DE3007466A1 - Klemmschaltung fuer ein videosignal - Google Patents
Klemmschaltung fuer ein videosignalInfo
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Description
N.V.Philips'Slöc;!aiwp3iiiü.i..i^.ΐ^.υ/Φι. .·. .._.. 3 Q O 7 & 6 6
17-12.1979 ^ PHN 9360
Klemmschaltung für ein Videosignal
Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmschaltung für ein Videosignal, die mit einem Differenzverstärker ausgebildet
ist, dessen Ausgang über eine Diode zu einem Verstärkereingang zurückgekoppelt sowie mit dem Ausgang der
Klemmschaltung verbunden ist, wobei von dem Verstärker ein Eingang mit einer eine Bezugsspannung führenden Klemme verbunden
ist und ein anderer Eingang zur Videosignalzufuhr mit einem Kondensator verbunden ist, der in einen Kondensatorauflade-
und -entladekreis aufgenommen ist.
Eine derartige Klemmschaltung ist in der deutschen
Offenlegungsschrift Nr. 2 433 ^52 beschrieben worden. Darin
ist angegeben, dass die Rückkopplung von dem Schaltungsausgang zu dem mit dem Trennkondensator verbundenen Verstärkereingang,
der für die Videosignalzufuhr bestimmt ist, erfolgt, wobei die eine Bezugsspannung führende Klemme mit
dem zweiten Verstärkereingang unmittelbar verbunden ist. Es ist beschrieben, dass beim Auftritt von Horizontal-Synchronimpulsen
in dem Videosignal und beim Überschreiten
der Bezugsspannung der Verstärker eine die Diode in den leitenden Zustand bringende Spannung abgibt, wodurch der
Kondensator, über den das Videosignal zugeführt wird. Der Kondensator erhält dadurch eine Spannung, bei der der
Pegel der Horizontal-Synchronimpulse in dem Ausgangssignal
auf die Bezugsspannung festgelegt bzw. geklemmt wird.
" Es stellt sich heraus, dass das Aufladen des zwischen
dem Ein- und Ausgang der Klemmschaltung liegenden Trennkondensators über die Diode während der Horizontal-Synchronimpulse
erfolgt oder mit anderen Worten: bei dem auf die Bezugsspannung Festlegen des Horizontal-Synchronimpuls-
pegels in dem Ausgangssignal ist der Ausgang mit dem Eingang
der Klemmschal bung, dem das Videosignal zugeführt wird, kapazitiv gekoppelt.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Klemmschaltung
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17.12.1979 y PHN 9360
zu schaffen, bei der beim Festlegen des Horizontal-Synchronimpulspegels
in dem Ausgangssignal der Ausgang von dem Eingang der Klemmschaltung effektiv getrennt ist und der
Impulspegel garantiert auf die Bezugsspannung festgelegt wird. Dies.e Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,
dass eine Klemmschaltung geschaffen wird, die das Kennzeichen
aufweist, dass ein Verbindungspunkt zwischen dem Ausgang der Klemmschaltung und der Diode zu dem Verstärkereingang
zurückgekoppelt ist, der über einen Widerstand mit der eine Bezugsspannung führenden Klemme verbunden ist,
und ein Verbindungspunkt zwischen dem Verstärkerausgang und der Diode mit dem Kondensatoraufladekreis verbunden ist.
Bei dem beschriebenen Aufbau ist beim Festlegen des Horizontal-Synchronimpulspegels in dem Ausgangssignal die
Diode gesperrt und diese ergibt eine effektive Trennung zwischen dem Aus- und Eingang der Klemmschaltung, in der
die Verstärkerrükkopplung unterbrochen ist. Das Aufladen
des Kondensators beim Eingang des Verstärkers erfolgt getrennt vom Ausgang.
Um bei der Klemmschaltung einen gewünschten Verstärkungsfaktor
(zum Beispiel nahezu gleich eins) zwischen dem Aus- und Eingangssignal zu verwirklichen.' weist diese das Kennzeichen
auf, dass der genannte Verbindungspunkt zwischen
dem Ausgang der Klemmschaltung und der Diode über einen Widerstand mit dem Verstärkereingang verbunden ist.
