SE464847B - Digitalvideosignalbehandlingssystem - Google Patents

Description

464 847 2 I enlighet med ett kännetecken hos uppfinningen ingår en krets för att stabilisera likströmutgångsnivån hos det be- skrivna drivsteget.

Uppfinningen kommer att beskrivas mera i detalj i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar en del av en färgtelevisionsmottagare som in- kluderar en digital-analogomvandlare/drivkrets enligt före- liggande uppfinning, fig. 2a - 2c visar kretsdetaljer hos delar av omvandlaren/drivkretsen enligt fig. l, fig. 3 visar ett arrangemang för att stabilisera likströmutgångsnivån hos omvandlaren/drivkretsen enligt fig. 1, fig. 4 visar ett ar- rangemang för reglering av konstrast och reglering av vitba- lans i anslutning till omvandlaren/drivkretsen enligt fig. l, och fig. Sa och 5b visar utgångskretsar som godtyckligt kan användas tillsammans med omvandlaren/drivkretsen enligt fig.l.

I fig. l omvandlas analogfärgtelevisionsvideosignaler från en källa 10 till digital (binär) form medelst en analog- digitalomvandlare (ADC) 12. Digitalsignaler från ACD 12 be- handlas av en digitalvideosignalprocessor 14 som inkluderar luminans- och krominanssignalbehandlingsnät samt ett nät för att kombinera behandlade luminans- och krominanssignaler för alstring av ett flertal färgbildrepresentativa utgångssigna- ler 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 (20 27), och de tillförs till binärlngångar hos al- gital-analogomvandlare/drivsteg 20 r, 20g resp. 20b. Högnivå- analogutgångssignaler r, g och b från drivstegen 20r, 20b och 20g förs direkt till katodintensitetsstyrelektroder i ett färgbildrör 25. Eftersom omvandlarna/drivstegen är lika till sin utformning och drift kommer konstruktionssättet och arbetssättet enbart hos drivkretsen 20r att beskrivas i de- talj. 8-bit-r-digitalsignalen (20 ... 27) kopplas till ett in- gångsgränssnittnät 30 som inkluderar buffertkretsar och nivå- skiftkretsar. Gränssnittet 30 och de inkluderade delarna ut- gör en del av själva omvandlaren/drivsteget, och de inklude- rade kretsarna åstadkommer logisk kompatibilitet genom att skifta logiknivåerna hos digitalsignalerna från källan 14 464 847 3 till logiknivåer som är förenliga med kraven hos de andra kretsarna i omvandlaren/drivsteget.

Digitalutgångssignaler från gränssnittet 30 kopplas till varsin av styringångar hos elektroniska strömomkopplare SO - S7 (visade såsom elektromekaniska omkopplare för enkelhets skull), varvid ingångarna till de elektroniska strömomkopp- larna är anslutna till varsin binär vägd konstantströmkälla I0 - I7. Var och en av omkopplarna S0 - S7 har första och andra utgångar. De första utgångarna är hopkopplade och är anslutna till ett motstånd 32 via ett uttag Tl. De andra ut- gångarna är individuellt anslutna till emitterelektroderna hos varsin tilldelad högspännings-MOS-utgångstransistor QO - Q7, vilka företrädesvis utgörs av VMOS-(vertikal-MOS)-fälteffekt- transistororgan, såsom organ av typen BS 107 som kan erhållas från ITT i Freiburg, Västtyskland eller av typen BSS 93 som kan erhållas från Siemens i München, Västtyskland.

VMOS-transistorerna QO - Q7 svarar mot vertikalt (i mot- sats till lateralt) utformade halvledarorgan som är parallell- kopplade och som lätt kan framställas på ett gemensamt inte- grerat kretsunderlag, antingen var för sig eller tillsammans med omkopplarna S0 - S7, strömkällorna IO - I7 och gräns- snittnätet 30.

