DE60219975T2

DE60219975T2 - Selbstkompensierender Verstärker und Treiber für Rundfunkdatenempfänger

Info

Publication number: DE60219975T2
Application number: DE60219975T
Authority: DE
Inventors: Victor Billingley Fielding
Original assignee: Pace Micro Technology PLC
Current assignee: Arris Global Ltd
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: GB0103082D0; US7142254B2; US20020121928A1; ES2284786T3; DE60219975D1; EP1231708A3; EP1231708A2; ATE362217T1; EP1231708B1

Description

Die Erfindung, die Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist, betrifft Verbesserungen am Betrieb eines Rundfunkdatenempfängers (BDR) und insbesondere die Bereitstellung eines Videodatenverstärkers und einer Treiberschaltung dafür.
Ein BDR ist typischerweise einer aus einer großen Zahl von BDRs, die an verschiedenen Stellen vorgesehen sind, um gemeinsame Datenströme zu empfangen, die von einem fernen Ort von einer oder mehreren Rundfunkanstalten ausgestrahlt werden. Jeder BDR empfängt typischerweise eine Reihe von Datenströmen, die mit unterschiedlichen Frequenzen gesendet werden und auf die sich der BDR selektiv als Reaktion auf die Wahl eines Benutzers einstellt, um einen bestimmten Fernsehkanal zu empfangen. Wenigstens einer der Datenströme beinhaltet ein Videodaten führendes Videosignal.
Der BDR hat typischerweise die Aufgabe, Videodaten, Audiodaten und Zusatzdaten über die Datenströme zu empfangen und zu verarbeiten. Nach dem Empfang verarbeitet der BDR diese so, dass je nach Bedarf Video-, Audio- und/oder Zusatzdaten wie z.B. ein elektronischer Programmführer auf einem Anzeigeschirm und/oder Lautsprecher erzeugt werden können.
Nach dem Empfang werden die Video-, Audio- und Zusatzdaten, die typischerweise zwecks effizienter Übertragung codiert sind, gemäß Industrienormen identifiziert, geteilt und verarbeitet, so dass davon beispielsweise die Videoanzeige für den Benutzer decodiert und erzeugt werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft vornehmlich die Verarbeitung der Videodaten, und damit die Videodaten verarbeitet werden können, sind im Rundfunkdatenempfänger typischerweise Verstärker wie z.B. einfache diskrete Verstärker vorgesehen. Damit diese jedoch das Videosignal empfangen können, das typischerweise mit einem Spannungspegel zwischen dem bekannten Spannungsbereich von 0 und 1 Volt gesendet und empfangen werden, muss ein Gleichspannungsversatz in die Verstärker eingeführt werden, damit diese auf dem Eingangstransistor vorgespannt werden können.
In der Praxis findet man, dass die Einführung eines Gleichspannungsversatzes bedeutet, dass jede Versatzspannung durch den Verstärkungswert des Verstärkers verstärkt wird und somit als verstärkter Gleichspannungsversatz an seinem Ausgang erscheint, was unerwünscht ist. Ferner kann sich die Betriebstemperatur dieser Komponenten im Laufe der Zeit und des Gebrauchs ändern und die genannten Änderungen können die jeweilige Betriebsumgebung, in der sich der BDR befindet und über den der BDR-Hersteller nur wenig, wenn überhaupt Kontrolle hat, außer dass er dem Benutzer allgemeine Gebrauchsratschläge geben und hoffen kann, dass der Benutzer sich an die Ratschläge hält, beeinflussen und davon beeinflusst werden. Somit besteht in der Praxis die Neigung, dass eventuelle Temperaturänderungsauswirkungen verstärkt werden und als weiterer Gleichspannungsversatz am Ausgang des Verstärkers erscheinen, was wiederum ein Problem beim Betrieb des Videodatenverstärkers und der Treiberschaltung im Hinblick auf eine mögliche Fehlfunktion und inkorrekte Verarbeitung der empfangenen Videodaten darstellt, was wiederum zur Folge haben kann, dass die Videoanzeige für den Benutzer inkorrekt ist.
Versuche, das Problem zu lösen, sind bisher gescheitert, da eine bestimmte Schaltung oder Gleichstromversorgungsanordnung zwar ein bestimmtes Problem bei bestimmten Betriebstemperaturen des BDR lösen kann, aber wenn sich die Betriebsumgebungsbedingungen ändern, die konventionellen Lösungen in einer geänderten Betriebsumgebung keine Lösung mehr sind. In einigen Fällen können die konventionellen Lösungen das Problem noch verschlimmern, wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern.
