Устройство для восстановления постоянной составляющей видеосигнала Советский патент 1987 года по МПК H04N5/18 

Изобретение относится к промьш- ленности средств связи и может быть использовано при построении телевизионных камер, кодирующих устройств, блоков камерного канала и видеоконтрольных устройств телевизионной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение быстродействия при одновремен- ном расширении диапазона перестройки уровней привязки постоянной составляющей видеосигнала.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для восстановления постоянной составляющей видеосигнала; на фиг.2 - структурная электрическая схема формирователя уровней; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие принцип форми- ропаиия импульсов; на фиг.4 - вариан реализации части устройства.

Устройство содержит операционный усилитель 1, инвертирующий вход ко- торого соединен с выходом ключевого элемента 2, а неинвертирующий вход подключен к выходу источника 3 опорного напряжения, видеоусилитель 4 выход которого соединен с сигнальным входом ключевого элемента 2 и явля- ется выходом 5 устройства, генератор 6 тока и конденсатор 7, формирователь 8 уровней, ограничитель 9 сверху, ограничитель 10 снизу и коммутируемый генератор 11 тока. При этом первый и второй выходы формирователя 8 соединены соответственно через ограничители сверху 9 и снизу 10 с выходами генератора 6 тока, коммутируемого генератора 11 тока и управ- ля1оа1им входом ключевого элемента 2, вход формирователя 8 соединен с выходом источника 3 опорного напряжения, неинвертирующий вход видеоусилителя 4 соединен с выходом операцион- ного усилителя 1 и через конденсатор 7 с выходом ключевого элемента 2 инвертирующий вход видеоусилителя 4 является сигнальным входом 12, а вход коммутируемого генератора 11 тока - входом управления привязкой 1 устройства. Кроме того, формировател 8 содержит последовательно соединенные буферный каскад 14, элемент 15 сдвига и генератор 16 стабильного то ка, причем выход буферного каскада 14 является входом формирователя 8, выходы буферного каскада 14 и зле- мента 15 двига являются соответственно первым и вторым выходами формирователя 8.

Устройство работает следующим образом.

На инвертирующей вход видеоусилителя 4 поступает входной сигнал U, (фиг.За), в котором присутствуют служебные площадки, по временному положению совпадающие с гасящикт строчными импульсами. На неинвертирующий вход операционного усилителя 1 поступает опорный потенциал Е, определяющий уровень привязки видеосигнала на выходе видеоусилителя 4. На вход коммутируемого генератора 11 тока поступают импульсы управления привязкой Uynp (фиг. 36).

В момент действия импульса управления привязкой коммутируемый генератор 11 тока формирует токовый сигнал с величиной тока в импульсе, 21, причем данный ток втекает в узел, образованный соединением входов коммутируемого генератора 11 тока, генератора 6 тока, ограничителя 9 сверху, ограничителя 10 снизу и управляющего входа ключевого элемента 2. Часть тока величиной I ответвляется в генератор 6 тока, который формирует ток, вытекающий из указанного узла и равный этой величине. Другая часть тока коммутируемого генератора 11 тока, равная 1, протекает через ограничитель 9 сигнала сверху. Ограничитель 10 сигнала снизу в данный момент находится в нерабочем состоянии, поэтому потенциал управления входом ключевого элемента 2 Ujjnp равен уровню ограничения U, (фиг.2в).

Уровень ограничения U, равен постоянно присутствующему на соответствующем вьп{оде формирователя 8 уровней потенциалу с учетом разницы напряжений между входом и выходом ограничителя 9 сверху, которую можно обозначить UCM огр Определяя разницу потенциалов между входом и выходом буферного каскада 14 как U. , можн записать условие выбора соответствую щих потенциалов, согласно которому ключевой элемент 2 будет находиться в открытом состоянии

Ur- смогр ,, Е„„-к и,,.

от«р к.

где UerKO напряжение отпирания ключевого элемента 2.

.

в случар, когда буЛсрпмй кагкал выполнен в пиде эмиттерногс ппитори- теля, ограничитель 9 сверху пыткхпиек на биполярнгм транзисторе, а кгтюче- вой элемент 2 - на полевом транзисторе, который открыт при t можно считать, что U.. - U , Uo-txp,, Uiu . следовательно, U,K

Таким ооразом, при любых изменениях EJJI, в процессе перестройки уроп ня привязки потенциал упрапления ключевым элементом 2 также изменяется вслед за Е оп причем в момент вия импульса управления привязкой ключевой элемент 2 находится н открытом состоянии.

При этом замыкается отрицательная обратная связь, реализованная соединением выхода операционнот о усилителя 1 с неинвертирую11Д1М входом видеоусилителя 4. С учетом достаточно малого сопротивления открытого ключевого элемента 2 можно считать, что потенциал на выходе видеоусн.гтителя Д без изменений передается на инвертирующий вход операционного усилителя совместно с конденсатором 7, выгюл- няюйшм функцию интегратора, напряжение на выходе которого зависит от разниндз потенциалов входов, В таком случае с учетом действия отрицательной обратной связи производится сравнение выходног о напряжения Ь видеоусилителя 4 с опорным потенциалом EQJ и установка такого потенциала на неинвертирующем входе видеоусилителя 4, при котором вьшолняется условие (фиг.Зг).

