CN1008502B - 电视信号处理器的误差补偿控制系统 - Google Patents

Abstract

具有亮度和色度信号通道的彩色电视接收机包含自动显象管电子束电流限制器，自动白色激励控制网络，以及自动黑色偏置控制网络。调整好开关网络的工作时间，使得电子束电流限制器产生的控制信号在正常的图片间隔中接入亮度和色度信号通道，在白色激励控制期间从亮度通道脱开，在黑色偏置控制间接入色度通道。

Description

本发明是关于电视信号处理和显示系统，如电视接收机或录象监视这样的设备，它有与系统有关的自动控制信号处理电子工作特性的装置。特别是：本发明是关于在自动控制装置的工作中减少偏置误差的方案。

彩色电视机有时采用若干种控制电路，用于自动控制各方面的接收操作。例如，彩色电视接收机可采用自动电子束限流器，为了限制通过接收机显象管的过电子束电流，自动黑色偏置控制电路，为了保持通过显象管所需的黑色电流，自动“白色平衡”驱动控制电路为了抵消显象管电子枪发射特性的变化，它和电子枪的信号增益有关。

在1983年5月23日提出题为“具有自动显象管白色平衡和电子束限流控制系统的电视信号处理器”的美国专利申请书№497，157中描述了具有自动白色平衡和自动电子束限流控制网络的彩色电视接收系统。在该系统中，在白色平衡控制系统在工作期间电子束限流网络的输出控制电压和接收机的亮度和色度通道脱开，因此，白色平衡系统的工作不受电子束限流器控制电压的影响。后一种形式的接收机也可容纳一个自动显象管偏置（AKB）控制网络，为了保持所需的显象管黑色电流量。

现在已认识到，由于自动电子束限流器引起的偏置误差的因素以及其它一般性的因素，如象显象管老化和温度影响等，必须谨慎地保证AKB系统 能保持所需的显象管黑色电流。尤其是已经认识到，当色度信号处理电路的增益受电子束限流器控制时，色度通道会产生输出偏置误差。这种误差会引起再生图象，出现显著的彩色误差，本发明的方案能消除这种偏置误差。

已发明的方案包含自动白色平衡驱动控制网络，AKB自动黑色控制系统以及自动电子束限流器，其中，电子束限制器输出的控制电压用于控制接收机的色度和亮度通道的信号增益。按照本发明的原理，当白色平衡控制系统工作时，电子束限流器的控制电压从亮度通道中脱开，但是，当自动黑色偏置控制（AKB）系统工作时，电子束限流器控制电压至少接入色度通道，因此在色度通道中，由电子束限流器控制电压的增益控制效应引起的偏置误差能被检测出并被AKB系统补偿。

按照本发明的装置，电子束限流器控制电压通过电子开关接入亮度和色度通道，时间信号在白色平衡控制期间驱动开关，禁止接入电子束限流器控制电压，但是，当AKB系统工作时，在偏置控制期间，时间信号能特地将控制电压接入色度通道。

在附图中：

图1示出彩色电视接收机的一部分，它包括自动白色平衡控制系统，自动显象管电子束限流器系统以及和按照本发明的装置结合在一起的自动偏置控制系统。

图2和2a示出时间信号波形，且助于理解图1方案的工作。

图3示出图1方案的一部分的细节。

在图1中，来自源10的彩色电视信号加到频率选择网络12（例如，包括梳状滤波器）为了向亮度通道的亮度处理器14提供电视信号的单独的亮度成分，并向色度通道的色度处理器16提供单独的色度成分。色度处理器16输出R-Y和B-Y彩色差信号，它和处理器14输出的亮度信号Y组合成一矩阵变换电路18，矩阵变换电路18向相应的增益控制放大器20，21，和22输给低电平的r′，g′和b′彩色图象信号，该放大器轮流地向显象管驱动放大器24，25，26输出相应的放大r，g和b彩色信号。显象管驱动放大器输出高电平R，G和B彩色信号，适合于驱动控制彩色显象管35的阴极36a、36b和36c的电流强度。显象管驱动放大器的相应输出信号通过电流检测网络30，31和32接入显象管36a，36b和36c。

