DE2365509B2

DE2365509B2 - Klemmschaltung

Info

Publication number: DE2365509B2
Application number: DE19732365509
Authority: DE
Inventors: Williams F. Campbell Calif. Herzog; Daniel L. Monntain View Calif. Mooney
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1972-04-03
Filing date: 1973-03-26
Publication date: 1981-06-25
Also published as: DE2365509A1; DE2365509C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Klemmschaltung dieser Art ist aus der DE-AS 12 93 825 bekannt. Bei dieser als Regelkreis mit negativer Rückkopplung ausgeführten Klemmschaltung wird das Videosignal über einen gleichstrommäßig gekoppelten Verstärker geführt. Der Regelkreis überwacht den Spannungspegel am Ausgang dieses Verstärkers, während das Korrektursignal am Eingang des Verstärkers zugeführt wird. Die Anpassung des Gleichspannungspegels des Videosignals erfolgt abhängig von dem während der Austastlücke auftretenden Schwarzschulterpegel. Der Korrekturwert, der zur Angleichung des Schwarzschulterpegels an einen Bezugspegel erforderlich ist, wird in einem Kondensator gespeichert, der an einen Verbindungspunkt zweier komplementärer, mit den Emitter-Kollektorstrecken in gleicher Polarität in Reihe geschalteten Transistoren angeschlossen ist. Die beiden Transistoren sind durch Impulse entgegengesetzter Polarität rteuerbar und ermöglichen eine Korrektur des Kondensatorpotentials abhängig vom Amplitudenverhältnis der Impulse. Diese Impulse werden aus einer Vergleicherschaltung zugeführt, deren Ausgangsströme im Verhältnis des Bezugspegels zum Schwarzschulterpegel des geklemmten Videosignals zueinander stehen. Der Schwarzschulterpegel entspricht dem Bezugspegel, wenn die Impulse gleiche Amplitude haben. Die Steuerschaltung wird hierbei durch die aus dem Videosignal abgeleiteten Synchronisiersignale gesteuert.

Da die bekannte Klemmschaltung als rückgekoppelte Regelschaltung ausgebildet ist, muß der Amplitudengang und der Phasengang sehr sorgfältig gewählt werden, wenn die Klemmschaltung stabil arbeiten soll. Diese Forderung ist umso schwieriger zu erfüllen, je rascher die Regelung arbeiten soll. Aufgrund der Eigenschaften des Regelkreises speichert der Kondensator lediglich einen Mittelwert des Schwarzschulterpegels, wie er sich aus mehreren Austastlücken ergibt. Die bekannte Klemmschaltung ist damit zwar in der Lage.

kleinere Änderungen des Gleichspannungspegels innerhalb derselben Austastlücke zu korrigieren. Treten größere Änderungen von einer Videozeile zur nächsten auf, so erstreckt sich die Korrektur üter mehrere Austastlücken hinweg. Schließlich kann der in den Videosignalweg geschaltete, gleichspannungsmäßig gekoppelte Verstärker zu unerwünschten Laufzeiteffekten und Verzerrungen in dem Videosignal führen.

Aus der US-PS 35 88 341 ist ferner eine Helligkeitssteuerschaltung zur selbsttätigen Regelung des Pegels des Leuchtdichtesignals eines Farbfernsehgeräts bekannt Dieses Patent befaßt sich nicht mit den Problemen einer von Videozeile zu Videozeile korrigierenden Klemmschaltung, zumal die Helligkeitsregelung durch Mittelwertbildung über mehrere Bildperioden hinweg erfolgt und nicht in Abhängigkeit vom Pegel der Austastlücken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klemmschaltung der aus der DE-AS 12 93 825 bekannten Art so zu verbessern, daß sie einerseits vom Videosignalweg isoliert ist und andererseits zuverlässig selbst bei relativ großen Gleichspannungspegelabweichungen den Gleichspannungspegel jeder Horizontalzeile des Videosignals abhängig von einem Spannungspegel innerhalb der Austastlücke dieser Horizontalzeile an einem Bezugspegel klemmen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ang jgebenen Merkmale gelöst.

