DE4300834A1 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Horizontalsynchronisationsschal­ tung zur Verwendung in einem Fernsehempfänger oder dergleichen.

Eine der Komponenten eines Fernsehempfängers ist eine Entschlüsselungsvor­ richtung bzw. eine Decoder, der ein zusammengesetztes Videosignal empfängt, aus den Bildsignalen die horizontalen und vertikalen Synchronisationssignale herauslöst und Ausgangssignale zur Bilderzeugung und Abtaststeuerung liefert. Für die horizontale Abtaststeuerung ist der Decoder in der Lage, ein Signal aus­ zugeben, das bei einer horizontalen Abtastfrequenz f_H selbst dann stabil bleibt, wenn das zusammengesetzte Videosignal durch eine Kanalumschaltung oder Rauschen kurzzeitig gestört ist. Decoder dieser Art sind von verschiedenen Her­ stellern problemlos erhältlich.

Einige Arten von Anzeigevorrichtungen müssen jedoch mit einer höheren Abta­ strate abgetastet werden als mit der herkömmlichen Frequenz f_H. Dies trifft insbesondere für solche Anzeigevorrichtung zu, die mehr als die Standardan­ zahl von Abtastzeilen verwenden, um eine verbesserte Bildauflösung zu errei­ chen, sowie für solche Anzeigevorrichtungen, bei denen das Bildsignal von einer Zeilensprung-Abtastung in eine sequentielle Abtastung umgewandelt wird. Bei­ spiele für derartige Anzeigevorrichtungen finden sich nicht nur bei Fernseh­ empfängern, sondern ebenfalls bei sogenannten Multimedia-Anzeigevorrichtun­ gen, die sowohl von Videosignalen stammende Bilder als auch von einem Com­ puter erzeugte Bilder anzeigen, sowie bei Anzeigevorrichtungen mit sehr großen Bildflächen, wie z. B. die in Stadien oder anderen öffentlichen Orten verwendeten Freilicht-Anzeigevorrichtungen.

In vielen Fällen können die von derartigen Anzeigevorrichtungen benötigten höheren Abtastfrequenzen von den verfügbaren Decodern nicht geliefert werden und müssen daher von einer externen Schaltung erzeugt werden. Diese externe Schaltung kann ebenfalls die weiterhin erforderlichen Zeitsteuerungssignale erzeugen. Um diese Signale mit dem zusammengesetzten Videosignal in Syn­ chronisation zu halten, empfängt die externe Schaltung üblicherweise das zu­ sammengesetzte Videosignal, extrahiert hieraus die horizontalen Synchronisa­ tionsimpulse und führt diese als Eingangssignal einer phasenstarren Regelschleife (PLL) zu.

Ein Problem liegt jedoch darin, daß die phasenstarre Regelschleife dann keine stabilen Ausgangssignale erzeugt, wenn im zusammengesetzten Videosignal horizontale Synchronisationsimpulse fehlen oder auf andere Weise gestört sind. Dies führt zu einer Unterbrechung der Anzeige, wenn das zusammengesetzte Videosignal durch Rauschen verschmutzt ist, oder wenn das Signal von einer Video-Signalquelle auf eine andere umgeschaltet wird. Dieses Problem könnte gelöst werden, indem in der externen Schaltung ähnliche Schaltungsmerkmale vorgesehen werden würden, wie sie im Decoder vorhanden sind, jedoch würde das eine sehr komplexe und teuere Schaltung erfordern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine horizontale Synchronisati­ onsschaltung zu schaffen, die ein stabiles Synchronisationssignal mit einer Fre­ quenz liefert, die höher als die Frequenz der horizontalen Synchronisationsim­ pulse in einem zusammengesetzten Videosignal ist. Ferner soll erreicht werden, daß stabile Ausgangssignale bei einer Vielzahl von Frequenzen erzeugt werden können.

Die erfindungsgemäße horizontale Synchronisationsschaltung enthält einen Decoder zum Empfang eines zusammengesetzten Videosignals, zum Herauslösen bzw. zum Extrahieren von horizontalen Synchronisationsimpulsen mit einer bestimmten Horizontalfrequenz sowie zum Erzeugen eines ersten Signals, das die gleiche Horizontalfrequenz aufweist. Das erste Signal wird mit den horizontalen Synchronisationsimpulsen phasenverriegelt und wird in seiner Frequenz und Phase selbst dann konstant gehalten, wenn die horizontalen Synchronisationsim­ pulse fehlen.

