专利名称：分离视频信号中同步信号的装置与其方法
技术领域：
本发明涉及一种分离信号中同步信号的装置与其方法，且特别涉及一种 分离视频信号中同步信号的装置与其方法。
背景技术：
请参考图1，其为视频信号的波形图。视频信号包括同步信号SYNC及数 据信号Data。数据信号Data与同步信号SYNC的电平区间不同，通常数据信 号Data所可能有的电压值大于同步信号SYNC的电压值。对视频信号的接收 器而言，必须先将视频信号中的同步信号SYNC分离出来，接收器根据同步信 号SYNC的频率才能进一步产生像素时钟(Pixel Clock),并处理视频信号。
在传送视频信号时，传输器的输出与接收器所能接收的直流电平经常会 不相同。如此一来，接收器所接收的视频信号可能会超过接收器可以正常操 作的电压范围。因此，以往的视频同步分离装置是先将所接收的视频信号先 进行电容耦合(AC coupling),以将传输器与接收器之间的直流电压隔离。接 着，再利用视频钳位电路来将耦合后的视频信号的直流电压电平锁定至所需 的电压值。接着，由于视频信号的同步信号SYNC及数据信号Data的电平区 间不同，视频同步分离装置利用 一个比较器及参考,电压将视频信号中的同步 信号SYNC分离出来。
然而，以往的视频钳位电路的设计是利用模拟的电路回路来固定电容耦 合后的视频信号，由于模拟电路对于参数的精准度的要求较高，因此此种方 式容易受到IC工艺因素的干扰而出现直流电平变动以及回路带宽漂移的现 象。回路的带宽会限制所能处理的同步信号SYNC的频率范围。此外，利用模 拟的电路回路也容易出现回路不稳定的问题，因而增加设计上的复杂度。因 此，如何能有效地增加视频同步分离装置所能处理的视频信号的频率范围， 并且可以改善回路不稳定的问题，仍是一尚待解决的课题
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种分离视频信号中同步信号的装 置与其方法，以解决以往钳位回路电路不稳定的问题，并可以有效地处理不
同频率范围的视频信号。
根据本发明的目的，提出一种分离视频信号中同步信号的装置，用于接 收一视频信号，视频信号包括一同步信号与一数据信号，数据信号与同步信 号的电平区间不同，装置包括一电容、 一电平判断电路、 一电平调整电路、 一同步信号分离电路。此电容用于接收视频信号，并对视频信号进行电容耦 合，以获得一耦合信号。电平判断电路用于接收耦合信号，并将耦合信号的 电压与多个参考电压进行比较。所述参考电压定义出多个参考电压区间。所 述参考电压区间之一为 一预定参考电压区间。电平判断电路根据一预定时间 区段内的耦合信号的最小电压所对应的参考电压区间来输出 一调整信号。电 平调整电路具有多个电流源，用于接收调整信号并据以控制所述电流源以调 整耦合信号的直流电平，直到耦合信号的最小电压实质上位于预定参考电压 区间为止。而同步信号分离电路则是用以当耦合信号的最小电压实质上位于 预定参考电压区间时，根据一分离参考电压，以从耦合信号中分离出同步信 号。分离参考电压邻近于预定参考电压区间。
根据本发明的目的，更提出一种分离视频信号中同步信号的方法，适用 于一显示装置，显示装置用于接收一视频信号，视频信号包括一同步信号与 一数据信号，数据信号与同步信号的电平区间不同，此方法包括下列步骤。 首先，对视频信号进行电容耦合，以获得一耦合信号。接着，比较耦合信号 的电压与多个参考电压，些参考电压定义出多个参考电压区间，些参考电压 区间之一为一预定参考电压区间。然后，根据一预定时间区段内的耦合信号 的最小电压所对应的参考电压区间产生一调整信号。接着，根据调整信号以 控制多个电流源，以调整耦合信号的直流电平，直到耦合信号的最小电压实 质上位于预定参考电压区间为止。之后，当耦合信号的最小电压实质上位于 预定参考电压区间时，根据一分离参考电压，以从耦合信号中分离出同步信 号，分离参考电压邻近于预定参考电压区间。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳 实施例，并配合附图，作详细"i兌明如下。