Der durch den Ausgang der Pufferstufe repräsentierte Ausgang der Klemmschaltung ist an den selben Schaltungspunkt angeschlossen, an den auch der das Videosignal aufnehmende Eingang des Komparators angeschlossen ist. Der Videosignalweg enthält somit keine in Serie zu ihm geschalteten Stufen der Klemmschaltung. Die Spannungsänderung des Spannungsspeichers erfolgt im Gegensatz zur bekannten Klemmschaltung abhängig von zwei Signalen. Das die Austastlücke bzw. den Spannungspegel innerhalb der Austastlücke bezeichnende Steuersignal löst lediglich den Beginn des Korrekturvorgangs aus, während das Ende durch die Übereinstimmung des in der Austastlükke erfaßten Videosignals mit dem Bezugssignalpegel bestimmt wird. In Verbindung mit der Isolierung vom Videosignalweg läßt sich ein äußerst schnelles Ansprechverhalten der Klemmschaltung erzielen.

Nachfolgend soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Klemmschaltung

F i g. 2 ein detailliertes Schaltbild der Klemmschaltung nach Fig. 1.

Ein Komparator 64 spricht mit seinem einen Eingang auf eine Videozeilenspannung an einem Klemmverbindungspunkt 62 und mit seinem anderen Eingang auf eine Klemmbezugsspannung an. Abhängig davon, ob die Videozeilenspannung am Klemmverbindungspunkt 62 beim Meßbetrieb oberhalb oder unterhalb der Klemmbezugsspannung liegt, nimmt das Ausgangssignal des Komparators 64 einen von zwei diskreten Werten an und entspricht damit entweder einer logischen Eins oder einer logischen Null. Eine von einem Synchronisiereingangssignal wirksam schaltbare Steuerlogikschaltung 63 spricht auf das Ausgangssignal des Komparators 64 an und schaltet entwedti *. ine positive Konstantstromquel-Ie 66 oder eine negative Konstantstromquelle 67 abhängig vom logiscncn Zustand des Ausgangssignals des Komparators 64 ein. Das Synchronisiereingangssi gnal wird hierbei mit Hilfe einer Synchronibierabtrennstufe 50 aus dem Videosynchronsignal abgetrennt. Ein Haltekondensator 68 bestimmt mit Hilfe eines als Operationsverstärker ausgeführten Pufferverstärkers 69 eine zu- oder abnehmende, der Ladung des Haltckondensators 68 proportionale Spannung am Klemmverbindungspunkt 62 und addiert oder subtrahiert hierdurch zum bzw. vom Videosipnalpegel eine geeignete Gleichspannungsabweichung. Ein Widerstand 71 isoliert den niederohmigen Ausgang des Pufferverstärkers 69 vom Klemmverbindungspunkt 62. Die Eingänge des Komparators 64 sind hochohmig und somit ist der Klemmverbindungspunkt 62 von beiden Enden der Klemmschaltung 63 und ihrem internen Schaltbetrieb isoliert

Liegt die Videosynchronsignalspitze am Klemmverbindungspunkt 62 im Betrieb, z. B. unterhalb der Klemmbezugsspannung, so schaltet der Komparator 64 über die Steuerlogikschaltung 65 die positive Konstantstromquelle 66 ein, über die ein stetiger Strom in den Haltekondensator 68 fließt; die Spannung am Klemmverbindungspunkt 62 nimmt somit schnell zu. Sobald die Spannung am Klemmverbindungspunkt 62 die Klemmbezugsspannung überschreitet, wechselt das Ausgangssignal des Komparators 64 den logischen Zustand, die Steuerlogikschaltung 65 schaltet die positive Konstantstromquelle 66 ab und der Klemmverbindungspunkt 62 verbleibt auf der richtigen Gleichspannung. Abgesehen von der folgenden Ausnahme arbeitet die Klemmschaltung bei oberhalb der Klemmbezugsspannung liegenden Videosynchronsignalspitzen am Klemmverbindungspunkt 62 entsprechend. Die Steuerlogikschaltung 65 schaltet nur dann beide Konstantstromquellen 66 und

