УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ АМПЛИТУДЫ ВИДЕОСИГНАЛА Российский патент 1999 года по МПК H04N5/20 

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к средствам, предназначенным для автоматического регулирования амплитуды видеосигнала, и может быть использовано в телевизионных передающих камерах с датчиками изображения на приборе с зарядовой связью.

Известно устройство стабилизации амплитуды видеосигнала для датчика изображения на приборе с зарядовой связью, содержащее генератор тактовых импульсов, согласующие усилители, датчик изображения на приборе с зарядовой связью, видеоусилитель, датчик рассогласования, содержащий два компаратора напряжений, два D-триггера, делитель частоты импульсов, счетчик импульсов, RS-триггер, компаратор кодов, формирователь импульса конца строки или кадра, блок отсчетов длины строки или кадра [1].

Недостатком этого устройства является невысокое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, согласующие усилители, датчик изображения на приборе с зарядовой связью, видеоусилитель, датчик рассогласования, состоящий из двух детекторов уровня, элемент ИЛИ, два D-триггера, элемент И, реверсивный счетчик, блок регулирования времени накопления, выполненный на ПЗУ, RS-триггер, компаратор кода, блок задержки, формирователь импульса конца строки или кадра, блок отсчета длины строки или кадра [2].

Недостатком этого устройства является сложная аппаратная реализация.

Технической задачей изобретения является повышение быстродействия стабилизации амплитуды видеосигнала и упрощение конструкции устройства.

Техническая задача решается тем, что в устройство стабилизации амплитуды видеосигнала, содержащее генератор тактовых импульсов, согласующие усилители, датчик изображения на приборе с зарядовой связью, видеоусилитель, датчик рассогласования, D-триггер, реверсивный счетчик, блок отсчета длины строки или кадра, введенны элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, мультиплексор, блок управления разрешающим затвором и блок управления фотозатвором, формирователь импульса сброса, причем один выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу одного согласующего усилителя, чей выход соединен с соответствующим входом датчика изображения на приборе с зарядовой связью, другой выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу блока отсчета длины строки или кадра, причем один выход блока отсчета длины строки или кадра соединен с входом блока управления разрешающим затвором, а другие выходы блока отсчета длины строки или кадра соединены с информационными входами мультиплексора, выход которого соединен с входом блока управления фотозатвором, выход блока управления разрешающим затвором и выход блока управления фотозатвором соединены с входами других согласующих усилителей, выходы которых соединены с соответствующими входами датчика изображения на приборе с зарядовой связью, выход блока управления разрешающим затвором также подключен к счетному входу реверсивного счетчика и к входу формирователя импульса сброса, выход которого соединен с входом сброса D-триггера, выход датчика изображения на приборе с зарядовой связью соединен с входом видеоусилителя, чей выход подключен к одному входу датчика рассогласования, другой вход которого выполнен с возможностью подачи на него опорного напряжения, а выход соединен с тактовым входом D-триггера, на информационный вход которого подано напряжение высокого уровня, а выход подключен к входу выбора направления счета реверсивного счетчика и к одному из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другие входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика, к которым также подключены адресные входы мультиплексора, а выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к входу разрешения реверсивного счетчика.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства стабилизации амплитуды видеосигнала.

Устройство для стабилизации амплитуды видеосигнала содержит генератор тактовых импульсов 1, блок отсчета длины строки или кадра 2, мультиплексор 3, реверсивный счетчик 4, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, блок управления разрешающим затвором 6, блок управления фотозатвором 7, D-триггер 8, согласующие усилители 9, 10 и 11, формирователь импульса сброса 12, датчик изображения на приборе с зарядовой связью 13, видеоусилитель 14, датчик рассогласования 15, причем один выход генератора тактовых импульсов 1 подключен к входу одного согласующего усилителя 9, чей выход соединен с соответствующим входом датчика изображения на приборе с зарядовой связью 13, другой выход генератора тактовых импульсов 1 подключен к входу блока отсчета длины строки или кадра 2, причем один выход блока отсчета длины строки или кадра 2 соединен с входом блока управления разрешающим затвором 6, а другие выходы блока отсчета длины строки или кадра 2 соединены с информационными входами мультиплексора 3, выход которого соединен с входом блока управления фотозатвором 7, выход блока управления разрешающим затвором 6 и выход блока управления фотозатвором 7 соединены с входами других согласующих усилителей 10 и 11 соответственно, выходы которых соединены с соответствующими входами датчика изображения на приборе с зарядовой связью 13, выход блока управления разрешающим затвором 6 также подключен к счетному входу реверсивного счетчика 4 и к входу формирователя импульса сброса 12, выход которого соединен с входом сброса D-триггера 8, выход датчика изображения на приборе с зарядовой связью 13 соединен с входом видеоусилителя 14, чей выход подключен к одному входу датчика рассогласования 15, другой вход которого выполнен с возможностью подачи на него опорного напряжения, а выход соединен с тактовым входом D-триггера 8, на информационный вход которого подано напряжение высокого уровня, а выход подключен к входу выбора направления счета реверсивного счетчика 4 и к одному из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, другие входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика 4, к которым также подключены адресные входы мультиплексора 3, а выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 подключен к входу разрешения реверсивного счетчика 4.

Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала работает следующим образом.

Управление амплитудой видеосигнала осуществляется изменением времени накопления фотозаряда в фоточувствительной секции датчика изображения на приборе с зарядовой связью 13. Блок отсчета длины строки или кадра 2 формирует импульсные последовательности соответствующие различным временам накопления, которые коммутируются мультиплексором 3 на блок управления фотозатвором 7. Таким образом, с помощью изменения кода, представленного на выходе реверсивного счетчика 4 и поступающего на адресные входы мультиплексора 3, производится регулирование момента появления импульса конца строки или кадра, причем с помощью мультиплексора 3 можно осуществлять коммутацию так, что появление импульса конца строки или кадра будет происходить через любые промежутки времени, т.е. смена кода на выходе реверсивного счетчика 4 осуществляет регулирование времени накопления фотозаряда и, следовательно, амплитуды видеосигнала. Работа реверсивного счетчика 4 может быть запрещена, если счетчик находится в крайних, наименьшем и наибольшем положениях и соответственно необходимо уменьшение или увеличение амплитуды видеосигнала.

Рассмотрим случай, когда амплитуда видеосигнала в течение строки (или кадра) превысит заданный уровень опорного сигнала U_оп (фиг. 2).

В момент времени, когда амплитуда видеосигнала на выходе видеоусилителя 14 (фиг. 2а) превысит заданное значение U_оп, сработает детектор уровня 15, с выхода которого на счетный вход D-триггера 8 поступит импульс (фиг. 26), фронтом которого осуществляется запись в D-триггер 8 логической единицы, постоянно присутствующей на его информационном входе. С выхода D-триггера 8 (фиг. 2в) на управляющий вход реверсивного счетчика 4 поступит логическая единица, которая установит положительное направление счета. С приходом на тактовый вход реверсивного счетчика 4 импульса (фиг. 2г) с блока управления разрешающим затвором 6 датчика 13, код реверсивного счетчика 4 будет увеличен на единицу младшего разряда, если работа счетчика 4 разрешена, т. е. если на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 присутствует уровень логического нуля. По спаду импульса приходящего с блока управления разрешающим затвором 6, формирователь импульса сброса 12 сформирует импульс (фиг. 2д), который осуществит сброс D-триггера 8 в ноль. Изменение кода на выходе реверсивного счетчика 4 означает, что мультиплексор 3 осуществит коммутацию так, что на его выходе появится импульсная последовательность соответствующая меньшему времени накопления. Следовательно, процесс накопления информации датчика 13 завершится также несколько раньше по отношению к предыдущей строке или кадру (фиг. 2е). Сокращение времени накопления фотозаряда в секции накопления датчика 13 приведет к уменьшению амплитуды видеосигнала на его выходе.

В том случае, когда амплитуда видеосигнала на выходе видеоусилителя 14 не превысит заданного уровня U_оп (фиг. За), детектор уровня 15 не сработает, и D-триггер 8 останется в исходном состоянии (фиг. 3б, Зв). С выхода D-триггера 8 на управляющий вход реверсивного счетчика 4 поступит сигнал логического нуля (фиг. Зв), который установит отрицательное направление счета. С приходом на тактовый вход реверсивного счетчика 4 импульса (фиг. Зг) с выхода блока управления разрешающим затвором 6 датчика изображения на приборе с зарядовой связью 13, код реверсивного счетчика 4 будет уменьшен на единицу младшего разряда если работа счетчика 4 разрешена, т. е. если на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 присутствует уровень логического нуля. По спаду импульса приходящего с блока управления разрешающим затвором 6, формирователь импульса сброса 12 сформирует импульс (фиг. 2д), который осуществит сброс D-триггера 8 в ноль. Изменение кода на выходе реверсивного счетчика 4, означает что мультиплексор 3 осуществит коммутацию так, что на его выходе появится импульсная последовательность соответствующая большему времени накопления. Следовательно, секция накопления датчика 13 выключится также несколько позже по отношению к предыдущему концу строки или кадра (фиг. 3е). Увеличение времени накопления фотозаряда в секции накопления датчика изображения на приборе с зарядовой связью 8 приведет к увеличению амплитуды видеосигнала на его выходе.

