DE3235073A1 - Anordnung zur pegelhaltung bei der versteilerung von videosignalen - Google Patents

Description

RGA 77 259 Ks/Ei
U.S. Serial No. 304,34-6
Filed: September 22, 1981

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

Anordnung zur Pegelhaltung bei der Versteilerung

von Videosignalen

Die Erfindung bezieht sieb auf eine Anordnung zur Aufrechterbaltung einer gewünschten Beziehung zwischen einem Videosignal, das einen geregelten Gleichstrompegel hat, und einer vom Videosignal abgeleiteten Versteilerungskomponente, um unerwünschte Gleichstrom-Offsetfehler zu vermindern, die zu Verzerrungen in einem versteuerten Videosignal führen können, welches durch Kombination des geregelten Videosignals und der Versteilerungskomponente gebildet wird.

Bekanntlich läßt sich das Ansprechverhalten eines Videosignale verarbeitenden Systems wie z.B. in einem Fernsehempfänger subjektiv verbessern, indem man die "Steilheit" von Amplitudenübergängen im Videosignal erhöht. Hierzu kann man dem Videosignal unmittelbar vor einem Amplitudenübergang einen "Vorschwinger" und unmittelbar nach dem Amplitudenübergang einen "Nachschwinger" (Überschwung) mitteilen, so daß Wechsel von Schwarz nach Weiß und von Weiß nach Schwarz akzentuiert werden. Dies erreicht man gewöhnlich durch Bildung einer sogenannten Versteilerungskomponente, die dem Videosignal hinzuaddiert wird, um ein versteuertes Videosignal mit akzentuierten Amplitudenübergängen zu erzeugen. Eine Anordnung zur Bildung eines versteuerten Videosignals mittels einer Versteilerungskoniponente ist z.B. in der US-

Patentanmeldung Nr. 255*982 beschrieben, die unter dem Tjtel "Self-Limiting Video Signal Peaking Circuit" auf den Namen W.E. Harlan eingereicht wurde.

Es ist erwünscht, eine bestimmte Beziehung zwischen dem Gleichstrompegel des Videosignals und dem Gleichstrompegel der mit dem Videosignal zu kombinierenden Versteilerungskomponente einzuhalten. Eine Fehlanpassung (d.h. ein "Offsetfehler") zwischen den Gleichstrompegeln des Videosignals und der damit kombinierten Versteilerungskomponente kann die gewünschte Grauwert abstuf ung im versteuerten Videosignal verfälschen, so daß der Hell/Dunkel-Informationsgehalt eines aufgrund des versteuerten Videosignals erzeugten Bildes nicht wirklichkeitsgetreu wiedergegeben wird. Außerdem kann die erwähnte Fehlanpassung der Gleichstrompegel die Versteilerungscharakteristik des versteuerten Videosignals beeinträchtigen, so daß sich anstelle des gewünschten symmetrisch versteuerten Signals ein asymmetrisch versteuertes Signal ergibt. Beispielsweise kann eine Fehlanpassung der Gleichstrompegel dazu führen, daß der Vorschwinger-Anteil der Versteilerungskomponente übermäßig groß im Vergleich zum Nachschwinger-Anteil ist oder daß die Versteilerung in einer Richtung ganz fehlt.

Mit der Erfindung soll eine Anordnung zur Versteilerung eines Videosignals und zur Regelung des Gleichstrompegels in diesem Signal geschaffen werden, bei welcher die Wahrscheinlichkeit eines Gleichstrom-Offsetfehlers zwischen dem Videosignal und der damit zu kombinierenden Versteilerungskomponente wesentlich vermindert ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß sie in besonders wirtschaftlicher Weise Gebrauch von Bauelementen macht und daß sie zum großen Teil in integrierter Bauweise hergestellt werden kann. - 8 -

Eine erfindungsgemäße Anordnung weist neben einem Videosignalweg einen Versteilerungssignalweg auf, der ein Netzwerk zur Erzeugung einer Versteilerungskomponente enthält, die mit Signalen aus dem Videosignalweg kombiniert wird, um ein versteuertes Leuchtdichtesignal zu erzeugen. Auf die Eingänge des Videosignalweges und des Versteilerungssignalweges werden über einen Kondensator Videosignals wechselstrommäßig gekoppelt. Eine Steuerspannung zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Zustandes des Schwarzwertes des versteilerten Videosignals wird an die Eingänge des Video- und des Versteilerungssignalweges gelegt und durch den eingangsseitigen Wechselstrom-Koppelkondensator gespeichert.

In besonderer Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung in einem Farbfernsehempfänger vorgesehen, der eine Quelle für Farbartsignale enthält und in welchem Videosignale gleichstrommäßig von einem Eingangs-Koppelkondensator auf eine Schaltung gekoppelt werden, welche die versteuerten Videosignale mit den Farbartsignalen kombiniert, um ein Farbbildsignal zu erzeugen.

