SE443272B - Ljusintensitetsregleranordning som utnyttjar en sluten reglerslinga ansluten till luminanskanalen i en videokanal - Google Patents

Description

7804892-3 grönsignaldrivförstärkarna i ett system med sluten regleringsslinga.

Den amerikanska patentskriften 3 588 341 beskriver ett besläktat system, i vilket en referensspänningsnivå, som svarar mot en önskad ljusintensitetsnivå, jämförs med nivån hos videosignalen under avsök- ningsintervallet för alstring av en regleringsspänning. Denna regle- ringsspänning utnyttjas för att reglera likströmnivân hos video- signalen.

Videosignalens släcknivâ är approximativt lika med videosignalens svartnivå. Det är önskvärt att den ljusintensiteten bestämmande släcknivån hos en videoutgångssignal, vilken skall kopplas till ett bildåtergivningsorgan, står i ett bestämt samband (dvs löper nära in- üll)med referensspänningen som svarar mot en önskad ljusintensitets- nivå hos en återgiven bild. Videoutgångssignalens släcknivà kan emellertid avvika från det önskade sambandet till följd av variatio- ner i arbetskarakteristikorna hos kretsar som bearbetar eller behand- lar videosignalen sedan släckniván har upprättats såsom gensvar på ljusintensitetsreferensspänningen. Dylika avvikelser kan t.ex. för- orsakas av spänningsdrift som kan tillskrivas temperaturändringar eller variationer i matningsspänningen.

Det är således fördelaktigt att kompensera för ifrågavarande av- vikelser eller variationer på så sätt att videoutgångssignalens släcknivå och ljusintensitetens referensspänning hålls i ett väsent- ligen fixerat, önskat samband som är sådant att avvikelser från detta samband hålls inom ett godtagbart minimiområde. En instabil släcknivå kan medföra iakttagbara ändringar i ljusintensiteten hos en återgiven bild, vilket kan vara störande för en TV-tittare. Ehuru dessa varia- tioner kan kompenseras genom att man manuellt àterinställer referens- spänningen för ljusintensiteten kan dylik återinställning bli tids- krävande och obekväm, och det är således önskvärt att återinställ- ning inte behövs.

En anordning enligt föreliggande uppfinning inkluderar en video- signalöverföringskanal för behandling av en bildrepresentativ video- signal. Videosignalen innefattar periodiskt återkommande bi1dinter~ vall jämte bildsläckintervall som är belägna mellan på varandra föl- jande bildintervall och som innehåller en släcknivå som bestämmer bildens ljusintensitet. En källa för en ljusintensitetsreferenssignal och en källa för nycklingssignaler som sammanfaller med en del av släokintervallet som innehåller släckniván ingår också. Ett kompara- tornät är pàverkbart i beroende av nycklingssignalerna och har till uppgift att jämföra referenssignalen och släcknivån, vilken avkänns 7804892-3 vid en första punkt i signalöverföringskanalen. Komparatorn avger en regleringssignal som är representativ för skillnaden mellan storleken hos referenssignalen resp. storleken hos släcknivån. Reglerings- signalen kopplas till en andra punkt i signalöverföringskanalen, före den första punkten,under bildande av en sluten slinga med signal- överföringskanalen så att släcknivån varieras i en sådan riktning att skillnaden minskas till ett minimum.

I en föredragen utföringsform enligt föreliggande uppfinning i ett färgtelevisionsmottagaresystem inkluderar en videosignalöverförings- bana en krominanskanal för behandling av en krominanskomposant hos videosignalen och en luminanskanal för behandling av en luminans- komposant hos videosignalen. Den nycklade komparatorn åstadkommer en regleringssignal som är indikativ för skillnaden mellan referens- signalen och släcknivån som avkänns vid en utgång från krominans- kanalen. Regleringssignalen kopplas till luminanskanalen vid en punkt i signalöverföringsbanan före den punkt där släcknivàn avkänns för inställning av luminanskomposantens släcknivå.

