DE19743002A1 - Umschaltvorrichtung für analoge und digitale Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Umschaltvorrichtung, die sowohl analoge als auch digitale Signale als Eingangssignale verwendet und ein analoges Ausgangssignal liefert.

Eine solche Umschaltvorrichtung ist dort einsetzbar, wo ein analoges Ausgangssignal für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung stehen muß und das analoge Ausgangssignal sowohl aus einem digitalen Eingangssignal als auch aus einem analogen Eingangssignal gewonnen werden kann.

In der Fernsehtechnik werden oft analoge und digitale Signale nebeneinander verarbeitet. Das von den Fernsehanstalten zur Fernsehbildübertragung ausgestrahlte Videosignal, das in einem Fernsehempfänger in das Basisband umgesetzt wird und als Farbbildaustastsynchron-Signal (FBAS) vorliegt, ist analoger Natur. Soll die Bildinformation des FBAS-Signals weiterverarbeitet werden, wird sie häufig in ein digitales Bildsignal umgewandelt, um die Vorteile der digitalen Signalverarbeitung zu nutzen. Ein Beispiel dafür sind Bild­ in-Bild-Einblendungen. Die analoge Bildinformation eines Zusatzbildes, das als verkleinertes Bild in ein Hauptbild eingeblendet werden soll, wird nach der Analog- Digitalwandlung bearbeitet. Die Bearbeitung des digitalen Bildsignals kann beispielsweise der Formatanpassung des Zusatzbildes an das Hauptbild dienen. Nach der Bearbeitung wird das digitale Bildsignal wieder in ein analoges Bildsignal gewandelt, aus dem RGB-Signale erzeugt werden, die einer Bildröhre zuführbar sind.

Die Amplitude der RGB-Signale sollte davon unabhängig sein, ob sie direkt aus einem analogen Signal oder aus einem analogen Signal nach einer Analog-Digitalwandlung und anschließender Digital-Analogwandlung gewonnen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die aus sowohl analogen als auch digitalen Eingangssignalen ein analoges Ausgangssignal erzeugt, dessen Amplitude davon unabhängig ist, ob es aus den analogen oder dem digitalen Eingangssignal gewonnen wird.

Diese Aufgabe wird gelöst von einer Umschaltvorrichtung mit Eingängen für ein digitales Eingangssignal und ein analoges Eingangssignal und einem Ausgang für ein analoges Ausgangssignal sowie mit einem Digital-Analogwandler, der einen Spannungsteiler zwischen einem Treiber und einer Bezugsspannung aufweist, dessen Teilverhältnis in Abhängigkeit von den digitalen Eingangssignalen einstellbar ist und über den ein von dem Teilverhältnis bestimmter Teil der Bezugsspannung einem Eingang des Treibers zuführbar ist, wobei der Eingang für das analoge Eingangssignal über einen ersten Schalter mit dem Eingang des Treibers verbunden ist und der Treiber ausgangsseitig das analoge Ausgangssignal liefert.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie mit nur einem Treiber für das analoge und das digitale Eingangssignal auskommt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung ist, daß analoge Eingangssignale mit verschiedenen Pegeln benutzt werden können.

Vorzugsweise sind ein zweiter Schalter und ein Begrenzungswiderstand vorgesehen, die zwischen den Eingang für das analoge Eingangssignal und den Spannungsteiler geschaltet sind. Der zweite Schalter ist geschlossen bei der Klemmung eines FBAS-Signals auf einen Eingangsruhepegel bei der Verwendung eines Videosignals als analoges Eingangssignal.

Ferner wird die Bezugsspannung vorzugsweise mit einem weiteren Digital-Analogwandler eingestellt. Sie kann im laufenden Betrieb verändert werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Umschaltvorrichtung und

Fig. 2 eine Schaltung zur Erzeugung einer Bezugsspannung.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 enthält die erfindungsgemäße Umschaltvorrichtung einen ersten Digital- Analogwandler 3. Er weist eine Reihenschaltung von Widerständen 4 auf, über die eine Bezugsspannung U_BEZ aus einer Spannungsquelle anliegt. Die Verbindungszweige zwischen den Widerständen 4 sind jeweils mit einer Seite eines Wandlerschalters 5 verbunden. Die andere Seite eines jeden Wandlerschalters 5 ist mit einem Knotenpunkt 10 verbunden, der den Ausgang des ersten Digital-Analogwandlers 3 darstellt. Dieser ist mit dem Eingang eines Treibers 7 verbunden. Am Ausgang 11 des Treibers 7 ist ein analoges Ausgangssignal abgreifbar.

