DE2507231B1 - Schaltungsanordnung zur Wiedereinfuehrung des Gleichspannungsanteils in einem Videosignal - Google Patents

Description

• Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung unabhängig von Bauelementetoleranzen ist. So werden beispielsweise Änderungen in den Basis-Emitter-Spannungen von bipolaren Transistoren oder in den Gate-Source-Spannungen von Feldeffekttransistoren durch die erfindungsgemäße Regelanordnung ebenfalls eliminiert.
• Ferner erhält man durch Verwendung eines Feldeffekt-Transistors in Drain-Schaltung einen sehr hochohmigen Impedanzwandler. Bei diesem hochohmigen Impedanzwandler werden temperaturabhängige Potentialunterschiede zwischen Eingang und Ausgang durch die eingefügte Regelschleife ausgeregelt.
• Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren. Von den Figuren zeigt F i g. 1 eine Prinzipschaltung nach der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, F i g. 2 eine Prinzipschaltung nach der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem OTA (Operational Transconductance Amplifier) und Fig.3 eine ausführliche Schaltungsanordnung nach der Erfindung.
• In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• In der Prinzipschaltung nach F i g. 1 wird über eine Klemme 1 das von einer niederohmigen Spannungsquelle (nicht gezeichnet) abgenommene Videosignal über einen Kondensator 2 dem Eingang eines Impedanzwandlers 3 zugeführt. Das am Ausgang des Impedanzwandlers 3 mit Klemme 4 abnehmbare Videosignal liegt über die Kontaktstrecke eines elektronischen Schalters 5 an dem inversen Eingang eines Differenzverstärkers 6. Der nichtinverse Eingang des Differenzverstärkers 6 mit Klemme 7 liegt an einem Bezugspotential Drei. Die beiden Eingänge des Differenzverstärkers 6 sind über einen Widerstand 8 verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 6 ist mit dem Eingang einer gesteuerten Stromquelle 9 verbunden, deren Ausgang an dem Belag des Kondensators 2 angeschlossen ist, der auch mit dem Eingang des Impedanzwandlers 3 verbunden ist.
• Die zuvor beschriebene Prinzipschaltung hat folgende Wirkungsweise: Die Kontaktstrecke des elektronischen Schalters 5 wird mit Hilfe der an einer Klemme 10 zugeführten Steuerspannung in den Austastintervallen des Videosignals geschlossen. Üblicherweise werden der Klemme 10 des elektronischen Schalters 5 horizontalfrequente Klemmimpulse zugeführt, die ein Schließen der Kontaktstrecke im Bereich der hinteren Schwarzschulter des an Klemme 4 abnehmbaren Videosignals bewirken. An dem inversen Eingang des Differenzverstärkers 6 liegt somit für die Dauer des Klemmimpulses an Klemme 10 eine Spannung, die dem jeweiligen Spannungspegel im Austastintervall des Videosignals entspricht. Entsprechend der Spannungsdifferenz zwischen diesem Spannungspegel im Austastintervall und dem Bezugspotential Uer an Klemme 7 erscheint im Ausgang des Differenzverstärkers 6 eine Differenzspannung. Diese Differenzspannung steuert die gesteuerte Stromquelle 9, deren Ausgangsstrom proportional der Differenzspannung ist. Wie eingangs erwähnt, wird die in den Kondensator 2 gespeicherte Ladung beispielsweise geringfügig über den Eingangswiderstand des Impedanzwandlers 3 in Form eines Stroms abgeführt. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird dieser abgeführte Strom durch die gesteuerte Stromquelle 9 wieder zugesetzt. Damit außerhalb des Klemmintervalls keine unkontrollierten Regelvorgänge eingeleitet werden, ist der inverse Eingang mit dem nichtinversen Eingang des Differenzverstärkers 6 über einen Widerstand 8 verbunden.
• Durch diese Maßnahme liegt außerhalb des Klemmintervalls an beiden Eingängen des Differenzverstärkers 6 gleiches Spannungspotential und damit am Ausgang des Differenzverstärkers 6 eine Differenzspannung von O Volt. Die gesteuerte Stromquelle 9 ist so dimensioniert, daß bei einer Differenzspannung von 0 Volt kein Strom am Ausgang der gesteuerten Stromquelle 9 fließt.
• Wie aus der Prinzipschaltung nach F i g. 1 ersichtlich ist, kann der Widerstand 8 auch entfallen, wenn die Kontaktstrecke des elektronischen Schalters 5 entweder zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers 6 und dem Eingang der gesteuerten Stromquelle 9 oder zwischen dem Ausgang der gesteuerten Stromquelle 9 und dem Eingang des Impedanzwandlers 3 angeordnet ist. Der elektronische Schalter 5 kann somit beliebig in der Reihenschaltung 6 und 9 angeordnet werden.
• Die Anordnung eines Differenzverstärkers mit nachgeschalteter gesteuerter Stromquelle ist unter der Bezeichnung Operational Transconductance Amplifier (OTA) bekannt. Eine derartige bekannte Anordnung ist beispielsweise in der Firmendruckschrift ICAN-6668 der Firma RCA vom September 1971 beschrieben.
• Danach unterscheidet sich ein OTA von einem üblichen Differenzverstärker dadurch, daß die Eingangsspannung proportional zum Ausgangsstrom ist. Über einen weiteren Anschluß kann beim OTA der Ausgangsstrom der gesteuerten Stromquelle beeinflußt werden.
• Das in der F i g. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt eine Prinzipschaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem solchen bekannten OTA.