In vorteilhafter Ausgestaltung führt vom eingangsseitigen Wechselstromkoppel- und Speicherkondensator eine Videosignal-Verzögerungsleitung zum Eingang des Videosignalweges. Die Versteilerungskomponente wird mittels eines Differenzverstärkers erzeugt, dessen Differenzeingänge an die beiden Enden der Verzögerungsleitung angeschlossen sind und der einen Ausgang zur Lieferung der Versteilerungskomponente aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Differenzverstärker so ausgelegt, daß er an Komplementär- oder Gegentaktausgängen komplementärphasige Versteilerungssignale liefert. Der Videosignalweg enthält ebenfalls einen Differenzverstärker, der auf das wechseistrommäßig angekoppelte Videosignal anspricht, um an Gegentaktausgängen komplementärphasige Videosignale zu liefern, die mit den komplementärphasigen Versteilerungskomponenten kombiniert werden, um komplementärphasige verstei-

- 9 -lerte Videosignale zu erzeugen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt, teilweise in Blockform, einen Teil eines Fernsehempfängers, der eine Ausführungsform der Erfindung enthält;

Figuren 2 und 3 zeigen Schaltungseinzelheiten von Teilen der Anordnung nach Fig. 1.

Im Farbfernsehempfänger nach Fig. 1 werden Farbartsignale aus einer Quelle 10 auf eine Farbartsignal-Verarbeitungseinheit 12 gegeben, um Farbdifferenzsignale R-Y, G-Y und B-Y zu erzeugen. Von einer Quelle 15 werden Leuchtdichtesignale über einen Emitterfolgertransistor 18, einen Widerstand 20 und einen Wechselstromsignale koppelnden Kondensator 22 auf eine Leuchtdichtesignal-Verarbeitungseinheit 25 gegeben, die Schaltungen zur Versteilerung des Videosignals enthält, wie sie noch beschrieben werden. Die vom Ausgang der Einheit 25 am Schaltungsknoten A gelieferten versteuerten Leuchtdichtesignale werden über einen in seiner Verstärkung steuerbaren Verstärker 50 und ein Signalkoppelnetzwerk 32 auf einen Matrixverstärker 35 gegeben. Dieser Matrixverstärker 35 kombiniert die Farbdifferenzsignalβ mit dem versteilerten Leuchtdichtesignal (Y), um Ausgangssignale R, G und B zu erzeugen, welche für die roten, grünen und blauen Farbanteile des wiederzugebenden Farbbildes charakteristisch sind,

Der Verstärker 30 weist einen Differenzverstärker auf, dessen Verstärkungsfaktor durch differentielle Verstärkungssteuerspannungen V^ und V« gesteuert wird. Diese Steuerspannungen werden von einer Verstärkungssteuerschaltung 40 entsprechend der Einstellung eines Verstärkungssteuerpotentiometers 42 erzeugt, das mit der Schaltung 40 verbunden ist. Ein Vorspannungsnetzwerk 44 dient zur Einstellung der Betriebs-Gleich-

vorspannung der Steuerschaltung 40. Die Schaltung 40 liefert außerdem eine Gleichstrompegel-Kompensationsspannung Y, an den Verstärker 30, um den Gleichstrompegel am Ausgang dieses Verstärkers im wesentlich konstant zu halten, wenn die Verstärkung des Verstärkers durch die Spannungen V^ und V₂ gesteuert wird. Die Verstärkungssteuerschaltung 40 ist ausführlicher in der US-Patentanmeldung Nr. 296,865 beschrieben, die unter dem Titel "Circuit for Linearly Gain Controlling a Differential Amplifier" auf die Namen L.A. Harwood, u.a. eingereicht wurde.

Das aus der Quelle 15 stammende und am Schaltungsknoten A entwickelte Leuchtdichtesignal hat periodische Bildintervalle, die durch Bildaustastintervalle voneinander getrennt sind. Jedes Austastintervall hat seinerseits ein Intervall, in welchem der Horizontalsynchronimpuls erscheint, und ein Intervall (die sogenannte "hintere Schwarzschulter"),während dessen der Schwarzwert des Videosignals als Bezugspegel erscheint. Der Schwarzwert des im Verstärker 30 verarbeiteten Leuchtdichtesignals wird mittels einer Schwarzwert-Klemmschaltung auf einem gewünschten Wert gehalten. Diese Klemmschaltung ist gebildet durch einen getasteten Vergleicher 5O₁ eine nachgeschaltete Torschaltung 55i einen Widerstand 58 und den eingangsseitigen Wechselstrom-Koppelkondensator 22, der eine vom Ausgang des Vergleichers 50 gelieferte Steuerspannung speichert.

Der Vergleicher 50 wird durch ein Zeitsteuersignal V„ in Betrieb getastet. Im Betrieb vergleicht der Vergleicher 50 den Schwarzwert des zum betreffenden Zeitpunkt am Schaltungsknoten A erscheinenden versteuerten Leuchtdichtesignals mit einer Referenzspannung V-n, die von der Vorspannungsquelle 44 abgeleitet wird. Eine daraufhin am Ausgang des Vergleichers 50 gelieferte Steuerspannung ist charakteristisch für die Differenz zwischen dem Schwarzwert des Leuchtdichtesignals und der Referenzspannung Vj,. Die Torschaltung 55 spricht ebenfalls auf das Tastsignal Vg an, um während des Schwarz-

