NL8103705A - Lijnsynchroniseerschakeling voor een beelweergeefinrichting. - Google Patents

Description

IBN 10.123 1 / % "Idjnsiynebroniseerschakeling voor een beeldweergeefiiirichting"

De uitvinding heeft betrekking op een lijnsyncbroniseerscha-keling voor een beeldweergeefiiirichting, bevattende een spanningsgestuur-de oscillator voor bet cpwekken van een signaal waarvan de frekwentie boger is dan de lijnfrekwentie, een op de oscillator aangesloten fre-5 kwentiedeelscbakeling voor bet afleiden van een lijnfrekwent signaal door deling van de frekwentie van bet oscillatarsignaal door een konstante deler, een fazevergelijkingstrap voor bet opwekken van een regelspanning in afhankelijkheid van de faze-afwijking tussen ontvangen lijnsynchrcniseeriitpulsen en een plaatselijk cpgewekt lijnfrekwent 10 referentiesignaal en een lusfilter voor bet afvlakken van de regelspanning en vcor het toevoeren van de afgevlakte regelspanning aan de oscillator voor het in frekwentie en/of faze regelen hiervan.

Een dergelijke fazeregellus wordt in de televisie-techniek veelvuldig toegepast. «.Hierbij wordt de oscillator door de uitgangsspan-15 ning van de fazevergelijkingstrap, die de faze-afwijking tussen de ontvangen lijnsynchrcniseerinpalsen en de referentie-impulsen bepaalt, voortdurend bijgeregeld. De frekwentie van de oscillator kan de lijn-frekwentie zijn, dat is ongeveer 15 kHz volgens de meeste televisie-anroepstandaarden. Synchrmiseerscbakelingen, waarbij de frekwentie van 20 de oscillator hoger is dan de lijnfrekwentie en waarbij de frekwentie van bet stuursignaal voor de (horizontale) lijnafbuiging door deling wordt afgeleid, zijn bekend. In de publikatie "IEEE Transactions on Consumer Electronics", Vol. CE-24, No. 3, biz. 284 tot en met 290, verschenen in augustus 1978, bijvoorbeeld, wordt een schakeling be-25 schreven, waarbij de frekwentie van de oscillator 32 maal zo hoog is als de lijnfrekwentie.

Bij beeldweergeefinriditingen waarvoor een hogere kwaliteit dan die van de nu gangbare televisie-ontvangers gewenst is, kan voor de lijnfrekwentie voor een hogere waarde warden gekozen dan die welke 30 door een televisie-anroepstandaard voargescbreven is. Dit is in bet bij-zonder bet geval bij beeldweergeefbuizen met een hoog oplossend vermogen die bijvoorbeeld voor het weergeven van digitaal opgewekte beelden warden 8103705 C- t PHN 10.123 2 _________ gebruikt. Het ligt voor de hand dat bij het ontwerpen van een, voor een dergelijke, hoge lijnfrekwentie geschikte lijnsynchroniseerschakeling men eerst een bestaande, voor een lijnfrekwentie van ongeveer 15 kHz ontworpen, schakeling zal proberen toe te passen. Bestaande schakelingen δ zijn immers meestal in geintegreerde vom beschikbaar en zij zijn der-halve doorgaans betrouwbaar en betrekkelijk goedkoop.

Het is echter gebleken dat bestaande^schakelingen niet bruik-baar zijn voor het gestelde doel. Weliswaar heeft hiermee het plaatse-lijk opgewekte referentiesignaal in de ingevangen toestand dezelfde ge-10 middelde frekwentie als het inkomende lijnsynchroniseersignaal, doch snelle fazeverschuivingen (in het Engels: phase jitter) treden op.

Hiervan zijn qp het beeldweergeefscherm positiefouten het gevolg.

Dit verschijnsel is zeer hinderlijk.

