DE3111912C2

DE3111912C2 - Verfahren zur Zeitfehlerkorrektur und Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE3111912C2
Application number: DE19813111912
Authority: DE
Inventors: Helmut 8502 Zirndorf Liebmann; Michael 8510 Fürth Obremski
Original assignee: Grundig EMV Elektro Mechanische Versuchsanstalt Max Grundig & Co Kg 8510 Fuerth; Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Current assignee: Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1981-03-26
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE3111912A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zeitfehlerkorrektur gemäß Oberbegriff des Anspruchs I sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 4.

Für verschiedene Aufgaben in der Regelungstechnik ist es notwendig, bestimmte Spannungsverläufe, die durch eine stetige Funktion beschrieben werden können, möglichst exakt zu differenzieren bzw. zu integrieren.

Durch entsprechende Gegenkopplung eines Operationsverstärkers kann diese Aufgabe mehr oder weniger genau gelöst werden. Von Nachteil ist jedoch die damit verbundene frequenzübhängige Phasenverschiebung.

Es sind auch bereits Schaltungen bekannt, die nach einer Analog-Digital-Wandlung die eigentliche Aufgabe digital lösen. Zur Rückgewinnung eines Analogwertes ist jedoch eine Digital-Analog-Wandlung erforderlich.

Auch Eimerketten-Schaltungen mit entsprechender Gewichtung der einzelnen Anzapfungen sind bekannt, die den Aufbau von Filterschaltungen und die Gewinnung von Differentialquotienten erlauben.

Die oben erwähnten Schaltungen arbeiten jedoch entweder ungenau oder sind mit recht hohen Kosten verbunden.

Aus dem deutsehen Patent 27 53 535 ist ein Verfahren zur Zeitfehlerkorrektur von Videosignalen, Vorzugsweise von Biidspeichergeräten kommenden Videosignalen bekannt, bei dem die für eine Synchronisation verwertbaren unverzögerten Impulse des unverzögerten Videosignals aus diesem abgetrennt und in einem ersten Phasenvergleich mit entsprechenden Impulsen

eines Referenzsignals verglichen weiten. Das sich ergebende Fehlersignal wird einem Stellglied zugeführt, durch das die Verzögerung entsprechend gesteuert wird. In einer der steuerbaren Verzögerungsstufe vorgeschalteten ersten Verzögerungssatz wird das Signal dabei um einen festen Betrag von mindestens einer ganzen Zeilenperiode verzögert Durch diese zusätzlich vorhandene, vorgeschaltete erste Verzögerungsleitung mit fester bzw. fest einstellbarer Verzögerung wird eine Vorausregelung ermöglicht, so daß die Regelung bereits voll wirksam ist, wenn das in der ersten Verzögerungsleitung mit fester Verzögerungszeit beispielsweise um eine volle Zeilenperiode verzögerte Videosignal am Eingang der steuerbaren Verzögerungsleitung eintrifft. Zar Messung des vorliegenden Zeitfehlers erfolgt dabei eine Phasenmessung zwischen der Horizontalfrequenz der vom Band kommenden Signale und einer festen Frequenz.

Aus der deutschen Auslegeschrift 28 33 855 ist eine Schaltungsanordnung zur Korrektur von Zeitfehlern bei der Wiedergabe von Videosignalen mit Hilfe mindestens eines analogen Schieberegisters bekannt, dessen Verzögerungszeit durch die Taktfrequenz eines °teueroszillators veränderbar ist. Am Ausgang des Schieberegisters wird das Videosignal in Abhängigkeit von einem aus dem Vergleich zwischen Zeilensynchronimpulsen und Referenzimpulsen von einem Phasenvergleicher abgegebenen Fehlersignal zeitlich korrigiert Die Regelung geht in der Totzeit zwischen zwei Meßwerterfassungen von einem dem letzten Meßwert entsprechenden und exponentiell sich dem langfristigen Mittelwert nähernden Wert aus. Die hier verwendete geschlossene Regelschleife weist eine hohe Regelsteilheit auf und reduziert dennoch die Regelschwingungen auf ein Mindestmaß. Auch bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird zur Messung des vorliegenden Zeitfehlers die Phasenmessung verwendet.

Aus der US-PS 39 71063 ist ein Verfahren zur Zeitfehlerkorrektur bei Videosignalen bekannt, bei dem mittels Amplitudensieb die Zeilenimpulse aus dem Videosignal ge\ onnen werden. Dabei werden aus einer Flanke der so erhaltenen Zeilenimpulse zwei zeitlich aufeinanderfolgende schmale Steuerimpulse gewonnen, die zur Steuerung des Ladevorganges eines Entladekondensators bzw. der Weiterleitung der Restladung dieses Entladekondensators an einen Haltekondensator verwendet werd.'n, dessen jeweilige Spannung einem Regelsystem mit vorgegebenen Sollwert als Istwert zugeführt wird.