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wert-Intervalls des Leuchtdichtesignals zu leiten und die Steuerspannung über den Widerstand 58 und die Verzögerungsleitung 60 an den eingangsseitigen Wechselstrom-Kopp elkondensator 22 durchzulassen, der diese Steuerspannung speichert, Die Steuerspannung ist nach Betrag und Richtung so, daß sie den Schwarzwert des Leuchtdichtesignala im Sinne einer Reduzierung der vom Vergleicher 50 geführten Differenz zwischen dem Schwarzwert und der Referenzspannung Vr, modifiziert. Es besteht somit ein geschlossener Regelkreis, der den Schwarzwert des Leuchtdichtesignals auf einem gewünschten Wert hält. Nähere Einzelheiten über die Struktur und Arbeitsweise der beschriebenen, den Vergleicher 50 enthaltenden Schwarzwert-Regelungsschaltung sind in der US-Patentanmeldung Nr. 296,864 erläutert, die unter dem Titel "Signal Gain Control with DO Compensation" unter den Namen R.L. Shanley, II, u.a. eingereicht wurde.

Die Verzögerungsleitung 60 dient zur; Angleichung der Laufzeit des Leuchtdichtesignals an diejenige des Farbartsignals, so daß Leuchtdichte- und Farbartsignale in richtiger zeitlicher Beziehung zueinander an die Matrixschaltung 35 gelegt werden. Die Verzögerungsleitung 60 ist ein Breitbandelement mit linearer Phasencharakteristik über die Leuchtdichtesignal-Bandbreite von ungefähr 4,0 MHz und wirkt außerdem mit Schaltungen in einem gleichstromgekoppelten Horizontal-Versteilerungsnetzwerk 65 mit Differentialeingang zusammen, um eine Horizontal-Versteilerungskomponente zu erzeugen, wie es ausführlicher weiter unten in Verbindung mit der Schaltung nach Fig. 2 erläutert wird. Komplementarphasige Breitband-Leuchtdichtesignale, die vom Ausgang eines mit einem Ausgang der Verzögerungsleitung 60 gleichstromgekoppelten Verstärkers 68 kommen, werden in einer Signalvereinigungsschaltung ?O mit komplementärphasigen Horizontal-Versteilerungskomponenten vom Netzwerk 65 kombiniert. Wie durch die beim Schaltungsknoten A eingezeichnete Wellenform angedeutet, enthält das versteuerte Leuchtdichtesignal vom Ausgang der Vereinigungsschaltung 70 eine versteuernde Vorschwinger-Komponen-

te V ,. und eine versteuernde Nachschwinger-Komponente ^..p» um Amplitudenübergänge des Leuchtdichtesignals zu betonen.

Die Koppelstrecke der Versteilerungskomponente vom Ausgang des Versteilerungsnetzwerks 65 wird während der Schwarzwert-Intervalle des Leuchtdichtesignals, in denen der Vergleicher 50 zur Erzeugung der Schwarzwert-Regelungsspannung arbeitet, durch ein Versteilerungs-Sperrsignal gesperrt. Eine in dieser Weise erfolgende Sperrung der Versteilerungs-Koppelstrecke dient zur Stabilisierung des rückgekoppelten Schwarzwert-Regelkreises und verhindert, daß der Vergleicher auf ungewollte Signale einschließlich Rauschen anspricht, die ansonsten durch das Versteilerungsnetzwerk angehoben wurden und die vom Vergleicher entwickelte Steuerspannung nachteilig beeinflussen würden. Nähere Einzelheiten dieses Merkmals sind in der US-Patentanmeidung Nr. 304,34-5 beschrieben, die unter dem Titel "Compensated Clamping Circuit In A Video Signal Peaking System" unter den Namen R.L. Shanley, II, u.a. eingereicht wurde.

Die Verzögerungsleitung 60 hat eine vernachlässigbare Impedanz bei Gleichstrom und kann somit das Schwarzwert-Regelungssignal (eine Gleichspannung) vom Vergleicher 50 und der Torschaltung 55 zum Kondensator 22 koppeln, um diesen aufzuladen. Die so gespeicherte Schwarzwert-Regelungsspannung wird über die Verzögerungsleitung 60 sowohl über den Eingang des Verstärkers 68 in das Leuchtdichtesignal gekoppelt, welches im Breitband-Leuchtdichtesignalweg der Verarbeitungseinheit 25 verarbeitet wird, als auch über die Differenzeingänge des Horizontal-Versteilerungsnetzwerks 65 in den Versteilerungssignalweg, und zwar in einer Weise, durch welche eine Beeinträchtigung der Versteilerungskomponente durch das Regelungssignal verhindert wird, wie es noch zu erläutern ist.

Die Schaltungsanordnung nach Pig. 2 stellt sicher, daß der Gleichstrompegel des Breitband-Leuchtdichtesignals vom Verstärker 68 und der Gleichstrompegel der Versteilerungskom-

ponente vom Netzwerk 65 gewünschte Werte haben, wenn die beiden erwähnten Signale in der Vereinigungsschaltung 70 kombiniert werden: Der den Gleichstrompegel bestimmende Schwarzwert des Leuchtdichtesignals ist geregelt, und das so geregelte Leuchtdichtesignal wird mit der Versteilerungskomponente kombiniert, und zwar in einer Weise, bei welcher die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Gleichstromoffsets zwischen dem Breitband-Leuchtdichtesignal und der damit kombinierten Versteilerungskomponente reduziert ist.

