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Decoder zur Erzeugung der Farbdifferenzsignale aus einem
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Chrominanzsignal Die Erfindung betrifft einen Decoder zur Erzeugung
der Farbdifferenzsignale aus einem Chrominanzsignal in einem Fernsehempfänger, bei
dem das Chrominanzsignal durch zwei Synchrondemodulatoren in die beiden videofrequenten
Signalkomponenten B-Y' und R-Y' aufgespalten wird, bei dem die beiden Signalkomponenten
in äe einer als Schieberegister für Analogsignale ausgebildeten Verzögerungsleitung
um die Zeilendauer verzögert-und durch Addition der beiden unverzögerten mit den
entsprechenden verzögerten Signalkomponenten jeweils in einem Addierer die beiden
Farbdifferenzsignale B-Y und R-Y erzeugt werden und bei dem in einem Matrixaddierer,
dem die beiden Farbdifferenzsignale B-Y und R-Y in vorgegebenem Verhältnis zugeführt
werden, das Farbdifferenzsignal G-Y erzeugt wird.
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Zur Demodulation von PAL-codierten Farbsignalen (Chrominanzsignalen)
ist es bekannt, dieses in einer Glasverzögerungs leitung zu verzögern und in zwei
Summierschaltungen zu dem verzögerten Signal zum einen das unverzögerte bzw. zum
anderen das um 1800 gedrehte und verzögerte Signal zu addieren. Durch diese Maßnahme
ergibt sich eine Signalaufspaltung in die beiden trägerfrequen ten Komponenten (R-Y)
und (B-Y). Die (B-Y)-Komponente wird in einem ersten Demodulator durch Zusatz des
vom Farbträgeroszillator erzeugten Farbträgers demoduliert und die (R-r)-Eonponente,
deren Phasenlage von Zeile zu Zeile um 180° alterniert, wird in einem zweiten Demodulator
unter Zusatz eines um 90° gedrehten und von Zeile zu Zeile um 180° umgeschalteten
Farbträger demoduliert. Auf diese Weise entstehen die beiden videofrequenten phasengemittelten
Far<sdifferenzsignale (B-Y) und (R-Y). Der Nachteil dieser Decodierung ist, daß
eine voluminöse Glasverzögerungsleitung erforderlich ist, die sich in modernen Halbleiterschaltungejl
nicht integrieren läßt.
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Aus der Zeitschrift Funk-Technik (1971), .ir. 6, S. 195 bis 198 ist
es bekannt, statt einer Glasverzögerungsleitung zwei Eimerkettenschaltungen im PAL-Decoder
zu verwenden. Da die Eimerkettenschaltungen Tiefpaßeigenschaften haben, lassen sich
mit diesen nur videofrequente Signale verzögern. Daher wird bei dem bekannten Decoder
das Chrominanzsignal durch zwei Synchrondemodulatoren in die beiden videofrequenten
Signalkomponenten (B-Y)' und (R-Y)' aufgespalten. Die beiden Signalkomponenten werden
anschließend in je einer als Schieberegister für Analogsignale ausgebildeten Verzögerungsleitung
um die Zeilendauer (etwa 6+ ) verzögert und durch Addition der beiden unverzögerten
mit den entsprechenden verzögerten Signalkomponenten werden jeweils in einem Addierer
die
beiden Farbdifferenzsignale (B-Y) und (R-Y) erzeugt. Anschließend werden die beiden
Farbdifferenzsignale (B-Y) und (R-Y) im vorgegebenen Verhältnis einem Matrixaddierer
zugeführt, der das Farbdifferenzsignal (G-Y) erzeugt. Dieser bekannte Decoder hat
jedoch den Nachteil, daß eine große Anzahl Bauteile erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes
der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll ein Decodierer der eingangs genannten
Art angegeben werden, der voll integrierbar ist und mit möglichst geringem lieistungsverbrauch
arbeitet.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch diesclösung wird der Vorteil erzielt, daß sowohl
die Synchrondemodulatoren, die Verzögerungsleitungen und die Addierer auf einem
einzigen Halbleiterchip integrierbar angeordnet werden können.