Eine Klemmschaltung, ausgebildet mit einem einfachen Kondensatoraufladekreis, weist das Kennzeichen auf, dass
der Kondensatoraufladekreis mit einem Transistor versehen ist, von dem eine Steuerelektrode mit dem genannten Verbindungspunkt
zwischen dem Verstärkerausgang und der Diode
verbunden ist, über welchen Transistor als Schalttransistor der Aufladekreis einschaltbar ist.
Eine weitere Ausführungsform mit einer einfachen Ansteuerung
des genannten Transistors weist das Kennzeichen auf, dass von dem genannten Transistor der Emitter als
Steuerelektrode mit dem genannten Verbindungspunkt und die
Basis mit der eine Bezugsspannung führenden Klemme verbunden
is t.
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Eine Ausführungsform der Klemmschaltung mit einem SignaJ-begi'enzerkreis
weist das Kennzeichen auf, dass der genannte Verbindungspunkt zwischen dem Verstärkerausgang und
der Diode über eine zweite Diode mit der erstgenannten Diode verbunden ist, welche Dioden mit entgegengesetzter Stromrichtung
vorgesehen sind und wobei der Diodenverbindungspunkt über einen Widerstand mit einer eine Spannung führenden
Klemme zur Bildung eines Begrenzerkreises verbunden ist. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Klemmschaltung,
Fig. 2 zur Erläuterung der Wirkungsweise der Klemmschaltung
nach Fig. 1 einige Signalkurven als Funktion der Zeit,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Klemmschaltung mit einem Begrenzerkreis, Fig. h zur Erläuterung der Wirkungsweise der Klemmschaltung
nach Fig. 3 einige Signalkurven als Funktion der Zeit.
Von der Klemmschaltung nach Fig. 1 ist ein Eingang durch 1 bezeichnet, welchem Eingang 1 ein Eingangssignal S1
zugeführt wird, dessen Signalkurve in Fig. 2 als Funktion der Zeit t dargestellt ist. Durch 2 ist ein Ausgang der
Klemmschaltung bezeichnet, an dem ein Ausgangssignal S2
vorhanden ist. In Fig. 2 ist die Signalkurve des Signals S2 dargestellt. Bei Zufuhr des Signals S1 niit einem SS-Wert
von Spitze zu Spitze gleich 1 V, hat das Signal S2 einen SS-Wert von etwa 0,5 V. Das Signal S1 ist ein Videosignal,
das mit Horizontal-Synchronimpulsen und einem Videoinhait mit einer allmählichen Signalzunahme von einem Schwarzpegel
b bis zu einem Maximalweisswert w dargestellt ist, wonach ein Signalsprung zum Schwarzpegel b auftritt. Die
Höhe der Horizontal-Synchronimpulse beansprucht auf vorgeschriebene Weise beispielsweise ein Viertel des SS-Wertes,
wobei in Fig. 2 auf demselben Pegel der Schwarzpegel b angegeben ist, der jedoch auf 30$ des SS-Wertes liegen kann.
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Von dem Eingangssignal S1 ist nur der SS-¥ert von Bedeutung,
wobei der Schwarzpegel b einen beliebigen Wert hat, der von der Signalverarbeitung in den vorgehenden nicht angegebenen
Schaltungsanordnungen abhängig ist. Mit Hilfe der Klemmschaltung
,nach Fig. 1 wird der Schwarzpegel b in dem Ausgangssignal
S2 auf eine bestimmte Spannung dadurch festgelegt, dass der Gleichspannungspegel der Horizontal-Synchron-Impulse
in dem Ausgangssignal S2 auf eine Bezugsspannung Vr,
die beispielsweise Massepotential sein kann, festgelegt bzw. geklemmt wird. Die Bezugsspannung Vr ist an einer Klemme 3
der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 vorhanden.
