DE2453034C2

DE2453034C2 - Schaltungsanordnung zum Umwandeln eines analogen Signals in ein binäres Signal

Info

Publication number: DE2453034C2
Application number: DE2453034A
Authority: DE
Inventors: Freddy Achiel Cornelius Eindhoven Brouckaert
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-11-21
Filing date: 1974-11-08
Publication date: 1981-09-17
Also published as: US4015144A; NL7315904A; DE2453034A1; GB1482107A; CA1038082A; FR2251961A1; JPS5081737A; FR2251961B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ei" e Schaltungsanordnung zum Umwandeln eines analogen Signals in ein binäres Signal mit zwei Schwellwertschaltern mit verschiedenen Sigrialschwellen, die parallel das analoge Signal erhalten, und mit einer Flip-Flop-Schaltung, die einen binären Signalübergang abhängig vom Überschreiten einer Signalschwelle durch das analoge Signal erzeugt.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus dei' US-PS 37 23 649 bekannt. Darin ist angegeben, daß bei Faksimile das erhaltene binäre Signal eine bessere Qualität bei Wiedergabe ergibt als das analoge Signal, wenn das wiedergegebene Bild beispielsweise ein Text eines Dokumentes ist. Im analogen Signal vorhandene Unregelmäßigkeiten, wie Geräusche, bei einem maximalen und minimalen Signalwert treten durch Umwandlung in das binäre Signal bei Wiedergabe nicht auf. Weiter ist angegeben, daß die Verwendung von zwei Schwellwertschaltungen, von denen die eine Signalschwelle unter dem maximalen Signalwert liegt und die andere über dem minimalen Signalwert, die Möglichkeit bietet, den Geräuscheinfluß bei den beiden Signalschwellen auszuschalten. Geräusch in der Nähe einer Signalschwelle ergibt nämlich bei jedem Schwellenübergang einen Signalübergang im binären Ausgangssignal. Um dies zu vermeiden ist weiter die Flip-Flopschaltung vorgesehen, wodurch erreicht wird, daß nach Überschreiten einer Schwelle mit einem dazugehörenden Signalübrrgang im binären Ausgangssignal ein nachfolgendes Überschreiten derselben Schwelle keinen Hinfluß auf das Ausgangssignal hat. first ein Überschreiten der anderen Schwelle ergibt einen Signalübcrgang im binären Ausgangssignal. Ks stellt sich heraus, daß nach dem ersten Überschreiten einer Schwelle die betreffende Schwellwertschaltung das Ausgangssignal nicht mehr beeinflußt.

Aus der DE-OS 20 54 690 ist eine Flip-Flop-Schaltung zum Entzerren von verzerrten Impulsen bekannt, bei -. der dem einen Eingang des Flip-Flops mehrere Dioden vorgeschaltet sind, um auf diese Weise zwei verschiedene Schaltschwellen für die beiden Eingänge der Flip-Flop-Schaltung zu erreichen, so daß die gesamte Schaltung einer Schmitf-Trigger-Schaltung ähtlich ist.

in Diese bekannte Schaltung hat weitgehend die gleiche Funktion wie die Grundschaltung der vorgenannten US-Patentschrift.

Aus der US-PS 36 39 779 ist ferner eine Begrenzerschaltung bekannt, die ebenfalls zwei Schwellwertschal-

\"i »ungen und eine Flip-Flop-Schaltung verwendet Diese Schaltung soll einen praktisch hysterese-freien Schalter realisieren, indem ein Eingangssignal beim Durchlaufen einer Schwelle in der einen Richtung ein Ausgangssignal erzeugt und die andere Flanke des Ausgangssignals erst dann beim Durchlaufen des Eingangssignals in entgegengesetzter Richtung durch die eine Schwelle erzeugt wird, wenn dazwischen eine zweite Schwelle überschritten worden war.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich, unter

Λί Verwendung der zwei Schwellwertschaltungen und der Flip-Flopschaltung, auf ein anderes Anwendungsgebiet und zwar darauf. Unregelmäßigkeiten auf einem bestimmten Pegel im analogen Signal, das beispielsweise bei Fernsehen ein mit Hilfe einer Fernsehkamera

so erzeugtes Videosignal ist, deutlicher wahrnehmbar zu machen. Bei direkter Wiedergabe eines analogen Videosignals mit Unregelmäßigkeiten in der Nähe eines zu betrachtenden Signalpegels sind diese Unregelmäßigkeiten auf einem Wiedergabeschirm kaum spürbar.