• Auch hier wird, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1, über eine Klemme 1 und einen Kondensator 2 dem Eingang eines Impedanzwandlers 3 ein Videosignal zugeführt. Das am Ausgang des Impedanzwandlers 3 mit Klemme 4 abnehmbare Videosignal wird direkt dem inversen Eingang des OTA 11 zugeführt. Der nichtinverse Eingang des OTA 11 mit Klemme 7 liegt an dem Bezugspotential Und. ach hier ist der inverse Eingang über einen Widerstand 8 nichtinversen Eingang des OTA-S verbunden. Über einen weiteren Anschluß des OTA 11 mit Klemme 12 ist der Ausgangsstrom des OTA 11 unabhängig von der Eingangsspannung einstellbar.
• An Klemme 12 liegt ein positives Klemmimpulssignal.
• Der Ausgang des OTA 11 ist an den Belag des Kondensators 2 angeschlossen, der mit dem Eingang des Impedanzwandlers 3 verbunden ist. Die Wirkungsweise dieser Prinzipschaltung entspricht im wesentlichen der zuvor beschriebenen Prinzipschaltung nach F i g. 1. Der in der Fig. 1 gezeigte elektronische Schalter 5 kann beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 entfallen, da durch den zusätzlichen Anschluß bei einem OTA der Ausgangsstrom in Abhängigkeit vom Klemmimpulssignal an Klemme 12 an- und abschaltbar ist.
• Bei der detailierter ausgeführten Schaltungsanordnung nach F i g. 3 wird über Klemme 1 und Kondensator 2 das zu klemmende Videosignal der Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors 13 zugeführt. Der Feldeffekttransistor 13 ist in Drain-Basis-Schaltung geschaltet und liegt über einen Source-Widerstand 14 an einem negativen Potential 15 und mit der Drain-Elektrode an einem positiven Potential 16. Das am Ausgang des Source-Folgers 13, 14 an Klemme 4 niederohmig abnehmbare Videosignal kann einmal direkt über die Klemmen 17 und 18 dem inversen Eingang des OTA 11 zugeführt sein oder zum anderen über einen zwischen den Klemmen 17 und 18 befindlichen Tiefpaßfilter 19.
• Die Verwendung eines Tiefpaßfilters 19 wird erforderlich, wenn Farbvideosignale geklemmt werden sollen.
• Bei Farbvideosignalen befindet sich im horizontalen Austastintervall ein Farbsynchronsignal (Burst). Die Schwingungen des Farbsynchronsignals würden bei einer direkten Zuführung des Burstes an den inversen Eingang des OTA 11 ebenfalls regelnd wirken, d. h. daß der Burst ohne Zwischenschaltung eines Tiefpaßfilters 19 teilweise ausgeregelt würde.
• Die auf der linken Seite der Fig.3 dargestellten Spannungs-Zeit-Diagramme zeigen eine horizontale Austastlücke des Farbvideosignals. Der mit S bezeich- nete Impuls stellt den Synchronimpuls dar und das mit B bezeichnete Paket den Burst. Der unter diesem Spannungs-Zeit-Diagramm dargestellte positive Klemmimpuls soll die zeitliche Lage eines Klemmimpulses auf der hinteren Schwarzschulter des Farbvideosignals kennzeichnen. Ein solcher positiver Klemmimpuls wird über Klemme 12 dem zusätzlichen Anschluß des OTA 11 zugeführt.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Wieaei einführung des Gleichspannungsanteils iri einem Videosignal, bei welcher in Abhängigkeit vom Spannungspegel des über einen Kondensator und einen Impedanzwandler zugeführten Videosignals der Gleichspannungspegel des Videosignals im Austastintervall geregelt wird, gekennzeichnet durch einen Differenzverstärker (6), dessen invertierendem Eingang das vom Impedanzwandler (3) abnehmbare Videosignal und dessen nichtinvertierendem Eingang ein Bezugspotential (drei) zugeführt ist, und eine geregelte Stromquelle (9), deren Eingang mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (6) verbunden ist, und an deren Ausgang im Austastintervall ein Strom abnehmbar ist, der dem Kondensator (2) zugeführt ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit einem Impulssignal gesteuerten Schalter (5), der in Reihe mit den in Reihe geschalteten Differenzverstärker (6) und Stromquelle (9) angeordnet ist und der eine Unterbrechung des Stromflußes in den Kondensator (2) außerhalb des Austastintervalls bewirkt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (6) und die Stromquelle (9) in einer integrierten Form (OTA) ausgeführt sind.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß einem in der integrierten Form (OTA) vorgesehenen Anschluß (12) zur Einstellung des am Ausgang der Stromquelle (9) abnehmbaren Stroms ein Impulssignal mit solcher Polarität zugeführt ist, daß der Stromfluß in den Kondensator (2) außerhalb des Austastintervalls gesperrt ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler (3) mit einem Feldeffekt-Transistor (13) in Drain-Schaltung aufgebaut ist, bei welcher die Gate-Elektrode mit dem Kondensator (2) verbunden ist, daß der Ausgang der Drain-Schaltung mit dem inversen Eingang der integrierten Form (OTA) verbunden ist, daß der nichtinverse Eingang der integrierten Form (OTA) an dem Bezugspotential (drei) liegt und daß der Ausgang der integrierten Form (OTA) an der Gate-Elektrode des Feldeffekt-Transistors (13) angeschlossen ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Impedanzwandlers (3) und dem Videosignaleingang des Differenzverstärkers (6 bzw. 11) ein Filter (19) geschaltet ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Wiedereinführung des Gleichspannungsanteils in einem Videosignal, bei welcher in Abhängigkeit vom Spannungspegel des über einen Kondensator und einem Impedanzwandler geführten Videosignals der Gleichspannungspegel des Videosignals im Austastintervall geregelt wird.

