EP0182988A2 - Schaltungsanordnung zur Anpassung eines Computers an einen Farbmonitor - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Anpassung eines Computers an einen Farbmonitor Download PDF

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EP0182988A2 EP85111552A EP85111552A EP0182988A2 EP 0182988 A2 EP0182988 A2 EP 0182988A2 EP 85111552 A EP85111552 A EP 85111552A EP 85111552 A EP85111552 A EP 85111552A EP 0182988 A2 EP0182988 A2 EP 0182988A2
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    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G1/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with cathode-ray tube indicators; General aspects or details, e.g. selection emphasis on particular characters, dashed line or dotted line generation; Preprocessing of data
    • G09G1/28—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with cathode-ray tube indicators; General aspects or details, e.g. selection emphasis on particular characters, dashed line or dotted line generation; Preprocessing of data using colour tubes
    • G09G1/285—Interfacing with colour displays, e.g. TV receiver

Definitions

  • the invention is based on a circuit according to the type of the main claim.
  • Computers have outputs for the color signals for connection to color monitors. At these outputs there are digital signals for the colors red, green and blue, that is to say signals which can only assume two values. Each of these signals therefore only indicates whether the corresponding color should light up on the screen or not. By combining these three basic colors, a total of eight colors including black and white are possible.
  • a further development is an additional computer output for a fourth digital signal representing the intensity. This makes it possible to display a total of 16 colors on the monitor.
  • the object of the present invention is to provide a circuit which obtains three analog color value signals required for controlling the monitor from the four digital signals at the output of a computer.
  • the circuit arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the adaptation of the digital outputs of a computer to the analog inputs of a color monitor takes place with very little circuit complexity. Another advantage is that the energy consumption of this circuit is also very low. Finally, the color rendering is largely independent of level fluctuations in the digital signals.
  • the inputs 1, 2, 3 and 4 of the circuit arrangement according to FIG. 1 are supplied by the computer with the digital signals R d ' G d , B d and I d (red, green, blue and intensity). These signals are output signals from TTL circuits and should therefore be 0 or 5 V depending on the logic value. In some computers, however, the TTL circuits are followed by driver stages, which have either a larger signal amplitude and / or a negative DC voltage value. 1, protective circuits 5, 6, 7 and 8 are therefore provided in order to protect the subsequent circuits from excessive or negative voltages. An embodiment of such a protective circuit is explained in more detail in FIG. 2.
  • the signals R d , G d , B d and I d now limited in their level range arrive at a first inverting switchable limiter amplifier 9, 10, 11 and 12.
  • These switchable limiter amplifiers - called tri-state buffers in English - are in the Digital signal processing frequently used elements, which are usually intended to forward digital signals that come from a source of higher impedance to other devices (circuits, lines) with low impedance.
  • the switchable limiter amplifiers have a switch input with which the signal flow can be interrupted. If an H level is applied to this switching input, the output becomes high-resistance, so that the output assumes the level which is supplied, for example, via a resistor.
  • Switchable limiter amplifiers of this type which additionally invert the signals, are now inserted in the feed lines of the color signals and the intensity signal.
  • a suitable pulse for example the sandcastle pulse already present in a color monitor, is supplied via an input 13.
  • the pulse is fed to the switching inputs of the inverting switchable limiter amplifiers 9 to 12, with the result that no digital color signals are forwarded during the duration of the Sandcastle pulse.
  • the following circuit has the effect that in this case there is a level at the outputs 23, 24 and 25 which corresponds to the value black.
  • the output signals of the amplifiers 9 to 12 are fed to further inverting switchable limiter amplifiers 15, 16, 17 and 18. No signal is fed to them via the switching input, so that they constantly forward the signals at the input in inverted form.
  • the limiting amplifiers 15, 16 and 17 are each followed by a resistance matrix 19, 20 and 21. Each resistance matrix also becomes the output signal of the Limiter amplifier 18 supplied. Depending on the present digital level of the intensity signal, the amplitude output by the respective limiter amplifier 15, 16, 17 is influenced.
  • An embodiment for a resistance matrix will be explained in connection with FIG. 2.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 1 has a further special feature.
  • a "par logic" circuit 22 is therefore used to determine whether this combination of the input signals is present. If applicable, a corresponding signal is fed to the resistance matrix 20.
  • the color logic 22 is supplied with the signals R d and G d in non-inverted form, the signals B d and I d in inverted form.
