DE3149893C2 - Schaltungsanordnung zum jitterarmen Abtrennen von Zeilen- und Bildwechselimpulsen aus einem Videosignal - Google Patents

Abstract

Um ein konstantes Gleichspannungspotential am Ausgang der Klemmschaltung zu erzielen, wird während der Zeilen- bzw. Bildwechselimpulse über eine Konstantstromquelle ein konstanter zusätzlicher Strom durch die nach Masse geschaltete Klemmdiode (D) geschickt. Die Steuerung der Konstantstromquelle erfolgt über einen Schwellwertverstärker.

Description

ein konstantes Bezugspotential liefert und damit die Erzeugung eines jitterarmen Bezugstaktes ermöglicht

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an die Ausgangsseite des Kondensators und parallel zur Diode eine schaltbare Konstantstromquelle angeschlossen ist, deren Steuereingang mit dem Ausgang des Schwellwertschalters verbunden ist und daß die Konstantstromquelle während der Zeilen- und Bildwechselimpulse einen konstanten Strom durch die Diode liefert.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Klemmspannung dann konstant ist, wenn während der Zeilen- und Biidwechselimpulse durch die Diode ein konstanter Strom fließt Die Konstantstromquelle wird während der Bildimpulse parallel zur Diode geschaltet und bildet über die eigene Spannungsquelle mit der Diode einen geschlossenen Stromkreis. Gesteuert wird die Konstantstromquelle von einem Schwellwertverstärker, an dessen Eingang das geklemmte Videosignal anliegt

Durch den hochohmigen Widerstand wird der Kondensator so weit entladen, daß die Bildwechrel- biw. Zeilenimpulse den Schwellwertverstärker durchschalten können.

Es ist vorteilhaft, daß die Anode der Diode an Masse geschaltet ist und daß der hochohmige Widerstand an ein negatives Bezugspotential geschaltet ist

Üblicherweise weisen die Bildimpulse des Videosignals eine negative Polarität auf. Dann sind die vorstehend angegebenen Polungen zu verwenden.

Wenn das Videosignal von einer hochohmigen Quelle geliefert wird, so ist es vorteilhaft daß ein Hilfswiderstand in Serie mit der Diode geschaltet ist und daß der Schwellwertverstärker und/oder die Konstantstromquelle an die Ausgangsseite des Kondensators oder an den Verbindungspunkt des HilfsWiderstandes mit der Diode angeschaltet sind.

Der Hilfswiderstand verhindert daß die Spannungsquelle auf eine im leitenden Zustand niederohmige Dio- de arbeiten iruß, was sehr hohe Ströme erfordern würde. Die Konstantstromquelle und der Verstärker können dabei gemeinsam oder getrennt an die Kathode der Diode oder direkt an die Ausgangsseite des Kondensators angeschaltet werden. Bei der Bemessung der Schaltwelle ist jedoch der Spannungsabfall an dem Hilfswiderst-ind zu beachten.

Bei einer einfachen Schaltungsanordnung ist es vorteilhaft, daß als Schwellwertverstärker ein Differenzverstärker vorgesehen ist dessen erster Eingang an die Kathode der Diode angeschlossen ist, daß der zweite Eingang des Schwellwertverstärkers an ein Bezugspotential angeschaltet ist, daß oin erster Ausgang des Differenzverstärkers die Konstantstromquelle schaltet und daß der zweite Ausgang des Differenzverstärkers den Ausgang der Klemmschaltung bildet.

Als Schwellwertverstärker zur Steuerung der Konstantstromquelle und als Komparator zur Abtrennung der Zeilen- und Bildwechselimpulse wird nur ein einziger Differenzverstärker benötigt.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand von Prinzipschaltbildern und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine herkömmliche Klemmschaltung, F i g. 2 ein Fernsehsignal,

F i g. 3 und F i g. 4 einen Ausschnitt aus dem Fernsehsignal mit einem Zeilenimpuls vor bzw. hinter der Klemmschaltung,

Fig.5 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig.6 die Klemmschaltung mit einem Hilfswiderstand und

F i g. 7 eine schaltungsmäßige Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

In F i g. 1 ist eine bekannte Klemmschaltung mit Serienkondensator dargestellt Sie besteht im wesentlichen aus einem Kondensator C, der zwischen Eingang E und Ausgang A liegt und einer vom Ausgang A nach Masse geschalteten Diode D. Ein hochohmiger Widerstand R\ ist zwischen dem Ausgang A und einem negativen Bezugspotential — i/angeschlossen.

