AT394122B - Schaltungsanordnung zur erzeugung der dritten oberwelle eines sinusfoermigen signals - Google Patents

Description

AT 394 122 B

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung der dritten Oberwelle eines sinusförmigen Signals in einer Schaltung zur Verarbeitung von Videosignalen, mit einem Oberwellengenerator, welcher unter Steuerung durch das sinusförmige Signal ein Ausgangssignal liefert, welches die Grundwelle und die dritte Oberwelle des sinusförmigen Signals enthält, einem Linearverstärker, welcher ebenfalls das sinusförmige Signal empfängt und als dessen Grundwelle ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Größe im wesentlichen der Größe der Grundwelle des Ausgangssignals des Oberwellengenerators entspricht, und mit einer Kombinationsschaltung, welche die Ausgangssignale des Oberwellengenerators und des Linearverstärkers so kombiniert, daß die Grundwellenkomponente sich im wesenüichen auslöscht.

Signale der dritten Oberwelle werden bei einer Vielzahl elektrischer Schaltungsanwendungen benutzt. Beispielsweise können solche Signale verwendet werden als Schaltsignale (Zeitsteuersignale) für eine aktive Verzögerungsleitung in Leuchtdichte- oder Farbsignalverarbeitungskanälen eines Farbfernsehempfängers. Eine aktive Leuchtdichteverzögerungsleitung kann für eine Angleichung der Videosignallaufzeit des Leuchtdichtekanals an die Signallaufzeit oder Verzögerung dienen, die typischerweise im Farbsignalverarbeitungskanal des Empfängers auftritt. Verzögerungsleitungen für Leuchtdichte und Farbsignale können ebenfalls bei Anwendung von Kamm-filterungen benutzt werden. Solche Verzögerungsleitungen weisen üblicherweise eine Anzahl von Ladungsübertragungselementen auf, die auf ein Schaltsignal reagieren, dessen Frequenz zwei- oder dreimal größer als die höchste von der Verzögerungsleitung verarbeiteten Videosignalffequenz ist. Eine vorteilhafte Schaltffe-quenz ist die dritte Harmonische der Farbträgerfrequenz des Videosignals (also 10,7 MHz Schaltfrequenz), wenn die Farbträgerfrequenz entsprechend den US Femsehnormen 3,58 MHz beträgt

Generell sollte das Signal der dritten Harmonischen, das für diese oder andere Zwecke verwendet wird, keine Grundwelle (erste Harmonische) enthalten, und es sollte auch für eine ausreichende Unterdrückung oder Freiheit höherer Oberwellen als der gewünschten dritten Harmonischen gesorgt werden, damit das verarbeitete Signal nicht verfälscht wird (welches Signalkomponenten der ersten Harmonischen enthalten kann). Die Verwendung aufwendiger abgestimmter Filterschaltungen zur Extrahierung der dritten Oberwelle aus einem Signal, das harmonische Frequenzen oberhalb und unterhalb der dritten harmonischen Frequenz enthält, ist unerwünscht, weil solche Filter Abmessungen kosten und Komplexibüität der Schaltung erhöhen. Auch können Anordnungen mit abgestimmten Schaltungen Schwierigkeiten bei der Integration eines Generators für Signale der dritten Oberwelle bereiten, weil die Oberfläche auf einem integrierten Schaltungsplättchen begrenzt ist, ebenso wie die Anzahl der Anschlüsse, die zum Verbinden mit äußeren Schaltungskomponenten zur Verfügung stehen.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Schaltungsanordnung der eingangs angeführten Art zu schaffen, welche die oben beschriebenen Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Oberwellengenerator ein Begrenzerverstärker ist, welcher ein rechteckförmiges Ausgangssignal mit der Frequenz des sinusförmigen Eingangssignals erzeugt

