DE3002738C2 - Anordnung zum Abtrennen von Fernseh-Synchronsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen zum Abtrennen von horizontalen Synchronsignalen aus einem zusammengesetzten Videosignal mit einem Amplitudensieb, das einen Abtast- und Haltekreis tastet, der mit einer Trennschaltung verbunden ist, die eine Vergleichsstufe enthält, der ein extern vorgegebener Referenzwert zugeführt ist

Das zusammengesetzte Videosignal setzt sich aus dem Farbbildsignal und dem Synchronsignal zusammen. Da es empfindlich gegenüber Störungen und verschiedenen Arten von Rauschen ist wurden verschiedentlich Versuche unternommen, diese Störeinflüsse zu verringern. Eine Schaltung der eingangs erwähnten Gattung isl beispielsweise aus der DE-OS 20 27 829 bekannt

Bei der Schaltung gemäß der DE-OS 20 27 829 wird das zusammengesetzte Videosignal zunächst gefiltert bevor es an das Amplitudensieb und die Hauptsynchrontrennschaltung angelegt wird. Ein Abtast- und Haltekreis tastet den Schwarzpegel des Austastimpulses ab, in diesem Fall den Pegel der unteren Schwarzschulter des Horizontalaustastimpulses. Der Abtast- und Haltekreis ist Bestandteil eines Gegenkopplungskreises, durch den die Verstärkung einer Anfangsstwfe der Hauptsynchron-Trennschaltung für den Schwarzpegel gegenüber der Verstärkung für die anderen Pegel, beispielsweise den Spitzenpegel des Synchronsignals, stark herabgesetzt wird. Die Trennschaltung enthält eine Vergleichsstufe, die an die Referenzspannung »Erde« gelegt ist

Bei dieser Anordnung wird die für die Feststellung der Vorderflanke des Synchronsignals maßgebende Ausgangsgröße durch die Abtastung der hinteren Schwarzschulter des vorangegangenen Zeilenimpulses erhalten. Zwischen der Abtastung des Schwarzschulterpegels und dem Auftreten des darauffolgenden Synchronsignals liegt eine größere Zeitspanne, in der sich Störeinflüsse akkumulieren können, die Zeitfehler hervorrufen.

In der DE-AS 21 00 551 ist ein Synchronsignalsieb beschrieben, das einen Spitzenpegeldetektor und einen von einem Tastimpuls gesteuerten Schwarzpegeldetektor enthält. An den Spitzenpegel- und den Schwarzpegeldetektor ist eine Kombinationsschaltung angeschlossen, der ein Amplitudensieb nachgeschaltet ist. Der Tastimpuls wird von einem nur während der Synchronsignalspitzen leitenden zusätzlichen Amplitudensieb erzeugt. Einrichtungen zur Verkleinerung des durch Brumm- und Dachschrägsignale erzeugten Zeitfehlers bei der Austastung der Vorderflanke sind nicht erkennbar.

Die Erfindung steht unter der Aufgabe eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß bei der Abtrennung der Synchronsignale auftretende Zeitfehler, wie sie von den dein Videosignal überlagerten Brumm- und Dachschrägsignalen hervorgerufen werden, stärker reduziert werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst daß der Abtast- und Haltekreis vom zusammengesetzten Videosignal beaufschlagt und durch das Ausgangssignal des ebenfalls vom Videosignal beaufschlagten Amplitudensiebs auf den Spitzenpegel des Synchronsignals abtastbar ist, daß an den Abtast- und Haltekreis eine Invertierstufe angeschlossen ist, mit der die Vergleichsstufe durch eine Summierstufe verbunden ist der das zusammengesetzte Videosignal über eine erste Verzögerungseinrichtung zugeführt ist Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird das Synchronsignal vom anliegenden zusammengesetzten Videosignal durch ein erstes Amplitudensieb getrennt. Diese Abtrennung braucht nicht sehr präzise zu sein. Das abgetrennte Synchronsignal wird als Abtastimpuls einem Abtast- und Haltekreis zugeführt. Der Abtast- und Haltekreis tastet das anliegende Videosignal innerhalb der Dauer des Synchronsignals ab, hält den