图1示出了视频信号的波形图。
图2示出了依照本发明一较佳实施例的分离视频信号中同步信号的装置 的方块图。
图3示出了依照本发明较佳实施例的分离视频信号中同步信号的装置的 详细电J吝图的一例。
图4示出了依照本发明较佳实施例的参考电压VI至V4及调整信号SAdj 的关系图。
图5示出了依照本发明较佳实施例的操作控制信号Pl、第一周期信号Sl 与第二周期信号S2的时序图。
图6示出了依照本发明较佳实施例的分离视频信号中同步信号的装置的 电路仿真结果图。
附图符号说明10第一比较器
20第二比较器
30第三比较器
40第四比较器
50第五比较器
60最小值检测单元
70最小值记录单元
80参考电压产生器
210:电容
220:电平判断电路
222:比專交电^各
224:最小值记录器
225:视频钳位电路
230:电平调整电路
232:粗调充电电流源
234:微调充电电流源
236-微调放电电流源
238粗调放电电流源
240同步信号分离电鴻^250:振荡器
260:周期控制电路
具体实施例方式
请参照图2，其示出了依照本发明一较佳实施例的分离视频信号中同步 信号的装置的方块图。分离视频信号中同步信号的装置200设置于显示装置， 例如液晶屏幕，用以接收视频信号VS。其中，视频信号VS包括同步信号SYNC 及数据信号Data,如图1所示。装置200包括电容210、视频钳位电路225 及同步信号分离电路240。视频钳位电路225包括电平判断电路22Q及电平 调整电路230。.电容21Q用于接收视频信号VS，并对视频信号VS进行电容耦 合(AC Coupling),以获得耦合信号Sc。
电平判断电路220用于接收耦合信号Se,并将耦合信号Se的电压与多个 参考电压进行比较，所述参考电压定义出多个参考电压区间。所述参考电压 区间之一 为 一预定参考电压区间。电平判断电路2 2 0根据一预定时间区段内 的耦合信号的最小电压所对应的参考电压区间来输出 一调整信号SAdj。
电平调整电路230,具有多个电流源，用于接收调整信号SAdj并据以控制 所述电流源以调整耦合信号Se的直流电平，直到耦合信号Se的最小电压实质 上位于预定参考电压区间为止。
同步信号分离电路240用以当耦合信号Su的最小电压实质上位于预定参 考电压区间时，根据一分离参考电压，以从耦合信号Sc中分离出同步信号。 分离参考电压邻近于预定参考电压区间。
接下来将详细说明分离视频信号中同步信号的装置200如何判断耦合信 号Se的最小电压是否位于预定参考电压区间。请参考图3,其示出了依照本 发明较佳实施例的分离视频信号中同步信号的装置的详细电路图的一例。电 平判断电路220包括比较电路222及最小值记录器224。比较电路222包括 多个比较器，例如包括第一比较器IO、第二比较器20、第三比较器30及第 四比较器40。比较器IO、 20、 30及40的一端(例如是每个比较器的正输入 端)分别接收耦合信号S"第一比较器10的另一端(例如是负输入端)接收第
一参考电压VI,且第一比较器10将第一参考电压VI与耦合信号Sc;的电压进
行比较，以输出第一指示信号Dl。第二比较器20的另一端(例如是负输入端) 接收第二参考电压V2，且第二比较器20将第二参考电压V2与耦合信号Sc的电压进行比较，以输出第二指示信号D2。第三比较器30的另一端(例如是负 输入端)接收第三参考电压V3,且第三比较器30将第三参考电压V3与耦合 信号Sc的电压进行比较，以输出第三指示信号D3。第四比较器40的另一端(例 如是负输入端)接收第四参考电压V4，且第四比较器40将第四参考电压V4 与耦合信号Sc的电压进行比较，以输出第四指示信号D4。其中，V1>V2〉V3〉V4。 如图4所示，参考电压VI至V4定义出多个参考电压区间Rl至R5。参 考电压区间R1是电压大于V1的区间，参考电压区间M是电压介于V1及V2 之间的区间，参考电压区间R3是电压介于V2及V3之间的区间，参考电压区 间R4是电压介于V3及V4之间的区间，而参考电压区间R5则为电压小于V4 的区间。