Am Eingang fliegt ein in F i g. 2 dargestelltes Videosignal an. F i g. 2 stellt gerade einen Bildwechsel dar. Die Zeilenimpulse ZI, die Bildwechselimpulse BI und ebenso die Ausgleichsimpulse AI (hier jeweils das niedrigste Potential) dienen als Bezugspotential für das Videosignal. Dadurch ist es möglich, den Schwarzwert des Bildsignals BS wiederzugewinnen, auch wenn er bei der Übertragung nicht konstant gehalten «-urde.

Die in F i g. 3 dargestellte Eingangssp&rinung Ue der Klemmschaltung stellt einen Ausschnitt des Videosignals mit dem Bildsignal BS und mit einem Zeilenitrpuls Z/dar.

Diese Hingangsspannung kann einen in weiten Grenzen beliebigen Gleichspannungsmittelwert aufweisen. Der hier negative Zeilenimpuls ZI steuert die Diode D der Klemmschaltung durch und sorgt dafür, daß die Ausgangsspannung Ua am Ausgang A der Klemmschaltung als negativstes Potential während eines Zeilenimpulses die Flußspannung Ud der Diode D aufweist (F i g. 4). Der Kondensator C wird hierbei auf die Differenz der Gleichspannungsanteile der Eingangsspannung Ue und der Ausgangsspannung u_A aufgeladen. Der Wechselspannungsanteil gelangt unverfälscht zum Ausgang A, da die Diode D während der aktiven Zeilendauer (Bildsignal) gesperrt ist und der hochohmige Widerstand R] so groß gewählt ist, daß sich der Kondensator C während dieser Zeit über den hochohmigen Widerstand R\ nicht merkbar umlädt.

Während der breiten Bildwechselimpulse lädt sich der Kondensator 10 stärker um als während der Zeilenimpulse.

Wegen der aus dem Kondensator Cund dem Bahnwiderstand der Diode D gebildeten Zeitkonstante nimmt der Ladestrom exponentiell ab, so daß die Spannung über der Diode D gegen Null geht. Das negativste Ausgangspotential nähert sich daher 0 Volt, während es vorher wegen der kürzeren Dauer der Zeilenimpulse einen negativen Wert aufwies. Wegen der endlichen Flankensteilheit ergeben sich hierdurch bei der Abtrennung der Bildwechselimpulse und der Zeilenimpulse zeilliche Schwankungen, die sich als Phasenjitter bemerkbar machen.

Durch den Widerstand Ri werden die Anfangsbedingungen für eine zuverlässige Funktion der Schaltung erzielt. Über den Widerstand R\ wird das Gleichspannungspotential am A usgang A nach dem Einschalten auf ca. 0 Volt oder einen leicht negativen Wert gezogen. Der Widerstand #1 kann sehr hochohmig sein, z. B. 1 Megaohm.

In F i g. 5 ist ein erfindungsgemäßes Prir.zipschaltbild dargestellt. Es enthält wie die Klemmschaltung in F i g. I wiederum den Konde 'sator C, die an Masse geschaltete Diode D und den Widerstand R\. An die Ausgangsseite des Kondensators C. die hier mit der Kathode der Diode

D verbunden ist. ist der Eingang eines Schwellwertverstärkers Vangeschaltet, dessen Ausgang eine Konstantstromquelle CCschaltd. Dies ist durch einen Schalter S, der in Serie zur Koustantsiromqucllc CC liegt, dargestellt. Die Konstantstromquelle CC mit dem Srhiihcr .<> liegt parallel zur Diode D. bildet aber funktionsmäßig mit ihr einen Stromkreis.