Auf diese Weise wird ein unkomplizierter und wirtschaftlicher Generator für Signale der dritten Oberwelle beschrieben, der sich in integrierter Schaltung ausführen läßt. Dieser Oberwellengenerator für die dritte Harmonische eignet sich besonders für ein Farbfemsehsignalverarbeitungssystem mit einer integrierten Schaltung, die ein Kammfilter mit ladungsgekoppelten Elementen oder dgl. zur Lieferung kammgefilterter Leuchtdichte und Farbkomponenten des Femsehsignals an entsprechenden Ausgängen sowie eine weitere integrierte Schaltung zur Verarbeitung mindestens der durch das Kammfilter kammgefilterten Farbkomponente enthält Bei einem solchen System wird das mit ladungsgekoppelten Elementen aufgebaute Kammfilter typischerweise durch ein Signal getaktet dessen Frequenz (beispielsweise 10,7 MHz) dreimal so groß ist wie die Frequenz eines geräteintem erzeugten Bezugssignals von der Farbträgerfrequenz (also 3,58 MHz). Wird das Kammfiltertaktsignal aus dem Farbbezugssignal abgeleitet, dann ist es wichtig, daß das Farbbezugssignal nicht das vom Kammfilter kammgefilterte Farbsignal verfälscht Dies läßt sich praktisch und einfach mit einem Oberwellengenerator für die dritte Harmonische gemäß der Erfindung in einem System der beschriebenen Art erreichen.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Teils eines Farbfernsehempfängers mit dem Oberwellengenerator für die dritte Harmonische gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Schaltbild eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Schaltung, Fig. 3 weitere Details eines Teils eines Farbfernsehempfängers mit dem erfindungsgemäßen Oberwellengenerator.

In Figur 1 liefert eine Signalquelle (10), etwa ein Farbträgeroszillator eines Farbfernsehempfängers, eine kontinuierliche Sinusschwingung von der Frequenz des Farbträgersignals. Die Frequenz dieses Signals (3,579545 MHz) wird üblicherweise kurz mit 3,58 MHz angegeben. In diesem Beispiel hat das Signal die Form costnt (im folgenden als cosO bezeichnet) und wird einem Eingang eines linearen Verstärkers (20) und einem Eingang eines signalinvertierenden Amplitudenbegrenzerverstärkers (30) zugeführt.

Der Begrenzerverstärker (30) liefert eine symmetrische Rechteckschwingung als Ausgangssignal, welche sich nach der Fourier-Analyse in ihren Komponenten und ihrer Größe folgendermaßen ausdrücken läßt: -2- 4

AT 394 122 B --E (cosO -1/3 cos30 + 1/5 cos50 -1/7 cos70...) (1) π

Hierbei ist E die Spitzenamplitude des Rechteckschwingungssignals (also die halbe Amplitude zwischen den von Spitze zu Spitze gemessenen Begrenzungspegeln des Rechtecksignals).

Der Verstärker (20) liefert an einen Ausgang eine kontinuierliche Schwingung als verstärktes Signal der Quelle (10). Der Verstärkungsgrad des Verstärkers (20) ist so eingestellt, daß sein Ausgangssignal die Größe hat 4 — E cos0 . (2) π

Bei diesem Beispiel ist der Signalverstärkungsgrad des Verstärkers (20) so eingestellt, daß die Größe seines Ausgangssignals ausreicht, um die Größe der ersten harmonischen Komponente (Grundwelle) der Rechteckschwingung vom Begrenzer (30) gemäß Gleichung (1) zu kompensieren, also auszulöschen, wenn die Ausgangssignale des Verstärkers (20) und des Begrenzers (30) in einer Signalkombinationsschaltung (40) zusammengefaßt werden. Am Ausgang der Kombinationsschaltung (40) ergibt sich dann ein Signal der Form 4 --E (1/3 cos30 + 1/5 cos50 -1/7 cos70 ...). (3) π

Dieses resultierende Ausgangssignal ist von der ersten Harmonischen, also der Grundwellenkomponente, befreit, enthält jedoch Komponenten der dritten Oberwelle und höhere ungeradzahlige Oberwellenanteile. Die dritte Harmonische hat eine wesentlich größere Amplitude als die Oberwelle höherer Ordnung, so daß letztere für die meisten Fälle vernachlässigt werden können. Wenn es bei einem bestimmten System notwendig sein sollte, dann kann man die Amplituden der Oberwellen höherer Ordnung mit Hilfe eines relativ einfachen und billigen Tiefpaßfilters verringern, das an den Ausgang der Kombinationsschaltung (40) angeschlossen wird.

Figur 2 zeigt die schaltungsmäßige Ausführung der Verstärker (20) und (30) und der Signalkombinationsschaltung (40).

