DE3115553A1 - "getastetes stoerfilter in einem fernsehempfaenger" - Google Patents

Description

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RCA 75143 Sch/Schä ~⁴~

US.Ser. No. 142,031
AT: 21. April 1980

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

Getastetes Störfilter in einem Fernsehempfänger

Die Erfindung bezieht sich auf ein Signalverarbeitungssystem eines Fernsehempfängers mit einer Klemmschaltung, die während der Bildrücklaufaustastintervalle arbeitet, um einen gewünschten Schwarz- oder Austastpegel für das Fernsehsignal herzustellen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches System, das für einen störunempfindlichen Klemmbetrieb eingerichtet ist.

Die Leuchtdichtekomponente enthält sowohl bei einfarbigen wie auch bei Farbfernsehsignal einen Austastpegel, welcher bei dem Schwarzpegel des Wiedergabebildes liegt, und außerdem als Bezugspegel für die Bildhelligkeit dient. Die die Helligkeit bestimmende Austastpegel eines Video-Ausgangssignals, das einer Bildwiedergaberöhre zugeführt werden soll, sollte vorzugsweise eine feste Beziehung zu einer geräteseitig erzeugten Bezugsspannung aufweisen (ihr also dicht nachfolgen), wie sie etwa von einem durch den Betrachter verstellbaren Helligkeitseinstell-

-5-potentiometer geliefert werden kann.

Der Videoaustastpegel kann sich aus einer Reihe von Gründen unerwünschterweise ändern. Zur Kompensation solcher Änderungen ist es bekannt, in einem Fernsehempfänger eine Schaltung zur automatischen Regelung des Signalaustastpegels vorzusehen, so daß Abweichungen von einem erwarteten Pegel minimal gehalten werden können. Eine automatische Helligkeitsregel schaltung zur Erreichung dieses Ziels ist in der US-Patentschrift No. 4 197 557 (Erfinder A.V. Tuma et al, Titel "Brightness Control Circuit Employing A Closed Control Loop") beschrieben. Hierbei wird eine Abtastvergleichsschaltung während periodischer Austastintervall des Videosignals getastet, um die Größe einer örtlich erzeugten Bezugsspannung und den die Helligkeit darstellenden Austastpegel des Videosignals abzutasten. Ein Ausgangsregelsignal, welches die Spannungsdifferenz zwischen Bezugsspannung und Abtastpegel wiedergibt, wird in einem Kondensator gespeichert und zur Regelung des Videosignals benutzt derart, daß der Austastpegel in einer Richtung im Sinne einer Minimaiisierung der Spannungsdifferenz verschoben wird.

Zur Ableitung eines geeigneten Regel signals bei einem System dieser Art wird der Speicherkondensator periodisch aufgeladen und entladen entsprechend der Größe und relativen Polarität der Spannungsdifferenz zwischen der Bezugsspannung und dem Austastpegel. Es ist nun erkannt worden, daß bei Vorliegen eines Videosignals, das nennenswerte Anteile an Störungen enthält, insbesondere während der Signalaustastintervalle, wo die Vergleichssschaltung für die Regelung arbeitet, das gewünschte Regelsignal beeinträchtigt werden kann. Dadurch kann wiederum das Wiedergabebild momentane störende Änderungen seines Untergrundpegels (Helligkeit) bekommen. Demgemäß wird nachfolgend eine Anordnung beschrieben, mit Hilfe deren die Wahrscheinlichkeit, daß der der Betrieb der getasteten Austastpegel regelschaltung durch Störungen beeinträchtigt wird, minimal gehalten wird.

