專(zhuān)利名稱(chēng)：信號(hào)參數(shù)調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)控制信號(hào)參數(shù)變化進(jìn)行控制的電路。
許多諸如電視接收器、視頻盒式錄像機(jī)，音頻信號(hào)處理器之類(lèi)的系統(tǒng)產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)該系統(tǒng)，以對(duì)發(fā)生在振幅或頻率參數(shù)范圍內(nèi)的輸入信號(hào)進(jìn)行可靠操作。電視接收器中的這種控制信號(hào)就是一個(gè)例子，它包括自動(dòng)增益控制(AGC)信號(hào)及自動(dòng)色度控制(ACC)信號(hào)。這些控制信號(hào)一般是在一個(gè)閉環(huán)子系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的，該閉環(huán)系統(tǒng)包括例如一個(gè)增益控制元件，該元件具有一個(gè)輸入端以接收待控制的信號(hào)以及一個(gè)輸出端，可在該輸出端上得出已控參數(shù)輸入信號(hào)?？刂菩盘?hào)是由響應(yīng)該已控制輸出信號(hào)的裝置產(chǎn)生的，用以相對(duì)于一參考值計(jì)量該信號(hào)的一個(gè)特定參數(shù)，并產(chǎn)生例如用以控制該控制元件的一個(gè)差值。
在許多系統(tǒng)中并不希望把控制信號(hào)的突然變化即時(shí)地加到信號(hào)控制元件上，因?yàn)橥蝗坏男盘?hào)變化會(huì)產(chǎn)生不利的影響。例如，自動(dòng)增益控制信號(hào)的突然變化會(huì)在重放的視頻圖像中產(chǎn)生閃爍。因此，控制信號(hào)通常經(jīng)一個(gè)低通濾波器耦合到信號(hào)控制元件上。
最近，前述的許多系統(tǒng)用數(shù)字硬件來(lái)實(shí)施，其中信號(hào)以二進(jìn)制信號(hào)格式來(lái)處理(這里所述的“二進(jìn)制信號(hào)”是指定義代表一個(gè)信號(hào)的一個(gè)參數(shù)(如振幅)所用的數(shù)碼和以多個(gè)1和多個(gè)0形成的取樣數(shù)據(jù)信號(hào)，并且還試圖包括二進(jìn)制信號(hào)、2的補(bǔ)碼信號(hào)、BCD信號(hào)、葛萊碼信號(hào)等等)。在處理二進(jìn)制格式的信號(hào)時(shí)，對(duì)于各種原因用模擬電路的簡(jiǎn)單數(shù)字模擬的電路形式來(lái)實(shí)現(xiàn)某些處理功能是不便利的。具有長(zhǎng)時(shí)間常數(shù)的數(shù)字式低通濾波器就是一個(gè)例子，該濾波器需要許多取樣值延遲元件、加重電路以及數(shù)字式求和電路。
本發(fā)明包括用以控制一個(gè)信號(hào)的一個(gè)參數(shù)(諸如時(shí)間常數(shù))的電路。該電路包括用以加或減對(duì)應(yīng)于具有已控時(shí)間常數(shù)的一個(gè)輸出信號(hào)的存儲(chǔ)值的裝置。響應(yīng)該輸出信號(hào)及輸入信號(hào)的比較器電路。調(diào)整該用以加或減存儲(chǔ)值的裝置以預(yù)定的速率來(lái)有選擇性地加或減該存儲(chǔ)值。


圖1和圖2示出體現(xiàn)本發(fā)明的交替數(shù)字信號(hào)調(diào)整電路的方塊圖;
圖3示出為理解本發(fā)明操作用的波形圖;以及圖4示出體現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)模擬控制信號(hào)調(diào)整電路的局部方塊圖及局部原理圖。
圖1示出調(diào)整信號(hào)裝置的一個(gè)數(shù)字式實(shí)施例。在圖1中，假定待調(diào)整的“輸入信號(hào)”是按N比特并行的比特格式編排的，還假定已調(diào)整的信號(hào)“輸出”是按N比特并行的比特格式編排的。此輸出信號(hào)是由一個(gè)P比特可逆計(jì)數(shù)器20(P≥N)產(chǎn)生的，但由計(jì)數(shù)器20提供的計(jì)數(shù)值中僅N個(gè)最高有效位在輸出信號(hào)中得到利用。
上述輸入信號(hào)加到比較器12的一個(gè)輸入端A上，上述輸出信號(hào)耦合到比較器12的第二輸入端B上。每當(dāng)該輸入信號(hào)大于該輸出信號(hào)時(shí)，比較器12提供一個(gè)邏輯1輸出信號(hào)值。反之，則提供一個(gè)邏輯0輸出值。由比較器12所提供的邏輯電平被耦合到計(jì)數(shù)器20上/下控制端(U/D)上。邏輯1及0的U/D控制值調(diào)整該計(jì)數(shù)器20分別向上及向下計(jì)數(shù)。
