DD261035A1 - Spitzenhaltungsschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spitzenhaltungsschaltung mit einem Kondensator zur Signalzufuehrung, einem Operationsverstaerker und einer Diode, insbesondere fuer Videosignale. Dadurch, dass der invertierende Eingang des Operationsverstaerkers nicht mit dem Eingang, sondern mit dem Ausgang des nachfolgenden gleichstromgekoppelten Verstaerkers im Signalweg verbunden ist, wird eine Arbeitspunktstabilisierung dieses Verstaerkers erzielt. Fig. 2

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Spitzenhaltungsschaltung vorzugsweise für die Videosignalverarbeitung und -Übertragung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Wiedergewinnung des Gleichspannungsanteils von R-C-gekoppelt übertragenen Videosignalen sind getastete Schwarzsteuerschaltungen (Klemmschaltungen) oder Spitzenhaltungsschaltungen eingesetzt. Wegen der erforderlichen Tastimpulsgewinnung sind Klemmschaltungen relativ aufwendig. Deshalb sind Spitzenhaltungsschaltungen mit einer Diode (passiv) oder einem schnellen Operationsverstärker und einer Diode (aktiv) bevorzugt verwendet, wie z. B. in der DE-OS 2810706 beschrieben. Dabei sind die Diode bzw. der OPV und die Diode als ein Zweipol genutzt, der, durch die Spitzen der Synchronimpulse in einen niederohmigen Zustand versetzt, die Videosingnaileitung während dieser Zeit mit einem Bezugspotential verbindet, wobei diese Videosignalleitung auf den Eingang einer Verstärkerstufe geführt ist, deren Ausgang ζ. Β. Signalbearbeitungsschaltungen wie Entzerschaltungen für Frequenzgänge und Nichtlinearitäten speist. Die meisten dieser Verstärkerstufen weisen einen erheblich temperaturabhängigen Gleichspannungsversatz zwischen Eingang und Ausgang auf, so daß zusätzlicher Aufwand zur Temperaturstabilisierung der Entzerrerschaltungen erforderlich ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Kompensation dieser Temperaturabhängigkeit mit geringerem Aufwand.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Eine Analyse der technischen Mängelursachen zeigt, daß die Möglichkeiten einer funktioneilen Verbindung einer aktiven

Spitzenhaltungsschaitung mit der Temperaturstabilisierung ungeprüft blieben.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine aktive Spitzenhaitungsschaltung üblicher Art derart abzuändern, daß diese Schaltung gleichzeitig den Arbeitspunkt der nachfolgenden Stufe(n) stabilisiert.

Ausgehend von einer aktiven Spitzenhaitungsschaltung mit einem Kondensator in der Signalzuführung, einem

Operationsverstärker, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang verbunden ist, sowie einer Diode in der Verbindung des Ausganges des Operationsverstärkers mit dem Ausgang, die so gepolt ist, daß sie für die Spitzen des Signals im leitenden

Zustand ist, sowie mit einem Widerstand zwischen dem Ausgang und Betriebsspannung, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der invertierende Eingang des Operationsverstärkers getrennt vom Ausgang der Spitzenhaitungsschaltung mit dem Ausgang einer nachfolgenden gleichstromgekoppelten Verstärkerstufe verbunden ist.

Der besondere Effekt der Erfindung besteht darin, daß aus der Erkenntnis heraus, daß der Meßort (Eingang des OPV) und der Wirkungsort (Anschluß der Diode) voneinander trennbar sind, eine Stabilisierung nachfolgender gleichstromgekoppelter Verstärkerstufen unmittelbar auf die gehaltene Spitzenspannung ermöglicht ist.

Ist die Slewrate des Operationsverstärkers zu gering oder ist der Ausgangswiderstand der vorhergehenden Verstärkerstufe für eine aktive Spitzenhaltungsschaltung nicht genügend niederohmig, so wird in einer ersten Weiterbildung der Erfindung eine (langsame) Spitzenhaltung mit Arbeitspunktstabilisierung dadurch erreicht, daß der Ausgang des Operationsverstärkers über die Diode mit einem zweiten, einseitig geerdeten Kondensator verbunden ist, welcher über einen zweiten Widerstand mit dem Eingang der nachfolgenden gleichstromgekoppelten Verstärkerstufe verbunden ist.