如图3所示，最小值记录器224包括最小值检测单元60及最小值记录单 元70。最小值检测单元60用于接收第一指示信号D1、第二指示信号D2、第 三指示信号D3及第四指示信号D4以判断耦合信号的电压所对应的参考电压 区间。最小值记录单元70用于记录预定时间区段内的耦合信号Sc的最小电压 所对应的参考电压区间，并据以输出调整信号SAdj。其中，预定参考电压区间 例如为参考电压区间R3。
请参考图4，其示出了依照本发明较佳实施例的参考电压VI至V4及调 整信号S^的关系图。调整信号S^例如包括有第一放电信号UP2、第二放电 信号UP1、锁定信号Lock、第一充电信号DN1及第二充电信号DN2。当耦合 信号Sc的电压大于第一参考电压VI时，指示信号D1 D4皆被使能。当耦合 信号Sc的电压介于第一参考电压VI及第二参考电压V2之间，第一指示信号 Dl非使能，且指示信号D2 D4皆被使能。当耦合信号Sc的电压介于第二参 考电压V2及第三参考电压V3之间，指示信号Dl ~D2非使能，且指示信号 D3-D4被使能。当耦合信号Sc的电压介于第三参考电压V3及第四参考电压 V4之间，指示信号D1-D3非使能，且第四指示信号D4被使能。当耦合信号 Sc的电压小于第四参考电压V4时，指示信号Dl ~ D4皆被非使能。
因此，最小值检测单元60可以根据指示信号D1 D4的状态，以得知该 耦合信号Se的电压所对应的参考电压区间，其为参考电压区间Rl至R5其中 之一。最小值检测单元60在预定时间区段中，取出多个耦合信号Sc的电压所 对应的参考电压区间，并找出这些参考电压区间中电压最小者，即为耦合信 号Sc的最小电压所对应的参考电压区间。举例来说，若最小值检测单元60在预定时间区段中，取出IO个耦合信号Se的电压所对应的参考电压区间Rl、
R2、 Rl、 R2、 R3、 R4、 R4、 R3、 R1及R2的话，由于参考电压区间R4所包含 的电压为V3至V4之间，是所出现的Rl至R4所包含的电压(V4以上)的最小 者，故知耦合信号Se的最小电压所对应的参考电压区间为R4。
当耦合信号Sc的最小电压所对应的参考电压区间为Rl时，第一放电信号 UP2被使能。当耦合信号Sc的最小电压所对应的参考电压区间为R2时，第二
放电信号UP1被使能。当耦合信号Sc;的最小电压所对应的参考电压区间为R3
时，锁定信号Lock被使能。当耦合信号Sc的最小电压所对应的参考电压区间 为R4时，第一充电信号DN1被使能。当耦合信号Sc的最小电压所对应的参考 电压区间为R5时，第二充电信号DN2被使能。
如图3所示，电平调整电路230更包括粗调充电电流源232、微调充电 电流源234、微调放电电流源236及粗调放电电流源238。当第一放电信号 UPZ被使能时，粗调放电电流源238被使能，以提供第一放电电流作为调整 电流I一，以降低耦合信号Se的直流电平。当第二放电信号UP1被使能时，微 调放电电流源236被使能，以提供第二放电电流作为调整电流IAdj,以降低耦 合信号Sc:的直流电平。当第一充电信号DN1被使能时，微调充电电流源234 被使能，以提供第一充电电流作为调整电流IAdj,以提高耦合信号Se的直流电 平。当第二充电信号DM被使能时，粗调充电电流源232被使能，以提供第 二充电电流作为调整电流Ldj，以提高耦合信号Se的直流电平。其中，第二放 电电流的绝对值小于第 一放电电流的绝对值，且第一充电电流的绝对值实质 上小于第二充电电流的绝对值。
当耦合信号Sc的最小电压实质上位于该预定参考电压区间R3之外，亦即 位于参考电压区间R1、 R2、 R4或R5之时，调整信号S^根据耦合信号Sc的 最小电压所对应的参考电压区间，以选择性地使能微调放电电流源236、微 调充电电流源234、粗调;改电电流源238及该4且调充电电流源232之一，以 调整耦合信号Se的直流电平。
