FR2487607A1

FR2487607A1 - Synchronised TV line sweep oscillator - has two oscillators one slaved to reference oscillator and other controlled according to slave control current

Info

Publication number: FR2487607A1
Application number: FR8016489A
Authority: FR
Inventors: Michel Van Den Driessche
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1980-07-25
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1982-01-29
Also published as: FR2487607B1

Abstract

The circuit can be used with a t.v. line sweep oscillator which is synchronised with an externally applied signal (2) and has a reference oscillator (14) operating at typically 4.43. MHz. The output is applied to one input of a comparator or coincidence detector (13) forming part of a phase locked loop with a second oscillator (11) whose output is applied to the comparator other input. A derivation circuit (15), such as a current reflector, obtains a current proportional to the comparator output current slaving the second oscillator to control a third oscillator (12) identical to the second oscillator. The third oscillator runs at 4MHz, the signal being divided by 256 to provide 15.625 KHz applied to the t.v. line sweep circuit, and has its phase and frequency regulated by a further coincidence circuit (5) comparing the external synchronising signal with the line sweep circuit signal. The captive range of the third oscillator is weak and the second coincidence circuit has a short time constant. All components except the reference oscillator and sweep circuits are integrated.

Description

La présente invention concerne un circuit d'oscillateur synchronisé sur un signal externe. The present invention relates to an oscillator circuit synchronized with an external signal.

Dans la description ci-après, on traitera plus particulièrement de'l'application d'un tel circuit d'oscillateur au balayage lignes d'un téléviseur. Néanmoins, comme le concevra l'homme de l'art, la présente invention n'est pas limitée a cette application particulière. In the description below, we will deal more particularly with the application of such an oscillator circuit to line scanning of a television set. However, as will be appreciated by those skilled in the art, the present invention is not limited to this particular application.

La figure 1 représente de façon très schématique et sous forme de blocs la structure générale d'un circuit de synchronisation et de commande de balayage lignes pour un téléviseur, ce circuit étant en grande partie réalisé sous forme de circuit intégré. Bien entendu, les circuits réels sont en fait beaucoup plus complexes que le circuit représente qui est uniquement destiné à faire ressortir les principales caractéristiques et quelques inconvénients de ces circuits de l'art antérieur. FIG. 1 very schematically represents in the form of blocks the general structure of a synchronization and line scanning control circuit for a television set, this circuit being largely produced in the form of an integrated circuit. Of course, the real circuits are in fact much more complex than the circuit represents which is only intended to bring out the main characteristics and some drawbacks of these circuits of the prior art.

Dans la représentation de la figure 1, les élé- ments entoures d'un cadre pointillés sont généralement incorporés dans une plaquette unique de circuit intégré. In the representation of FIG. 1, the elements surrounded by a dotted frame are generally incorporated in a single integrated circuit board.

