专利名称：视频信号钳位电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及钳位电路，并且特别地，涉及用于包含同步分量的复合视频信号的钳位电路。
背景技术：
众所周知，计算机监视器以及越来越多的高质量的电视机，以分量视频信号例如GBR(绿色、蓝色、红色)、YPbPr(亮度、蓝色差分、红色差分)的形式接收它们的显示信号。典型地，三个通道中的第一个(例如绿色和亮度信号)包含复合信号，其中包括视频(绿色或亮度)和同步分量(水平和垂直)。还有众所周知的，用于分量视频信号的消费者电子协会(CEA)标准(例如，CEA-770.1-C、CEA-770.2-C、CEA-770.3-C)规定也包含该同步分量的分量视频信号为单伏特峰峰信号，以信号峰值的一个极值(例如，极小或较低)作为同步信号分量顶端(tip)的峰值以及以相反的信号峰值的极值(例如，最大或较高)作为视频信号分量的最大电平的峰值，即，白色。例如，根据CEA-770.1-C标准，这些电压电平分别是-286mV(毫伏)和+714mV，当用于CEA-770.2-C和CEA-770.3-C标准时，这些电平分别是-300mV和+700mV。(对于这全部三种标准，用于其它两个分量信号Pb和Pr的电压电平是-350mV和+350mV。)为了在标准之内顺利的进行操作，必须精确地钳位视频信号以便各种信号分量符合这些电压范围。一种常规钳位技术是根据同步信号顶端来钳位信号的负峰值。但是，这种钳位技术对噪声是敏感的，而噪声能够导致负峰值更加向正或负漂移。另外，由于各种信号通道的特点，例如非线性信号放大，同步信号顶端的高度、或深度经常是不精确的。
发明内容
根据当前要保护的发明，一种用于在视频黑电平上钳位复合视频分量信号的电路和方法利用包含在该信号内的水平同步定时信息于一个在期望的黑电平下的时间间隔内钳位该信号。
根据本发明的一个实施例的视频信号钳位电路包括电极、信号检测和发生电路、以及钳位电路。该电极输送交流耦合复合信号，包括分别包含视频、水平同步和复合同步分量的第一、第二和第三时间间隔，其中复合同步分量包括水平和垂直同步分量。信号检测和发生电路耦合到电极上，并且响应交流耦合复合信号，检测水平同步分量并提供对应于该水平同步分量的控制信号，在第二时间间隔内保持并且在第一和第三时间间隔不保持。钳位电路耦合到电极和信号检测和发生电路，并且响应控制信号将电极钳位在钳位电压。
根据本发明的另一个实施例的视频信号钳位电路包括电极装置、信号检出器和发生器装置、以及钳位装置。该电极装置用于输送交流耦合复合信号，包括分别包含视频、水平同步和复合同步分量的第一、第二和第三时间间隔，其中复合同步分量包括水平和垂直同步分量。信号检出器和发生器装置响应交流耦合复合信号，检测水平同步分量并提供对应于该水平同步分量的控制信号，在第二时间间隔内保持并且在第一和第三时间间隔不保持。钳位装置响应控制信号，将该电极钳位在钳位电压。
根据本发明的另一个实施例，用于钳位视频信号的方法包括接收交流耦合复合信号，包括分别包含视频、水平同步和复合同步分量的第一、第二和第三时间间隔，其中该复合同步分量包括水平和垂直同步分量；检测水平同步信号分量来生成对应于该水平同步分量的控制信号，在第二时间间隔内保持并且在第一和第三时间间隔不保持；以及响应于该控制信号，将该交流耦合复合信号钳位在钳位电压上。
图1A和1B是用于分别带有二阶段和三阶段同步信号的视频信号的水平同步间隔的信号定时图。
图2是根据本发明实施例的视频信号钳位电路的功能框图。
图3示出复合视频信号的视频和同步信号分量的交互特性。
图4A、4B和4C示出图2所示电路检测的同步和钳位控制信号之间的时间关系。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的实施例。这种描述是说明性的而不限定本发明的范围。这些实施例描述的非常详细以便允许本领域普通技术人员实现本发明的主题，并且应当理解，在不背离本发明主题精神和范围的前提下，带有一些变化的其它实施例也可以被实现。