而当耦合信号Sc的最小电压位于预定参考电压区间R3内之时，锁定信号 Lock是使能，分离视频信号中同步信号的装置200是锁定的状态，耦合信号 Sc的直流电平不需进行调整，故此时调整信号S^会非使能微调放电电流源 236、微调充电电流源234、粗调放电电流源238及粗调充电电流源232,而 耦合信号Se的直流电平将会实质上维持在原有的电平。此外，同步信号分离电路240包括分离比较器50及参考电压产生器80。 分离比较器50用以比较耦合信号Sc与分离参考电压V5。当分离视频信号中 同步信号的装置200是锁定的状态，亦即耦合信号Se的最小电压实质上位于 预定参考电压区间R3时，分离比较器50根据分离参考电压V5,以从耦合信 号Sc中分离出同步信号SYNC并输出。分离参考电压V5邻近于预定参考电压 区间R3。本实施例中，分离参考电压V5较佳地大于预定参考电压区间R3内 的任一电压，亦即大于参考电压V2。参考电压产生器80用于提供参考电压 VI ~ V4及分离参考电压V5。
请参考图5，其示出了依照本发明较佳实施例的操作控制信号P1、第一 周期信号Sl与第二周期信号S2的时序图。视频同步分离装置200更包括振 荡器250及周期控制电路260。振荡器250用于提供视频同步装置200所需 的操作控制信号P1。周期控制电路260用于接收操作控制信号P1，并将操作 控制信号Pl降频后产生第一周期信号Sl与第二周期信号S2。第一周期信号 Sl传送至最小值检测单元60,第二周期信号S2传送至最小值记录器224。 电平判断电路220的最小值检测单元60根据操作控制信号Pl来判断耦合信 号S。的电压所对应的参考电压区间。例如，当控制信号Pl为上升缘时，最小
值检测单元60撷取当时耦合信号Sc:的电压所对应的参考电压区间。
电平判断电路220的最小值检测单元60根据第一周期信号Sl的周期决 定预定时间区段。例如，预定时间区段是第一周期信号Sl的周期At,。而在 第一周期信号Sl的上升缘之时，最小值检测单元60由预定时间区段内所得 的所有参考电压区间，决定耦合信号Sc的最小电压所对应的参考电压区间。
电流源232、 234、 236、 238被使能的时间长度由第二周期信号S2的使 能时间的长度所决定。举例来说，若第二充电信号DN2为使能，粗调充电电 流源232使能的时间长度可设计成等于AU。亦即，粗调充电电流源2 32是 在第二充电信号DN2为使能且第二周期信号S2为使能的情况下为使能。如此， 藉由使电流源仅在At2内使能，可使耦合信号Se的直流电压不致于太过快速 地改变，而导致装置200不稳定。较佳地，第一周期信号S1及第二周期信号 S2的频率低于同步信号SYNC的频率。
请参考图6,其示出了依照本发明较佳实施例的分离视频信号中同步信 号的装置的电路仿真结果图。假设VI设为60mV, V2设为55mV, V3设为50mV， V4设为45mV,而V5设为40mV。首先，耦合信号的最小电压约为85mV,远大于预定参考电压区间R3中的任一电压(50niV至55fflV),且大于Vl,故第一放 电信号UP2被使能，电平调整电路230根据被使能的第一放电信号UP2输出 调整电流I一以对耦合信号Se的直流电平进行调整。经过数个周期之后，耦 合信号的最小电压降低至预定参考电压区间R3附近，但仍稍大于V2，因此 第二放电信号UP1被使能，电平调整电路230根据被使能的第二放电信号UP1 输出较小的调整电流I阁以对耦合信号Se的直流电平进行微调。由图6可知， 当第二放电信号UP1被使能时，耦合信号Sc的最小电压下降的速度减緩。再 经过数个周期之后，耦合信号Sc的最小电压介于预定参考电压区间R3，因此 锁定信号Lock被使能。此时，通过同步信号分离电路240,同步信号SYNC 将会成功地被分离出来。 .