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Da diese Schaltungsteile nur wenig Leistung verbrauchen, können weitere
Bauteile wie Verstärker, Impulsformer, Frequenzwandler und/oder Inverter auf dem
gleichen Halbleiterchip, das vorteilhafterweise in DIOS-Technologie realisiert wird,
untergebracht werden. Dadurch sind nur wenig äußere Anschlüsse für einen solchen
integrierten Baustein erforderlich. Ein solcher Baustein ist außerdem in vorteilhafter
Weise sowohl für die Decodierung von nach dem PAI-Verfahren codierten Farbsignalen
als auch von nach dem Secam-Verfahren codierten Farbsignalen verwendbar.
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Die Realisierung des Decoders als Ladungsverschiebeschaltung läßt
sich in vorteilhafter Weise so ausbilden, daß sie eine einzige Einheit bildet. Hierfür
ist besonders die CCD-Technik (Charged-Coupled-Devices-echnik) besonders geeignet.
Durch
besondere Gestaltung der Eingangselektrode dieser Ladeverschiebeschaltung
läßt sich diese nicht nur zum Abtasten von Signalen, wie es erfindungsgemäß im Synchrondemodulator
geschieht, verwenden, sondern auch zur ungewichteten und gewichteten Addition von
Eingangs signalen Wird z. B. die Eingangselektrode in zwei gleich große Elektroden
aufgeteilt, so ist ein derartiger Addierer zum Summieren eines unverzögerten und
eines verzögerten Signals geeignet, so daß er beispielsweise aus der Signalkomponente
(B-Y)' bei Verwendung einer vorgeschalteten Verzögerungsleitung ein phasengenitteltes
Farbdifferenzsignal (B-) erzeugen kann. Wird jedoch die Eingangselektrode nach Maßgabe
der Verhältnisse der Farbdifferenzsignale im Grausignal aufgeteilt, so läßt sich
eine derartige Ladungsverschiebeschaltung als Matrixaddierer zur Erzeugung des Farbdifferenzsignals
(G-Y) aus den Farbdifferenzsignalen (B-Y) und (R-Y) verwenden. Derartige Addierer
und Synchrondemodulatoren haben nur wenige Taktelektroden und da sie mit Ausnahme
der Eingangselektrode in der gleichen Weise aufgebaut sind wie die CCD-Verzögerungsleitungen'
läßt sich der Baustein einfach und damit preisgünstig herstellen.
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Bei Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist der Matrixaddierer
in der Lage, Farbdifferenzsignale im genormten Verhältnis zusammenzuführen, um das
Farbdifferenzsignal für das Grünsignal zu bilden.
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Die Farbträgerfrequenz eines Farbfernsehgerätes liegt bei etwa 4 1Hz
und die obere Grenzfrequenz des videofrequenten Chrominanzsignals bei 1 Iz. Nach
dem Abtasttheorem ist es daher möglich, als Abtastfrequenz die doppelte obere Grenzfrequenz
des abzutastenden Signals zu wählen. Von dieser Möglichkeit wird bei dem erfindungsgemäßen
Decoder Gebrauch gemacht, in dem in vorteilhafter Weise als Abtastfrequenz der
Ladungsverschiebeschaltung
die halbe Farbträgerfrequenz vorgesehen ist. Onne Qualitätsverlust hat diese Abtastfeauenzreduzierung
den Vorteil, daß der Leistungsverbrauch in der Ladeverschiebeschaltung merklich
reduziert ist und infolge der geringeren Verlustleistung eine höhere Bauteildichte
auf dem Halbleiterchip möglich wird.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme
von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 Blockschaltbild
des erfindungsgemäßen Decoders.
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Fig. 2 Prinzipielle Elektrodenabmessungen eines CCD-Addierers für
gleichgewichtete Summanden; Fig. 3 Prinzipielle Elektrodenabmessungen eines CCD-Ma--trixaddierers
für ungleichgewichtete Summanden.
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In Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines Decodierers nach der Erfindung
dargestellt. Sämtliche, in einem gestrichelten Kasten 1 dargestellten Schaltungsteile
befinden sich auf einem einzigen Halbleiterchip, beispielsweise auf einem Siliziumsubstrat
vom P-Typ. Die Bauteile sind alle in MOS-Technologie realisiert.
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Der Decoder dient zur Erzeugung der Farbdifferenzsignale (B-X), (R-Y)
und (G-Y) aus einem Chrominanzsignal C, bei dem das Chrominanzsignal C durch zwei
Synchrondemodulatoren 12 dnd 22 mit jeweils vorgeschaltetem Verstärker 11 bzw. 21
in die beiden videofrequenten Signalkomponenten (B-Y)' und (R-Y)' aufgespalten wird.