該輸入信號(hào)還耦合到信號(hào)加法器10上。一個(gè)固定值的偏差數(shù)目加到信號(hào)加法器的第二輸入端上。信號(hào)加法器10提供一個(gè)等于輸入信號(hào)與偏差數(shù)之和的輸出信號(hào)。名義上，一個(gè)安排到和數(shù)字N比特值的信號(hào)加法器具有一個(gè)(N+1)比特輸出端。但該信號(hào)加法器所提供的輸出信號(hào)中僅N個(gè)最高有效值被利用。該偏差數(shù)目是相當(dāng)小的值(例如2到6)。
由信號(hào)加法器10提供的輸出信號(hào)被耦合到比較器14的一個(gè)輸入端A上，而輸出信號(hào)耦合到其第二輸入端B上。每當(dāng)加法器10提供的信號(hào)大于該輸出信號(hào)時(shí)，比較器14提供邏輯1輸出值，反之，提供邏輯0輸出值。由比較器14提供的輸出信號(hào)加到反相器16上，其中邏輯值被反相(互補(bǔ))。
比較器12及反相器16的輸出信號(hào)被分別耦合到兩輸入端或門(mén)18的各自相關(guān)輸入端上?；蜷T(mén)18提供的輸出信號(hào)為邏輯1值時(shí)允許該計(jì)數(shù)器加/減計(jì)數(shù)，而當(dāng)其是邏輯0值時(shí)使該計(jì)數(shù)器解除加/減計(jì)數(shù)。
一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)加到計(jì)數(shù)器20的時(shí)鐘輸入端C上，當(dāng)計(jì)數(shù)器20許可工作時(shí)，計(jì)數(shù)器20每個(gè)時(shí)鐘脈沖對(duì)其目前計(jì)數(shù)值加/減1。假設(shè)計(jì)數(shù)器20一個(gè)12比特計(jì)數(shù)器，而且N＝7，則N比特輸出信號(hào)至多在每32個(gè)時(shí)鐘脈沖加/減1。時(shí)間常數(shù)(亦即，輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率)由時(shí)鐘信號(hào)的頻率決定。因此，時(shí)鐘信號(hào)的頻率是一個(gè)設(shè)計(jì)選定值。
圖1電路的操作將參照?qǐng)D3的信號(hào)波形來(lái)描述。參考圖3，為了方便，該輸入信號(hào)和該輸出信號(hào)是以模擬形式畫(huà)出的。假設(shè)輸入信號(hào)的取樣速率比加到計(jì)數(shù)器的進(jìn)鐘信號(hào)的頻率大得多。還假設(shè)P等于N，也就是說(shuō)，計(jì)數(shù)器20是一個(gè)N比特計(jì)數(shù)器。于是，在當(dāng)計(jì)數(shù)器被允許工作時(shí)，該輸出信號(hào)將為每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)加/減計(jì)數(shù)。信號(hào)“輸入”耦合到比較器12的A輸入端上，信號(hào)“輸入加偏差”耦合到比較器14的A輸入端上。信號(hào)“輸出”耦合到比較器12及14的各自相應(yīng)的B輸入端上。波形“A＞B12”及“A＞B14”分別是比較器12及14對(duì)給定的輸入信號(hào)提供的輸出信號(hào)。波形“允許”是由或門(mén)18提供的輸出信號(hào)。
在時(shí)刻t1-t4時(shí)，計(jì)數(shù)器20被允許工作而比較器12的輸出是高電平。在此時(shí)段期間，計(jì)數(shù)器20被調(diào)定以每個(gè)信號(hào)時(shí)鐘周期對(duì)其計(jì)數(shù)值加1?？梢钥闯?，信號(hào)“輸出”以與信號(hào)“輸入”的轉(zhuǎn)換率相比要相當(dāng)慢的速率正向地轉(zhuǎn)換。
在時(shí)刻t5-t10時(shí)，計(jì)數(shù)器20再次地被允許工作，然而在此時(shí)段期間比較器12輸出是低電平，于是計(jì)數(shù)器20被調(diào)定得使其計(jì)數(shù)值減值。信號(hào)“輸出”按每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期減1，產(chǎn)生了與信號(hào)“輸入”的轉(zhuǎn)換率相比要長(zhǎng)得多的一個(gè)負(fù)向轉(zhuǎn)換率。在“允許”信號(hào)是低電平的所有的其他時(shí)刻上，解除計(jì)數(shù)器加或減的計(jì)數(shù)。在這些時(shí)刻期間，最后的計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)在該計(jì)數(shù)器內(nèi)。
