DE3017934A1 - Automatische frequenz- und phasenregelschaltung fuer fernseh-horizontalablenkungszwecke mit einem durch die doppelte horizontalfrequenz gesteuerten phasendetektor - Google Patents

Description

RCA 73,47 6

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Automatische Frequenz- und Phasenregelschaltung für Fernseh-Horizontalablenkungszwecke mit einem durch die doppelte Horizontalfrequenz gesteuerten Phasendetektor

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Frequenz- und Phasenregelschleife für die Fernseh-Horizontalfrequenz, bei welcher die Schleifenverstärkung während des Vertikalablenkzyklus periodisch erhöht wird, um Fehler zu kompensieren, die unmittelbar bevor oder während des Vertikalaustastintervalls auftreten.

Fernsehbilder werden erzeugt, indem man einen Elektronenstrahl wiederholt über die Oberfläche des Sichtschirmes einer Bildröhre führt, so daß eine helle Rasterfläche entsteht. Die Elektronenstrahlintensität der Bildröhre wird durch Videosignale moduliert, so daß auf dem Schirm Bilder entsprechend den darzustellenden Bildern entstehen, üblicherweise sieht man beim Fernsehen eine schnelle Horizontalabtastung in Verbindung mit einer relativ langsamen Vertikalabtastung vor. Die Abtastung in Vertikal- und Horizontalrichtung ist synchronisiert mit Synchronsignalen, die in einem Videosignalgemisch zusammen mit dem darzustellenden Videosignal enthalten sind. Die Synchronsignale werden aus dem Signal-

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gemisch abgetrennt und dann zur Synchronisierung der Vertikal- und Horizontalablenkschaltungen benutzt.

Eine Synchronsignalabtrennschaltung zum Abtrennen des Horizontalsynchronsignals vom Videosignalgemisch enthält eine Differenzierschaltung und eine Schwellwertschaltung. Die Differenzierschaltung koppelt selektiv Signale bei und oberhalb der Horizontalsynchronisierfrequenz an die Schwellwertschaltung. Letztere erzeugt aufgrund der höhere Frequenz und höhere Amplitude aufweisenden Synchronsignalanteile des Videosignalgemisches eine Folge von Synchronimpulsen.

Die im Videosignalgemisch enthaltenen Vertikalsynchronisiersignale sind Impulse hoher Amplitude mit relativ niedrigfrequenten Komponenten. Das richtige Vertikalsynchronsignal hat die Dauer von drei Horizontalzeilen. Damit der Informationsfluß für die Horizontalsynchronisierung während der Vertikalsynchronisierintervalls aufrechterhalten bleibt, enthält der Vertikalsynchronisierimpuls Einschnitte, durch welche der Horizontaloszillator- synchronisiert werden kann. Im NTSC-Fernsehsystem erfolgt die Vertikalabtastung eines Bildes während zweier aufeinanderfolgender Halbbildintervalle, wobei die Horizontalabtastzeilen ineinandergeschachtelt sind. Diese Verschachtelung erfordert es, daß die Horizontaloszillatorfrequenz in einer exakten Beziehung zur Vertikalfrequenz gehalten wird. Um zu helfen, daß die Vertikalsynchronsignalabtrennschaltung eine exakte Zeitbeziehung beim Abtrennen der Vertikalsynchronimpulse einhält, sind im Videosignalgemisch Ausgleichsimpulse während einer Periode von drei Horizontalzeilen vor und nach dem Vertikalsynchronintervall vorgesehen. Die Ausgleichsimpulse treten mit der doppelten Frequenz der Horizontalsynchronimpulse auf. Die Einschnitte während des Vertikalsynchronimpulsintervalls wiederholen sich ebenfalls mit der doppelten Frequenz der Horizontalsynchronimpulse.

Bei Fernsehsystemen, wo die Videosignalgemische auf einen Träger moduliert und gesendet werden, befinden sich viele Fernsehempfänger in Gebieten in großer Entfernung vom Sender, wo dann ein

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schwaches Signal zu erwarten ist. Wegen des Vorhandenseins des unvermeidlichen thermischen Rauschens und auch wegen verschiedener Arten von Störsignalen, die in der Nähe des Empfängers auftreten können, ist zu erwarten, daß das empfangene Videosignalgemisch und die aus diesem abgeleiteten Synchronisiersignale mit elektrischen Störungen vermischt sind. Diese elektrischen Störungen zeigen sich als zufällige Änderungen der gewünschten Signalamplitude und können den Betrieb des Sichtgerätes erheblich stören. Normalerweise führt eine störungsbehaftete Synchronisation zu einem vertikalen und horizontalen Bildzittern oder in stärkeren Fällen zu einem Wandern oder Verzerren des auf dem Raster dargestellten Bildes. Die gesendeten Synchronsignalimpulse wiederholen sich mit einer Frequenz, die sehr sorgfältig bestimmt und außerordentlich stabil gehalten wird. Da aber das Vorhandensein von Störungen die Synchronisiersignale in zufälliger Weise überdeckt, ist es üblich geworden, die Synchronisierung der Horizontalablenkschaltung durch das Horizontalsynchronimpulssignal unter Verwendung eines Oszillators durchzuführen, dessen Freilauffrequenz nahe der Horizontalablenkfrequenz liegt und dessen genaue Frequenz und Phase indirekt mit Hilfe einer Phasensynchronisierschieife (PLL) so geregelt wird, daß sie mit Frequenz und Phase des Synchronsignals übereinstimmt. Wenn also irgendein Synchronimpuls durch Störungen überdeckt wird, dann bleibt die Oszillatorfrequenz praktisch unverändert, und die Ablenkschaltungen erhalten weiterhin reguläre Ablenksteuerimpulse. Zufällige Veränderungen in der scheinbaren Ankunftszeit der Synchronisiersignale werden durch ein Phasensynchronisierschleifenfilter ausgemittelt, so daß die Ablenksteuerimpulse in engem Synchronismus mit den Videosignalen bleiben.