Ce circuit a pour fonction de fournir à un dispositif de balayage lignes 1 comprenant notamment un interrupteur commandé tel qu'un transistor de puissance, des signaux de commande synchronisés en fréquence et en phase avec un signal de synchronisation externe de balayage lignes reçu sur une borne 2. Pour ce faire, des signaux périodiques sont fournis au circuit 1 par un oscillateur 3, par.l'intermédiaire d'un circuit d'amplification et d'adaptation 4. L'oscillateur 3 est un oscillateur dont la fréquence de sortie varie en fonction d'un signal appliqué sur une borne de commande (oscillateur couramment désigné dans la technique par l'appellation VCO, de l'anglo-saxon : Voltage Controled Oscillator).Un signal d'asservissement est fourni a cet oscillateur par l'intermédiaire d'un circuit comparateur ou détecteur de coincidence 5 reçevant d'une part le signal de synchronisation externe 2, d'autre part un signal 6 lié au signal de sortie fourni par l'oscillateur. En fait, ce signal 6 est dérivé du circuit 1 pour tenir compte des déphasages introduits par ce circuit. Le signal de correction fourni par le detecteur de colncidence 5 à l'oscillateur 3 est soumis à une integration par un circuit intégrateur 7, comprenant un certain nombre de condensateurs externes au circuit intégré. L'oscillateur 3 comprend également des composants passifs tels qu'un condensateur 8 et une résistance 9 externes au circuit intégré et servant à déterminer sa fréquence d'oscillation libre.The function of this circuit is to supply a line scanning device 1 comprising in particular a controlled switch such as a power transistor, control signals synchronized in frequency and in phase with an external synchronization signal for line scanning received on a terminal. 2. To do this, periodic signals are supplied to the circuit 1 by an oscillator 3, par.l'intermediate an amplification and adaptation circuit 4. The oscillator 3 is an oscillator whose output frequency varies as a function of a signal applied to a control terminal (oscillator commonly designated in the art by the name VCO, from the Anglo-Saxon: Voltage Controled Oscillator). A servo signal is supplied to this oscillator by the via a comparator or coincidence detector 5 circuit receiving on the one hand the external synchronization signal 2, on the other hand a signal 6 linked to the output signal supplied by the oscillator. In fact, this signal 6 is derived from circuit 1 to take account of the phase shifts introduced by this circuit. The correction signal supplied by the coincidence detector 5 to the oscillator 3 is subjected to integration by an integrator circuit 7, comprising a number of capacitors external to the integrated circuit. The oscillator 3 also includes passive components such as a capacitor 8 and a resistor 9 external to the integrated circuit and serving to determine its free oscillation frequency.

Dans le circuit précédemment décrit, l'ensemble d'asservissement ou boucle de verrouillage de phase doit permettre l'asservissement de la fréquence de sortie de l'oscillateur sur le signal de synchronisation lignes à l'entrée 2 en tenant compte d'une part des variations au cours du temps de la fréquence libre de cet oscillateur et d'autre part des variations autour d'une valeur de consigne de la fréquence de synchronisation. Avec les normes couramment en usage actuellement, la fréquence de lignes est de 15.625 hertz (4 MHz/ 256 ou 28). Par rapport à cette valeur moyenne, l'oscillateur, initialement convenablement réglé par l'ajustement de l'un ou l'autre des composants discrets 8 et 9,peut dériver d'une valeur qui peut être supérieure a + 1.000 hertz.Par contre, la variation de la fréquence de synchronisation par rapport à la valeur type dépasse rarement une valeur de l'ordre de + 200 hertz. Ce grand ecart entre la valeur d'oscillation libre de l'oscillateur et la fréquence réelle du signal de synchronisation oblige à avoir une plage de capture de l'ensemble du système d'asservissement relativement importante. En conséquence la constante de temps de l'intégrateur 7 doit être relativement faible. In the circuit described above, the control system or phase lock loop must allow the control of the output frequency of the oscillator on the line synchronization signal at input 2 taking into account on the one hand variations over time of the free frequency of this oscillator and on the other hand variations around a set value of the synchronization frequency. With the standards currently in use today, the line frequency is 15,625 hertz (4 MHz / 256 or 28). Compared to this average value, the oscillator, initially suitably adjusted by adjusting one or the other of the discrete components 8 and 9, can derive from a value which can be greater than + 1,000 hertz. , the variation of the synchronization frequency compared to the standard value rarely exceeds a value of the order of + 200 hertz. This large difference between the free oscillation value of the oscillator and the actual frequency of the synchronization signal means that the capture range of the entire servo system must be relatively large. Consequently, the time constant of the integrator 7 must be relatively low.

