專利名稱：視頻信號處理電路的制作方法
標準電視視頻信號的組成包括持續(xù)時間很短、幅度固定的負向行(水平)同步脈沖，各同步脈沖間出現(xiàn)與一特定圖象掃描行有關的、幅度變化的、代表圖象明亮度(即亮度)的視頻信號。水平同步脈沖占有一個消隱時段，此時段除了同步脈沖之外還包含有一個“后沿”或相對固定幅度的部分，這部分的幅度定義為圖象的基準黑電平。同步脈沖延伸到視頻信號中更黑的幅度區(qū)內。
在彩色電視信號的情況下，彩色副載波(例如，3.58MHZ)的色同步短脈沖或持續(xù)時間短促的連續(xù)波取樣值疊加在復合視頻波形的后沿上。作為被抑制的副載波波形的調制分量而產生的色差信號在行掃描期間分隔置于周期性色同步信號之間。
在處理電視復合視頻信號的過程中，有許多情況發(fā)生，在此等情況中，必須使解調后的亮度信號的基準黑電平固定在適合于信號處理系統(tǒng)的一個特定部分的特定直流電壓電平上。而且，在解調后的色差信號與亮度信息再組合而產生施加到相關顯示器裝置所需要的紅(R)、綠(G)和蘭(B)驅動信號之前，往往必須使之直流恢復為一適當?shù)闹绷麟娖健?br>
在信號處理的重要環(huán)節(jié)須利用現(xiàn)有的集成電路芯片來完成的情況下，產生一個具體問題。在這種況下，由于信號在芯片范圍內變化，而且予某些信號進出一單一芯片的進出點僅提供有限的個數(shù)，因此須以一種獨特方式對芯片外的信號進行管理。況且在芯片外處理信號或在逐個芯片耦合的情況下通常須交流耦合，而后于最終施加到圖像重放裝置之前，必須實施直流復原。
例如，某些單芯片電視處理器(例如，東芝型號TA8680)未包括檢波前從色差信號中消除或除掉色同步信號的設備。其結果是，當色差信號在該處理器芯片內解調時，于后沿時段期間，在解調后色差信號的基準電平之上產生直流“短脈沖偏差”。由于該短脈沖偏差的存在使該基準電平受到混雜，因此這個短脈沖偏差的存在使得在較佳的后沿時段期間色差信號的直流復原受到損害。在此情況下，就要求在緊鄰的同步脈沖時期間進行色差信號的直流恢復。但是，在同步時段期間，其所伴隨的亮度信號包括有更黑的同步尖。如果同步時段箝制與亮度及解調后色差信號兩者共同運用，則這些同步尖的存在會在亮度與色度的直流電平之間造成不平衡。為在同一時段期間允許解調后的亮度和色度信號兩者得以直流恢復(即利用施加于單芯片端子上的單一門控脈沖)，則要求對亮度信號或色差信號進行另外的特殊處理。
用以對組合后的亮度和同步信號進行處理以使兩者分離而產生已除掉同步的亮度信號的電路和系統(tǒng)都已為公知(參閱，例如，1986年12月9日授與Sam Andreas的美國專利4，628，361、題為“Video Synchronizing Signal Separator”(視頻同步信號分離器)。概言之，這種電路包括一個單向導通器件，此器件被偏置以排除同步尖而讓亮度信息通過。
用以將后沿時段期間產生的基準黑電平箝位在所希望的直流電平上然后從被箝位的亮度信號中分離出同步脈沖的附加電路也是已知的(參閱，例如，1984年元月3日授與J.A.Karlock等人的美國專利4，424，528“Video Circuit”(視頻電路))。
通過將同步尖箝制在諸如地電位之類的基準電壓上、然后將超過預定電平的所有波幅分量皆予限幅而只留下供下一步處理用的同步脈沖從而從視頻信號中分離出同步脈沖也是已知的(參閱，例如，于1978年3月28日授與H.秋出的題為“Synchronizing Signal SeparatingCircuit For Video Signal Processing”(視頻信號處理用的同步信號分離電路)的美國專利4，081，833;1981年10月20日授予M.F.A.M.褚茲的題為“Clamping Circuit for a Video Signal”(視頻信號限幅電路)的美國專利4，296，437;1984年12月18日授與T.Okada的題為“Video Brightness Control Circuit”(視頻亮度控制電路)的美國專利4，489，349)。