Der Eingang 1 der Klemmschaltung ist übei eine Reihenschaltung
aus einem Trennkondensator k und'einem Widerstand 5
mit einem (+)-Eingang eines Differenzverstärkers 6 verbunden.
Der (+)—Verstärkereingang liegt weiterhin über einen Widerstand
7 am Kollektor eines pnp-Transistors 8, der über einen Elektrolytkondensator 9 mit Masse und über einen
Widerstand 10 mit einer eine Speisespannung entsprechend -6V führenden Klemme verbunden ist. Der Emitter des Transj-stors
8 liegt über einen Widerstand 11 an einer eine Speisespannung
entsprechend +6V führenden Klemme. Die Basis des Transistors 8 liegt an einem Verbindungspunkt zweier Widerstände
12 und 13» die zwischen einer eine Speisespannung
entsprechend +6V führenden Klemme und dem Kollektor eines npn—Transistors lh in Reihe angeordnet sind. Die Basis des
Transistors "\k ist mit der die Bezugs spannung Vr führenden
Klemme 3 verbunden. Der Emitter des Transistors 14 ist mit
dem Ausgang des Verstärkers 6 verbunden, der weiterhin mit der Anode einer Diode 15 verbunden ist, welcher Verbindungspiinkt
durch 16 bezeichnet ist. Die Kathode der Diode I5 ist
mit dem Ausgang 2 der Klemmschaltung verbunden, wobei durch
17 der Verbindungspunkt bezeichnet ist. Der Verbindungspunkt 17 ist unmittelbar mit dem (-)-Eingang des Verstärkers
6 und über einen Widerstand 18 mit der Klemme 3 verbunden.
Die Klemmschaltung nach Fig. 1 ist auf diese Weise mit einem Kondensatoraufladekreis (5,7»8,11-14) ausgebildet, über den
die beisen Kondensatoren h und 9 periodisch aufgeladen werden, wobei es einen Kondensatorentladekreis mit einem
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einzigen Widerstand 10 für den Kondensator 9 und mit den
Entladewiderständen 5» 7 und 10 in Reihe für den Kondensator, k gibt, wobei die Klemme 1 über die Eingangssignalquelle
gleichetrommässig mit der Speisequelle von -6 V verbunden %ist.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Klemmschaltung nach Fig. 1 sind in Fig. 2 weiterhin die Signalkurven
zweier Signale S3 und Sk dargestellt. Das Signal S3 bzw. Sk
tritt an der Basis bzw. am Kollektor des Transistors 8 auf.
Es wird von einem Zeitpunkt ti ausgegangen. Zu dem Zeitpunkt
ti tritt das Signal S1 mit einem Wert auf, der bei Wiedergabe einem hellgrauen Bildteil entsprechen müsste, was bei
der Widergabe des Signals S2 erfolgt, da die Horizontal-Synchronimpulse auf die Bezugsspannung Vr festgelegt bzw.
geklemmt sind. Über den rückgekoppelten Verstärker 6 tritt die Signaländerung in dem zur Hälfte dem (+)-Eingang zugeführten
Signal SI, und zur Hälfte in dem dem (-)-Eingang zugeführten Signal S2 auf, da vorausgesetzt wird, dass die
Widerstände 5 und 7 denselben Wert aufweisen. Die Transistoren Ik und 8 sind gesperrt, und das Signal S4 zeigt eine
SpannungsSenkung, die durch die Entladung der Kondensatoren
9 und k verursacht ist.