Da die Phasensynchronisierschieife ein Rückkopplungssystem ist, tritt ein unerwünschter Restphasenfehler zwischen Oszillatorsignal und Synchronisiersignal auf. Im Sinne einer Kleinhaltung des Fehlers ist eine hohe Schleifenverstärkung erwünscht, aber wegen Toleranzen der Schleifenkomponenten wird die Schleife dann empfindlicher gegen störendes Rauschen. Dem kann man durch Herabsetzung der für geschlossene Schleife geltenden Bandbreite der

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Phasensynchronisierschleife begegnen, jedoch kann dadurch die Ansprechzeit auf Ausgleichsvorgänge unerwünschterweise herabgesetzt werden. Es ist daher oft ein Kompromiß zwischen Schleifenverstärkung und Bandbreite notwendig.

Mit dem Aufkommen integrierter Schaltungen für die Signalverarbeitung bei kleiner Leistung in Fernsehgeräten ist es üblich geworden, in einer Phasensynchronisierschleife die von der Synchronsignaltrennschaltung abgeleiteten Horizontalsynchronisiersignale mit einer vom geregelten Horizontaloszillator erzeugten Rechteckschwingung anstatt mit einem Sägezahnsignal zu vergleichen. Während des Synchronimpulsintervalls tastet der Phasendetektor der Phasensynchronisierschleife eine erste Stromquelle, welche einen Speicherkondensator mit einer ersten Polarität auflädt, wenn die Oszillatorrechteckausgangsschwingung einen hohen Wert hat, während bei niedrigem Wert des Oszillatorausgangssignals die erste Stromquelle gesperrt wird und eine zweite Stromquelle eingeschaltet wird, die so gepolt ist, daß sie den Kondensator entlädt. Wenn also die Übergangszeit der Ausgangsrechteckschwingung des Oszillators zum Synchronimpuls zentrisch ist, dann sind die Lade- und Entladeströme gleich, und die resultierende Kondensatorspannung ändert sich nicht. Dadurch wird die Oszillatorfrequenz konstant gehalten.

Bei dieser Art von Phasendetektor kann die Phasendetektorverstärkung und damit die Schleifenverstärkung der Phasensynchronisierschleife während der Ausgleichs- und Synchronimpulsintervalle abnehmen. Eine solche Abnahme der Verstärkung der Phasensynchronisierschleife kann von Nachteil sein, wenn während des Vertikalaustastintervalles eine schnelle Änderung der Horizontaloszillatorfrequenz oder Phase notwendig ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Fernsehempfänger benutzt wird zur Wiedergabe von Informationen, die auf einem Heimvideobandgerät aufgezeichnet sind. Solche Bandgeräte haben oft mehrere Wiedergabeköpfe, deren jeder mechanisch über das Band geführt wird. Bei einem üblichen Prinzip werden zwei Köpfe benutzt, die das Band abwechselnd für die Dauer eines Vertikalhalbbildes überstreichen. Um einen Verlust oder Unterbrechungen der wiedergegebenen Infor-

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mation zu vermeiden, läßt man den Beginn des nachfolgenden Bildes durch den zweiten Kopf im wesentlichen gleichzeitig mit dem Ende des Abfühlens durch den ersten Kopf erfolgen. Jedoch führen kleine Unterschiede in der Bandspannung oder in den Dimensionen des mechanischen Bandtransportes, welcher bei der Bandwiedergabe im Vergleich zur Spannung und den Dimensionen bei der Bandaufnahme auf das Band einwirken, zu Zeitunterschieden zwischen aufeinanderfolgenden Horizontalsynchronimpulsen in der Information verglichen zwischen Aufnahme und Wiedergabe, insbesondere beim Umschalten zwischen den Köpfen. Dies führt zu einer Diskontinuität oder einer schrittförmigen Änderung in der Phase der Horizontalsynchronimpulse, welche für die Synchronisierung des Horizontaloszillators zur Verfügung stehen, und ein solcher Schritt tritt normalerweise etwa fünf Horizontalzeilen vor dem Ende eines Vertikalabtastintervalles und dem Beginn des Vertikalaustastintervalles auf. Eine schnelle Oszillatoränderungsgeschwindigkeit während des Vertikalaustastintervalls ist notwendig für die Übereinstimmung der Horizontaloszillatorphase mit der Synchronisiersignalphase nach der Schrittänderung, und diese Übereinstimmung muß vorliegen, ehe die Abtastung für das nächstfolgende Halbbild beginnt.

Es ist aus der US-PS 3 846 584 vom 5. November 1974 (Erfinder Itoh) bekannt, das Schleifenfilter aus der Phasensynchronisierschleife für einen Zeitraum abzutrennen, der unmittelbar nach dem Auftreten des Vertikalsynchronsignals folgt, jedoch kann eine Abnahme der Verstärkung der Phasensynchronisierschleife während der Ausgleichs- und Vertikalsynchronimpulsintervalle, wie es bei Vorhandensein von Ausgleichsimpulsen oder Einschnitten der Fall sein kann, eine schnelle Änderung des Horizontaloszillators verhindern und damit die Anpassung an eine solche Schrittänderung unterbinden. Dies kann an der Rasteroberseite auftreten als scheinbare Verbiegung oder Verzerrung von Vertikallinien im wiedergegebenen Bild. Selbst wenn die dem wiederzugebenden Videosignal zugeordneten Synchronisiersignale keine schrittförmige Phasenänderung aufweisen, kann eine Abnahme der Phasensynchronisierschleifenverstärkung während der Ausgleichs- und Vertikalsynchronimpulsintervalle nachteilig sein. Dies kann beispielswei-