Uppfinningen kommer att beskrivas i detalj i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. l är ett schema som är delvis visat i blockform och delvis visat i form av ett schematiskt kopplingssohema över en del av en färgtelevisionsmottagare som ut- nyttjar en anordning enligt föreliggande uppfinning och fig. 2 är ett blockschema som åskådliggör en alternativ utföringsform av uppfinning- en.

I fig. l tillför en videosignalkälla lO detekterade sammansatta videosignaler som innefattar luminans-, krominans-, ljud-,och synkroniseringssignalkomposanter. Krominanskomposanten kopplas via en frekvensväljningsenhet 20 till en krominanssignalbehandlingsenhet 24 tillhörande en krominanskanal hos mottagaren. Krominansbehandlings- enheten 24 kan exempelvis inkludera ett signalförstärkningssteg samt ett automatiskt färgregleringssteg (AOC) och ett automatiskt fas- regleringssteg (APC). Behandlade signaler från enheten 24 förstärks ytterligare av en krominansförstärkare 35 och matas till en krominans- demodulator 38 för alstring av B-Y-, B-Y- och G-Y-färgdifferens- signaler. R-Y-, G-Y- och B-Y-färgdifferenssignalerna kombineras med var sin luminanssignal Y i de respektive matrisnäten 40a, 40b och 40c så att man erhåller R-, G- och B-färgrepresentativa signaler. Dessa R-, G- och B-signaler kopplas till ett bildrör 41 via lämpliga bild- rördrivsteg ( icke visade).

En luminanssignalbehandlingsenhet 42 tillhörande en luminanskanal i 4:.. 7804892-3 mottagaren förstärker och behandlar på annat sätt luminanskomposan- ten hos den sammansatta videosignalen från källan lO. De behandlade luminanssignalerna matas till en luminansförstärkare 44 som inne- fattar ett par transistorer 45 och 46 anordnade i en differential- förstärkarkoppling samt en strömkälla som inkluderar en transistor 47 och ett motstånd 48 för tillförsel av arbetsströmmar till transis- torerna 45 och 46. En belastningskrets för förstärkaren 44 innefattar en gemensamkollektorförspänningstransistor 69 och ett belastnings- motstånd 49 anordnade i en kollektorkrets hos transistorn 46. En för- stärkt luminanssignal (Y) uppträder vid en kollektorelektrod hos transistorn 46 och kopplas till vart och ett av matrisnäten 40a, 40b och 40c. Matrisnäten 40a, 40b och 400 kan utgöras av vilket som helst lämpligt aktivt eller passivt nät för att kombinera videosignaler (t.ex. en resistiv matris).

Luminanssignalen Y innehåller ett periodiskt återkommande horisontallinjesvepåtergångssläckintervall Tl som är beläget'mellan enskilda horisontallinjebildsvepintervall som innehåller luminans- bildinformation Y'. Släckintervallet innefattar en negativt riktad linjesynkroniseringspuls och en slänknivâ VB (dvs en ljusintensitets- referensnivå). Släcknivån VB varierar inte med bildinformationen och är approximativt lika med en svartnlvå hos luminanssignalen. Vari"- tioner i släcknivån medför emellertid motsvarande variationer i ljusintensitetsnivån hos en återgiven bild.

I fallet med en sammansatt färgtelevisionssignal innehåller en del av den sammansatta videosignalens s.k. bakre släckluckintervall (TÉ) flera perioder av en färgunderbärvågsreferenssignal (dvs en färgskur- referenssignal) med en frekvens som är ungefär j,58 MHz i enlighet med amerikansk televisionsstandard. Denna skursignal avlägsnas ur luminanssignalen genom en föregående 3,58 MHz-fälla (inte visad), varför intervallet T2 endast innehåller ljusintensitetsreferenssläck- nivan.

Inställning av bildkontrasten utföres medelst en kontrastreglerings- enhet 85 (dvs en potentiometer som kan inställas av TV-tittaren).

Kontrastregleringsenheten 85 tjänar till att variera strömledningen hos strömkälltransistorn 47 och därigenom förstärkningen hos för- stärkaren 44 och följaktligen topp-till-toppamplituden hos luminans- signalen som uppträder vid transistorns 46 kollektor.