Jede der beiden Signalkomponenten wird anschließend in einer Verzögerungsleitung
13 bzw. 23 um die Zeilendauer (Wiedergabe zeit einer Zeile eines Fernsehbildest
64 Xs) verzögert. Die beiden unverzögerten und jeweils entsprechenden verzögerten
Signalkomponenten werden nun in einem
Addierer 14 bzw. 24 zusammengefaßt,
so daß als Ergebnis dieser Addition die beiden Farbdifferenzsignale (B-Y) und (R-Y)
am Ausgang der Addierer abgenom en werden können. Die beiden Farbdifferenzsignale
werden außerdem einem Natrixaddierer 31 zugeführt, der die beiden Farbdifferenzsignale
entsprechena der Farbfernsehnorm gewichtet addiert und dadurch an seinem Ausgang
das Farbdifferenzsignal -(G-Y) erzeugt.
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Ein an seinem Ausgang geschalteter Inverter 32 bringt das Farbdifferenzsignal
(G-Y) in die richtige Phasenlage.
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Gemäß der Erfindung, sind die Synchrondemodulatoren 12 und 22, die
Verzögerungsleitungen 13 und 23, die addierer 14 und 24 und der Matrixaddierer 31
als Ladungsverschiebeschaltung ausgebildet. Der Ladungsverschiebetakt wird aus dem
Farbträger gewonnen.
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Bei der Verwendung des Decoders als PAI-DFscoder: wird dem Eingang
FB in Fig. 1 der Farbträger (Freqlenzz.B4,43361875 MHz) zur Gewinnung des Farbdifferenzsignals
(B-) zugeführt. Da die (R-t-Eomponente des Chrominanzsignals voii Zeile zu Zeile
um 1800 alterniert, ist ein weiterer Eingang FR vorgesehen, dem der um 900 phasenverschobene
und von Zeile zu Zeile um 1800 umgeschaltete Farbträger zugeführt wird. In den Impulsformerstufen41
und 51 wird aus jeder Periode des jeweiligen Farbträgers ein Impuls erzeugt, deren
Anzahl pro Zeiteinheit in einem Frequenzteiler 42 bzw. 52 halbiert wird. Diese Impulsfolgen
haben folglich die halbe Farbträgerfrequenz.
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Die Impulsfolge des nicht alternierenden Farbträgers, im folgenden
mit erste Impulsfolge bezeichnet, wird zur Abtastung des Chrominanzsignals im CCD-Synchrondemodulator
12 verwendet.
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Durch diese Abtastung entsteht am Ausgang des Synchrondemodulators
12 die Signalkomponente (B-)1.
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Die Impulsfoge des alternierenden Farbträgers, im folgenden als zweite
Impulsfolge bezeichnet, hat gegenüber der ersten Impulsfolge für die Dauer einer
Zeile die Phasenverschiebung 90° bzw. 270° und tastet dadurch im Synchrondemodulator
22 die (R-Y)'-Komponente des Chrominanzsignals ab. um nun für die weitere Signalverarbeitung
die gleiche Impulsfolge zur Ladungsverschiebung verwenden zu können, ist zwischen
Synchrondemodulator 22 und Verzögerungsleitung 23 ein als Kondensator ausbildbarer
Zwischenspeicher 221 geschaltet, der das am Ausgang des Synchrondemodulators 22
abgegebenen Sig nals für die Dauer von etwa 1 jis hält, so daß mit dem Takt der
ersten Impulsfolge die Signalamplituden in den Eingang der Verzögerungsleitung 23
und des Addierers 24 eincelesen werden können. Hierzu ist es zweckmäßig, den Ausgang
des Synchrondemodulators 22 als Sourcefolger auszubilden.
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Sämtliche nachfolgenden Ladungsverschiebeschaltungen 23, 24 und 31
können nun mit dem Takt der ersten Impulsfolge betrieben werden.
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Zur-Verzögerung der Signalkomponenten um eine Zeilendauer ( « 64us)
müssen die Verzögerungsleitungen 13 und 23 infolge der Abtastfrequenz fA = F/2,
wobei F = Farbträgerfrequenz, jeweils 142 Stufen aufweisen. Die Realisierung der
Verzögerungsleitungen als CCD-Schieberegister ist beispielsweise aus Journal Vac.