VMOS-organen Q0 - Q7 har kollektor- och emitterelektro- der anordnade längs en vertikal axel (i motsats till latera- la organ som har styre, emitterelement och kollektorelement på samma yta). Information beträffande utformningen av VMOS- organ kan återfinnas exempelvis i den amerikanska patent- skriften 4 364 073. Den fysikaliska utformningen av ett slag av VMOS-organ är också visad i den amerikanska patentansök- ningen 644 397. 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 nämnda texten ett fördelaktigt omvand- lare/drivsteg, i vilket ett flertal VMOS-utgångsorgan har emitterområden som är så dimensionerade att man bevarar hög- frekvensgensvar och reducerar effektförbrukningen. 464 847 4 Den vertikala utformningen av VMOS-utgångsorganen under- lättar tillverkningen av dessa organ med ett högt genombrotts- spänningsmärkvärde, varigenom organen kan driva högspännings- katodelektroden hos bildröret direkt. VMOS-fälteffekttran- ' sistorutgångsorganen har också på ett fördelaktigt sätt ömse- sidigt likformiga snabbomkopplingskarakteristikor för hög- spänning med väsentligen lika tillslags- och frånslagsfördröj- ningar, varjämte icke önskvärda omkopplingstransienter ("glitches") väsentligen undviks, särskilt i jämförelse med högspänningsomkopplingskarakteristikorna hos bipolära tran- sistorer. Tillslags- och frånslagstiderna hos VMOS-utgångs- organen blir i stort sett opåverkade av storleken hos spän- ningen som håller på att omkopplas, varigenom högspännnings- bildrördrivning blir möjlig. Dessutom medger VMOS-teknologi lätt tillverkning av billiga integrerade VMOS-organgrupper med gemensamma styrelektroder och gemensamma kollektorelektro- der.

Styrelektroderna hos utgångsorganen QO - Q7 är gemensamt anslutna till en källa för referenspotential +V, och utgångs- kollektorelektroderna hos organen Q0 - Q7 är anslutna gemen- samt till en utgångsbelastningsimpedans 35, över vilken hög- nivåanalogsignalen r bildas och uppträder vid utgångsuttaget 32. Organen QO - Q7 är således inkopplade i en gemensam styr- elektrodkonfiguration såsom strömförstärkare med förstärk- ningen ett med avseende på strömmar som leds till de respek- tive emitterelektroderna via omkopplarna S0 - S7.

Strömmarna från källorna IO - I7 styrs av strömomkopplar- na SO - S7 antingen till uttaget Tl och motståndet 32 eller till utgångsorganen QO - Q7 i enlighet med de enskilda lä- gena hos omkopplarna SO - S7 vilka är bestämda av logiktill- ståndet hos de binära utgångssignalerna (20 ... 27) från gränssnittet 30. En analogbildrörkatoddrivspänning uppträder vid uttaget T2 såsom en funktion av värdet hos belastnings- motståndet 35 och storleken hos de kombinerade kollektor- strömmarna hos organen Q0 - Q7 som flyter i belastnings- motståndet 35. Lämplig lågpassfiltrering av den vid utgångs- uttaget T2 bildade signalen erhålls medelst ett belastnings- motstånd 35 och kapacitansen som hör samman med bildrörkato- den. 464 847 En spänning som bildas över motståndet 32 vid uttaget Tl svarar mot en över motståndet 35 bildad version av katoddriv- spänningen med komplementär fas och kan komma till användning i en del system där man exempelvis önskar övervaka katoddriv- spänningen vid en punkt med låg spänning eller där den komp- lementära signalen avses användas för ett signalbehandlings- syfte, såsom i samverkan med ett högfrekvenskompenseringsnät av typen som är beskriven i den amerikanska patentansökningen 644 453. Såsom är beskrivet i den sistnämnda texten kombine- ras en del av videoutgångssignalen som bildas vid uttaget T2 med den komplementära signalen som bildas över motståndet 32 under åstadkommande av en resulterande högfrekvenssignal som är representativ för högfrekvenskomposanter som eventuellt kan vara ofullständiga i videoutgångskatoddrivsignalen till följd av parasitkapacitansverkningar i utgångskretsen. Den resulterande signalen matas till en ingång hos drivsteget för att kompensera för högfrekvensofullständigheten som kan yttra sig i videoutgångssignalen.

Det beskrivna högspänningsarrangemanget med omvandlare/ drivsteg kan med fördel användas för att driva katodelektro- den hos ett bildrör direkt utan att man behöver ytterligare förstärkarsteg efter omvandlaren/drivsteget och kan utformas såsom en integrerad krets. Dessutom behöver det beskrivna drivkretsarrangemanget inte utsättas för en del av problemen som förekommer vid analogbildrördrivsteg, vilket är en för- del. T.ex. kan analogbildrördrivsteg förete olinearitet så- vida de inte kompenseras för detta medelst återkoppling i samband med bildrördrivkretsen. Användning av återkoppling kan emellertid resultera i problem med stabiliteten, särskilt i ett bredbanddrivsteg. Analogdrivsteg kan också förete oli- ka stig- och sjunktíder i signalamplitudutsvängningar, och de kan utsättas för problem med skifttakten under betingelser med kraftiga signaler såvida inte man kompenserar för detta medelst återkoppling.