Bildens ljusintensitet inställs medelst ett nät som inkluderar en källa för positiv likpotential (+5 volt) och en korresponderande ljus- 7804892-3 intensitetsregleringspotentiometer 70. Exempelvis erhålls ökad ljusintensitet genom att man inställer en kontaktarm hos potentio- metern 70 mot det yttersta övre läget (MAX). Detta medför att basför- spänningen hos en PNP-transistor 78 ökas, varför strömledningen hos transistorn 78 minskas. En ökad spänning som då uppträder vid en emitter hos transistorn 78 likströmöversätts till en mera positiv nivå via en spänningsdelare som omfattar seriemotstànd 79, 80 och en potentialkälla (+7 volt). En korresponderande, översatt likspänning, som uppträder vid en strömkretspunkt A, är representativ för gn ljus- intensitetsreferensspänning som alstras i enlighet med läget hos A ljusintensitetsregleringspotentiomcterns 70 kontaktarm och kopplas till en ingång till en nycklad differentialkomparatorkrets 50 med stor förstärkning.

I det valda exemplet kan en 1jusintensitetsreferenslikspänning vid kontaktarmen hos ljusintensitetsregleringspotentiometern 70 inställas mellan noll och fem volt. Motstånden 79 och 80 tjänar tillsammans med transistorn 78 till att översätta detta spänningsintervall till ett mera positivt spänningsintervall som uppgår till mellan ca fem och sju volt vid punkten A och vid transistorns 5ü bas. Det sistnämnda spänningsintervallet är så valt, att det svarar mot ett förväntat spänningsintervall hos släcknivàn (approximativt mellan fem och sju volt), som uppträder under tiden TE, eftersom denna nivå ansluter sig till bildens ljusintensitet.

Komparatorn 50 innefattar ett par emitterkopplade transistorer 52 och 54 anordnade i differentialförstärkarkoppling. Arbetsströmmar för transistorerna 52 och 54 tillförs via en nycklad strömkälltransistor 56 och ett motstånd 57. Ett aktivt belastningsnät för transistorerna 52, 54 inkluderar en strömspegelkoppling innefattande en transistor 61, en diodkopplad transistor 60, ett motstånd 65 ooh strömanpass- ningsmotstånd 65 och 67, alla inkopplade på det visade sättet.

Den översatta eller förskjutna ljusintensitetsspänningen från potentiometern 70 kopplas till en basingång hos komparatortransistorn 5% via punkten A. En basingàng hos komparatorn 52 kopplas till blå- signalutgàngen (B) hos matrisnätet 40c via ett likspänningsöversätt- ningsmotstånd 82, som har till uppgift att upprätta ett önskat dyna- miskt arbetsintervall för komparatorn 50. Den i motståndet 82 flytande kollektorströmmen hos en transistor 84 medför en likströmnivåförskjut- ning och tjänstgör såsom en förspänningsreferens för transistorn 52.

En kollektorutgáng hos transistorn 52 är kopplad till en laddnings- lagringskondensator 68 och till en baselektrod hos transistorn 69. 7804892-3 En signal som uppträder vid kollektorn hos transistorn 52 och över kondensatorn 68 reglerar släcknivån hos luminanssignalen Y som upp- träder vid kollektorn hos transistorn 46 i luminansförstärkaren Mä, såsom kommer att förklaras nedan.

En automatisk strâlströmbegränsningsenhet 90 (ABL) är verksamt ansluten till ljusintensitets- och kontrastregleringsfunktionerna såsom är beskrivet i den amerikanska patentskriften H 096 518.

