专利名称：数据限幅电路、集成电路和数据检测方法
技术领域：
本发明涉及数据限幅电路、集成电路和数据检测方法背景技术作为在以电视接收机用来接收的图像信号上重叠表示文字等的数据的方式，例如存在一种在欧洲进行的图文电视(teletext)方式。图文电视是在图像信号的垂直消隐期间内表示文字等的数据并进行发送的技术。为了在电视接收机中确认文字等，需要有将数据从发送来的图像信号中分离出来的电路，将该重叠数据从图像信号分离出的是数据限幅电路。在图文电视中带有表示数据有无的时钟同步信号(“脉冲信号”)，数据限幅电路将预先设定的时钟同步信号的振幅的中点设为限幅电平，并通过将该限幅电平设为基准，而从图像信号中分离出数据。
但是，在这些图像信号中，在发生了电视接收机造成的调谐偏移或接收状况变化的情况下，存在时钟同步信号的波形变化的情况。于是，因为限幅电平没有由于时钟同步信号的波形变形或振幅变化而变为时钟同步信号的振幅的中点，所以数据限幅电路不能正确地分离数据。因此，提出了一种即使在时钟同步信号的波形发生了变化的情况下，也可以正确决定限幅电平并读取数据的数据限幅电路。(例如，参考专利文献1)图6是表示现有的数据限幅电路的图。
现有的数据限幅电路具有保持时钟同步信号的上侧峰值电压的峰值保持电路90、保持时钟同步信号的下侧峰值电压的峰值保持电路91、电阻值相等的电阻R1、R2和比较仪41。另外，峰值保持电路90、91分别具有未图示的比较仪、运算放大器、电阻和电容。
图像信号被提供给比较仪41的+(非反转输入)端子，也被提供给峰值保持电路90、91。由峰值保持电路90检测出的上侧峰值和由峰值保持电路91检测出的侧峰值被串联的电阻R1(约10KΩ)、R2(约10KΩ)分压。被电阻R1、R2分压的中间电压作为用于从表示文字等信息的数据中提取逻辑值“1”和“0”的二值化数据的限幅电平，并被提供给比较仪41的-(反转输入)端子。并且，通过该比较仪41对图像信号和限幅电平进行比较，输出“HIGH(逻辑值1)”或者“LOW(逻辑值0)”作为比较结果。
图7是表示现有的数据限幅电路的动作的波形图。在由峰值保持电路90检测出时钟同步信号的上侧峰值的同时，由峰值保持电路91检测出时钟同步信号的下侧峰值。并且，通过从上侧峰值和下侧峰值算出中点来决定限幅电平。由此，即使在时钟信号的振幅偏移并变化了的情况下，也可以将限幅电平保持在时钟同步信号的振幅的中点电平。
专利文献1特开平11-41552号公报这样，在现有的数据限幅电路中产生了以下问题为了检测出时钟同步信号的上侧峰值和下侧峰值而需要两个峰值保持电路，并且，因为各个峰值电路都包含了大面积的运算放大器、电容、电阻，所以电路变大，所以在集成化的情况下，芯片的面积也增大。另外，还存在制造成本增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需使用峰值保持电路即可检测出时钟同步信号的振幅的中点电平，结果可以缩小电路并且在集成化的情况下缩小芯片面积的数据限幅电路、集成电路和数据检测方法。
本发明的主要发明是一种数据限幅电路，其中利用表示在图像信号内的特定扫描期间内有无重叠数据的脉冲信号，从上述图像信号中分离出上述数据，其特征在于，具备根据以规定的频率对输入信号进行采样时的上述输入信号的电平，来输出具有恒定值的差且增加或减少的数字信号的控制电路；将上述数字信号转换为模拟信号的转换电路；和将上述图像信号和上述模拟信号进行比较，并将该比较结果作为上述输入信号而输出到上述控制电路中的比较电路，并且，将与上述比较电路的比较结果对应的上述模拟信号设为用于从上述图像信号中分离出上述数据的限幅电平。
关于本发明的其他特征，可以通过附图和本说明书的记载来了解。
本发明因为无需峰值保持电路即可检测出时钟同步信号的振幅的中点电平，故可以缩小电路，并且可以在集成化的情况下缩小芯片面积。
图1是本发明的数据限幅电路的框图。
图2是用于说明本发明的数据限幅电路输入时钟同步信号时的动作的波形图的一例。
