DE19649408C2 - Schaltungsanordnung zur Analog-Digital-Wandlung - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Analog-Digital-WandlungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Analog-
Digital-Wandlung eines analogen Eingangssignals in ein digi
tales Ausgangssignal.
Beispielsweise in der digitalen Fernsehsignalverarbeitung ist
es erforderlich, das empfangene analoge Videosignal mit einem
Takt abzutasten, dessen Frequenz an den im Videosignal ent
haltenen Farbburst gekoppelt ist (s. beispielsweise Data
sheet, TDA 4510 PAL decoder, Philips Semiconductors, März
1986 oder DE 41 11 979 A1). Herkömmlicherweise erfolgt die
Abtastung mit vierfacher Farbburstfrequenz. Der Abtasttakt
ist hierzu aus dem zu wandelnden, analogen Videosignal abzu
leiten. Die Phasenabweichung des erzeugten Taktsignals vom im
zu wandelnden Videosignal enthaltenen Farbburst sollte mög
lichst gering sein.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine eingangs ge
nannte Schaltungsanordnung anzugeben, die einen möglichst
kleinen Phasenfehler bei geringem Schaltungsaufwand liefert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsan
ordnung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
In der erfindungsgemäßen Schaltung wird die Erkenntnis ange
wandt, daß bei der Abtastung eines sinusförmigen Signals mit
einem Abtasttakt, dessen Frequenz an die Frequenz dieses si
nusförmigen Signals gekoppelt ist, die Differenz bestimmter
aufeinanderfolgender Abtastwerte proportional zum Phasenfeh
ler ist. Bei Abtastung eines Videosignals mit vierfacher
Farbträgerfrequenz trifft dies auf die Differenz des ersten
und dritten Abtastwertes innerhalb einer Periode von vier Ab
tastwerten des Farbbursts zu.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels in Zusammenhang mit dem
Signaldiagramm erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung,
Fig. 2 eine Realisierung für einen digital steuerbaren,
quarzstabilisierten Oszillator und
Fig. 3 ein Signaldiagramm mit Eingangssignal und Ab
tasttakt während eines Ausschnitts aus dem Farb
burst.
Der Schaltung gemäß Fig. 1 wird ein analoges Videosignal
FBAS zugeführt, woraus ein digitalisiertes Videosignal FBAS'
sowie ein Taktsignal CLK erzeugt werden. Ein Analog-Digital-
Wandler 1 dient zur Digitalisierung des eingangsseitigen ana
logen Videosignals und zur Erzeugung des digitalisierten Si
gnals FBAS'. Das Taktsignal CLK dient als Abtasttakt für die
Analog-Digital-Wandlung sowie für die Taktsteuerung weiterer
digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen. Das digitalisier
te Videosignal wird in eine Einrichtung 2 eingespeist, die
die Differenz zweier aufeinanderfolgender Abtastwerte des di
gitalisierten Signals FBAS' bildet. Die Differenzbildung er
folgt zwischen dem ersten und dem dritten Abtastwert von je
weils vier aufeinanderfolgenden Abtastwerten. Außerdem ist
die Differenzbildung nur während des Farbbursts aktiv, der am
Anfang einer Bildzeile des Videosignals zwischen Synchronim
puls und Bildinformation im Bereich der Schwarzschulter vor
liegt. Zur Aktivierung der Differenzbildung in der Einrich
tung 2 während des Farbburst und Deaktivierung während des
übrigen Teils der Zeile wird in die Einrichtung 2 ein Steuer
signal G eingespeist.
In Fig. 3 ist eine Periode des Farbbursts 40 dargestellt.
Das Ausgangssignal CLK, das die vierfache Frequenz des Farb
bursts aufweist, ist als Kurve 41 dargestellt. Der Farbburst
wird an den Zeitpunkten t1, t2, t3, t4 abgetastet, die durch
je eine positive Flanke des Taktsignals CLK gebildet werden.
Die am Analog-Digital-Wandler 1 ausgangsseitig zu diesen
Zeitpunkten vorliegenden Abtastwerte sind mit U(t1), U(t2),
U(t3) und U(t4) bezeichnet. Die Einrichtung 2 bildet die Dif
ferenz aus den Abtastwerten U(t1) und U(t3). Diese Differenz
ist beim sinusförmigen Farbburst proportional zur Abweichung
des Abtasttaktes von der Nullphase t0 des Farbbursts. Folg
lich wird die Differenz nach jedem vierten Abtastwert des di
gitalisierten Videosignals FBAS' während des Farbbursts ge
bildet aus zwei aufeinanderfolgenden Werten, in Fig. 3 dem
ersten und dritten Abtastwert, wobei genau ein weiterer Ab
tastwert dazwischen liegt. Das Ausgangssignal der Einrichtung
2, die ein spezieller Phasendetektor ist, ist ein Maß für die
Phasenabweichung des Abtasttaktes CLK von der Nullphase des
Farbbursts des Videosignals FBAS.
Das Ausgangssignal des Phasendetektors 2 wird einem Filter 3
zugeführt, das Tiefpaßcharakteristik aufweist, zweckmäßiger
weise Proportional-Integral-Charakteristik. Vorzugsweise ar
beitet das Filter 3 digital. Sein Ausgangssignal weist im
Vergleich zu einem seiner Eingangswerte einen proportionalen
und bezüglich der jeweils vorhergehenden Werte integralen An
teil auf. Das digitale Ausgangssignal des Filters 3 wird ei
nem digital frequenzsteuerbaren Oszillator 4 zugeführt. An
dessen Ausgang ist das zu erzeugende Taktsignal CLK abgreif
bar, das als Abtasttakt in den Analog-Digital-Wandler 1 rück
gekoppelt wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Regelschleife wirkt derart, daß
das Taktsignal CLK im Vergleich zum Farbburst des eingangs
seitgen Videosignals FBAS vierfache Frequenz aufweist. Dar
über hinaus sorgt die Regelung dafür, daß die am Ausgang des
Phasendetektors 2 vorliegende Regelabweichung möglichst ge
ring wird, so daß folglich auch die Phasenabweichung des
Taktsignals CLK von der Nullphase des Farbburst möglichst ge
ring ist.