Daher wurde dieser Problemtyp bisher als etwas angesehen, was man einfach tolerieren muss. Das Dokument US 3,681,619 offenbart eine Kollektion von Videoschaltungsmodulen, die Mittel zum Löschen des Gleichspannungsstreuausgangs in jedem Modul bei einem Gleichspannungseingang von null durch einen temperaturkompensierten Strominjektionstransistor bereitstellen.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lösung für diese Probleme bereitzustellen und ferner eine Lösung bereitzustellen, die so adaptierbar ist, dass Änderungen der Betriebsbedingungen der Komponenten berücksichtigt werden können.
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine BDR-(Rundfunkdatenempfänger)-Vorrichtung zum Empfangen von wenigstens einem Videodaten führenden Signal bereitgestellt, wobei das genannte Signal von einem Videodatencodierer gesendet wird, wobei das genannte Signal einen Spannungswert innerhalb eines bekannten Spannungsbereichs hat und das genannte Signal durch wenigstens einen Verstärker bei seiner Verarbeitung gehen muss, wenn der BDR mit einer Videodatenverstärker- und Treiberschaltung ausgestattet ist, die beim Betrieb als Reaktion auf Änderungen der Betriebsbedingungen adaptierbar ist, in denen der BDR arbeitet, und dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung Änderungen der an die Schaltung angelegten Spannung in diesem Moment und der Umgebungsbedingungen über die Erzeugung eines Gleichspannungsversatzniveaus an einem einzelnen Eingangstransistor der Videodatenverstärker- und Treiberschaltung kompensiert, wobei der genannte Gleichspannungsversatzwert zur Bildung eines kombinierten Signals zum Videodatensignal addiert wird.
In einer Ausgestaltung betrifft die Umgebungsänderung eine Änderung der Temperatur. Zusätzlich oder alternativ beinhaltet die Änderung der Umgebungsbedingung die Änderung des Verstärkungspegels der Vorspannung.
In einer Ausgestaltung ergibt die Kompensation in der Videodatenverstärker- und Treiberschaltung einen Gleichspannungsversatz am Eingangstransistor mit einem berechneten Kompensationswert.
In einer Ausgestaltung beträgt der bekannte Spannungsbereich des Videosignals 0V bis 5V, liegt aber typischer zwischen 0 und 1V.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verarbeiten eines empfangenen Videodatensignals durch einen Rundfunkdatenempfänger (BDR) bereitgestellt, wobei das genannte Verfahren das Empfangen des Videosignals mit einem Spannungswert innerhalb eines bekannten Spannungsbereichs beinhaltet und das genannte Signal bei seiner Verarbeitung durch wenigstens einen Verstärker gehen muss, wobei das Verfahren das Leiten des Videosignals durch eine Videodatenverstärker- und Treiberschaltung beinhaltet, die das Videosignal bei seinem Durchlauf durch sie in Bezug auf Änderungen der Umgebungsbedingungen adaptiert, in denen der BDR arbeitet, und dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Schaltung über einen einzelnen Eingangstransistor wenigstens einen Kompensationswert erzeugt, der sich in Bezug auf Änderungen im Hinblick auf die in diesem Moment an die Schaltung angelegte Spannung und die Umgebungsbedingungen ändert und der zur Bildung eines kombinierten Signals beim Durchlauf des Videosignals durch die genannte Schaltung zu dem Videosignal addiert wird.
In einer Ausgestaltung ist der Kompensationswert ein zur Bildung des kombinierten Signals zum Videodatensignal addierter Gleichspannungsversatzwert. Typischerweise wird ein Videodatensignal-Multiplikationsfaktor in der Schaltung erzeugt und zum Multiplizieren des kombinierten Signals bei dessen Durchlauf durch die Schaltung verwendet.
Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung wird nun mit Bezug auf die Begleitzeichnung beschrieben, die eine Ausgestaltung einer selbstkompensierenden Videodatenverstärker- und Treiberschaltung für einen BDR gemäß der Erfindung zeigt.
Die Zeichnung zeigt eine Videodatenverstärker- und Treiberschaltung 3 mit einer Spannungsversorgung von typischerweise + und –5 Volt 4, verbunden mit einem Eingang 6, der wiederum durch die selbstkompensierende Schaltung von Widerständen, Transistoren und Kondensatoren wie nachfolgend beschrieben zu Ausgang 1 und Ausgang 2 führt.
