FI96560C - Digitaalisen signaalin lukituspiiri - Google Patents

Description

96561

Digitaalisen signaalin lukituspiiri

Esillä oleva keksintö kohdistuu digitaalisen signaalin lukituspiiriin.

5 Vaikka esillä oleva keksintö selostetaan digitaa lisen videosignaalin käsittelyyn liittyen, tulee sillä ymmärtää olevan paljon laajempia käyttötarkoituksia.

Signaaleilla, kuten televisiosignaaleilla, on kirkkauskomponentti, jota on vertailtava tasavirta-arvoon 10 informaatiosisällön erottamiseksi. Kyseisten signaalien yleisradioin ti pyrkii kuitenkin eliminoimaan tai kadottamaan tasavirta-arvon. Tasavirtavertailuarvon uudelleen luomiseksi kirkkauskomponenttia varten televisiovastaan-ottimissa on lukituspiiri. Tämä lukituspiiri on tyypilli-15 sesti virroitettu vaakatahdistuspulssin aikana, ja aset taa tämän pulssin amplitudille vasteellisenä tasavirta-tason muuta signaalia varten. Tämän menettelyn on todettu olevan varsin tyydyttävän useimmissa videosignaalin käsi ttelysovellutuksissa.

20 Videosignaalin käsittelyn ammattimiehen on helppo havaita, että vaakatahdistuspulssien amplitudit voivat vaihdella kanavalta toiselle. Tämän vaihtelun seuraus on, että lukitun tasavirtatason absoluuttinen arvo muuttuu kanavalta toiselle.

* 25 Kanavalta toiselle tapahtuvalla vaihtelulla on ta vallisesti vähän seurauksia vakiovastaanottimissa. Kuitenkin kuva kuvassa -vastaanottimissa, jotka samanaikaisesti esittävät kuvia kahdelta kanavalta kuvaruudun erityisissä osissa, voi kahden kuvan välinen ero kirkkaudes-30 sa häiritä tiettyjä katsojia. Siten on toivottavaa pystyä lukitsemaan ainakin yhden signaalin tasavirtataso tiettyyn arvoon. Esillä olevan keksinnön tapauksessa tämä on kirkkaussignaalin sammutustaso. Kirkkaussignaalin sammu-tustaso edeltää välittömästi standardin televisiosignaa-35 Iin aktiivista osaa ja siitä on suhteellisen helppo suo- 9656Γ 2 rittaa näytteenotto.

Esillä oleva keksintö on digitaalinen lukituspii-ri, joka sisältää kaksisuuntaisen laskurin, summairaen ja piirin kaksisuuntaisen laskurin sallimiseksi lukittua di-5 gitaalisen signaalin ennalta määrätyn aikavälin aikana. Summaimella on ensimmäinen ottoportti, joka on kytketty vastaanottamaan lukittava signaali ja toinen ottoportti, joka on kytketty laskurin laskuarvon antoon. Aikaväleinä jolloin laskuri on sallittu se ehdollistetaan laskemaan 10 ylös tai alas summaimen aikaansaaman summasignaalin pola-riteettibitin mukaan. Eräässä suoritusmuodossa laskun suunta valitaan ohjaamaan summaimen antoa kohti nollaa. Lopuksi laskurin anto, joka on syötetty summaimeen, on yhtä suuri kuin negaatio arvosta, joka signaalilla on ol-15 lut aikavälin aikana, jolloin laskuri oli sallittu. Tämä arvo syötetään summaimeen muun signaalin aikana, siten muodostaen uudestaan signaalin tasavirta-arvon.

Kuvio 1 esittää keksinnön selostuksessa hyödyllisen videosignaalin osan aaltomuodon kuvaa.

20 Kuvio 2 esittää keksinnön suoritusmuodon mukaisen esimerkinomaisen digitaalisen lukituspiirin lohkokaaviota .

Kuviossa 1 esitetty ylempi aaltomuoto kuvaa tyypillisen kantataajuuskaistaisen yhdistetyn videosignaalin • 25 yhtä vaaka-aikaväliä. Signaali sisältää vaakatahdistus-komponentin, sammutustason, purskekomponentin ja video-informaatiokomponentin, joka vastaa näytetyn kuvan yhtä juovaa. NTSC-standardissa sammutustaso asetetaan nollaan IRE-yksikköön; vaakatahdistuskomponentin kärki asetetaan 30 -40 IRE-yksikköön; pursekomponentti liikkuu + ja - 20 IRE-yksikön välillä; ja informaatiokomponentin huippu on rajoitettu 100 IRE-yksikköön. Sammutustaso voidaan ilmaista vaaka-aikavälissä videosignaalin purskekomponentin ja informaatiokomponentin välillä.