Die in Fig. 2 gezeigte Realisierung für den digital steuer
baren Oszillator 4 ist mittels eines Quarzes 20 quarzstabili
siert. Es handelt sich um einen digital frequenzsteuerbaren
Quarzoszillator, sogenannten XVCO. Ein Inverter 21 ist über
den Quarz 20 sowie über einen Widerstand 22 zwischen Eingang
und Ausgang rückgekoppelt. Die Anschlüsse des Quarzes 20 sind
darüber hinaus über je ein kapazitives Netzwerk 23 bzw. 24
mit Masse verbunden. Zur Frequenzsteuerung des Quarzes ist
die Kapazität 24 in eine Anzahl von Teilkapazitäten aufge
teilt, von denen die Kapazitäten 24a, 24b und 24c dargestellt
sind. Die Teilkapazitäten sind vorzugsweise gleich groß. Jede
der Kapazitäten ist über je einen Schalter 25a, 25b bzw. 25c
zuschaltbar. Der Schaltzustand der Kapazitäten 25 wird vom
digitalen Ausgangssignal des Filters 3 eingestellt. Die in
Fig. 2 dargestellte Schaltung ist für eine integrierte Rea
lisierung vorteilhaft, da alle Komponenten auf einem Chip in
tegrierbar sind.
In der Praxis soll die Phasenabweichung bei einer Farbträger
frequenz von 3,57 MHz 3° nicht überschreiten. Dies bedeutet
einen zeitlichen Fehler von 2,328 ns. Die Phasen von Farb
burst und erzeugtem Takt werden durch die Differenzbildung im
Phasendetektor 2 in jeder Bildzeile miteinander verglichen,
also im Abstand von 64 µs. Zu fordern ist, daß der zeitliche
Fehler, der durch die Quantisierung des XVCO 4 entsteht, um
eine Größenordnung kleiner ist. Praktischerweise sind 0,5 ns
Abweichung nach der Zeilendauer von 64 µs zulässig. Dies be
deutet, daß der Fehler pro Periode des Taktes kleiner als
0,546 ps sein muß. Hieraus folgt wiederum, daß die Fre
quenzauflösung des XVCO nach einer Periode bei 111 Hz liegen
muß. Der XVCO ist folglich so zu dimensionieren, daß er bei
einem Takt von 14,318 MHz um ±2 kHz in Schritten von 111 Hz
veränderbar ist. Das Kapazitätsnetzwerk muß hierzu mindestens
18 Einstellungsmöglichkeiten vorsehen.
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung zur Analog-Digital-Wandlung eines ana
logen Eingangssignals (FBAS), welches eine Signalkomponente
mit einer vorgegebenen Frequenz enthält, in ein digitales
Ausgangssignal (FBAS'), mit einer Analog-Digital-Wandlerein
richtung (1), der das Eingangssignal (FBAS) zuführbar ist und
an der das Ausgangssignal (FBAS') mit einem an die vorgegebe
ne Frequenz gekoppelten Abtasttakt (CLK) abgreifbar ist, fer
ner mit einem Mittel (2), durch das mindestens zwei Abtastwerte des
Ausgangssignals (FBAS') miteinander verknüpft werden, einem
Filter (3) mit Tiefpaßcharakteristik, dem ein den miteinander
verknüpften Abtastwerten proportionales Signal zuführbar ist,
und einem frequenzsteuerbaren Oszillator (4), dessen Schwing
frequenz von einem Ausgangssignal des Filters (3) steuerbar
ist und von dessen Ausgangssignal der Abtasttakt (CLK) der
Analog-Digital-Wandlereinrichtung (1) abgeleitet wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Eingangssignal (FBAS) ein Videosignal mit einem Farbburst
ist und daß die Mittel (2) derart ausgeführt sind, daß die
Abtastwerte nur während der Zeitdauer des Farbbursts mitein
ander verknüpft werden.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Abtasttakt (CLK) das Vierfache der Frequenz des Farbbusts
beträgt und die Mittel (2) derart ausgeführt sind, daß in ei
ner Folge von Abtastwerten (U(t1), U(t2), U(t3), U(t4)) zwi
schen zwei solchen Abtastwerten (U(t1), U(t3)), die miteinan
der verknüpft werden, genau ein weiterer Abtastwert (U(t2))
liegt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der frequenzsteuerbare Oszillator (4) digital steuerbar ist
und daß das Filter (3) ein digital arbeitendes Filter mit
Proportional-Integral-Charakteristik ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Oszillator (4) quarzstabilisiert ist und schaltbare Kapa
zitäten (24a, 24b, 24c) aufweist, die zur Frequenzsteuerung
von einem digitalen Ausgangssignal des Filters (3) zuschalt
bar sind.
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---|---|---|---|---|
DE4111979A1 (de) * | 1991-04-12 | 1992-10-15 | Thomson Brandt Gmbh | Vorrichtung zur bildsignal-aufzeichnung und/oder -wiedergabe |
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1996
- 1996-11-28 DE DE1996149408 patent/DE19649408C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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Title |
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Data Sheet: TDA 4510 PAL decoder, Philips Semiconductors * |
Also Published As
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