Par contre, pour éliminer l'influence sur le fonctionnement du système du bruit présent sur l'entrée de signal de synchronisation, il serait souhaitable que cette constante de temps d'intégration du circuit 7 soit relativement importante. Ce problème a été partiellement résolu dans l'art antérieur au prix d'une complexification importante du circuit qui amène à prévoir un dispositif 10 de commutation de la valeur de la constante de temps,agis- sant par exemple pour mettre en service ou non l'un des condensateurs du circuit de constante de temps. Ainsi, la constante de temps est réduite initialement pour assurer une plage de capture importante et un préréglage de la fre- quence de l'oscillateur 3; pendant cette étape la fréquence et la phase seront affectées par le bruit.Ensuite, une fois ce préréglage effectué, le dispositif 10 détermineune constante de temps plus importante pour l'intégrateur 7 de façon à permettre un réglage précis de la fréquence d'oscillation sur le signal de synchronisation 2.On the other hand, to eliminate the influence on the operation of the system of the noise present on the synchronization signal input, it would be desirable for this integration time constant of the circuit 7 to be relatively large. This problem has been partially solved in the prior art at the cost of a significant complexification of the circuit which leads to providing a device 10 for switching the value of the time constant, acting for example to activate or not the 'one of the capacitors of the time constant circuit. Thus, the time constant is initially reduced to ensure a large capture range and a preset frequency of the oscillator 3; during this stage the frequency and the phase will be affected by the noise. Then, once this presetting has been carried out, the device 10 determines a greater time constant for the integrator 7 so as to allow precise adjustment of the oscillation frequency over the synchronization signal 2.

Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un nouveau circuit d'oscillateur synchronisé qui soit plus simple et plus efficace que les circuits de l'art antérieur. Thus, an object of the present invention is to provide a new synchronized oscillator circuit which is simpler and more efficient than the circuits of the prior art.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel circuit d'oscillateur synchronisé particulièrement adapté à la réalisation sous forme de circuit intégré. Another object of the present invention is to provide such a synchronized oscillator circuit particularly suitable for production in the form of an integrated circuit.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir'un tel circuit d'oscillateur synchronisé particulièrement adapté à être utilisé comme circuit de bala- yage lignes dans un téléviseur. Another object of the present invention is to provide such a synchronized oscillator circuit which is particularly suitable for being used as a line scanning circuit in a television set.

Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, un circuit d'oscillateur synchronisé selon la présente invention permettant une synchronisation sur un signal ee terne éventuellement fluctuant,comprend trois oscillateurs. To achieve these and other objects, a synchronized oscillator circuit according to the present invention allowing synchronization on a possibly fluctuating internal signal comprises three oscillators.

Le premier oscillateur est un oscillateur de référence de fréquence très stable. Les deuxième et troisième os cil7ateus sont réalisés de façon identique sur une même plaquette de circuit intégré. Des moyens contenus dans le circuit intégré permettent d'asservir la fréquence du deuxiène oscillateur sur celle du premier et de dériver un courant proportionnel au courant d'asservissement du second oscillateur. Le troisième oscillateur est asservi d'une part par le courant dérivé proportionnel, d'autre part par un courant de correction résultant d'une comparaison entre le signal externe de synchronisation et un signal lié au signal de sortie du troisième oscillateur.The first oscillator is a very stable frequency reference oscillator. The second and third cil7ateus bones are produced identically on the same integrated circuit board. Means contained in the integrated circuit make it possible to control the frequency of the second oscillator on that of the first and to derive a current proportional to the control current of the second oscillator. The third oscillator is controlled on the one hand by the proportional derivative current, on the other hand by a correction current resulting from a comparison between the external synchronization signal and a signal linked to the output signal of the third oscillator.

Dans diverses applications, notamment pour la synchronisation et la commande du balayage lignes d'un téléviseur, le signal de sortie du troisièseoscillateur subitune division de fréquence avant d'être utilisé. C'est le signal divisé qui est comparé au signal de synchronisation lignes pour permettre la correction d'asservissement du troisième oscillateur. In various applications, in particular for synchronization and control of the line scanning of a television set, the output signal of the third oscillator undergoes frequency division before being used. It is the divided signal which is compared to the line synchronization signal to allow the servo correction of the third oscillator.