Eine Anordnung gemäß der hier zu beschreibenden Erfindung ist in einem Fernsehempfänger enthalten, der einen Videosignal kanal zur Verarbeitung eines Bilder darstellenden Videosignals enthält, in dem periodische Bildintervalle auftreten, zwischen denen jeweils Bildaustastintervalle liegen, in denen ein die Bildhelligkeit bestimmender Austastpegel auftritt. An den Videokanal ist eine Klemmschaltung angekoppelt, der außerdem ein Bezugssignal zugeführt wird, welches einem gewünschten Bildaustastpegel entspricht, damit der Austastpegel des Videosignals während der.Austastintervalle auf einen Pegel geklemmt wird, der proportional dem Bezugssignal ist. Vor der Klemmschaltung wird während der Austastintervalle ein Filter wahlweise an den Videokanal gekoppelt zur Unterdrückung hochfrequenter Signale einschließlich Störungen, falls solche im Videosignal vorhanden sind. Während der Bildintervalle wird das Filter vom Videokanal abgekoppelt.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 teilweise in Blockform und teilweise als Stromlaufplan einen Teil eines Farbfernsehempfängers mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 Signal formen zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltung und

Fig.3 eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltung.

Gemäß Fig. 1 werden Farbsignale von einer Quelle 10 durch eine Einheit 12 zu Farbdifferenzsignalen r-y, g-y und b-y verarbeitet. Leuchtdichtesignale von einer Quelle 14 werden über eine Verzögerungsleitung 15 einer Einheit 16 (welche beispielsweise Signalverstärkerstufen enthalten kann) zur Verarbeitung des Leuchtdichtesignals und Lieferung eines verstärkten Leuchtdichtesignals Y an einem Ausgang zugeführt. Die Verzögerungsleitung 15 dient dem Ausgleich der Signalverarbeitungslaufzeit im Leuchtdichtekanal (einschließlich der Quelle 14 und der Einheit 16) gegenüber dem Farbkanal (mit der Quelle 10 und der Einheit 12),

so daß die verarbeiteten Leuchtdichte und Farbsignale an einer Matrix 18 seitlich richtig synchron erscheinen.

Das Leuchtdichtesignal ist mit seinem hier interessierenden Teil in Fig. 2 gezeigt. Es weist ein Horizontalzeilen-Austastintervall Tg auf, welches periodisch zwischen benachbarten Horizontalbildintervallen Tj auftritt. Das Austastintervall enthält einen negativ gerichteten Horizontalsynchronimpuls während eines Intervalls T₅₃ dem ein sogenanntes Schwarzschulter-Intervall T., folgt, währenddessen ein zugehöriger Austastpegel V_ß (welcher bei dem Schwarzpegel des Wiedergabebildes ) abgefühlt wird, wie noch erläutert werden wird.

Das verstärkte Leuchtdichtesignal Y wird in der Matrix 18 mit den Farbdifferenzsignalen zu Farbsignalen r,g und b zusammengefaßt. Diese Signale werden durch eine Video-Endstufe 20 zu Farbsignalen R, G und B hohen Pegels verstärkt, welche sich für die Zuführung zu Intensitätssteuerelektroden einer nicht dargestellten Bildröhre eignen.

Das System enthält auch eine automatische Helligkeitsregelschaltung mit geschlossener Schleife, die eine getastete Abtastvergleichsschaltung 25 mit zugehörigem Ausgangsfilter 30 (etwa einem Ladungsspeicherkondensator) aufweist. Die Vergleichsschaltung 25 und das Filter 30 sind als eine getastete Abtastschaltung in einer geschlossenen Rückkopplungsschleife mit der Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung 16 und der Matrix 18 zusammengeschaltet, wie es im einzelnen in der bereits erwähnten US-Patentschrift No. 4 197 557 beschrieben ist.

