DE3414991A1

DE3414991A1 - Fernseh-farbtraeger-generator

Info

Publication number: DE3414991A1
Application number: DE19843414991
Authority: DE
Inventors: Felix Thalwil Aschwanden
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1984-10-25
Also published as: US4575757A

Description

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-4- RCA 78127/Dr.Zi/A

Pernseh-Parbträger-Generator

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fernseh-Farbträger-Generatoren, insbesondere für die PAL-Farbfernsehnorm.

Bei der PAL-Farbfernsehnorm wiederholt sich die Phase des Farbträgers (gemessen von seinem anfänglichen Nulldurchgang) relativ zu dem Horizontal-Synchronimpuls alle 8 Halbbilder (4 Vollbilder). Die Farbträgerfrequenz ist ein ganzzahliges Vielfaches zuzüglich entweder eines Viertels oder drei Viertels der Zeilenfrequenz, was einen Zeilen-Frequenzversatz oder -Offset ergibt. Zusätzlich wird bei einigen PAL-Systemen, beispielsweise PAL-N und PAL-B, zu der Farbträgerfrequenz ein Offset von 25Hz, d.i. die Hälfte der Vertikal- oder Teilbildfrequenz (f_v/2), hinzuaddiert, um eine Bewegung des auf dem Bildschirm erscheinenden Farbpunktmusters zu erzeugen, wodurch das Muster weniger sichtbar wird. Für gewisse Betriebsarten, wie beispielsweise Bandschnitt^; ist die Einhaltung enger Phasen-Toleranzen wichtig, um Bildstörungen zu vermeiden, hierzu siehe "E.B.U. Review Technical Report" No. 172. Darin wird insbesondere eine Toleranz von _+ 2j5° angegeben.

Bekannte Schaltungen zur Erzeugung eines PAL-Farbträgersignals mit dem 25-Hz-Frequenz-Offset verwenden üblicher Weise Modulatoren, Phasenschieber und Frequenzteiler, hierzu siehe beispielsweise Telefunken-Zeitung 36(1963) No. 1/2, Seiten 89 bis 99, insbesondere Fig. 23 und 24. Im allgemeinen unterliegen diese Komponenten Alterungs- und Temperaturdrifts, durch die Fehler in der Phase des Farbträgersignals (f_sc) relativ zu dem Horizontal-Synchronpuls entstehen, die größer als die Toleranzgrenzen sind. 35

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Farbträger

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Ι mit einer hohen Phasengenauigkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst.
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Im folgenden werden Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten PAL-Offset-Generators,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines PAL-Offset-Generators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3a ein Schaltbild der Fig. 2,

Fig. 3b, 3c und 3d jeweils Signalformen, die in den Fig. 2 und 3a auftreten,

Fig. 4 ein Schaltbild einer Anwendung der Ausführungsform nach Fig. 2,

Fig. 5a eine Genlock-Anwendung, und Fig. 5b und 5c Signalformen, die in Fig. 5a auftreten.

In den Zeichnungen sind gleiche oder sich entsprechende Elemente mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Fig. 1 zeigt einen bekannten und typischen PAL-Offset-Generator. Ein Kristall-Oszillator 10, der Hauptoszillator, liefert ein Farbträgersignal f_sc (4.43361875 MHz) an einen PAL-Farbcoder (nicht gezeigt) und an einen Phasenschieber 12. Der letztere liefert Farbträgersignale mit Phasenverschiebungen von 0° und 90° an Brückenmodulatoren 14 bzw. 16. Ein Synchronimpulsgenerator 16^ der nur soweit, wie für die Erfindung wesentlich ist, in Fig. 1