υ Anwendung einer einzigen Schwellwertschaltung mit einer Signalschwelle auf einem bestimmten Signalpegel ergibt, daß jedes geringfügige Überschreiten der Schwelle im analogen Signal einen großen Signalübergang im binären Signal verursacht. Bei Wiedergabe

■*o treten auf diese Weise die Schwellellüberschreitungen, d. h. die wahrzunehmenden Unregelmäßigkeiten im analogen Signal deutlich in den Vordergrund. Mit einer einzigen Schwellwertschaltung könnte jeweils nur ein Signalpegel auf Unregelmäßigkeiten untersucht wer-

4i den. Dabei kann dadurch, daß die Signalschwelle einstellbar gemacht wird, der untersuchte Pegel verschoben werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, mit der beispielsweise bei der Wiedergabe

V) von Fernsehsignalen Signalunregelmäßigkeiten in der Nähe des Weißpegels und des Schwarzpegels gleichzeitig deutlicher wahrnehmbar sind, wobei ein so erzeugtes Bild dem originalen Bild, das durch das analoge Fernsehsignal wiedergegeben wird, möglichst enl-

« spricht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Erzeugen binärer Signalübergänge bei jedem Durchlaufen des analogen Signals durch jede der beiden Signalflanken der Ausgangssignale beider Schwellwertschalter eine erste monostabile Kippschal-

M> tung und die andere der beiden Signalflanken der Ausgangssignale beider Schwellwertschalter eine zwei· te monostabile Kippschaltung ansteuern, und daß die Ausgänge der beiden monostabilen Kippschaltungen verschiedene Einstelleingänge der Flip-Flop-Schaltung

m ansteuern, die das binäre Signal erzeugt.

Der Erfindung liegt die Rrkenntnis zugrunde, daß die Signalunregelmäßigkeiten oder das Geräusch bei einem eingestellten Schwellensignalpegel dadurch delektiert

werden können, daß vermieden wird, daß die erste Schwellenüberschreitung das Ausgangssignal beeinflußt und dafür gesorgt wird, daß nur die zweite und nachfolgenden Schwellenüberschreitungen Signalübergänge im binären Ausgangssignal ergeben. Dabei wird bei Fernsehwiedergabe ein Bild erhalten, das dem vom analogen Signal wiedergegebenen Bild möglichst entspricht

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung,

F i g. 2 einige Signale als Funktion der Zeit, die in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 auftreten.

Die Schaltungsanordnung in Fig. 1 besitzt einen Eingang A zum Einführen eines analogen Signals a, das als Funktion der Zeit in Fig.2 aufgetragen ist, Das Signal a ist beispielsweise ein Fernsehbildsignal, das von einer Fernsehkamera geliefert wird. Das Signal a nach Fig.2 gibt die Bildinformation wieder, und auf nicht dargestellte Weise kann das Bildsignal mit Horizontai- und Vertikal-Synchronimpulsen und Glättungsimpulsen kombiniert sein, was ein Viedeosignal ergibt. Da für die Erfindung das Vorhandensein von Synchron- und Glättungsimpulsen von untergeordneter Bedeutung ist, sind diese in F i g. 2 nicht dargestellt

Das analoge Signal a wird vom Eingang A zwei Schwellwertschaltungen B und C mit verschiedenen Signalschwellen zugeführt wie dies bei den Schaltungsanordnungen B und C in Fig. 1 auf schematische Weise angegeben ist In F i g. 2 sind beim Signal a die unterschiedlichen Signalschwellen der Schaltungsanordnungen β und Cdurch UBbzw. UC angegeben. Die Schwelle UC liegt beispielsweise auf einem Signalpegel, der in der Nähe des sogenannten Schwarzpegels bei Fernsehen liegt und die Schwelle UB liegt in der Nähe des maximalen Signalwertes, des sogenannten Maximalweißwertes.