Aus der DE-OS 25 24 521 ist es darüber hinaus bekannt, zur Ausfilterung ci~r Zeilenimpulse außerdem ein Zeitfilter vorzusehen.

Aus »JP Aburact 55-1 20 277« ist es bereits bekannt, den Zeitbasisfehler anhand einer Messung der Zeitdauer zwischen aus den Zeilenimpulsen abgeleiteten Steuerimpulsen darzustellen.

Bei Geräten mit Längsspuraufzeichnung ist eine Messung des Zeitfehlers nach der Phasendifferenzmethode deshalb unbefriedigend, weil wegen der hohen kurzzeitigen Zeitfehler sowie wegen des auftretenden Reversierens die Übereinstimmung mit der Referenzfrequenz nicht immer gegeben ist bzw. kurzfristig verloren gehen kann. In diesem Fall liefert die Phasenmessung dann Undefinierte Ergebnisse und es ist sehr schwierig, die beiden Regelkreise (Antrieb und Zeitfehlerausgleich) so zu optimieren, daß unter allen Betriebsbedingungen die kürzeste Einfangzeit und ein geringer Restfehler gewährleistet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Zeitfehlerausgleich zu schaffen, die auch bei relativ hohen kurzzeitigen Zeitbasisabweichungen und bei Reversierbetrieb zuverlässig arbeiten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 angegebenen Maßnahmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 3 bzw. 5 bis 13.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfigur beispielsweise erläutert.

Die Zeichnungsfigur zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Zeitdauermessung durchgeführt werden kann, da die Phasenmessung das Integral einer solchen Zeitdauermessung darstellt

Eine EimerKettenschaltung (CCD), die mit veränderlicher Taktfrequenz betrieben wird, e.t.eugt an ihrem Ausgang Veränderungen der Zeitbasis, diu den ersten Differenztialquotienten der Steuerspannung liefert, die diese Taktfrequenz verändert.

Die aus der Zeitdauermessung erhaltene Regelspannung wire deshalb möglichst genau und ohne nennenswerte Signallaufzeit integriert, um so eine wirksame Beseitigung der Zeitfehler zu erreichen.

Aus den ankommenden Videosignalen werden zunächst mittels eines Amplitudensiebes 11 und eines Zeitfilters 12 die Zeilenimpulse gewonnen. Aus einer Flanke der so erhaltenen Zeilenimpulse werden zwei zeitlich aufeinanderfolgende schmale Steuerimpulse gewonnen, die zur Steuerung des Lade- und Entladevorganges eines Entladekondensators 18 bzw. der Weiterleitung der Restladung dieses Entladekondensators an einen Haltekondensator 24 verwendet werden. Die jeweilige Spannung des Haltekondensators 24 wird — ggf. über weitere Stufen — als Istwert einem Regelsystem mit vorgegebenem So.lwert zugeführt.

Der Sollwert kann beispielsweise ein über eine vorgestimmte Zeit sich ergebender Mittelwert der einzelnen Istwerte sein. Die von einem dem Haltekondensator 24 nachgeschalteten Spannungsfo'^er 25 kommenden Signale werden einerseits über einen elektronischen Schalter 27 dem einen Belag eines Zwischenspeicherkondensators 28 zugeführt. Gleichzeitig werden die vom Spannungsfolger 25 kommenden Signale einem Mittelwertbildner 26 zugeführt, von dem aus sie über einen elektronischen Schalter 29 dem anderen Belag des erahnten Zwischenspeicherkondensators 28 zugeführt werden.

Die Ladung des ersten Belags des ZwischenspeicherkonJensators 28 wird über einen elektronischen Schalter 30 einem Integrationskondensator 31 ?ls positive oder negative Ladungsmenge zugefühi t. Diese Ladungsmenge stellt die Differenz zwischen dem sich mit niedriger Frequenz ändernden Mittelwert und dem let/ten Istwert dar und führt zu einer entsprechenden Aufladung b/w. Entladung des Integrationskondetisators 31, dessen Ladung somit dem jeweiligen aktuellen Integrationswert entspricht.

Bei einer zeilenfrequenlen Abtastperiode wird der Integrationswert nach jeweils einer Zeilenperiode aktualisiert. Selbstverständlich können auch andere Abtastperioden gewählt werden. Dabei bietet es sich an, den gewünschten Abtastperioden entsprechend die

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21)

Zeilensynchronimpulse ggf. herauf- bzw. herunterzuteilen.