Een vuistregel is dat de maximale fazeverschuiving die nog 15 acceptabel is met ongeveer een tiende van een beeldelement overeenkant. .Voor de Europese ctnroepstandaard, waarbij de videobandbreedte in de orde van 5 MHz is zodat een beeldelement met een duur van ongeveer 100 ns overeenkcmt, houdt dit in dat de maximale fazefout, uitgedrukt in tijdseenheden, 10 ns bedraagt. Men zal inzien dat em. bestaande lijn-20 fazeregellus tot een ontoelaatbare font leidt indien een naan voor facsimile van de C.C.I.T.T, (Canity Consi&atif International Telegraphique et T4lephonique) wordt beschouwl, waarbij 1728 beeldelementen per werkzame lijn en 7,7 lijnen per mm hoogte warden aanbevolen, hetgeen leidt voor het Europese A4-formaat van 210 x 297 nim tot 2287 werkzame lijnen. Wordt 25 nu voor een hoge rasterfrekwentie, bijvoarbeeld 92 Hz, net 2:1 interli-niering, gekozen, dan blijkt dat de lijnfrekwentie in een dergelijk systeem ongeveer 130 kHz is, wat met een lijnperiode van ongeveer 7,5 ^us overeenkcmt. Wordt hiervan 1,8 ^us voor de terugslagtijd afgetrokken, dan heeft een werkzame lijn een duur van ongeveer 5,7 ^us, dit is 3,3 30 ns per beeldelement, met het gevolg dat de maximale fout ongeveer 0,3 ns mag bedragen. Het zal duidelijk zijn dat een bestaande lijnfaze-regellus hiervoar niet nauwkeurig genoeg is en dat fazeverschuivingen zichtbaar zullen zijn. Het beeld zal dus vertekend warden weergegeven.

Met de uitvinding wordt beoogd een lijnsynchroniseerschakeling 35 van de bovengenoemde soort te verschaffen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een bestaande geintegreerde schakeling terwijl de vermelde snelle fazeverschuivingen nagenoeg niet optreden, en daartoe vertoont de lijn- 8103705 EHN 10.123 3 *' » c syixhroniseerschakeling volgens de uitvinding het kenmerk, dat de oscillator, de feekwsntiedeelschakeling en de fazevergelijkingstrap, althans voor een deel, deel uitmaken van een gelntegreerde schakeling uitgevoerd als frekwentiesynthetiseerschakeling, waarbij de, in de 5 geitntegreerde schakeling cpgencnen referentie-frekwentiedeelschakeling op een kcnstante deler geprogrammeerd is.

„ De uitvinding berust op het inzicht dat een dergelijke ge- integreerde schakeling elementen bevat die voor een lijnfazeregellus bruikbaar zijn, waarbij de eigenschappen van deze elementen en vooral 10 de hoge nauwkeurigheid van de fazevergelijkingstrap van dien aard zijn dat geen cngewenste frekwentiemodulatie, en derhalve geen fazemodulatie, van de oscillator zelfs bij hoge lij nf rekwenties zal cptreden. Het ontwikkelen van een geheel nieuwe gerntegreerde schakeling, wat zeer kostbaar zou zijn, is derhalve overbodig geworden.

15 De uitvinding zal aan de hand van de bijgaande figuur, die een principeschema wsergeeft van een lijnsynchroniseerscbakeling volgens de uitvinding, bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht.

In de figuur is het inwendige schema van een frek&antiesyn-thetiseerschakeling 1 van bekend type wsergegeven. Het gaat cm de 20 geintegreerde schakeling HEF 4750 (Philips) die uitvoerig is beschreven in de publikatie "Electronic components and applications", Vol. 2, No.

2, bladzijden 91 tot en met 105, verschenen in februari 1980, en die ncrmaal met een deelschakeling, bij voorbeeld van het type HEF 4751, en nog enkele andere elementen deel uitmaakt van een frekwentiesynthetiseer-25 systeem dat eveneens in de genoemde publikatie is beschreven. Schakeling 1 bevat een referentie-oscillator met buffertrap 2, twee referentie-fre-kvKntiedeelschakelingen 3 en 4 elk met een progranmeerlogika 5 respektie-velijk 6, een tijdhersynchroniseerschakeling (retiming circuit) 7, een fazemodulator 8, twee fazedetektoren 9 en 10 en een schakeltrap 11.