entsprechenden Spannungswert und führt diesen über eine Invertierstufe einer Summierstufe zu. Das am Eingang liegende Videosignal wird verzögert und ebenfalls der Summierstufe zugeführt Die Verstärkungen im Zweig für das verzögerte Videcsignal und im Zweig für den invertierten Abtastimpuls sind genau aneinander angeglichen, um während der Syhchronimpulsdauer des anliegenden Videosignals am Summenpunkt die Spannung Null hervorzurufen. Da das Video-Eingangssignal auf dem Weg zum Summenpunkt verzögert wird, beginnt das Klemmpotential Null bereits während der vorderen Austastschulter des Synchronsignals und erlaubt somit daß die Vorderflanke des Synchronsignals sehr genau von der Vergleicherstufe eines Amplitudensiebs aufgetastet wird. Brumm- und Dachschrägeneinflüsse werden etwa um den Faktor 60 zu 1 herabgesetzt, da sich solche Störeinflüsse nur über eine Mikrosekunde akkumulieren können gegenüber von ungefähr 60 \is, wenn der letzte der Vorderflanke des Synchronsignals vorausgehende Abtastwert des Zeilenimpulses verwendet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zum Abtrennen von horizontalen Synchronsignalen;

Fig.2 Zeitdiagramme für den Signalverlauf an verschiedenen Stellen innerhalb des Blockschaltbildes gemäß F i g. 1;

Fig.3 ein Schaltbild eines in der Anordnung nach Fig. 1 enthaltenen Amplitudensiebes;

Fig.4 ein Schaltbild eines in der Anordnung nach F i g. 1 enthaltenen Abtast- und Haltekreises, und

Fig.5 ein Schaltbild einer in der Anordnung nach F i g. 1 enthaltenen Summierstufe und Vergleicherstufe.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung zur Abtrennung des Fernseh-Synchronsignals liegt das zusammengesetzte Videosignal an der Eingangsklemme 100 eines üblichen Amplitudensiebes 10 an. Das Amplitudensieb 10 ist mit der Verzögerungsstufe 20 -to verbunden, welche die Vorderflanke des Synchronimpulses verzögert. Dieser verzögerte Impuls wird dann dem Abtast- und Haltekreis 30 zugeführt, wo er als Steuerimpuls verwendet wird. Für das Eingangssignal des Abtast- und Haltekreises 30 wird das zusammengesetzte Videosignal an der Klemme 100 herangezogen, das zuvor eine Verzögerungsstufe 80 durchläuft. Das abgetastete Ausgangssignal des Abtast- und Haltekreises 30 wird einer Invertierstufe 40 zugeführt, deren Ausgang einen Eingang der Summierstufe 50 darstellt. Der zweiten Eingangsklemme der Summierstufe 50 wird das zusammengesetzte Videosignal an der Klemme 100 nach Durchlaufen einer Verzögerungsstufe 70 zugeführt Der Ausgang der Summierstufe 50 führt zu einem ersten Eingang der Vergleicherstufe 60, deren zweiter Eingang von einer Klemme 90 mit einer Referenzspannung beaufschlagt wird. Am Ausgang 110 der Vergleicherstufe 60 liegt dann das störungsfrei gewonnene Synchronsignal an.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 1 ist am besten anhand der Diagramme nach F i g. 2 verständlich, in der die verschiedenen Signalformen dargestellt sind, wie sie sich auf einem Oszillographenschirm ergeben würden. Von dem als Kurve 200 in Fi g. 2 dargestellten zusammengesetzten Videosignal ist lediglich die hier interessierende horizontale Austastlükke gezeigt. Das Signal 200 gemäß F i g. 2 liegt an der Eingangsklemme 100 der Anordnung nach F i g. 1 an und wird dem Amplitudensieb 10 zugeführt Im Signal 200 stellt A den Videopegel an der rechten Fernsehbildseite dar; B die vordere Austastschulter der horizontalen Austastlücke; C die Vorderflanke des Synchronsignals; D den Synchronboden; E die Rückflanke des Synchronsignals; F das Farbsynchronsignal bei Farbfernsehsendungen; G die hintere Austastschulter der horizontalen Austastlücke und //den Videopegel an der linken Fernsehbildseite. Das erste Amplitudensieb ist wie bereits erwähnt, von herkömmlicher Art, wie es von Gerald A. Eastman in »Television Waveform Processing Circuits«, Copyright 1968, Tektronix, Inc. beschrieben wird. Das Amplitudensieb 10 trennt in herkömmlicher Weise die Synchronimpulse von der Bildinformation ab; anschließend wird die Vorderflanke der abgetrennten Synchronimpulse mittels der Verzögerungsstufe 20 um 300 ns (Nanosekunden) verzögert. Diese als Kurve 210 in F i g. 2 dargestellten verzögerten Synchronimpulse werden als Steuerimpulse für den Abtast- und Haltekreis 30 verwendet Als Abtast- und Haltekreis 30 können handelsübliche Ausführungen verwendet werden, die über einen Signaleingang, einen Ausgang und einen Steuereingang verfügen. Ein solcher Abtast- und Haltekreis besitzt zwei stationäre Betriebszustände: Während des Betriebszustands »Abtasten« erhält er das Eingangssignal und folgt diesem bis zum Befehl »Halten«; von diesem Zeitpunkt an hält er den letzten Pegelwert des Eingangssignals zum Zeitpunkt der Auslösung des Zustandwechsels durch das Steuersignal aufrecht. Vorliegend stellt der verzögerte, abgetrennte Synchronimpuls gemäß Signal 210 das Steuersignal für den Abtast- und Haltekreis 30 dar. Als Eingangssignal für den Abtast- und Haltekreis 30 wird das zusammengesetzte Videosignal an der Eingangsklemme 100 herangezogen, das zuvor mittels der Verzögerungsstufe 80 um 150 ns verzögert wurde. Dieses verzögerte Signalgemisch wird mittels des Steuersignals 220 ausgetastet, wobei Abtastwerte des verzögerten zusammengesetzten Videosignals während der Rückflanken des Steuersignals gewonnen werden.