比較器12允許該計(jì)數(shù)器工作以跟隨正向輸入信號(hào)變化，而比較器14加上反相器16允許該計(jì)數(shù)器追隨負(fù)向輸入信號(hào)變化。在耦合到比較器14的輸入信號(hào)上施加的偏差值與之合并，以當(dāng)輸入信號(hào)為一個(gè)較固定的數(shù)值(例如在時(shí)間t4及t5之間)時(shí)解除該系統(tǒng)交替地加、減1。
如圖1及圖3所示，信號(hào)“輸出”的正向和反向轉(zhuǎn)換率是相等的?？山逯诩雍蜏p計(jì)數(shù)的時(shí)段期間有選擇性地給計(jì)數(shù)器施加不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，以使上述兩轉(zhuǎn)換率不相等。比較器12的輸出信號(hào)可用以在即將施加到計(jì)數(shù)器的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之間做選擇。
如圖3所示，因?yàn)榧僭O(shè)P等于N，所以輸出信號(hào)在每個(gè)時(shí)鐘周期加/減1。此外，P比N多Q比特，此輸出信號(hào)將在每2Q時(shí)鐘周期加/減1。
圖2所示的裝置類(lèi)似于圖1所示的裝置，但除了信號(hào)偏差施加在耦合到比較器14的輸出信號(hào)上而不是到施加到比較器14的輸入信號(hào)上以外。圖2中，偏差值及輸出信號(hào)分別耦合到減法器400的減數(shù)及被減數(shù)輸入端上，其中固定的偏差值要從輸出信號(hào)中減去?！拜敵鲂盘?hào)減去由減法器產(chǎn)生的偏差值”耦合到比較器14的B輸入端上。此電路的運(yùn)算類(lèi)似于根據(jù)圖1電路所描述的運(yùn)算。
同時(shí)參考圖1及圖2的電路，如果輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍包含了能由N比特信號(hào)代表的全部可能值，則可以理解信號(hào)加法器10及減法器400的輸出值可溢出和下溢。溢出和下溢必須被防止，否則該電路將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。這一點(diǎn)可藉助將加法器10或減法器400所提供的輸出值箝位到在溢出和/或下溢發(fā)生時(shí)的時(shí)段期間對(duì)應(yīng)于其動(dòng)態(tài)范圍極限的數(shù)值上來(lái)完成。這種電路對(duì)數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域里的技術(shù)人員而言是眾所皆知的，這里不再贅述。
圖4示出本發(fā)明的一個(gè)模擬型實(shí)施例。這個(gè)電路可使用在需要提供一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)的信號(hào)的集成電路上。該電路比簡(jiǎn)單的低通濾波器更有利，因其利用一個(gè)相當(dāng)?shù)椭档碾娙萜鬟@可以以集成形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在圖4中，模擬輸入信號(hào)被耦合到端子200上，而偏差值Vref被耦合到端子201上。輸出信號(hào)可從連接點(diǎn)220上得到。輸入及輸出信號(hào)耦合到對(duì)應(yīng)于圖1中比較器12的比較器208的各自相應(yīng)的輸入端上。輸入信號(hào)及偏差值經(jīng)電阻器R1及R2加到節(jié)點(diǎn)202上。電阻器R1、R2、R7以及放大器204和206形成一個(gè)電壓求和網(wǎng)路。電阻器R1、R2及R7具有相同阻值。假定放大器204具有高增益，于是由放大器206提供的輸出信號(hào)等于輸入電壓加上偏值電壓。此輸入電壓加偏差電壓是該輸入信號(hào)和偏差信號(hào)的放大值。輸入信號(hào)加偏差信號(hào)及輸出信號(hào)耦合到響應(yīng)于圖1中比較器14的比較器210的各自相應(yīng)的輸入端上。比較器208及210僅在施加到其正輸入端的信號(hào)大于加到負(fù)輸入端上的信號(hào)時(shí)提供高電平輸出信號(hào)，反之則提供低電平輸出信號(hào)。