Parmi les avantages du circuit selon la présente invention, notamment dans une application au balayage lignes d'un téléviseur, on peut noter qu'il n'entraîne pas une complexité importante de l'ensemble des circuits du téléviseur incorporant un tel circuit du fait qu'il existe déjà dans les téléviseurs au moins une source de fréquence de référence très stable, couramment une source à 4,43 NIz utilisée dans les circuits de chrominance. I1 résulte de ce choixd'une fréquence de référence de valeur élevée que les second et troisième oscillateur contenus dans le circuit intégré comprennent des capacités de détermination de fréquence de valeur relativement faible aisément réalisables sous forme de circuit intégré.D'autre part, dans le domaine des circuits intégrés, un moyen pour dériver un courant proportionnel à un courant existant avec un facteur de proportionnalité déterminé de façon précise peut être réalisé de façon simple et reproductible. En outre, les éléments capacitifs et autres impédances déterminant la fréquence d'oscillation libre initiale des oscillateurs réalisés dans le circuit intégré n'ont pas besoin d'être réglés initialement par le constructeur, ce qui simplifie beaucoup les opérations de fabrication d'un téléviseur. Among the advantages of the circuit according to the present invention, in particular in an application for scanning lines of a television set, it can be noted that it does not entail a significant complexity of all of the circuits of the television set incorporating such a circuit because 'There is already in TVs at least one very stable reference frequency source, commonly a 4.43 NIz source used in chrominance circuits. It follows from this choice of a reference frequency of high value that the second and third oscillators contained in the integrated circuit comprise capacities for determining the frequency of relatively low value easily achievable in the form of an integrated circuit. field of integrated circuits, a means for deriving a current proportional to an existing current with a proportionality factor determined precisely can be achieved in a simple and reproducible manner. In addition, the capacitive elements and other impedances determining the initial free oscillation frequency of the oscillators produced in the integrated circuit do not need to be adjusted initially by the manufacturer, which greatly simplifies the operations of manufacturing a television set. .

Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles
La figure 1 représente sous forme de blocs le schéma fonctionnel d'un circuit d'oscillateur synchronisé pour balayage lignes dans un téléviseur selon l'art antérieur et a été décrite précédemment
La figure 2 représente schématiquement et sous forme de blocs un circuit d'oscillateur synchronisé applicable au balayage lignes d'un téléviseur selon la présente invention.These objects, characteristics and advantages as well as others of the present invention will be explained in more detail in the following description of particular embodiments, made in relation to the attached figures among which
Figure 1 shows in block form the block diagram of a synchronized oscillator circuit for line scanning in a television according to the prior art and has been described previously
Figure 2 shows schematically and in block form a synchronized oscillator circuit applicable to line scanning of a television set according to the present invention.

La présente invention sera essentiellement décrite sous forme de blocs sangs qu'une description soit faite des circuits particuliers permettant de réaliser chacun des blocs étant donné que ces circuits sont bien connus de l'homme de l'art. Notamment, un grand nombre des circuits utilisés selon la présente invention existe sous une forme analogue dans les circuits de synchronisation et de commande de balayage lignes pour téléviseur correspondant à l'état de la technique décrit précédemment et actuellement commercialisés par divers constructeurs sous les appellations TBA 920 et TDA 2591 et 2593 pour lesquels les documentations sont disponibles. The present invention will be essentially described in the form of blood blocks that a description be made of the particular circuits making it possible to produce each of the blocks since these circuits are well known to those skilled in the art. In particular, a large number of the circuits used according to the present invention exist in a similar form in the synchronization and line scan control circuits for television corresponding to the prior art described above and currently marketed by various manufacturers under the names TBA 920 and TDA 2591 and 2593 for which the documentation is available.

Pour faciliter la description ci-après d'un mode de réalisation de la présente invention, on se placera dans le cas ot la fréquence de balayage lignes est de 15.625 hertz et ou le téléviseur comprend, pour d'autres circuits, un oscillateur très stable, du type oscillateur à quartz, réglé sur une fréquence de 4,43 MHz. To facilitate the description below of an embodiment of the present invention, we will take the case where the line scanning frequency is 15.625 hertz and where the television includes, for other circuits, a very stable oscillator , of the quartz oscillator type, set to a frequency of 4.43 MHz.