67 ab, wenn die Spannung am Klemmverbindungspunkt 62 die Klemmbezugsspannung in einer speziellen Richtung überschreitet. Der Grund und die Betriebsweise dieses einseitig gerichteten Ansprechverhaltens der Steuerlogikschaltung 65 soll untenstehend im Zusammenhang mit dem Schaltbild nach F i g. 2 näher erläutert werden. Die gesamte Suchfolge nach der richtigen Gleichspannung erfolgt innerhalb der zeitlichen Breite der Horizontalsynchronsignalspitze. 1st die richtige Abweichung erreicht, so wird sie im Haltekondensator

68 während der Dauer der nachfolgenden Videozeile gespeichert.

Es soll hervorgehoben werden, daß der Konstruktion und der Betriebsweise der Klemmschaltung nach F i g. 1 eine mit diskreten Pegeln arbeitende Digitallogik zugrunde liegt, bei der die Korrektur des Abweichungsfehlers bis auf die variable Ladung im Haltekondensator 68 mit Hilfe diskreter Strom- und Spannungspegel durchgeführt wird. Dieses Betriebsprinzip ist auch der Grund für die außerordentliche Zuverlässigkeit und die schnelle Betriebsweise der Klemmschaltung. Außerdem verringert die Verwendung einer Logiksteuerung anstelle einer analogen Steuerung die Herstellungskosten des Netzwerks erheblich.

In der Ausführungsform nach Fig.2 besteht der Komparator 64 aus einem TTL (Transistor-Transistor-Logik)-Logikbaustein mit einem Ausgang 76, der mit der Steuerlogikschaltung 65 über eine Eingangswandlerstufe 77 gekoppelt ist. Die Eingangswandlerstufe 77 weist in diesem Fall einen M ECL-Wandler (Motorola-Emi"er-gekoppelte Logik) auf, der die TTL-Logik am Ausgang 76 in die MECL-Logik, auf der die Steuerlogikschaltung 65 beruht, umwandelt Die Eingangswandlerstufe 77 gibt an ihrem Ausgang über Leitungen 78 und 79 getrennte Signale komplementären Zustands an zwei

UND-Gatter 81 und 82 ab, die die positive und die negative Konstantstromquelle 66 bzw. 67 steuern. Ein weiteres UND-Gatter 83 ist mit seinem einen Eingang unmittelbar an die Leitung 78 und mit seinem zweiten Eingang über ein RC-Verzögerungsnetzwerk aus einem -, Widerstand und einem Kondensator an die Leitung 79 angeschlossen. Es dient zum Sperren der UND-Gatter 81 und 82 über ein RS-Flip-Flop 84, das die Konstantstromquellen entsprechend einem speziellen Übergang logischer Zustände am Ausgang des Kompa- ι ο rators 64 abschaltet. Insbesondere schaltet die Steuerlogikschaltung 65 nach F i g. 2 die Konstantstromquellen 66 und 67, wie oben kurz erwähnt, nur dann ab, wenn die Gleichspannung am Klemmverbindungspunkt 62 die gewünschte Klemmbezugsspannung von unten nach oben (von 0 nach 1) überschreitet. Aus dieser Betriebsweise ergibt sich der wichtige Vorteil, daß die korrigierte Spannung am Klemmverbindungspunkt 62 abschließend stets etwas oberhalb der Klemmbezugsspannung liegt und nicht abhängig von der Polarität der hinzuaddierten Korrekturgleichspannung oberhalb oder unterhalb zu liegen kommt. Auf diese Weise wird eine größere Zeilen-zu-Zeilen-Genauigkeit des Klemmpegels sichergestellt.

