SE455457B - Videosignalbehandlingssystem - Google Patents

Description

455 457 2 ett system där videosignalsvartnivån övervakas t.ex. för att åstadkomma automatisk förstärkningsreglering.

Här kommer således att beskrivas ett drivarrangemang som inte kräver återkopplings- eller toppbildningsspolar för att ge upphov till ett förbättrat högfrekvensgensvar. I det be- skrivna drivarrangemanget kombineras en version av videosig- naler som är behandlade av drivsteget med videoutgångssigna- ler från drivsteget 1 överensstämmelse med ett givet ampli- tud- och fassamband så att man erhåller en resulterande hög- frekvenssignal som är representativ för högfrekvenskomposan~ ter som saknas i videoutgångssignalen. Den resulterande sig- nalen matas till en ingång till drivsteget för att kompense- ra för högfrekvensbristen som videoutgångssignalen annars har.

I en såsom exempel tjänande tillämpning av det beskrivna drivsteget har drivanordningen en högnivåsignalutgång, från vilken videosignaler kopplas till ett bildrör, och en rela- tivt sett lågnivåvideosignalutgång med komplementär fas i förhållande till högnivåutgången. Lågnivåvideosignalen kom- bineras med högnivåvideosignalen i ett givet förhållande, och en resulterande, kombinerad högfrekvenssignal växelström- kopplas till en ingång till drivarrangemanget för att öka högfrekvensgensvaret hos videoutgångsdrivarrangemanget.

I enlighet med ett kännetecken hos uppfinningen svarar - drivsteget mot en digital-analogsignalomvandlare som mottar ingångsdigítalrepresentationer av analogvideosignaler och avger högnívåanalogvideosignaler som har en sådan storlek att de direkt kan driva en intensitetsstyrelektrod hos bild- röret.

I enlighet med ett kännetecken hos uppfinningen svarar drivsteget mot en digital-analogsignalomvandlare som mottar digitalrepresentationer av analogvideosignaler och avger hög- nivåutgångsanalogvideosignaler med en sådan storlek att de-« direkt kan driva en intensitetsstyrelektrod hos bildröret. _ Uppfinningen kommer att beskrivas i detalj i det följan- de under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fíg. l visar en del av en färgtelevisionsmottagare som arbetar med digitalvideosignalbehandlingsmetoder och som inkluderar ett drivarrangemang för ett bildrör i enlighet med föreliggande 455 457 3 uppfinnings principer och fig. 2a och 2b visar utgângskret- sar för användning med bildrördrivarrangemanget enligt fig. l.

I fig. 1 omvandlas analogfärgtelevisionsvideosignaler från en källa 10 till digital (binär) form medelst en analog- digitalomvandlare (ADC) 12. Digitalsígnaler från ADC 12 be- handlas av en digitalvideosignalprocessor 14 som inkluderar luminans- och krominanssignalbehandlingsnät och ett nät för att kombinera behandlade lumninans- och krominanssignaler under alstring av ett flertal bildrepresentatíva utgångsfärg- signaler r, g och b. I detta exempel är var och en av r-, g- och b-signalerna representerad av en 8-bitdigitalsignal i binär form (2°.. . 27). Ane-nätet 12 och digitalvideasignal- processorn 14 kan vara av typen som används i ett digital- televisionssignalbehandlingssystem av det slag som nyligen har introducerats av The Worldwide Semiconductor Group (Frei- burg, Västtyskland) i International Telephone and Telegraph Corporation, vilket system är beskrivet i en publikation från ITT Corporation med titeln "VLSI Digital TV System - DIGIT 2000". I nämnda system omvandlas färgvideosignaler, sedan de har behandlats i digital form (binär form) till ana- log form medelst digital-analogomvandlare innan de kopplas till ett bildpresentationsbildrör. Analogfärgvideosignalerna kopplas till bildröret via analogbuffertförstärkare och ' videoutgångsbildrördrivförstärkare som avger videosignaler som har en hög frekvens som är lämplig för att driva inten- sitetsstyrningskatodelektroder hos bildröret.

I föreliggande system matas emellertid r-, g- och b- digitalvideosignalerna från processorn 14 till binäringångar till de respektive digita1-analogomvandlar-/drivstegen 20R, 20G resp. 208. Högnivåanalogutgångssignaler R, G och B från drivarrangemangen 2OR, 20B och 206 matas direkt till varsin katodintensitetstyrningselektrod 24a, 24b och 24c i ett “- bildrör 25. Eftersom omvandlaren/drivstegen är likartade till sin konstruktion och drift kommer endast utformningen och arbetssättet hos drivarrangemanget 20R att beskrivas i detalj.