Durch einen negativen Zeilen- oder Bildwechselimpuls wird der Schwellwertverstiirker V, dessen Schwelle zweckmäßigerweise bei ca. 0 Volt liegt, durchgeschaltet u.'icl schließt den Schalter 5. Hierdurch ist die Konstantstromquelle CC eingeschaltet. Diese schickt während der ganzen Impulsdauer einen konstanten Strom /_λ zusätzlich durch die Diode D und hiilt ihn so lange konstant, bis durch Änderung der Eingangsspannung u/ die Spannung am Eingang des Schwellwertver.stärkers an der Rückflanke eines Impulses wieder positiv wird. Hierdurch schaltet der Schwellwertverstärkcr den Konstanist.-om ab und sperrt somit die Diode D. Ein konstanter Strom durch die Diode D bedeutet einen konstanten Gleichspannungspegel am Ausgang A der Klemmschaltung.

Wird der Konstantstrom /*. hinreichend groß gewählt (ca. IO Milliampere), so kann die restliche Spannungsänderung infolge des zusätzlichen, durch die Bild- oder Zeilenimpulse bewirkten Ladestromes vernachlässigt werden, da die Flußspannung an der Diode infolge der exponentiellen Kennlinie nur noch wenig vom Strom abhängig ist.

Damit die Spannungsquelle nicht auf eine niederoh- jo mige Diode D arbeiten muß und diese wieder sicher sperren kann, kann ein Hilfswiderstand R₂ vorgesehen werden (Fig. 6). Dieser Hilfswiderstand R₂ wird zweck mäßigerweise in Serie zur Diode D geschaltet. Ein Anschlußpunkt P 1 des HilfsWiderstandes R₂ liegt an der Ausgangsseite des Kondensators C, der andere, P2, an der Kathode der Diode D. Der Schwellwertverstärker V und die sch.'!'.bare Konstantstromquelle C'C'können beliebig an einen dieser beiden Anschlußpunkte Pl, P2 angeschaltet werden, wobei jedoch der Spannungsabfall am Hilfswiderstand R₂ berücksichtigt werden muß. Im Ausführungsbeispiel F i g. 6 ist der Schwellwertverstärker V und der Ausgang A der Klemmschaltung an den Anschlußpunkt P 2. die Kathode der Diode D, angeschaltet und die schaitbare Konstantstromquelle CC an den Anschlußpunkt P 1 angeschaltet.

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Klemmschaltung enthält wieder den Kondensator C, der an den Eingang EX angeschaltet ist, die Diode D und den Widerstand Ru Als Schwellwertverstärker ist ein Differenzverstärker Vl mit PNP-Transistoren 7"2 und Γ3 verwendet. Ein gemeinsamer Emittertviderstand R; der Transistoren T2 und T 3 ist an ein positives Potential + U angeschlossen. Der erste Eingang E\ des Differenzverstärkers ist an die Kathode der Diode D angeschlossen, der zweite Eingang £2 des Differenzverstärkers Vl liegt an einem Bezugspotential, das durch die Basiswiderstände Rb-, und Rb₂ erzeugt wird. Die Basiswiderstände sind am positiven Bezugspotential + U bzw. am negativen Bezugspotential — U angeschaltet. Die Kollektoren der Transistoren Γ2 und Γ3 sind über Kollektorwiderstände Rs bzw. R₆ an das negative Potential — U angeschlossen. Der Kollektor des Transistors T2 bildet einen ersten Ausgang A 1, über den die Konstantstromquelle geschaltet wird. Die Konstantstromquelle besteht aus einem Transistor Ti mit einem Emitterwiderstand R₃, der ebenfalls an das negative Bezugspotentiai —U angeschlossen ist Der Kollektor des Transistors 7 I liegt ebenfalls an der Kathode der Diode D. Der Kollektor des Transistors 7"3 stellt den Ausgang A 2 der Schaltungsanordnung dar.

Durch beispielsweise einen Zeilenimpuls 7,1 wird der Transistor Tl de* Differenzverstarkcrs Vl durchge schaltet und leitend. Der /weite Transistor T3 des Differenzverstärkers sperrt und gibt an seinen Kollektor das negative Bezugspotential - U ab. Über den durchgeschalteten Transistor T2 wird der Transistor 7Ί der Konstantslromquelle durchgeschaltet, so daß ein konstanter Strom Ik wahrend des Impulses durch ihn fließt. Mit der positiven Flanke des Impulses sperr! der Transistor T2 und damit die Konstantstromquelle.