图3是用于说明本发明的数据限幅电路输入数据信号时的动作的波形图的一例。
图4是用于说明本发明的数据限幅电路输入时钟同步信号时的动作的波形图的第二实施例。
图5是用于说明本发明的数据限幅电路输入时钟同步信号时的动作的波形图的第三实施例。
图6是现有的数据限幅电路的框图。
图7是用于说明现有的数据限幅电路输入时钟同步信号时的动作的波形图的一例。
图中10-定时产生电路，20-控制电路，30-D/A转换器，40、41-比较仪，50、51-寄存器，60-标志，70-定时器，80-判断表，90、91-峰值保持电路。
具体实施例方式
<数据限幅电路结构>
本发明虽然能够利用于为了在图像信号中重叠文字等数据而使用时钟同步信号的各种方式中，但是在本实施方式中，仅对在图文电视方式中分离数据的情况进行说明。
图1是本发明的实施方式的数据限幅电路的框图。如该图所示，该数据限幅电路具有定时产生电路10、控制电路20、D/A转换器(“转换电路”)30、比较仪(“比较电路”)40。
定时产生电路10从包含在图像信号中的规定的垂直同步信号VSync和水平同步信号HSync生成能使控制电路20动作用的D/A控制许可信号(从“LOW”变成“HIGH”)。控制电路20通过生成D/A控制许可信号而能够动作(能够进行D/A控制)。另外，定时产生电路10具有定时器70，通过定时器70来调整D/A控制许可信号从“LOW”变为“HIGH”的定时。
控制电路20在能进行D/A控制的期间(D/A控制许可信号是“HIGH”)内，进行比较仪40的输出值的采样，并将具有恒定值的差且增加或减少的数字信号输出到D/A转换器30中。设定该采样的频率，以使其成为输入的时钟的倍数(例如4倍)。另外，控制电路20具有存储与D/A转换器30的输出中成为上限峰值的模拟信号的值对应的数字信号的值的寄存器(“第一保持电路50”)；存储与成为下限峰值的模拟信号的值对应的数字信号的值的寄存器(“第二保持电路”)51；对应于数据信号的增减而变化为“1”或“0”的标志60；和存储了与比较仪40的输出占空比对应的数字信号的增减比率的信息的判断表80。控制电路20接收CMP输出，将标志60的值设为“1”或者“0”。即，在CMP输出是“HIGH”的情况下，标志60表示“1”，在CMP输出是“LOW”的情况下，标志60表示“0”。
D/A转换器30将从控制电路20输出的数字信号转换为对应的模拟信号。
在比较仪40的+(非反转输入)端子中输入图像信号，在-(反转输入)端子中输入模拟信号。并且，比较仪40对图像信号和模拟信号进行大小比较，结果是，在图像信号大于模拟信号的情况下输出“HIGH”，在图像信号小于模拟信号的情况下输出“LOW”。
由此，可以将与CMP输出对应增加或者减少的模拟信号用作限幅电平，并且无需从时钟同步信号的上侧峰值和下侧峰值中检测出中点，以作为限幅电平。
<数据限幅动作>
图2表示用于说明本发明的实施方式的数据限幅电路的动作的波形。在本图中示出了输入时钟同步信号情况下的图像信号和模拟信号波形的关系。
在输入时钟同步信号之前，图像信号处于区分电平(与图像信号的振幅无关的基准电压)，模拟信号处于比区分电平低的电平。如果向定时产生电路10输入表示输入时钟同步信号的HSync，则由定时器70将D/A控制许可信号从“LOW”变为“HIGH”，并将控制电路20设为能动作(可能进行D/A控制)的状态。如本图所示，此时图像信号大于模拟信号，比较仪40的输出值(CMP输出)是“HIGH”。
在控制电路20中进行CMP输出的采样。此时，因为CMP输出是“HIGH”，所以数字信号具有恒定值的差地增加。D/A转换器30将与该数字信号对应的模拟信号输出到比较仪40中。由此，模拟信号以一定间隔进行增加。