Die Reihenschaltung aus den Widerständen 4 bildet einen ersten Spannungsteiler. In Abhängigkeit von dem Wert eines digitalen Eingangssignals an einem Eingang 1 des ersten Digital-Analogwandlers 3 wird einer der Wandlerschalter 5 geschlossen und damit das Teilverhältnis des ersten Spannungsteilers eingestellt. Je nach dem, welcher der Wandlerschalter 5 geschlossen wird, liegt über dem Eingang des Treibers 7 unterschiedliche hohe Spannung an. Die größte Spannung am Eingang des Treibers 7 tritt auf bei einer direkten Verbindung des Eingangs des Treibers 7 mit der Spannungsquelle mit der Bezugsspannung U_BEZ.

Der Knotenpunkt 10 ist zudem über einen ersten Schalter 6 mit einem Eingang 2 für ein analoges Eingangssignal verbunden.

Der Eingang 2 ist über einen zweiten Schalter 8 und einen zu diesem in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand 9 mit einem der Verbindungszweige zwischen den Widerständen 4 verbunden. Dieser Verbindungszweig ist der Verbindungszweig nach dem ersten, mit dem niedrigeren Potential der Bezugsspannung U_BEZ direkt verbundenen Widerstand der Reihenschaltung aus den Widerständen 4.

Zur Bereitstellung der Bezugsspannung U_BEZ kann eine Schaltung zur Erzeugung der Bezugsspannung nach Fig. 2 eingesetzt werden. Die Schaltung weist einen zweiten Digital-Analog- Wandler 12 auf, der in Reihe geschaltete Wandlerwiderstände 13 einschließt. Diese bilden einen zweiten Spannungsteiler. Über ihm liegt eine Referenzspannung U_REF an. Die in Reihe geschalteten Wandlerwiderstände 13 sind mit einer ersten Schalterreihe 14 und mit einer zweiten Schalterreihe 15 verbunden.

Die erste Schalterreihe 14 enthält erste Wählschalter, die jeweils mit der einen Seite mit den Verbindungszweigen zwischen jeweils zwei der in Reihe geschalteten Wandlerwiderständen 13 und mit der anderen Seite jeweils mit einem zweiten Knotenpunkt 16 verbunden sind. Zweite Wählschalter der zweiten Schalterreihe 15 sind ebenfalls jeweils mit der einen Seite mit den Verbindungszweigen zwischen jeweils zwei der in Reihe geschalteten Wandlerwiderständen 13 und mit der anderen Seite jeweils mit einem dritten Knotenpunkt 17 verbunden. Der Knotenpunkt 16 stellt einen ersten Ausgang, an dem eine erste einstellbare Ausgangsspannung zur Verfügung gestellt wird, der Knotenpunkt 17 einen zweiten Ausgang, an dem eine zweite einstellbare Ausgangsspannung zur Verfügung gestellt wird, dar. Die Ausgangsspannungen können jeweils als Bezugsspannung U_BEZ verwendet werden.

Die Schalterreihen 14 und 15 sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Die Ansteuerung erfolgt jeweils über digitale Signale, wobei einem bestimmten digitalen Signalwert ein bestimmter Spannungsbetrag zugeordnet ist. Die Funktionsweise des zweiten Digital-Analogwandlers 12 entspricht der des ersten Digital-Analogwandlers 3. Über die erste Schalterreihe 14 ist die erste Ausgangsspannung der Schaltung 12, über die Schalterreihe 15 die zweite Ausgangsspannung der Schaltung 12 einstellbar. Die in Reihe geschalteten Wandlerwiderstände 13 dienen also zur voneinander unabhängigen Einstellung zweier Ausgangsspannungen. Analog zu der ersten und der zweiten Schalterreihe 14, 15 können noch weitere Schalterreihen vorgesehen sein, um weitere Ausgangsspannungen einstellen zu können.

Mit der Schaltung zur Erzeugung der Bezugsspannung U_BEZ nach Fig. 2 lassen sich mehrere Umschaltvorrichtungen nach Fig. 1 betreiben, zum Beispiel jeweils eine für ein Bildsignal, das die Bildinformation für den Bildanteil in einer der drei Grundfarben rot, grün und blau enthält.