显象管35自会聚一字形电子枪式，有一个对于各阴性36a，36b和36c是公共偏置的控制栅极38，它包含独立的红、绿和蓝电子枪，显象管35的阳极高压由高压电源40供给，响应由接收机偏转电路给出的水平回扫脉冲。直流工作电源（B⁺）经过电阻42向高压网络40供给显象管电子束电流。

接收机也包含自动显象管电子束限流器控制电路50，限制加到显象管35的视频信号的幅度，从而当显象管测出过度电子束电流（阴极电流）超过给定阈值时，限流控制电路限制过渡的显象管电子束电流。在图象扫描期间，网络30，31和32对应地检测代表显象管阴极电流的电视图象信号的幅度，检测电流混合到网络45，产生一个与显象管阴极总电流有关的总检测电流，此电流的幅度被限流控制电路50检测，它给出和贮存（利用电容）一个输出控制信号，此信号与检测的显象管电流超过给定阈值的数值有关。此控制信号通过电子开关S1接入色度处理器16和亮度处理器14，下文将说明此目的。控制信号有限制色度和亮度信号幅度的性质，从而将显象管电子束电流限制于上述安全值。

靠减少亮度和色度信号的峰峰值，将电子束电流限制在给定范围内。许多彩色电视接收机包含一个指示调节电位器的电路，为了同时控制亮度和色度信号，电子束限流器控制信号能加到这种电路中去，为了同时控制亮度和色度信号的幅度。

开关S1的操作与自动白色平衡控制系统的工作和自动显象管偏置控制系统的工作联系在一起，后者为了保持所需的显象管黑色电流量。开关S1响应时间抑制信号，这样，当开关S1处在开启、不导通状态，电子束限流器控制电压从亮度处理器14和色度处理器16的控制输入处脱开，这是在白色平衡系统工作期间。当正常的图象扫描期间，开关S1闭合、导通，从而电子束限流控制电压起作用，限制过度电子束电流。在AKB偏置控制期间，开关S1也接通，因此任何偏置误差可被检测出，并被AKB系统补偿，此偏置误差是由电子束限流器控制电压引起的，出现在亮度处理器14的Y输出中，更重要的是，此误差出现在色度处理器16的R-Y和B-Y输出中。要不然，这种偏置 能在再生图片中产生彩色干扰误差。在分析了下述白色平衡控制系统和AKB控制系统工作之后，将能更好地理解开关S1的作用。

白色平衡系统自动补偿显象管电子枪与增益有关的发射特性的变化，为了保持合适的电子枪的激励比。增益特性易受温度和老化的影响，因此，显象管响应白色视频激励信号，正确地产生白色显示的能力受到损伤，除非利用白色平衡系统进行补偿。

白色平衡系统包含多个激励控制网络60，62和64，对应地联接到红，绿，蓝色显象管阴极信号耦合通路，并且白色激励基准信号源65接到亮度处理器14。除非另作注明，激励控制网络60，62和64的功能部件是相同的，因此，图1仅示出蓝色显象管电子枪的激励控制网络64的功能部件，下面将予以说明。

参考图2和2a所示的时间信号波形，即可描述白色平衡系统的工作。这些时间信号由时间信号发生器55产生，它响应来自接收机偏转电路的垂直和水平图象同步信号，该电路可包括象逻辑门那样的混合逻辑电路，以及象二进制计数器那样的序列逻辑电路。

在每次垂直消隐期间没有视频图象信息，在垂直场回扫终了时刻，一个代表有效的白色亮度激励标准的基准信号从基准源65接入亮度处理器14。利用白色时间信号将此基准信号接入，此白色信号产生在自动白色激励控制期间，它包含若干水平行间隔。加到亮度处理器14的白色基准信号的幅度是最强白色亮度信号的10%，虽然有些接收机系统可能要求最大的白色基准信号，接近白色亮度信号峰值的100%。