Fig. 2a visar en bipolär version av en av strömomkopplar- na (t.ex. S7) i fig. l. Den bipolära strömomkopplaren inklu- derar npn-transistorer 40 och 41 anordnade i en emitterkopp- lad differentialingångskonfiguration. Signaler med motsatt 464 847 6 fas från utgången hos gränssnittet 30, vilka signaler hör samman med och är härledda ur den binära informationsbiten 27, driver transistorernas 40 och 41 baselektroder på så sätt att kollektorutgångsströmmarna hos transistorerna 40 och 41 varierar i ömsesidigt motsatta faser. Strömmarna som leds av transistorerna 40 och 41 tillförs av konstantströmkällan I7.

Kollektorutgångsströmmen från transistorn 40 förs till in- gångsemitterelektroden hos utgångsorganet Q7 i fig. l, och kollektorutgångsströmmen från transistorn 41 förs till utta- get Tl och motståndet 32 i fig. l.

Fig. 2b visar en MOS-fälteffekttransistorversion av en av strömomkopplarna (t.ex. S7) i fig. l. Denna strömomkopp- lare inkluderar ett par emitterkopplade MOS-organ 42 och 43, vilka mottar arbetsströmmar från strömkällan I7 och vilka har enkeländad drivning via en omkopplingssignal som kopplas till styret i transistorn 43. Omkopplingssignalen härleds ur den binära 27-informationsbitutgångssignalen från gränssnit- tet 30. Kollektorutgångsströmmarna hos transistorerna 42 och 43 är kopplade till ingångsemitterelektroden hos utgångs- organet Q7 i fig. 1 resp. till uttaget Tl och motståndet i fig. l. Då det gäller arrangemanget enligt fig. 2b är mot- ståndet 32 kopplat från uttaget T1 till en punkt med positiv potential.

Fig. 2c åskådliggör ett lämpligt arrangemang av de bi- närt vägda strömkällorna I0 - I7 i fig. 1. Varje strömkälla inkluderar en npn-transistor, såsom transistorn 50, för ström- källan I7, varvid en kollektorutgång är kopplad till den kor- responderande strömomkopplaren och en emitterelektrod är an- sluten till ett R/2R motståndsstegnät med binär Vägning. Ström- källorna kan vara förstärkningsreglerade såsom gensvar på en förstärkningsregleringsspänning GC som via en förstärkare 52 är kopplad till baselektroderna i var och en av npn-ström- källtransistorerna. Således kan förstärkningen hos digital- analogomvandlaren/drivsteget enligt fig. 1 varieras såsom en funktion av storleken hos reglerspänningen GC som t.ex. kan representera en kontrastregleringsspänning som erhålls från ett kontrastreglage som manövreras av en TV-tittare. 464 847 7 Fig. 3 visar ett likströmutgångsstabiliseringsnät som används i kombination med omvandlaren/drivsteget som innefat- tar transistorerna QO - Q7 i fig. l, varvid element som är gemensamma för figurerna l och 3 är identifierade medelst samma hänvisningsbeteckning. Likströmstabiliseringsnätet kom- penserar för variationer i B+-arbetsmatningsspänningen och för vertikaltaktkrusningar i B+-matningen, bland andra källor för B+-variation, och eliminerar behovet av en stabiliserad B+-arbetsmatningsspänning.

Likströmstabiliseringsnätet inkluderar en transkonduk- tansoperationsförstärkare 62 som nycklas till strömledning under varje horisontellt bildsläckintervall, exempelvis såsom gensvar på en samplingspuls SP som omsluter den bakre släck- luckan i varje horisontalsläckintervall. Då förstärkaren 62 nycklas av samplingspulsen SP så att förstärkaren leder ström jämför den en ingångsspänning från en källa (65) för refe- rensspänning med en ingångsspänning som är härledd från för- bindningspunkten mellan spänningsdelarmotstånden 60 och 61.