Mit Bezug auf das Schaltschema, beim Betrieb zur Verarbeitung eines Videodatensignals unter irgendeiner besonderen Umgebungsbedingung zu diesem Zeitpunkt werden, wenn der Wert des Widerstands R6 gleich dem Wert des Widerstands R7 ist, die Komponenten von Transistor Q1B, der Widerstände R5, R6, R7 und des Transistors Q2 zur Bildung eines Gleichspannungsverstärkers mit Multiplikationsfaktor 2 (6 db) verwendet. Der so gebildete Verstärker dient zum Verstärken des Spannungspegels am Emitter von Transistor Q1B, der wiederum durch einen Faktor von 2 auf die negative Stromversorgung referenziert wird.
In dieser Schaltung haben die Widerstände R1, R2, R4 und der Transistor Q1A die Aufgabe, eine konstante Stromversorgung mit einem konstanten Spannungsabfall über den Widerstand R3 zu erzeugen. Der Wert des Spannungsabfalls ist zwar konstant, aber von dem jeweiligen Stromniveau abhängig, das in diesem Moment fließt, daher kann sich das Stromniveau bei sich ändernden Umgebungsbedingungen verändern und den Spannungsabfallwert beeinflussen.
Somit wird in der Praxis, und erfindungsgemäß, wenn Widerstand R3 = Widerstand R4 ist, jede Änderung im Spannungsabfallwert (Vbe) von Transistor Q1A aufgrund von Umgebungsänderungen z.B. auf Register R3 geleitet, um Änderungen im Spannungsabfall (Vbe) am Transistor Q1B zu kompensieren.
Wenn Widerstand R1 = Widerstand R2 ist, dann hat die Spannung über Widerstand R4 einen Wert, der die Hälfte des negativen Stromversorgungswertes minus dem Spannungsabfallwert (Vbe) für Transistor Q1A beträgt und der der Gleichspannungsversatzwert ist.
Wenn das am Eingang 6 empfangene Videodatensignal eine geringe Impedanz hat und an Widerstand R3 angelegt wird, dann erscheint es an der Basis von Transistor Q1B. Erfindungsgemäß wird jedoch ein kombiniertes Signal gebildet, das einen Gleichspannungsversatzwert gemäß der Erfindung beinhaltet, der addiert wird und eine Größe hat, die gleich dem Wert über den Widerstand R4 ist, wie oben beschrieben wurde.
Somit ist in der Praxis, wenn dieses kombinierte Signal an die Basis des Transistors Q1B angelegt wird, das am Emitter von Transistor Q1B erscheinende Signal in der Tat das Videosignal. Da das Videosignal jedoch um die Hälfte des Wertes der negativen Versorgungsspannung versetzt wird, wird der Verstärkungsfaktor 2, der wie oben beschrieben durch die Komponenten von Transistor Q1B, die Widerstände R5, R6, R7 und Transistor Q2 erzeugt wird, zum Verstärken des Videosignals benutzt, um die Gleichspannungskomponente auf Masseniveau zu bringen, und dient auch zum Verstärken des Videosignals um 2.
Die über R3 bzw. R6 positionierten Kondensatoren C1, C2 haben die Aufgabe, Frequenzkompensation zu erbringen.
So wird anhand der vorliegenden Erfindung und dem speziellen Beispiel derselben sichtbar, dass die vorgesehene Schaltung eine Selbstkompensation der Videodatensignalwerte in Abhängigkeit von den Spannungswerten zulässt, die in diesem Moment an der Schaltung anliegen, und den Umgebungsbedingungen, die diese beeinflussen können. Dies wird dadurch erzielt, dass die Eingangsspannungswerte Versatz- und Multiplikationswerte am Videosignal verwenden, während dieses die so beschriebene Verstärker- und Treiberschaltung passiert.
Es kann in einer Ausgestaltung auch möglich sein, einen zusätzlichen Widerstand an der Position des Widerstands R3 einzubauen, um eventuelle auftretende negative Ausgänge zu überwinden.
Die Bereitstellung der selbstkompensierenden Schaltung erlaubt die Verwendung von relativ einfachen Videoverstärkern und die Überwindung der herkömmlicherweise mit einer solchen Verwendung assoziierten Probleme, so dass Änderungen des Betriebs derselben, die durch Umgebungsänderungen verursacht werden können, den Betrieb der Schaltung in einer positiven Weise beeinflussen, um den zum Videosignal zu addierenden Kompensationswert zu verändern und somit den nachteiligen Effekt auf das Videosignal selbst auszulöschen oder zu minimieren.