Dem Integrationskondensator 31 ist ein weiterer Spannungsfoiger 32 nachgeschaltet, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang eines Regelspannungsverstärkers 33 verbunden und über einen elektronischen Schalter 34 mit dem zweiten Balg des Zwischenspeicherkondensators 28 verbindbar ist. Die elektronischen Schalter 27 und 29 einerseits sowie 30 und 34 andererseits werden gruppenweise gleichzeitig angesteuert, wobei die einzelnen Gruppen im Verhältnis zueinander im Gegentakt angesteuert werden.

Die Kapazität des Integrationskondensators 31 ist erheblich höher als die des Zwischenspeicherkondensators 28. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Kapazität des Integrationskondensators 31 mindestens zehnmal so groß zu wählen wie die des Zwischenspeicherkondensators 28.

Wenn auch der jeweils vorletzte Istwert kurzfristig zwischengespeichert wird und eine Differenz aus dem zwischenzeitlich abgespeicherten vorletzten und dem letzten Istwert gebildet wird, bietet sich mit einer entsprechenden Schaltung die Möglichkeit, auch den Differentialquotienten zu ermitteln. Das beschriebene Verfahren eignet sich somit nicht nur zur Integration, .sondern auch zur Differentiation.

Das am Eingang 10 anstehende Videosignal, das beispielsweise von einem Band- oder Plattenspieler kommt, wird zunächst einem Amplitudensieb 11 zugeführt, dem ein Zeitfilter 12 nachgeschaltet ist. Dem Jo Zeitfilter 12 wiederum sind zwei zueinander in Serie liegende monostabile Multivibratoren 13 und 14 nachgeschaltet. Der Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators 13 ist einerseits über einen Inverter 15 mit dem Steuereingang eines in einem später noch ^⁵ näher zu beschreibenden Entladekreis liegenden elektronischen Schalters 16 verbunden. Darüber hinaus ist der Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators 13 mit dem Steuereingang eines später noch zu beschreibenden elektronischen Schalters 17 verbunden.

Von der Rückflanke des Ausgangsimpulses des ersten monostabilen Multivibrators 13 wird der zweite Multivibrator 14 angestoßen.

Der Entladekreis besteht aus einem Entladekondensator 18. einem Widerstand 19 und dem bereits erwähnten ersten elektronischen Schalter 16, wobei die beiden letzten Elemente auch durch eine geschaltete Konstantstromquelle 20 ersetzt werden können. Der Ausgang des zweiten monostabilen Multivibrators 14 ist über eine Diode mit dem Verbindungspunkt 22 zwischen dem Entladekondensator 18 und dem

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50 Widerstand 19 verbunden. Diese Diode kann auch durch einen Schalttransistor 21 ersetzt werden. Über die Diode bzw. den Schalttransistor 21 wird der Entlade* kondensator 18 zunächst aufgeladen. Über den im leitenden Zustand befindlichen ersten elektronischen Schalter 16 und den Widersland 19 oder die gesteuerle Kohstanlstromquelle 20 wird der Entladekondensator 18 kontinuierlich entladen. Dies geschieht solange, bis der erste elektronische Schalter 16 mittels eines über, den Inverter 15 kommenden Impulses in der. nichtleitenden Zustand gesteuert wird. Der sich dann ergebende jeweilige Ladezustand des Entladekondensators 18 ist somit ein Maß für die Zeit bis zum Eintreffen des Steuerimpulses für den ersten elektronischen Schalter 16. Die Restspannung des Entladekondensators 18 wird über einen Spannungsfoiger 23 und den bereits zuvor erwähnten zweiten impulsgesteuerten elektronischen Schalter 17 einem Haltekondensator 24 zugeführt. Dem Haltekondensator 24 ist ein zweiter Spannungsfoiger 25 nachgeschaltet, dessen Ausgangssignal einerseits über einen elektronischen Schaller 27 einem ersten Belag eines Zwischenspeicherkondensators 28 und andererseits einem Mittelwertbildner 26 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Mittelwertbildners 26 wird über einen elektronischen Schalter 29 dem anderen Belag des Zwischenspeicherkondensators 28 zugeführt. Über einen elektronischen Schalter 30 wird die auf dem ersten Belag de.' Zwischenspeicherkondensators 28 vorhandene positive oder negative Ladungsmenge einem Integrationskondensator 31 zugeführt, dessen jeweilige Ladung damit ein Maß für den aktuellen Integrationswert darstellt. Über einen Spannungsfoiger 32 wird dieser Spannungswert des Integrationskondensators 31 einem ersten Eingang eines Regelspannungsverstärkers 33 zugeführt.