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gezeigt ist und der eine integrierte Schaltung auf einem Chip sein kann, liefert ein Signal von 25 Hz (f_y/2) an einen Phasenschieber 20, der um 0° und 90° phasenverschobene f_v/2-Signale an Modulatoren 16 bzw. 14 liefert. Die Ausgangssignale der Modulatoren 14 und 16 werden einem Addierer 22 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Addierers 22 ist theoretisch ein Signal genau der Frequenz f_sc - 25 Hz. Alterungs- und Temperaturdrifts verursachen jedoch Phasenverschiebungen und führen zu unerwünschten Nebenfrequenzkomponenten. Die letzteren verursachen unter Umständen Frequenzjitter im fjj/4-Signal, sie werden aber von einem weiter unten beschriebenen Nebenoszillator, ein Kristall-Oszillator, entfernt und können daher vernachläßigt werden. Die Phasenfehler jedoch verursachen Fehler in dem f_sc-Signal und sind daher ein ernstzunehmendes Problem. Ferner wird das Ausgangssignal des Addierers 22 einem 1135-fach***· Frequenzteiler 24 zugeführt, der aufgrund von Temperaturdrifts zusätzliche Phasenfehler erzeugt.

Das Ausgangssignal des Frequenzteilers 24 enthält ein ffj/4-Signal und wird einem Phasendetektor 26 zugeführt, der ein weiteres fj^/4-Signal von dem Synchronimpulsgenerator 18 empfängt. Das Ausgangsfehlersignal des Detektors 26 wird von einem Tiefpassfilter 28 (LPF) geglättet und einem spannungsgesteuerten Nebenoszillator 30 (VCXO), ein Quarz-Oszillator, zur Frequenzregelung zugeführt. Wie schon erwähnt, entfernt der VCXO 30 störende Neben-

3Q frequenzkomponenten. Das Ausgangssignal des VCXO 30 ist ein 1 34f jj-Signal, das einem 1 34-f ach-Frequenzteiler 32 auf dem Chip 18 zugeführt wird. Die von den verschiedenen Stufen des Frequenzteilers 32 abgeleiteten Signale werden Logikschaltungen 34 zur Decodierung verschiedener Synchronsignale zugeführt, die wiederum dem PAL-Farbcoder (nicht gezeigt) wie üblich zugeführt werden. Ein Signal der Schal-

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tung 34 umfaßt das f_v/2-Signal, das dem Phasenschieber zugeführt wird. Das endgültige Ausgangssignal des Frequenzteilers 32 ist ein f_H-Signal, das einem Vierfach-Frequenzteiler 36 zugeführt wird, der das f_H/4-Signal dem Phasendetektor 26 zuführt.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Oszillator 30 ist jetzt der Hauptoszillator und liefert ein 134f_H-Signal an den Synchronimpulsgenerator 18, während der Oszillator 10 nun der Nebenoszillator ist. Wie in Fig. 1 liefert der Synchronimpulsgenerator 18 fn/4-und f_v/2-Signale. Das f_H/4-Signal wird einem monostabilen Multivibrator oder Monovibrator 40 zugeführt, der ein 20-ns-Tastimpuls mit der fg/^-Rate als Schaltsteuersignal an einen Abtast- oder Sampling-Schalter 42 liefert, um das f_sc-Signal aus dem VCXO 10 abzutasten.

Die Sampling-Vorrichtung ist in Fig. 3a näher dargestellt, wobei das abgetastete Signal einem Haltekondensator 44 zugeführt wird. Die Sinuswelle 301 in Fig. 3b stellt das f_sc-Signal dar und die Punkte 302 die Sampling-Zeitpunkte. Fig. 3b ist nicht maßstabsgerecht, tatsächlich liegen nämlich 1135 Perioden des f_sc-Signals zwischen den Sampling-Zeitpunkten. Das abgetastete Signal wird dem Haltekondensator 44 zugeführt, die an diesem abfallende Spannung ist U_H. Wenn f_sc genau einem ganzzahligen Vielfachen von fjj/4 ist, dann ist Ujj eine Gleichspannung, da f_sc genau an den entsprechenden Punkten seiner Schwingungsperioden abgetastet worden ist. Die Gleichspannung wird dem LPF 46 _t der typischerweise eine Eckfrequenz von 1 kHz aufweist,

und dann einem Schmitt-Trigger 48 zugeführt. Der Trigger liefert an einen Phasendetektor 50 unter den angegebenen Bedingungen eine konstante Spannung (da sich seine Eingangsspannung nicht ändert). Der andere Eingang des Detektors