För ögonblicket bortses från komparatorn 50. Släcknivân hos luri- nanssignalen och således ljusintensiteten hos en àtergiven bild regleras såsom gensvar på en spänning som uppträder vid transiszorns 69 baselektrod. Exempelvis hör en minskning av spänningen vid tran- sistorns 69 bas samman med en korresponderande minskning av transis- torns 69 emitterspänning. Eftersom transistorns Ä6 kollektorström bestäms av strömmen som tillförs från strömkëlltransistorn 47 och denna ström förblir oförändrad för tillfället kommer kollektorströmmen hos transistorn 46 att förbli oförändrad. Spänningsfallet över :oz- stàndet #9 till följd av transistorns #6 kollektorström kommer så- ledes att förbli oförändrat, varför kollektorspänningen hos transis- torn 46 minskas med samma värde med vilket bas- och emitterspënningar- na hos transistorn 69 minskas. Den vid transistorns 46 kollektor uppträdande luminanssignalens släeknivå kommer därför att minskas med samma värde. Denna minskning i släcknivån sker i sådan riktning att den minskar ljusintensiteten hos en återgiven bild.

Komparatorn 50, luminansförstärkaren 44 och matrisen 400 bildar en sluten regleringsslinga (dvs en servoslinga) för att upprätthålla ett väsentligen konstant samband mellan potentiometerns 70 likspän~ ningsinställning (som representerar en önskad ljusintensitet eller släcknivå hos en återgiven bild) och den ljusintensitetsbestämmande släeknivân hos signalen (B) som matas till bildröret 41 från matrisen 40c. Komparatorn 50 och kondensatorn 68 är anordnade såsom ett nät av typen "provtagning och fasthâllning". "Provtagning" uppträder under skurintervallet hos tiden T2, och “fasthållning" uppträder under återstoden av varje horisontell linjeperiod.

Den såsom strömkälla tjänande transistorn 56 hos komparatorn 50 och följaktligen uransistorerna 52 och 54 nyexias "till" (dvs briw-zs att bli strömledande) under provtagningstiden såsom gensvar på att positiva periodiska nycklingspulser VK påläggs basen hos transistorn 56 under skurintervallet med tiden Tê. De periodiska nycklingspulserna tillförs från en källa 55 för nyeklingspulser, varvid nämnda källa kan 7804892-3 vara av typen som är beskriven i den amerikanska patentskriften 4 051 518.

Eftersom tiden T2 svarar mot en del av en släck- eller bildsvep- âtergângstid, under vilken luminans- och krominansbildinformation inte föreligger i videosignalen, innehåller den från matrisen 40c till transistorns 52 bas kopplade videoutgângssignalen endast släck- nivåkomposanten under denna tid. När transistorn 56 nycklas "till" under statiska ljusintensitetsregleringsbetingelser med en given in- ställning hos potentiometern 70 och en given tid kommer komparatorn 50 att jämföra spänningen som därvid uppträder på transistorns 54 bas (och som svarar mot en önskad ljusintensitetsnivå i överensstäm~' melse med potentiometerns 70 inställning) med spänningen som samtidigt uppträder pà transistorns 52 bas (svarande mot den för ljusintensite- ten representativa släcknivån hos signalen som då uppträder vid ut- gången från matrisnätet 40c). Om en spänningsobalans råder mellan dessa spänningar alstrar komparatorn 50 genom differentialverkan en regleringssignal vid transistorns 52 kollektor och således över kon- densatorn 68 samt vid transistorns 69 bas, varvid nämnda signal har sådan storlek och riktning att den minskar obalansen mot noll så att skillnaden mellan basspänningarna hos transistorerna 52 och 54 närmar sig värdet noll (dvs felet noll). Den omfattning i vilken denna skillnad kan bringas att närma sig värdet noll utgör en funktion av komparatorns 50 förstärkning. Om man ökar komparatorns 50 förstärk- ning kommer förmågan att minska denna skillnad eller detta fel till noll att ökas.

En skillnad i spänning mellan baselektroderna hos komparatortran- sistorerna 52 och 54 kan bero på återinställning av potentiometerns 70 inställning eller på en omskiftning av signalens B släcknivå på grund av temperaturändringar eller av annan anledning.

Exempelvis kan det antas att transistorns 52 basspänning ökar i förhållande till transistorns 54 basspänning. Detta tillstånd kan förorsakas genom att släcknivàn hos signalen B på ett icke önskvärt sätt driver till en mera positiv nivå som svarar mot ökad ljusintensi- tet eller genom att potentiometern 70 inställs mot läget MIN. I så fall kommer kollektorströmmen hos transistorn 52 att öka medan dess kollektorspänning minskar i förhållande till kollektorströmmen resp. kollektorspänningen hos transistorn 54 till följd av differential- verkan hos komparatorn 50 under nycklingsintervallet med tiden T2.