Auf den Eingang 2 für das analoge Eingangssignal wird beispielsweise ein analoges Videosignal für ein Zusatzbild, das in ein Hauptbild eingeblendet werden soll, gelegt. Ein Videosignal für das Hauptbild liegt beispielsweise in digitaler Form am Eingang 1 für das digitale Eingangssignal. Der erste Digital-Analogwandler 3 liefert am ersten Knotenpunkt 10 eine Ausgangsspannung, deren Höhe vom Wert des digitalen Videosignals am Eingang 1 für das digitale Eingangssignal und dem Betrag der Bezugsspannung U_BEZ ab. Dieser wird über den zweiten Digital-Analogwandler 12 eingestellt. Dazu wird beispielsweise die Schalterreihe 14 mit einem digitalen Signal, das zur Einstellung der Bezugsspannung U_BEZ dient, so angesteuert, daß das Teilverhältnis des zweiten Spannungsteilers des zweiten Digital-Analogwandlers 12 ein bestimmtes Teilverhältnis annimmt. Bei diesem bestimmten Teilverhältnis ist am zweiten Kontenpunkt 16 die Bezugsspannung U_BEZ mit einem dem angelegten digitalen Signal zur Einstellung der Bezugsspannung U_BEZ entsprechenden Wert verfügbar. Der Betrag der Bezugsspannung U_BEZ wird vorzugsweise so gewählt, daß die Ausgangsspannung am Knotenpunkt 10 des ersten Digital-Analogwandlers 3 eine maximale Amplitude aufweist, die der des analogen Eingangssignal am Eingang 2 weitgehend entspricht. Der Pegel des Ausgangssignal am Ausgang 11 für das analoge Ausgangssignal ist dann unabhängig davon, ob der Treiber 7 ein Signal verstärkt, das von dem analogen Videosignal für das Zusatzbild oder von dem digitalen Videosignal für das Hauptbild stammt. Vorausgesetzt wird dabei, daß das analoge Videosignal einen konstanten Pegel aufweist.

Ist der erste Schalter 6 geschlossen und weist das digitale Videosignal für das Hauptbild einen Wert auf, bei dem sämtliche Wandlerschalter 5 geöffnet sind, wird das analoge Videosignal für das Zusatzbild vom Treiber 7 verstärkt und dem Ausgang 11 zugeführt. Bei geöffnetem ersten Schalter 6 und einem Wert des digitalen Videosignals für das Hauptbild, bei dem einer der Wandlerschalter 5 geschlossen ist, wird das aus dem digitalen Videosignal für das Hauptbild gewonnene analoge Videosignal für das Hauptbild über den Treiber 7 dem Ausgang 11 zugeführt.

Der erste Schalter 6 und der zweite Schalter 8 müssen hinsichtlich der Strombelastbarkeit nur für das analoge Videosignal ausgelegt sein.

Der zweite Schalter 8 wird nur geschlossen, wenn das analoge Eingangssignal am Eingang 2 geklemmt werden soll.

Um die in einem FBAS-Signal enthaltenen Informationen korrekt weiterverarbeiten zu können, ist eine Signalabtrennung der einzelnen Informationen erforderlich. Das bedeutet, daß das FBAS-Signal auf einen einheitlichen Pegel bezogen werden muß, was als Klemmung bezeichnet wird. Zur Klemmung sind Klemmschaltungen bekannt, die hier nicht weiter beschrieben sind.

Der Treiber 7 kann aus einem auf seinen invertierenden Eingang zurückgekoppelten Operationsverstärker bestehen.

Claims (7)

1. Umschaltvorrichtung mit Eingängen (1, 2) für ein digitales Eingangssignal und ein analoges Eingangssignal und einem Ausgang (11) für ein analoges Ausgangssignal sowie mit einem Digital-Analogwandler (3) der einen Spannungsteiler (4) zwischen einem Treiber (7) und einer Bezugsspannung (U_BEZ) aufweist, dessen Teilverhältnis in Abhängigkeit von dem digitalen Eingangssignal einstellbar ist und über den ein von dem Teilverhältnis bestimmter Teil der Bezugsspannung (U_BEZ) einem Eingang (1, 2) des Treibers (7) zuführbar ist, wobei der Eingang (2) für das analoge Eingangssignal über einen ersten Schalter (6) mit dem Eingang des Treibers (7) verbunden ist und der Treiber (7) ausgangseitig das analoge Ausgangssignal liefert.

2. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (2) für das analoge Eingangssignal zudem über einen zweiten Schalter (8) und einen Begrenzungswiderstand (9) mit dem Spannungsteiler (4) verbunden ist.

3. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (4) eine Reihenschaltung von Widerständen enthält.

4. Umschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Digital- Analogwandler (12) die Bezugsspannung (U_BEZ) liefert, der an eine Referenzspannung (U_REF) angeschlossen ist und mit der die Bezugsspannung (U_BEZ) in Schritten einstellbar ist.

5. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Digital- Analogwandler (12) wenigstens drei in Reihe geschaltete Wandlerwiderstände (13) und wenigstens eine Schalterreihe (14) aus Wählschaltern enthält, wobei die Wählschalter jeweils auf der einen Seite miteinander verbunden sind und auf der anderen Seite jeweils zwischen zwei Wandlerwiderständen angeschlossen sind.

6. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei Schalterreihen (14, 15) vorgesehen sind.

7. Umschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Eingangssignal ein digitales Videosignal zur Erzeugung eines Hauptbildes und das analoge Eingangssignal ein analoges Videosignal für ein Zusatzbild ist, das in das Hauptbild einblendbar ist.