Da die Vorderflar.ke des abgetrennten und als Steuersignal verwendeten Synchronimpulses 210 mittels der Verzögerungsstufe 20 um 300 ns verzögert wurde, das vollständige, abgetastete zusammengesetzte Videosignal mittels der Verzögerungsstufe 80 jedoch nur um 150 ns, wird der Abtastwert während des flachen Synchronbodens zum Zeitpunkt A des Signalverlaufs 220 gewonnen. Das Abtasten nur während des flachen Synchronbodens vermindert Klemmverzerrungen, die dann entstehen können, wenn der Abtastimpuls während der Vorder- oder Rückflanke des Synchronsignals auftritt. Der Abtastwert wird so lange gehalten, bis das Steuersignal nach positiven Spannungswerten geht. Anschließend wird der Abtastwert über eine Invertierstufe 40 geführt. Der invertierte Abtastwert ist in F i g. 2 als Signalverlauf 230 dargestellt Dieser invertierte Abtastwert wird mit dem Videosignal 240 zusammengefaßt, das mittels der Verzögerungsstufe 70 um 1 \\s verzögert wurde. Da das Videosignal 240 um 1 \is, der Abtastwert von der Abtastschaltung aber nur um 300 ns verzögert wurde:, setzt der Klemmvorgang während der vorderen Austastschulter des verzögerten Videosignals 240 zum Zeitpunkt A des Signal Verlaufs 240 ein. Daraus ergibt sich, daß die Vorderflanke des Synchronimpulses am Ausgang der Summierstufe unbeeinflußt ist, und zwar ungeachtet von Brummstörungen des Video-Eingangssignals. Dies resultiert aus dem Umstand, daß sich der KlemmDeee:! nur während einer Zeitdauer von

ungefähr 1 μβ ändern kann, wogegen sich dieser Pegel bei den bisher gebräuchlichen Amplitudensieb-Anordnungen während etwa 64 μβ bzw. während der horizontalen Zeilendauer ändern kann. Daraus ergibt sich, daß durch Brummstörungen verursachte Dachschrägen des Synchronbodens nicht genügend Zeit haben, sich nachteilig auf den Klemmvorgang auswirken zu können.

Das geklemmte Videosignal wird einer Vergleicherstufe 60 zugeführt, wo es mit einem an der Klemme 90 anstehenden Referenzsignal verglichen wird, das jedem Pegelwert des Synchronimpulses entsprechen kann. Normalerweise wird der 50%-Wert oder mittlere Amplitudenwert genommen. Das aus diesem Vergleich sich einstellende Ausgangssignal stellt dann das vom Videosignal abgetrennte Synchronsignal gemäß Signa!· verlauf 260 (F ig. 2) dar.