Under dessa betingelser kommer den förhållandevis ökade kollektor- spänningen hos transistorn 54 att ha sådan riktning att PNP-transis- 7804892-3 torn 6l får en förspänning som medför minskad strömledning. En ladd- ning som annars uppträder över kondensatorn 68 utarmas (urladdas) via transistorn 52 i förhållande till transistorns 52 strömledningsnivå.

Basspänningen hos transistorn 69 minskar med ett motsvarande värde, vilket medför att luminanssignalens Y' släcknivå vid transistorns 46 kollektor också minskar i motsvarande omfattning, såsom har nämnts ovan. Minskningen i luminanssignalens Y släcknivå sker i en sådan riktning att potentialskillnaden mellan baselektroderna hos kompara- tortransistorerna 52 och 54 minskas mot noll, vilket motsvarar det önskade sambandet.

När omvänt transistorns 54 bas är positiv i förhållande till tran- sistorns 52 bas kommer strömlcdningen hos transistorn 54 att öka resp. hos transistorn 52 att minska under nycklingsintervallet. En spänning som då uppträder vid transistorns 54 kollektor ger en för- spänning åt PNP-transistorn 61 så att denna får ökad strömledning, och transistorns 61 kollektorström tjänar härvid till att uppladda kondensatorn 68 så att transistorns 69 basspänníng ökas. I det sist- nämnda fallet medför den ökade basspänningen hos transistorn 69 att släcknivån hos luminanssignalen Y ökas vid transistorns 46 kollektor i sådan riktning att potentialskillnaden mellan baselektroderna hos transistorerna 52 och 54 minskas mot noll.

Under intervallet när transistorn 56 inte är nycklad "tillfl kommer komparatorn 50 att vara väsentligen bortkopplad från kondensatorn 68, eftersom transistorerna 52, 54 och 6l är oledande under denna tid.

Det bör observeras att komparatorn 50 nycklas "till" endast under det jämförelsevis korta nycklingsintervallet (ca tre mikrosekunder) som svarar mot tiden T . Det är emellertid nödvändigt att hålla kvar laddningen hos kondensatorn 68 under bildsvepintervallet (ca sextio mikrosekunder) hos varje horisontallinjeavsökningsperiod. Detta sker genom att man utnyttjar strömspegelkopplingen som inkluderar PNP- transistorerna 60 och 61 i komparatortransistorns 52 kollektorkrets.

Nämnda strömspegelkoppling bildar en urladdningsbana med mycket stor impedans för kondensatorn 68 när komparatorn 50 är oledande under bildintervallet, och kopplingen har också_på ett önskvärt sätt prak- tiskt taget intet spänningsfall och inga temperaturförluster när komparatorn 50 är nycklad.

Fig. 2 visar en ljusintensitetsregleringskoppling där endast luminansförstärkaren 44 och den nycklade differentialkomparatorn 50 ingår i en sluten regleringsslinga. Kopplingen enligt fig. 2 skiljer e; ' 7804892-3 sig från kopplingen enligt fig. l pà så sätt att matrisnätet 40c inte ingår i regleringsslingan.

En jämförelse mellan fig. 2 och fig. 1 ger vid handen att signaler kopplas till resp. matas från luminansförstärkaren 44 och komparatorn 50 på det i fig. l visade sättet, bortsett från att utgången från luminansförstärkaren 44 (dvs kollektorn hos transistorn 46 1 fig. 1) i stället för utgången från matrisen 40c är kopplad till en ingång till komparatorn 50 (dvs basen hos transistorn 52 i fig. 2). Kompara- torn 50 enligt fig. 2 tjänar samma syfte som har beskrivits 1 samband med fig. l, bortsett från att i kopplingen enligt fig. 2 avkänns den ljusintensiteten representerande släeknivån hos luminanssignalen Y direkt under nyeklingsintervallet.