在此时刻，消隐信号加到色度处理器16，和亮度处理器14中接入白色基准信号之前的电路，消隐信号使得亮度处理器14中的上述电路不通，保证该附加信号和视频信号的同步成份不干扰白色平衡系统的工作，同样在此时刻，R^-和G^-信号加到红和绿信号放大器20和21，它的幅度和方向使得这些放大器不通，这是在白色平衡系统工作时（相对于蓝色显象管电子枪信号通路）。这就是，相对于蓝色信号通路以及相联系的蓝色显象管电子枪，当白色平衡系统工作时，这些红、绿和蓝增益控制放大器20，21和22仅有蓝色放大器22仍然是导通的。

正象从图2a可看出的那样，在第一次垂直消隐期间，当检测蓝色显象管电子枪电流时，负信号R^-和G^-使得放大器20和21不通，而在白色平衡激励控制期间，信号B的状况允许蓝色放大器22保持导通，负信号R^-和G^-也包含AKB偏置控制间隔，以利于下面将叙述的AKB系统工作。在下面第二和第三场消隐期间，当单独检测绿和蓝色电子构电流时，R，G和B信号的相对关系也显示在图2a上。

白色基准信号通过放大器22和连接在一起的显象管激励放大器26，产生用于含阴极36c的蓝色显象管电子枪白色基准激励信号。检测器32检测流入蓝色阴极36c的相应白色基准电流，并通过网络45输入蓝色激励控制网络64。定时信号源55提供激励信号R（红），激励信号G（绿）和激励信号B（蓝），这些信号分别被耦合至控制网络60，62和64，各信号包括一正脉冲分量，用于使控制网络60，62和64能以帧顺序为基础操作，也就是说，脉冲分量相互定时，从而使网络60仅在第一帧操作，网络62仅在其后一帧操作，网络64仅在再后一帧操作，余类推。

蓝色激励控制网络64包含输入端的电子开关S2，基准电流源66，差分电流比较器67以及输出贮存网络68，输入开关S2和比较器67受在白色时间信号间隔内产生激励信号的控制，源66输出的基准电流的幅度是预先选定的，在响应白色基准信号而流通的蓝色阴极电流是正确的情况下，比基准电流幅度相当于加到比较器67的蓝色阴极电流的幅度。因此，源65输出的白色基准信号的幅度和源66输出的基准电流的幅度是有关系的，并且是相对地选择的。

对于蓝色电子枪，在白色激励电流检测期间，开关S2导通，并且比较器67响应激励信号而工作。如蓝色电子枪电流过高或过低，比较器输出误差校正信号。此信号被网络68贮存，为了改变放大器22的增益，企图产生正确的蓝色电子枪电流。在贮网络68将误差校正信号保持在放大器22的增益控制输入端。直到下次在三个垂直场后蓝色电子枪电流检测期间。如比较67检测的电流是完全相同，比较器输出的增益校正信号保持不变，这表明蓝色电子枪的导通电流是正确的。

在连续场消隐期间，相对于红和绿电子枪白色平衡测量红和绿色激励控制网络60和62的工作方式是相似的，由红和绿激励控制网络60和62的基准电流源供给的基准电流量是根据红和绿色电子枪标准的与增益有关的发射特性选择的。同样，对于蓝色电子枪在白色激励测量期间，红和绿色激励控制网络60和62的输入开关和比较器不导通。为此目的，加到网60，62的输入开关和比较器的激励信号的幅度和极性足以使输入开关和网络60，62的比较器在蓝色电子枪的白色激励测量期间不导通，这就是说，在给定的场间隔，仅仅与在测试的电子枪有联络的激励控制网络才工作。

每个检测器30-32可以包含在阴极信号耦合通道内的高压PNP发射极跟随器晶体管，它的输入基极接到有关的显象管激励放大器的输出，发射极的输出接到有关的显象管阴极集电极接到电流相加点（包含网络45，图1）电子束限流控制电路50属于D·H·Willis的美国专利4，167，025所显示的那种电路形式。