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-β-ι ist das f_v/2 (25 Hz)-Signal des Synchronimpulsgenerators 18. Der Detektor 50 erzeugt auf diese Weise eine Frequenzfehlerspannung und liefert diese über den LPF 52, der einen Integrator enthält, an den Frequenzsteuereingang des VCXO 10, wodurch dessen Frequenz den 25-Hz-Offset erhält.

Wenn die Frequenz des VCXO 10 den erforderlichen 25-Hz-Offset aufweist, dann ist U_H ein 25-Hz-Signal mit den in Fig. 3c gezeigten f_H/4-Komponenten, die von dem LPF 46 wie in Fig. 3d gezeigt, entfernt werden. Diese Signalform wird von dem Trigger 48 in Rechtecksignale umgewandelt und dann von dem Detektor 50 bezüglich der Phase mit dem f_v/2-Signal des Synchronimpulsgenerators 18 verglichen. Eine von dem Detektor 50 erzeugte Phasenfehlerspannung wird dem VCXO 10 zugeführt, um die Phase dessen Ausgangssignales zu steuern. Die hohe Güte Q des Kristalls (nicht gezeigt) von dem VCXO 10 macht dessen Frequenzsteuerbereich verglichen mit fn/4 klein, wodurch ein Einrasten bei der Frequenz der falschen Harmonischen von f_H/4 plus dem 25-Hz-Offset vermieden wird.

Offensichtlich sind bei der erfindungsgemäßen Schaltung Phasenverschiebungen aufgrund von Alterungs- und Temperaturdrifts in den Modulatoren und Phasenschiebern nicht vorhanden, da diese Komponenten in der erfindungsgemäßen Schaltung fehlen.

in Fig.4
Man sieht*, daß die Schaltung, wenn der Schmitt-Trigger 48 und der Phasendetektor 50 in Fig. 3 entfernt werden und der Ausgang des LPF 46 mit dem Steuereingang des VCXO 10 verbunden wird, auch zur Farbträgererzeugung bei anderen PAL-Systemen, die keinen 25 Hz-Offset verlangen, als auch durch einfache Änderung des Kristalls (nicht gezeigt) bei NTSC- und SECAM-Systemen anwendbar ist. Für NTSC ist die Farbträgerfrequenz genau ein ganzzahliges Vielfaches

von fjj/2/ und bei SECAM ein genaues ganzzahliges Vielfaches von 2f . Daher könnte die Sampling-Pulsfolge ein f_H/2- bzw. ein 2f -Signal sein und nicht ein f./4-Signal. Da aber f_H/2 und 2f ganzzahlige Vielfache von f_H/4 sind, kann die f /4-Pulsfolge als Sampling-Frequenz für alle weltweiten Fernsehnormen verwendet werden. Als Ergebnis wird also die Konstruktion eines Mehrnormen-Farbträgergenerators vereinfacht, was von besonderer Bedeutung für Mehrnormen-Produkten wie beispielsweise Kameras und Aufnahmegeräte ist. Es wird bemerkt, daß es auch für NTSC eine Anforderung an die Phase des f bezüglich der Hori-

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zontalsynchronimpulse gibt.

Durch einfaches Ersetzen des f„/4- (oder f„/2- oder 2f_IT) -

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Signals durch ein externes Farbsynchronisiersignal (Burst), läßt sich, wie Fig. 5a zeigt, auf einfache Weise ein Genlock-Betrieb des Farbträger-Generators der Fig. 4 erreichen, d.h. die Synchronisation mit einer externen Fernsehsignalquelle. Fig. 5b zeigt das erzeugte f -Signal und Fig. 5c

SC die Sampling-Impulse, die von dem Monovibrator 40 in Reaktion auf die externe Burstimpulsfolge geliefert werden. Man beachte, daß für die Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 5 ein 25-Hz-Phasenkomparator nicht erforderlich ist, und daß das Ausgangssignal des Abtastschalters 42 in PAL-Ländern zur Ableitung der f /2-Signalfolge verwendet werden kann.