由比較器208及210提供的輸出信號(hào)被施加到一包括射極耦合晶體管212信電阻器R3的模擬或門(mén)的各自相應(yīng)的輸入端上。此或門(mén)的輸出被耦合以控制開(kāi)關(guān)S1，有選擇性地讓時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)到其他的開(kāi)關(guān)S2及S3。此時(shí)鐘信號(hào)當(dāng)其被耦合到開(kāi)關(guān)S2及S3時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)S2及S3，這時(shí)它呈現(xiàn)為一個(gè)高電平脈沖，而當(dāng)它呈現(xiàn)為一個(gè)低電平時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)S2及S3。耦合在開(kāi)關(guān)S2及S3的控制端及地電位之間的電阻器R6保證開(kāi)關(guān)S2及S3在無(wú)時(shí)鐘脈沖時(shí)是打開(kāi)的。
從比較器208來(lái)的輸出信號(hào)在緩沖放大器214中反相并且被耦合到開(kāi)關(guān)S2及S3的信號(hào)輸入端上。開(kāi)關(guān)S2及S3的信號(hào)輸出端分別被耦合到P型晶體管P1及n型晶體管N1的控制極上，該二晶體管被連接以相對(duì)于連接點(diǎn)220作為門(mén)控電流源。積分電容器C1耦合在連接點(diǎn)220及一固定電壓點(diǎn)之間。
晶體管P1當(dāng)其控制極被偏置得相當(dāng)負(fù)時(shí)使充電電流過(guò)電容器C1，而當(dāng)其控制電極被偏置得相當(dāng)正時(shí)有效地開(kāi)路。晶體管N1當(dāng)其控制極被偏置得相當(dāng)正時(shí)使放電電流過(guò)電容器C1，而在其控制極被偏置得相當(dāng)負(fù)時(shí)有效地開(kāi)路。耦合在晶體管P1的控制極與一正電源電位之間的電阻器R4以及耦合在晶器管N1的控制極與地之間的電阻器R5保證晶體管P1和N1在開(kāi)關(guān)S2及S3打開(kāi)時(shí)被截止。
當(dāng)開(kāi)關(guān)S1被或門(mén)閉合(允許工作)時(shí)，電容器C1根據(jù)比較器208輸出是高值還是低值而分別有選擇性地充電或放電。充電(或放電)的增量是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的寬度及晶體管P1(N1)的參數(shù)而定。正向或負(fù)向輸出轉(zhuǎn)換率將根據(jù)晶體管P1及N1所選擇的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)而決定是相等或是不等。
在開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)，在連接點(diǎn)220處的輸出信號(hào)對(duì)每個(gè)時(shí)鐘脈沖將加/減1。此響應(yīng)速率可藉助在輸出(220)與比較器208及210輸入端之間的反饋路徑中含有一衰減器而加長(zhǎng)。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)調(diào)整裝置，其特征在于，它包括一個(gè)用以接收輸入信號(hào)的輸入端；一個(gè)用以提供輸出信號(hào)的輸出端；響應(yīng)該輸入及該輸出信號(hào)、用以在該輸入信號(hào)分別大于和小于該輸出信號(hào)時(shí)提供具有第一及第二狀態(tài)的第一信號(hào)的裝置(12)；響應(yīng)該輸入信號(hào)及該輸出信號(hào)、用以在上述輸入信號(hào)大于上述輸出信號(hào)一個(gè)預(yù)定的偏差值時(shí)提供具有第二狀態(tài)的第二信號(hào)、反之則呈現(xiàn)上述第一狀態(tài)的裝置(14、10；400)；內(nèi)含存儲(chǔ)輸出值裝置(20)、響應(yīng)上述第一信號(hào)呈現(xiàn)的上述狀態(tài)、在上述第一和第二信號(hào)之中的一個(gè)呈現(xiàn)該第一和第二狀態(tài)的一個(gè)預(yù)定狀態(tài)時(shí)用以加或減上述輸出值的裝置(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)調(diào)整裝置，其特征在于，上述內(nèi)含用以存儲(chǔ)輸出值裝置的裝置包括用以對(duì)該第一和第二信號(hào)進(jìn)行“或”邏輯以提供一個(gè)“或”信號(hào)的裝置;一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器，可被允許工作以加/減一個(gè)計(jì)數(shù)值以響應(yīng)上述呈現(xiàn)一預(yù)定狀態(tài)的信號(hào)，在上