Unter der Annahme, daß die Synchronsignalspitze am Klemmverbindungspunkt 62 oberhalb der Klemmbezugsspannung liegt, wenn der Steuerlogikschaltung 65 das Synchronisiereingangssignal zugeführt wird und dort durch einen Wandler 86 an die MECL-Logik angepaßt wird, setzt ein Ausgangssignal des UND-Gatters 87 das RS-Flip-Flop 24. Das RS-Flip-Flop 84 bereitet nun seinerseits über ein Q-Ausgangssignal die beiden UND-Gatter 81 und 82 zum Durchschalten vor. Abhängig vom logischen Zustand des Komparators 64 wird dann eines der UND-Gatter 81 und 82 über die Leitungen 78 und 79 durchgeschaltet und hierdurch die jeweils geeignete der beiden Konstantstromquellen 66 und 67 eingeschaltet Unter der Annahme, daß das Videosignal ursprünglich oberhalb der Klemmbezugsspannung liegt, schaltet der Komparator 64 und die Steuerlogikschaltung 65 die negative Konstantstromquelie 67 ein und vermindert so die Spannung am Klemmverbindungspunkt 62. Die Videospannung am Klemmverbindungspunkt 62 überschreitet somit während der Synchronsignalspitze die Klemmbezugsspannung von oben nach unten, worauf der Komparator 64 seinen Zustand ändert und damit die Logikbedingungen der komplementären Leitungen 78 und 79 an seinem Ausgang umschaltet. Nach diesem Umschalten schaltet das UND-Gatter 82 die negative Konstantstromquelle 67 ab und das UND-Gatter 81 schaltet die positive Konstantstromquelle 66 ein. Die Spannung am Haltekondensator 68 spricht hierauf durch Erhöhen des Spannungspegels am Klemmverbindungspunkt 62 an, bis die Klemmbezugsspannung, wenn auch in diesem Fall von unten nach oben gerichtet, wiederum überschritten wird. Der logische Zustand auf den Leitungen 78 und 79 wird wiederum umgeschaltet und das /?C-Verzögerungsnetzwerk 89 an einem der Eingänge des UND-Gatters 83 hält den früheren Spannungszustand an diesem Eingang aufrecht. Das UND-Gatter S3 spricht deshalb auf den geänderten Spannungszustand an seinem anderen Eingang an, indem es ein das RS-Flip-Flop 84 rücksetzendes Ausgangssignal abgibt. Das RS-Flip-Flop 84 wird somit in seine ursprüngliche Lage zurückgekippt, in der die UND-Gatter 81 und 82 vom <?-Ausgangssignal des RS-Flip-Flops 84 unwirksam geschaltet werden. Die obenstehenden, aufeinanderfolgenden Betriebsweisen laufen vollständig innerhalb der Synchronsignalspitze einer Horizontalaustastlücke ab. Das dargestellte, zwischen dem Wandler 86 und dem UND-Gatter 87 angeschlossene /?C-Netzwerk ermöglicht selektives Ansprechen, so daß nur die Vorderflanke des Videosynchronsignalverlaufs das RS-Flip-Flop 84 setzt