Поскольку границы зоны нечувствительности устанавливаются с помощью дискретных радиоэлементов, то в следствии разброса их параметров, обусловленного технологией изготовления радиоэлементов, влиянием температуры и т. д., верхний и нижний уровни зоны могут в существенной мере отличаться от требуемых значений, что может привести к сужению или, наоборот, расширению зоны нечувствительности, а также к обоюдному смещению ее границ в ту или иную сторону. Все это способно значительно снизить точность стабилизации амплитуды видеосигнала. В предлагаемом устройстве амплитуда видеосигнала сравнивается лишь с одним заданным уровнем напряжения, т. е. отсутствует зона нечувствительности, присущая всем аналогичным устройствам. Между амплитудой видеосигнала и заданным уровнем осуществляется динамическое равновесие, позволяющее постоянно поддерживать необходимое отношение сигнал/шум. Кроме того, предлагаемое решение позволяет значительно снизить аппаратные затраты на реализацию поставленной задачи.

Достоинствами предлагаемого устройства, является то, что оно осуществляет быструю регулировку амплитуды видеосигнала и выполняется полностью на элементах интегральной микроэлектроники, что обеспечивает его высокую надежность и возможность микроминиатюризации.

Список использованных источников
1. А.С. 1483670 СССР, кл. H 04 N 5/20. Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала / В. С. Титов, В.А. Войтикова //1989, Бюл. N 20.

2. А.С. 1649684 СССР, кл. H 04 N 5/20. Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала / В. С. Титов, В.А. Войтикова //1991, Бюл. N 18.

Изобретение предназначено для автоматического регулирования амплитуды видеосигнала и может использоваться в телевизионных передающих камерах с датчиками изображения на приборе с зарядовой связью. Техническая задача решается тем, что в устройство стабилизации амплитуды видеосигнала, содержащее генератор тактовых импульсов, согласующие усилители, датчик изображения на приборе с зарядовой связью, видеоусилитель, датчик рассогласования, D-триггер, реверсивный счетчик, блок отсчета длины строки или кадра, введены элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, мультиплексор, блок управления разрешающим затвором, блок управления фотозатвором, формирователь импульса сброса. Управление амплитудой видеосигнала осуществляется изменением времени накопления фотозаряда в фоточувствительной секции датчика изображения на приборе с зарядовой связью. Технический результат: повышение быстродействия стабилизации амплитуды видеосигнала и упрощение конструкции устройства. 3 ил.

Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала, содержащее генератор тактовых импульсов, согласующие усилители, датчик изображения на приборе с зарядовой связью, видеоусилитель, датчик рассогласования, D-триггер, реверсивный счетчик, блок отсчета длины строки или кадра, один выход генератора тактовых импульсов подключен к входу одного согласующего усилителя, другой выход генератора тактовых импульсов подключен к входу блока отсчета длины строки или кадра, выходы согласующих усилителей соединены с соответствующими входами датчика изображения на приборе с зарядовой связью, чей выход соединен с входом видеоусилителя, выход которого подключен к одному входу датчика рассогласования, другой вход которого выполнен с возможностью подачи на него опорного напряжения, а выход соединен с тактовым входом D-триггера, на информационный вход которого подано напряжение высокого уровня, а выход подключен к входу выбора направления счета реверсивного счетчика, отличающееся тем, что в него введены элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, мультиплексор, блок управления разрешающим затвором, блок управления фотозатвором, формирователь импульса сброса, причем один выход блока отсчета длины строки иди кадра соединен с входом блока управления разрешающим затвором, а другие выходы блока отсчета длины строки или кадра соединены с информационными входами мультиплексора, выход которого соединен с входом блока управления фотозатвором, выход блока управления разрешающим затвором и выход блока управления фотозатвором соединены с входами других согласующих усилителей, выход блока управления разрешающим затвором также подключен к счетному входу реверсивного счетчика и к входу формирователя импульса сброса, выход которого соединен с входом сброса D-триггера, чей выход подключен к одному из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другие входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика, к которым также подключены адресные входы мультиплексора, а выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к входу разрешения реверсивного счетчика.