盡管有如前所述的各種開發(fā)，仍需有一種簡單、精確而可靠的視頻箝位與同步分離器的綜合電路，以提供無同步成分的準確基準的視頻信號，然后將這個信號交流耦合到其后的內含同步時段直流恢復器的處理電路。
再者，特別希望有一個單一電路以提供上述無同步成分的視頻信號和無視頻成分的獨立同步輸出，而無須調整電路參數(shù)或電壓電平。
根據本發(fā)明的一個方面，在內含從復合亮度信號的圖像代表分量中分離出同步信號分量的裝置的電視信號處理系統(tǒng)中，視頻信號處理裝置包括復合亮度信號源(復合亮度信號包括借助定時重復同步信號分量而分離的圖象代表分量);鍵控箝位與信號限幅裝置，該裝置與亮度信號源相耦合，并響應于后沿鍵控脈沖以使復合亮度信號的后沿時段箝位在一預定直流電壓電平上，此鍵控箝位與信號限幅裝置還包括一個電壓敏感信號限幅電路，該電路響應于該直流電壓電平和被箝位的復合成亮度信號以從該復合分量中除掉同步信號分量;色度信號處理裝置，用以解調彩色副載波信號而產生多個色差信號;一個在同步信號時段期間重復鍵控脈沖的鍵控脈沖源;以及多個鍵控箝位裝置，每一箝位裝置都響應于同步信號間時段鍵控脈沖，并且各自分別響應解調后的色差信號和圖象代表亮度信號中的一個，以使每一色差及圖象代表亮度信號箝位在公共電壓基準電平上。
圖1示出本發(fā)明的彩色電視圖像顯示系統(tǒng)的信號處理電路中一部分的方塊圖;
圖2示出根據本發(fā)明的一個方面所設計的鍵控箝位和相關聯(lián)的信號限幅器電路的原理圖;
圖3示出表明圖1所示系統(tǒng)中由圖2所示的電路典型操作時的一系列波形圖;以及圖4示出圖2限幅器電路的典型傳輸特性。
參照圖1，該圖示出彩色電視圖象顯示器裝置，諸如使用了相當復雜但標準的、可由商售得到的信號處理集成電路或與特定的“芯片外”的用戶電路或器件相組合的芯片的彩色電視接收機。具體地說，該圖示出了在接收機的所示部分中，諸如可從東芝公司購得的TA8680N型的所謂的“一個芯片”(或單芯片)的NTSC彩色電視信號處理器10。這個單芯片處理器10除了包括適當?shù)念l率及增益控制電路、視頻(亮度)信號處理電路、色度信號處理電路、以及同步信號分離器部分以外，還包括圖象IF(中頻)放大器電路、伴音IF放大器電路、適合于圖象及伴音信號使用的檢波器。
在單芯片處理器10的典型應用中，經檢波后的復合色度和亮度(復合視頻)信號(參閱圖3波形A)經端子46耦合到梳狀濾波器11，以使這個檢波后的亮度與交錯的色度信號分量相互分離。復合色度(色差)信號分量(參閱圖3波形C)經端子31耦合回到單芯片處理器10作下一步處理，以在相關輸出端15、16和17上得出獨立的色差信號分量(R-Y、G-Y、B-Y)。來自端子15、16、17的色差信號輸出(參閱圖3D的典型波形)經個自的電容器12、13、14耦合到信號組合或矩陣芯片18的相應輸入端上(未編號)，此芯片可為，例如，商用型號TA 7730，亦可從東芝公司購得。
梳狀濾波器11還產生分離后的基帶亮度信號，該信號包括圖象代表部分及定時重復的同步(sync)信號分量(參閱圖3波形B)。梳濾后的亮度信號經電容器19及端子43耦合回到單芯片處理器10作下一步亮度信號分量處理和/或同步與視頻之分離，正如在單芯片處理器10的具體應用中所希望做的。
