信号调整一固定的电压电平，藉以将所述视频信号包含的所述原始视频信号部分调整为第一逻辑电平，而将所述视频信号包含的所述同步信号部分调整为第二逻辑电平；以及

电平判断电路，用以判断调整后的所述视频信号是否包所述第二逻辑电平的部分，产生与之对应的第一指示信号及第二指示信号，当调整后的所述视频信号仅包含所述第一逻辑电平部分时，则产生所述第一指示信号，表示所述视频信号仅包含所述原始视频信号，当调整后的所述视频信号包含所述第一逻辑电平部分和所述第二逻辑电平部分时，则产生所述第二指示信号，表示所述视频信号包含所述原始视频信号和所述同步信号。

2.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括显示装置，它根据所述第一指示信号及所述第二指示信号，显示所述视频信号是否夹带所述同步信号。

3.如权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述显示装置为发光二极管。

4.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述视频信号为显示器所接收的三色视频信号之一。

5.如权利要求4所述的检测电路，其特征在于，所述视频信号为绿色视频信号。

6.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述视频信号包含的所述同步信号为水平同步信号。

7.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述视频信号包含的所述同步信号为垂直同步信号。

8.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述视频信号包含的所述同步信号为水平同步信号与垂直同步信号叠加的复合同步信号。

9.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述电平判断电路包括：

电压转换电路，用以将具有所述第一逻辑电平的所述原始视频信号部分转换为相同电压值的低电压电平，并且将具有所述第二逻辑电平所述同步信号部分转换为相同电压值的高电压电平；以及

充电电路，所述高电压电平对所述充电电路充电，用以将仅具有所述原始视频信号的所述视频信号转换为第一指示信号，以及将具有所述原始视频信号和所述同步信号的所述视频信号转换为该所述第二指示信号。

10.一种显示器，它具有至少一个视频信号输入端子以及至少一个同步信号输入端子，用以接收待显示的图像数据，其特征在于，在所述视频信号输入端子上，连接有检测电路，用以检测从所述视频信号输入端子传送的所述视频信号中，是否包含原始视频信号及对应于所述原始视频信号的同步信号；所述检测电路包括：

电平调整电路，用以将从所述视频信号输入端子传送的所述视频信号调整一固定的电压电平，藉以将所述视频信号包含的所述原始视频信号部分调整为第一逻辑电平，而将所述视频信号包含的所述同步信号部分调整为第二逻辑电平；以及

电平判断电路，用以判断调整后的所述视频信号是否包所述第二逻辑电平的部分，产生与之对应的第一指示信号及第二指示信号，当调整后的所述视频信号仅包含所述第一逻辑电平部分时，则产生所述第一指示信号，表示所述视频信号仅包含所述原始视频信号，当调整后的所述视频信号包含所述第一逻辑电平部分和所述第二逻辑电平部分时，则产生所述第二指示信号，表示所述视频信号包含所述原始视频信号和所述同步信号。

11.如权利要求10所述的显示器，其特征在于，所述检测电路还包括显示装置，它根据所述第一指示信号及所述第二指示信号，显示从所述视频信号输入端子传送的所述视频信号是否夹带所述同步信号。

12.如权利要求11所述的显示器，其特征在于，所述显示装置为发光二极管。

13.如权利要求10所述之的显示器，其特征在于，所述视频信号输入端子为绿色视频信号输入端子。

14.如权利要求10所述的显示器，其特征在于，所述视频信号包含的所述同步信号为水平同步信号。

15.如权利要求10所述的显示器，其特征在于，所述视频信号包含的所述同步信号为垂直同步信号。

16.如权利要求10所述的显示器，其特征在于，所述视频信号包含的所述同步信号为水平同步信号与垂直同步信号叠加的复合同步信号。

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