上述实施例是以包括四组比较器的电平判断电路22G举例说明之，然并 不限于此。
本发明上述实施例所揭露的分离视频信号中同步信号的装置用以调整电 容耦合后的视频信号的直流电平，将所接收的视频信号通过电容耦合之后， 与预设的参考电压进行比较，并将比较后所得的电容耦合的最小电压所对应 的参考电压区间记录在最小值记录器之中。电平调整电路根据最小值记录器 所记录者来对耦合信号的直流电平进行调整。此外，电平调整电路可具有可 才是供两种不同电流大小的充电电流源以及放电电流源，因此可以将耦合信号 的直流电平进行较精确的调整。本发明的装置较不容易因为电路工艺的误差， 而产生无法精确操作的问题，而且也可减少回路不稳定的现象。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定 本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和 范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视本发明申 请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种分离视频信号中同步信号的装置，用于接收一视频信号，该视频信号包括一同步信号与一数据信号，该装置包括一电容，用于接收该视频信号，并对该视频信号进行电容耦合，以获得一耦合信号；一电平判断电路，用于接收该耦合信号，并将该耦合信号的电压与多个参考电压进行比较，所述参考电压定义出多个参考电压区间，所述参考电压区间之一为一预定参考电压区间，该电平判断电路根据一预定时间区段内的该耦合信号的最小电压所对应的该参考电压区间来输出一调整信号；一电平调整电路，用以接收该调整信号并据以调整该耦合信号的直流电平，直到该耦合信号的最小电压实质上位于该预定参考电压区间；以及一同步信号分离电路，用以当该耦合信号的最小电压实质上位于该预定参考电压区间时，根据一分离参考电压，以从该耦合信号中分离出该同步信号。
2. 如权利要求l所述的装置，其中，该电平判断电路包括一参考电压产 生器以产生所述参考电压及该分离参考电压，该分离参考电压邻近于该预定 参考电压区间。
3. 如权利要求1所述的装置，其中，当该耦合信号的最小电压大于该预 定参考电压区间中的任一电压时，该调整信号用于使该电平调整电路降低该 耦合信号的直流电平；且当该耦合信号的最小电压小于该预定参考电压区间 中的任一电压时，该调整信号用于使该电平调整电路提高该耦合信号的直流 电平。
4. 如权利要求l所述的装置，其中，该电平判断电路包括 一比较电路，包括多个比较器，所述比较器的一端分别接收该耦合信号，所述比较器的另一端分别接收所述参考电压；以及一最小值记录器，用于根据所述比较器的输出信号，以判断该耦合信号 的电压所对应的参考电压区间，该最小值记录器更用以记录该预定时间区段 内的该耦合信号的最小电压所对应的该参考电压区间，并据以输出该调整信
5. 如权利要求l所述的装置，其中，该电平调整电路具有多个电流源，依据该调整信号控制所述电流源以调整该耦合信号的直流电平，直到该耦合 信号的最小电压实质上位于该预定参考电压区间。
6. 如权利要求5所述的装置，其中，所述电流源包括 一微调放电电流源，用以降低该耦合信号的直流电平； 一微调充电电流源，用以提高该耦合信号的直流电平； 一粗调放电电流源，用以降低该耦合信号的直流电平；以及 一粗调充电电流源，用以提高该耦合信号的直流电平；其中，该调整信号根据该耦合信号的最小电压所对应的该参考电压区间， 以选择性地使能该微调放电电流源、该微调充电电流源、该粗调放电电流源 及该粗调充电电流源之一 ；其中，当该耦合信号的最小电压位于该预定参考电压区间内之时，该调 整信号非使能该微调放电电流源、该微调充电电流源、该粗调放电电流源及 该4且调充电电流源。
7. 如权利要求l所述的装置，其中，该同步信号分离电路包括一分离比较器，用于比较该耦合信号与该分离参考电压以输出该同步信
