DE2745375C2

DE2745375C2 - Schaltung zur Erzeugung einer konstanten Bezugsschwingung aus einem zeitfehlerbehafteten Videosignal

Info

Publication number: DE2745375C2
Application number: DE2745375A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 3007 Gehrden Scholz
Original assignee: TED Bildplatten AG AEG Telefunken Teldec
Current assignee: Deutsche Thomson OHG
Priority date: 1977-10-08
Filing date: 1977-10-08
Publication date: 1984-11-15
Also published as: US4220968A; JPH0253676U; JPS5461411A; DE2745375A1

Description

dieser Frequenz schwingt und der Phasenvergleich für die Phasenregelung mit der Vertikalfrequenz f_v oder einem Bruchteil

τι-*

in die Auftastzeit fällt

9. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß mit Hilfe eines ein- und ausschaltbaren Tores (15) die Schaltung sowohl mit ständiger als auch mit getasteter Phasenregelung arbeiten kann, und daß die getastete Regelung nur im eingeschwungcnen Zustand und bei störungsfreiem Betrieb eingeschaltet ist

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß der Übergang von der ständigen Regelung auf die getastete Regelung und umgekehrt von einer Frequenzvergleichsstufe (14) gesteuert ist die kontrolliert ob die von dem Oszillator (4) kommenden Impulse

— H

m ²

und die aus dem Videosignal (BAS\) abgeleiteten Impulse

dieser Frequenz erfolgt (F i g. 2).

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregelung mit Signalen mit der Zeilenfrequenz /«oder

genau abwechselnd auftreten (F i g. 3,5,7).

il. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei Anwendung für ein Videoaufzeichnungsgerät (1) die Umschaltung auf die periodische Regelung verzögert nach dem Einschalten des Gerätes (1) erfolgt

1 .f

erfolgt und im Weg der Phasenregelschleife ein periodisch geöffnetes Tor (15) liegt (F i g. 3,7).

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregelung jeweils nur während der Vertikalaustastzeit aufgetastet ist (F i g. 3).

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregelung jeweils im Nulldurchgang des Zeitfehlers aufgetastet ist (F i g. 7, 8).

6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Phasenvergleich in der Phasenregelschleife Impulse oder Sägezahnspannungen mit einer Frequenz

verwendet werden (m = 1,2,3) (F i g. 3).

7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenvergleich mit einer Frequenz

aufgetastet wird (Tor 15), wobei f_v die Vertikalfrequenz und π = 1,2,3... ist.

8. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftastdaucr so groß ist, daß mindestens eine volle Periode der Frcauenz

Ein Videosignal, das von einem Video-Aufzeichnungsgerät z. B. einem Videobandgerät oder einem Bildplattenspieler kommt, ist im allgemeinen mit Zeitfehlern behaftet. Diese entstehen durch unvermeidbare Schwankungen in der Geschwindigkeit oder durch Dehnungen oder Verformungen des Aufzeichnungsträgers.

Zum Ausgleich solcher Zeitfehler ist es bekannt (Fernseh- und Kinotechnik Nr. 4/1976 Seite 109-112), das Videosignal über eine elektronische steuerbare Laufzeitleitung zu führen, deren Laufzeit durch eine Stellgröße in Abhängigkeit vom Zeitfehler geändert wird. Die Laufzeitleitung kann dabei ein elektronisch getakteter Speicher, z. B. eine Eimerkette sein, deren Laufzeit durch eine von einem Taktoszillator kommende Taktimpulsfolge steuerbarer Frequenz beeinflußt wird. Der Oszillator ist dabei durch eine Stellgröße gesteuert, die durch Phasenvergleich der vom Videosignal abgetrennten Zeilensynchronimpulse mit Bezugsimpulsen konstanter Phase und Frequenz gewonnen wird.

Dabei ist es bekannt, den die Bezugsimpulse liefernden Oszillator mit den vom Videosignal abgetrennten Zeilensynchronimpulsen über eine Phasenregelschleife mit großer Zeitkonstante zu synchronisieren. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Bezugsimpulse die richtige mittlere Phasenlage zu den Impulsen des Videosignals haben und die Frequenz des Oszillators in erwünschter

b¹) Weise langsamen Frequenzänderungen im Videosignal folgen kann. Das ist /.. B. wichtig, wenn der Aufzeichnungsträger ständig mit einer zu geringen oder /u hohen Geschwindigkeit läuft. Dann hätte ein absolut kon-

stanter Bezugsoszillator eine falsche Frequenz. Die hohe Zeitkonstante soll bezwecken, daß die im Videosignal vorhandenen Zeitbasisschwankungen, die im folgenden mit Zeitfehler bezeichnet werden, Frequenz und Phase der Bezugsimpulse möglichst nicht beeinflussen.

Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis der Vergleichsoszillator doch im geringen Maße den Zeitfehler folgt, also nicht in erwünschter Weise Bezugsimpulse mit konstanter Phase abgibt Dieser Fehler würde zwar nicht auftreten bsi einem konstanten, freischwingenden, vom Videosignal nicht beeinflußten Oszillator. Dieser kann, wie bereits erläutert, jedoch wegen der stets vorhandenen geringen Frequenzunterschiede nie eine konstante mittlere Phasenlage zu den Impulsen des Videosignals einnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unerwünschte Phasenänderung der im Vergleichsoszillator erzeugten Vergleichsimpulse in Abhängigkeit von den Zeitfehlern zu beseitigen, also trotz der Synchronisierung durch die Impulse des mit Zeitfehlern behafteten Videosignals vom Zeitfehler unbeeinflußte Bezugsimpulse zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst Vorteilhafte Weiterbüdungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis. Der beschriebene Zeitfehler hat in der Praxis im allgemeinen einen periodischen Verlauf. Diese Periode benagt z. B. bei einem Bildplattenspieler, bei dem auf einem Umfang der Bildplatte ein vollständiges Bild aufgezeichnet ist, 25 Hz. Das läßt sich dadurch erklären, daß z. B. bei einer Exzentrizität oder einer Beule der Bildplatte wegen der Umdrehungszahl von 1500 Upm ein Zeitfehler sich mit der Frequenz von 25 Hz wiederholt. Synchronimpulse des zeitfehlerbehafteten Videosignals, die nur entsprechend der Periode der Zeitfehler kurz aufgetastet werden, enthalten keine Informationen mehr über den Zeitfehler, da sie stets die gleiche Zeitabweichung gegenüber dem als fehlerfrei gedachten Signal besitzen. Der zeitliche, sich periodisch ändernde Verlauf des Zeitfehlers wird bei der Erfindung also periodisch immer zum selben Zeitpunkt der Periode abgetastet, so daß sich praktisch immer derselbe Wert ergibt. Wenn jetzt mit diesen periodisch aufgetasteten Impulsen der Vergleichsoszillator über eine Phasenregelschleife synchronisiert wird, so liefert dieser konstante, von den tatsächlichen Zeitfehlern unabhängige Bezugsimpulse.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 im Prinzip eine bekannte Schaltung zum Zeitfehlerausgleich,

Fig. 2, 3 zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung,

F i g. 4 die Ausführung eines Phasend'skrimi lators für den Vergleichsoszillator,

Fig.5 eine Frequenzvergleichsschallung für die Überwachung des phasengeregelten Betriebszustandes,

Fig. 6 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 5,

F i g. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung und

F ι g. 8 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 7.

Die Beschreibung erfolgt am Beispiel eines Bildplattenspieler. b(·'! dem auf einem Umfang der Bildplatte ein vollständiges Fernsehbild aufgezeichnet ist, die mit 150(1 Upm abgespielt w ird.

In Fig. 1 kommt von dem Bildplattenspieler 1 das zeitfehlerbehaftete Videosignal BASu das mit der elektrisch steuerbaren Eimerkette 2 in das von Zeitfehlern befreite Videosignal BASi umgewandelt wird. Die mit der Abtrennstufe 3 vom Videosignal abgetrennten Zeilensynchronimpulse S\ und die vom Vergleichsoszillator 4 kommenden zeilenfrequenten Vergleichsimpulse Hz werden in der Phasenvergleichsstufe 5 miteinander verglichen. Die dadurch gewonnene Stellgröße Ur \ ist vom