Diesbezüglich sei kurz erläutert, daß ein Signal eingang der Vergleichsschaltung 25 das Blau-Ausgangssignal b niedrigen Pegels der Matrix 18 abfühlt, während ein zweiter Signaleingang der Vergleichsschaltung 25 ein Helligkeitsbezugssignal V„ abfühlt (das beispielsweise von einem durch den Benutzer einstellbaren Helligkeitspotentiometer stammen kann). Die Vergleichsschaltung 25 arbeitet unter Steuerung durch Tastsignale, die während des Intervalls Tj. jedes Horizontalaustastintervalls auftreten (Fig. 2) und dabei fühlt und vergleicht sie den Pegel der Helligkeitsbezugsspannung V„ mit dem Austastpegel des

dann am b Signalausgang der Matrix 18 erscheinenden Signals. Das Filter 30 speichert eine Spannung, die proportional der Differenz zwischen diesen beiden Pegeln ist. Liegt hier ein Pegel unterschied vor, dann erzeugt die Vergleichsschaltung 25 ein Ausgangskorrektursignal, das am Filter 30 auftritt und einem Gleichspannungsregeleingang der Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung 16 zugeführt wird. Beispielsweise kann das Korrektursignal einem Verstärker innerhalb der Schaltung 16 zur Veränderung der Gleichvorspannung des Verstärkers und damit des Gleichspannungspegels im Ausgangsleuchtdichtesignal Y während des Horizontal austastintervalls zugeführt werden.

Das Korrektursignal dient der Veränderung des Gleichspannungspegels des Ausgangssignals der Schaltung 16 und damit auch des Gleichspannungspegels des Ausgangssignals b der Matrix 18 in einer solchen Richtung, daß die Differenz zwischen den verglichenen Eingangssignalen der Vergleichsschaltung 15 minimal gemacht wird. Durch diesen Mechanismus werden der Gleichspannungspegel des Leuchtdichtesignals und damit der die Helligkeit bestimmende Gleichspannungspegel jedes der Farbsignale r, g und b in Übereinstimmung mit dem Pegel der Leuchtdichtebezugsspannung V_R gehalten.

Im hier beschriebenen Beispiel weist das Filter einen Kondensator auf, der durch Ströme I und I , unter Steuerung durch die Vergleichsschaltung 25 aufgeladen bzw. entladen wird. Eine infolge des Ladestroms I anwachsende Spannung am Filter 30 ist so gerichtet, daß der Hintergrundpegel oder die Helligkeit des Widergabebildes verringert wird. Umgekehrt steigt die Helligkeit des Wiedergabebildes an, wenn am Filter 30 infolge des Entladestromes I . die Spannung absinkt.

Die beschriebene Betriebsweise der automatischen Helligkeitsregel schaltung mit der Vergleichsschaltung 25 kann beeinträchtigt werden beim Vorhandensein nennenswerter Störungsanteile (also in der Größenordnung von 1 Volt) im abgefühlten Videosignal, insbesondere während des Intervalls T^, wenn die Regelschaltung arbeitet. Solche Störungen können zur Folge haben, daß am Filter 30 eine falsche Korrekturspannung entsteht, entsprechend Größe und Polarität der Störsignale, so daß dementsprechend der Gleichspannungs-

pegel des Videosignals falsch eingeregelt wird. Außerdem können große Störimpulse beider Polaritäten den dynamischen Steuerbereich der Vergleichsschaltung 25 überschreiten und kurzzeitig die Stromleitungskapazität der Vergleichsschaltung erschöpfen, wodurch die Größe des zum und vom Filter 30 geführten mittleren Stromes begrenzt wird. Daher kann also die automatische Helligkeitsregelschaltung der artige Störimpulse nicht voll kompensieren, so daß es zu kurzzeitigen unkorrigierten Änderungen des Bildhelligkeitspegels kommt. Dieser Zustand entspricht im wesentlichen einem kurzzeitigen öffnen der Helligkeitsregelschleife, da das System keine Regelspannung liefert, welche unmittelbar proportional dem Pegel der zu korrigierenden Störimpulse wäre. Diese schlagartige Einwirkung von Störungen auf den Betrieb der automatischen Helligkeitsregelschaltung wird durch eine geschaltete Filterschaltung 40 virtuell eliminiert.