Eine Kurvenformungsschaltung formt das erste Signal um, um ein zweites Signal zu erzeugen, das einer Synchronisationsschaltung zugeführt wird. Die Synchroni­ sationsschaltung erzeugt ein drittes Signal mit einer Frequenz, die höher als die Horizontalfrequenz ist. Die Frequenz des dritten Signals wird gemäß der Pha­ sendifferenz zwischen dem zweiten Signal und einem vierten Signal gesteuert, das der Synchronisationsschaltung aus einem Zeitsteuerungsgenerator zugeführt wird.

Das die Horizontalfrequenz aufweisende vierte Signal wird durch Frequenztei­ lung des dritten Signals erzeugt. Das vierte Signal kann einer Videosignal-Verar­ beitungsschaltung zur Synchronisation der Verarbeitung von Farbsignalen, die von dem Decoder ausgegeben werden, zugeführt werden. Der Zeitsteuerungsge­ nerator führt ebenfalls eine Frequenzteilung des dritten Signals durch, um ein fünftes Signal zu erzeugen, das eine Frequenz aufweist, die höher als die Hori­ zontalfrequenz ist. Das fünfte Signal kann einer Anzeigevorrichtung als horizon­ tales Abtastsignal zugeführt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung, deren einzige Figur ein schemati­ sches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Horizontalsynchronisationsschal­ tung zeigt, näher erläutert.

Es ist vorab anzumerken, daß die in der nachfolgenden Beschreibung erwähnten Frequenzwerte für ein zugeführtes Videosignal geeignet sind, wie es von dem nationalen Fernsehsystem-Ausschuß (National Television System Committee, NTSC) empfohlen wird, bei dem eine Horizontalfrequenz f_H von 15,75 kHz verwendet wird; selbstverständlich ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern kann auch bei anderen Arten von Videosignalen angewandt werden, wie z. B. für die Videosignale des PAL- oder des SECAM-Systems.

Gemäß Fig. 1 verwendet die erfindungsgemäße Horizontalsynchronisationsschal­ tung einen Decoder 1, der ein zusammengesetztes Videoeingangssignal empfängt und decodiert, wodurch verschiedene Ausgangssignale erzeugt werden. Diese beinhalten Farbsignale, ein vertikales Synchronisationssignal V sowie ein Signal S₁, das in seiner Frequenz und Phase mit den horizontalen Synchronisationsim­ pulsen im eingegebenen Videosignal verriegelt ist.

Das vom Decoder ausgegebene Signal S₁ wird von einer Wellen- bzw. Kurven­ formungsschaltung 2 aufgenommen, die ein Ausgangssignal S₂ erzeugt. Das von der Kurvenformungsschaltung 2 ausgegebene Signal S₂ wird einer Synchronisa­ tionsschaltung 3 zugeführt, die ein Ausgangssignal S₃ erzeugt. Das von der Syn­ chronisationsschaltung 3 ausgegebene Signal S₃ wird einem Zeitsteuerungsgene­ rator bzw. -Signalgenerator 4 zugeführt, der Ausgangssignale S₄, S₅ und S₆ erzeugt. Das von dem Zeitsteuerungsgenerator 4 ausgegebene Signal S₄ und die vom Decoder 1 ausgegebenen Farbsignale werden einer Videosignal-Verarbei­ tungsschaltung 5 zugeführt. Das Signal S₄ wird darüber hinaus zur Synchronisati­ onsschaltung zurückgeführt bzw. rückgekoppelt. Die jeweilige Frequenz des Signals S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ und S₆ entspricht f_H oder einem Vielfachen hiervon, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist.

Der Decoder 1 ist eine höchstintegrierte Schaltung bzw. LSI-Schaltung, die eine Farbauszugs- bzw. Farbentrennungsschaltung 11, eine Synchronisationssignal- Abtrenn- bzw. Extraktionsschaltung 12, eine automatische Frequenzsteuerungs­ schaltung bzw. AFC-Schaltung 13, einen spannungsgesteuerten Schwingkreis bzw. Oszillator 14 sowie einen Frequenzteiler 15 enthält. Die Farbentrennungs­ schaltung 11 extrahiert die Farbsignale aus dem Videoeingangssignal. Die Syn­ chronisationssignal-Extraktionsschaltung 12 extrahiert ein horizontales Synchro­ nisationssignal H und ein vertikales Synchronisationssignal V aus dem Videoein­ gangssignal. Das vertikale Synchronisationssignal V wird vom Decoder 1 ausge­ geben und externen Schaltungen, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, zuge­ führt.