35 Väritelevisiovastaanottimet sisältävät piirin a 3 9656Γ purskeveräjäsignaalin BG kehittämiseksi, joka esiintyy purskeaikavälin aikana ja jota käytetään purskesignaalin ilmaisemiseksi. Näytteenottosignaali EN, joka esiintyy sammutustason aikana voidaan helposti johtaa viivästetys-5 tä purskeveräjäsignaalista BG^, kuten edempänä selostetaan .

Digitaalisia signaalinkäsittelylaitteita sisältävissä vastaanottimissa vastaanotettu analoginen videosignaali tyypillisesti demoduloidaan kantataajuuskaistalle 10 ja lukitaan tahdistuksen kärkiarvoon. Tämä signaali syötetään analogiadigitaalimuuntimen ADC analogiseen ottona-paan. ADC muuntaa signaalin järjestelmän kellosignaalille Fc vasteellisena pulssikoodimoduloiduksi PCM-näytteiksi (esimerkiksi binäärinäytteiksi), jotka esiintyvät näyt-15 teenottotaajuudella, joka on yhtä suuri kuin kellosignaalin Fc taajuus.

Seuraavassa selostuksessa oletetaan, ettö analoginen videosignaali muunnetaan 8-bittisiksi kahden komple-menttisiksi näytteiksi. Tässä tapauksessa näytearvojen 20 alue ulottuu alueella -128 - +127 rajat mukaanlukien (desimaaliarvoina). Negatiivinen raja-arvo -128 vastaa -40 IRE-yksikköä tai tahdistuksen kärkeä; positiivinen raja-arvo +128 vastaa 100 IRE-yksikköä; ja nolla vastaa 30 IRE-yksikköä. Sammutustaso vastaa suunnilleen arvoa -55 ' 25 yksikköä korruptoimattomalle signaalille. Kuitenkin siitä riippumatta onko tahdistuksen kärki suurempi vai pienempi kuin -40 IRE, esitetään sammutustaso negatiivisella PCM-luvulla.

Näissä ehdoissa pysyen viitataan kuvaan 2. Kuvassa 30 2 leveät nuolet edustavat monibittisiä rinnakkaisia väy- * liä. Väylän poikki kulkevan vinoviivan vieressä oleva lu ku osoittaa väylässä olevien rinnakkaisten kytkentöjen lukumäärää .

Analoginen videosignaali on kytketty ADC:hen 36, 35 joka muuntaa signaalin 8-bittisiksi kahden komplementti 9656(: 4 siksi PCM-näytteiksi, kuten edellä selostettiin. Nämä näytteet syötetään alipäästösuodattimeen 34, joka vaimentaa purskekomponentin siten, että sammutustaso ulottuu vaakatahdistuspulssista videoinformaatiokomponentin al-5 kuun. Alipäästösuodattimesta tulevat antonäytteet kytketään elementtiin 32, joka lisää ylimääräisen bitin näytteisiin toisintamalla merkkibitin. Toisin sanoen elementin 32 oton muodostavat 8-bittiset näytteet, eniten merkitsevän bitin ollessa merkkibitti. Elementin 32 annon 10 muodostavat yhdeksänbittiset näytteet, kahden eniten merkitsevän bitin vastatessa ottonäytteiden merkkibittiä. Elementistä 32 saatavat antonäytteet kytketään 9-bittisen summaimen 28 yhteen ottoporttiin. (Huomataan, että suodattimesta 34 saatavat 8-bittiset näytteet laajennetaan 15 9-bittisiksi ja 9-bittistä summainta käytetään tässä järjestelyssä estämään sitä, ettei summaimen kapasiteetti rajoita summaimesta saatavaa summaa, eli torjumaan kapasiteetin ylitys.)

Summaimen 28 aikaansaamat antonäytteet kytketään 20 D-tyyppisen salvan 30 datan ottoporttiin. Salpa 30 viivästyttää järjestelmän kellolle Fc vasteellisena summaimesta 28 saatavia näytteitä yhdellä näytteenottojaksolla. Salvasta 30 saatavat antonäytteet OUT edustavat lukittua videoantosignaalia.