Den av 8 bitar (20 ... 27) bestående digitalsignalen r kopplas till ett ingångsgränssnittnät 30 som inkluderar buf- 455 457 4 fertkretsar och nivâskiftkretsar. Digitalutgångssignaler från gränssnittnätet 30 kopplas till varsin styringång till_ elektroniska strömomkopplare SO - S7, vilkas ingångar är kopplade till varsin binär. vägd konstantströmkälla I0 - I7.

Var och en av omkopplarna SO - S7 har första och andra sig- nalutgângar. De första analogutgångarna är sammankopplade och är anslutna till en resistiv spänningsdelare, som inklu- derar motstånd 3l och 32, via ett uttag Tl. De andra utgång- arna är individuellt anslutna till emitterelektroderna hos de respektive tillhörande högspännings-(MOS)-utgångstransis~ torerna QO - Q7, vilka företrädesvis är VMOS (vertikal MOS)- fälteffekttransistororgan som arbetar i ökningsmoden, såsom organet BS 107 som kan erhållas från ITT i Freiburg, Väst- tyskland, eller organet BSS 93, som kan erhållas från Siemens i München, Västtyskland.

VMOS-transistorerna OO - Q7 är vertikalt uppbyggda (i motsats till i sidled uppbyggda) halvledarorgan som lätt kan utformas på ett gemensamt substrat för integrerade kretsar, antingen ensamt eller tillsammans med omkopplarna S0 - S7, strömkällorna I0 - I7 och gränssnittnätet 30.

Information beträffande utformningen av VMOS-organ kan exempelvis återfinnas i den amerikanska patentskriften 4 364 073. Den fysikaliska utformningen av en typ av VMOS- - organ är också âskådliggjord i den amerikanska patent- skriften H 603 319. Den sistnämnda texten beskriver en VMOS- digital-analogsignalomvandlare som direkt kan driva en hög- spänningsintensitetsstyrelektrod hos ett bildpresentations- organ, såsom ett bildrör i en televisionsmottagare. Närmare bestämt beskriver den sistnämnda texten ett fördelaktigt omvandlar-/drivsteg, i vilket ett flertal VMOS-utgångsorgan har emitterområden som är så dimensionerade att de bevarar högfrekvensgensvar resp. minskar effektförbrukningen. _ Den vertikala uppbyggnaden av VMOS-utgångsorganen gör det lättare att framställa dessa organ med ett högt genom- brottsspänníngsvärde, varigenom organen direkt kan driva bildrörets högspänningskatodelektrod. VMOS-FET-utgângsorga~ nen kan också med fördel ha ömsesidigt likformíga, snabba högspänningsomkopplingskarakteristikor med väsentligen lika I) 455 457 5 tillslagnings- resp. frånslagningsfördröjningar, där man hu- vudsakligen undviker icke önskvärda omkopplingstransienter ("glitches"), särskilt i jämförelse med högspänningsomkopp- lingskarakteristikorna hos bipolära transistorer. Tillslag- nings- och frånslagningstiderna för VMOS-utgångsorganen blir i stort sett opåverkade av storleken hos spänningen som omkopp- las, varigenom det blir möjligt att arbeta med högspännings- bildrördrivning. Dessutom möjliggör VMOS-tekniken att man kan framställa billiga integrerade VMOS-organnät med gemen- samma styr- och gemensamma kollektorelektroder. ' Styrelektroderna hos utgångsorganen Q0 - Q7 är gemensamt anslutna till en källa +V för referenspotential, och utgångs- kollektorelektroderna hos organen Q0 - Q7 är gemensamt an- slutna till en utgångsbelastningsimpedans 35, över vilken högnivåanalogsignalen R bildas och uppträder vid utgångskläm- man 72. Organen QO - Q8 är således anslutna till en konfigu- ration med gemensamt styre såsom strömförstärkare med för- stärkningen ett i förhållande till strömmar som leds till de respektive emitterelektroderna via omkopplarna SO - S7.