  • This can be achieved very easily in the circuit according to the invention in that the inputs of the color logic 22 are connected to the outputs of the first or second inverting limiter amplifiers present in a respective color channel.
  • the analog color value signals are then available for the usual further processing in a color monitor up to the supply to the control electrodes of the picture tube.
  • Fig. 2 shows a more detailed representation of the circuit of Fig. 1.
  • the protective circuits' 5, 6, 7, 8 (Fig. 1) each consist of two Schottky diodes 31 and 32 and a resistor connected in series with the respective input 33. While one of the Schottky diodes is connected to ground, the other is connected to a positive operating voltage. If the voltage falls below 0 V or if the positive operating voltage of 5 V is exceeded, which is fed to the circuit at 35, one diode becomes conductive and thus limits the input voltage. Finally, a resistor 34 is provided in each protection circuit in order to achieve a defined input potential when the input is open.
  • the protective circuits 5, 6, 7, 8 are identical to one another. Your elements are therefore provided with the same reference numerals.
  • the switching inputs of the inverting switchable limiter amplifiers 9, 10, 11, 12, the function of which has already been described in connection with FIG. 1, are controlled via a switching transistor 36 and a NAND circuit 37 operated as an inverting circuit.
  • the switching transistor 36 is supplied with the so-called Sandcastle pulse via an input 38 and a parallel connection of a resistor 39 and a capacitor 40 which serves for pulse shaping.
  • a resistor 41 serves the switching transistor 36 as a load resistor.
  • the resistors 51 reach a positive potential at the inputs of the following amplifiers 15, 16, 17, 18, at the outputs of which the potential for black is present.
  • a switching function is not required for the second inverting limiter amplifiers 15, 16, 17, 18.
  • those with switching functions were used, since all 8 required limiter amplifiers are inexpensively available on one chip.
  • the switching inputs of the respective second limiter amplifiers 15, 16, 17, 18 are therefore connected to ground potential and are therefore ineffective.
  • the outputs of the limiter amplifiers for the signals R, G and B are each fed to a resistor 42 each of a matrix circuit. Another resistor 43 of this matrix circuit, the output signal of the second limiter-amplifier for the signal I. fed. Depending on the logical value of the signal I d , the signals R, G and B have different amplitudes at the connection points of the resistors 42 and 43. These signals are then supplied to the outputs 23, 24 and 25 via a resistor network 44, 45, 46 and 47 and via a coupling capacitor 48.
  • the potentiometers 46 contained in the network are used to adjust the output levels, the resistors 47 serving to limit the setting range.
  • a color logic 22 serves to reduce the amplitude of the G signal when the color brown is to be displayed.
  • the color logic is represented by a NAND circuit 22, which the digital signals R d and G d by the limiter amplifier 15, 16 and the digital signals B d and I d after the inversion by the inverting switchable limiter amplifier 11, 12 are supplied.
  • the output of the NAND circuit 22 is then connected to a switching transistor 49, which connects the resistor 50 to ground potential.
  • the voltage divider ratios in the resistance matrix for the G signal are thus changed in the sense of a reduction in the amplitude.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Anpassung eines Computers an einen Farbmonitor, wobei drei digitale Farbsignale und ein digitales Intensitätssignal je einem invertierenden schaltbaren Begrenzerverstärker zugeführt sind und die Ausgänge der für die digitalen Farbsignale vorgesehenen Begrenzerverstärker und der Ausgang des für das digitale Intensitätssignal vorgesehenen Begrenzerverstärkers mit Widerstandsmatrizen verbunden sind, mit deren Hilfe die für den Farbmonitor geeigneten analogen Farbwertsignale abgeleitet werden.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Schaltung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • Computer weisen zum Anschluß an Farbmonitore Ausgänge für die Farbsignale aus. An diesen Ausgängen stehen jeweils für die Farben Rot, Grün und Blau digitale Signale, das heißt Signale, welche nur zwei Werte annehmen können, an. Jedes dieser Signale zeigt also lediglich an, ob die entsprechende Farbe auf dem Bildschirm aufleuchten oder nicht aufleuchten soll. Durch Kombination dieser drei Grundfarben sind insgesamt acht Farben einschließlich Schwarz und Weiß möglich.