25 Sammutustason kanssa suuruudeltaan yhtä suuri mut ta polariteetiltaan vastakkainen arvo kytketään summaimen 28 toiseen ottoporttiin. Tämä arvo kehitetään n+m+1 -bittisellä kaksisuuntaisella laskurilla 18. Laskurin 18 kaksisuuntainen ohjaus on vasteellinen antosignaalin OUT 30 merkille tai eniten merkitsevälle bitille. Jos antosig-’ naali on negatiivinen (positiivinen), laskuri ehdolliste taan laskemaan ylöspäin (alaspäin). Laskurin kaksisuuntaisen ohjauksen ottoon syötetty merkkibitti otetaan salvan 30 annosta sen vakavuuden varmistamiseksi näytteenot-35 tojaksolla. Olettaen, että laskuri on sallittu laskemaan

II

9656ί 5 yhden näytteenottojakson ajan kunkin juova-ajan sammutus-aikavälin aikana. Jos vaakajuova-aikavälien sarjan aikana antosignaali on negatiivinen sammutusaikavälin ajan, mikä osoittaa että laskurin summaimeen tuottama arvo on suu-5 ruudeltaan pienempi kuin summaimen 28 toiseen ottoport-tiin syötetty sammutusarvo, laskuri ehdollistetaan kasvamaan yhdellä yksiköllä jokaisella juova-aikavälillä kunnes antosignaali on positiivinen. Päinvastaisessa tapauksessa jos antosignaali on positiivinen sammutusaikavälin 10 aikana laskuri ehdollistetaan vähenemään yhdellä yksiköllä jokaisella juova-aikavälillä. Siten kun laskurin tuottaman arvon suuruus on yhtä suuri kuin sammu tu st ason suuruus, laskuri vaihtoehtoisesti kasvaa tai vähenee yhdellä yksiköllä peräkkäisillä vaakajuovilla.

15 Koska laskuri on sallittu kasvamaan/vähenemään vain sammutusaikavälin aikana, ei laskurin 18 summaimeen 28 tuottama arvo muutu muun vaaka-aikavälin aikana. Siten jos laskurin 18 tuottama arvo on yhtä suuri kuin A ja elementin 32 tuottamien signaalinäytteiden arvo on S, on 20 antonäytteiden arvo yhtä suuri kuin S + A.

Laskuri 18 on merkitty olevan n+m+1 -bittinen laskuri. Luku n+m+1 (missä n ja m ovat kokonaislukuja) voi olla yhtä suuri kuin bittien lukumäärä ADC:n 36 tuottamaa näytettä kohti. Tämä ei kutenkaan ole toivottavaa kahdes-25 takin syystä. Ensimmäiseksi laskuarvo on alttiina sammutu s signaaliin liittyvälle kohinalle ja laskuri voi tuottaa virheellisiä arvoja summaimeen 28. Toiseksi vaakajuo-vasta vaakajuovaan tapahtuva laskuarvo vaihtoehtoisesti kasvaa tai vähenee yhdellä yksiköllä. Näiden molempien 30 tilanteiden välttämiseksi laskurissa on ylimääräistä bit-tikapasiteettia ADC:n tuottamien bittien yli. Laskurin vähemmän merkitsevät bitit katkaistaan, ja vain enemmän merkitsevät bitit syötetään laskurista summaimeen. Tämä katkaisu toteuttaa laskuarvon jaon, mikä puolestaan 35 toteuttaa mitatuille arvoille ali päästösuodattimen toi- 9656( 6 minnan. Koska laskuri kasvaa/vähenee yhdellä yksiköllä, ja laskurin K bittiä katkaistaan, voi summaimeen syötetty K-1 antoarvo muuttua vain joka 2 :s aikaväli signaalimuu- K-1 tosten suunnasta riippuen. Näiden 2 juova-aikavälin 5 aikana, jos sammutustaso on kohinan häiritsemä vain muutaman näistä aikaväleistä aikana, ei annon laskuarvo välttämättä muutu lainkaan, koska peräkkäisten juovien aikana laskurilla on tilaisuus korjata itsensä.