Das heißt, die Wahrscheinlichkeit eines Gleichstromfehlers im versteuerten Leuchtdichtesignal und eines damit verbundenen Fehlers in der Grauabstufung eines wiedergegebenen Bildes wird wesentlich vermindert· Außerdem wird durch Reduzierung der Wahrscheinlichkeit eines Gleichstrom-Offsetfehlers die gewünschte Versteilerungscharakteristik (z.B. symmetrische Versteilerung) des versteuerten Leuchtdichtesignals bewahrt. Wenn nämlich das Breitband-Leuchtdichtesignal und die Versteilerungskomponente bei Vorhandensein ebnes solchen Offsetfehlers kombiniert werden, könnte die Versteilerungscharakteristik verzerrt (z.B. asymmetrisch) werden.

Die beschriebene Anordnung zur Verarbeitung und Regelung des Leuchtdichtesignals ist vom Ausgang des Koppelkondensators 22 bis zum Eingang der Matrix 35 gleichstromgekoppelt.

Die Anordnung benötigt vorteilhafterweise nur einen einzigen Kondensator, nämlich den Kondensator 22, zur Wechselstromkopplung am Eingang und zur Speicherung der Regelungsspannung, und es ist nur eine minimale Anzahl äußerer Anschlüsse erforderlich, wenn die Anordnung in integrierter Bauweise hergestellt ist. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß die Anordnung nach Fig. 1 mit Ausnähme des Kondensators 22, der Verzögerungsleitung 60 und des Verstärkungssteuerpotentiometrrs 42 leicht als integrierte Schaltung hergestellt werden kann. In einem solchen Fall werden an der integrierten Schaltung zwei äußere Anschlüsse benötigt, um die Eingangsund Ausgangsklemmen der Verzögerungsleitung 60 mit dem Verstärker 68 und dem Versteilerungsnetzwerk 65 zu koppeln.

Einer dieser Anschlüsse kann gleichzeitig auch dazu dienen, den Koppelkondensator 22 an die integrierte Schaltung anzuschließen. Die beschriebene Anordnung nutzt also die begrenzte Anzahl von Anschlüssen, die an einer integrierten Schaltung für äußere Verbindungen verfügbar sind, wirtschaftlich aus.

Die Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Leuchtdichtesignal-Verarbeitungseinheit 25·

Das Breitband-Leuchtdichtesignal wird so, wie es zum Eingang der Verzögerungsleitung 60 gelangt, auch über Emitterfolgertransistoren 75 und 76 und einen Widerstand 78 auf einen Eingang eines Differenzverstärkers gekoppelt, der aus Transistoren 80 und 82 gebildet ist und das in Fig. 1 dargestellte Versteilerungsnetzwerk 65 darstellt. Verzögerte Leuchtdichtesignale vom Ausgang der Verzögerungsleitung 60 werden über Emitterfolgertransistoren 85 und 86 und einen Widerstand 88 auf den anderen Eingang des Di ff er en ζ ν er stärkers 80, 82 gekoppelt. Die Verzögerungsleitung 60 liegt also zwischen den Basiseingängen der Transistoren 80 und 82. Das verzögerte Breitband-Leuchtdichtesignal vom Ausgang der Verzögerungsleitung 60 wird außerdem über einen Emitterfolgertransistor 85 auf den Eingang eines mit Transistoren 90 und 92 gebildeten Differenzverstärkers gekoppelt (der den Verstärker 68 nach Fig. 1 darstellt). Der Differenzverstärker 90, 92 liegt im Verarbeitungsweg des Breitband-Leuchtdichtesignals in der Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit 25, und der Differenzverstärker 80, 82 liegt in dem das Horizontal-Versteilerungssignal bereitstellenden Signalweg der Einheit 25·

Die Verzögerungsleitung 60 bringt eine Signalverzögerung in der Größenordnung von 14-0 Nanosekunden, so daß der Frequenzgang der Amplitude des Horizontal-Versteilerungsnetzwerkes ein Maximum bei ungefähr 1,8 MHz hat. Da der Ausgang der Verzögerungsleitung 60 durch die hohe Eingangsimpedanz des Transistors 85 abgeschlossen ist, ist der Ausgang der Ver-

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zögerungsleitung praktisch ohne Abschluß relativ zu ihrem Wellenwiderstand, so daß die Verzögerungsleitung in einer spannungsreflektierenden Betriebsart mit einem Reflexionsfaktor von ungefähr 1 arbeitet. Der Eingang der Verzögerungsleitung 60 ist durch den in 3?ig. 1 dargestellten Widerstand 20 in einer an ihren Wellenwiderstand angepaßten Weise abgeschlossen.

Am Basiseingang des Transistors 80 erscheint ein verzögertes Leuchtdichtesignal, und am Basiseingang des Transistors 82 erscheint die Summe eines Leuchtdichtesignals und eines reflektierten und zweimal verzögerten Leuchtdichtesignals. Die an den Basiselektroden der Transistoren 80 und 82 entwickelten Signale veranlassen den Differenzverstärker 8O₁ 82, in den Kollektorkreisen der Transistoren 80 und 82 koraplementärphasige Versteilerungskomponenten zu entwickeln, die jeweils aus einem Vorschwinger und einem Nachschwinger bestehen.