Das horizontale Synchronisationssignal H wird von der automatischen Fre­ quenzsteuerungsschaltung 13 aufgenommen, die ein Spannungssignal erzeugt, welches den spannungsgesteuerten Schwingkreis 14 steuert. Der spannungsge­ steuerte Schwingkreis 14 empfängt von einer externen, in der Zeichnung nicht dargestellten Schwingkreisschaltung ein Signal mit einer Frequenz von bei­ spielsweise im wesentlichen 32×f_H und stellt diese Frequenz im Ansprechen auf das Spannungssignal aus der automatischen Frequenzsteuerungsschaltung 13 ein. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Schwingkreises 14 wird vom Frequenzteiler 15 geteilt, um das Signal S₁ zu erzeugen, das der Kurvenfor­ mungsschaltung 2 zugeführt und darüber hinaus auf die automatische Frequenz­ steuerungsschaltung 13 zurückgekoppelt wird. Weitere Einzelheiten der automa­ tischen Frequenzsteuerungsschaltung 13 werden später erläutert.

Die Kurvenformungsschaltung 2 enthält beispielsweise eine Verzögerungsleitung sowie Standard-Logikgatten. Die Synchronisationsschaltung 3 enthält beispiels­ weise standardmäßige integrierte Schaltungen (IC′s) und diskrete Komponenten, wie z. B. ein Phasendetektor-IC und ein spannungsgesteuertes Schwingkreis-IC mit einem angekoppelten Induktivitäts-Kapazitäts- bzw. LC-Netzwerk, das eine Schwingfrequenz von ungefähr 32 MHZ, die dem Wert 2048×f_H entspricht, zu erzeugen vermag. Der Zeitsignalgenerator 4 enthält beispielsweise standardmäßi­ ge integrierte Schaltungen wie Zähler, Zwischenspeicher und Gatter.

Nachfolgend wird der Betriebsablauf der erfindungsgemäßen Horizontalsyn­ chronisationsschaltung näher erläutert.

Das von der Synchronisationssignal-Extraktionsschaltung 12 ausgegebene hori­ zontale Synchronisationssignal H enthält eine Reihe von schmalen Impulsen. Diese Impulse kommen im allgemeinen mit einer Rate bzw. Frequenz von 15,75 kHz (f_H) an, jedoch kann dieser Impulszug manchmal durch Umschalten der das zusammengesetzte Videosignal liefernden Quelle, durch eine Kanalumschaltung oder durch Rauschen unterbrochen bzw. gestört sein.

Die automatische Frequenzsteuerungsschaltung 13 enthält einen Phasendetektor, der die Phase dieser Impulse mit der Phase des vom Frequenzteiler 15 zurückge­ koppelten Signals S₁ vergleicht. Das von der automatischen Frequenzsteuerungs­ schaltung 13 ausgegebene Spannungssignal ist proportional zu dieser Phasendif­ ferenz. Der erzielte Effekt ist die Phasen- und Frequenzverriegelung des Aus­ gangssignals S₁ des Frequenzteilers 15 mit den horizontalen Synchronisations­ impulsen. Die automatische Frequenzsteuerungsschaltung 13 enthält ferner solche Schaltungen wie Filter, Detektoren und Schalter, die in der Lage sind, zu verhindern, daß fehlende Impulse oder Rauschen im horizontalen Synchronisati­ onssignal H das ausgegebene Spannungssignal beeinflussen. Diese Schaltungen stellen sicher, daß der spannungsgesteuerte Schwingkreis 14 weiterhin mit der gleichen Frequenz schwingt und daß der Frequenzteiler 15 weiterhin ein regulä­ res bzw. korrektes Ausgangssignal S₁ mit der Frequenz f_H liefert, und zwar selbst dann, wenn das zusammengesetzte Videoeingangssignal gestört oder gar vollständig unterbrochen ist.

Das Ausgangssignal S₁ ist eine Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis von im wesentlichen fünfzig Prozent. Der Phasendetektor in der Synchronisationsschal­ tung 3 benötigt jedoch Impulse mit einer schmaleren Impulsbreite. Daher redu­ ziert die Kurvenformungsschaltung 2 das Tastverhältnis des Signals S₁ so weit, daß das Signal S₂ die von der Synchronisationsschaltung 3 benötigte Impulsbreite aufweist.