  • Eine Weiterentwicklung stellt ein zusätzlicher Computerausgang für ein die Intensität darstellendes viertes digitales Signal dar. Dadurch ist es möglich, insgesamt 16 Farben auf dem Monitor darzustellen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist äs, eine Schaltung anzugeben, welche aus den vier digitalen Signalen am Ausgang eines Computers drei zur Steuerung des Monitors erforderliche analoge Farbwertsignale gewinnt.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Anpassung der digitalen Ausgänge eines Computers an die analogen Eingänge eines Farbmonitors mit sehr geringem schaltungstechnischen Aufwand erfolgt. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß auch die Energieaufnahme dieser Schaltung recht gering ist. Schließlich ist die Farbwiedergabe in weiten Grenzen unabhängig von Pegelschwankungen der digitalen Signale.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist, die Eingänge für die digitalen Signale mit Schutzschaltungen zu versehen, da die entsprechenden Ausgangssignale der verschiedenen Computer im Hinblick auf die Amplitude und den Gleichspannungspegel nicht in jedem Fall der Norm entsprechen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 2 zeigt ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels in detaillierter Darstellung.

    Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Den Eingängen 1, 2, 3 und 4 der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 werden vom Computer die digitalen Signale Rd' Gd, Bd und Id (rot, grün, blau und Intensität) zugeführt. Diese Signale sind an sich Ausgangssignale von TTL-Schaltungen und sollten daher je nach logischem Wert 0 oder 5 V betragen. Bei manchen Computern sind jedoch den TTL-Schaltungen Treiberstufen nachgeschaltet,' welche entweder eine größere Signalamplitude und/oder einen negativen Gleichspannungswert aufweisen. Bei der Schältungsanordnung nach Fig. 1 sind daher Schutzschaltungen 5, 6, 7 und 8 vorgesehen, um die nachfolgenden Schaltungen vor zu hohen bzw. negativen Spannungen zu schützen. Eine Ausführungsform einer solchen Schutzschaltung ist in Fig. 2 näher erläutert.
  • Die nunmehr in ihrem Pegelbereich begrenzten Signale Rd, Gd, Bd und Id gelangen zu je einem ersten invertierenden schaltbaren Begrenzerverstärker 9, 10, 11 und 12. Diese schaltbaren Begrenzerverstärker - im Englischen Tri-State-Buffer genannt - sind in der digitalen Signalverarbeitung häufig gebrauchte Elemente, welche üblicherweise dazu vorgesehen sind, digitale Signale, welche aus einer Quelle höherer Impedanz stammen, an weitere Einrichtungen (Schaltungen, Leitungen) mit niedriger Impedanz weiterzuleiten. Außer einem Eingang und einem Ausgang weisen die schaltbaren Begrenzerverstärker einen Schalteingang auf, mit dessen Hilfe der Signalfluß unterbrochen werden kann. Legt man an diesen Schalteingang einen H-Pegel an, wird der Ausgang hochohmig, so daß der Ausgang denjenigen Pegel annimmt, welcher beispielsweise über einen Widerstand zugeführt wird.
  • Derartige schaltbare Begrenzerverstärker, welche zusätzlich die Signale noch invertieren, sind nun in die Zuleitungen der Farbsignale und des Intensitätssignal eingefügt.
  • Sie erfüllen drei Aufgaben:
    • - Sie erzeugen eine von der Amplitude der zugeführten digitalen Signale unabhängige Signalamplitude,
    • - sie erzeugen invertierte digitale Farbsignale, welche zur Ansteuerung einer weiter unten beschriebenen Schaltung benötigt werden,
    • - sie ermöglichen eine Austastung der digitalen Farbsignale, da die vom Computer abgegebenen Farbsignale im allgemeinen eine für einen Farbmonitor zu kleine Austastlücke aufweisen.
  • Zur Erzeugung der normgerechten Ausgangssignale wird über einen Eingang 13 ein geeigneter Impuls, beispielsweise der in einem Farbmonitor ohnehin vorhandene Sandcastle-Impuls zugeführt. Nach entsprechender Aufbereitung in der Schaltung 14 wird der Impuls den Schalteingängen der invertierenden schaltbaren Begrenzerverstärker 9 bis 12 zugeführt, womit bewirkt wird, daß während der Dauer des Sandcastle-Impulses keine digitalen Farbsignale weitergeleitet werden. Die nachfolgende Schaltung bewirkt, daß in diesem Fall an den Ausgängen 23, 24 und 25 ein Pegel ansteht, der dem Wert Schwarz entspricht.