Eine die Transistoren 94· his 97 enthaltene Anordnung bildet die Vereinigungsschaltung 70. Zwei emittergekoppelte Transistoren 94- und 95 empfangen die vom Transistor 80 kommende Versteilerungskomponente, und zwei emittergekoppelte Transistoren 96 und 97 empfangen die dazu komplementärphasige Versteilerungskomponente vom Transistor 82. Die Versteilerungskomponente vom Transistor 82 wird mit dem Breitband-Leuchtdichtesignal vom Transistor 92 am Schaltungsknoten B kombiniert, und die Versteilerungskomponente vom Transistor 80 wird mit dem Breitband-Leuchtdichtesignal vom Transistor 90 am Schaltungsknoten C kombiniert. An den Schaltungsknoten B und C erscheinen somit zueinander komplementärphasige horizont al-v er steuerte Leuchtdichtesignale. Nähere Einzelheiten über die Arbeitsweise eines die Horizontal-Versteilerungskomponente erzeugenden Generators des beschriebenen Typs (d.h. mit einer Verzögerungsleitung wie 60 und einem Differenzverstärker wie 80, 82) können der oben erwähnten US-Patentanmeldung Nr. 255,982 entnommen werden.

Der Betrag der Versteilerungskomponente kann durch Steuerung der Leitfähigkeit der Transistoren 94· bis 97 verändert werden, z.B. mittels einer Versteilerungs-Steuerspannung V Die St euer spannung V kann von einem Potentiometer abgeleitet werden, welches vom Benutzer von Hand verstellt werden kann. Alternativ ist auch eine automatische Steuerung der Versteilerung abhängig von einer Steuerspannung möglich, wie es in der eben genannten US-Patentanmeldung beschrieben ist.

Wie bereits in Verbindung mit Fig. 1 erwähnt wurde, wird der Versteilerungssignalweg durch ein Versteilerungs-Sperrsignal Vy (eine Steuerspannung) gesperrt, das die Leitfähigkeit eines Transistors 98 und einer Diode 99 beeinflußt, um dadurch während der Schwarzwert-Regelungsintervalle für das Leuchtdichtesignal die das Versteilerungssignal koppelnden Transistoren 94 und 96 nicht-leitend zu machen.

Der Schwarzwert des vom Verstärker 90, 92 verarbeiteten und an den signalkombinierenden Schaltungsknoten B und G entwickelten Breitband-Leuchtdichtesignals wird abhängig von der Regelungsspannung eingestellt, die vom Ausgang des Vergleichers 50 kommt und am Kondensator 22 gespeichert ist. Diese Schwärζwert-Regelungsspannung wird über den Emitterfolgertransistor 85 an den Basiseingang des Transistors 90 gelegt.

Die Schwarzwert-Regelungsspannung wird außerdem über zwei symmetrische Koppelstrecken an die Basiseingänge der Transistoren 80 und 82 des die Versteilerungskomponente erzeugenden Differenzverstärkers gelegt. Die erste dieser beiden Koppeistrecken umfaßt die Emitterfolgertransistoren 85 und 86 und den Widerstand 88, um die Regelungsspannung auf die Basis des Transistors 80 zu koppeln. Die zweite Koppelstrecke umfaßt die Emitterfolgertransistoren 75 und 76, den Widerstand 78 und die Verzögerungsleitung 60, um die Regelungsspannung auf die Basis des Transistors 82 zu koppeln. An

dieser Stelle sei daran erinnert, daß die Verzögerungsleitung 60 eine vern-icblässigbare Impedanz bei Gleichstrom hat. Somit sind die Baaisgleiehspannungen der Emitterfolgertransistoren 75 und 85 und damit die different!eilen Eingangsgleicbspannungen an den Basen der Verstärkertransistören 80 und 82 im wesentlichen gleich und folgen den Änderungen des Pegels der Schwarzwert-Regelungsspannung vom Vergleicher 50.

Die Basisgleichspannungen der Transistoren 80 und 82 sind im wesentlichen einander gleich. Wegen der gleichtaktunterdrückenden Eigenschaft des Differenzverstärkers 80, 82 spricht dieser Verstärker in vorteilhafter Weise nicht auf Gleichtakt-Eingangssignale an und somit auch nicht auf die einander gleichen Änderungen der Basisgleichspannung, die durch Änderungen der Schwärzwert-Regeltngsspannungen verursacht werden. Die sich ändernde Schwarzvert-Regelungsspannung beeinträchtigt also den gewünschten Gleichstromwert der vom Verstärker 80, 82 erzeugten Versteilfirungskooponente nicht. Infolgedessen hat das versteuerte I.euchtdichtesignal, das aus der Summierung der Versteilerungskomponente und des Leuchtdichtesignals resultiert, einen ricl tigen Gleichstrompegel. Vorzugsweise sollte der Gleichstroir.wert der Versteilerungskomponente gleich Null sein. Dies wird bei der beschriebenen Anordnung durch die gleichtaktunterdrückende Eingangssignal-Zuführung zum Verstärker 80, 82 erreicht, und zwar speziell durch die Wechselstromkopplung i'ber den Ein p:angskonden sato r 22 (der gleichzeitig auclr zur Speicherung der Schwarzwert-Regelungsspannung dient) tnd durch die symmetrischen Koppelstrecken zwischen der Verzögerungsleitung 60 und den Differenzeingängen des Verstärkers 8C, 82.