Dans la figure 2 ci-jointe, les blocs placés dans un cadre en pointillés sont réalisés sur une même pastille de circuit intégré. Dans cette figure 2, les divers éléments semblables à ceux de la figure 1 sont désignés par de mêmes références. On retrouve notamment, le circuit de fourniture de signaux de balayage lignes 1, l'entrée de signal de synchronisation 2, le circuit d'amplification et de mise en forme 4, le circuit de comparaison ou détecteur de coincidence 5, l'entrée de signal de retour lignes 6, et l'intégrateur 7. A propos de cet intégrateur 7, on notera une importante différence qui est que cet intégrateur 7 est un intégrateur à constante de temps élevée non associé à un circuit de commutation de constante de temps tel que le circuit 10 de la figure 1. In Figure 2 attached, the blocks placed in a dotted frame are made on the same integrated circuit chip. In this figure 2, the various elements similar to those of figure 1 are designated by the same references. We find in particular the circuit for supplying line scan signals 1, the synchronization signal input 2, the amplification and shaping circuit 4, the comparison circuit or coincidence detector 5, the input for return signal lines 6, and the integrator 7. With regard to this integrator 7, an important difference will be noted which is that this integrator 7 is a high time constant integrator not associated with a time constant switching circuit such as circuit 10 in figure 1.

Outre ces élements,le circuit de la figure 2 comprend des oscillateurs identiques 11 et 12, associés chacun à un condensateur C de détermination de fréquence d'oscillation libre, ces deux condensateurs étant réalisés sous forme intégrée. L'oscillateur 11 est associé à une boucle à verouillage de phase comprenant un comparateur ou détecteur de coincidence 13 recevant à sa première entrée la sortie de l'oscillateur 11, et à sa deuxième entrée
la sortie de l'oscillateur de fréquence fixe de 4,43MHz évoqué précédemment et qui sera désigné ci-après sous la référence 14. Le comparateur 13 fournit à l'oscillateur 11 un courant d'asservissement il d'où il résulte que l'oscillateur 11 suit la fréquence de l'oscillation de l'oscillateur 14, c'est-à-dire qu'il oscille à 4,43 MHz.In addition to these elements, the circuit of FIG. 2 comprises identical oscillators 11 and 12, each associated with a capacitor C for determining the free oscillation frequency, these two capacitors being produced in integrated form. The oscillator 11 is associated with a phase locked loop comprising a comparator or coincidence detector 13 receiving at its first input the output of the oscillator 11, and at its second input
the output of the fixed frequency oscillator of 4.43 MHz mentioned previously and which will be designated hereinafter under the reference 14. The comparator 13 supplies the oscillator 11 with a servo current there whence it follows that the oscillator 11 follows the frequency of oscillation of oscillator 14, i.e. it oscillates at 4.43 MHz.

Un circuit de dérivation 15 fournità partir du courant i une fraction kil de ce courant. De nombreux dispositifs, du type transistor multicollecteur ou miroir de courant permettent, dans les technologies classiques de circuit intégré, d'obtenir un tel courant dérivé à partir d'un courant principal. Le courant dérivé kil est appliqué à l'oscillateur 12 de sorte que celui-ci oscille à une fréquence prédéterminée en l'absence d'autre signal d'asservissement. Plus particulièrement, le coefficient k est choisi pour que l'oscillateur 12 oscille à une fréquence de 4 MHz, d'où il résulte que par suite d'une division par 256 assurée par un diviseur 16, on obtient un signal divisé à une fréquence de balayage lignes de 15.625 hertz.C'est le signal de sortie du diviseur 16 qui est appliqué par l'intermédiaire de l'amplificateur 4 au circuit de fourniture de signal de balayage de lignes 1. Avec les données numériques précisées ci-dessus, le coefficient k est égal à 4/4,43 soit environ 0,903.A branch circuit 15 supplies from the current i a fraction kil of this current. Many devices, of the multicollector transistor or current mirror type make it possible, in conventional integrated circuit technologies, to obtain such a current derived from a main current. The derivative current kil is applied to oscillator 12 so that it oscillates at a predetermined frequency in the absence of any other servo signal. More particularly, the coefficient k is chosen so that the oscillator 12 oscillates at a frequency of 4 MHz, where it follows that as a result of a division by 256 ensured by a divider 16, a signal divided at a frequency is obtained line scanning signal of 15.625 hertz. It is the output signal of the divider 16 which is applied via the amplifier 4 to the line scanning signal supply circuit 1. With the digital data specified above, the coefficient k is 4 / 4.43 or about 0.903.