Die vorstehend erläuterte schnelle Klemmschaltung wird bevorzugt in Verbindung mit einer langsamen Klemmschaltung bei Zeitbasis-Fehlerkorrekturanordnungen eingesetzt. Die schnelle Klemmschaltung ist hierbei bevorzugt den Verzögerungsgliedern der Zeitbasis-Fehlerkorrekturanordnung nachgeschaltet während die langsame Klemmschaltung den Verzögerungsgliedern vorgeschaltet ist Die langsame Klemmschaltung kann herkömmlich ausgebildet sein und soll Gleichspannungsabweichungen des Videosignals langsam, d. h. über eine Vielzahl Horizontalzeilenperioden hinweg ausgleichen. Die langsame Klemmschaltung soll damit eine Zeitkonstante haben, die größer als eine einzige Horizontalzeilenperiode ist, so daß die langsame Klemmschaltung üblicherweise fünf bis zwanzig Horizontalzeilenperioden benötigt, bevor sie sich auf einen mittleren Gieichspannungskorrekturwert stabilisiert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Klemmschaltung zum Klemmen eines Schaltungspunkts in einem Videosignalweg an einen durch ein Bezugssignal festgelegten Klemmspan- ί nungspegel, mit einem an den Videosignalweg angekoppelten Spannungsspeicher, in welchem ein zur Gleichspannungskorrektur des Klemmspannungspegels erforderlicher Spannungswert speicherbar ist, mit einem Komparator, welcher das an ι ο seinen ersten Eingang zugeführte Videosignal mit dem an seinen zweiten Eingang zugeführten Bezugssignal vergleicht und ein Korrektursignal abgibt, wenn ein innerhalb jeder Austastlücke des Videosignals auftretender Bezugsspannungspegel von dem Klemmspannungspegel abweicht, mit einer dem Spannungsspeicher zur Änderung des zur Gleichspannungskorrektur erforderlichen, gespeicherten Spannungswerts Strom zuführenden Stromquelle, mit einer auf das Korrektursignal des !Comparators sowie auf ein die Austastlücken des Videosignals bezeichnendes Steuersignal ansprechenden Steuerlogikschaltung zur Steuerung der Stromquelle in jeder der Austastlücken im Sinne einer Angleichung des Bezugsspannungspegels an den Klemmspannungspegel und mit einer den Spannungsspeicher mit dem Videosignalweg verbindenden Pufferstufe, dadurch gekennzeichnet, daß der das Videosignal aufnehmende Eingang des Komparators (64) und die Pufferstufe (69,71) an den zu klemmenden Schaltungspunkt (62) angeschlossen sind, und daß die Steuerlogikschaltung (65) eine Sperrschaltung (83, 84) aufweist, die die Stromquelle (66,67) bei Eintreffen des Steuersignais zur Stromabgabe freigibt und nach Angleichung des Bezugsspannungspegels an den Klemmspannungspegel abhängig vom Korrektursignal bis zum nächsten Eintreffen des Steuersignals für die Stromabgabe sperrt.

2. Klemmschaltung nach Anspruch 1, dadurch ίο gekennzeichnet, daß die Stromquelle eine erste (67) und eine zweite (66) Stromquelle aufweist, daß die erste Stromquelle (67) auf erste Steuersignale der Steuerlogikschaltung (65) hin Strom abgibt, der den Spannungsspeicher (68) in einer ersten Richtung auf eine Spannung lädt, die von der dem Bezugssignal entsprechenden Spannung abweicht und daß die zweite Stromquelle (66) danach auf zweite Steuersignale der Steuerlogikschaltung (65) hin so lange Strom an den Spannungsspeicher (68) abgibt und ihn hierdurch in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung lädt, bis die gespeicherte Spannung die dem Bezugsignal entsprechende Spannung erreicht.

3. Klemmschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromquelle (67) eine negative Stromquelle und die zweite Stromquelle (66) eine positive Stromquelle ist und daß die negative Stromquelle den Spannungsspeicher (68) so lange lädt, bis die gespeicherte Spannung kleiner ist als die dem Bezugssignal entsprechende Spannung.

4. Klemmschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogikschaltung (65) einen Schaltkreis (77) der Übergänge im logischen Zustand des Ausgangssignals des Komparators (64) erfaßt und Gatter (81, 82) aufweist, die auf den Schaltkreis (77) ansprechen und die entsprechend den Übergängen im logischen Zustand die positive und die negative Stromquelle (66; 67) abschalten.

5. Klemmschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschaltung (83, 84) die Gatter (81,82) so steuert, daß diese die positive und die negative Stromquelle (66, 67) nur bei Übergängen im logischen Zustand am Ausgang de-j Komparators (64) in einer vorbestimmten Richtung abschalten.

6. Klemmschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogikschaltung (65) die Stromzufuhr aus der zweiten Stromquelle (66) an den Spannungsspeicher (68) abschaltet, wenn der Komparator (64) am Schaltungspunkt (62) einen dem Bezugsspannungspegel entsprechenden Klemmspannungspegel feststellt

7. Klemmschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (64) und die Steuerlogikschaltung (65) über eine Impedanztrennstufe mit dem Schaltungspunkt (62) verbunden sind.

8. Klemmschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanztrennstufe durch eine hohe Eingangsimpedanz des Komparators (64) gebildet ist.