CN85104498A

CN85104498A - 具有高频补偿的视频信号处理系统

Info

Publication number: CN85104498A
Application number: CN85104498.0A
Authority: CN
Inventors: 沃纳
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1985-06-12
Filing date: 1985-06-12
Publication date: 1986-12-10
Also published as: CN1011182B

Abstract

在一个包括显示图象的显象管(25)及一显象管驱动级(20)的视频信号处理系统中，一个被驱动级处理后信号(T)的代表形式(S)是与这驱动级来的视频输出信号相合并，结果产生一个高频信号，这个高频信号代表了视频输出信号中不足的高频分量，结果的信号被送到驱动级的一个输入处(40，41，Q8)，用来补偿否则要在视频输出信号中出现的高频不足。

Description

具有高频补偿的视频信号处理系统

这件发明是关于视频信号处理系统中一个驱动图象显示装置的视频输出电路，并且它能保持所需的高频响应。明确地说，这件发明是关于一个高频补偿驱动放大器，把它应用在有数字视频信号处理技术的系统中是很有好处的。

在视频信号处理系统中，例如电视接收机或图象监视器，来自视频输出驱动放大级高电平输出的将被显示的视频信号信息要加到图象显示器件，例如显象管，的辉度控制电极上。这个驱动级应该有与视频信号带宽相一致的足够宽的频带。特别是，驱动级应该有足够的高视响应，使显示的图象能够保留附随在视频信号高频分量中精细的图象信息。

显象管驱动级保持高频响应的一种已知技术是在显象管驱动级内采用反馈结构。另一种已知技术是在驱动级的输出电路内采用一个或多个“提升”线圈，用来改善（或提升）驱动级对高频信号分量的响应。然而应该看到，在某些情况下，采用反馈的驱动放大器或采用提升线圈可能是不恰当或不是期望的。例如在处理非常高频率信号的宽带系统中，驱动放大器采用反馈以后，在驱动级中可能引起不稳定。在某些情况下，提升线圈可能感受干扰分量。例如伴随电视机偏转电路产生的磁场而来的干扰分量。这些干扰分量能使视频信号的黑通道参考电平发生失真，因此，在某些系统中，例如为了自动偏压控制要监视视频黑通道电平的系统，对此失真特别讨厌。

因此，这里发明一种驱动级的结构，它不需要反馈或提升线圈，但能改善高频响应。在本发明的驱动级结构中，一个被驱动级处理的能代表视频信号的信号，依照给定的幅度和相位关系，与驱动级的视频输出信号合并，结果产生出一个高频信号，它能代表视频输出信号中不足的高频分量，把这结果信号加到驱动级的输入端，便可补偿高频中的不足，否则在视频输出信号中会出现这种不足。

在本发明驱动级的一个实施新型中，驱动级给出一高电平信号输出，视频信号由此耦合到显象管，驱动级还给出与高电平输出的相位相补的低电平视频信号输出。这低电平视频信号依一定比例与高电平视频信号合并，然后把结果的高频合并信号以交流方式耦合到驱动级的输入端，用来改善视频输出驱动级的高频响应。

依照本发明的特征，这个驱动级相当于一数字至模拟信号变换器，它接受代表模拟视频信号的输入数字信号，提供出高电平输出的模拟视频信号，且其幅度足以直接用来驱动显象管的辉度控制电极。

在附图中：

图1表示采用数字视频信号处理技术的彩色电视接收机的一部分，对于显象管来说，这里包括了依照本发明原理做成的一个驱动级;以及

图2A及2B表示图1显象管驱动级所用的两个输出电路。

在图1中，来自视频信号源10的彩色电视模拟视频信号被模拟至数字变换器（ADC）12变换成数字（二进制）形成。从ADC12出来的数字信号被数字视频信号处理器14进行处理，这个处理器包括辉度和色信号处理网络，以及一个能把处理后的辉度和色信号合并起来的网络，以便产生输出彩色图象的代表信号R、G和B。在这个例子中，R、G和B信号每个都用二进制8位数字信号（2⁰，…2⁷）来代表，ADC网络12和数字视频信号处理器14，可以采用数字电视信号处理系统中通用的类型，例如最近由国际电话电报公司（ITT）的世界半导体团体（WORLDWIRE SEMICONDUCTOR GROUP）（西德的FREIBURG）在ITT公司出版的“VLSI DIGITAL TV SYSTEM-DIGIT 2000”（“超大规模集成电路数字电视系统-DIGIT 2000”）中所介绍的产品。在该系统中，彩色电视信号，经过数字（二进制）的处理在耦合到显示图象的显象管之前，被数字模拟变换器变换成模拟的形式，这个模拟彩色视频信号再经过模拟缓冲放大器和视频输出显象管驱动放大器耦合到显象管。其中的驱动放大器提供出适合于驱动显象管辉度控制阴极的高电平视频信号。