Die beschriebene Anordnung zur Schwarzwertregelung bringt einen zusätzlichen Vorteil, wenn wie im vorliegenden Fall die Eingangsschaltung der Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit 25 einen Differenzverstärker mit zwei emittergekoppelten und an ihren Basiselektroden angesteuerten Transistoren 90 und 92 aufweist. Ein Differenzverstärker dieses Typs hat

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BAD ORlGfNAL

über einen großen "eil seinen Betriebsbereichs eine nichtlineare Signalüber^ragunpschnrakteristik vom Eingang zum Ausgang. Wenn ein ]ieucbtdicb;esignal nichtlinear verarbeitet wird, bewirkt es Fehler der Grauabstufung in einem wiedergegebenen Bild. Solche Fehler lassen sich eliminieren, indem man den Diffsrenzverst^rker so kompensiert, daß er über einen weiten Bereich linear arbeitet, und indem man Leuchtdichtesignale mit relativ kleinen Änderungen der Spitzeßpitze-Amplitude an den Difforenzverstärker legt, um sicherzustellen, daß das Leuchtdichtesignal innerhalb des linearen Arbeitsbereichs des Differenzverstärkers bleibt, auch wenn sich der Schwarzwert des Leuchtdichtesignals verschiebt (z.B. durch die Effekte von Wechselstromkopplung und Änderungen des Tastverhältnisses des Signals). Alternativ sind auch andere Maßnahmen zur Eliminierung von Linearitätsfehlern möglich.

Der den Schwarzwert des Leuchtdiehtesignals klemmende Betrieb des Vergleichers 50 dient dazu, den Schwarzwert in vorhersagbarer Weise relativ zur Übertragungscharakteristik des Differenζverstärkers 90, 92 so einzustellen, daß die normalerweise zu erwartenden Spitze-Spitze-Änderungen der Bildinformation des Leuchtdiehtesignals (d«h. die Änderungen von heller zu dunkler Bildinformation) innerhalb des linearen Arbeitsbereichs des Differenzverstärkers bleiben. Dies macht es möglieh, Signale mit relajbiv großer Amplitude und weitem Dynamikbereioh an den Differenzverstärker zu legen. Das heißt, der Dynamikbereich des eingangsseitigen Leuchtdiehtesignals kann so groß gemacht werden, daß der lineare Arbeitsbereich des Verstärkers 90, 92 voll ausgenutzt wird. Die Verwendung soleher Signale mit einem weiten Dynamikbereich hat auch den Vorteil, daß ein guter Rauschabstand erzielt wird.

Die beschriebene Anordnung dient gleichzeitig auch dazu, den Betrieb des die Versteilerungskomponente erzeugenden Differenzverstärkers 80, 82 innerhalb eines linearen Bereichs zu halten, so daß Verzerrungen dur Versteilerungskomponente vermieden werden.

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Die an den Schaltungsknoten B und G erscheinenden komplementärpjbasigen Video- und Versteilerungssignale werden mittels des in Fig. 3 gezeigten Differenzverstärkers 112, 114 kombiniert, um ein einphasiges versteuertes Leuchtdichtesignal zu erhalten. Diese Kombinierung komplementärphasiger Signale trägt auch dazu bei, daß die Wahrscheinlichkeit eines Gleichstrom-Offsetfehlers im kombinierten versteuerten Videosignal, der durch Gleichtakteinflüsse wie z.B. Schwankungen der Versorgungsspannung entstehen könnte, wesentlich reduziert wird.

Die Fig. 3 zeigt nähere Einzelheiten des Verstärkers 30 und der Verstärkungssteuerschaltung 40 nach Fig. 1.

"15 Gemäß der Fig. 3 werden die komplementärphasigen versteuerten Leuchtdichtesignale von den Schaltungsknoten B und C nach Fig. 2 an ein Netzwerk 110 gelegt, das Eingangstransistoren 100 und 102 in Basisschaltung enthält, welche die Leuchtdichtesignale von den Schaltungsknoten B und C empfangen und diese Signale an in Di ff er en ζ schaltung angeordnete Transistoren 112 und 114 weiterkoppeln. Im Kollektorkreis des Transistors 112 wird eine Eintakt-Version des versteuerten Leuchtdichtesigi als entwickelt und über einen Transistor 118, einen Widerstai d 121 und einen Emitterfolgertransistor 123 auf einen Transistor 130 im Verstärker 30 gekoppelt.