Sci. Technol., Vol. 9, No. 4, (1972), S. 1166 bis 1181 bekannt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung:der Erfindung sieht vor, daß die Addierer
14, 24 und 31 geteilte Eingangselektroden aufweisen, deren Teilungsverhältnis der
Signalgewichtung des zu addierenden Signale entspricht.
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Wie Fig. 2 zeigt, sind die Eingangselektroden der Addierer 14 und
24 in zwei gleich große Elektroden 61 und 62 auf geteilt, während die darauffolgende
Taktelektrode 70 und folgende ungeteilt sind und somit die Summe der Ladungen der
Eingangselektrode übernehmen.
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Der Matrixaddierer 31 dagegen hat die Farbdifferenzsignale (B-Y) und
(R-Y) im Verhältnis 30:11 zu addieren und das Summensignal auf 41/59 zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird das dadurch auf sehr einfache Weise erreicht, daß, wie Fig.
3 zeigt, die Eingangselektrode des Matrixaddierers 31 in zwei Teile geteilt ist,
deren einer Teil, dem das (B-Y)-Signal zuzuführen ist, 30/59 und deren anderer Teil,
dem das (R-Y)-Signal zuzuführen ist, 11/59 der Länge einer Taktelektrode des Matrixaddierers
31 ist.
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Diese Technik der geteilten Elektroden ist auch mit Vorteil am Ausgang
der CCD-Schaltungen anwendbar. Ist z. B. die Ausgangselektrode des Synchrondemodulators
12 in zwei gleich große Teile geteilt, so ist der eine Teil direkt mit der einen
geteilten Eingangselektrode des Addierers 14 und der selektrode andere direkt mit
der Singang/der Verzorgerungsleitung 1) verbindbar.
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Ist ferner die Ausgangselektrode des Addierers 14 in zwei Teile geteilt,
so kann von dem einen Teil das Farbdifferenzsignal (B-Y) zum Ausgang des Bausteins
geführt werden und der andere Teil kann ein Teil der Eingangselektroden des Matrixaddierers
31 sein. Entsprechendes gilt für die Ankopplung des Addierers 24 an den Matrixaddierer
31. Damit ist ersichtlich, daß die Ladungsverschiebeschaltungen des in Fig. 1 dargestellten
Decoders als eine einheit ausgebildet werden können und somit raumsparend integrierbar
sind.
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Der erfindungsgemäße Decoder ist aber auch in leicht abgewandelter
Form zur Decodierung von nach dem Secam-Verfahren codierten Farbsignalen verwendbar.
Hierzu wird in dem Eingang C in Fig. 1 das Chrominanzsignal und in den Eingängen
FB und BR im Zeilenabstand alternierend der Farbträger eingespeist. Ferner ist am
Ausgang des Frequenzhalbierers 42 am Punkt A. die Leitung zu trennen und dort die
halbe, aus dem Farbträger gewonnene Abtastfrequenz als Schiebeimpulse für die Verzögerungsleitungen
13 und 23 und die Addierer 14, 24 und 31 zuzuführen. Die hierzu erforderliche Impulsformerstufe
43 und der Frequenzhalbierer 44 kann, wie in Fig. 1 gezeigt, ebenfalls auf dem Halbleiterchip
mitintegriert wer-Koninuierircne den, so daßeine/arbtragerIrequenz dann dem Eingang
B zuzuführen ist.
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Bei Auftrennen der Leitung im Punkt A ist also der Decoder für Secam
über die Anschlüsse C., FB, FR und B anzusteuern, für PAL über die Anschlüsse C,
FB und BR, wobei der Anschluß B mit dem Anschluß FB zu verbinden ist.
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Infolge der Ausbildung des Matrixaddierers 31 als Ladungsverschiebeschaltung
hat das durch eine zusätzliche Summielung entstandene Barbdifferenzsignal (G-Y)
eine geringe Phagegensenverschiebung/uDer den beiden anderen Farbdifferenzsignalen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, die Taktleitungen des
Addierers 14 und 24 um die gleiche Anzahl Taktleitungen, wie sie der Matrixaddierer
31 aufeist, zu erhöhen, so daß die Anschlüsse für die Eingänge des Matrixaddierers
Abgriffe der Addierer 14 und 24 bilden.
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Phasenverschiebungen zwischen dem vom Decodierer abgegebenen Farbdifferenzsignalen
werden dadurch vermieden.