Die Schaltung 40 liegt in dem Gesamt-Videosignalverarbeitungssystem gemäß Fig. 1 vor der Vergleichsschaltung 25, jedoch nach einem Punkt des Empfängers, wo die Horizontalzeilen-Synchronisierkomponente des Videosignals aus dem Videosignal mit Hilfe einer nicht dargestellten Synchronsignal trennschaltung zur Verwendung durch die Ablenkschaltungen des Empfängers abgeleitet wird. Die Schaltung 40 weist einen Schalttransistor 42 und einen Filterkondensator 45 im Kollektorkreis des Transistors 42 auf. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 42 und der Kondensator 45 liegen in Reihe zwischen einem Punkt A im Leuchtdichtesignal-Verarbeitungsweg und einem Bezugspotentialpunkt (Masse).

Der Transistor 42 ist immer gesperrt außer während der Horizontalrücklaufaustastintervalle (T„) in Fig. 2) einschließlich des Intervalls Tw, währenddessen die Vergleichsschaltung 25 in Betrieb getastet wird. Demgemäß wird der Kondensator 45 als Filter von dem Leuchtdichtesignalweg während der Horizontalzeilenbildintervalle (HinlaufIntervalle) abgekoppelt, wenn der Transistor 42 gesperrt ist. Der Transistor 42 wird über jedes Horizontalrücklaufintervall T_R in den Leitungszustand getastet unter Steuerung durch örtlich erzeugte positive Horizontalrücklaufimpulse, welche seiner Basis über einen Widerstand 50 und eine Diode 55 zugeführt werden. Die Horizontalrücklauftastimpulse haben eine

positive Spitzenamplitude von etwa +180 Volt und eine Gesamt-Spitzenamplitude (von Spitze zu Spitze gemessen) von etwa 200 Volt.

Durch die Horizontalaustastimpulse wird der Transistor 42 in einen stark leitenden Sättigungszustand getastet. Seine Kollektor-Emtter-Strecke hat dann eine sehr niedrige Impedanz, so daß der Kondensator 45 dann über einen sehr niederohmigen Weg zwischen dem Schaltungspunkt A und Masse liegt. In diesem Falle bildet der Kondensator 45 ein Filter nach Masse zusammen mit der wirksamen Impedanz, welche durch die Verzögerungsleitung 15 und die Widerstände 62 und 64 gegeben ist, um hochfrequente Signale einschließlich Störungen während der Horizontalaustastintervalle und der Tastintervalle vom Leuchtdichtesignalverarbeitungsweg mit der Schaltung 16 weg nach Masse abzuleiten. Wegen der Filterwirkung der Schaltung 40 ist demnach das Signal b von der Matrix 18, welches von der Vergleichsschaltung 25 während des Intervalls T., abgefühlt wird, dann praktisch frei von Störungen, und die automatische Helligkeitsregelschaltung mit der Vergleichsschaltung 25 arbeitet unbeeinflußt durch Störungsauswirkungen.

Wenn die Filterschaltung 40 in Betrieb getastet ist, dann ist ihre Zeitkonstante genügend lang, so daß hochfrequente Störsignale am Punkt A im Leuchtdichtesignalverarbeitungsweg genügend weggedämpft sind. Andererseits ist die Zeitkonstante genügend kurz, so daß der während des Intervalls Τς (Fig. 2) auftretende Synchronimpuls nicht nennenswert verzerrt wird. Im hier beschriebenen Beispiel wird die Zeitkonstante durch den Wert des Kondensators 45 und die effektive Impedanz der Verzögerungsleitung 15 und der Widerstände 62, 64, wie sie am Punkt A erscheint, bestimmt. Andererseits bilden die Widerstände 62 und 64 zusammen mit einer Gleichspannungsquelle (+10,9 Volt) einen Spannungsteiler zur Verschiebung des Gleichspannungspegels des Leuchtdichtesignals. Die effektiven Impedanzen der Verzögerungsleitung und des Spannungsteilers 62, 64 liegen jeweils bei etwa 680 Ohm, so daß die effektive Impedanz am Punkt A etwa 340 Ohm beträgt. Dieser Impedanzwert ergibt zusammen mit dem Wert des Kondensators eine Zeitkonstante in der Größenordnung von 0,75 Mikrosekunden für die Filterschaltung 40.