然而，在本系统中，来自处理器14的R、G和B数字视频信号都分别送至数字模拟变换器/驱动器20R、20G、和20B的二进制输入端。从驱动器20R、20G和20B出来的高电平R、G和B模拟输出信号分别直接送到彩色显象管25的辉度控制阴极24A、24B和24C。因为这三个变换器/驱动器在结构和动作上都相同，所以这里只详细说明其中一个驱动级20R的结构和动作。

8位（2⁰…2⁷）R数字信号被耦合到输入接口网络30，接口网络30包括缓冲电路和电平调整电路，从接口30出来的数字输出信号分别耦合到电子电流开关S0至S7的控制输入端，后者的输入又分别耦合有二进制加权的定电流源I0至I7。开关S0至S7的每一开关具有第一和第二信号输出。这8个第一模拟输出都联在一起，并且通过端点T接到由电阻31及32组成的电祖分压器。第二模拟输出分别接至各自的高压MOS输出半导体管Q0至Q7，这种半导体管可选用改进型的VMOS（垂直MOS）FET器件，例如西德FREIBURG的ITT公司提供的BS107型器件，或者西德慕尼黑的SIEMENS公司提供的BSS93型器件。

VEOS半导体管Q0至Q7是垂直（相对于横向而言）结构的半导体器件，它们很容易单独或和开关S0至S7、电流源I0至I7以及接口网络30一起集成在一块集成电路基板上。

关于VMOS器件结构的信息，例如可在美国专利NO.4，364，073中找到，VMOS器件的一种物理结构形式已在美国专利应用系列NO.644，397中表示，专利日期为1984年8月27日，题目是“数字至模拟变换器”。后者的应用说明VMOS数字至模拟信号变换器能够直接用来驱动一个像电视机显象管那样的图象显示装置的高压辉度控制极。特别是，后者的应用说明了一种有利的变换器/驱动器级，其中若干个VMOS输出器件都形成源面积，其尺寸能使之保持高频响应和减小功率消耗。

VMOS输出器件的制造，因此能用这种器件直接驱动显象管的高压阴极。VMOS FET输出器件有利地呈现了高压、快速、均匀的开关特性，开与关的延迟基本相等，并且特别与双极半导体的高压开关特性相比，基本上避免了不需要的开关暂态（“突变”）。VMOS输出器件的开关时间，基本上不受开关电压大小的影响，因此，高压显象管的驱动靠它就成为可能了。此外，VMOS的工艺导致能制造低价格的有公共栅极及公共漏极的VMOS集成器件阵。

输出器件Q0至Q7的栅极共同接至参考电位源+V，器件Q0至Q7的输出漏极都共同接至输出负载阻抗35，在负载阻抗35上的输出端T处，就出现并引出高电平模拟信号R。于是，器件Q0至Q8对于通过开关S0至S7的各个源极电流而言联接成共栅形式的单位增益电流放大器。

电流源I0至I7出来的电流，根据电流开关S0至S7的各个位置，被电流开关S0至S7送至端点T₁或输出器件Q0至Q8，而开关S0至S7的各个位置则由接口30来的二进制输出信号（2⁰…2⁷）的逻辑状态所决定。一个模拟的显象管阴极驱动电压就出现在端点T₂处，它是负载电阻35的电阻值以及器件Q0至Q7流过负载电阻35的总的漏电流大小的函数。利用负载电阻35和伴随显象管电极而来的电容，能对端点T₂处的信号提供出适当的低通滤波。

在端点T电阻32上的模拟信号电压分量 S是电阻35上模拟阴极驱动信号电压的反相（互补）形式，因为它是由于开关S0至S7的动作，响应了电流I0至I7之和引起的，而I0至I7的电流并不耦合到公共联接的器件Q0至Q7的漏极。电阻35上的驱动信号电压的补相形式（S），正如下面要着重讨论的，就被用来改善驱动级的高频响应。