Kuviossa 2 vähemmän merkitsevät laskurin antobitit 10 0 - n katkaistaan ja vain enemmän merkitsevät bitit n+1 - n+m kytketään summaimeen. Enemmän merkitsevien bittien lukumäärän m täytyy olla ainakin riittävän suuri edus-taakseen lukittavan signaalitason antoa. Kuviossa 1 esitetyssä esimerkissä täytyy bittien 1ukumäärän m olla ai-15 nakin 6 sammutustason suuruutta 55 edustaakseen. Laskurista 18 saataville m:lle eniten merkitsevälle bitille R nolla-arvoista bittiä liitetään eniten merkitseviin bittipaikkoihin. Luku R on valittu siten, että bittien m+R summa on yhtä suuri kuin elementin 32 aikaansaamien 20 näytebittien lukumäärä, joka on yhtä suuri kuin summaimen ottobittien kapasiteetti. (R bitille on osoitettu nolla-arvo, koska järjestelmän osoitetaan toimivan kahden komp-lementtinäytteillä ja laskurin oletetaan tuottavan merkittömiä suuruusarvoja.) 25 Toinen kuvion 2 lukitusjärjestelylle tunnusomainen piirre on se, että sammutus- tai lukitustason mittaus suoritetaan käyttäen laskurista saatavaa katkaistua arvoa siten, että laskurista saatava pyöristetty arvo summataan muuhun signaaliin. Tämä ominaisuus toteutetaan JA-piirin 30 26 avulla. Katkaistujen bittien eniten merkitsevä bitti • (n), jota ei syötetä summaimeen, kytketään JA-piirin 26 yhteen ottonapaan. Kahdesti viivästetty ja invertoitu purskeveräjäsignaali BGpp, joka muodostetaan D-tyyppisis-sä salvoissa 12, 13 ja 15, kytketään JA-piirin 26 toiseen 35 ottonapaan. Viivästetty ja invertoitu purskeveräjäsignaali 7 96561 li sallii JA-piirin 26 päästää nrnnen katkaistun bitin aktiivisten videoaikavälien aikana ja estää JA-piirin sammutusaikavälin raittausosan aikana. JA-piiristä 26 saatava antosignaali kytketään summaimen 28 siirtobitin ot-5 tonapaan (CI). Tämä lisää puolikkaan yksikön (silloin kun se esiintyy) summaimeen tuotettuun laskurin antoon pyöristyksen toimittamiseksi ja luki tustason tarkkuuden parantamiseksi .

Laskurin sallintasignaali muodostetaan D-tyyppi-10 sillä salvoilla 12 ja 14 ja JA-piirillä 16. Purskeveräjä-signaali, kuten kuviossa 1 esitetty signaali BG, syötetään salvan 12 datan ottonapaan 10, jossa sitä viivästytetään yhdellä kellojaksolla. Salvan 12 Q-anto on kytketty salvan 14 dataottoon, jossa sitä viivästytetään toi-15 sella kellojaksolla. Salvan 12 invertoitu anto Q ja salvan 14 anto Q syötetään JA-piirin 16 vastaaviin ottona-poihin, joka tuottaa saliintasignaalin EN, joka on yhden kellojakson leveä, kuten kuviossa 1 on esitetty. Kello-signaali Fc, joka ohjaa salpoja 12 ja 14, on myös kytket-20 ty laskurin 18 kello-ottoon. Kellosignaali ehdollistaa laskurin kasvamaan/vähenemään yhdellä yksiköllä kun sallintasignaali on suuri. Voidaan huomata, että haluttaessa sallintapulssi voidaan tehdä usean pulssin levyiseksi sallimalla laskurin suorittaa useita peräkkäisiä mittauk-25 siä tietyn sammutusaikavälin aikana.

Edellä olevassa selostuksessa on oletettu, että laskurin antoarvot on kytketty suoraan summaimeen 28 ja JA-piiriin 26. Esitetty järjestelmä toimii näissä yhteyksissä, koska laskurin arvot ovat aina positiivisia arvoja 30 ja sammutustasot ovat aina negatiivisia arvoja. Kuitenkin • yleisemmässä järjestelmässä, jossa ottosignaalin lukitus- arvo on myös positiivinen, täytyy laskurin arvot invertoida polariteetiltaan tai komplementoida. Tämä voidaan toteuttaa sisällyttämällä komplementointipiiri 24 lasku-35 rin antosignaaliteille. Tällöin täytyy kaksisuuntaisen 8 9656f laskurin ohjausnapaan kytketty merkkibitti myös invertoida. Vaihtoehtoisessa järjestelyssä voidaan laskurin hitteihin yhdistetyt enemmän merkitsevät R bittiä aikaansaada ykkösarvoiseksi nolla-arvon sijaan, mikä tuottaa nega-5 tiivisia antoarvoja. Vielä edelleen vaihtoehtoisessa ratkaisussa summainpiiri 28 voidaan korvata vähennyspiiril-lä. Koska yleisessä tapauksessa joko summainpiiri tai vä-hennyspiiri voidaan toteuttaa summaimella 28, käytetään yleistermiä "yhdistinpiiri" kuvaamaan tätä elementtiä.