3 Ί 1 5 R 5 3

Es sei darauf hingewiesen, daß der Transistor 42 und der Filterkondensator 45 an einen Punkt A nach der Verzögerungsleitung 15 an den Leuchtdichtesignalweg angekoppelt sind. Auf diese Weise werden Auswirkungen eines fehl angepaßten Abschlusses am Ausgang der Verzögerungsleitung 15 minimal gehalten, wenn der Transistor 42 in den Leitungszustand getastet ist.

Ein über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 42 gekoppelter Widerstand 58 bildet einen Leckstromweg nach Masse, damit der Transistor 42 am Ende des Horizontal rück!auftastintervalls schnell sperrt, indem die Kapazitäten seiner Kollektorbasisstrecke und seiner Basis-Emitter-Strecke, die beim Leiten des Transistors 42 aufgeladen worden sind, entladen werden. Die Diode 55 verhindert einen Sperrdurchbruch der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 42 bei der negativen Spannung des Horizontalrücklauf-Synchronsignals während des Bildhinlaufintervalls.

Es sind auch andere Ausfuhrungsformen der geschalteten Filterschaltung 40 möglich. Beispielsweise kann die Schaltung 40 in Fig. 1 ersetzt werden durch eine Schaltung 140, wie sie Fig. 3 zeigt, in welcher dieselben Elemente mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 3 ist ein pnp-Schalttransistor 142 in Reihe mit dem Leuchtdichtesignalweg geschaltet. Emitter und Kollektor des Transistors 142 sind an den Ausgang der Verzögerungsleitung 15 bzw. den Eingang der Signalverarbeitungsschaltung 16 angekoppelt. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 142 liegt parallel mit einem Tiefpaßfilter, welches die Reihenschaltung eines Gleichspannungs-Blockkondensators 147 mit einer Induktivität 148 aufweist, die als Hochfrequenzdrossel wirkt.

Der Transistor 142 leitet während jedes Horizontalbildzeilenintervalls (Hinlaufintervall) T₁ im Sättigungszustand, wenn seiner Basis zu dieser Zeit eine negative Spannung aus dem Horizontalzeilen-Synchronsignal zugeführt wird. Die Leuchtdichtesignale werden der Signal-Verarbeitungsschaltung 16 dann über einen Transistor 142 zugeführt, weil die Schaltung 147, 148 durch die sehr niederohmige Kollektor-Emitter-Strecke des leitenden Transistors 142 überbrückt ist.

Die positiven Horizontal-Rücklaufimpulse sperren den Transistor 142 während jedes Horizontalaustastintervall es. Dann werden Leuchtdichtesignale von der Verzögerungsleitung 15 der Signalverarbeitungsschaltung 16 über das Tiefpaßfilter 147, 148 zugeführt, welches der Unterdrückung unerwünschter hochfrequenter Signale, wie Störungen, während jedes Horizontalaustastintervalls dient. Damit wird verhindert, daß Störsignale den Betrieb der Heilligkeitsregelschaltung beeinträchtigen.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   (Jy Fernsehempfänger mit einem Videosignal kanal zur Verarbeitung eines Bilder darstellenden Videosignals mit periodisch wiederkehrenden Bildintervallen und zwischen benachbarten Bildintervallen liegenden Bildaustastintervallen, die einen die Bildhelligkeit bestimmenden Austastpegel enthalten, mit einer Schaltung zur Lieferung eines Bezugssignals (V_R) welches einen gewünschten Bildaustastpegel darstellt, und mit einer Klemmschaltung (25), die an die Bezugssignalquelle und an den Videokanal angeschlossen ist, um den Austastpegel während der Austastintervall auf einen dem Bezugssignal proportionalen Pegel zu klemmen, gekennze ichnet durch ein Filter (40) und eine Einrichtung (42) zum selektiven Ankoppeln des Filters an den Videokanal ^jor der Klemmschaltung während der Austastintervalle zur Unterdrückung hochfrequenter Signale einschließlich im Videosignal vorhandener Störungen und zur Abkopplung des Filters vom Videokanal