Die Synchronisationsschaltung 3 vergleicht die Phase der Signale S₂ und S₄ und stellt die Frequenz des Signals S₃ so ein, daß die Phasendifferenz zwischen S₂ und S₄ auf Null verringert wird. Das Signal S₄ ist dadurch in seiner Frequenz und Phase mit dem Signal S₂ verriegelt, welches seinerseits mit dem Signal S₁ verriegelt ist, welches wiederum mit dem horizontalen Synchronisationssignal H verriegelt ist.

Der Zeitsteuerungsgenerator 4 teilt die Frequenz des Signals S₃ (2048×f_H) durch verschiedene Beträge, um die Ausgangssignale S₄, S₅ und S₆ zu erzeugen. Im einzelnen wird das Signal S₃ zur Erzeugung des Signals S₅ um einen Faktor 1024 und zur Erzeugung des Signals S₄ um einen Faktor 2048 geteilt, während das Signal S₆ erzeugt wird, indem das Signal S₃ ohne jegliche Frequenzteilung durch den Zeitsignalgenerator 4 hindurchgelassen wird. Das das vom Decoder 1 ausgegebene Signal S₁ selbst dann regulär bleibt, wenn das zusammengesetzte Videosignal gestört oder unterbrochen ist, trifft dies ebenfalls auf die anderen bzw. hiervon abgeleitete Signale S₂, S₃, S₄, S₅ und S₆ zu.

Das Signal S₄ wird der Videosignal-Verarbeitungsschaltung 5 als Zeitsteue­ rungssignal zugeführt und versetzt diese in die Lage, synchron mit dem eine Horizontalfrequenz von f_H aufweisenden Videoeingangssignal zu arbeiten. Das Signal S₅ wird externen, in der Zeichnung nicht dargestellten Schaltungen zuge­ führt, welche den Abtastvorgang einer Anzeigevorrichtung steuern. Das Signal S₆ wird als Taktsignal einem Analog/Digital-Umsetzer und Digitalsignal-Verarbei­ tungsschaltungen zugeführt, die das Ausgangssignal der Videosignal-Verarbei­ tungsschaltung 5 empfangen und digitalisieren und digitale Operationen durchführen, um die Bildqualität zu verbessern. Die ausgegebenen Signale S₅ und S₆ ermöglichen eine Verbesserung der Bildqualität beispielsweise dadurch, daß die Anzahl der Abtastzeilen verdoppelt wird oder daß eine sequentielle Abtastung an Stelle einer Zeilensprung-Abtastung durchgeführt wird.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Horizontalsynchronisationsschaltung liegt darin, daß sie stabile Ausgangssignale mit einer Vielzahl von Frequenzen liefert. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß diese Ausgangssignale alle mit dem zusammengesetzten Videoeingangssignal synchronisiert sind. Ein noch weiterer Vorteil liegt darin, daß die Ausgangssignale selbst dann stabil bleiben, wenn das zusammengesetzte Videosignal gestört ist oder fehlt. Weiterhin ist es von Vorteil, daß die erfindungsgemäße Horizontalsynchronisationsschaltung durch Verwen­ dung des Ausgangssignals des Decoders 1 diese stabilen Ausgangssignale erzeu­ gen kann, ohne daß die in der automatischen Frequenzsteuerungsschaltung 13 anzufindenden komplexen Schaltkreise verdoppelt werden müßten.

Falls andere Ausgangsfrequenzen als die Werte 2×f_H und 2048×f_H benötigt werden, kann der Zeitsteuerungsgenerator zu deren Erzeugung entsprechend modifiziert werden. Falls erforderlich kann die Frequenz des von der Synchroni­ sationsschaltung 3 ausgegebenen Signals S₃ beispielsweise dadurch modifiziert werden, daß die Frequenz des Schwingkreises in der Synchronisationsschaltung 3 geändert wird. Die dem im Decoder 1 vorhandenen spannungsgesteuerten Schwingkreis 14 zugeführte Frequenz kann ebenfalls je nach Bedarf durch einen entsprechend modifizierten Decoder 1 geändert werden.