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se der Fall sein, wenn die beiden getasteten Stromquellen bei dem erwähnten Phasendetektortyp ungleiche Amplituden haben. Ungleiche Auflade und Entladeströme führen zu einer zunehmenden Änderung des Horizontaloszillatorregelsignals und können dazu führen, daß der Oszillator während der Ausgleichs- und Vertikalsynchronintervalle, in denen die Phasensynchronisierschleifenverstärkung niedrig ist, aus seiner Frequenz weggesteuert wird. Wird die Schleifenverstärkung während dieses Intervalls angehoben, wie dies in der oben genannten US-Patentschrift vorgeschlagen wird, dann kann der Oszillator sehr schnell von seiner Frequenz wegwandern, und es kann dann eine ungenügende Zeit vor Beginn des nächstfolgenden Abtastintervalls für die Korrektur übrigbleiben, und man erhält eine scheinbare Verbiegung oder Verzerrung der Vertikallinien des wiedergegebenen Bildes.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält eine automatische Frequenz- und Phasenregelschleife für einen Horizontaloszillator eines Fernsehempfängers, welcher sich zur Verwendung für Synchronsignale eignet, in denen zeitliche Instabilitäten auftreten, ein Filter mit umschaltbarer Zeitkonstante, welches zwischen den Ausgang des Schleifenphasendetektors und den Eingang des Horizontaloszillators geschaltet ist« Eine Zeitsteuereinrichtung, die mit dem Ausgang des Horizontaloszillators gekoppelt ist, liefert Zeitsteuersignale an eine Wähleinrichtung, die mit einem Zeitkonstantensteuereingang des Filters gekoppelt ist, um eine erste vorbestimmte Zeitkonstante für das Filter aus- ■ zuwählen, wenn ein erstes Zeitsteuersignal zu einem Zeitpunkt vorliegt, der innerhalb einer horizontalzeilenfrequenten Periode einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden horizontalfrequenten Synchronsignalen liegt, und um einen zweiten vorbestimmten Zeitkonstantenwert für das Filter bei Auftreten eines zweiten Zeitsteuersignals zu einem Zeitpunkt zu liefern, der nach der vorerwähnten Mehrzahl aufeinanderfolgender horizontalfrequenter Synchronisiersignale und vor dem Ende des Vertikalaustastintervalls auftritt.

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In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein teilweise als Blockschaltbild ausgeführtes Schaltbild eines Fernsehempfängers mit einer Frequenz- und Phasenregelschleife gemäß dem Stande der Technik;

Fig. 2 und 3 Amplituden/Zeit-Diagramme bestimmter Spannungs- und Stromverläufe zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers gemäß der Erfindung und

Fig. 5 Amplituden/Zeit-Diagramme zur Veranschaulichung der in Fig. 4 dargestellten Schaltung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Fernsehempfänger ist eine Antenne 6 zum Empfang von Fernsehfunksignalen vorgesehen; sie ist an einen Tuner angeschlossen, der auch einen Zwischenfrequenzverstärker und Videodetektor enthält und insgesamt als Block 8 dargestellt ist: Er gibt ein Videosignalgemisch ab, das über eine Leitung 0 an eine Tonsignalverarbeitungsschaltung 10 und von dieser an einen Lautsprecher 12, Leuchtdichte- und Farbsignalverarbeitungsschaltungen 14 und eine Synchronsignaltrennschaltung 16 weitergeleitet werden. Die von der Schaltung 14 gelieferte Leuchtdichte- und Farbinformation wird über eine geeignete Leuchtdichte- und Farbtreiberschaltung 18 einer Bildröhre 20 zugeführt.

Die Synchronsignaltrennschaltung 16 trennt die Vertikalsynchronsignale vom Videosignal ab und führt sie über eine Leitung V einer Vertikalablenkschaltung 22 zu, welche sich wiederholende Sägezahntreibersignale erzeugt, die in Synchronismus mit den Vertikalsynchronsignalen den Vertikalablenkwicklungen 24 der Bildröhre zugeführt werden.

Die Synchronsignaltrennschaltung 16 trennt auch die Horizontalsynchronsignale vom Videosignalgemisch ab und führt sie über eine Leitung A einem Phasendetektor 30 zu, der eine erste und eine zweite UND-Schaltung 32 bzw. 34 enthält, welche jeweils mit einem

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Eingang an die Leitung A angeschlossen sind. Ein Schleifenfilter 50 enthält einen Filterkondensator 52, der mit einem Ende an Masse liegt und dem über eine getastete Stromquelle 42 ein Ladestrom von der Spannungsquelle B+ zugeführt wird. Parallel zum Kondensator 52 liegt eine zweite getastete Stromquelle 44 zur Entladung des Kondensators. Die getastete Stromquelle 42 wird durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 32 gesteuert, und die getastete Stromquelle 44 wird durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 34 gesteuert. Die Spannung am Kondensator 52 stellt das gefilterte Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung 30 dar. Dieses Ausgangssignal wird einem Horizontaloszillator (VCO) 60 zugeführt, dessen Frequenz steuerbar ist. Der Oszillator 60 erzeugt Ausgangssignale, die dem Eingang einer Horizontalablenkschaltung 62 zugeführt werden, welche unter Steuerung durch den Oszillator 60 einen Horizontalablenkstrom erzeugt. Dieser Ablenkstrom wird den Horizontalablenkwicklungen 64 der Bildröhre 20 zugeführt. Die Horizontalablenkschaltung 62 steuert auch einen Hochspannungsgenerator 66 an, welcher eine Endanodengleichspannung für die Bildröhre erzeugt.