to Zeitfehler abhängig und steuert die Frequenz der in dem Taktosziilator 6 erzeugten Taktimpulse, die ihrerseits die Laufzeit der Eimerkette 2 bestimmen. Die Laufzeit der Eimerkette 2 wird durch die Stellgröße Ur \ so gesteuert, daß am Ausgang der Eimerkette 2 ein von den Zeitfehlern befreites Videosignal BAS2 steht Die Stellgröße Ur 1 wirkt über das Siebglied 7 mit einer gegenüber der Zeilendauer großen Zeitkonstante als Regelspannung Ur 2 auf den Oszillator 4 und synchronisiert diesen auf die mittlere Frequenz und Phase der Zeilen-Synchronimpulse S\ des Signals BASu Bei dieser Schaltung können die Vergleichsimpulse H2 auch bei großer Zeitkonstante des Siebgliedes 7 noch in geringem Maße den Zeitfehlern im Signal BAS] folgen, so daß die Stellgröße Ur 1 nicht genau ihren richtigen Wert hat. Bei dieser Schaltung erfolgt also eine ständige Regelung von Frequenz und Phase des Oszillators 4 durch die kontinuierliche Folge der Zeilensynchronimpulse S\ von der Abtrennstufe 3.

In F i g. 2 erfolgt die Synchronisierung des Oszillators 4 nur durch die Vertikalsynchronimpulse V, die in der Abtrennstufe 3 aus dem zeitfehlerbehafteten Videosignal BAS\ gewonnen werden. Diese Impulse werden mit dem Frequenzteiler 8 in Übereinstimmung mit der Grundfrequenz der Zeitfehler gebracht. Da diese Grundfrequenz bei der Bildplatte 25 Hz beträgt, ist in diesem Beispiel η — \. Die Phasenvergleichsstufe 9 erhält somit Synchronimpulse mit der Bildfrequenz von 25 Hz. Der Phasenvergleichsstufe 9 werden außerdem die Vergleichsimpulse Hi über den Frequenzteiler 10 zugeführt, der um den Faktor 625 teilt und somit ebenfalls an die Phasenvergleichsstufe 9 Impulse mit einer Wiederholfrequenz von 25 Hz liefert. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Schaltung die Auswertung der Frequenz des Signals BAS\ nur zu Beginn eines jeden Bildes erfolgt und somit sämtliche Zeitfehler, die während der Dauer eines Bildes auftreten, auf Frequenz und Phase der Vergleichsimpulse W2 vom Oszillator 4 keinen Einfluß haben können. Die Stellgröße Ur \ indessen, die wie in F i g. 1 in der Phasenvergleichsstufe 5 gewonnen wird, ist von den Zeitfehlern weiterhin abhängig und dient wie in F i g. 1 zum Ausgleich dieser Fehler.

Bei dieser Schaltung arbeitet also oie Phasenvergleichsstufe 9 bei Vb25 der Frequenz der Phasenvergleichsstufe 5. Diese Schaltung ist besonders dann geeignet, wenn keine höheren Frequenzen des Zeitfehlers vorhanden sind, so daß es zulässig ist, die Impulse S\ und H2 der Phasenvergleichsstufe 5 über Frequenzteiler zuzuführen. Bei Teilung beider Frequenzen durch zwei wird der zulässige Zeitschwankungsbereich verdoppelt.

In Fig. 3 erhalten beide Phasenvergleichsstufen 5 und 9 dieselbe hochlineare Sägezahnspannung H^₁. Diese Spannung kann dem Oszillator 4 bei geeigneter Ausführung direkt entnommen werden.

F i g. 4 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der Phasen-

tv) vergleichsstufe 5, 9. Die Phasenvergleichsstufe 5 oder 9 enthält jeweils den Schalter 11, der durch die Impulse S\ bzw. H] kurzzeitig geschlossen wird, so daß der jeweilige Momentanwert der Sägezahnspannung H_7/ auf den

Kondensator C\ am Ausgang des Schalters ί 1 übertragen wird. Bei der Phasenvergleichsstufe 5 vird dieser Spannungswert bis zum nächsten Tastmoment gespeichert. Bei der Phasenvergleichsstufe 9 erfolgen die Tastungen in wesentlich größeren Abständen, aber auch hier ist die Schaltung am Ausgang des Schalters 11 so hochohmig, daß die Gesamtladungsmenge der Kondensatoren C], C2, Cj bis zum nächsten Schließen des Schalters 11 praktisch unverändert bleibt. Wegen der Übereinstimmung der Tastperiode mit der Zeitfehlerperiode erfolgt das Schließen des Schalters 11 stets an derselben Stelle der Sägezahnspannung.

Daher fließt über den Schalter praktisch kein Strom. Die Spannungen Ur0 und Ur 2 am Eingang des Oszillators 4 und damit die Frequenz der Vergleichsimpusle H2 bleiben daher in erwünschter Weise konstant.