Insbesondere ändert sich wegen des alternierenden Bursts bei der PAL-Norm die Phase zwischen dem regenerierten Farbträger und dem externen Burst von Zeile zu Zeile, wodurch eine Wechselspannungskomponente bei f_H/2 in U„ (Fig. 5a) entsteht. Diese Wechselspannungskomponente wird durch das Tiefpaßfilter 46 eliminiert, so daß die Steuerspannung für den VCXO 10 eine Gleichspannung ist.

Claims

Fernseh-Farbträger-Generator Patentansprüche

Fernsehgerät mit -einem Farbträgeroszillator, gekennzeichnet durch

einen Signalgenerator (18), der zur Erzeugung eines Abtast- oder Sampling-Signals bei einer Frequenz, die ein Vielfaches oder ein Teilvielfaches der Fernseh-Horizontal-Frequenz (ffj) ist, von einem Hauptoszillator (30) gesteuert wird,

eine Abtast-Vorrichtung (42, 44), die von dem Sampling-Signal zum Abtasten eines Ausgangssignals des Farbträgeroszillators (10) gesteuert wird, wobei die Abtast-Vorrichtung (42, 44) ein Signal mit einer Komponente (U_H) liefert, die die Amplitudenvariationen aufeinanderfolgender Abtastproben wiedergibt, und

eine Regelschleife (46 oder 46, .48, 50, 52), die in Reaktion auf die Signalkomponente an den Farbträgeroszillator (10) ein Frequenz/Phasen-Steuersignal liefert.
2. Fernsehgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz des Sampling-Signals ein Viertel (f_H/4) der Fernseh-Horizontal-Frequenz ist.
3. Fernsehgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife (46, 48, 50, 52) einen Phasenkomparator oder -detektor (50) umfaßt, der auf das Signal (U_H), das die Amplitudenvariationen der Signalproben wiedergibt, und auf ein Signal, das von dem Signalgenerator (18) bei einer Frequenz, die ein Bruchteil der Fernseh-Halbbild-Frequenz (fy) ist und die einer erwünschten Offset-Frequenz entspricht, erzeugt wird, wobei die Regelschleife (46, 48, 50, 52) die Frequenz des Farbträgeroszillators so steuert, daß des^sen Frequenz um die Offset-Frequenz versetzt ist.
4. Fernsehgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz des Sampling-Signals ein Viertel (f_H/4) der Fernseh-Horizontal-Frequenz ist und daß die Frequenz des Signals, das von dem Signalgenerator (18) an den Phasenkomparator oder -detektor (50) geliefert wird, ein Halb (f_v/2) der Fernseh-Halbbild-Frequenz ist.
3q5. Fernsehgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtast-Vorrichtung (42, 44) einen Schalter (42) und einen Abtast-Halte-Kondensator (44) enthält, und daß ihr ausgangsseitig ein Tiefpassfilter (46) nachgeschaltet ist, das für die Signalkomponente (Uj.j) durchlässig ist.
6. Fernsehgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtast-Vorrichtung (42, 46) einen Schalter (42) und einen Abtast-Halte-Kondensator (44) enthält, und daß ihr ausgangsseitig ein Tiefpassfilter (46), der für die Signalkomponente durchlässig ist, und eine Schaltung (48) nachgeschaltet ist, die für die Weitergabe der Signalkomponente von dem Filter (46) an den Komparator (50) die Signalkomponente in ein Rechtecksignal umformt.
7. Fernsehgerät nach Anspruch 3, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Regelkreis (46, 48, 50, 52) ferner einen Integrator (52) zwischen dem Phasenkomparator (50) und der Regelschleifenverbindung zu dem Farbträgeroszillator (10) enthält.