來自核狀濾波器11的核濾后的亮度信號輸出(圖3波形B)經電容器20耦合到外部或“芯片外”亮度同步分離器電路(總括以標號21標注)上。亮度同步分離器21(將在下面詳細描述)去除亮度信號中的同步信號分量，以使亮度信號隨后在亮度處理器22中處理，此處理器22的輸出經電容器23耦合到矩陣芯片18之亮度(Y)信號輸入端上。首一鍵控脈沖標示為“同步鍵控脈沖”(參閱圖3波形E)從同步鍵控脈沖源45耦合到矩陣芯片18，以借助矩陣芯片18內的鍵控箝位電路46于其被組合之前，提供色差信號(R-Y、G-Y、B-Y)之直流恢復及亮度信號(Y)，從而產生所要之彩色輸出信號(R，G，B)，以便施加到諸如彩色顯象管或影像管(圖中未示出)之類的彩色圖象重現(xiàn)裝置上。
亮度同步分離器21包括鍵控箝位電路24，電路24工作以響應于“后沿鍵控脈沖”源47提供的第二鍵控脈沖(參閱圖3波形F)，以使亮度信號(圖3波形B)箝位在基準電壓上，即圖1上示為固定電壓源或電池25。鍵控箝位器24與耦合電容器20一起工作，使亮度信號的后沿時段箝位在所希望的基準電壓上，容待下面解釋。此外，固定電壓源25耦合到耦接在電容器20與亮度信號處理器22之間的同步限幅器電路26上，以使亮度與同步信號分量相分離，因而能處理無同步分量的亮度(Y)。
參閱圖2，該圖示出適于亮度同步分離器電路21的一個具體的電路布置。圖1和圖2中各相對應組件皆以相同標號標示。電路是轉讓給本申請的受讓人的美國專利(案號為RCA85831)的主題。
圖2所示的固定電壓源25包括電阻分壓器，該分壓器包括電阻器27和28，它們耦接于正工作電壓(諸如+12伏特)源上。電阻器27和28之間的接點的電壓借助于回到地電位的濾波電容器29而保持在大體上恒定的基準電平上。NPN鍵控箝位晶體管30其發(fā)射極連接到電容器29上的基準電壓上，其集電極經由充電電阻器35耦合到工作電壓源(+12伏特)上，其基極則經由阻隔二極管33耦合到鍵控脈沖源32，同時還耦合到基極驅動電阻器34。箝位晶體管30的集電極亦連接到復合亮度信號耦合電容器20之一端而經由電容器20提供亮度信號所希望的箝位(容待下文解釋)。電容器20與箝位晶體管30的集電極之接點亦直接耦合到相對正信號限幅電路36及相對負信號限幅電路37上。
正信號限幅器電路36包括第一導電型(PNP)的第一和第二晶體管38、39，其集電極回復至基準(地)電位，而其發(fā)射極連接在一起，并經由射極負載阻40回到工作電壓源(+12伏特)。
負信號限幅器37包括有第二導電型(NPN)的第一和第二晶體管41、42，其集電極一起連接到工作電壓源(+12伏特)上，而其發(fā)射極連接在一起，并經由單一射極負載電阻器44連接到基準電位上。
限幅器電路每一第一電晶體38、41的基極皆直接連接到箝位晶體管30集電極上，而限幅器電路每一第二晶體管39，42之基極皆直接耦合到濾波電容器29上的箝位基準電壓源上。
鍵控脈沖源32在后沿時段期間提供鍵控脈沖(參閱圖3波形F)。
在圖2所示的亮度信號同步分離器電路工作時，在每一后沿時段期間，在箝位晶體管30集電極上的直流電壓電平設定在濾波電容器29兩端的基準電壓上。亦即是說，往正向后沿鍵控脈沖(圖3波形F)使箝位晶體管30導通，使亮度信號耦合電容器20放電到濾波電容器29兩端的基準電壓的電平。當后沿時段結束，在晶體管30截止時，充電電阻器35向耦合電容器20供應較低值充電電流。電容器20的充電及放電的平均作用使所希望的固定關系中的直流電平保持在基準電壓上。電容器20的充電還確保于箝位晶體管30導通時，其集電極與基極接合，從而使晶體管30按正常方式工作。電阻35與耦合電容器20之時間常數(shù)與箝位脈沖周期相比應相對為長，以使所耦合信號上之任何“脈動”限定在一個可接受的低值上。