通过现有的公开，在上下文没有清楚指示相反的情况时，应当认为所述的各个电路元件在数量上可以是单数或复数的。例如，术语“电路”和“电路系统”可以包括单个元件或复数个元件，它们可以是有源的和/或无源的，并且连接或耦合在一起(例如，作为一个或多个集成电路芯片)以便提供所述的功能。另外，术语“信号”可以涉及一个或多个电流、一个或多个电压、或一个数据信号。在附图里，相同或相关的元件将具有相同的或相关的字母、数字或字母数字的标记。进一步的，虽然上下文中已经讨论的本发明可利用分离的电子电路系统来实现(优选的方式是一个或多个集成电路芯片)，但是可选择地，这种电路的任何一部分的功能可以通过利用一个或多个适当的编程处理器来实现，取决于将被处理的信号频率或数据率。
参考附图1A和1B，根据本发明的视频信号钳位电路通过检测同步信号顶端的出现来检测行水平同步信号分量，并且在钳位周期内利用这种检测信号来钳位该视频信号。众所周知，该钳位周期，也称作水平同步信号间隔的“后边缘黑电平(back porch)”，位于对应于合适视频信号标准的视频黑电平上(典型地是0伏特)。以及众所周知的，用于CEA-770.1-C标准的较低的Vs-和较高的Vs+同步顶端的电压电平是-286和+286毫伏，并且用于CEA-770.2-C标准和CEA-770.3-C标准的是-300和+300毫伏。通过利用同步信号顶端来确定用于建立该钳位周期定时的定时，这种视频信号钳位电路能够被使用于根据多个视频信号标准来钳位视频信号。
参考附图2，根据本发明的一个实施例的视频信号钳位电路100包括最小电压设置级102、同步检测级104、钳位脉冲发生级106、有源钳位电路108y，全部如所示的直接互相连接起来。如在下面将更详细讨论的，电路100利用第一分量视频信号Y来检测水平同步信号顶端的出现，从而确定用于提供交流耦合分量视频信号Yc的有源电压钳位的正确定时。这种有源视频信号钳位能被用于其它分量视频信号Pb、Pr，使用另外的有源钳位电路108b、108r来为交流耦合分量视频信号Pbc、Prc提供适当定时的视频钳位电压。
第一分量视频信号通道，例如复合的亮度信号Y，通过电容器C1交流耦合以便提供交流耦合复合分量信号Yc101。最小电压设定级102监视信号101的电压并且强制视频信号分量的负峰能够保持高于水平同步信号顶端的电压电平Vs-(附图1A和1B)。同步检测级104利用大约是同步信号顶端的二分之一(Vs-/2)的阈值来检测负水平同步信号顶端。该级104提供对应于水平同步信号顶端(下面将更详细的讨论)的检测信号105到钳位脉冲发生级106。当在垂直同步信号并不同样有效的那些时间间隔内检测水平同步信号顶端的时候，检测信号105是保持的。换句话说，在现有技术中众所周知的，两个同步信号的间隔作为复合视频信号的一部分。在水平回扫间隔期间，仅仅水平同步信号分量是存在的，而在垂直回扫间隔期间，水平和垂直同步信号分量都是存在的。对于本发明来说，同步检测信号105优选地仅在只有水平同步信号分量存在的间隔中保持。
钳位脉冲发生级106，响应该检测同步信号105，产生钳位控制信号107，使有源钳位电路108y在钳位周期(附图1A和1B)期间向交流耦合分量视频信号Yc提供有源钳位电压1109y。有源钳位电压1109y在参考电压下的钳位周期中钳位视频信号Yc，参考电压典型地为零伏特。
因此，电路100的操作能够如下来概括。一旦初始接收输入的视频信号Y，由于还没有稳定的同步信息，就禁止有源钳位电路108y。最小电压设定级102将建立低于水平同步信号顶端Vs-(例如，-325毫伏)的最小电压。对于CEA-770.1-C的操作，视频黑电平将初始设为-39毫伏，当用于CEA-770.2-C和CEA-770.3-C操作的时候，视频黑电平将初始设为-25毫伏。(这些最小电压值是相对于参考电压的，如上所述，参考电压一般是0伏特)。