Die Effekte, die durch die Schallzeiten des Differenz Verstärkers Vl und der Konstantstromquelle hervorgerufen werden, sind vernachlässigbar, so daß keine weiteren Maßnahmen getroffen werden müssen, /. B. keine Begrenzung der Schaltzeit der Konstantstromquelle durch eine monostabile Kippstufe erforderlich ist.

Es ist ebenso nicht notwendig, die Spannung an der Basis des Transistors 71 besonders konstant zu halten, wie dies durch Z-Dioden oder eine Kompensuiionsdiode in Serie mit R-, bekannt ist. Durch Temperaturänderungen bedingte Verschiebungen der Schwelle spielen keine Rolle, da sie langsam vor sich gehen und somit keinen Phasenjitter verursachen.

Ist de/ Transistor 7"2 gesperrt, so ist der Transistor T3 des D^;fferenzverstärkers Vl leitend, wodurch am Ausgang ein positiveres Signal anliegt.

Anstelle des dargestellten einfachen Differenzverstärkers kann natürlich ein integrierter Differenzverstärker treten.

Bei der Dimensionierung des Widerstandes /?, muß darauf geachtet werden, daß er eventuelle Restströme durch die Halbleiter mitkompensieren muß.

Für ein anders gepoltes Videosignal kann die Schaltung selbstverständlich komplementär aufgebaut werden.

Die in F i g. 7 dargestellten Kondensatoren Ci und G bilden mit den Kollektorwiderständen R-, bzw. R_h RC-Glieder, um gegebenenfalls ein restliches Übersprechen des Farbträgers zu verhindern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum jitterarmen Abtrennen von Zeilen- und Bildwechselimpulsen aus dem Videosignal mit einer Serienkondensator-Klemmschaltung, mit einer von der Ausgangsseite eines Kondensators (C) an ein Bezugspotential (Masse) geschalteten Diode (D), mit einem hochohmigen Widerstand (R\), der vom Ausgang des Kondensators (S) an ein zweites Bezugspotential (-U) geschaltet ist und mit einem Schwellwertverstärker (V) zum Abtrennen der Zeilen- und Bildwechselimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgangsseite des Kondensators (C) und parallel zur Diode (D) eine schaltbare Konstantstromquelle (CC) angeschlossen ist, deren Steuereingang mit dem Ausgang des Schwellenwertschalters (V) verbunden ist, und daß die Konstantstromquelle (CC) während der Zeilen- und Bildwechselimpulse einen konstanten Strom fttidurch die Diode(D)liefert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode der Diode (D) an Masse geschaltet ist und daß der hochohmige Widerstand (R\) an ein negatives Bezugspotential (— U) geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nacb Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfswiderstand (R2) in Serie mit der Diode (D) geschaltet ist und daß der Schwellwertverstärker (V) und/oder die Konstantstromquelle (CC) an die Ausgangsseite des Kondensator.. (C) oder an den Verbindungspunkt des Hilfswiderstandes (R2) mit ^J.er Diode (D) angeschaltet sind.

4. Schaltungsanordnung nach e^:-?em der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwellwertverstärker ein Differenzverstärker (V 1) vorgesehen ist, dessen erster Eingang (Ei) an die Ausgangsseite des Kondensators (C) angeschlossen ist, daß der zweite Eingang (El) des Schwellwertverstärkers (Vi) an ein Bezugspotential angeschaltet ist, daß ein erster Ausgang (A 1) des Differenzverstärkers die Konstantstromquelle (CC) schaltet und daß der zweite Ausgang des Differenzverstärkers den Ausgang (A 2) der Klemmschaltung bildet.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Konstantstromquelle e^:n Transistor (TX) mit einem Emitterwiderstand (Ri) vorgesehen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Transistors (Ti) der Konstantstromquelle (CC) direkt an den Eingang (E 1) des Differenzverstärkers (V X) angeschlossen ist und daß der Ausgang (A X) des Differenzverstärkers direkt an die Basis des Transistors (T i) angeschlossen ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (V 1) zwei Kollektorwiderstände (Ri, Rb) aufweist, die an das negative Bezugspotential (— U) angeschlossen sind und daß zur Siebung jeweils ein Kondensator (C2 bzw. Ci) zu jeweils einem Kollektorwiderstand wechselspannungsmäßig parallel geschaltet ist.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum jitterarmen Abtrennen von Zeilen- und Bildwechselimpulsen aus einem Videosignal mit einer Serienkondensator-Klemmschaltung und einem nachgeschaiteten Schwellwertverstärker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Bei der digitalen Verarbeitung von Fersehsignalen ist es notwendig, aus den mit dem Videosignal übertragenen Zeilenimpulsen einen Abtasttakt zu erzeugen.