   -2-während der Bildintervalle.
2. 2. Empfänger nach Anspruch 1, dadu rch gekennzeichnet, daß die Klemmschaltung (25) während eines Teils des Austastintervall es arbeitet, der kleiner als die Dauer des Austastintervall es ist, und daß das Filter (40) selektiv für ein Intervall an den Videokanal gekoppelt wird, welches größer als der Teil des Austastintervall es wo die Klemmschaltung arbeitet, ist.
3. 3. Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß das Filter für ein im wesentlichen mit dem Austastintervall zusammenfallendes Intervall selektiv an den Videokanal angekoppelt wird.
4. 4. Empfänger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzei chnet, daß das Filter (40) einen Kondensator (45) enthält, daß die selektive Koppel schaltung ein steuerbares Leitungselement (42) aufweist, daß zwischen einem niederohmigen und einem hochohmigen Zustand umschaltbar ist, um den Kondensator wahlweise während der Austastintervall zwischen dem Videokanal und einem Bezugspotentialpunkt zu koppeln.
5. 5. Empfänger nach Anspruch 4, dadu rch gekennzeichn e t, daß eine Schaltsignalquelle (50) vorgesehen ist, die mit den Austastintervall im wesentlichen zusammenfallende Schaltsignale liefert, und daß die selektive Koppelschaltung einen Transistor (42) aufweist, der mit einer ersten, als Eingangselektrode geschalteten Elektrode an die Schaltsignalquelle angekoppelt ist und eine zweite und dritte Elektrode als Ausgangselektroden hat, die eine Hauptstromleitungsstrecke des Transistors definieren, welche an den Kondensator (45) angekoppelt ist.
6. 6. Empfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltsignale den Horizontalzeilenrücklaufimpulsen entsprechen.

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7. 7. Empfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzei ch-

   n e t, daß ein Gleichstromleitungsweg (58) von der Eingangselektrode des Transistors zu einem Bezugspotentialpunkt gekoppelt ist.
8. 8. Empfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzei c h η e t, daß die erste, zweite bzw. dritte Elektrode die Basis-,Kollektor- bzw. Emitterelektrode des Transistors sind.
9. 9. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gek ennzeichnet, daß die Klemmschaltung (25) eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Austastpegels mit dem Bezugssignal während des Austastintervall enthält derart, daß ein Ausgangssignal geliefert wird, welches einen Unterschied zwischen Bezugssignal und Austastpegel wiedergibt, und daß das Filter vor der Vergleichsschaltung an den Videokanal angekoppelt ist.
10. 10. Empfänger nach Anspruch 9, dadurch gekennzei chn e t, daß der Videosignal kanal einen Videosignalübertragungsweg zur Verarbeitung eines Farbbilder darstellenden Videosignals enthält, und daß dieser übertragungsweg einen Farbkanal zur Verarbeitung einer Farbkomponente des Videosignals und einen Leuchtdichtekanal zur Verarbeitung einer Leuchtdichtekomponente des Videosignals enthält, daß der Leuchtdichtekanal eine Signal verzögerungseinrichtung (15) zum Ausgleich der Signalverarbeitungslaufzeit des Leuchtdichtekanals gegenüber der Signalverarbeitungslaufzeit des Farbkanals enthält, und daß das Filter zwischen der Verzögerungseinrichtung (15) und der Vergleichsschaltung (25) an den Videosignalkanalweg angekoppelt ist.