同步检测级现在开始操作，并且开始检测水平同步信号顶端。接着水平同步信号的检测，同步检测信号105初始在钳位脉冲发生器的操作，其提供钳位控制信号107到有源钳位电路108y。有源钳位电路108y在钳位周期中钳位视频黑电平到参考电压。结果，水平同步信号顶端的峰将设置为适当的电平(用于CEA-770.1-C的-286毫伏和用于CEA-770.2-C和CEA-770.3-C的-300毫伏)。因为最小电压，如通过最小电压设定级102建立的最小电压是-325毫伏，该最小电压设置级102将不会影响所述有源钳位电路108y的激活和处理接下来的电路操作。
如上所述，类似的有源钳位电路108b、108r能够对其余交流耦合分量视频信号Pbc、Prc提供类似的有源钳位操作。
参考附图3，如上述讨论的，同步检测信号105优选地只在仅有水平同步信号信息存在的那些同步间隔中保持。在那些水平和垂直同步信息都存在的时间间隔中，也就是在垂直回扫间隔期间，检测同步信号105是不保持的，或不是有效的，以致不会在视频信号Yc不处于视频黑电平的时候导致钳位脉冲发生级106激活有源钳位电路108y。
参考附图4A，4B和4C，能够更好的理解同步检测105和钳位控制107的信号的相对定时。如上所述，检测同步信号105在检测到同步顶端出现的时间间隔之后保持。如图所示，在时间间隔t0-t1之间出现同步间隔的前沿。接着在时间间隔t1-t2之间出现同步信号顶端。接着在时间间隔t2-t3之间是后沿，在其间执行钳位。因此，检测同步信号105在时间间隔t1-t2之内是要求保持的。相应的，在钳位周期T2-T3之内，钳位脉冲发生级106利用根据一个或多个控制信号11(附图2)确定的控制信号保持期间t2a-t3a，来生成钳位控制信号107。这种控制信号11能够确定合适的延迟间隔t2-t2a以及用于有源钳位电路108y提供的合适的钳位电压的控制信号107的持续时间t2a-t3a。
在没有背离本发明的范围和精神的情况下，各种关于本发明的结构和操作方法的改变和替换，对于本领域技术人员来说都是显而易见的。尽管已经结合优选实施例来描述本发明，但是应该很清楚的是本发明所要保护的权利要求不应局限于所述的特定实施例。可以理解下面的权利要求书定义了本发明的范围并且覆盖了在这些权利要求范围之内的结构和方法及其等效物。
权利要求
1.一种包括视频信号钳位电路的装置，包括第一电极，用于传输交流耦合复合信号，包括分别包含视频、水平同步和复合同步分量的第一、第二和第三时间间隔，其中所述复合同步分量包括水平和垂直同步分量；信号检测和发生电路，耦合到所述第一电极上，并且响应所述交流耦合复合信号检测所述水平同步分量，并且提供对应于所述水平同步分量的控制信号，该控制信号在所述第二时间间隔中保持并且在所述第一和第三时间间隔中不保持；以及第一钳位电路，耦合到所述的第一电极和所述信号检测和发生电路系统，并且响应所述控制信号将所述第一电极钳位在钳位电压。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述信号检测和发生电路包括信号检测电路，耦合到所述第一电极并且响应所述交流耦合复合信号检测所述水平同步分量，并且提供对应于所述水平同步分量的检测信号；以及信号发生电路，耦合到所述信号检测电路和所述第一电极上，并且响应于所述检测信号提供所述控制信号。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述交流耦合复合信号包括基本上等于所述钳位电压的黑信号电平。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述控制信号基本上仅在所述第二时间间隔后面部分是保持的。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述交流耦合复合信号包括在所述第二时间间隔的所述后面部分中基本上等于所述钳位电压的黑信号电平；以及所述的控制信号基本上仅仅在所述的第二时间间隔后面部分中是有效的。
6.如权利要求1所述的装置，还包括第二和第三电极，用于传输第一和第二交流耦合色彩分量信号；第二钳位电路，耦合到所述的第二电极和所述信号检测和发生电路，并且响应于所述有效控制信号将所述第二电极钳位在所述钳位电压；以及第三钳位电路，耦合到所述第三电极和所述信号检测和发生电路，并且响应于所述有效控制信号将所述第三电极钳位在所述钳位电压上。