30 Oscillator 2 is voor het frekwentiesynthetiseersysteem een met behulp van een, uitwendig aangesloten kristal gestabiliseerde re-ferentie-oscillator. In de schakeling volgens de uitvinding wordt oscillator 2 uitgevoerd als een spanningsgestuurde oscillator. Hiervoar is het kristal vervangen door een LC-kring 12 waaraan twee kapaciteits-35 dioden 13 en 14 parallel staan. Aan het verbindingspunt van dioden 13 en 14 kan een regelspanning worden aangelegd. Ncminaal, dat wil zeggen zonder regelspanning, is de afstemfrekwentie van oscillator 2 angeveer 1,3 MHz.

8103705 ΡΗΝ 10.123 4 f t Λ*

V' V

Door middel van referentie-deelschakeling 3 kan de frekwentie van oscillator 2 door 1, 2, 10 of 100 warden gedeeld, terwijl referen-tdssdeelschakeling 4 de verkregen frekwentie door een van 1 tot 1024 programmeerbare deler kan delen. Voor de uitvinding wordt de, in de ge-5 noende publikatie met DO aangeduide programneeringang van logika 5 aan massa gelegd, terwijl de programneeringang D1 van logika 5 verbonden wordt met de positieve klem van een voedingsbran van 5 V die de hele schakeling van voedingsenergie voorziet en waarvan de negatieve klem aan massa ligt. Op deze wijze wordt de deler van schakeling 3 qp 10 inge-10 steld. Doordat alle programteeringangen van logika 6 aan massa warden gelegd wordt de deler van schakeling 4 qp 1 ingesteld. Qnder deze cm-standigheden levert schakeling 7 een irrpxLsvormig signaal met een her-halingsfrekwentie van angeveer 130 KHz, dit is de lijnfrekwentie die gekozen is voor het beeldweergeefsysteem waarvan de onderhavige lijn-15 synchroniseerschakeling deel uitmaakt. Dit signaal, dat inwendig ge-synchroniseerd wordt net dat van oscillator 2, wordt toegevoerd aan een stuurtransistar 15 die deel uitmaakt van een lijnafbuigschakeling.

Zowel de stuurtrap als de eindtrap van de afhuigschakeling zijn op be-kende wijze uitgevoerd en zij warden derhalve hier niet beschreven.

20 Tijdens de zeer korte terugslagtijd, dit is ongeveer 1,8 yus, is in de afhuigschakeling een terugslagimpuls van hoge anplitude aan- . wezig. Aan deze impuls warden de geschikte vorm en polariteit gegeven door middel van een, een zenerdiode 16 bevattende begrenzerschakeling en van een cnikeertrap 17. De verkregen referentie-irrpuls wordt toegevoerd 25 aan een ingang van fazedetektor 9 en wel de aftastingang (strobe input) hiervan. Hiermee wordt verbonden de, normaal met de deelschakeling van het frekwentiesynthetiseersysteem verbonden ingang van fazemodulator 8, terwijl de modulatie-ingang van deze modulator aan de positieve voe-dingsspanning wordt gelegd. Hierdoor werkt fazemodulator 8 niet. De 30 andere ingang van fazedetektor 9 krijgt het lijnsynchroniseersignaal toegevoerd.

Detektar 9 is de hoofdfazedetektar; hij werkt volgens een bemonster- en -houdprincipe. Een weerstand 18 en drie kondensatoren 19, 20 en 21 zijn hierop qp de voorgeschreven wijze aangesloten.

35 Fazedetektor 10, waarvan de ingangen met die van detektar 9 zijn verbonden, zorgt voor het snelle invangen van de fazeregellus, waama detektar 10 door middel van schakeltrap 11 wordt uitgeschakeld terwijl 8103705........

PHN 10.123 5 <·*· detektor 9 de lus met hoge versterking en laag ruisniveau in de gesyn-chraniseerde toestand vergrendelt. Door middel van een weerstand 22 is detektor 9 en door middel van een weerstand 23 is detektor 10 verbonden met de caokerende ingang van een verschilversterker 24 waarvan de niet-5 arkerende ingang aan een positieve gelijkspanning ligt. Tussen de onr kerende ingang en de uitgang van versterker 24 is een BC-serienetwerk 25, 26 qpgenanen. Elerrenten 22 tot en met 26 voraien een aktief lus-filter vcor bet afvlakken van de door beide fazedetektoren opgewekte regelspanning, welke regelspanning een maat is voor de faze-afwijking 10 tussen de hieraan toegevoerde signalen, te weten bet lijnsynchroniseer-en bet plaatselijk cpgewekte referentie-signaal. Zijn tijdens bet invan-gen de frekwenties niet gelijk, dan is de, aan bet filter toegevoerde spanning een wisselspanning. Ms door de werking van de lus de frekwenties gelijk zijn gewarden, wordt deze spanning een gelijkspanning.