In F i g. 2 sind beim Signal a die Schwellen UCund UB angegeben. Ausgehend vom dargestellten Signal a folgt, daß die Schwellwertschaltung B mit der Schwelle UB ein Signal abgibt, das in Fig,2 durch b bezeichnet worden ist Auf gleiche Weise gibt die Schwellwertschaltung Cmit der Schwelle UCan Signal c ab. Auf die in Fig.2 dargestellte Art und Weise sind aus dem analogen Signal a die binären Signale Λ und cund noch weiter zu beschreibende Signale mit zwei mit einer logischen 1 und 0 bezeichneten Signalwerten gebildet.

In F i g. 1 ist angegeben, daß die Signale b und c die durch die Schaltungsanordnungen B und C geliefert werden, je einem Eingang einer monostabilen Kippschaltung D zugeführt werden. Statt der direkten Zufuhr /u zwei Eingängen ist es auch möglich, die Signale 6 und c zu kombinieren und dann nur einem Eingang der Kippschaltung D zuzuführen. Eine abfallende Signalflanke im Signal b oder c trigger! die Kippschaltung D, die dabei einen kurzen Impuls liefert. Ausgehend von den Signalen b und c nach Fig. 2 folgt, daß die Kippschaltung Dein Signal rf liefert. Weiter werden die Signale h und c über Signalinverter G und H einer /weiten monostabilen Kippschaltung E zugeführt, die ebenfalls durch abfallend»; Signalflanken erregt wird. Durch die Signalinvertiemng über die Signalinvertierschaltung (G, H) sind in den nach Fig. 2 dargestellten Signalen b und c d'e ansteigenden Signalflanken als .Signaltriggerflanken wirksam, so daß die Kippschaltung fein in l·' i g. 2 dargesteihes Signal e abgibt. Statt einer Kippschaltung E, die auf abfallende Signalflanken reagiert, könnte eine Kippschaltung verwendet werden, die auf ansteigende Signalflanke reagiert, wobei dann die Signalinvertierschaltung (G, //^überflüssig wären.

Die Kippschaltungen Dund £geben die Signale c/und e an je einem Eingang eines Flip-Flops F ab. Der Flip-Flop Fist mit zwei Eingängen und einem Ausgang dargestellt, aber weitere, nicht dargestellte Eingänge und Ausgänge können vorhanden sein. Das Signal e wird einem Setzeingang Si des Flip-Flops F zugeführt und das Signal d einem Rückstelleingang Sz. Der Ausgang des Flip-Flops Fliefert dabei ein Signal /"an einen Ausgang /der Anordnung. Für die Wirkungsweise des Flip-Flops F gilt, daß das Auftreten einer logischen 1 am Eingang Si oder 52 keinen Einfluß hat, während eine logische 0 am Setzeingang Si eine logische 1 und eine logische 0 am Rückstelleingang S2 eine logische 0 am Ausgang ergibt Wenn der Flip-Flop F bereits in der beschriebenen Stellung steht, hat die logische 0 am Eingang Si oder S2 keinen Einfluß. Dadurch folgt, daß die Signale t/und edas Signal /"nach I'jg.2 ergeben. In den Signalen d und e sind die abfaiier ien Flanken, denen ein Umkippen des Flip-Flops F folgt mit Pfeilspitzen versehen. Es stellt sich heraus, daß beim aufeinanderfolgenden Auftreten einer logischen 0 im Signal c/oder e nur die erstauftretende den Flip-Flop F kippt Nach dem Auftreten einer logischen 0 im Signal d (oder erfindet ein nachfolgendes Kippen nur durch eine logische 0 im Signal e(oder anstatt