上述高压变换器/驱动器结构的优点是它能直接驱动显象管的阴极，在变换器/驱动器级后面不需要附加放大级，并且能在一块集成芯片上集成。适用于电流开关S0至S7及电流源I0至I7的电路，可参看下列美国专利：应用系列NO.644，398，日期为1984年8月27日，题目为“数字视频信号处理系统中的显象管驱动器”。

有许多理由可说明端点T₂处的视频输出信号需要高频补偿，例如，为了减小功率，常选用高阻值的负载电阻35，但高阻值电阻由于与寄生输出电容相互作用后，能使输出信号的高频响应变坏。由于大的寄生输出电容的存在，即使采用小值的输出电阻35，输出高频响应也可能变坏，特别在需要很宽的信号带宽时更是如此。

驱动级的高频补偿是靠包括下列各部件的一个电路来完成，这个电路包括：一个VMOS半导体管Q8，它的漏输出极亦接至输出端T₂₁分压电阻31及32，它们接在输出端T和参考地线之间;一个交流耦合的电容器38以及射极耦合的半导体管40及41，它们的集电极输出各接至半导体管Q8的栅极和源极。从端点T流至半导体管41基极的信号用来控制半导体管40及41的相对导通，并靠它来控制半导体管Q8的导通和输出电阻35中电流的大小。对半导体管40和41来说，半导体管43的作用好似电流源。半导体管40及41的基极偏压是由参考电压VR源45以及偏压耦合电阻46及48提供。

在端点T₁处亦出现从输出端T₁来的视频输出信号分压形式的一个电压。当例如为了减少功耗而采用大阻值输出电阻35时，端点T₂处的视频信号，以及由此在端点T₁处的视频信号，都可能呈现出有衰减的高频响应。但电阻32呈现出较低的阻值，在端点T便产生一个由开关S0至S7互补输出的宽带、低电平、补相位的视频信号S。因此，在低阻抗端点T₁处的“宽带”信号S，若与端点T₂处的“窄带”视频输出信号相比较，可给出未衰减的高频特性。

电阻31及32的相对值要如此选择，使端点T₂来的视频输出信号中予定的一部分能在端点T₁处与补相位宽带视频信号 S相合并。特定地说，这两个合并的互补相位的信号相对幅度要选得使它们两者的低频信号分量在端点T₁处基本抵销，剩下一个残留的高频分量，后者代表合并两信号中高频内容之差。这个残留的差信号相当于高频误差修正信号，这个修正信号就通过电容器38耦合到半导体管41的基极输入端，电容器38还阻止可能出现在输出端T₂处的不需要的直流电平偏移，以免影响高频补偿处理。例如为了对显象管阴极建立一个所需的黑电平偏压，驱动级的输出偏压有时需手动或自动变化，因此，上述的直流电平偏移是可能发生的。

高频修正信号通过半导体管41传至半导体管Q8，并在输出电阻35上出现了它的放大信号。电阻35上的高频修正信号就补偿了视频输出信号的衰减了的高频特性，由此能使端点T处的视频输出信号呈现所需的未衰减的高频特性。

图2A及2B表示两个可选用的输出缓冲级，它们也能在图1的高频补偿网络中使用，使输出负载电阻35能够采用较大的阻值而不致引起过分的高频信号失。在图2A中，一个NPN半导体管50和一个PNP半导体管51接成互补的射极跟随级，其基极输入接玉驱动级的输出端T而射极输出接至显象管阴极，图2B说明一个有源负载型的输出缓冲器，它包括一个NPN半导体管55及一个二极管56，联成图示的形式，通常推荐使用图2A的补偿跟随级，因为它具有比较对称的响应特性。

Claims

1、一种视频信号处理系统，它包括：

一个视频信号源(10)，视频信号中包括高频分量和较低的频率分量；

图象显示装置(25)，它对加在其辉度控制电极上的视频信号作出响应而显示出一个图象；

包括驱动级的视频输出装置(20)，它对来自所说信号源的视频信号作出响应，产生出足够幅度的视频输出信号，以便直接驱动所说显示装置的所说辉度控制极(24A)；

把所说视频输出信号耦合到所说辉度控制极去的耦合装置(35)；

使所说视频输出信号的一个代表形式与由所说视频输出装置处理后的视频信号的一个代表形式合并的装置(31，32)，合并时要有给定的相互幅度和相位关系，结果产生一个能代表所说视频输出信号中不足高频分量的高频信号；以及