In F i g. 3 ist ein Schaltbild des ersten Amplitudensiebes 10 veranschaulicht, wie es in qiner Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Verwendung findet. Ebenso dargestellt ist in F i g. 3 die Verzögerungsstufe 20. Wie bereits erwähnt, ist das Amplitudensieb 10 in herkömmlicher Weise aufgebaut, so daß eine eingehende Beschreibung entbehrlich ist. Das Video-Eingangssignal wird dem Amplitudensieb 10 über eine Emitterfolger-Transistorstufe 200 zugeführt und zu einer Klemmdiode weitergeleitet die aus einem als Diode geschalteten Transistor 220 und einem Rückkopplungstransistor 210 besteht. Die beiden Transistoren 210, 220 wirken als Klemmdiode mit extrem rechteckförmigem Kennlinienknick. Der Anfangsstrom für die Kapazität 205 wird über den Widerstand 292 von der Pegelumsetzerstufe 290 und der aus den Transistoren 270 und 280 bestehenden, stromgekoppelten Stromquelle bereitgestellt. Das geklemmte Signal wird anschließend über eine Emitterfolger-Transistorstufe 230 ausgekoppelt Das am Emitter des Transistors 230 liegende Signal wird auf Synchronboden geklemmt wobei der Synchronboden sehr nahe an Nullpotential liegt Der tatsächliche Gleichspannungspegel des Synchronbodens ist in einem begrenzten Bereich mittels des Potentiometers 272 einstellbar, um möglichen Offsetfehlern der Transistoren 240 und 250 begegnen zu können. Zu Beginn liegt die Gleichspannung an der Basis des Transistors 250 auf Nullpotential, wobei das Potentiometer 272 so eingestellt ist daß die negative Spitze des Synchronsignals gerade den Transistor 240 öffnet Auf diese Weise wird an den Kollektoren der Transistoren 240 und 260 das abgetrennte Synchronsignal erzeugt Das Potentiometer 262 erlaubt die Einstellung der abfließenden Ladung des Transistors 260 und ruft damit eine Verzögerung der Vcrderflanke des Synchronimpulses hervor. Diese Einstellung wird normalerweise für eine Verzögerung von 300 ns vorgenommen.

Anschließend wird das abgetrennte Synchronsignal dem Abtast- und Haltekreis 30 zugeführt, dessen Schaltung in F i g. 4 dargestellt ist Das Videosignal wird dieser Schaltung an der Basis des Transistors 310 zugeleitet Der als Diode geschaltete Transistor 320 und der Widerstand 323 stellen den Ladewiderstand für die das Synchronsignal abtrennenden Transistoren 240 und 250 der Fig.3 dar. Der Transistor 330, dem das abgetrennte Synchronsignal zugeführt wird, stellt gleichsam einen Spiegel für den vom Amplitudensieb 10 ankommenden Strom dar. Während der Dauer des Synchronsignals wird über den Transistor 330 den Emittern der Differenzier-Transistorstufe 310/340 ein Strom von 1 mA zugeführt. Das Ausgangssignal der Differenzierstufe 310/340 wird den Transistoren 300 und 370 zugeführt, deren Ausgangssignal an eine integrierte Halteschaltung weitergeleitet wird, die aus einem mit zwei Steuerelektroden versehenen Feldeffekt-Transistor 380, zwei Kapazitäten 382 und 384 und einem Widerstand 386 besteht. Das abgetastete Videosignal wird am Kollektor eines Trennstufen-Transistors 360 abgenommen.

Das von dem Abtast- und Haltekreis 30 gemäß F i g. 4

ίο abgetastete Videosignal wurde zuvor bereits mittels der Verzögerungsstufe 80 gemäß Fig. 1 um 150ns verzögert Da die Vorderflanke des Synchronsignals mittels des Transistors 260 um 300 ns verzögert wurde, das abgetastete vollständige Videosignal dagegen nur um 150 ns, tritt der Abtastwert während des flachen Synchronbodens und nicht während der Vorder- oder Rückflanke des Synchronsignals auf.

Das abgetastete Videosignal wird der Summierstufe 50 zugeführt und dort mit dem eingangsseitigen Videosignal zusammengefaßt Das eingangsseitige Videosignal wird zuvor mittels der Verzögerungsstufe 70 um 1 \is verzögert Ein Schaltbild der Summierstufe 50 und der Verzögerungsstufe 70 ist in F i g. 5 dargestellt Am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 502 liegt das abgetastete Videosignal an, am nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 502 das verzögerte Videosignal anliegt Das Potentiometer 504 ist so eingestellt daß beliebige Brummstörungen am Ausgang des Differenzverstärkers 502 genau auf Null kompensiert sind. Da die Video-Eingangsspannung des Differenzverstärkers 502 um 1 us verzögert ist der Abtastwert des Abtast- und Haltekreises 30 dagegen nur um 300 ns, beginnt das bei der Summenbildung der Eingangssignale der Summierstufe 50 entstehende Klemmpotential Null während der vorderen Austastschulter des Videosignals. Damit ist unabhängig von höher- oder tieferfrequenten Brummstörungen die Vorderflanke des Synchronsignals stets unbeeinflußt