Treten in nachfolgenden Verstärkern größere Signallaufzeiten auf, die eine Instabilität der Arbeitspunktstabilisierung verursachen können, so wird in einer zweiten Weiterbildung der Erfindung eine saubere Spitzenhaltung und eine einwandfreie Arbeitspunktstabilisierung dadurch erreicht, daß der zweite, einseitig geerdete Kondensator mit dem nicht invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers verbunden ist, dessen invertierender Eingang direkt und dessen Ausgang über eine zweite Diode mit dem Eingang des nachfolgenden gleichstromgekoppelten Verstärkers sowie über einen dritten Widerstand mit der Betriebsspannung verbunden sind.

In einer dritten Weiterbildung der Erfindung sind im Ausgangsweg des bzw. der Operationsverstärker Zusatzwiderstände eingefügt, um die Zeitkonstanten den aktuellen Verhältnissen anzupassen und ein optimales Einschwingverhalten bei Wechsel des mittleren Bildinhalts zu erreichen.

Um die Dioden durch die Synchronimpulse in den leitenden Zustand steuern zu können, sind Widerstände zwischen den Verbindungspunkten der Dioden mit den Kondensatoren und der Betriebsspannung angeordnet. In einer vierten Weiterbildung der Erfindung sind diese Widerstände statt mit der Betriebsspannung mit dem Ausgang des jeweils zugehörigen Operationsverstärkers verbunden, da dieser im gesperrten Zustand der Dioden einen Pegel führt, der annähernd gleich der Betriebsspannung ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen die

Fig. 1: den bekannten Stand der Technik,

Fig. 2: eine erfindungsgemäße Lösung nach Anspruch 1,

Fig.3: eine erfindungsgemäße Lösung nach Anspruch 2,

Fig.4: eine erfindungsgemäße Lösung nach Ansprüchen 3 und 4.

In Fig. 1 ist der bekannte Stand der Technik einer aktiven Spitzenhaltungsschaltung dargestellt. Das Videosignal gelangt über den Kondensator 1 an den Eingang der nachfolgenden Verstärkerstufe 5 und steht an deren Ausgang 6 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung. Der nicht invertierende Eingang + des Operationsverstärkers 2 liegt an Erde oder an einer Bezugsspannung, der invertierene Eingang — ist mit dem Eingang des nachfolgenden Verstärkers 5 verbunden. Tritt ein Signalanteil auf, der negativer als die Bezugsspannung am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ist, wird dessen Ausgangspotential nach positiven Spannungen verschoben, die Diode 3 öffnet und ladet den Kondensator 1 so lange nach positiven Spannungen um, bis die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 2 gleich oder größer als die Bezugsspannung am nicht invertierenden Eingang ist, dann sperrt die Diode 3 und beeinflußt die Signalübertragung vom Kondensator 1 zum nachfolgenden Verstärker 5 nicht mehr. Der Widerstand 4 sorgt für eine langsame Umladung des Kondensators 1 nach negativen Spannungen, damit die Diode 3 bei jedem Synchronimpuls geöffnet wird.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung, bei der der invertierende Eingang - des Operationsverstärkers 2 nicht mit dem Eingang, sondern mit dem Ausgang der nachfolgenden Verstärkerstufe 5 verbunden ist. Tritt hier ein Signalanteil auf, der negativer als die Bezugsspannung am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 2 ist, wird dessen Ausgangssignal nach positiven Spannungen verschoben, die Diode 3 öffnet und ladet den Kondensator 1 so lange nach positiven Spannungen um, bis die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 2 und damit am Ausgang der nachfolgenden Verstärkerstufe 5 gleich oder größer als die Bezugsspannung am nicht invertierenden Eingang ist, dann sperrt die Diode 3 und beeinflußt die Signalübertragung vom Kondensator 1 zum nachfolgenden Verstärker 5 nicht mehr. Ändert sich der Spannungsversatz zwischen Eingang und Ausgang der nachfolgenden Verstärkerstufe 5 z. B. durch Temperaturänderung, so wird automatisch der Gleichspannungspegel am Eingang der nachfolgenden Verstärkerstufe 5 so lange korrigiert, bis am Ausgang der nachfolgenden Verstärkerstufe 5 die negativen Spitzen des Signals wieder einen Pegel aufweisen, der der Bezugsspannung am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 2 entspricht.