Der Verstärker (20) enthält zwei in Differenzschaltung zusammengeschaltete Transistoren (22) und (24) und eine zugehörige Stromquelle (25). Der Begrenzerverstärker (30) hat zwei in Differenzschaltung zusammengeschaltete Transistoren (32) und (34) und einen zugehörigen Stromquellentransistor (35). Von der Signalquelle (10) werden Signale einem Basiseingang des Transistors (24) im Verstärker (20) sowie einem Basiseingang des Transistors (34) im Verstärker (30) zugeführt. Die Rechteckausgangssignale des Verstärkers (30) erscheinen am invertierenden Kollektorausgangskreis des Transistors (34), und die Ausgangssignale des Verstärkers (20) treten am nichtinvertierenden Kollektorausgangskreis des Transistors (22) auf. Die Ausgangssignale des Begrenzers (30) werden über einen Folgertransistor (42) einem Signalkombinationswiderstand (45) im Kollektorkreis des Transistors (20) zugeführt, wo die Ausgangssignale der Verstärker (20) und (30) kombiniert werden, um das gewünschte Ausgangssignal der dritten Oberwelle gemäß Gleichung (3) zu ergeben. Dieses Signal wird über einen Folgertransistor (55) einem Ausgangsanschluß (Tq) zugeführt.

Die Spitzenamplitude des Rechteckausgangssignals des Begrenzerverstärkers (30) läßt sich einstellen durch geeignete Wahl eines Kollektorlastwiderstandes (37) und des Stromleitungspegels des Stromquellentransistors (35). Die Signalverstärkung des Verstärkers (20) läßt sich einstellen über die Bemessung der Werte des Kollektorwiderstands (35) und der Emittergegenkopplungswiderstände (27) und (28). Es sei auch bemerkt, daß bei anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Oberwellengenerators der Verstärker (20) ein invertierender Verstärker und der Verstärker (30) ein nichtinvertierender Begrenzerverstärker sein können. Alternativ können die beiden Verstärker (20) und (30) auch beide nichtinvertierende Verstärker in einem System sein, wo die Kombinationsschaltung (40) zur Eliminierung der Grundwellenkomponente subtraktiv arbeitet

Figur 3 zeigt weitere Details eines Farbfemsehsignalverarbeitungssystems mit einem Oberwellensignalgenerator für die dritte Harmonische der oben erwähnten Art Das in Fig. 3 gezeigte System enthält eine erste und eine zweite monolithische integrierte Schaltung (62) bzw. (70). Die integrierte Schaltung (62) enthält ein Kammfilter (65) (beispielsweise wie es in der US-PS 4,217,605 von J. E. Cames et al mit dem Titel "Comb Filter Employing A Charge Transfer Device With Plural Mutually Proportioned Signal Charge Inputs" beschrieben ist). Das Kammfilter (65) verarbeitet die ffequenzverschachtelten Leuchtdichte- und Farbkomponenten des Farbfemsehsignals und liefert kammgefilterte Leuchtdichte- und Farbkomponenten an getrennten Ausgängen. Die integrierte Schaltung (70) enthält eine Anordnung zur Verarbeitung der Leuchtdichte- und Farbkomponenten eines Farbfemsehsignalgemisches, wie es von der integrierten Schaltung (62) geliefert wird. -3-

Claims (5)