Das geklemmte Signal wird nun dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 602 der Vergleicherstufe 60 zugeführt Am zweiten Eingang des Differenzverstärkers 602 liegt eine Gleichspannung, die denjenigen Pegelwert festlegt bei dem das Synchronsignal aus dem geklemmten Videosignal aufgetastet

wird. Als Gleichspannungswert wird üblicherweise der 50%-Wert der Amplitude des am Eingang der Vergleicherstufe 60 liegenden Synchronsignals gewählt Eine Nachführung bei 50% Synchronsignalamplitude ist gängige Technik und soll hier nur der Vollständigkeit

so halber erwähnt sein. Diese Nachführung kann durch eine Schaltung vorgenommen werden, die dem Austastpegel am Ausgang des Differenzverstärkers 502 folgt und fiber einen sehr genau eingestellten Spannungsteiler verfügt

Das fehlerfrei abgetrennte und geklemmte Synchronsignal, welches von höher- oder tieferfrequenten Brummstörungen auf dem eingangsseitigen Videosignal befreit ist, wird über den als Trennstufe wirkenden Transistor 604 (Fig.5) ausgekoppelt und steht an der Ausgangsklemme 110 der Anordnung gemäß F i g. 1 zur Verfugung.

Es versteht sich, daß sich die vorstehend beschriebene Ausfühnmgsfonn der vorliegenden Erfindung in vielfacher Weise modifizieren oder ergänzen läßt ohne von dem offenbarten Erfindungsgedanken abzuweichen. So braucht z.B. die Invertierstufe 40 gemäß Fig. 1 nicht Bestandteil der Summierstuf e 50 zu sein. Vielmehr kann auch eine getrennte Invertierstufe 40 vorgesehen

werden. Weiterhin braucht die Signalumkehrung nicht unbedingt im Signalimpulszweig vorgenommen zu werden; hierzu kann auch der Videosignalzweig verwendet werden. Die Signalumkehrung ist jedoch in einem dieser beiden Signalzweige notwendig.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Abtrennen von horizontalen Synchronsignalen aus einem zusammengesetzten Videosignal mit einem Amplitudensieb, das einen Abtast- und Haltekreis tastet, der mit einer Trennschaltung verbunden ist die eine Vergleichsstufe enthält, der ein extern vorgegebener Referenzwert zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtast- und Haltekreis (30) ι ο vom zusammengesetzten Videosignal beaufschlagt und durch das Ausgangssignal des ebenfalls vom Videosignal beaufschlagten Amplitudensiebs (10) auf den Spitzenpegel des Synchronsignals abtastbar ist, daß an den Abtast- und Haltekreis (30) eine Invertierstufe (40) angeschlossen ist mit der die Vergleichsstufe (62) durch eine Summierstufe (50) verbunden ist der das zusammengesetzte Videosignal über eine erste Verzögerungseinrichtung (70) zugeführt ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß dem Abtast- und Haltekreis (30) das zusammengesetzte Videosignal über eine zweite Verzögerungseinrichtung (80) zugeführt ist deren Verzögerungszeit kleiner als diejenige der ersten Verzögerungseinrichtung (70) ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem Amplitudensieb (10) und dem Abtast- und Haltekreis (30) eine dritte Verzögerungseinrichtung (20) angeordnet ist deren Verzögerungszeit größer als diejenige der zweiten Verzögerungseinrichtung (80) und kleiner als diejenige der ersten Verzögerungseinrichtung (70) ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die erste Verzögerungseinrichtung (70) eine Verzögerungsleitung mit einer Verzögerungszeit von einer Mikrosekunde ist

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzögerungseinrichtung (80) eine Verzögerungsleitung mit einer Verzögerungszeit von einhundertundfünfzig Nanosekunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß die dritte Verzögerungseinrichtung (20) eine Verzögerungsleitung mit einer Verzögerungszeit von dreihundert Nanosekunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Summierstufe (50) und die Invertierstufe (40) einen Differenzverstärker (502) aufweisen.