Strömmarna från källorna I0 - I7 förs via strömomkopplar- na S0 - S7 antingen till uttaget Tl eller till utgângsorga- nen Q0 - Q8 i enlighet med de enskilda lägena hos omkopplar- na S0 - S7, vilka är fastställda av logiktillståndet hos bi= närutgångssignalerna (20 .f. 27) från gränssnittet 30. En analogbildrörkatoddrivspänning uppträder vid uttaget T2 så- som en funktion av värdet hos belastningsmotståndet 35 och storleken hos de kombinerade kollektorströmmarna hos orga- nen Q0 - Q7, vilka strömmar flyter i belastningsmotstândet 35. Lämplig lågpassfiltrering av den vid uttaget T2 bildade signalen erhålls medelst belastningsmotståndet 35 och den till bildrörkatoden tilldelade kapacitansen.

En analogisignalspänningkomposant š, som bildas över mot- ståndet 32 vid uttaget Tl, svarar mot en version med motsatt fas (komplementär fas) hos analogkatoddrivsignalspänningen som är bildad över motståndet 35, eftersom den bildas såsom gensvar på summan av strömmar I0 - I7, vilka genom verkan av omkopplarna S0 - S7 inte kopplas till de vanligen anslutna kollektorelektroderna hos organen Q0 - Q7. Den över motstån- 455 457 6 det 35 bildade drivsignalspänningens version (š) med komple- mentär fas utnyttjas för att öka högfrekvensgensvaret hos drivsteget, såsom kommer att beskrivas nedan.

Det beskrivna högspänningsomvandlar-/drivarrangemanget kan med fördel vara i stånd att driva katodelektroden hos ett bildrör direkt utan behov av ytterligare förstärkarsteg efter omvandlar-/drivsteget och kan utformas såsom en inte- grerad krets. Kretsar som är lämpliga för användning såsom strömomkopplarna S0 - S7 och strömkällorna I0 - I7 är visade i den amerikanska patentskriften 4 6U1 195. ~ Högfrekvenskompensering av videoutgângssignalen som bil- das vid uttaget T2 kan eventuellt behövas av olika skäl.

Exempelvis kan ett stort värde hos belastningsmotståndet 35 väljas i syfte att spara effekt, men ett dylikt motstånd med stort värde kan leda till försämrat högfrekvensgensvar hos utgångssignalen till följd av växelverkan med parasitutgångs- kapacitansen. Utgângshögfrekvensgensvaret kan också försäm- ras till följd av förekomsten av en parasitutgångskapacitans med stort värde även då utgångsmotståndet 35 har ett förhål- landevis litet värde, särskilt när män eftersträvar en myc- ket stor signalbandbredd.

Högfrekvenskompensering av drivsteget erhålls medelst en krets som innehåller en VMOS-transistor Q8 med en kollektor- utgångselektrod kopplad till utgångsuttaget T2, spänningsde- larmotstånd 31 och 32 inkopplade mellan utgångsuttaget T2 och jordreferenspotential, en växelströmkopplingskrets 38, samt emítterkopplade transistorer 40 och 41, vilka har varsin kollektorutgång kopplad till styr- resp. emitterelektroden hos transistorn Q8. En signal som förs av kondensatorn 38 från uttaget Tl till transistorns 41 basingångselektrod tjä- nar till att styra den relativa strömledningen hos transis- torerna 40 och 41 och styr därvid strömledningen av transisf torn Q8 samt storleken hos strömmen som leds av utgångsmot- ståndet 35. En transistor 43 tjänstgör som strömkälla för transistorerna 40 och 41. Förspänning för transistorernas 40 och 41 baselektroder erhålls medelst en källa 45 med referens- spänning VR samt förspänningskopplingsmotstånd 46 och 48.

I 2- . 455 457 7 En spänningšdelad version av videoutgångssignalen från utgångsuttaget T2 uppträder vid uttaget Tl. Den vid uttaget T2 bildade videosignalen och därmed den vid uttaget Tl bildade videosignalen kan förväntas ha ett dämpat högfrekvens- gensvar när utgångsmotståndets 35 resistansvärde är stort, exempelvis för att minska effektförbrukningen. Motståndet 32 har ett förhållandevis lågt värde så att man vid uttaget Tl erhåller en videosignal š med jämförelsevis stor bandbredd, låg nivå och komplementär fas, vilken signal härleds ur de komplementära utsignalerna från omkopplarna S0 - S7. "BredJ band"-signalen § vid lågimpedansuttaget Tl har således en förhållandevis odämpad högfrekvenskarakteristik i jämförelse med den “smalbandiga" videoutgångssignalen som erhålls vid uttaget T2.