10 Lopuksi, huomioon ottaen laskuri 18, on toivotta vaa, että se on suunniteltu siten, että sen antolaskuar-vo ei ylitä kapasiteettia sen saavuttaessa maksimi- tai minimilaskuarvon. Toisin sanoen, jos sen laskuarvo esitetään pelkillä ykkösillä (pelkillä nollilla), ei enää seu-15 raava kasvu(vähennys)komento tuota laskuarvoksi pelkkiä nollia (pelkkiä ykkösiä), vaan pitää pelkkien ykkösten (pelkkien nollien) annon.

Il

Claims (4)

1. Digitaalinen lukituspiiri, joka käsittää: signaalin ottoportin sellaisen digitaalisen sig- 5 naalin syöttämiseksi, jossa toistuu jaksottaisia vertai-luaikavälejä, yhdistinpiirin (28), jossa on ensimmäinen otto-portti, joka on kytketty kyseiseen signaalin ottoport-tiin, toinen ottoportti sekä antoportti lukitun signaali) liannon tuottamiseksi, joka signaalianto sisältää signaa-linäytteitä, joissa on polariteettibitti, tunnettu siitä, että mainittu lukituspiiri sisältää: kaksisuuntaisen laskurin (18), jossa on kaksisuuntaisen ohjauksen otto, joka on kytketty vastaanottamaan 15 kyseinen polariteettibitti, sekä jossa on laskuarvon antoportti; välineet (20) mainitun laskuarvon antoportin kytkemiseksi mainitun yhdistinpiirin toiseen ottoporttiin; sekä 20 välineet (16) mainitun kaksisuuntaisen laskurin sallimiseksi laskea ylös/alaspäin vain kerran jokaisena mainitun syöttösignaalin ennaltamäärättynä vertailuaika-välinä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen digitaalinen • 25 lukituspiiri, tunnettu siitä, että mainittu kak sisuuntainen laskuri (18) on järjestetty tuottamaan las-kuarvoja aina arvoon 2n+m saakka, joita arvoja edustavat bitit 0,1,2...n,n+1___n+m (n ja m ovat nollaa suurempia kokonaislukuja), missä bitti 0 on vähiten merkitsevä bit-30 ti ja bitti m+n eniten merkitsevä bitti, ja että laskuarvon antoportin yhdistinpiiriin (28) kytkevät välineet (20) kytkevät vain m eniten merkitsevää bittiä, jotka edustavat yhdistinpiiriin tulevia laskuarvoja.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen digitaalinen 35 lukituspiiri, tunnettu siitä, että mainittu yhdis- • · 10 9656Γ tinpiiri (28) sisältää lisäksi siirtobitin ottonavan ja että mainittu digitaalinen lukituspiiri sisältää lisäksi: veräjäpiirin (26) mainitun laskuarvon mainitun n:nen bitin kytkemiseksi mainittuun siirtobitin ot-5 tonapaan, missä mainittu veräjäpiiri on ehdollistettu päästämään mainitun laskuarvon n:nen bitin edustamia arvoja signaalin aikavälien aikana, lukuunottamatta kyseisiä ennalta määrättyjä vertailuaikavälejä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen digitaalinen 10 lukituspiiri, tunnettu siitä, että mainittu kyt-kentäväline (20) sisältää välineet katkaistujen laskuar-vojen tuottamiseksi mainittuun yhdistinpiiriin (28) mainittujen ennaltamäärättyjen vertailuaikavälien aikana sekä katkaistujen ja pyöristettyjen laskuarvojen tuotta-15 miseksi aikavälien aikana, lukuunottamatta kyseisiä ennalta määrättyjä vertailuaikavälejä. < · tl λ1 965 6(