De sistnämnda motstånden är kopplade till bildrörkatodsignal- banan och till drivbelastningsmotståndet 35, så att spänning- en som bildas vid förbindningspunkten mellan motstånden 60 och 61 står i relation till storleken hos likströmutgångs- nivån hos drivsteget under horisontalsläckintervallen då videosignalmodulering inte förekommer. En felsignal som står i relation till skillnaden i storlek mellan ingångssignalerna till förstärkaren 62 lagras av en kondensator 68 och matas till en styringång hos en VMOS-styrtransistor Q8 för högspän- ning. Felsignalen ändrar strömledningen hos transistorn Q8 på så sätt att strömmen i belastningsmotståndet 35 bringas att variera i sådan riktning att skillnaden mellan nivåerna hos ingångsspänningarna hos förstärkaren 62 minskas till ett minimum, varigenom horisontalsläcknivån och likströmnivån vid utgångsuttaget T2 stabiliseras. Genom återkopplingsverkan håller således stabiliseringsnätet, som inkluderar förstär- karen 62 och transistorn Q8, ingångsspänningarna hos för- stärkaren 62 vid en väsentligen lika nivå, vilken svarar mot en önskad, i huvudsak konstant vilolikströmnivå vid utgångs- uttaget T2. 464 847 8 Om så önskas kan spänningsdelarmotståndet 61 vara regler- bart, såsom är visat, för att bilda ett organ för manuell inreglering av den vid uttaget T2 bildade likförspänningen för bildrörkatoden. Inreglering av motståndet 61 kan således upprätta en önskad nivå av bildrörkatodförspänning genom in- verkan av likströmåterkopplingsstabiliseringsnätet.

Bildkontrastreglering och vitbalansreglering utförs på sätt som är åskådliggjort medelst arrangemanget enligt fig. 4 då det gäller vart och ett av omvandlarna/drivstegen 2OR, 2OG och 2OB. För varje drivsteg svarar +VR och -VR-ingångarna mot ingångar som har samband med de respektive strömkällnäten såsom har visats och beskrivits i anslutning till fig. 2C. En av TV-tittaren inställbar potentiometer 71 ger en analogkon- trastregleringsspänning CC vid en av sina glidkontakter. Kon- trastregleringsspänningen kopplas via en buffertförstärkare 70 till +VR-ingången till strömkällan hos varje drivsteg via inställbara motstånd 72a, 72b och 72c. De sistnämnda inställ- bara motstånden tjänstgör såsom manuella vitbalansreglage för att individuellt inreglera signalförstärkningarna hos drivste- gen, under inställning av systemet, så att bildröret korrekt återger en vitbildpresentation såsom gensvar på en inkommande vitbildrepresentativ videosignal. Förstärkningen hos varje drivkrets kan således varieras i en analoguppställning i en- lighet med inställningen hos kontrastregleringspotentiometern 71 och medelst de respektive inställbara motstånden 72a, 72b och 72c genom att man reglerar strömledningen hos strömkäl- lorna IO ... I7 för varje drivsteg, såsom är visat i fig. 2c.

Detta sätt att utföra analogförstärkningsreglering i ett digitalvideosignalbehandlingssystem erbjuder fördelen att man inte behöver en eller flera extra digitalinformations- bitar (dvs. 9 bitar i stället för 8 bitar) för att ta hand om det ytterligare dynamiska området som behövs för kontrast- reglering och vitbalansreglering. Den beskrivna förstärknings- reglermekanismen bevarar således digitalinformationsbitar och medför att man undviker att i onödan behöva öka digital- behandlíngskretsens storlek och komplikationsgrad. Ytterliga- re information beträffande ett digitalvideosignalbehandlings- och presentationssystem som arbetar med ett videoutgångs- f: 464 847 9 VMOS-omvandlare/drivsteg, där av TV-tittaren alstrade regle- ringssignaler för att normalt reglera ljusintensiteten och kontrasten hos en presenterad bild utnyttjas i analogform i stället för digitalform för att reglera storleken hos Video- signalen, kan återfinnas i den amerikanska patentansökningen 644 400.

Figurerna 5a och 5b visar utgångsbuffertkretsar som kan tillkomma och som medger ett förbättrat högfrekvensgensvar för drivsteget. Närmare bestämt medger de visade buffert- kretsarna en ökning i värdet hos belastningsímpedansen i drivsteget (motståndet 35 i fig. 1) utan alltför stora för- luster i högfrekvenssignalgensvaret.

I fig. Sa är en npn-transistor 80 och en pnp-transistor 81 inkopplade såsom ett komplementärt emitterföljarsteg med basingångarna kopplade till drivstegets utgångsuttag T2 och med emitterutgångarna kopplade till bildrörkatoden. Fig. 5b åskådliggör en utgångsbuffert av aktiv belastningstyp, vilken buffert inkluderar en npn-transistor 85 och en diod 86 in- kopplade på det visade sättet. Det komplementära följarste- get enligt fig. Sa är att föredra därför att det har en mera symmetrisk gensvarkarakteristik.