Ein Vergleich des analogen Signals a ,nit dem daraus abgeleiteten binären Signal f ergibt, das kleine Signalüberschreitungen im Signal a der Schwellen UB und UC im Signal /"betont auftreten. Bei Wiedergabe des Signals f an einer Fernsehwiedergabeanordnung treten die kleinen Signalüberschreitungen als ein schwarzes in einem weißen oder ein weißes in einem schwarzen Gebiet in den Vordergrund, welche Gebiete zum Signal a gehören. Wäre das Signal a unmittelbar der Wiedergabeanordnung zugeführt, so wären im wiedergegebenen Bild die kleinen Signaländerungen kaum oder nicht spürbar gewesen. Durch die Umwandlung des analogen Signals a in das binäre Signal /"treten bei Wiedergabe die Signalunregelmäßigkeiten auf den zwei Signalpegeln (UB und UC) gleichzeitig in dem selben Bild deutlich in den Vordergrund. Dadurch kann die Anordnung nach Fig. 1 zur Überprüfung von analogen Signalen auf Signalunregelmäßigkeiten auf bestimmten Signalpegeln benutzt werden.

So ist es möglich, mit einer Fernsehkamera einen Gegenstand wahrzunehmen und das von der Kamera gelieferte Signal (a) der Anordnung nach Fig. 1 zuzuführen, so daß bei Wiedergabe des daraus hergeleiteten binären Signals (f) Unregelmäßigkeiten, die b"iin Gegenstand auftreten, deutlich wahrnehmbar sind. Als Beispiele werden für einen derartigen Gegenstand in e^:r.em Halbleiterkörper integrierte Schaltungen, Printplatten u.dgl. genannt. Im allgemeinen gilt, daß die Anordnung nach Fig. I bei jeder visuellen Überprüfung von Gegenständen angewandt werden kann, damit Unregelmäßigkeiten deutlich wahrgenommen werden können. Durch Anpassung der .Signalschwellen UB und UC können auf jedem Pegel die Unregelmäßigkeiten im Gegenstand bji Wiedergabe wahrgenommen werden. Die Lage der Signalpegel in der Nähe des Schwarzpegels und des Maximal-weißwertes ist bei der visuellen Überprüfung von großem Vorteil, da die Unregelmäßigkeiten in der Nähe dieser Pegel ohne Verwendung der Schaltungsanordnung sehr

schwer wahrnehmbar wären.

Statt einer Wiedergabe und einer visuellen Überprüfung ist es auch möglich, die .Signalübergänge im binären Signal unmittelbar elektronisch zu bestimmen und als Unregelmäßigkeiten im analogen Signal zu verwerten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung zum Umwandeln eines analogen Signals in ein binäres Signal mit zwei Schwellwertschaltern mit verschiedenen Signalschwellen, die parallel das analoge Signal erhalten, und mit einer Flip-Flop-Schaltung, die einen binären Signalobergang abhängig vom Überschreiten einer Signalschwelle durch das analoge Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen binärer Signalübergänge bei jedem Durchlaufen des analogen Signals durch jede der beiden Signalschwellen die eine der beiden Signalflanken der Ausgangssignale beider Schwellwertschalter (B, C) eine erste monostabile Kippschaltung (D) und die andere der beiden Signalflar.ken der Ausgangssignale beider Schwellwertschalter (B, C) eine zweite monostabile Kippschaltung (E) ansteuern, und daß die Ausgänge der beiden monostabilen Kippschaltungen (D. E) verschiedene Einstelleingänge der Flip-Flop-Schaltung (F) ansteuern, die das binäre Signal erzeugt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei monostabilen Kippschaltungen (D, E), die beide mit der gleichen Signalflanke triggerbar sind, die zweite monostabile Kippschaltung (E)über je eine Signalinvertierschaltung (G, H) mit den Ausgängen der beiden Schwellwertschaltungen (B, (^verbunden ist.