Es wird eine Horizontalsynchronisationsschaltung offenbart, die einen Standard­ decoder zur Erzeugung eines stabilen ersten Signals verwendet, das mit den horizontalen Synchronisationsimpulsen in einem zusammengesetzten Videosignal frequenz- und phasenverriegelt ist. Eine Kurvenformungsschaltung formt das erste Signal zur Erzeugung eines zweiten Signals um, das einer Synchronisations­ schaltung zugeführt wird. Die Synchronisationsschaltung erzeugt ein höherfre­ quentes drittes Signal. Ein Zeitsignalgenerator teilt die Frequenz des dritten Si­ gnals zur Erzeugung eines vierten Signals, das die gleiche Frequenz wie das erste und zweite Signal aufweist, sowie zur Erzeugung eines fünften Signals mit einer höheren Frequenz. Das vierte Signal wird auf die Synchronisationsschaltung zurückgekoppelt und kann ebenfalls zur Synchronisation bei der Videosignal- Verarbeitung verwendet werden. Das fünfte Signal kann für eine Horizontalabta­ stung mit einer höheren Rate als die Standard-Horizontalfrequenz verwendet werden.

Claims (12)

1. Horizontalsynchronisationsschaltung, mit:
einem Decoder (1) mit einer automatischen Frequenzsteuerungsschaltung (13), die ein zusammengesetztes Videosignal empfängt, hieraus horizontale Syn­ chronisationsimpulse mit einer bestimmten Horizontalfrequenz herauslöst, ein er­ stes Signal erzeugt, das ebenfalls diese Horizontalfrequenz aufweist, und das erste Signal mit den horizontalen Synchronisationsimpulsen phasenverriegelt;
einer Kurvenformungsschaltung (2), die mit dem Decoder (1) verbunden ist, um das erste Signal zur Erzeugung eines zweiten Signals umzuformen, das ebenfalls die Horizontalfrequenz aufweist;
einer Synchronisationsschaltung (3), die mit der Kurvenformungsschaltung (2) verbunden ist, das zweite Signal empfängt, ein drittes Signal mit einer Fre­ quenz erzeugt, die höher als die Horizontalfrequenz ist, ein viertes Signal emp­ fängt und die Frequenz des dritten Signals in Übereinstimmung mit einer Pha­ sendifferenz zwischen dem vierten Signal und dem zweiten Signal steuert; und
einem Zeitsignalgenerator (4), der mit der Synchronisationsschaltung (3) verbunden ist, das dritte Signal empfängt, dessen Frequenz teilt und hierdurch das vierte Signal sowie ein fünftes Signal erzeugt, wobei das vierte Signal die Horizontalfrequenz und das fünfte Signal eine höhere Frequenz aufweist.

2. Horizontalsynchronisationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Signal eine erste Impulsbreite und das zweite Signal eine zweite Impulsbreite aufweist, wobei die zweite Impulsbreite geringer als die erste Impulsbreite ist.

3. Horizontalsynchronisationsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des dritten Signals das Zweitausendacht­ undvierzigfache der Horizontalfrequenz beträgt.

4. Horizontalsynchronisationsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Frequenz des fünften Signals das Zweifache der Horizontalfrequenz beträgt.

5. Horizontalsynchronisationsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das fünfte Signal als horizontales Abtastsignal verwendet wird.

6. Horizontalsynchronisationsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das vierte Signal weiterhin einer externen Video­ signal-Verarbeitungsschaltung (5) zugeführt wird.

7. Horizontalsynchronisationsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Decoder (1) ferner Farbsignale aus dem zusammengesetzten Videosignal herauslöst und diese Farbsignale der externen Videosignal-Verarbei­ tungsschaltung (5) zur synchronisierten Verarbeitung mit dem vierten Signal zuführt.

8. Horizontalsynchronisationsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitsteuerungsgenerator (4) weiterhin ein sechstes Signal erzeugt, das eine Frequenz aufweist, die höher als die Frequenz des fünften Signals ist.

9. Horizontalsynchronisationsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das sechste Signal den externen Schaltungen als Taktsignal zuge­ führt wird.

10. Horizontalsynchronisationsschaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des sechsten Signals gleich der Frequenz des dritten Signals ist.

11. Horizontalsynchronisationsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Decoder (1) aufweist:
einen von der automatischen Frequenzsteuerungsschaltung gesteuerten spannungsgesteuerten Schwingkreis (13); und
einen Frequenzteiler (15), der das erste Signal aus einem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Schwingkreises (13) erzeugt.

12. Horizontalsynchronisationsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Decoder (1) die Frequenz des ersten Signals während derjenigen Zeiten stabil hält, während der die horizontalen Synchronisationsimpulse fehlen.