8. 如权利要求1所述的装置，更包括一振荡器，用于提供该装置所需的一操作控制信号；以及 一周期控制电路，用于将该操作控制信号降频后产生一第一周期信号与 一第二周期信号，该电平判断电路根据该操作控制信号来判断该耦合信号的 电压所对应的该参考电压区间，该电平判断电路根据该第一周期信号的周期 决定该预定时间区段，所述电流源被使能的时间长度由该第二周期信号的使 能时间所决定。
9. 如权利要求8所述的装置，其中，该第一周期信号及该第二周期信号 的频率低于该同步信号的频率。
10. —种分离视频信号中同步信号的方法，适用于一显示装置，该显示 装置用于接收一视频信号，该视频信号包括一同步信号与一数据信号，该方 法包括(a) 对该视频信号进行电容耦合，以获得一耦合信号；(b) 比较该耦合信号的电压与多个参考电压，所述参考电压定义出多个参 考电压区间，所述参考电压区间之一为 一预定参考电压区间；(C)根据一预定时间区段内的该耦合信号的最小电压所对应的该参考电压区间产生一调整信号；(d) 根据该调整信号以调整该耦合信号的直流电平，直到该耦合信号的最 小电压实质上位于该预定参考电压区间；以及(e) 当该耦合信号的最小电压实质上位于该预定参考电压区间时，根据一 分离参考电压，以从该耦合信号中分离出该同步信号。
11. 如权利要求IO所述的方法，其中，当该耦合信号的最小电压大于该 预定参考电压区间中的任一电压时，降低该耦合信号的直流电平，且当该耦 合信号的最小电压小于该预定参考电压区间中的任一电压时，提高该耦合信 号的直流电平。
12. 如权利要求IO所述的方法，其中，在该步骤(d)中，依据该调整信 号控制多个电流源以调整该耦合信号的直流电平，直到该耦合信号的最小电 压实质上位于该预定参考电压区间。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，所述电流源包括一微调放电电流 源、一^1调充电电流源、 一粗调放电电流源、及一粗调充电电流源，该微调 放电电流源用于降低该耦合信号的直流电平，该微调充电电流源用于提高该 耦合信号的直流电平，该粗调放电电流源用于降低该耦合信号的直流电平， 该粗调充电电流源用于提高该耦合信号的直流电平，该步骤(d)包括该调整信号根据该耦合信号的最小电压所对应的该参考电压区间， 以选择性地使能该;微调放电电流源、该微调充电电流源、该粗调放电电流源 及该粗调充电电流源之一 ；以及当该耦合信号的最小电压位于该预定参考电压区间内之时，该调整 信号非使能该微调放电电流源、该微调充电电流源、该粗调放电电流源及该4且调充电电流源。
14. 如权利要求IO所述的方法，其中，该分离参考电压实质上大于该预 定参考电压区间内的任一电压，该分离参考电压邻近于该预定参考电压区间。
15. 如权利要求10所述的方法，更包括 产生一操作控制信号；降频该搡作控制信号，以产生一第一周期信号与一第二周期信号； 根据该操作控制信号来判断该耦合信号的电压所对应的该参考电压区 间；以及根据该第一周期信号的周期决定该预定时间区段；其中，所述电流源被使能的时间长度与该第二周期信号的使能时间相关。
16.如权利要求15所述的方法，其中，该第一周期信号及该第二周期信号的频率低于该同步信*的频率。
全文摘要
一种分离视频信号中同步信号的装置。用于接收视频信号以获得一耦合信号。电平判断电路接收耦合信号，并将耦合信号的电压与多个参考电压进行比较。所述参考电压定义出多个参考电压区间。所述参考电压区间之一为一预定参考电压区间。电平判断电路根据一预定时间区段内的耦合信号的最小电压所对应的参考电压区间来输出一调整信号。电平调整电路具有多个电流源，用于接收调整信号并据以控制所述电流源以调整耦合信号的直流电平。同步信号分离电路则在当耦合信号的最小电压实质上位于预定参考电压区间时，从耦合信号中分离出同步信号。
文档编号H04N5/08GK101304477SQ200710102818
公开日2008年11月12日 申请日期2007年5月9日 优先权日2007年5月9日
发明者苏聪宜, 黄国展 申请人:奇景光电股份有限公司