7.一种包括视频信号钳位电路的装置，包括第一电极装置，用于传输交流耦合复合信号，包括分别包含视频、水平同步和复合同步分量的第一、第二和第三时间间隔，其中所述复合同步分量包括水平和垂直同步分量；信号检测器和发生器装置，响应所述交流耦合复合信号检测所述水平同步分量，并且提供对应于所述水平同步分量的控制信号，该控制信号在所述第二时间间隔中保持并且在所述第一和第三时间间隔中不保持；以及第一钳位装置，响应所述控制信号将所述第一电极钳位在钳位电压上。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述交流耦合复合信号包括基本上等于所述钳位电压的黑信号电平。
9.如权利要求7所述的装置，其中所述控制信号基本上仅在所述第二时间间隔的后面部分保持。
10.如权利要求7所述的装置，其中所述交流耦合复合信号包括在所述第二时间间隔的后面部分中基本上等于所述钳位电压的黑信号电平；以及所述控制信号仅仅在所述第二时间间隔的后面部分中是有效的。
11.如权利要求7所述的装置，还包括第二和第三电极装置，用于传输第一和第二交流耦合色彩分量信号；第二钳位装置，用于响应所述有效控制信号将所述的第二电极钳位在所述的钳位电压上。第三钳位装置，用于响应所述有效控制信号将所述的第三电极钳位在所述钳位电压上。
12.一种用于钳位视频信号的方法，包括接收交流耦合复合信号，包括分别包含视频、水平同步和复合同步分量的第一、第二和第三时间间隔，其中所述复合同步分量包括水平和垂直同步分量；检测所述水平同步分量来生成对应于所述水平同步分量的控制信号，其在所述第二时间间隔上是保持的并且在所述第一和第三时间间隔上不保持；以及响应所述控制信号将所述交流耦合复合信号钳位在钳位电压上。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述检测所述水平同步分量来生成对应于所述水平同步分量的控制信号，其在所述第二时间间隔是保持的并且在所述第一和第三时间间隔是不保持的步骤包括检测所述水平同步分量来生成相应的检测信号；并且响应于所述检测信号产生所述控制信号。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述接收交流耦合复合信号，包括分别包含视频、水平同步和复合同步分量的第一、第二和第三时间间隔，包括接收包含基本上等于所述钳位电压的黑信号电平的交流耦合复合信号。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述检测所述水平同步分量来生成对应于所述水平同步分量的控制信号，其在所述第二时间间隔是保持的并且在所述第一和第三时间间隔是不保持的步骤包括所述控制信号仅仅在所述第二时间间隔的后面部分中是保持的。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述接收交流耦合复合信号，包括分别包含视频、水平同步和复合同步分量的第一、第二和第三时间间隔的步骤包括接收基本上等于所述钳位电压的黑信号电平的交流耦合复合信号；以及所述检测所述水平同步分量来生成对应于所述水平同步分量的控制信号，其在所述第二时间间隔是保持的并且在所述第一和第三时间间隔是不保持的步骤包括所述控制信号仅仅在所述第二时间间隔的后面部分中是保持的。
17.如权利要求12所述的方法，还包括接收第一和第二交流耦合色彩分量信号；响应于所述控制信号来钳位所述第一交流耦合色彩分量信号；以及响应于所述控制信号来钳位所述第二交流耦合色彩分量信号。
全文摘要
本发明公开一种用于在视频黑电平上的钳位复合视频分量信号的电路和方法，利用包含在该信号内的水平同步定时信息，在期望的黑电平下的时间间隔内钳位该信号。
文档编号H04N5/18GK1874419SQ20061009370
公开日2006年12月6日 申请日期2006年1月12日 优先权日2005年1月13日
发明者陈东伟 申请人:国家半导体公司