Zu einem Zeitpunkt t2 tritt der Signalsprung w zum Schwarzpegel b in dem Eingangssignal S1 auf, welcher Signalsprung
zur Hälfte in dem Ausgangssignal· S2 auftritt. Zu einem Zeitpunkt t3 tritt die Vorderflanke des Horizontal-Synchronimpulses
auf. Zu diesem Zeitpunkt t3 bewirkt die Impulsvorderflanke, dass die Spannung an dem Punkt 16 mit
einem Sprung abfällt, welcher Spannungssprung über die Diode 15 zu dem Punkt 17 weitergeleitet wird. Die Spannung
am Punkt. 17 sinkt auf die Bezugsspannung Vr, wobei die Diode 15 gesperrt wird. An der Anode der gesperrten Diode
tritt dann eine Spannung Vr '+ Vx,^ auf, wobei V__ einerseits
die Basis-Emitter-Schwellenspannung eines Transistors (beispielsweise des Transistors 14) und andererseits dor
Anode-Diodenspannungsabfall einer leitenden Diode (15) ist. Während der Punkt 17 durch die gesperrte Diode 15 die an
der Klemme 3 vorhandene Bezugsspannung Vr beibehält, sinkt
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die Spannung am Punkt 16 weiter. Dabei tritt an dem (-)-Eingang
des nicht mehr rückgekoppelten Verstärkers 6 die Bezugsspannung Vr auf, während an dem (+)—Verstärkereingang
der weitergehende Spannungssprung in der Xmpulsvorderflanke
zu dem Zeitpunkt t3 auftritt. Zu dem Augenblick, wo am
Punkt 16 die Spannung Vr-V auftritt, wird der Transistor
leitend. Dadurch tritt in dem Signal S3 ein Spannungssprung von +6V auf beispielsweise +kV auf, wonach auch der
Transistor 8 leitend wird. Über den durch den Schalttransistor Ik eingeschalteten Transistor 8 wird den Kondensatoren
9 und k Strom zugeführt. Der sich daraus ergebende Spannungsanstieg
nach dem Zeitpunkt t3 am Kollektor des Transistors ist in Fig. 2 in dem Signal Sk dargestellt. Die Spannung
an dem (+)-Eingang des Verstärkers 6 steigt dadurch, welcher Spannungsanstieg über den in diesem Zeitbereich nicht zurückgekoppelten
Verstärker 6 einen Spannungsanstieg am Punkt 16 ergibt. Der Transistor Ik wird dabei allmählich
weniger Strom führen, was den im Signal S3 dargestellten
Signalverlauf nach dem Zeitpunkt t3 ergibt. Zu dem Zeitpunkt
tk erreicht die Spannung am Punkt 16 den Vert Vr-V ,
wodurch der Transistor 14 sperrt ebenso wie der Transistor Dabei bleiben die Diode 15 ausserhalb des leitenden Zustandes,
während das Aufladen des Kondensators 9 und k fvufhört.
Zu einem Zeitpunkt t5 tritt daraufhin die Rückflanke
des Horizontal-Synchronimpulses in dem Signal S1 auf. Der positiv gerichtete Spannungssprung ergibt über den
Verstärker 6 einen positiv gerichteten Spannungssprung am
Punkt 16, wodurch beim Überschreiten des ¥ertes Vr+V01^ die
iilir
Diode 15 in den leitenden Zustand gelangt und die Rückkopplung
beim Vers Lärker 6 wiederhergestellt wird. Nach dem Zeitpunkt t5 ist der rückgekoppelte Verstärker 6 auf
die bei dem Zeitpunkt ti beschriebene Art und Weise wirksam.
In Fig. 2 ist bei dem Signal Sk ein durch die Kondensator-
^5 entladung herbeigeführter Spannungsabfall entsprechend
10 mV als Beispiel dargestellt, was bei dem SS-Wert von 1 V einer Signalverringerung um 1% entspricht, was dazu führt,
dass das Signal S2 einen um 5 mV niedrigeren Spannungswert
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hat für den Maximalweisswert w als der erforderliche 0,5 V-Wert.
Weiterhin ist bei dem Signal Sk aus Fig. 2 der Wert yV als Mittelwert angegeben. Der Wert yV hängt von dem mittleren
Signalwert des Videoeingangssignals S1 ab, welcher Wert durch den Videoinhalt und durch den Gleichspannungspegel
bestimmt wird.