Der Ausgang des Horizontaloszillators 60 wird auch über eine Leitung B einem zweiten Eingang der UND-Schaltung 34 und über einen Inverter 36 einem zweiten Eingang der UND-Schaltung 32 zugeführt.

Im Betrieb der Schaltung nach Fig. 1 wird das Rundfunk-Trägersignal selektiert und mit einer Zwischenfrequenz gemischt, dann verstärkt und demoduliert, so daß ein Videosignalgemisch entsteht, welches der Information des selektierten Rundfunksignals entspricht. Die Färb- und Leuchtdichteanteile des Videosignalgemisches werden den Steuerelementen der Bildröhre durch die Verarbeitungsschaltung 14 und die Treiberschaltung 18 zugeführt, und die von der Schaltung 16 abgetrennten Vertikalsynchronsignale steuern die Vertikalablenkung.

Fig. 2 zeigt über der Zeit aufgetragen den Amplitudenverlauf des Videosignalgemisches auf der Leitung 0 in der Nähe des Vertikalaustastintervalls. Das Vertikalaustastintervall reicht vom Zeit-

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punkt TO, wo es beginnt, bis zum Zeitpunkt T8 und hat eine Dauer von etwa 19 Horizontalzeilen. Das Vertikalabtastintervall, welches vor dem Zeitpunkt TO liegt und vom Zeitpunkt T8 bis zum nächsten Zeitpunkt TO reicht, enthält Videoinformation und'Horizontalsynchronsignale. Die Horizontalsynchronsignale, wie Impulse 220, 221, werden durch Intervalle wie 2 30 getrennt, in denen Videoinformation mit niedrigerer Amplitude als die Synchronimpulse enthalten sind.

Die Vertikalsynchronisierinformation in dem in Fig. 2 gezeigten Videosignalgemisch tritt im Intervall zwischen T2 und T4 des Vertikalaustastintervalls auf. Im Intervall T2 bis T4 erlauben sechs breite Impulse, die durch fünf Einschnitte getrennt sind, daß der (nicht dargestellte) RC-Integrationsteil der Synchronsignaltrennschaltung sich auf einen Schwellwert auflädt. Wegen des Halbzeilenunterschiedes der Zeit des Beginns aufeinanderfolgender Vertikalhalbbilder würden die Horizontalsynchronimpulse wie 220, 221 im Falle ihres Auftretens im Intervall TO bis T2 bewirken, daß der RC-Integrator zum Zeitpunkt T2, wo das Synchronisierintervall beginnt, für aufeinanderfolgende Halbbilder etwas unterschiedliche Ladungszustände erreicht. Hierdurch können sich wiederholende Änderungen bei der Triggerung des Schwellwertelementes der Synchronsignaltrennschaltung auftreten, die zu einer fehlerhaften Verschachtelung führen. Zur Vermeidung dieses Problems sind im Zeitraum TO bis T2 des Videosignalgemisches Ausgleichsimpulse wie 240 vorgesehen, welche mit der doppelten Zeilenfrequenz auftreten. Es ergeben sich damit keine Unterschiede im dem Vertikalsynchronintervall vorausgehenden Intervall TO bis T2 zwischen einem geraden und einem ungeraden Halbbild, und die Ladung des RC-Integrators zum Zeitpunkt T2.wird somit konstant gehalten.

Im Betrieb erzeugt die Synchronsignaltrennschaltung 16 während des Vertikalabtastintervalles auf der Leitung A Synchronsignalimpulse, welche in Fig. 3a ausgezogen dargestellt sind. Der Impuls 300 dauert von TO bis T2 und fällt zeitlich im wesentlichen mit einem in Fig. 2 gezeigten Horizontalimpuls 220 zusammen. Die Phasensynchronisierschleife reagiert auf die Impulse, und der Oszil-

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lator 60 erzeugt an seinem Ausgang eine Rechteckschwingung 310 (Fig. 3b), die eine Flanke zum Zeitpunkt T1 zwischen TO und T2 hat. Die UND-Schaltungen 32 und 34 werden so angesteuert, daß sie auf die an ihren zweiten Eingängen liegenden Signale ansprechen, wenn ein Synchronimpuls wie 300 auf der Leitung A entsteht. Die UND-Schaltungen 32 und 34 sind dann im Intervall TO bis T2 durchlässig. Im Intervall TO bis T1, wo die Rechteckschwingung 310 einen niedrigen Wert hat, führt der Inverter 36 dem zweiten Eingang der UND-Schaltung 32 ein Signal hohen Wertes zu, so daß am Ausgang der Torschaltung 32 ein Stromquellentastimpuls 320 (Fig. 3c) erscheint. Die Stromquelle 32 reagiert darauf mit einem Stromimpuls, welcher den Kondensator 52 auflädt und ebenfalls durch den Impuls 320 veranschaulicht werden kann.

Im Intervall T1 bis T2 haben sowohl der Synchronimpuls 300 als auch die Rechteckschwingung 310 hohe Werte, so daß die Torschaltung 34 eingeschaltet wird und einen Tastimpuls 330 (Fig. 3d) erzeugt. Bei hohem Wert der Rechteckschwingung 310 läßt der Inverter 36 ein Eingangssignal der Torschaltung 32 niedrig werden, und der von dieser erzeugte Tastimpüls 320 endet. Damit leitet im Intervall T1 bis T2 die Ladestromquelle 42 nicht, und die Entladestromquelle 44 leitet. Solange der Zeitpunkt T1, wo die Flanke der Rechteckschwingung 310 auftritt, zentrisch im Intervall TO bis T2 bleibt, haben die Tastimpulse 320 und 330 die gleiche Dauer, und die Torschaltungen 32 und 34 leiten abwechselnd. Wenn die Stromquellen 42 und 44 gleich große Ströme liefern, ändert sich die Ladung des Kondensators 52 im Mittel nicht.