前述的美国专利申请书No.4，97，157也说明了适用于电流器30-32的电路细节以及适用于电子束限流控制电路50的电路细节。

自动显象管偏置控制电路（AKB）75包括多元控制电路，每个电路的工作与单独包含阴极36a，36b和36c的红（R）绿（G）和蓝（B）色显象管电子枪的工作有联系。每个偏置控制电路的输入接到电流相加网络45的输出（在A点）。多元偏置控制电路的工作响应偏置时间信号，它产生在垂直回扫终了之后，但在白色激励控制间隔之前的偏置控制间隔内，如图2所示。偏置控制电路相对于每个R.G.B阴极电流通路相继地工作，工作方式与激励控制电路60，62，64相似，但是用于检测多元阴极信号通路的黑色电流。在自动偏置控制期间，消隐信号加到亮度处理器14和色度处理器16，并且亮度处理器14响应输入基准信号输出黑色基准电流。

偏置控制电路输出偏置控制信号C_R，C_G，C_B分别代表检测黑电流相对于基准量的幅度，这些控制信号加到放大器20，21和22的偏置控制输入为了在每条阴极信号通路中保持所需黑电流。偏置控制网络75保持显象管电子枪的合适的偏置，为了在显象管老化和受温度影响的情况下，尤其是存在那些导致不正确的显象管偏置和不平确的图象再显的因素时，能保持彩色图象的可靠重现。

每个在网络75中的偏置控制电路包括象蓝色激励控制网络64中的那种电路。因此每个偏置控制网络可包括响应偏置时间信号的输入开关和差分比较器，后者的输出信号代表基准电流和来自混流器45的检测黑色电流之差，还包括接到比较器输出的存贮网络，为了给出偏置控制信号。

关于自动激励控制的工作，抑制时间信号是这样的，使得开关S1在每个白色时间信号期间不导通（即开启，为图示）这就防止来自网络50的电子束限流器的控制电压，在白色激励控制期间，不影响色度处理器16，尤其不影响亮度处理器14。否则，电子束限流控制信号在白色激励控制期间会不合需要地影响亮度信号通路的特性，从而导致被检测的通过显象管的白色激励电流发生严重的畸变。

注意到，开关S1按一定的时序工作，使得它在AKB偏置控制期间保持导通，因此，电子束限流器控制电压在AKB偏置控制期间一直接入亮度处理器14和色度处理器16的控制输入端，接入亮度通道是特别有利的，如下述。

利用电子束限制器控制电压控制色度处理器16的增益会在色度处理器16的R-Y和B-Y输出中引起有关的偏置误差，这种误差即使是小量，如不能校正，在再现彩色图象中，特别在低亮度的景色中，特别会产生，并且会在单景色的情况下会产生虚假的彩色色调。这些不理想的因素可以避免，因为开关S1的时序允许电子束限流器控制电压在AKB检测期间加到色度处理器16，因而在直流耦合的显象管阴极信号通路中的偏置误差可被AKB系统检测和校正。

同样，利用这方法，AKB系统能校正由电子束限流器控制电压的增益控制作用引起的，发生在亮度处理器14输出中的任何偏置误差，因为开关S1的时序是这样的，使得电子束限流器控制电压在AKB期间也接入亮度处理器14。但是，亮度输出中的偏置误差在再生景色中不易觉察出，因为这种偏置误差引起相对不显著的小量的亮度变化。

由于亮度处理器16电路连接小量附加电容的影响，会产生色度偏置误差，为了增益控制的目的，电子束限流器控制信号加到此处理器16。在 分离电路和集成电路设计中，这种附加电容常常不可避免，由于电路的布局和结构的关系，这种附加电容会存在于模拟和数字视频信号处理电路中。国际电话电极公司的Worldwide半导体组采用了一种数字电视信号处理系统，描述在题为“VLSI数字TV系统-数字2000”的ITT出版物中。该系统包含MAA2100Video    codec集成电路，它组成用于色度处理器16（图1）的那种形式的色度处理电路。

在这种数字电视信号处理系统中，利用数模转换器将解调的数字形式（二进制）的彩色差分信号转换成模拟形式。将转换器连接到色度处理处器的输出，这是在解调的彩色差分信号加到矩阵网络18（图1）之前进行的，模数转换器可以是图3所示的那种形式，其中R-Y和B-Y数字输入信号相应地加到相同的D/A转换器80和82，然后相应地输出R-Y和B-Y的模拟信号。相应的正的非零基准电压V_REF′的源84，86接到D/A转换器，后者还接到地电位的某一点。