De inbördes resistansvärdena hos motstånden 3l och 32 väljs så, att en förutbestämd del av videoutgångssignalen från uttaget T2 kombineras med bredbandvideosignalen § med komplementär fas vid uttaget Tl. Närmare bestämt är de rela- tiva storlekarna hos signalerna med komplementär fas, vilka kombineras, så valda att signalkomposanter med lägre frekvens väsentligen upphävs vid uttaget Tl, varvid en resthögfrekvens- komposant blir kvar och representerar skillnaden i högfre- kvensinnehållet i signalerna som kombineras. Restskillnads-' signalen svarar mot en högfrekvensfelkorrigeringssignal som via kondensatorn 38 kopplas till transistorns 41 basingång.

Kondensatorn 38 har till uppgift att förhindra icke önskvär- da likströmnivåskiftningar, av typen som kan uppträda vid utgångsuttaget T2, från att inverka på högfrekvenskompense- ringsförloppet. Sådana nivåskiftningar kan exempelvis inträf- fa då utgångsförspänningen hos drivsteget varieras manuellt eller automatiskt i syfte att åstadkomma en önskad svartnivå- förspänning för bildrörets korresponderande katod. I Högfrekvenskorrigeringssignalen leds via transistorn 41 till transistorn Q8 och uppträder i förstärkt form över ut- gångsmotstândet 35. Högfrekvenskorrigeringssignalen som bildas över motståndet 35 kompenserar för den annars dämpade högfrekvenskarakteristiken hos videoutgångssignalen, varige- nom videoutgångssignalen vid uttaget T2 får den önskade odäm- pade högfrekvenskarakteristiken. 455 457 8 Fig 2a och 2b visar godtyckliga utgångsbuffertsteg som kan användas tillsammans med högfrekvenskompenseringsnätet enligt fig. l och som medger att större resistansvärden hos utgångsbelastningsmotstând kan användas utan att alltför sto- ra högfrekvenssignalförluster uppträder. I fig. 2a är en npn- transistor 50 och en pnp-transistor 51 inkopplade såsom ett komplementärt emitterföljarsteg med basingångar kopplade till drivstegets utgångsuttag T2 och med emitterutgångar kopplade till bildrörkatoden. Fig. 2b visar ett utgångsbuf- fertsteg med en belastning av aktiv typ och inkluderar en npn-transistor 55 och en diod 56 inkopplade på det visade sättet. Man föredrar det komplementära följarsteget enligt fig. 2a därför att det har en mera symmetrisk gensvarkarak- teristik.

L) 1,!- f.)

Claims (13)

455 457 9 PATENTKRAV

1. l. Videosignalbehandlingssystem, k ä n n e t e c k n a t av en källa (10) för videosignaler inkluderande högfrekvens- komposanter och komposanter med relativt lägre frekvens, bildpresentationsorgan (25) för att åstadkomma en bildpresen- tation såsom gensvar på videosignaler tillförda till en in- tensitetsstyrelektrod hos bildpresentationsorganen, video- utgångsorgan, inklusive drivorgan (20) som är påverkbara så- som gensvar på videosignaler från nämnda källa för att alst- ra videoutgångssignaler med en tillräcklig storlek för att' direkt driva nämnda intensitetsstyrelektrod (24a) hos nämnda presentationsorgan, organ (35) för att koppla nämnda video- utgångssignaler till nämnda intensitetsstyrelektrod, organ (31, 32) för att kombinera en version av nämnda videoutgângs- signaler med en version av videosignaler behandlade av nämnda videoutgångsorgan i ett givet ömsesidigt amplitud- och fas- samband för att åstadkomma en resulterande högfrekvenssignal som är representativ för högfrekvenskomposanter som saknas i nämnda videoutgångssignal, och organ (38, 40, 41) för att koppla nämnda resulterande signal till nämnda videoutgångs- organ för att alstra videoutgângssignaler som är kompensera- de för nämnda högfrekvenskomposantbrist.

2. System enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, - att nämnda organ för att koppla nämnda resulterande signal till nämnda videoutgångsorgan innefattar växelströmkopplings- organ, att nämnda version av nämnda videoutgångssignaler sva- rar mot en dämpad version av nämnda videoutgångssignaler, och att nämnda signaler som är kombinerade av nämnda kombine- ringsorgan företer ett ömsesidigt komplementärt fassamband.

3. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda drivorgan inkluderar första och andra utgångar med ömsesidigt komplementär fas och att nämnda signaler som- är kombinerade medelst nämnda kombineringsorgan härleds från nämnda första resp. andra utgångar.