Verschiebt sich jedoch die Phasenlage der Oszillatorrechteckschwingung 310, wie dies im Intervall T6 bis T9 gezeigt ist, dann tritt die Flanke der Rechteckschwingung zum Zeitpunkt T7 auf und liegt nicht mehr im Zentrum T8 des Intervalls T6 bis T9. Damit bekommen aber der Ladestromimpuls 320 und der Entladestromimpuls 330 unterschiedliche Längen, und die mittlere Kondensatorspannung ändert sich, so daß auch Frequenz- und Phasenlage des Horizontaloszillators 60 sich wegen der Rückkopplung verschieben, um die Flanke in der Mitte des Synchronimpulses zu halten.

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Während der Vertikalsynchronisier- und Ausgleichsimpulsintervalle TO bis T6, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, bewirken die hohe Frequenz und hohe Amplitude aufweisenden Ausgleichsimpulse und Einschnitte der doppelten Horizontalfrequenz eine Ansteuerung der Synchronsignaltrennschaltung 16 mit doppelter Frequenz. Somit entstehen zusätzlich zu den Impulsen 300 und 304, welche in Fig. 3a gezeigt sind, zusätzliche Zwischenimpulse wie 302 auf der Leitung A. Diese zusätzlichen Impulse 302 im Intervall T3 bis T5 bereiten die Torschaltungen 32 und 34 zum Leiten vor. Die Rechteckschwingung 310 kann in diesem Intervall eine Flanke haben, wie es in Fig. 3b gezeigt ist. Im Intervall T3 bis T4 steuern der Impuls 302 und die Rechteckschwingung 310 die Entladestromquelle 44 für die Erzeugung eines weiteren Entladestromes 332 an und erzeugen im Intervall T4 bis T5 einen Tastimpuls wie 322, welcher die Ladestromquelle 42 ansteuert. Infolge dieses zusätzlichen Ansprechens im Vertikalsynchron- und Ausgleichsimpulsintervall wird der Phasendetektor relativ unempfindlich gegen Phasenänderungen.

Wie bereits erwähnt wurde, entspricht ein fehlendes Ansprechen auf Phasenänderungen einem Zustand niedriger Verstärkung des Phasendetektors, was insbesondere dann nachteilig ist, wenn die Phasensynchronisierschleife mit Videosignalen arbeiten muß, die von einem Bandaufzeichnungsgerät kommen, wo der Oszillator zu irgendeiner Zeit in der Nähe des Vertikalaustastintervalles schnell nachgeregelt werden muß. Weiterhin kann infolge der niedrigen Verstärkung der Phasenregelschleife der Oszillator aus der richtigen Phasenlage abwandern, selbst wenn sich die Phase des Eingangssignals nicht sprunghaft ändert. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn die Stromquellen 42 und 44 nicht genau hinsichtlich ihrer Amplitude aneinander angepaßt sind. Damit ergibt sich nämlich eine Unsymmetrie der Ströme, welche den Kondensator 52 auf- und entladen, und damit wandert der Oszillator weg, und die Phasensynchronisierschleife kann eine ungenügende Verstärkung für eine nennenswerte Korrektur dieses Fehlers haben.

In Fig. 4 sind die der Fig. 1 entsprechenden Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Ein Phasendetektor 30 ist über

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einen Widerstand 431 an ein Schleifenfilter 50 angekoppelt, welches einen Kondensator 450 sowie eine parallel zu diesem liegende Reihenschaltung eines Kondensators 452 mit einem Widerstand 454 enthält. Der Widerstand 431 stellt die Ausgangsimpedanz des Phasendetektors 30 dar. Das gefilterte Ausgangssignal des Schleifenfilters 50 wird einem regelbaren Oszillator 460 zugeführt, der einen spannungssteuerbaren Oszillator 462 enthält, welcher wiederum Signale der doppelten Zeilenfrequenz (2fH) erzeugt. Das Ausgangssignal mit 2fH des Oszillators 462 wird einem durch Zwei dividierenden Teiler 464 zugeführt, der am Ausgang des Oszillators 460 Signale der Horizontalzeilenfrequenz (fH) auftreten läßt, wie es aus dem US-Patent 3 906 155 vom 16. September 1975 (Erfinder Van Straaten) bekannt ist. Das fH-Ausgangssignal des Oszillators 460 wird einem zweiten Eingang des Phasendetektors 30 zugeführt und schließt die Rückkopplungsschleife, durch welche sowohl das 2fH-Ausgangssignal des Oszillators 462 als auch das fH-Ausgangssignal des Oszillators 460 in geregelter Phasenbeziehung mit den abgetrennten Horizontalsynchronsignalen auf der Leitung C gehalten werden. Die abgetrennten Synchronsignale auf der Leitung C sind in Fig. 5c mit 515 bezeichnet. Das fH-Ausgangssignal des Oszillators 460 wird der Horizontalablenkschaltung 62 zur Steuerung der Ablenkung zugeführt, wie es bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben worden war.