Kopplingen enligt fig. 2 kan utnyttjas i både monokromatiska video- signalbehandlingssystem och färgvideosignalbehandlingssystem.

Ehuru uppfinningen ovan har beskrivits under hänvisning till bestäm- da utföringsfermer torde det vara uppenbart att andra kopplingar och utföranden kan åstadkommas av faekmannen inom uppfinningens ram.

Ehuru exempelvis komparatorn 50 har visats vara pàverkbar i beroende av utgångssignalen från matrisnätet 40c skulle nämnda komparator 50 också kunna vara anordnad att avkänna utgångssignalerna från matris- nätet 40b eller 400 eller en kombination av matrisutgångssignalerna.

I detta sammanhang skall det framhållas att arrangemanget med luminans- förstärkaren 44, matrisnäten 40a-40c, komparatorn 50, källan 55, och andra delar av det i fig. l visade systemet kan framställas antingen i form av enskilda kretsar eller såsom integrerade kretsar. Tempera- turändringar som hör samman med vart och ett av R-, B- och G-matris- näten är väsentligen desamma när dessa matrisnät gemensamt befinner sig i en och samma termisk omgivning och ligger nära varandra fysikaliskt sett, exempelvis på en chip tillhörande en integrerad krets. När i sådana fall omskiftningar i de matrisbehandlade färg- signalernas släeknivå kan förväntas på grund av exempelvis tempera- turändringar behöver bara ett enda matrisnät (t.ex. nätet 40c) vara inkluderat i den slutna regleringsslingan.

Komparatorn 50 kan också vara utformad på andra sätt.

Claims (2)

1. 7804892-3 lO Patentkrav l. Regleranordning i ett system som inkluderar en video- signaiöverföringskanal (42, 44, Y, lroa, 4ob, noe) för behandling av en bildrepresentativ videosignal med periodiskt återkommande bildintervall och med bildsläckintervall belägna mellan på varandra följande bildintervall samt innehållande en släcknivå som bestämmer bildens ljusintensitet, vilken regleranordning innefattar organ (70) för att åstadkomma en referenssignal som är representativ för en önskad bildsläcknivå, organ inne- fattande en komparator (50) med en första ingång kopplad till nämnda organ (70) för att åstadkomma en referenssignal och en andra ingång kopplad till en första punkt (B) i nämnda över- föringskanal och anordnad att jämföra nämnda referenssignal och nämnda släcknivå hos videosignalen för alstring av en ut- gående reglersignal som är indikativ för en skillnad mellan nämnda referenssignal och nämnda släcknivà hos videosignalen; och organ (69) för att koppla nämnda reglersignal till en andra punkt (transistorns 46 kollektor) i signalöverföringskanalen för att ändra nämnda släcknivå hos nämnda videosignal i sådan riktning ett nämnda skillnad minskas till ett minimum; varvid nämnda andra punkt (transistorns 46 kollektor) ligger före nämnda första punkt (B) i nämnda överföringskanal, k ä n n e- t e c k n a d därav, att en lagringskondensator (68) är kopplad till utgången från nämnda komparator (50) och håller kvar reg- lersignalen under bildintervallen då komparatorn (50) är avak- tiverad och att den del av signalöverföringskanalen som är belägen mellan nämnda andra punkt och nämnda första punkt (E) innefattar den kaskadkopplade kombinationen av slutavsnittet (Y) i en luminanskanal (42, 44, Y) som behandlar luminanskomposan- ten hos en sammansatt ingångsfärgsignal och en utvald krets bland ett flertal matriskretsar (40a, 40b, 400) som summerar den behandlade luminanskomposanten och de respektive färgskill- nadssignalerna som àtervinns från krominanskomposanten hos nämnda sammansatta ingàngsfärgsignal för att bilda var sin olika färgsignal. 7804892-3 11

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att en inställbar spänningsdelare (10k-potentiometern) är anordnad att bringa nämnda referenssignal att bli inställ- bar i storlek för reglering av intensiteten hos en såsom gen- svar på nämnda färgsignaler alstrad färgbild.