  • Die Ausgangssignale der Verstärker 9 bis 12 werden weiteren invertierenden schaltbaren Begrenzerverstärkern 15, 16, 17 und 18 zugeführt. Diesen wird über den Schalteingang kein Signal zugeführt, so daß sie ständig die am Eingang befindlichen Signale in invertierter Form weiterleiten.
  • Zur Beeinflussung der Amplitude der analogen Signale R, G, B ist den Begrenzerverstärkern 15, 16 und 17 je eine Widerstandsmatrix 19, 20 und 21 nachgeschaltet. Jeder Widerstandsmatrix wird außerdem das Ausgangssignal des Begrenzerverstärkers 18 zugeführt. Je nach vorliegendem digitalen Pegel des Intensitätssignals wird die vom jeweiligen Begrenzerverstärker 15, 16, 17 abgegebene Amplitude beeinflußt. Eine Ausführungsform für eine Widerstandsmatrix wird im Zusammenhang mit Fig. 2 noch erläutert.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist noch eine weitere Besonderheit auf. Bei der Signalkombination, welche vom Computer für die Farbe "dunkelgelb" abgegeben wird, soll auf dem Bildschirm des Monitors jedoch die Farbe "braun" erscheinen. Die Signale an den Eingängen 1, 2, 3 und 4 weisen in diesem Fall die Pegel Rd=H, Gd=H, Bd=L, Id=L auf. Um eine Darstellung der Farbe braun zu erreichen, ist es jedoch erforderlich für diese Signalkombination die Amplitude des analogen Grün-Signals zu reduzieren. In einer "Parblogik"-Schaltung 22 wird daher festgestellt, ob diese Kombination der Eingangssignale vorliegt. Im zutreffenden Fall wird der Widerstandsmatrix 20 ein entsprechendes Signal zugeführt. Der Farblogik 22 werden dazu die Signale Rd und Gd in nicht invertierter, die Signale Bd und Id in invertierter Form zugeführt. Diesesläßt sich bei der erfindungsgemäßen Schaltung sehr leicht dadurch erreichen, daß die Eingänge der Farblogik 22 an die Ausgänge des ersten oder zweiten in jeweils einem Farbkanal vorhandenen invertierenden Begrenzerverstärkers angeschlossen werden.
  • An den Ausgängen 23, 24 und 25 der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 stehen dann die analogen Farbwertsignale zur üblichen Weiterverarbeitung in einem Farbmonitor bis zur Zuführung zu den Steuerelektroden der Bildröhre zur Verfügung.
  • Fig. 2 stellt eine detailliertere Darstellung der Schaltung nach Fig. 1 dar. Die Schutzschaltungen' 5, 6, 7, 8 (Fig. 1) bestehen aus je zwei Schottky-Dioden 31 und 32 und einem in Reihe mit dem jeweiligen Eingang geschalteten Widerstand 33. Während eine der Schottky-Dioden an Masse geschaltet ist, ist die andere mit positiver Betriebsspannung verbunden. Bei Unterschreiten von 0 V wie bei Überschreiten der positiven Betriebsspannung von 5 V, welche der Schaltung bei 35 zugeführt wird, wird jeweils eine Diode leitend und begrenzt somit die Eingangsspannung. Schließlich ist noch ein Widerstand 34 in jeder Schutzschaltung vorgesehen, um bei offenem Eingang ein definiertes Eingangspotential zu erzielen.
  • Die Schutzschaltungen 5, 6, 7, 8 sind untereinander gleich. Ihre Elemente sind daher auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Schalteingänge der invertierenden schaltbaren Begrenzerverstärker 9, 10, 11, 12, deren Funktion bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, werden über einen Schalttransistor 36 und eine als Invertierschaltung betriebene NAND-Schaltung 37 angesteuert. Dem Schalttransistor 36 wird über einen Eingang 38 und eine zur Impulsformung dienende Parallelschaltung eines Widerstandes 39 und eines Kondensators 40 der sogenannte Sandcastle-Impuls zugeführt. Ein Widerstand 41 dient dem Schalttransistor 36 als Arbeitswiderstand.
  • Ist der jeweils erste invertierende schaltbare Begrenzerverstärker 9, 10, 11, 12 gesperrt, gelangt über die Widerstände 51 positives Potential an die Eingänge der nachfolgenden Verstärker 15, 16, 17, 18, an deren Ausgängen das für Schwarz vorgesehene Potential liegt.
  • Wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt, ist eine Schaltfunktion bei den zweiten invertierenden Begrenzerverstärkern 15, 16, 17, 18 nicht erforderlich. Bei dem vorliegendem Ausführungsbeispiel wurden jedoch solche mit Schaltfunktionen verwendet, da alle 8 erforderlichen Begrenzerverstärker preisgünstig auf einem Chip erhältlich sind. Die Schalteingänge der jeweils zweiten Begrenzerverstärker 15, 16, 17, 18 sind daher mit Massepotential verbunden und somit wirkungslos.
  • Die Ausgänge der Begrenzerverstärker für die Signale R, G und B werden jeweils einem Widerstnad 42 je einer Matrixschaltung zugeführt. Einem anderen Widerstand 43 dieser Matrixschaltung wird das Ausgangssignal des zweiten Begrenzerverstärkers für das Signal I. zugeführt. Je nach logischem Wert des Signals Id weisen die Signale R, G und B an den Verbindungspunkten der Widerstände 42 und 43 unterschiedliche Amplituden auf. Diese Signale werden dann über ein Widerstandsnetzwerk 44, 45, 46 und 47 sowie über einen Koppelkondensator 48 den Ausgängen 23, 24 und 25 zugeführt. Die im Netzwerk enthaltenen Potentiometer 46 dienen zur Justierung der Ausgangspegel, wobei die Widerstände 47 zur Begrenzung des Einstellbereichs dienen.
  • Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert, dient eine Farblogik 22 zur Amplitudenabsenkung des G-Signals, wenn die Farbe Braun dargestellt werden soll. Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird die Farblogik durch eine NAND-Schaltung 22 dargestellt, welcher die digitalen Signale Rd und Gd durch die Begrenzerverstärker 15, 16 und die digitalen Signale Bd und Id nach der Invertierung durch die invertierenden schaltbaren Begrenzerverstärker 11, 12 zugeführt werden. Der Ausgang der NAND-Schaltung 22 ist dann mit einem Schalttransistor 49 verbunden, welcher den Widerstand 50 mit Massepotential verbindet. Somit werden die Spannungsteilerverhältnisse in der Widerstandsmatrix für das G-Signal im Sinne einer Verringerung der Amplitude geändert.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zur Anpassung eines Computers an einen Farbmonitor, wobei der Computer Ausgänge für drei digitale Farbsignale und ein digitales Intensitätssignal aufweist, während der Monitor über drei Eingänge für analoge Farbwertsignale verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Signale je einem invertierenden schaltbaren Begrenzerverstärker (9, 10, 11, 12) zugeführt sind, daß die Ausgänge der für die digitalen Farbsignale (Rd, Gd, Bd) vorgesehenen Begrenzerverstärker (9, 10, 11) jeweils mit einem ersten Eingang einer Widerstandsmatrix (19, 20, 21) verbunden sind und daß der Ausgang des für das digitale Intensitätssignal (Id) vorgesehenen Begrenzerverstärkers (18) mit jeweils einem zweiten Eingang der Widerstandsmatrizen (19, 20, 21) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Begrenzerverstärkern (9, 10, 11, 12) je eine Schutzschaltung (5, 6, 7, 8) vorgeschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltung (5, 6, 7, 8) aus einem im Signalweg angeordneten Widerstand (33) und zwei Dioden (31, 32) besteht, die mit je einem dem zulässigen positiven bzw. negativen Extremwert des Eingangssignals entsprechenden Potential beaufschlagt sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schalteingängen der invertierenden schaltbaren Begrenzerverstärker (9, 10, 11, 12) Austastimpulse zugeführt sind.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austastimpulse aus sogenannten Sandcastle-Impulsen abgeleitet sind.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die invertierenden schaltbaren Begrenzerverstärker (9, 10, 11, 12) und die Eingänge der Widerstandsmatrizen (19, 20, 21) weitere invertierende Begrenzerverstärker (15, 16, 17, 18) geschaltet sind.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzerverstärker und die weiteren Begrenzerverstärker in einem integrierten Schaltkreis angeordnet sind.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Weg des analogen Grün-Signals (G) eine Anordnung (49, 50) zur Verringerung der Amplitude des analogen Grün-Signals (G) vorgesehen ist, die von einer Verknüpfungsschaltung (22) gesteuert wird, welcher die digitalen Farbsignale (Rd, Gd, B d) und das digitale Intensitätssignal (Id) zugeführt sind.
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