Für eine aktive schnelle Spitzenhaltungsschaltung entsprechend Fig. 1 oder Fig. 2 ist ein schneller Operationsverstärker mit einer hohen Slewrate und eine sehr niederohmige Signalquelle erforderlich, die den Kondensator 1 speist, um seine Umladung in den wenigen Mikrosekunden der Synchronimpulsdauer zu gewährleisten. Ist eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, ist Abhilfe durch eine langsame Spitzenhaltungsschaltung möglich, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Hier wird nicht der Koppelkondensator 1, sondern ein zweiter, einseitig geerdeter Kondensator 7 umgeladen, der als Vorspannungsquelle für den Eingang des nachfolgenden Verstärkers dient. Diese Schaltung ist auch anwendbar, wenn im nachfolgenden Verstärker 5 größere Signallaufzeiten auftreten, so daß die Diode 3 zu kurz vor dem Ende des Synchronimpulses am Kondensator 1 geöffnet wird, um ein ordnungsgemäßes Arbeiten einer schnellen Spitzenhaltungsschaltung zu ermöglichen.

Ist trotz größerer Signallaufzeiten im nachfolgenden Verstärker 5 eine schnelle Spitzenhaltungsschaltung erforderlich, so ist entsprechend Fig.4 mit einem zweiten Operationsverstärker 10 und einer zweiten Diode 11 eine schnelle Spitzenhaltungsschaltung realisierbar, die ihre Bezugsspannung dem 2. Kondensator 7 entnimmt. Zur Optimierung des Zeitverhaltens für die Nachregelung ist ein Widerstand 9 zwischen dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 2 und der zugehörigen Diode 3 angeordnet.

Ist der Pegel am invertierenden Eingang - der Operationsvestärker positiver als die Bezugsspannung am nicht invertierenden Eingang +, so liegt der Ausgangspegel der Operationsverstärker nahe bei der negativen Betriebsspannung, so daß die Widerstände 4 und 12 statt mit der negativen Betriebsspannung auch mit den Ausgängen der zugehörigen Operationsverstärker verbunden sein können, ohne daß sich die Wirkungsweis der Schaltungen ändert.

Bei umgekehrt gepolten Videosignalen (Synchronpegel am positivsten) bzw. zur Spitzenhaltung der positiven Spitzen eines Signals sind die Dioden 3 und 11 umzupolen und die Widerstände 4 und 12 an die positive Betriebsspannung anzuschließen.

Claims (5)

1. Spitzenhaitungsschaltung mit einem Kondensator in der Signalzuführung, einem
Operationsverstärker, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang verbunden ist, sowie einer Diode in der Verbindung des Ausganges des Operationsverstärkers mit dem Ausgang, die so gepolt ist, daß sie für die Spitzen des Signals im leitenden Zustand ist, sowie mit einem ersten Widerstand zwischen dem Ausgang und Betriebsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende
Eingang des Operationsverstärkers getrennt vom Ausgang der Spitzenhaitungsschaltung mit dem Ausgang einer nachfolgenden gleichstromgekoppelten Verstärkerstufe verbunden ist.

2. Spitzenhaitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des
Operationsverstärkers über die Diode mit einem zweiten, einseitig geerdeten Kondensator
verbunden ist, welcher über einen zweiten Widerstand mit dem Eingang der nachfolgenden
gleichstromgekoppelten Verstärkerstufe verbunden ist. _r

3. Spitzenhaitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des
Operationsverstärkers über die Diode mit einem zweiten, einseitig geerdeten Kondensator und mit dem nicht invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers verbunden ist, dessen
invertierender Eingang direkt und dessen Ausgang über eine zweite Diode mit dem Eingang des
nachfolgenden gleichstromgekoppelten Verstärkers sowie über einen dritten Widerstand mit der Betriebsspannung verbunden sind.

4. Spitzenhaitungsschaltung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im
Ausgangsweg des bzw. der Operationsverstärker(s) Zusatzwiderstände eingefügt sind.

5. Spitzenhaitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Diode verbundene erste bzw. dritte Widerstand mit dem Ausgang des zugehörigen
Operationsverstärkers verbunden ist.