述第一信號(hào)呈現(xiàn)上述第一和第二狀態(tài)中的一個(gè)預(yù)先狀態(tài)時(shí)由上述第一信號(hào)使該計(jì)數(shù)器加該計(jì)數(shù)值，而在上述第一信號(hào)呈現(xiàn)上述第一及第二狀態(tài)中的另一狀態(tài)時(shí)減該計(jì)數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)調(diào)整裝置，其特征在于，上述用以在該輸入信號(hào)大于或小于上述輸出信號(hào)時(shí)分別提供具有第一及第二狀態(tài)的第一信號(hào)的裝置包括一個(gè)“具有第一和第二輸入端以分別施加上述輸入及輸出信號(hào)的”比較器，并且被安排得僅在上述輸入信號(hào)大于該輸出信號(hào)時(shí)提供一個(gè)邏輯高輸出值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)調(diào)整裝置，其特征在于，上述的“用以在上述偏差輸入信號(hào)分別大于或小于上述輸出信號(hào)時(shí)提供的一個(gè)具有第二和第一狀態(tài)的第二信號(hào)的”裝置包括一個(gè)“具有第一和第二輸入端用以分別施加該偏差輸入及輸出信號(hào)的”比較器，并且被安排得僅在上述輸入信號(hào)大于上述輸出信號(hào)時(shí)提供一個(gè)邏輯高的輸出值;以及耦合到該比較器上用以將上述比較器提供的輸出值反相以產(chǎn)生第二信號(hào)的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用以調(diào)整一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)的信號(hào)調(diào)整裝置，其特征在于用以接收一個(gè)二進(jìn)制輸入信號(hào)的一個(gè)輸入端;用以提供一個(gè)二進(jìn)制輸出信號(hào)的一個(gè)輸出端;一個(gè)二進(jìn)制偏差信號(hào)源;耦合到該輸入端和該信號(hào)源的裝置，用以對(duì)上述二進(jìn)制偏差信號(hào)和上述二進(jìn)制輸入信號(hào)進(jìn)行求和運(yùn)算，以提供一個(gè)二進(jìn)制偏差輸入信號(hào);一個(gè)“具有第一及第二輸入端用以分別施加該二進(jìn)制輸入和二進(jìn)制輸出信號(hào)的”第一比較器，并且被安排得僅在該二進(jìn)制偏差輸入信號(hào)大于該二進(jìn)制輸出信號(hào)時(shí)提供一個(gè)邏輯高輸出值;耦合到上述第二比較器，以將該第二比較器提供的輸出值反相的裝置;一個(gè)或門(mén)電路，用以對(duì)第一比較器和用以反相的上述裝置所提供的信號(hào)進(jìn)行“或”邏輯，以產(chǎn)生一個(gè)“允許”信號(hào);一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器，具有耦合到上述第一比較器的一個(gè)U/D控制端，耦合到該門(mén)電路的一個(gè)“允許”端，一個(gè)用以接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入端，以及耦合到該輸出端的一個(gè)計(jì)數(shù)輸出端。
全文摘要
信號(hào)時(shí)間常數(shù)控制裝置包括可逆計(jì)數(shù)器20以認(rèn)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)脈沖。此計(jì)數(shù)值被用作為輸出信號(hào)。此輸出信號(hào)與輸入信號(hào)比較以提供決定計(jì)數(shù)器向上或向下計(jì)數(shù)的第一控制信號(hào)。輸出信號(hào)與偏離一個(gè)固定值的輸入信號(hào)比較，以提供一個(gè)與第一控制信號(hào)“或”邏輯的信號(hào)，而此“或”信號(hào)被用來(lái)使計(jì)數(shù)器“允許”/“不允許”工作。將一固定偏差值加到將被比較的輸入信號(hào)上可解除該系統(tǒng)在相對(duì)固定振幅輸入信號(hào)的時(shí)段期間交替加/減1的計(jì)數(shù)。
文檔編號(hào)H04N9/68GK1056389SQ9110319
公開(kāi)日1991年11月20日 申請(qǐng)日期1991年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月7日
發(fā)明者B·A·坎菲爾德, R·T·弗林 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司