在模拟信号变为大于图像信号的电平之后，带有一些定时差(由于电路而造成的延迟时间)且CMP输出变为“LOW”，进而带有一些定时差地结束模拟信号的增加。之后，到输入时钟同步信号为止，模拟信号继续保持该电平。这样，在即将输入时钟同步信号之前，模拟信号处于比图像信号高的状态。预先将模拟信号设为高于图像信号的状态，是因为如果在模拟信号低于图像信号的状态下直接输入时钟同步信号，则即使从区分电平开始增加图像信号，CMP输出也不变化，也无法进行输入时钟同步信号的检测的缘故。这样，在输入时钟同步信号之前，将模拟信号设在区分电平以上，预先了解与图像信号的差。
之后，输入时钟同步信号，如果图像信号大于模拟信号，则带有一些定时差(由于电路造成的延迟时间)地CMP输出变为“HIGH”。在控制电路20中，以时钟同步信号的N倍进行CMP输出的采样。此时，因为CMP输出是“HIGH”，所以数字信号带恒定值的差地增加。因为CMP输出是“HIGH”，故标志60表示为“1”。D/A转换器30将与该数字信号对应的模拟信号输出到比较仪40中。由此，模拟信号以一定间隔呈阶梯状增加。
并且，如果模拟信号大于图像信号，则带有一些定时差(由于电路造成的延迟时间)地CMP输出变为“LOW”。在控制电路20中，以时钟同步信号的N倍进行CMP输出的采样。此时，因为CMP输出是“LOW”，所以数字信号具有恒定值的差地减少。因为CMP输出是“LOW”，所以标志60表示为“0”。D/A转换器30将与该数字信号对应的模拟信号进行转换，并输出到比较仪40中。由此，模拟信号以一定间隔呈阶梯状减少。
该模拟信号的增加和减少的比率依存于CMP输出的占空比(CMP输出的“HIGH”和“LOW”的比率)。即，在模拟信号位于图像信号的时钟同步信号的下方时，CMP输出的“HIGH”比率增加，“LOW”比率减少。因此，在模拟信号的增减中，增加的比率大于减少的比率，结果是模拟信号增加。通过多次重复以上的动作，从而处于时钟同步信号的振幅下方的模拟信号的阶梯状波形接近时钟同步信号的振幅中点。即，比较仪40的输出接近占空比50％。
模拟信号的上限峰值或下限峰值可以根据处于控制电路20内的标志60的变化来判断。在标志60表示“1”时，模拟信号增加，在标志60表示“0”时，模拟信号减少。由此，标志60从“1”变化为“0”的点是模拟信号的上限峰值，从“0”变化为“1”的点是模拟信号的下限峰值。
另外，控制电路20内的寄存器50存储与模拟信号的上限峰值对应的数字信号的值，寄存器51存储与模拟信号的下限峰值对应的数字信号的值。例如，因为考虑到如果重复四次模拟信号的振幅，则模拟信号接近时钟同步信号的振幅中点，故在本实施方式中，相当于图2中的UP4和DN4的数字信号的值分别被存储在寄存器50、51中。UP4和DN4(上限峰值和下限峰值)是从表示时钟同步信号的输入的CMP输出的变化(ST)开始上升和下降各四次的模拟信号的振幅波形的峰值。
如果设定上限峰值和下限峰值，则模拟信号在各个峰值内推移并被控制电路20控制，以便不输出超过峰值的值。
图3表示用于说明输入了数据信号情况下的数据限幅电路动作的波形。
模拟信号的上限峰值和下限峰值是图2中设定的值，即UP4和DN4。虽然模拟信号随着图像信号进行与图2相同的阶梯状的增加或者减少，但是如果达到上限峰值(UP4)，则模拟信号被保持在该值，并被控制电路20控制，以便不会增加到上限峰值以上。随着图像信号的变化，如果模拟信号在上限峰值以下，则模拟信号呈阶梯状减少。并且，如果模拟信号到达下限峰值(DN4)，则模拟信号被保持在该值，并由控制20进行控制，以便不会减少到下限峰值以下。利用由这些动作得到的模拟信号的图像信号的大小，生成由逻辑值“0”或者“1”构成的多个比特数据，该多个比特数据作为文字数据等而被抽出。这样，通过预先设定上限峰值和下限峰值，并控制模拟信号以使其不超过各个峰值，从而能够将该模拟信号作为限幅电平并抽出数据。
(其他实施方式)图4表示用于说明本发明第二个实施方式的数据限幅电路的动作的波形。从输入时钟同步信号并开始增加模拟信号的DN1到DN2，都与第一控制电路20为了使模拟信号接近图像信号的振幅中点，从CMP输出的第一个振幅(从表示时钟同步信号输入的ST到下一次上升)的占空比(CMP输出的“HIGH”和“LOW”的比率)开始设定模拟信号的增加和减少的部分，以呈矩形增加、减少。