4. - System enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda videoutgångssignaler tillhandahålls vid nämnda andra utgång, att nämnda version av videosignaler behandlade av nämnda videoutgångsorgan tillhandahålls vid nämnda första 455 457 10 utgång och att en belastningsimpedans är inkopplad till nämn- da andra utgång, varvid nämnda belastningsimpedans har ett större värde än värdet hos en impedans som presenteras vid nämnda första utgång. U

5. System enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att en resistiv spänningsdelare är kopplad från nämnda andra utgång till en referenspotentialpunkt, att nämnda första ut- gång är kopplad till en punkt hos nämnda spänningsdelare där en dämpad version av nämnda videoutgångssignal från nämnda andra utgång bildas och att nämnda resulterande signal bildas vid nämnda spänningsdelarpunkt och kopplas därifrån till nämnda videoutgångsorgan.

6. System enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda första utgång svarar mot en bredbandig lågnivåut- gångssignal i förhållande till nämnda andra utgång.

7. Videosignalbehandlingssystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda källa är en källa för digitalvideosignaler och att nämnda utgångsorgan inklude- rar digital-analogsignalomvandlingsdrivorgan med en ingång som är påverkbar såsom gensvar på nämnda digitalvideosigna- ler och en utgång för att till nämnda intensitetsstyrelektrod föra en analogvideoutgångssignal med en storlek som är lämp- lig för att direkt driva nämnda intensitetsstyrelektrod och- organ för att kombinera en version av nämnda analogvideout- gångssignal med en version_av analogvideosignaler som behand- las av nämnda drivorgan i ett drivet ömsesidigt amplitud- och fassamband för att åstadkomma en resulterande högfrekvens- signal som är representativ för högfrekvenskomposanter som är ofullständiga i nämnda videoutgångssignal.

8. System enligt krav 1 eller 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda signaler som kombineras av nämnda kombine- ringsorgan har ett ömsesidigt komplementärt fassamband. _

9. System enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav, _ att nämnda drivorgan inkluderar första och andra utgångar f) med komplementär fas och att nämnda signaler som kombineras av nämnda kombineringsorgan härleds från nämnda första resp. andra utgångar- 455 457 ll

10. System enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda digitalvideosignal från nämnda källa innehåller ett flertal bildinformationsbitar, att nämnda drivorgan in- kluderar signalingångar av vilka var och en är avsedd för mottagning av nämnda informationsbitar.hos nämnda digital- videosignal, att ett flertal ingångsomkopplingsorgan som in- går i nämnda drivorgan är vart och ett påverkbart i beroende av enskilda informationsbitar bland nämnda informationsbitar och har en ingång och en utgång, att ett flertal strömkällor som ingår i nämnda drivorgan är kopplade till varsin av nämn- da ingångar till nämnda omkopplingsorgan och att ett flertal utgångsorgan, som ingår i nämnda drivorgan, har varsin ut- gång kopplad gemensamt till nämnda intensitetsstyrelektrod hos nämnda presentationsorgan resp. varsin ingång kopplad till utgångar hos nämnda omkopplingsorgan, varvid vart och ett av nämnda omkopplingsorgan har första och andra utgångar selektivt kopplade till nämnda strömkällor i enlighet med tillståndet hos nämnda ingångsdigitalinformationsbitar så att signaler vid nämnda'andra utgång utgör det binära komplementet till signaler vid nämnda första utgång, nämnda första utgångar hos nämnda omkopplingsorgan är hopkopplade och är anslutna till en kombineringspunkt, vilka första utgångar hos omkopplingsorganen bildar en version av video-' signaler behandlade av nämnda drivorgan, och nämnda andra utgångar hos nämnda omkopplingsorgan är kopplade till varsin av nämnda ingångar till nämnda utgångsorgan.

11. ll. System enligt krav 10, k ä_n n e t e c k n a t därav, att nämnda gemensamt hopkopplade första utgångar hos nämnda omkopplingsorgan svarar mot en lågnivåbredbandutgång i för- hållande till nämnda hopkopplade utgångar från nämnda utgångs- organ.

12. System enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t därav, ¿ att en belastningsimpedans är kopplad till nämnda utgångsor- gan och att nämnda belastningsimpedans har ett värde som är större än värdet hos en impedans som erbjuds nämnda hopkopp- lade första utgångar från nämnda omkopplingsorgan.

13. System enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda kombineringsorgan kombinerar en dämpad version av 455 457 12 nämnda videoutgângssignaler med videosignaler erhållna från nämnda hopkopplade första utgångar från nämnda omkopplings- organ. II)