Wenn ein ganzes Codiersystem mit aus diesen Zeflenimpulsen abgeleiteten Takten versorgt werden soll, so ist es für eine einwandfreie Funktion wesentlich, daß der Abtasttakt nur einen vernachlässigbar kleinen Phasenjitter aufweist Dies wird beispielsweise durch Verwendung eines spannungsgesteuerten Oszillators und einer Phasenregelschleife erzielt Dem Phasenvergleicher dieser Phasenregelschleife werden die vom ankommenden Videosignal abgetrennten Zeilen- und Bildwechselimpulse zugeführt Die Ausgleichsimpulse werden, wenn nicht extra erv.ähnt, den Bildwechselimpulsen zugerechnet Im allgemeinen werden von diesen Impulsen beispielsweise nur die Vorderflanken ausgewertet Die Phasenregelschleife arbeitet um so präziser, je weniger Phasenjitter die vom Videosignal abgetrennten Impulse aufweisen.

Da das ankommende Videosignal im allgemeinen keinen konstanten Mittelwert aufweist, muß zunächst durch eine Klemmschaltung ein Bezugspotential erzeugt werden. Dieses Bezugspotentral kann mit Hilfe der im Videosignal enthaltenen Zeilenimpulse (auch Zeilensynchronimpuise genannt), Bildwechselimpulse und Ausgleichsimpulse, gegebenenfalls auch mittels der sogenannten Schwarzschulter, welche vor und hinter jedem Zeilenimpuls in den Horizontal-Austastlücken liegt, festgelegt werden.

Aus der DE-OS 20 27 829 ist eine einleitend beschriebene Schaltungsanordnung bekannt Bei dieser Klemmschaltung soll ein möglichst jitterfreies Abtrennen der Bildimpulse erreicht werden. Diese Klemmschaltung besteht im wesentlichen aus ei-nem St.ienkondensator Cund einer nach Masse geschalteten Diode D(Fig. \). Ein Nachteil dieser Schaltungsanordnung ist jedoch, daß wegen des endlichen Bahnwiderstandes der Diode D die Ladespannung auf dem Kondensator C abhängig von der Dauer der anliegenden Impulse ist Die breiten Bildwechselimpulse bewirken ein stärkeres Umladen als die schmäleren Zeilenimpulse. Als Folge hiervon ist die so erzeugte Klemmspannung zeitlich inkonstant. Die Zeilen- bzw. Bildwechselimpulse werden von einem Trigger mit konstanter Schwelle abgetastet. Mit einer Änderung der Klemmspannung a/idert sich wegen der endlichen Flankensteilheit der Zeilen- bzw. Bildwechselimpulse der Abtastpunkt relativ zum idealen Abtastraster, was zu einem Phasenjitter führt. Bei üblichen Fern-

sehempfängern ist dieser Effekt belanglos, da in der Bildaustastlücke kein sichtbarer Bildteil übertragen wird. Bei der Erzeugung von Bezugstakten für ein ganzes System stört dieser Phasenjitter jedoch erheblich.
In dem Buch »Fernsehempfangstechnik. Schwarzweiß und Farbe« 1969, Franzis-Verlag, München, ist auf Seite 191 eine aktive Serienkondensator-Klemmschaltung dargestellt. Ansteile der Diode ist ein Schalter eingesetzt, der nur während des Schwarzwertes durch Takte geschlossen wird. Da aber gerade diese Takte erst erzeugt werden sollen, ist für diese Lösung eine umfangreiche Schaltungsanordnung erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung einer einfachen Klemmschaltung anzugeben, die