Claims (10)

464 847 10 PATENTKRAV

1. Digitalvideosignalbehandlingssystem, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det innefattar en källa (12) för digital- signaler inkluderande ett flertal bitar som är representativa för videoinformation, ett bildpresentationsorgan (25) med en intensitetsstyrelektrod, och ett presentationsdrivorgan (ZOR) med ett flertal ingångar för mottagning av varsin bit hos nämnda digitalsignal för att kombinera signaler som hänför sig till nämnda bitar hos nämnda digitalsignal vid en utgångs- kombineringspunkt för att direkt åstadkomma vid nämnda utgångs- kombineringspunkt en analogsignal som representerar nämnda videoinformation med en storlek som är lämplig för att direkt driva nämnda intensitetsstyrelektrod.

2. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda drivorgan inkluderar signalförstärkningskretsar som innefattar ett fåtal ingångsomkopplingsorgan som är påverkba- ra av varsin enskild bit hos nämnda informationsbitar och som har varsin ingång och varsin utgång, ett flertal strömkällor som är inkopplade till varsin av nämnda ingångar till nämnda inkopplingsorgan, och ett flertal utgångsorgan som har varsin första elektrod och andra och tredje elektroder som bildar en huvudströmledningsbana för nämnda utgångsorgan, varvid nämnda första elektroder hos nämnda organ är hopkopplade, nämnda andra elektroder hos nämnda organ är hopkopplade och är an- slutna till nämnda utgångsuttag, och nämnda tredje elektroder hos nämnda organ är kopplade till varsin utgång hos nämnda omkopplingsorgan.

3. System enligt krav 2, k ä n n e t e c k n at därav, att vart och ett av nämnda flertal utgångsorgan är ett högspän- nings-VMOS-fälteffekttransistororgan.

4. System enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att de nämnda första, andra och tredje elektroderna svarar mot styrelektrod, kollektorelektrod resp emitterelekt- rod.

5. System enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att vart och ett av nämnda omkopplingsorgan har första och andra ömsesidigt komplementära utgångar selektivt kopplade till nämnda strömkällor i enlighet med tillståndet hos den 464 847 ll respektive biten bland nämnda ingångsinformationsbitar, att de första ingångarna hos nämnda omkopplingsorgan är kopplade till varsin av nämnda tredje elektroder hos utgångsorganen och att nämnda andra utgångar från nämnda omkopplingsorgan är hoppkopplade och är anslutna till ett hjälputgångsuttag hos nämnda drivorgan.

6. System enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av organ som är kopplade till nämnda drivorgan för att sta- bilisera likströmutgångsnivån hos nämnda drivorgan.

7. System enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda stabiliseringsorgan innefattar organ för att pe- riodiskt sampla likströmutgångsnivån hos nämnda drivorgan för att bilda en styrsignal som är representativ för skill- naden mellan nämnda samplade likströmnivå och en referensnivå och organ för att koppla nämnda styrsignal till en styringång hos nämnda drivorgan i en sådan riktning att nämnda skillnad reduceras till ett minimum.

8. System enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda drivorgan innefattar en belastningsimpedans och ett flertal utgångsorgan som är tilldelade varsin informations- bit i nämnda ingångsdigitalvideosignal, varvid nämnda flertal organ har utgångar som är hopkopplade gemensamt till nämnda belastningsimpedans, nämnda samplingsorgan arbetar under periodiska videosignalsläckintervall för att sampla nämnda likströmutgångsnivå vid nämnda belastningsimpedans och nämn- da styrsignal kopplas till nämnda belastningsimpedans för att variera den av denna förda strömmen för att upprätthålla en önskad likströmutgångsnivå.

9. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda drivorgan innefattar ett flertal VMOS-utgångstran- sistororgan med varsin första elektrod och andra och tredje elektroder som bildar en huvudströmledningsbana hos nämnda utgångsorgan, att nämnda första elektroder hos organen är hop- kopplade, att nämnda andra elektroder hos organen är hopkopp- lade gemensamt med ett uttag som bildar ett utgångsuttag hos nämnda drivorgan, och att nämnda tredje elektroder hos nämn- da organ är kopplade för mottagning av nämnda digitalvideo- signaler. 464 847 12

10. System enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda första, andra och tredje elektroder svarar mot varsin styrelektrod, kollektorelektrod och emitterelektrod.