Der Verstärker 30 w(ist zwei in Differenζschaltung angeordnete Transistoren 132 und 134 auf. Der Transistor 130 dient gemeinsam mit einem Emitterwiderstand 138 als Stromquelle für die Transistoren 132 und 134 und liefert sowohl drs zu verstärkende Leuchtöichtesignal als auch Betriebsvorstrom an die Verstärkertr?nsistoren 132 und 134. An einem Kollektorlastwiderstand 1:9 wird das verstärkte versteuerte Leuchtdichtesignal entwicl elt, welches dynn an das in Fig. 1 df.rgestellte Koppelnett werk 32 geliefert wird. Die Verstärkertransistoren 132 unc 134 erfahren eine Verstärkungssteuerung in differentieller \ eise durch dilferentielle Verstärkungs-

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Steuerspannungen Y. und Vp, die von dee Verstärkungssteuerschaltun^ 40 in noch zu beschreibender Weise erzeugt werden. Die Schaltung 4-0liefert außerdem oine i'ileicbstrom-Kompensationsspannung V₅, an den Kollektorausga ip; des Transistors 134, urn den Ruhe- oder Gleichstromwert von ίStrom und Spannung am Kollektor des Transistors 134 im wesentlichen konstant zu halten, wenn die Verstärkung der Verstärkertransistoren 132 und 134- gesteuert wird.

Die Verstärkungssteuerschaltung 40 weist einen in Differenzschaltung angeordneten Stromteiler auf, der einen Transistor 142 und einen als Diode geschalteten Transistor 144 enthält. Dem Transistor 142 und der "Diode" 144 ist jeweils eines von zwei symmetrischen Vorspannungsnetzwerken zugeordnet, deren jedes einen Widerstand 145 bzw. 14P und eine Stromquelle 146 bzw. 149 aufweist. Die differentiellen Verstärkungssteuerspannungen V. und V₂ werden dadurch geändert, daß die Leitfähigkeit der Stromquelle 146 abhängig von der Einstellung des Verstärkungssteuerpotentiometers 42 variiert wird. Die Vorspannung der Verstärkungssteuerspannung 40 ist eine Punktion des Betriebsstroms, der dem Transistor 14? und der "Diode" 144 von einer Stromquelle zugeführt wird, die einen Transistor 150 und einen zugeordneten Emitterwiderstand 152 enthält. Der Transistor 150 wird durch eine stabile Referenz-Gleichspannung V_R vorgespannt, die von der in Fig. 1 dargestellten Vorspannungsquelle 44 abgeleitet wird.

Die beschriebene Gleichstromkompensation des Verstärkers 30, wodurch der Gleichstrompegel am Ausgang dieses Verstärkers bei Änderungen des Verstärkungsfaktors im wesentlichen konstant gehalten wird, ist so lange gewahrt, wie die von der Stromquelle 13Ο des Verstärkers 30 und von der Stromquelle 150 der Verstärkungssteuerschaltung 40 gelieferten Vorströme in einer vorbestimmten Beziehung zueinander bleiben (im vorliegenden Fall Gleichheit). Diese Beziehung wird mit Hilfe des den Vergleicher 50 enthaltenden Regelkreises aufrechterhalten, der auch zum Einstellen des Schwarzwerts des Video-

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- 21 signals dient, wie es weiter oben beschrieben wurde.

Genauer gesagt fühlt der Vergleichen? ^O während jedes Schwarzwert-Intervalls die an den Emitter wider:ständen 138 und 152 der Stromquellentransistoren 13Ο und 150 entwickelten Gleichspannungen und vergleicht si e miteinander. Wie aus der Beschreibung der Figuren 1 un<- 2 ersichtlich, ist die Regelungsspannung vom Ausgang des Vergleichers 50 repräsentativ für die Differenz zwischen diesen beiden gefühlten Spannungen und wird dazu verwendet, die Ladung im Speicherkondensator 22 so zu modifizieren, daß die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen reduziert wird. Beim hier beschriebenen Beispiel dient also der den Vergleicher 50 enthaltende Regelkreis auch dazu, die von den Stromquellentransistoren 1;Ί0 und 150 gelieferten Gleichvorströme im wesentlichen einander gleichzuhälten, so daß die gewünschte Gleichstromkompensation des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 30 bewahrt bleibt, wie es ausführlicher in der weiter oben erwähnten US-Patentanmeldung Nr. 296,861- beschrieben ist.

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Claims (12)

1. Patentansprüche

   Videosignalverarbeitende Anordnung mit einer Quelle für Vi-^easignale, gekennzeichnet durch:

   eaaSfe einen Eingang und einen Ausgang aufweisende Verstärkungseinrichtung (68) zum Verstärken der Videosignale;

   einen mit einem Eingang und einem Ausgang versehenen Versteilerungsgenerator (65) zur Erzeugung einer Versteilerungskomponente für die Videosignale;

   eine Koppeleinrichtung (60) zum Koppeln der Eingänge der Verstärkungseinrichtung und des Versteilerungsgenerators mit einem gemeinsamen Eingangspunkt, an dem die Videosignale zugeführt werden;

   eine Vereinigungsschaltung (70) zum Kombinieren von Ausgangssignalen der Verstärkungseinrichtung und des Versteilerungsgenerators, um ein versteuertes Videosignal zu erzeugen;

   eine auf eine Gleichstromkomponente des von der Ver-

   —BAB-ORtäfNAL·

   Stärkungseinrichtung verarbeiteten Videosignals ansprechende Steuereinrichtung (50) zur Erzeugung eines Steuersignals zum Halten der Gleichstromkomponente auf einem vorbestimmten Pegel;

   eine Einrichtung (55) zum Anlegen des Steuersignals an den gemeinsamen Eingangspunkt;

   eine im Versteilerungsgenerator enthaltene Gleichstrom-Kompensationseinrichtung (80, 82), welche den Gleichstrompegel der Versteilerungskomponente auf einem gewünschten Wert im wesentlichen unabhängig von der Steuerspannung hält;
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Kompensationseinrichtung einen Differenzverstärker (80, 82) aufweist, dessen Differenzeingänge so angeschlossen sind, daß sie beide die am gemeinsamen Eingangspunkt entwickelte St euer spannung empfangen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteilerungsgenerator folgendes aufweist:

   Eine zwischen die Quelle (15) der Videosignale und den gemeinsamen Eingangspunkt gekoppelte Verzögerungsleitung (60), die einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, zwischen denen das Videosignal verzögert wird; einen Differenzverstärker (80, 82) mit zwei Differenzeingängen, deren einer mit dem ersten und deren anderer mit dem zweiten Anschluß der Verzögerungsleitung gekoppelt ist, um die am gemeinsamen Eingangspunkt entwickelte Steuerspannung zu empfangen.
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4. 4·. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Quelle (15) Videosignale liefert, die Bildintervalle und Austastintervalle aufweisen, wobei die Austastintervalle ein Intervall enthalten, in welchem ein Bezugspegel erscheint;

   daß die Verstärkungseinrichtung (68) in einem Videosignalweg angeordnet ist, der einen Signaleingang hat;

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   daß der Versteilerungsgenerator (65) in einem Versteilerungssignalweg angeordnet ist, der einen Signaleingang hat;

   daß eine Eingangsschaltung (20, 22) vorgesehen ist, die einen Kondensator (22) enthält, um Videosignale von der Quelle (15) wechselstrommäßig auf die Eingänge des Videosignalweges und des Versteilerungssignalweges zu kopp ein;

   daß eine Nutzschaltung (35) vorgesehen ist, die auf das versteuerte Videosignal anspricht;

   daß die Steuereinrichtung ein Steuernetzwerk (50) enthält, welches das Videosignal während der Bezugspegel-Intervalle fühlt und am Ausgang eine Steuerspannung abhängig vom gefühlten Zustand des Bezugspegels des Videosignals entwickelt;

   daß die Einrichtung (55) zum Anlegen des Steuersignals eine Steuerspannung auf den wechselstromkoppelnden Kondensator an den Eingängen des Videosignalweges und des Versteilerungssignalweges in einem solchen Sinne koppelt, daß die im Kondensator gespeicherte Ladung im Sinne der Aufrechterhaltung eines gewünschten Zustandes des Bezugspegels des Videosignals modifiziert wird.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie vom Ausgang des wechselstromkoppelnden Kondensators

   (22) bis zur Nutζschaltung (35) gleichstromgekoppelt ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Quelle (10) für Farbartsignale enthält und daß die Nutzschaltung (35) eine Einrichtung aufweist, die das versteuerte Videosignal mit den Farbartsignalen kombiniert, um für ein Farbbild charakteristische Signale zu erzeugen.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des Kondensators (22) und den Eingang des Videosignalweges (6B) eine Verzögerungsleitung

   gleichstromgekoppelt ist und daß diese Verzögerungsleitung mit dem Versteilerungsgenerator (65) gleichstromgekoppelt ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteilerungsgenerator (65) einen Differenzverstärker (80, 82) mit Differenzeingängen und einem Ausgang enthält und daß die Verzögerungsleitung (60) zwischen die Differenzeingänge gekoppelt ist und daß die Versteilerungskomponente am Ausgang des Differenzverstärkers entwickelt wird.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Videosignalweg einen Eingangs-Differenzverstärker (90, 92) mit einem Differenzeingang zum Empfang des Videosignals aufweist.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Versteilerungsgenerator (65) einen ersten Differenzverstärker (MO, B?) aufweist, dessen Differenzeingänge über die Verzögerungsleitung (60) geschaltet sind und der komplementärphasige Ausgänge zur Lieferung komplementärphasiger Verstexierungskomponenten hat; daß der Videosignalweg einen zweiten Differenzverstärker (90, 92) aufweist, der auf das wechselstromgekoppelte Videosignal anspricht, um an komplementarphasigen Ausgängen komplementärphasige Videosignale zu liefern;

    daß die Vereinigungsschaltung (70) Signale von den komplementärphasigen Ausgängen des ersten und des zweiten Differenzverstärkers in differentieller Weise kombiniert, um ein einphasiges versteuertes Videosignal zu liefern.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

    daß zwischen dem Kondensator (22) und dem Eingang des Videosignalweges eine Videosignal-Verzögerungsleitung (60) in Gleichstromkopplung angeordnet ist;

    daß der Versteilerungsgenerator (65) einen Differenzverstärker (80, 82) aufweist, dessen Differenzeingänge über die Verzögerungsleitung geschaltet sind und der einen Ausgang zur Lieferung der Versteilerungskomponente hat;

    daß die Verzögerungsleitung gleichstroramäßig zwischen die erwähnten Differenzeingänge gekoppelt ist;

    daß die Steuerspannung auf den Ausgangsanschluß der Verzögerungsleitung am Eingang des Videosignalweges gekoppelt wird.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung (60) über symmetrische Koppelnetzwerke (75, 76, 78; 85, 86, 88) zwischen die Differenzeingänge geschaltet ist.