15 De door bet filter afgevlakte regelspanning vardt via een EC-netwerk 27, 28 voor bet sperren van hoogfrekwente stoorsignalen, die fazemodula-tie zouden kunnen veroorzaken, aan kapaciteitsdioden 13 en 14 toegevoerd voor bet bijregelen van de frekwentie en/of de faze van oscillator 2.

De afsnijfrekwentie van netwark 27, 28 meet voldoende hoog zijn am een 20 instabiliteit van de lus te verhinderen. Hiervoor is gekozen voor onge-veer 50 kHz.

Qmdat schakeling 1 erifcele inwendige vertragingen introduceert blijft een gering fazeverschil bestaan tussen de door fazedetektoren 9 en 10 vergeleken signalen. Tussen overeenkemstige impulsflanken van 25 deze signalen is namelijk een interval van ongeveer 300 ns aanwezig.

Dit kan warden gekaipenseerd doordat bet, van een synchronisatie-afscheidingstr^) afkcmstige lijnsynchroniseersignaal via een vertra-gingselesnoent 29 wordt toegevoerd. In de praktijk wordt element 29 door middel van een aantal ankeertrappen uitgevoerd. De uit-faze-indikatie-30 uitgang van de geintegreerde schakeling, tenslotte, wordt niet aange-sloten.

In een uitvoering van de schakeling van de fig. was de gemeten fazeversciluiving nauwelijks meetbaar, dat vnJL zeggen was zeker kleiner, in tijdseenheden, dan 1 ns. Het zal duidelijk zijn dat de schakeling 35 voor een andere frekwentie dan 130 ffiz geschikt is; bet is dan voldoende cm kring 12 cp een andere frekwentie af te stemnen of deelschakelingen 3 en/of 4 op een andere deler te programmeren. Het zal ook duidelijk zijn dat oscillator 2 als een kristal-oscillator kan warden uitgevoerd.

8103705

Claims (4)

1. Lijnsynchroniseerschakeling voor een beeldweergeefinrichting, bevattende een spanningsgestuurde oscillator voor het opwekken van een signaal waarvan de frekwentie hoger is dan de lij nf rekwentie, een op de oscillator aangesloten frekwentiedeelschakeling voor het afleiden van 5 een lijnfrekwent signaal door deling van de frekwentie van het oscilla-torsignaal door een konstante deler, een fazevergelijkingstrap voor het opwekken van een regelspanning in afhankelijkheid van de faze-afwijking tussen ontvangen lijnsynchroniseerimpulsen en een plaatselijk opgewekt lijnfrekwent referentiesignaal en een lusfliter voor het afvlakken van 10 de regelspanning en voor het toevoeren van de afgevlakte regelspanning aan de oscillator voor het in frekwentie en/of faze regelen hiervan, met het kenmerk, dat de oscillator, de frekwentiedeelschakeling en de fazevergelijkingstrap, althans voor een deel, deel uitmaken van een geintegreerde schakeling uitgevoerd als frekwentiesynthetiseerschakeling, 15 waarbij de, in de geintegreerde schakeling qpgenanen referentie-frekwentiedeelschakeling op een konstante deler geprograitneerd is*.

2. Synchroniseerschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het uitgangssignaal van de, in de geintegreerde schakeling opgencmen tijdhersynchraniseerschakeling het uitgangssignaal is van de lijnsyn- 20 chroniseerschakeling dat aan een lijnafbuigschakeling toevoerbaar is.

3. Synchroniseerschakeling volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk dat de oscillator als een sparmingsgestuurde LC-oscillator uitgevoerd is die door de afgevlakte regelspanning geregeld wordt.

4. Synchroniseerschakeling volgens een der voorgaande coiclusies, 25 net het kenmerk dat in de toevoerleiding van de ontvangen lijnsynchroni- seerinpilsen naar de fazevergelijkingstrap een vertragingselement qpgenanen is. 30 8103705 35