Ainsi, si le signal de synchronisation de lignes fourni à la borne 2 était exactement à la fréquence de 15.625 hertz, le circuit de colncidence 5 aurait uniquement pour rôle un réglage de phase. En fait, le signal externe de synchronisation de lignes peut dériver légère ment par rapport à la valeur de consigne, et le courant i2 appliqué par le circuit de colncidence 5 à l'oscillateur 12 permet d'ajuster à la fois la fréquence et la phase de cet oscillateur d'une façon connue. Thus, if the line synchronization signal supplied to terminal 2 were exactly at the frequency of 15,625 hertz, the timing circuit 5 would only have a phase adjustment. In fact, the external line synchronization signal can drift slightly compared to the set value, and the current i2 applied by the coincidence circuit 5 to the oscillator 12 makes it possible to adjust both the frequency and the phase. of this oscillator in a known way.

Comme cela a été exposé précédemment, du fait que l'oscillateur 12 est préasservi par suite du courant ki1 à fonctionner à une valeur pratiquement fixe liée à la stabilité de l'oscillateur externe de référence 14 et proche d'une valeur de consigne choisie, le courant i2 a surtout pour rôle de rattraper les légères dérives éventuelles du signal de synchronisation de lignes externes. Comme cette dérive est faible, la plage de capture du dispositif d'asservissement peut être faible et l'intégrateur 7 peut avoir une constante de temps élevée ce qui élimine convenablement le bruit existant sur le signal de synchronisation de lignes et donc améliore l'image obtenue sur un téléviseur utilisant un tel circuit. As explained above, owing to the fact that the oscillator 12 is pre-slaved as a result of the current ki1 to operate at a practically fixed value linked to the stability of the external reference oscillator 14 and close to a chosen reference value, the main function of the current i2 is to compensate for any slight drifts in the synchronization signal from external lines. As this drift is small, the capture range of the servo device can be low and the integrator 7 can have a high time constant which appropriately eliminates the noise existing on the line synchronization signal and therefore improves the image obtained on a television using such a circuit.

Parmi les autres avantages du circuit de la présente invention non évoqués précédemment, on pourra noter que,u fait de la présence du diviseur 16 à la sortie de l'oscillateur 12, on peut disposer d'un ensemble de signaux à diverses fréquence divisées intermédi- aires entre 1 et 256 par rapport à la fréquence de l'oscillateur 12, ces divers signaux à fréquence divisée étant tous convenablement référencés en fréquence et en phase par rapport au signal de balayage lignes, d'ou il résulte une simplification éventuelle d'autres circuits existant dans le téléviseur. Among the other advantages of the circuit of the present invention not mentioned previously, it may be noted that, due to the presence of the divider 16 at the output of the oscillator 12, it is possible to have a set of signals at various intermediate frequency divided areas between 1 and 256 relative to the frequency of the oscillator 12, these various signals with divided frequency being all suitably referenced in frequency and in phase with respect to the line scanning signal, whence results a possible simplification of other circuits existing in the TV.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits. The present invention is not limited to the embodiments which have been explicitly described.

Elle en comprend les diverses variantes et généralisations incluses dans le domaine des revendications ci-après. It includes the various variants and generalizations thereof included in the field of claims below.

Claims

1. Oscillator circuit synchronized with an external signal characterized in that it comprises

a first reference oscillator with a very stable frequency;

second and third oscillators produced identically on the same integrated circuit board; means contained in the integrated circuit for controlling the second oscillator on the frequency of the first;

means contained in the integrated circuit for deriving a current proportional to the servo current of the second oscillator;

means for applying to the third oscillator on the one hand said proportional current, on the other hand a correction current resulting from a comparison between the external synchronization signal and a signal linked to the output signal of the third oscillator.

2. Oscillator circuit according to claim 1 characterized in that it comprises a frequency divider circuit connected to the output of the third oscillator.

3. Application of the synchronized oscillator circuit according to claim 2 to synchronization and control of line scanning in a television characterized in that the external signal is the line synchronization signal and said linked signal is the line return signal .

4. Application according to claim 3 characterized in that the reference frequency of the first oscillator is of the order of a few MHz.

5. Circuit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the control means of the second and third oscillators are phase locked loops.