正象单元80所示，每个D/A转换器包含电阻梯形网络，数字信号输入该网络，后者输出相应的模拟信号，在此例中，为了限制电子束电流的目的，利用控制正基准电压V_REF的幅度（减少）实现控制色度通道的信号增益。当基准电压幅度下降时，模拟输出的彩色差分信号的幅度相应地减少。在包括D/A转换器的色路中，如D/A转换器的接地电路中，存在不可预测而又常常不可避免的小量附加电容。此电容与该电路的结构和布局有关，这种小量附加电容使D/A转换器与地电位的连接不够有效和稳定。这种情况能导致不可预测的偏置输出误差，正如电子束限流器控制电压会引起基准电压的变化，前面已述及，利用自动偏置系统，该偏差误差可被检测和补偿。

按照本发明的设备，可以使用带模拟信号处理电路的视频信号处理系统，同样也可以使用带数字信号处理电路的视频信号处理系统，正如国际电话和电报公司Worldwide半导体组最近推荐的那种数字电视信号处理系统。后一系统包括含MAA2000中央控制单元的集成电路MAA2100视频编码单元以及MAA2200视频处理单元，为了提供混合彩色电视信号的数字型式，亮度一色度频率选择，以及各种亮度和色度处理和控制功能，正如指示在题为“VLSI数字TV系统-数字2000”的ITT出版物中。此数字电视信号处理系统也包括自动电子束限流器，自动白色平衡控制网络以及自动偏置控制电路，它是图1描述的电路75那种形式。

Claims (6)

1、在一包含亮度和色度通道用于处理含有图象间隔和图象消隐间隔的视频信号的一视频通道和一响应由所述视频通道耦合的视频信号的导电图象显示装置的系统中，一设备包括：

一耦合至上述视频通道的自动激励控制装置(64)，用于在图象消隐间隔内的激励控制期间监视上述图象显示装置(35)的导通性能，保持上述视频通道所需的激励特性；

自动限制过度电子束电流的装置(50)，该电流是响应视频信号而通过上述图象显示装置的，上述限流器输出电子束限流控制信号，

其特征在于：

一耦合至上述视频通道的自动偏置控制装置(75)，用于在图象消隐间隔内的偏置控制期间监视上述图象显示装置的导通性能，保持上述视频通道所需的偏置特性；

一耦合至上述自动激励控制装置的时间信号源(55)；以及

一开关装置(S1)，耦合至上述电子束限流装置以及上述亮度和色度通道，并且响应上述时间信号，用于：a、在上述图象间隔中将上述控制信号接入上述亮度和色度通道，并在上述偏置控制期间将上述控制信号接入上述色度信号，b、在上述激励控制期间将上述控制信号从上述亮度通道脱开。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：上述开关装置（S1）在上述激励控制期间也将上述控制信号从上述色度通道脱开。

3、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：上述开关（S1）包含电子开关，它的输入接收上述控制信号，输出接入上述亮度和色度通道，在上述偏置控制期间，开关接通而在上述激励控制期间开关断开。

4、根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于：基准信号（白色）在上述激励控制期间加到上述亮度通道，上述基准信号是大幅度的白色图象信号，为了在上述激励控制期间增加上述图象显示装置导通的电流，以及

上述自动激励控制装置（64）检测上述显示装置响应上述基准信号时导通的电流幅值。

5、根据权利要求4所述的设备，其特征在于：上述图象显示装置包含管（35），其电子枪具有阴极强度控制电极（36c）;

上述基准信号（白色）通过上述亮度通道（14）加到上述阴极;

上述自动激励信号装置（64）在上述激励控制期间检测阴极电流的幅值;

上述自动偏置控制装置（75）在上述偏置控制期间检测阴极电流的幅度。

6、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：基准电压（V_REF）.源包含在上述色度通道内，上述色度通道处理色度信号的幅度，作为上述基准电压的作用，以及

上述开关装置（S1）将上述控制信号接入上述基准电压源，为了改变上述基准电压的幅度，起限制电子束电流的作用。

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