鍵控脈沖輸入電平必須較電容器29上基準電壓加Vbe(0.7伏特)之和為大，以使箝位晶體管30的基射結有正向偏壓。在非箝位時段期間，鍵控脈沖輸入電平必須保持低于電容器29上之基準電壓，以使晶體管30的基射結保持反偏置。
因此，在每一后沿時段期間，供應給耦合電容器20的復合亮度信號被箝位，以使信號消隱電平得以直流恢復到大致等于濾波電容器29上所建立的箝位基準電壓。然后，已予直流恢復的亮度信號并行施加到正限幅器電路36及負限幅器電路37。
如上所述，正限幅器36及負限幅器37中的每一個皆使用與箝位電路24相同的基準電壓，以使正限幅器電路36將讓低于箝位基準電壓的所有信號電平(即低于信號消隱電平)通過，從而只讓同步尖通過，而負限幅器電路37讓所有高于信號消隱電平的信號通過，即亮度信號分量。
圖4A和4B示出提出上述性能的限幅器電路的傳輸功能。
正和負限幅器中的每一個皆倚賴于所包括晶體管基射結的非線性導通特性。在每一種情況下，射極跟隨器晶體管38、41的基射結具有與相同導電率偏置或閾值晶體管39、42相對應接合而相并置。偏置的晶體管的基極乃回到亮度信號的箝位消隱電平電壓上。
以正信號限幅器36而言，當箝位晶體管30集電極上的箝位亮度信號和由此而來的跟隨器晶體管38的基極電壓小于基準消隱電平電壓時(即在同步時段期間)，晶體管38的基射極將正向偏置，晶體管39的基射結將反向偏置，而晶體管38將起射極跟隨器的作用以使同步信號通過。產生于電阻器40兩端的同步信號將跟隨輸入同步信號，但由于跟隨器晶體管38基射極電壓而有偏差。當亮度信號大于基準電壓時，晶體管38的基射結將反向偏置，而在電阻器40上呈現(xiàn)基準電壓加上Vbe。當輸入信號與基準電壓相同時，晶體管38、39中的每一個皆導通而在輸出上提供基準電壓加Vbe。在每一種情況下，輸出信號皆由低阻抗源產生于電阻器40上，此信號要比比較低的基準電壓與晶體管30集電極上的復合亮度信號高出一個Vbe值。
負信號限幅器37的工作方式相同，只是晶體管41、42的導電性與晶體管38、39相反。因此，當所施加的亮度信號低于基準電壓時，NPN跟隨晶體管41將反向偏置(在同步尖期間)，而當所施加的亮度信號高于基準電壓時，NPN跟隨器晶體管41將正向偏置，從而使亮度信號通過。由此得出的亮度信號輸出中無同步信號，于射極負載電阻器44上導出并且要比比較高的復合亮度及電容器29上之箝位基準電壓小一個Vbe值。
在圖1的系統(tǒng)中使用圖2電路，可提供已將同步限幅的亮度信號的所希望的結果，從而方便于隨后在矩陣電路18中利用分別施加到與信號R-Y、G-Y、B-Y及Y中的每一個相關連的鍵控箝位電路46的同步時段箝位脈沖(圖3波形E)使亮度信號及伴隨的解調色差信號(R-Y、G-Y、B-Y)皆予箝位。在各耦合電容器12、13、14及23輸出端上的直流電平因而得以在前述各信號之無同步信號時段期間予以適當設定。這種電路布置勝于試圖從色差信號中消除解調后的短脈沖偏差，因為此偏差系在相關信號波幅的中間，而可能無法使用波幅鑒別器(諸如限幅器)予以消除。
雖然本發(fā)明以較佳實施例已予描述，但是本技術領域人士皆可作各種明顯修改，而此等修改皆蓋涵于后附的權利要求書中。
權利要求