例如，在本图中，如果将CMP输出的第一个振幅的“HIGH”部分设为A，将“LOW”部分设为B，则矩形部的模拟信号的增加量a与A/(A+B)成比例，模拟信号的减少量b与B/(A+B)成比例。如本图所示，在模拟信号位于时钟同步信号的振幅下方的情况下，因为A＞B，所以a大于b。即，模拟信号在矩形变化中，增加的比率大于减少的比率，结果是模拟信号接近时钟同步信号的振幅中心。与这些A、B比率对应的模拟信号的增加、减少量的信息被预先存储在控制电路20内的判断表80中。A和B的差大于a和b的差，即，模拟信号增加的比率变大。
另外，模拟信号在呈矩形增加和减少之后，在规定时间内保持模拟信号的值。该保持时间与模拟信号的增加、减少相同，是由A和B的比率来决定的。即，在本图中，模拟信号的增加后的保持时间c变为时钟同步信号的1周期×A/(A+B)，模拟信号的减少后的保持时间d变为时钟同步信号的1周期×B/(A+B)。
在下一个振幅以后也继续相同的动作。即，根据一个振幅之前的CMP输出的占空比来设定模拟信号的增加减少中的变化量，并随着该增加量和减少量的差而呈矩形对模拟信号进行增减，由此，可以接近时钟同步信号的振幅中点，即，占空比50％(CMP输出的“HIGH”和“LOW”的比率相同)。
如上所述，通过呈矩形地进行增加和减少，从而可以减少模拟信号变化的次数，通过呈阶梯状增加或减少模拟信号，从而也可以减少电力的消耗量。
另外，图5表示用于说明本发明的第三实施方式的数据限幅电路的动作的波形。输入时钟同步信号并开始增加模拟信号的DN1到DN2都与第一实施方式(图2)相同。
控制电路20通过模拟信号通过重复模拟信号的增加或者减少中的任何一方，从而对其进行控制，以便接近占空比50％。例如，在本图中，如果将CMP输出的第一个振幅的“HIGH”部分设为A，将“LOW”部分设为B，则根据A和B的比来设定模拟信号的增加量a’。在A＞B的情况下，a’为正，并且模拟信号增加。相反，在A＜B的情况下，a’为负，模拟信号减少。在本实施方式中，因为A＞B所以a’为正，模拟信号如图所示地增加。相对于该A和B的比率的增加量(减少量)被预先存储在控制电路20内的判断表80中，A和B的差越大，a’的绝对值也越大。并且，在模拟信号增加(减少)之后，在相当于时钟同步信号的一个周期的时间内，保持该模拟信号的值。
在下一个振幅以后也继续相同的动作。即，通过根据一个振幅之前的CMP输出的占空比来调整模拟信号的增加或者减少量，从而使占空比接近50％。即，模拟信号的值接近时钟同步信号的振幅中点。通过以上的动作，可以减少使模拟信号发生变化的次数和量。
另外，在本实施方式中，虽然对在图文电视方式中使用本发明并分离出数据的方式进行了说明，但是，即使在图像信号的水平扫描期间(21H)中重叠了字幕数据的封闭字幕方式中，同样也可以使用本发明，并从图像信号中分离出文字数据。
如上所说明的，根据本实施方式，可以通过比较仪40的输出占空比来使模拟信号接近时钟同步信号的振幅的中点电平，并可以将该模拟信号作为限幅电平而从图像信号中分离出数据。由此，因为不使用包含在峰值保持电路中的大面积的运算放大器、电容、电阻，所以可以缩小电路，并可以在集成化的情况下缩小芯片的面积。
另外，通过预先存储模拟信号的规定振幅内的最大峰值和最小峰值，并在该范围内对模拟信号进行增减，则无需将限幅电平作为时钟同步信号的振幅的上限值、下限值的中点而检测出，可以轻易地抽出数据。成为该模拟信号的峰值的位置可以通过与数字信号的增减对应地变化为“1”或者“0”的标志而检测出。模拟信号虽然以DN1、UP1、DN2...的方式重复增加和减少，但是该增减变化的次数可以通过计数标志的值的变化来进行计测，并且可以设定任意振幅内的峰值来作为上限峰值或者下限峰值。