In der Schaltung nach F i g. 3 enthält die Abtrennstufe

3 einen Schwungradoszillator mit kleiner Zeitkonstante, der die Impulse H] liefert. Dieser Hi-Oszillator dient zur Störimpulsunterdrückung. Er folgt aber den Zeitschwankungen von Si unmittelbar, so daß aus seiner Schwingung auch die verschiedenen Auslast-, Tor-, und Klemmimpulse, die in der Schaltung benötigt werden, abgeleitet werden können.

Für die Erläuterung der Wirkungsweise wird angenommen, daß der Teilerfaktor m der Frequenzteiler 12,

13 gleich 1 ist. In diesem Fall können diese Teiler weggelassen werden. Der Oszillator 4 schwingt daher direkt mit der Zeilenfrequenz.

Beim Anlegen des Videosignals BAS] an die Schaltung nach F i g. 3, also z. B. beim Starten einer Bildplatte, nimmt H] sofort die Frequenz der Impulse Si an. H2 braucht wegen der größeren Zeitkonstante des Siebgliedes 7 eine längere Zeit. Die Frequenzvergleichsstufe

14 stellt fest, daß der Oszillator 4 noch nicht phasensynchronisiert ist und steuert mit der Spannung Us 1 das Tor

15 ständig durchlässig, so daß die Phasenvergleichsstufe 9 die kontinuierliche Folge der Impulse H] ohne jede Unterbrechung erhält. Fig.5 zeigt den praktischen Aufbau der Frequenzvergleichsstufe 14. Der Oszillator

4 kann also in normaler Weise in den synchronisierten Zustand gelangen. Sobald dies erreicht ist, können die Impulse an den beiden Eingängen der Frequenzvergleichsstufe 14 nur noch abwechselnd erscheinen. Das hat zur Folge, daß U_s0 auf L-Pegel bleibt. Mit der Verzögerung rgeht dann Us 1 auf den //-Pegel.

Dadurch wird das Tor 15 wirksam, das bei jedem 2n-ten Impuls Veinen oder einige Impulse H\ zur Phasenvergleichsstufe 9 durchläßt Die Zeit ί ist so groß, daß sich in dieser Zeit der mechanische Antrieb des Bildplattenspieler* 1 eingependelt hat Diese Pendelungen liegen in ihrer Frequenz unterhalb der tiefsten Frequenz der Zeitfehler und können daher zu Störungen bei der getasteten Betriebsart der Phasenregelschaitung führen. Etwaige Störungen werden von der Frequenzvergleichsstufe 14 festgestellt, dadurch wird das Tor 15 unverzögert wirkungslos geschaltet, so daß sofort wieder eine Synchronisierung mit einer kontinuierlichen Folge von Impulsen H_x erfolgt Eine Bildstörung tritt dabei kaum auf, weil auch in dieser Betriebsart bereits ein weitgehender Ausgleich der Zeitfehler vorhanden ist

F i g. 6 dient zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 3. Bei Synchronisierung mit jedem Impuls H] stellt sich die Spannung Ur 1 am Ausgang beider Phasenvergleichsstufen 5,9 unabhängig davon ein, wie die Exzentrizität, die die Grundschwingung des Zeitfehlers erzeugt relativ zu den auf der Bildplatte gespeicherten Impulsen Vliegt

Ungünstige Verhältnisse können sich nach der Umschaltung von dem normalen Betrieb, also der Synchronisierung des Oszillators 4 mit einer ununterbrochenen Impulsfolge S, auf den getasteten Betrieb ergeben, wenn die Bildplatte nur zwei Teilbilder je Umdrehung liefert und die Impulse V zufällig mit den Extremwerten des Zeitfehlers zusammenfallen. Abhängig davon, wie der Teiler 8 einrastet, müßte sich dann am Ausgang der Phasenvergleichsstufe 5 die Spannung Ur\ bzw. Ur]" ergeben. Die Spannung Uro am Ausgang der Phasenvergleichsstufe 9 im getasteten Betrieb muß mit Ur2 zusammenfallen. Der Tastpunkt liegt also immer auf der Mitte der Sägezahnflanke. In den in Fig.6 gezeigten Fällen b) und c) würde die Dauer der Sägezahnflanke dann für die Schwankung nicht mehr ausreichen, und die Frequenzvergleichsstufe 14 würde auf ungetasteu-n Betrieb zurückschalten. Bei einer derart großen Schwankung kann Abhilfe geschaffen werden dadurch, daß der Phasenvergleich mit halber Zeilenfrequenz erfolgt, also m = 2 ist. Der Oszillator 4 schwingt also mit der Frequenz 1/2. fn, und im Weg der Impulse Si und H] ist je ein Teiler mit dem Teilerfaktor 2 wirksam.