Der beschriebene Aufbau der Klemmschaltung nach Fig.1
bietet den grossen Vorteil, dass bei gesperrter Diode zwischen dem Zeitpunkt t3 und t5 der Ausgang 2 garantiert
die Bezugsspannung Vr führt, während das Aufladen der
Kondensatoren 9 und k keinen einzigen Einfluss auf die
Ausgangsspannung ausübt. Die Diode 15 ergibt zwischen den
Zeitpunkten t3 und t5 eine sehr wirksame Signaltrennung
zwischen dem Ausgang 2 der Klemmschaltung, die die konstante Bezugsspannung Vr führt und dem Aufladen der Kondensatoren
9 und k bei dem (+)-Eingang des nicht rückgekoppelten
Verstärkers 6.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird von dem Transistor 14 der Emitter als Steuerelektrode benutzt,
wobei die Basis an eine Gleichspannung angeschlossen ist, für die die Bezugsspannung Vr gewählt ist. Statt einer
Steuerung am Emitter könnte auch eine Steuerung an der Basis durchgeführt werden.
In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der
Klemmschaltung sind bereits bei der Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 beschriebene Elemente mit denselben Bezugszeichen angegeben. Es fehlt dabei der Trennkondensator k,
der auch bei einer weiterhin ungeänderten Ausführungsform
nach Fig. 1 fortgelassen werden kann. Dadurch gibt es für den einzigen Kondensator 9 einen Kondensatoraufladekreis
8, 11-14). Hinzugefügt ist ein Widerstand 19 zwischen
dem Punkt 17 und dem Verbindungspunkt des (-)-Verstärkereinganges
und des Widerstandes 18. Unter der Voraussetzung dass die Widerstände 18 und 19 denselben Wex-t aufweisen
und auch die Widerstände 5 und 7 einen (anderen) gleichen
Wert haben, folgt, dass das Signal S2 einen SS-Wert hat, der dem SS-Wert (1V) des Signals S1 nahezu entspricht.
Die bereits bei Fig. 1 und 2 beschriebene Kondensator-
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entladung, die 1$ des SS-¥ertes des Signals S1 entspricht,
ergibt den in Fig. h bei dem Maximalweisswert w angegebenen
Spannungsunterschied entsprechend 10 mV. Der Widerstand 19
könnte auch bei einem weiterhin ungeänderten Aufbau der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 verwendet werden.
Die Schaltungsanordnung nach Fig.3 ist mit einer Diode
20 versehen, deren Kathode mit dem Punkt 16 und deren Anode
mit der Anode der Diode 15 verbunden ist, welche Anoden über einen Widerstand 21 mit einer eine Spannung entsprechend
+6V führenden Klemme verbunden sind. Die Diode 20 und der Widerstand 21 bilden einen Begrenzerkreis (20,21)
für Signalspitzen in dem Eingangssignal S1, die den Maximalweisswert
w um beispielsweise mehr als 10$ des SS-Wertes entsprechend 1V überschreiten.
In Fig. 4 ist das Signal S1 mit einer dem Maximalweisswert
w überschreitenden Signalspitze dargestellt. Die Signalspitze in dem Signal S1 führt zu einer derart grossen
positiven Signalspitze in dem Verstärkersignal an dem
Punkt 16, dass die Diode 20 sperrt. Dabei ist der Punkt 17 in einen Spannungsteiler aufgenommen, der durch den Widerstand
21, die leitende Diode 15 und die Widerstände I9 und
18 gebildet wird. Bei Verwendung einer Diode 15» die einen
Strom entsprechend 0,55 niA bei einem Spannungsabfall von
0,7 V führt, von Widerständen 18 und 19 von je 1000 0hm
und bei Verwendung eines Widerstandes 21 von 7^00 Ohm
zwischen +6V und Vr 1 OV, folgt eine maximal mögliche Spannung entsprechend +1,1V am Ausgang 2.