1. AT 394122 B Das Videosignalgemisch von der Quelle (60) wird dem invertierenden und dem nichtinvertierenden Signaleingang des Kammfilters (65) über einen externen Anschluß (1) zugeführt. In diesem Beispiel enthält das Kammfilter (65) eine Anordnung ladungsgekoppelter Elemente, die unter Steuerung durch über einen externen Anschluß (2) in noch zu erläuternder Weise zugeführte Schaltsignale gegenseitig kammgefilterte Färb- und Leuchtdichtesignale ((C) bzw. (Y)) an externe Ausgangsanschlüsse (3) und (4) liefern. Die kammgefilterten Leuchtdichte- und Farbsignale werden entsprechenden externen Eingangsanschlüssen (5) und (6) der integrierten Schaltung (70) nach Verarbeitung durch nicht dargestellte Bandfilter und Signalübertragungsschaltungen zugeführt. Die integrierte Schaltung (70) enthält eine Farbsignalverarbeitungsschaltung (72) zur Ableitung von Farb-differenzsignalen (r-y, g-y) und (b-y) aus dem kammgefilterten Farbsignal, und eine Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung (75) zur Lieferung eines kammgefilterten Leuchtdichtesignals in einer übertragenen Form. Die Ausgangssignale der Signalverarbeitungsschaltung (72) und (75) werden in einer Matrix (78) zur Lieferung von Farbbildsignalen (r, g) und (b) verarbeitet, die letztlich einer Bildwiedergaberöhre des Empfängers zugeführt werden. Die integrierte Schaltung (70) enthält auch einen spannungsgesteuerten Farbträgeroszillator (80) (etwa von der in der US-PS 4,020,500 beschriebenen Art), welcher der Farbsignalverarbeitungsschaltung (72) zugeordnet ist. Der Oszillator (80) enthält ein frequenzbestimmendes Kristallfilter (82), das zwischen die Anschlüsse (10) und (12) der integrierten Schaltung gekoppelt ist, und er liefert ein sinusförmiges Bezugssignal der Farbträgerfrequenz zur Verwendung durch die Signalverarbeitungsschaltung (72). Im vorliegenden Beispiel werden die das Kammfilter (65) bildenden ladungsgekoppelten Elemente zeitlich so gesteuert, daß sie auf ein Schaltsignal von etwa 10,7 MHz reagieren, welches die dreifache Frequenz des vom Oszillator (80) erzeugten Bezugssignals (üblicherweise als 3,58 MHz-Signal bezeichnet) hat. Dieses Schaltsignal stellt die dritte Oberwelle des Oszillatorbezugssignals von 3,58 MHz dar, welches von dem 3,58 MHz-Signal mit Hilfe des Signalgenerators (85) für die dritte Oberwelle erzeugt worden ist, der ebenfalls in der integrierten Schaltung (70) enthalten ist. Die Elemente des Signalgenerators (85) entsprechen den Elementen (20, 30 und 40), wie sie in Zusammenhang mit Figur 1 dargestellt und beschrieben sind. Der integrierten Schaltung (62) wird das Schaltsignal der dritten Oberwelle über Anschlüsse (12) und (2) zugeführt. Bei der Schaltung gemäß Figur 3 ist die Wahrscheinlichkeit minimal, daß das kombinierte Ausgangssignal des Kammfilters (65) durch das Farbbezugssignal verfälscht oder verunreinigt ist, da das Bezugssignal, welches zur Ableitung des Kammfilterschaltsignals benutzt wird, vom Kammfilter selbst isoliert ist PATENTANSPRÜCHE 1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung der dritten Oberwelle eines sinusförmigen Signals in einer Schaltung zur Verarbeitung von Videosignalen, mit einem Oberwellengenerator, welcher unter Steuerung durch das sinusförmige Signal ein Ausgangssignal liefert, welches die Grundwelle und die dritte Oberwelle des sinusförmigen Signals enthält, einem Linearverstärker, welcher ebenfalls das sinusförmige Signal empfängt und als dessen Grundwelle ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Größe im wesentlichen der Größe der Grundwelle des Ausgangssignals des Oberwellengenerators entspricht, und mit einer Kombinationsschaltung, welche die Ausgangssignale des Oberwellengenerators und des Linearverstärkers so kombiniert, daß die Grundwellenkomponente sich im wesentlichen auslöscht, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberwellengenerator ein Begrenzerverstärker (30) ist, welcher ein rechteckförmiges Ausgangssignal mit der Frequenz des sinusförmigen Eingangssignals erzeugt
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Begrenzerverstärker (30) oder der lineare Verstärker (20) einen signalinvertierenden Verstärker aufweist und daß die Kombinationsschaltung (40) eine Signalsummierschaltung ist
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzerverstärker (30) eine Ausgangslastimpedanz (37) aufweist, daß der Linearverstärker (20) eine Ausgangslastimpedanz (45) aufweist und daß die Ausgangssignale des Begrenzerverstärkers und des Linearverstärkers in der Lastimpedanz (45) eines dieser beiden Verstärker unter Auslöschung der Grundwelle summiert werden, sodaß das Ausgangssignal die dritte Oberwelle, nicht jedoch die Grundwelle enthält
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzerverstärker (30) ein symmetrisches Rechteckausgangssignal liefert, das auf Signalamplituden zwischen einem ersten und einem zweiten Begrenzungspegel begrenzt ist und relativ schnelle Übergänge zwischen den Begrenzungspegeln aufweist und eine Grundwelle von der Frequenz des sinusförmigen Signals sowie Oberwellen höherer Ordnung einschließlich einer dritten Oberwelle enthält und daß der Linearverstärker (20) ein sinusförmi- -4-
5. 5 AT 394 122 B ges Ausgangssignal erzeugt, dessen Amplitude im wesentlichen gleich 2/π mal so groß wie die von Spitze zu Spitze gemessene Amplitude des rechteckförmigen Signals ist, welches durch die beiden Begrenzungspegel definiert ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-