把所说结果信号耦合到所说视频输出装置去的装置(38，40，41)，用来产生能补偿所说高频分量不足的视频输出信号。

2、依照权项1的系统，其特征是：把所说的结果信号耦合到所说视频输出装置的所说装置是交流（AC）耦合装置;

所说视频输出信号的所说代表形式相当于所说视频输出信号衰减后的代表形式;以及

被所说合并装置合并的两个所说信号呈现一种互补相位的关系。

3、依照权项1的系统，其特征是：所说的驱动装置包括第一及第二互补相位的输出;以及被所说合并装置合并的两个所说信号各由所说的第一输出及第二输出给出。

4、依照权项3的系统，其特征是：两个所说的视频输出信号都在所说的第二输出处提供;

被所说视频输出装置处理后的所说视频信号的代表形式是在所说的第一输出处提供;以及

一个负载抗被耦合到所说的第二输出端，所说负载阻抗所呈现的值大于所说第一输出端处呈现的阻抗值。

5、依照权项4的系统，其特征是：一个电阻分压器是从所说第二输出端耦合到参考电位点;

所说第一输出被耦合到所说分压器上的一点，在该点处，产生出一个由所说第二输出端来的所说视频输出信号的有衰减代表形式;以及

所说的结果信号是在所说的分压点处产生，且从该处耦合到所说的视频输出装置。

6、依照权项3的系统，其特征是：所说第一输出对于所说第二输出来说相当于一个低电平、宽带的输出。

7、依照权项1的数字视频信号处理系统，其特征是：所说的源是一个数字视频信号源;所说的输出装置包括：数字至模拟信号变换驱动装置，它有一个输入能对所说数字视频信号作出响应，并有一个输出用来对所说辉度控制极提供一个模拟视频输出信号，后者的幅度足以直接驱动所说的辉度控制极;以及

使所说模拟视频输出信号的代表形式与由所说驱动装置处理后的模拟视频信号的代表形式合并的装置，合并时要有给定的相互幅度和相位关系，结果产生一个能代表所说视频输出信号中不足高频分量的高频信号。

8、依照权项1或7的系统，其特征是：被合并装置合并的两个所说信号呈现互补相位的关系。

9、依照权项7的系统，其特征是：所说的驱动装置包括第一及第二互补相位的输出;以及被所说合并装置合并的两个所说信号各由所说的第一输出及第二输出给出。

10、依照权项9的系统，其特征是：由所说源来的所说数字视频信号包含若干个图象信息码位;

所说驱动装置包括若干个信号输入端，它们分别用来接受所说数字视频信号的所说信息码位;

若干个输入开关装置，它们包括在所说驱动装置内，分别对所说信息码位的每一位作出响应，且各有一个输入和一个输出;

若干个电流源，它们包括在所说驱动装置内，且分别耦合到所说开关装置的若干个所说输出端;以及

若干个输出器件，它们包括在所说驱动装置内，每个输出器件具有一个输出，这些输出一起耦合到所说显示装置的所说辉度控制电极，这些器件的输入分别耦合到所说开关装置的输出;其中

每个所说开关装置具有第一输出及第二输出，根据所说输入数字信息码位的状态有选择地耦合到所说的电流源，使所说第二输出处的信号都是所说第一输出处信号的二进制补码;

所说开关装置的所说第一输出都联在一起且合并到一点，所说开关装置的所说第一输出提供出由所说驱动装置处理后视频信号的一个代表形式;以及

所说开关装置的所说第二输出分别耦合到所说输出器件的所说输入端。

11、依照权项10的系统，其特征是：所说开关装置的所说接在一起的第一输出，对所说输出装置的所说耦合在一起的输出而言，是一个低电平、宽带的输出。

12、依照权项11的系统，其特征是：一个负载阻抗被耦合到所说的输出装置，所说负载阻抗呈现的值是大于所说开关装置的所说接在一起的第一输出处的阻抗值。

13、依照权项12的系统，其特征是：所说合并装置是把所说视频输出信号的一个衰减形式与由所说开关装置的所说联在一起的第一输出提供的视频信号相合并。