Das in Fig. 5b mit 510 bezeichnete 2fH-Ausgangssignal des Oszillators 460 wird als Taktsignal einem durch 525 dividierenden Teiler 425 einer Vertikal-Count-Down-Schaltung zugeführt, die eine Logikschaltung 426 enthält, welche unter Steuerung durch die verschiedenen Zustände des Zählers 425 und durch die von der Trennschaltung 16 gelieferten Vertikalsynchronimpulse ein Vertikaltreibersignal für die Vertikalablenkschaltung 22 liefert. Eine solche Vertikal-Count-Down-Schaltung kompensiert die übermäßige Störempfindlichkeit der Synchronsignalabtrennschaltung, indem sie aus der Zeitsteuerung für die Vertikalablenkung alle abgetrennten Synchronsignale ausschließt, außer denen, die positiv als Vertikalsynchronsignale identifiziert worden sind, und sie liefert die vom Zähler erzeugten vertikalfrequenten Synchronsignale kontinuierlich an die Ablenkschaltung 22 ohne Rücksicht auf das Vorhanden-

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sein oder das Fehlen identifizierbarer Synchronsignale von der Abtrennschaltung 16. Solche Vertikal-Count-Down-Schaltungen sind in der US-PS 3 688 037 vom 29. August 1972 (Erfinder Ipri) und im vorerwähnten US-Patent 3 906 155 beschrieben. Vom Zähler 425 können zusätzliche sich wiederholende Zählerausgangssignale abgeleitet werden, und mit Hilfe der Logikschaltung 426 können in bekannter Weise voll decodierte Ausgangssignale (die bei einem bestimmten Zählwert jedes vollständigen Zählerzyklus nur einmal auftreten) geliefert werden.

Das Schleifenfilter 50 kann steuerbar ausgebildet werden mit Hilfe eines Widerstandes 456 und eines über den Widerstand 454 geschalteten Transistors 458, der durch eine Treiberschaltung 470 gesteuert wird. Die veränderbare Schleifenfilterschaltung ist ähnlich wie die im US-Patent 4 144 545 vom 13. März 1979 (Erfinder Fernsler et al) beschriebene. Wenn der Transistor 458 leitet, liegt der Widerstand 454 parallel zum Widerstand 456, und die Phasenregelschleife reagiert langsam. Leitet der Transistor 458 nicht, dann reagiert die Phasenregelschleife schnell.

Die Basis des Transistors 458 liegt an einer invertierenden Transistorstufe mit einem Widerstand 473, der an eine Betriebsspannungsquelle B+ angeschlossen ist, und mit einem NPN-Transistor 474. Die Basis des Transistors 474 liegt über einen Isolationswiderstand 475 an einem Emitterfolger mit einem NPN-Transistor 476, dessen Emitter über einen Widerstand 479 an Masse geschaltet ist. Ein Spannungsteiler aus Widerständen 477 und 478, der zwischen B+ und Masse geschaltet ist, liefert eine Ruhebasisvorspannung für den Transistor 476.

Eine Regelschaltung 480 für die Filterzeitkonstante wird durch Zeitsignale von der Vertikal-Count-Down-Schaltung über Leitungen E, F und G angesteuert, und erzeugt zeitkonstante Regelsignale, welche der Filtertreiberschaltung 470 über eine Leitung I zugeführt werden. Von der Logikschaltung 426 werden Zählerrücksetzimpulse 540 (Fig. 5e) dem Eingang einer Inverterschaltung 481 der Regelschaltung 480 über eine Leitung E zugeführt. Ein voll

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decodiertes Signal 560 (Fig. 5g), welches einen Zählwert 16 des Zählers 425 darstellt, wird über eine Leitung G dem Eingang eines Inverters 482 zugeführt.. Die Ausgänge der Inverter 481 und 482 sind je an einem Eingang eines über Kreuz gekoppelten Flipflops 483 geführt. Der Ausgang des Flipflops 483 liegt über eine Leitung H am Dateneingang D eines D-Flipflops 484. Ein wiederholt auftretendes, einem Zählwert 8 entsprechendes Signal 550 (Fig. 5f) wird von der Logikschaltung 426 über eine Leitung F dem Eingang eines Inverters 485 zugeführt, dessen Ausgang an den Takt-Eingang (invertierter Takteingang) des Flipflops 484 geführt ist. Der Q-Ausgang des Flipflops 484 ist über eine Leitung I an die Basis des Transistors 476 angeschlossen. Das auf der Leitung I auftretende Regelsignal für die Filterzeitkonstante ist in Fig. 5i mit 580 bezeichnet.

Das der Synchronsignalabtrennschaltung über die Leitung A während eines das Vertikalaustastintervall enthaltenden Zeitintervalls zugeführte Videosignalgemisch ist in Fig. 5a mit 500 bezeichnet, die resultierenden Horizontalsynchronimpulse auf der Leitung C sind in Fig. 5c und die Vertikalsynchronimpulse auf der Leitung D sind in Fig. 5d mit 520 bezeichnet. Fig. 5 zeigt, daß zum Zeitpunkt T516 das Vertikalabtastintervall endet und das Vertikalaustastintervall beginnt. Zum Zeitpunkt T522 endet ein erstes Ausgleichsimpulsintervall und beginnt ein Vertikalsynchronimpulsintervall. Das Videosignalgemisch 500 enthält im Intervall T516 bis T522 Ausgleichsimpulse der doppelten Horizontalfrequenz. Innerhalb des vom Zeitpunkt 522 bis zu einem Zeitpunkt zwischen T3 und T4 reichenden Vertikalsynchronimpulsintervalls werden Vertikalsynchronimpulse durch Einschnitte voneinander getrennt, welche ebenfalls mit der doppelten Zeilenfrequenz auftreten. Dem Vertikalsynchronimpulsintervall folgt ein zweites Ausgleichsimpulsintervall, währenddessen sich Synchronimpulse mit der doppelten Zeilenfrequenz wiederholen. Dieses zweite Ausgleichsimpulsintervall endet zum Zeitpunkt T9. Vom Zeitpunkt T9 bis zu einem späteren Zeitpunkt T28 enthält das Videosignalgemisch 500 horizontalfreqüente Synchronimpulse, und das Videosignal wird auf dem Austastpegel gehalten. Nach dem Zeitpunkt T28 und bis zum nächstfolgenden Vertikalaustastintervall enthält das Videosignal-

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gemisch Information, welche sich auf das wiederzugebende Bild bezieht .