Claims

BDR-(Rundfunkdatenempfänger)-Vorrichtung zum Empfangen von wenigstens einem Videodaten führenden Signal, wobei das genannte Videodatensignal von einem Videodatencodierer gesendet wird, wobei das genannte Videodatensignal einen Spannungswert innerhalb eines bekannten Spannungsbereichs hat und das genannte Signal bei seiner Verarbeitung durch wenigstens einen Verstärker (Q1B, Q2, R5, R6, R7) gehen muss, wenn der BDR mit einer Videodatenverstärker- und Treiberschaltung (3) ausgestattet ist, die beim Betrieb als Reaktion auf Änderungen der Betriebsbedingungen adaptierbar ist, in denen der BDR arbeitet, und dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (3) Änderungen der an die Schaltung (3) angelegten Spannung in diesem Moment und der Umgebungsbedingungen über die Erzeugung eines Gleichspannungsversatzniveaus an einem einzelnen Eingangstransistor der Videodatenverstärker- und Treiberschaltung (3) kompensiert, wobei der genannte Gleichspannungsversatzwert zur Bildung eines kombinierten Signals zum Videodatensignal addiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsänderung eine Änderung der Temperatur betrifft.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Umgebungsbedingung die Änderung des Vorspannungsverstärkungspegels beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation der Videodatenverstärker- und Treiberschaltung (3) einen Gleichspannungsversatz am Eingangstransistor eines berechneten Kompensationswertes bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Spannungsbereich des Videodatensignals 0V bis 5V beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Spannungsbereich des Videodatensignals 0 bis 1V ist.
Verfahren zur Verarbeitung eines empfangenen Videodatensignals durch einen Rundfunkdatenempfänger (BDR), wobei das genannte Verfahren das Empfangen des Videodatensignals mit einem Spannungswert innerhalb eines bekannten Spannungsbereichs beinhaltet und das genannte Signal bei seiner Verarbeitung durch wenigstens einen Verstärker (Q1B, Q2, R5, R6, R7) gehen muss, wobei das Verfahren das Leiten des Videodatensignals durch eine Videodatenverstärker- und Treiberschaltung (3) beinhaltet, die das Signal bei seinem Durchlauf durch sie in Bezug auf Änderungen der Umgebungsbedingungen adaptiert, in denen der BDR arbeitet, und dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Schaltung (3) über einen einzelnen Eingangstransistor wenigstens einen Kompensationswert erzeugt, der sich in Bezug auf Änderungen im Hinblick auf die an die Schaltung (3) in diesem Moment angelegte Spannung und die Umgebungsbedingungen ändert und der zur Bildung eines kombinierten Signals beim Durchlauf des Videodatensignals durch die genannte Schaltung zu dem Videodatensignal addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationswert ein Gleichspannungsversatzwert ist, der zur Bildung des kombinierten Signals zum Videodatensignal addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Videodatensignal-Multiplikationsfaktor in der Schaltung (3) erzeugt und zum Multiplizieren des kombinierten Signals bei dessen Durchlauf durch die Schaltung verwendet wird.