进而，相对于时钟同步信号的频率的采样间隔越短(本实施方式中是四倍)，精度越高，也可以与时钟同步频率的不同格式(例如，封闭字幕和图文电视)对应。
另外，通过在输入时钟同步信号之前将模拟信号设在图像信号的区分电平以上，从而控制电路可以在输入了时钟同步信号时，随时检测出CMP输出的变化，与此对应可以使模拟信号增加。
以上虽然基于其实施方式对本发明的实施方式进行了具体说明，但是并不限于此，也可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
权利要求
1.一种数据限幅电路，其中利用表示在图像信号内的特定扫描期间内有无重叠数据的脉冲信号，从所述图像信号中分离出所述数据，其特征在于，具备根据以规定的频率对输入信号进行采样时的所述输入信号的电平，来输出具有恒定值的差且增加或减少的数字信号的控制电路；将所述数字信号转换为模拟信号的转换电路；和将所述图像信号和所述模拟信号进行比较，并将该比较结果作为所述输入信号而输出到所述控制电路中的比较电路，并且，将与所述比较电路的比较结果对应的所述模拟信号设为用于从所述图像信号中分离出所述数据的限幅电平。
2.根据权利要求1所述的数据限幅电路，其特征在于，所述控制电路具备用于指示所述数字信号的增加或者减少的标志。
3.根据权利要求1或2所述的数据限幅电路，其特征在于，所述控制电路具备保持与所述模拟信号的上限峰值对应的数字信号的值的第一保持电路；和保持与所述模拟信号的下限峰值对应的数字信号的值的第二保持电路，控制将所述模拟信号的值设在所述上限峰值和所述下限峰值范围内的所述数字信号的值。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的数据限幅电路，其特征在于，所述控制电路利用比所述脉冲信号的频率高的频率进行采样。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的数据限幅电路，其特征在于，所述控制电路在输入所述脉冲信号之前，将所述模拟信号的值设为所述图像信号的值以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的数据限幅电路，其特征在于，所述控制电路根据从所述比较电路输出的比较结果的占空比，使所述模拟输出值的增加和减少的比率变化。
7.一种集成电路，其特征在于，将权利要求1～6中任一项所述的数据限幅电路进行集成化而成。
8.一种数据限幅电路的数据检测方法，其中该数据限幅电路利用表示在图像信号内的特定扫描期间内有无重叠数据的脉冲信号，从所述图像信号中分离出所述数据，其特征在于，具备根据以规定的频率对输入信号进行采样时的所述输入信号的电平，来输出具有恒定值的差且增加或减少的数字信号的步骤；将所述数字信号转换为模拟信号的步骤；和将所述图像信号和所述模拟信号进行比较，并将该比较结果作为所述输入信号而输出到所述控制电路中的步骤，并且，将与所述比较电路的比较结果对应的所述模拟信号设为用于从所述图像信号中分离出所述数据的限幅电平。
全文摘要
本发明提供一种无需使用峰值保持电路即可检测出时钟同步信号的振幅中点的电平，结果可以缩小电路，并且在集成化的情况下缩小芯片面积的数据限幅电路、集成电路和数据检测方法。其中具备根据以规定的频率对输入信号进行采样时的上述输入信号的电平，来输出具有恒定值的差且增加或减少的数字信号的控制电路；将上述数字信号转换为模拟信号的转换电路；和将上述图像信号和上述模拟信号进行比较，并将该比较结果作为上述输入信号而输出到上述控制电路中的比较电路，并且，将与上述比较电路的比较结果对应的上述模拟信号设为用于从上述图像信号中分离出上述数据的限幅电平。
文档编号H04N7/03GK1604638SQ20041008255
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月20日 优先权日2003年9月29日
发明者山崎慎一, 奥林政则 申请人:三洋电机株式会社