Die Einführung derartiger Frequenzteilungen ist auch dann zweckmäßig, wenn mehr als zwei Halbbilder je Umdrehung der Bildplatte aufgezeichnet sind, z. B. vier oder acht Halbbilder pro Umdrehung. Bei gleicher relativer Frequenzschwankung des zeitfehlerbehafteten Videosignals BAS] ist nämlich die Zeitschwankung Jt der Schwankungsperiodendauer proportional. Bei vier und mehr Halbbilder je Grundschwingung des Zeitfehlers ergibt sich jedoch der Vorteil, daß für die Tastung ein Impuls Vausgesucht werden kann, der so liegt, daß der Phasenregelbereich höchstens geringfügig vergrößert wird~So kann z. B. dem Frequenzteiler 8 für den Impuls V bei jedem Ansprechen der Frequenzvergleichsstufe 14 ein zusätzlicher Impuls zugeführt werden. Auf diese Weise wandert der getastete Phasenvergleich schließlich auf einen Impuls V, bei dem dann die Regelung stabil bleibt. Der in F i g. 3 dargestellte Trennkondensator 16 am Eingang des Oszillators 6 ist deshalb erforderlich, weil der Gleichspannungswert von Um, wie aus F i g. 6 hervorgeht bei Betrieb mit ständiger und getasteter Phasenregelung unterschiedlich sein kann.

F i g. 7 zeigt eine Schaltung für einen besonders ein-

wandfreien Übergang von der ständigen Phasenregelung des Oszillators 4 auf die getastete Phasenregelung. Die Teiler 12, 13 von Fig. 3 sind in dieser Schaltung weggelassen. Um das Tor 15 entsprechend der längsten Schwankungsperiode des Zeitfehlers nach jeweils π vollständigen Bildern für die Impulse H] durchlässig zu steuern, wird der Torimpuls aus den Impulsen H\ mit dem Frequenzteiler 17 mit dem Teilerfaktor π ■ 625 erzeugt. Dieser Impuls kann auf eine beliebige Phase der Schwankung des Zeitfehlers gelegt werden, indem der Teiler 17 zu den betreffenden Zeitpunkt gestartet wird

F i g. 8 zeigt eine Schaltung für den Start des Teilers 17 in F i g. 7. Das Flip-Flop 18 wird durch die Spannung Us 1 freigegeben, sobald die Regelung des Oszillators 4 durch ständigen Phasenvergleich eingeschwungen ist Dann geht bei dem ersten Impuls H\, der z. B. genau auf die Mitte der Sägezahnflanke fällt (r = V₂ · t_H, einstellbar), die Spannung U₅₂ auf den //-Pegel und startet den Teuer 17. Dabei wird der erste Torimpuls für das Tor 15 abgegeben. Sodann folgt nach jeweils π - 625 Impulsen Hu also jeweils nach einer vollen Periode des Zeitfehlers, ein weiterer Torimpuls für das Tor 15. Diese Schaltung ergibt einen weitestgehend störungsfreien Übergang zwischen der ständigen und der getasteten Rege-

lung des Oszillators 4 und erfordert im getasteten Betrieb nicht mehr Aussteuerungsbereich der Phasenvergleichsstufen 5, 9 als bei einer ständigen Phasenregelung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

>5

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Erzeugung einer möglichst konstanten Bezugsschwingung aus einem zeitfehlerbehafteten Videosignal, insbesondere zum Zeitfehlerausgleich bei einem Aufzeichnungsgerät mit einem Oszillator, der durch vom Videosignal abgetrennte Synchronimpulse über eine Schwungrad-Phasenregelschleife synchronisiert ist wobei der Zeitfehler einen periodischen Verlauf aufweist dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregelung des Oszillators (4) periodisch mit der Periodendauer des Zeitfehlers oder einem ganzzahligen Vielfachen davon erfolgt

2. Schaltung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet daß der Oszillator (4) mit der Zeilenfrequenz /«oder einem Bruchteil