1.在一個內含“用以從復合亮度信號中的圖象代表分量中分離出同步信號分量的裝置”的電視信號處理系統(tǒng)中的一種視頻信號處理裝置，包括有復合亮度信號源(10、11)，該復合亮度信號包括從定時重復同步信號分量分離的圖象代表分量；色度信號處理裝置，用以解調彩色副載波，以產生多個色差信號；其特征在于鍵控箝位(24)及信號限幅裝置(26)，耦合到該亮度信號源，并響應后沿鍵控脈沖，以使上述復合亮度信號的后沿時段箝位在一個預定的直流電壓電平上，此鍵控箝位(24)信號及限幅裝置(26)還包括一個電壓敏感信號限幅電路(26)，響應于應直流電壓電平及該箝定復合亮度信號，用以除掉該復合成分中之同步信號分量；鍵控脈沖源(45)，于同步信號時段期間重復鍵控脈沖；及多個鍵控箝位裝置(46)，其中各裝置響應于所述的同步信號時段鍵控脈沖，及各自分別響應于該解調后的色差信號及上述圖象代表亮度信號，使上述色差及圖象代表亮度中的每一個信號箝位在一個公共電壓基準電平上。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，上述色差信號中的每一個、復合亮度信號以及上述圖象代表亮度信號，皆經耦合電容(12、13、14、23)耦合到相關的鍵控箝位裝置(46)上，與該復合亮度信號相關聯(lián)的上述鍵控箝位裝置(46)，系于后沿時段期間變?yōu)閷ǎc色差及圖象代表信號相關聯(lián)的上述鍵控箝位裝置(46)在同步時段期間變?yōu)閷?，以在黑電平基準電壓出現(xiàn)期間，設定與上述信號相關的相應直流電壓電平。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于上述色差信號中的每一個在后沿時段期間都包含短脈沖偏差電壓。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的鍵控箝位(24)及信號限幅裝置(26)包括有電壓跟隨器放大器裝置(36、37)及偏壓裝置(25)，用以在同步脈沖出現(xiàn)期間使上述跟隨器放大器裝置(36)保持截止，并使上述跟隨器放大器裝置(37)讓無同步脈沖的圖像代表亮度信號分量通過。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，上述偏壓裝置(25)及與復合亮度信號相關的上述鍵控箝位裝置(24)皆以公共直流電壓基準電源(25)為基準，而使上述電壓跟隨器放大器裝置(31)在同步時段期間確保截止狀態(tài)。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，每個上述色差信號在后沿時段期間都包括有短脈沖偏差電壓。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，上述限幅裝置(28)包括一個射極跟隨器晶體管(41)及相同導電型的偏壓晶體管(42)，后者的基極與直流基準電壓源(25)相連接，其射極與上述射極跟隨器晶體管(41)的射極相連接。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，與上述復亮度信號相關聯(lián)的鍵控箝位裝置(24)包括有一個箝位晶體管(30)，其主導通通路用以在后沿時段期間使相關耦合電容器(20)放電;和一個充電電阻器(35)，在后沿時段之間使此耦合電容器充電。
全文摘要
本裝置包括復合亮度信號源；耦合至亮度信號源并響應后沿鍵控脈沖以使復合亮度信號后沿時段箝位在預定直流電壓電平上的鍵控箝位及信號限幅裝置；用以使彩色副載波解調而產生多個色差信號的色度信號處理裝置；在同步信號時段期間重復該脈沖的鍵控脈沖源；及多個鍵控箝位裝置，每一裝置響應于同步信號時段鍵控脈沖，并各自分別響應解調后的色差信號及圖象代表亮度信號而使每一色差及圖象代表亮度信號箝位在公共電壓基準電平上。
文檔編號H04N9/72GK1056202SQ9110289
公開日1991年11月13日 申請日期1991年4月29日 優(yōu)先權日1990年4月30日
發(fā)明者威廉·A·拉戈尼 申請人:湯姆森消費電子有限公司