   Wird ein Wechselspannungssignal mit variablem Gleichspannungsanteil über einen wechselspannungsgekoppelten Verstärker geführt, dann geht der Gleichspannungsanteil im Wechselspannungssignal verloren.

   Zur Wiedereinführung des verlorengegangenen Gleichspannungsanteil dienen Klemmschaltungen.

   Aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 47 607 ist bekannt, Wechselspannungssignale mit periodischen Bezugswerten, z. B. Videosignale mit Austastintervallen, mit einem Kondensator zu übertragen und nach dem Kondensator den Bezugswert mit einem Schalter auf ein bestimmtes Bezugspotential zu bringen. Derartige bekannte Klemmschaltungen weisen den Nachteil auf, daß der Kondensator durch Eingangswiderstände nachgeschalteter Stufen, z. B. Emitterfolger, entladen oder aufgeladen wird. Durch das Entladen oder Aufladen des Kondensators wird der Bezugswert des Signals verändert. Weitere Nachteile bestehen darin, daß durch Verwendung eines Schalters Störungen in Form von Schaltspitzen im Signal entstehen und daß mit bipolaren Transistoren aufgebaute Schalter gewöhnlich einen nicht vernachlässigbaren undefinierten Durchlaßwiderstand und eine temperaturabhängige Restspannung haben. Der Durchlaßwiderstand des Schalters und die Kapazität des Kondensators bilden eine Zeitkonstante, die die Klemmgeschwindigkeit undefiniert begrenzt. Die Restspannung des Schalters beeinflußt den Bezugswert.

   Ferner ist aus der Zeitschrift »Electronics«, 20. Dezember 1973, S. 114 bis 115, eine Klemmschaltung für Videosignale bekannt, bei welcher im Austastintervall der jeweilige Spannungspegel des Videosignals in einem Speicherkondensator gespeichert wird. Der gespeicherte Spannungspegel dient außerhalb des Austastintervalls zur Nachführung des Gleichspannungsanteils im Videosignal. Diese bekannte Klemmschaltung erfordert drei Differenzverstärker, drei Operationsverstärker und zwei Feldeffekttransistoren und ist damit sehr material-und kostenaufwendig.

   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet und weniger aufwendig ist. Außerdem soll die Schaltungsanordnung unempfindlich gegen Störungen, z. B. gegen sogenannter Dropouts bei der Magnetaufzeichnung, sein.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Differenzverstärker, dessen invertierenden Eingang das vom Impedanzwandler abnehmbare Videosignal und dessen nichtinvertierenden Eingang ein Bezugspotential zugeführt ist, und eine geregelte Stromquelle, deren Eingang mit dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden ist, und an deren Ausgang im Austastintervall ein Strom abnehmbar ist, der dem Kondensator zugeführt ist.

   Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind den Kennzeichen der Unteransprüche zu entnehmen.

   Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist den Vorteil auf, daß durch Bildung einer Regelschleife während des Austastintervalls keine temperaturabhångigen Änderungen im Gleichspannungsanteil des Videosignals auftreten.