Процесс установки выходного напряжения, называемого привязкой видеосигнала к заданному постоянному уровню, занимает конечное время

tjcT - 3, 3C(Rg,, отнро выхэу

где С - величина емкости конденсатора;R- ,, - выходное сопротивление

Яьи g,j

видеоусилителя ч;

R - проходное сопротивление открытого ключевого элемента 2;

р„ - выходное сопротивление

Ъ OV

операционного усилителя 1 .

В момент окончания действия импульса упрая.чения привязкой ток ком- м% тируе .юго генератора 11 тока ста1 П11 1

ноиитс.я рапным nv. iKi. При iTOM нып

камщим током 1 ггясратора h тч ка перезаряжается экпивалентиая парачит- J. ная емкость узла, к которому ппдклю- ЧСМ1 его выход, потрмциал -4,iia уменьшается, ограничитегтт. 9 скорху переходит в нерабочее состояние и включает- ся ограничитель 10 снизу, огрлничи- 10 пая потенциал ynpaRneinin ключевым тлсментом 2 на уровне U,, Данный уровень должен быть выбран и: условия

г cworp rMf,k rj 1, ч

15 где IJ joiip напряжение запирания

ключевого элемента 2; - разность потенциалов

между выводами элемента 1 5 сдпига.

/ ОДтш ключевого элемента 2 на поленом транзисторе данное условие выражается в том, чтобы (Jeas бьшо несколько больше напряже1н я отсечки по- леного транзистора. Следовательно, элемент 15 сдвига и генератор 16 тока нeoбxoди fы здесь дня юрмирорьания уровня управления ключевым элементом 2, соответствующего его HI.IKJHO- ченному состоянию, njui этом уровень 30 U также как и И,, является функцией опорного потенциала 1-, .

В момент включения клюмевог о элемента 2 цепь отрнцате. 1ьной оГ)рат}тй связи разрывается, инвертирующий вход

, операционного усилителя 1 отключается от выхода видеоусилителя 4, интегратор на операционном усилителе 1 и конденсаторе 7 переходит в режим хранения, обеспечивая на неинверти0 РУющем входе видеоусилителя 4 постоянное напряжение смещения.

Таким образом, любое изменение сигнала на инвертирующем входе видеоусилителя 4 с соответстауюпшм коэффи5 циентом передачи передается на выход и обеспечивается привязка уровня постоянной составляющей видеосигнала.

Формула изобретения

1. Устройство для восстановления постоянной составляюЕ1ей видеосигнала, содержащее операционный усилитель, : инвертирующий вход которого соединен с выходом ключевого элемента, а неинвертирующий вход подключен к выходу источника опорного напряжения, видеоусилитель, выход котсч л о .инен с сигнальным входом кл1 Т| . вого элемента

и является выходом устройства, генератор тока и конденсатор, о т л и - чающе. еся тем, что, с целью повышения быстродействия при одновременном расширении диапазона перестройки уровней привязки постоянной составляющей видеосигнала, в него введены формирователь уровней, ограничитель сверху, ограничитель снизу и коммутируемый генератор тока, причем первый и второй выходы формирователя уровней соединены соответственно через ограничитель сверху и ограничитель снизу с выходами генератора тока и коммутируемого генератора тока и подключены к управляющему входу ключевого элемента, вход формирователя уровней соединен с вЬтходом источника опорного напряжения, неинвертирующий вход видеоусилителя соединен с выходом операционного усилителя и через конденсатор - с выходом ключевого элемента, инвертируюпшй вход видеоусилителя является сигнальным входом устройства, а вход коммутируемого генератора тока - входом управления привязкой устройстпа.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что формироиа- тель уровней выполнен в виде последовательно соединенных буферного каскада, элемента сдвига и генератора стабильного тока, причем вход буфернога каскада является входом формирователя уровней, а выходы буферного каскада и элемента сдвига - соответственно первьгм и вторым выходами формирователя уровней,

3. Устройство по п,1, отличающееся тем, что ключерой элемент выполнен в виде полевого транзистора, исток которого является сигнальным входом, затвор- управляющим входом, а сток - выходом ключевого элемента.

4, Устройство по П.1, отличающееся тем, что видеоусилитель выполнен в виде операционного усилителя с параллельной отрицательной обратной связью по напряжению.

% Ьидеосигн

Чбых

Фца2.

Вход и МП.

упрарлениа

привязкой

. Фиг 4

Изобретение м.б. использовано при построении телевизионных камер, кодирующих устр-в, блоков камерного канала и видеоконтрольных устр-в телевизионной аппаратуры. Цель изобретения - повышение быстродействия при одновременном расширении диапазона перестройки уровней привязки постоянной составляющей видеосигнала. Устр-во содержит операц. у-ль 1, интегрирующий вход к-рого соединен с вьрсодом ключевого эл-та 2, а неинвертирующий вход подключен к выходу .источника опорного напряжения 3, видеоусилитель 4, г-р 6 тока, конденсатор 7, формирователь 8 уровней, ограничитель сверху 9, ограничитель снизу 10, коммутируемый г-р 11 тока. Формирователь 8 выполнен в виде последовательно соединенных буферного каскада, эл-та сдвига и г-ра стабильного тока. Эл-т 2 выполнен в виде по- .левого транзистора, исток к-рого яв ляется сигнальным входом, затвор - управляющим входом, сток - выходом. Видеоусилитель 4 Выполнен и виде операц. у-ля с параллельной отрицат. обратной связью по напряжению. 3 з.п. , ф-лы, 4 ил. с (С (Л со со сх фиг.1