Der dem Regelspannungsverstärker 33 über den Spannungsfoiger 32 zugeführte Wert entspricht (gemäß der bereits oben erläuterten Bedeutung der Integration der jeweiligen Zeitdauern) einer Phasendifferenz. Dem zweiten Eingang des Regelverstärkers 33 wird eine Gleichspannung zugeführt, die der Ruhefrequenz (Mittelfrequenz) eines VCO entspricht. Das Ausgangssignal des Regelspannungsverstärkers 33 dient als Steuersignal eines VCO für die Taktfrequenzsteuerung einer CCD-Leitung.

Das oben geschilderte Verfahren sowie die ebenfalls oben beschriebene Schaltungsanordnung ermöglichen auch dann eine einwandfreie und ungestörte Steuerung, wenn — wie bei der Längsspur-Bildaufzeichnung — hohe kurzzeitige Zeitfehler und Reversierbetrieb vorliegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zeitfehlerkorrektur bei Videosignalen, bei dem mittels Amplitudensieb (11) und Zeitfilter (12) die Zeilenimpulse aus dem Videosignal gewonnen werden, wobei aus einer Flanke der so erhaltenen Zeilenimpulse zwei zeitlich aufeinanderfolgende schmale Steuerimpulse gewonnen werden, die zur Steuerung des Lade- und Entladevorganges eines Entladekondensators (18) bzw. der Weiterleilung der Restladung dieses Entladekondensators (18) an einen Haltekondensator (24) verwendet werden, dessen jeweilige Spannung einem Regelsystem mit vorgegebenem Sollwert als Istwert zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine vorbestimmte Zeit sich ergebender Mittelwert dem Regelsystem als Sollwert zugeführt wird und eine der Differenz zwischen dem jeweiligen Mittelwert und dem letzten Istwert entsprechende positive b/w. negative Ladungsmenge einem b-'egrationskondensator (31) zugeführt und dieser entsprechend aufgeladen bzw. entladen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei der Mittelwertbildung η Abtastperioden erfaßt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz aus dem zwischenzeitlich abgespeicherten vorletzten und dem letzten Istwert gebildet und daraus dann der Differentialquotient gebildet wird.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Zeitfehlerkorrektur gemäß Anspruch 1, dadurch gekeiwizeichi jt, daß ein Amplitudensieb (11) und em Zeit.'ilter (12) zur Gewinnung der Zeilenimpulse aus dem vorließ :nden Gesamt-Videosignal vorhanden sind, daß zur Impulserzeugung mindestens ein doppelter monostabiler Multivibrator (13,14) angestoßen wird, der an seinem Ausgang zwei schmale Steuerimpulse zur Ansteuerung eines aus einem Schalter (16), einer Konstantstromquelle (20) bzw. einem Widerstand (19) und einem Entladekondensator (18) bestehenden Entladekreises liefert, daß durch den ersten Steuerimpuls der Entladekreis unterbrochen und damit die Entladung des Kondensators (18) beendet wird, sowie daß die dann im Entladekondensator (18) verbliebene Restladung an einen Haltekondensator weitergeleitet wird und von dort einem Mittelwertsbildner (26) und einem Integrator (27 bis 31) zugeführt und durch den zweiten Steuerimpuls der Entladekondensator (18) erneut aufgeladen wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang eines zweiten Multivibrators (14) von der Rückflanke des ersten Multivibrators (13) getriggert wird.

b. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Multivibrators (14) über eine Diode mit dem Entladekondensator (18) verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Entladekondensator (18) ein Spannungsfolger (23), ein elektronischer Schalter (17) und ein Haltekon· densatof (24) rtachgeschaltet sind.

8, Schallungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Haltekondensator (24) ein zweiter Spannungsfolger (25) nachgeschaltet ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Spamiungsfolgers (14) mit einem Mittelwertsbildner (26) und einem Integrator (27 bis.31) verbunden ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Integrators (27 bis 31) mi" demist-Wert-Eingang eines Regelspannungsverstärkers (33) verbunden ist

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Wert-Eingang des Regelspannungsverstärkers (33) mit einer Spannungsquelle, deren Wert der Mittenfrequenzeinstellung des VCO entspricht, verbunden ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis II. dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Regelspannungsverstärkers (33) mit dem Steuereingang eines VCO zur Taktimpulserzeugung für eine CCD-Leitung verbunden isL

13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die vom zweiten Spannungsfolger (25) kommenden Signale einerseits über einen elektronischen Schalter (27) dem einen Belag eines Zwischenspeicherkondensators (28) und andererseits über einen Mittelwertbildner (26) und einen weiteren elektronischen Schalter (29) dem anderen Belag des erwähnten Zwischenspeicherkondenvdtors (28) zugeführt werden.