Die Synchronsignalabtrennschaltung 16 erzeugt unter Steuerung durch das Videosignalgemisch 500 auf der Leitung C ein Signal, wie es in Fig. 5c mit 515 bezeichnet ist. Vor Beginn des Vertikalaustastintervalls zum Zeitpunkt 516 werden horizontalfrequente Impulse erzeugt. Während der beiden Ausgleichsimpulsintervalle und während des Vertikalsynchronimpulsintervalles werden Ausgleichsimpulse der doppelten Zeilenfrequenz erzeugt. Vom Zeitpunkt T9 bis zum Ende des Vertikalaustastintervalls und auch während des nächstfolgenden Vertikalabtastintervalls liefert die Abtrennschaltung wiederum horizontalfrequente Impulse. Die Synchronsignalabtrennschaltung 16 reagiert auch auf die Vertikalsynchronimpulse, die im Intervall T522 bis T3 auftreten. Während dieses Intervalls lädt sich ein nicht dargestellter Integrator auf einen Schwellwert auf. Zu einem in Fig. 5 mit Ts bezeichneten Zeitpunkt liefert die Abtrennschaltung 16 auf der Leitung D einen in Fig. 5d mit 520 bezeichneten Impuls. Die Vorderflanke des Impulses 520 stellt den Sollwert der Vertikalsynchronisierzeit dar. Da der Zähler 425 und die Logikschaltung 426 durch das 2fH-Signal auf der Leitung B taktgesteuert werden, reagiert die Logikschaltung 42 6 bis zum Zeitpunkt TO des Auftretens der Vorderflanke eines Taktimpulses 510nicht auf Impulse 520. Zum Zeitpunkt TO reagiert die Logikschaltung 426 auf abgetrennte Vertikalsynchronimpulse 520 und erzeugt einen Zählerrücksetzimpuls 540, welcher den Zähler 425 auf Null zurücksetzt und auch das Ausgangssignal des Flipflops 483 einen hohen Wert annehmen läßt, wie es in Fig. 5h bei 570 gezeigt ist. Das Zählerrücksetzen zum Zeitpunkt TO bewirkt ein vorzeitiges Ende des wiederholt auftretenden, den Zählwert 8 darstellenden Ausgangssignals der Logikschaltung 426 auf der Leitung F, wie Fig. 5f zeigt. Damit wird also zum Zeitpunkt TO der Zähler in Synchronismus mit dem Vertikalsynchronisiersignal zurückgesetzt, und im Flipflop 483 wird Information zur Vorbereitung für die übertragung zum Flipflop 484 eingespeichert.

Der Zähler 425 beginnt während jeder aufeinanderfolgenden Vorder-

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flanke eines Taktimpulses 510 nach der Rückstellung Zählwerte zu akkumulieren. Zu irgendeinem Zeitpunkt, der in Fig. 5 mit TT bezeichnet ist und in keinem Zusammenhang mit dem Takt steht, endet der abgetrennte Vertikalsynchronimpuls. Dies hat jedoch keine Auswirkung auf die Zähler oder Ablenkschaltung. Zu einem Zeitpunkt T8 wird die Vorderflanke eines sich wiederholenden 8-Zählwertes vom Inverter 485 zum Taktflipflop 484 übertragen und ein Logiksignal 1 gelangt von seinem D-Eingang zu seinem Q-Ausgang, wie es durch die Bezugsziffer 580 in Fig. 5i gezeigt ist. Der Impuls 580 ist das Schleifenfilterregelsignal, welches durch die Treiberschaltung 470 verstärkt und dem Transistor 458 zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit der Phasenregelschleife zugeführt wird. Diese beginnt acht Taktzählwerte nach der Vertikalsynchronisiertriggerung schnell zu reagieren, also zu einem Zeitpunkt nahe dem Ende des zweiten Ausgleichsimpulsintervalls. Damit kann die Phasenregelschleife schnell auf jeglichen Phasenfehler reagieren, der eingeführt wird entweder durch den Verlust von Phasendetektorverstärkung während des Ausgleichs- und Synchronimpulsintervalls bei Phasenänderungen, die auf die Quelle des Synchronsignalgemisches zurückzuführen sind, oder auf beides.

Zum Zeitpunkt T16 wird das sich wiederholende Zählwert-8-Ausgangssignal niedrig, und die Logikschaltung 426 liefert ein voll decodiertes Zählwert-16-Signal 560 (Fig. 5g), wie bereits gesagt wurde. Das Signal 560 setzt das Flipflop 483 über den Inverter 482 auf den Logikwert 0 zurück zur Vorbereitung der Einspeicherung des Logikwertes 0 in das Flipflop 484. Zu einem späteren Zeitpunkt T24·nimmt das sich wiederholende Zählwert-8-Signal 550 wieder einen hohen Wert an und taktet das Flipflop 484 zur Speicherung eines Logiksignals 0 am Q-Ausgang. Dadurch verschwindet die Ansteuerung, wie Fig. 5i bei 580 zeigt, und das Schleifenfilter kann zu einem langsamen Betrieb mit niedriger Zeitkonstante zurückkehren, wie es für die Störungsausfilterung notwendig ist. Das wiederholt auftretende Zählwert-8-Signal 550 fährt während des übrigen Teils des Vertikalintervalls fort umzuschalten und das Flipflop 484 zu takten. Jedoch tritt das Rücksetzsignal 540 und das Zählwert-16-Signal 560 nur einmal während jedes Vertikalzähl-

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zyklus auf, und daher ändert die Ausgangsstufe des Flipflops 483 ihren Zustand nicht. Die fortgesetzte Taktung des Flipflops 484 durch den wiederholt auftretenden Zählwert 550 hat also keine weitere Auswirkung auf die Verstärkung der Phasenregelschleife.

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Claims (7)

1. RCA 73,476/Sch/Vu
   U.S. Ser. No. 037,380
   vom 9. Mai 197 9

   RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Patentansprüche

   ( 1 )J Synchronisierschaltung zur Synchronisierung einer Phasensynchronisierungsschleife mit Horizontalsynchronsignalen eines Videosignalgemisches in einem Fernsehempfänger mit einer Synchronsignalabtrennschaltung, welche aus dem ihr zugeführten Videosignalgemisch Vertikalsynchronimpulse, Horizontalsynchronimpulse und mit der doppelten Horizontalfrequenz während eines Teils des Vertikalaustastintervalls auftretende Ausgleichsimpulse ableitet, wobei horizontalfrequente Synchronimpulse während erster und zweiter Zeitabschnitte .auftrennen, die durch den erwähnten Teil des Vertikalaustastintervalls getrennt sind, ferner mit einem steuerbaren Oszillator, der einen Frequenzregeleingang und einen Ausgang, an welchem ein geregeltes Oszillatorsignal auftritt, mit einem Phasendetektor, dem an einem ersten Eingang vom Oszillatorausgang das geregelte Oszillatorsignal zugeführt wird und dem an einem zweiten Eingang von der Abtrennschaltung die abgetrennten Horizontalsynchron- und Ausgleichsimpulse zugeführt wer-

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   den und der an einem Ausgang ein Steuersignal liefert, welches die Phasenbeziehung zwischen den seinen Eingängen zugeführten Signalen wiedergibt, mit einem zwischen den Ausgang des Phasen — detektors und den Frequenzregeleingang des Oszillators geschalteten Filter, dessen Zeitkonstante umschaltbar ist und daß das Steuersignal für den Oszillator filtert und ihm zuführt und das einen Zeitkonstantensteuereingang hat, dadurch gekennzeichnet , daß eine Zeitsteuerschaltung (425,426) mit einem Teiler (425) und einer Logikschaltung (426) mit einem ersten Eingang an den Ausgang des Oszillators (460) angeschlossen ist und die Perioden des geregelten Oszillatorsignals zählt und das mit einem zweiten Eingang an die Synchronsignalabtrennschaltung (16) angeschlossen ist und von dort Vertikalsynchronimpulse erhält und das an einem ersten Ausgang ein erstes Zeitsteuersignal während eines ersten Zählerzustandes, an einem zweiten Ausgang ein zweites Zeitsteuersignal während eines zweiten Zählerzustandes und an einem dritten Ausgang ein Vertikalablenkzeitsteuersignal während eines dritten Zählerzustandes erzeugt, daß weiterhin eine Vertikalablenkschaltung (22) mit einem Eingang an den dritten Ausgang der Zeitsteuereinrichtung geschaltet ist und ein Vertikalablenksignal unter Steuerung durch die Vertikalablenkzeitsteuersignale erzeugt, und daß eine Auswahleinrichtung (48Oi zwischen den ersten und zweiten Ausgang der Zeitsteuereinrichtung und den Zeitkonstantsteuereingang des Filters geschaltet ist und einen ersten vorbestimmten Zeitkonstantenwert des Filters bei Vorliegen des ersten Zeitsteuersignals zu einem Zeitpunkt erzeugt, der innerhalb einer horizontalzeilenfrequenten Periode aus einer Mehrzahl aufeinanderfolgender horizontalfrequenter Synchronimpulse auftritt und einen zweiten vorbestimmten Zeitkonstantenwert für das Filter wählt, wenn das zweite Zeitsteuersignal zu einem Zeitpunkt auftritt, der nach der erwähnten Mehrzahl aufeinanderfolgender horizontalfrequenter Zeilenimpulse und vor dem Ende des Vertikalaustastintervalls auftritt.
2. 2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtung (425,426) die Auswahleinrichtung (480) während mindestens des erwähnten Abschnittes des Vertikalaus-

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   tastintervalls sperrt.
3. 3) Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (425)mit dem steuerbaren Oszillator und mit der Synchronsignalabtrennschaltung gekoppelt ist und erste und zweite aufeinanderfolgende Intervalle nach Beginn eines Vertikalsynchronimpulses zählt und die Auswahleinrichtung (480) während aller außer dem zweiten Intervall nach einem Vertikalsynchronimpuls sperrt.
4. 4) Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung (480) weiterhin ein erstes und ein zweites Flipflop (483 bzw. 484) enthält, von denen das erste Flipflop an den Teiler (425) und das zweite Flipflop angeschlossen ist und während des ersten Intervalles, welches einem Vertikalsynchronimpuls folgt,in einen ersten Zustand gesetzt wird und diesen während zumindest eines Teils des zweiten Intervalls, welches einem Vertikalsynchronimpuls folgt, beibehält.
5. 5) Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Flipflop (484) ebenfalls mit dem Teiler (425) gekoppelt ist und von ihm eine Zeitsteuerinformation erhält zur Ansteuerung des zweiten Flipflops (484) mit der ihm vom ersten Flipflop zugeführten Information zu Beginn des zweiten, einem Vertikalsynchronimpuls folgenden Intervalls und zur Beibehaltung dieser Information während des zweiten, einem Vertikalsynchronimpuls folgenden Intervalls.
6. 6) Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Auswahleinrichtung während des ersten, einem Vertikalsynchronimpuls folgenden Intervalls gesperrt ist und das Filter während des zweiten, einem Vertikalsynchronimpuls folgenden Intervalls auf einen schnellen Reaktionszustand geschaltet ist.
7. 7) Schaltung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, einem Vertikalsynchronimpuls folgende Intervall im wesentlichen gleichzeitig mit dem Ende des Vertikalausgleichs-

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   Intervalls endet und daß das zweite, einem Vertikalsynchronimpuls folgende Intervall einen Teil des Vertikalaustastintervalls umfaßt, der nicht der erste Teil des Vertikalaustastintervalls ist.

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