Der Begrenzerkreis (2O,21) ist bei Signalwerten grosser
aJs der Maximalweisswert w wirksam und hat keinen Einfluss
auf das Festlegen in dem Signal S2 des Horizontal-Synchronimpulspegels
auf die Bezugsspannung Vr. Die bei Fig. 1 beschriebene Wirkungsweise der Klemmschaltung beim Sperren
der Diode I5 gilt nach wie vor mit dem Unterschied, dass
beim Erreichen der Bezugsspannung Vr an dem Punkt 17 der Punkt 10 nicht die Spannung Vr+V , sondern die Spannung Vr
führt. Die SpannungsSenkung an dem Punkt 16 bis Vr - V
ergibt, dass der Transistor 14 leitend wird und der Kondensatoraufladekreis
(8, 11-14) für den Kondensator 9 einge-
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schaltet wird.
Für ein Ausführungsbeispiel einer Klemmschaltung nach der Erfindung können die nachfolgenden Werte für die Elemente
gewählt werden:
Kondensator 4 Widerstände 5 und
Verstärkungsfaktor des Verstärkers 6
Kondensator 9 Widerstand 10 Widerstand 11
Widerstand 12 Widerstand 13 Widerstände 18 und Widerstand 21
100 | /nF |
4700 | 'iL· |
50 | bis 100 |
10 | /UF |
hl | kXi- |
470 | SL- |
4700 | JL· |
10 | k_G- |
1 | k -CL |
7600 | JL· |
«ÜQ38/0691
Claims (1)
17.12.1979 "*" PHN 936ο
PATENTANSPRÜCHE
Klemmschaltung für ein Videosignal, die mit einem Differenzverstärker ausgebildet ist, dessen Ausgang über
eine Diode zu einem Verstärkereingang zurückgekoppelt sowie mit dem Ausgang der Klemmschaltung verbunden ist,
wobei von dem Verstärker ein Eingang mit einer eine Bezugsspannung führenden Klemme verbunden ist und ein anderer
Eingang zur Videosignalzufuhr mit einem Kondensator verbunden ist, der in einen Koridensatorauflade-und -entladekreis
aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungspunkt zwischen dem Ausgang (2) der Klemmschaltung
und der Diode (15) zu dem Verstärkereingang (-) zurückgekoppelt
ist, der über einen Widerstand (18) mit der eine Bezugsspannung führenden Klemme (3) verbunden ist,
und ein Verbindungspunkt (16) zwischen dem Verstärkerausgang und der Diode (15) mit dem Kondensatoraufladekreis
(5»7>8, 11-14) verbunden ist.
2. Klemmschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Verbindungspunkt (17) zwischen dem
Ausgang (2) der Klemmschaltung und der Diode (15) über
einen Widerstand (19) mit dem Verstärkereingang (-) verbunden
ist.
3. Klemmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatoraufladekreis
(5»7j8, 11-14) mit einem Transistor (i4) versehen ist,
von dem eine Steuerelektrode mit dem genannten Verbindungspunkt (16) zwischen dem Verstärkerausgang und der Diode (15)
verbunden ist, über welchen Transistor (i4) als Schal L-transistor
der Aufladekreis (5,7,8, 11-14) einschaltbar ist. k. Klemmschaltung nach Anspruch 3>
dadurch gekennzeichnet, dass von dem genannten Transistor (i4) der Emitter als
Steuerelektrode mit dem genannten Verbindungspunkt (16) und die Basis mit der eine Bezugsspannung führenden Klemme
(3) verbunden ist.
OIO03S/0691
17.12.1979 2 PHN 936O
5· Klemmschaltung nach, einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Verbindungspunkt (16) zwischen dem Verstärkerausgang und der Diode (15)
über eine zweite Diode (20) mit der erstgenannten Diode (15) verbundenvist, welche Dioden (15>2O) mit entgegengesetzter
Stromrichtung vorgesehen sind und wobei der Diodenverbindungspunkt
über einen Widerstand (21) mit einer eine Spannung führenden Klemme zur Bildung eines Begrenzerkreises
(20, 21) verbunden ist.
010038/0691
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: HARTMANN, H., DIPL.-ING., PAT.-ASS., 2000 HAMBURG |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |