专利名称:数字电视系统的射束电流限制装置的制作方法
本发明是关于数字电视系统的射束电流限定装置。
在电视接收机或监视器中，要求限定图象管(显象管)的射束电流量以防止图象模糊(电子束光点的劣化)和图象管掩膜产生热变形。
在数字电视系统中，可以通过改变数字-模拟转换器的基准电压来完成射束电流的限定。数-模拟转换器把经数字处理的亮度和色差信号(或I和Q信号)转换成相应的模拟信号。这样一种射束电流的限定装置(BCL)由“数字2000VLSI数字电视系统”提供，可作为一组从西德Freiburg ITT公司内金属部的集成电路来使用，ITT公司出版的同一名称的用户资料中叙述了这个系统。
在上述类型的BCL装置中，由于对三个不同的数-模转换器的基准电压进行了控制，失配的发生会在再现图象时产生彩色误差，特别是在靠近视频信号的黑色电平(OIRE单位)(国际无线电工程协会标准单位)的低射束电流电平上更为严重。
上述数字电视系统中，也包括一个自动的显象管偏置(AKB)控制网络以维持所需要的黑电平电流流通条件。AKB控制网络的工作是通过把黑电平基准信号耦合到显象管的激励器，并比较将激励器置于预定电平后产生的合成信号，而产生偏置控制信号。这样一个AKB控制网络在理论上校正了由BCL装置工作产生失配而引起的彩色误差。但是，在AKC控制网络工作期间BCL装置不能去工作，结果就阻止了误差黑电平基准信号的产生和检测，那么就不能提供上述所需的校正。
根据本发明的一个目的，是在数字电视系统中，射束电流控制信号控制了用于模-数转换器的基准电压，这种转换器是把模拟全电视信号，例如用亮度和色度信息表示的复合视频信号转变成相应的数字取样信号。用这种方式，亮度和色度分量之间的比例关系实质上不受射束电流限定工作的影响，而上述彩色误差相应地被克服了。
根据发明的另一目的，射束电流控制信号在行消隐间隔期间不会影响模-数转换器的基准电压。这就避免了在行消隐间隔期间发生的信号处理功能中的误差，例如用于自动色度控制(ACC)的同步脉冲检测以及检测色同步信号分量幅度的误差。
根据发明的另一目的，耦合到模-数转换器的箱位电路防止了在黑色电平(OIRE单位)附近的模拟复合视频信号部分的转换实际上受射束电流控制信号的影响，这就减少了图象的黑色区域中细节的损失。
本发明的这些及其它目的将参考附图详细叙述。
图1，依此发明组成的包括有一个射束电流限定装置的数字电视系统的方框图。
图2，是图1所示的射束电流限定装置部分的执行过程图。
图1所示电视系统包括模拟复合视频信号源1，复合视频信号包括亮度，色度和同步信号分量，如有关的波形图表示。复合视频信号耦合到产生复合视频信号的数字取样的模-数转换器(ADC)3上。ADC3从取样信号发生器(图上未表示出来)接收频率满足奈奎斯特判据的取样信号，(例如一个频率为色度付载波频率四倍的信号)，取样信号发生器也为电视系统的其它数字电路部分产生时钟信号。
代表了复合视频信号的数字取样信号耦合到(如双线箭头所示)亮度/色度信号分量分离器5，如一数字梳状滤波器。亮度/色度分离器5产生出代表亮度和色度信息的单独的数字取样信号组。数字亮度取样信号(Y)耦合到处理数字亮度取样信号的数字亮度处理器7上以控制重视现图象的对比度，高频补偿和其他特性。
数字色度取样信号耦合到数字色度处理器9上，它对色度信号进行解调得到数字色差取样信号(r-Y和b-Y)并对数字色差取样信号进行处理的控制还原图象的饱合度和色调。已处理的数字亮度取样信号和色差取样信号分别由各个数-模转换器(DACS)11，13和15转换成相应的模拟信号。
另一种DAC17把代表图象辉度的数字码转换成相应的直流信号，亮度，辉度和色差信号转入到并被矩阵变换电路叠加组合起来而产生低电平的红(r)，绿(g)和蓝(b)彩色信号。低电平彩色信号适宜由激励单元21各自的激励器放大。放大生成的红(R)，绿(G)和蓝(B)彩色信号耦合到图象管23各个电子枪上。
代表复合视频信号的数字取样信号也从ADC3耦合到偏转装置25上。装置25把水平和垂直同步分量从数字复合视频取样信号分开以便给图象管23有关的偏转线圈27产生水平和垂直偏转信号(HD和VD)。由产生水平偏转信号有关的偏转装置25生成的水平回扫脉冲(HF)耦合到高压电源29上，高压电源为图象管23产生高的工作电压。
对每个行同步脉冲，偏转单元25也产生行消隐脉冲(HB)。每个行消隐持续期都包含一个行同步脉冲，随后是一个消隐(或“后肩”)电平和叠加在黑电平上的色同步脉冲分量，如图1所示的模拟复合视频讯号的波形图。
为了确定图象管23产生的射束电流的大小，射束电流限定单元(BCL)要检测取自(B+)电压供电电源的电流值，该电流通常称为“复供电”电流，而(B+)电压供电电源是连接到高压电源29上的。万一射束电流超过预定的门限值的话，就会产生控制讯号来减少射束电流。“亮度”射束电流限定(BCL)控制讯号耦合到为亮度DAC17提供基准电压源17a，以便万一束电流过量的话，来减少重现图象的亮度，也就减小了射束电流。
至此叙述的数字电视系统可以利用以上涉及的ITT数字电视系统的集成电路组成。
在ITT数字电视系统中，BCL控制信号也被耦合到基准电压供电单元11a，13a和15a上，这些供电单元对亮度和色差DACS11，13和15提供有关的单独的基准电压。BCL控制信号决定基准电压的电平，因此也决定了有关的D/A转换器的模拟信号的幅度，结果减小由图象管23给出的超量的射束电流。
很不巧，已经发现当亮度和色度DACS 11，13和15的基准电压随着BCL控制信号改变时，基准电压不能(成比例地)相互跟踪变化。这样基准电压跟踪误差就产生了相应的亮度和由DACS11，13和15产生的两个色差信号幅度的跟踪误差，因而在再现图象时就产生彩色误差的趋向。对应于DACS11，13和15转入信号幅度相对大的区域与基准电压失配一致的地方，低亮度图象条件下彩色误差最为明显。
根据本发明的目的，为避免彩色误差，BCL控制单元31不控制亮度和色差DACS11，13和15的各个基准电压(仍控制辉度DAC17的基准电压)，而去控制ADC3的单一信号基准电压。ADC3的信号基准电压是将包括亮度和色差信号的复合视频信号转换成为相应的数字取样信号的电压。由于ADC3的基准电压的改变影响亮度和色度以同样方式影响色度分量中的各种彩色分量，分量之间的比例维持不变，因而彩色误差就不会产生。
特别就图1而论，BCL控制单元31产生“对比度”BCL控制信号，此信号通过开关33(以下将述其功能)耦合到对ADC3起到模-数控制作用的基准电源3a上。BCL控制信号控制ADC3的基准电压结果减小数字亮度和色度取样信号的值，因而减小由图象管23产生的超量的射束电流。
根据本发明的另一目的，前述开关33对偏转单元25产生的水平消隐脉冲起反应，从而阻止基准电压源3a对比度BCL控制信号起反应。那么。包含在每一水平消隐脉冲期间的复合视频信号区域的转换，即各个水平同步脉冲，消隐电平和色同步信号分量的转换不受射束电流限制工作的影响。此目的是确保相应于水平同步脉冲和色同步的数字取样信号的值不随射束电流而变化。如果不这样做的话，相当于水平同步分量的数字取样信号在数值上就会减小到偏转单元25测不出的那一点上。那么，相应于色同步分量的数字取样信号将在数值上发生变化从而反过来影响色度处理器9的各种功能，例如自动色度控制功能(ACC)。
根据本发明的另一目的，箱位电路35耦合到给ADC3供电的基准电压源3a上，以阻止黑色电平附近(OIRE单位)的模拟复合视频信号区域的转换实际上不受对应的对比度BCL控制信号变化的影响。这就防止了由于射束电流限定作用而使图象的黑暗区域中的细节的丢失。
BCL控制单元31提供一个连续类型的控制，其中对于射束电流相对低幅度的范围不发生射束电流限定作用，对于射束电流中幅度的范围对比度BCL控制信号可产生对比度连续性的降低，对于射束电流相对高的幅度范围辉度BCL控制信号产生辉度连续性的减小，从而对比度BCL信号维持对比度在中幅度范围时达到的数值。美国专利4126884(ShanleyⅡ)和4253110(Harwool et al)中叙述了这种连续BCL控制单元。
现将参照图2来叙述ADC3的ADC基准电压源3a，开关33和箱位器35各功能的执行过程。ADC3和模-数控制装置3a提供一种“闪光”型模-数转换器，它包括有连接在相对高电压(VH)的稳压源和相对低电压(VL)的稳压源之间的多头阻抗分压器201和多个电压比较器203，每一比较器203都有耦合到电压分压器201相应的抽头的反相(-)输入端以形成梯形网络，还有耦合到接收模拟复合视频信号同相(+)输入端。
分压器201从最近图中底部的比较器开始向比较器有效地提供较高的限值电压排列。这种排列形成一个二进制的梯形网络，其在每一比较器的输出端产生一高逻辑电平，每一比较器接收低于模拟复合视频信号幅值的限值电压，比较器和对应的电阻用它们相应的十进制数值标注。比较器203的转出耦合到一个二进制与质度代码变换器205上。代码变换器205简单地由一只只读存贮器(ROM)查表装置组成。代表模拟复合视频信号的数字取样信号在代码变换器205的输出端产生。
一只组成射极跟随器的NPN晶体管207的集电极联接到高电压源(VH)，发射极通过二极管209耦合到最高数字值所相对应的比较器的反相输入端上。对比度BCL控制信号耦合到晶体管207的基极。对应于最高数字值127的比较器的反相输入端和最低值的比较器的反相输入端之间的电压差值与ADC3基准电压对应。当晶体管207呈现截止状态时，产生如下所述的正常的基准电压情况。此时，通过二极管209流过的电流相对地大，从而得到与晶体管导通情况相比，相对低的基准电压。
如波形图所示，对比度BCL控制信号随射平电流(BC)的增加而增加。因而，当晶体管207导通时，流过二极管209的电流就减少，而ADC3的基准电压随着射束电流的增加而增加。当基准电压增加时，对于比较器203中的每一数值大于31的限定电压值就增加，对比度降低。(以下将叙述)较高基准电压电平时对比度降低是因为在较高的基准电压电平时需要更高的模拟复合视频信号幅度才能产生出与较低的基准电压电平所产生的相同的数字值。在BCL控制信号的预定电平上，二极管209将成为反偏值，因而限定对比度降低到相应的限度。本质上，通过控制ADC3的基准电压，对比度BCL控制信号就控制了由ADC3产生的数字取样信号的取值范围。
实施例中的水平消隐(HB)脉冲是负向的，如波形图所示，它通过隔离二极管210耦合到晶体管的基极并使晶体管翻转而截止。这就抑制了对比度BCL控制信号由于影响转换运行而产生的变化。也就是说，恢复到正常基准电压的状态。那么，水平消隐脉冲耦合到晶体管207基极与图1方框中所示开关33的功能相一致。
图1方框图中的箱位电路35包含有齐纳二极管211，它联接到对应于黑色电平或OIRE标准电平的比较器(31)的外换换(门限电压)输入端上。齐纳二极管211阻止对应于黑色电平的门限电压值(和各个相应于黑色电平以下的模拟复合视频信号电平的门限电压)被对比度BCL控制信号所改变。
本发明的各种目的已根据具体实施例作了说明。很明显，各种改型，例如对于不同极性的信号，都限定在下述权利要求
所确定的发明的范围之内。
勘误表
权利要求
1.在包括有把含有亮度和色度信号的全电视信号转换为对应的数字取样信号的模拟一数字转换器(3)的数字电视系统中，一个数字处理部分(7，9)用于将数字取样信号进行数字化处理以便至少产生代表图象信息的各个分量的数字取样信号的第一组(b-
)和第二组(
)，第一数字-模拟转换器(15)用于产生一个与第一组数字取样信号相对应的第一组模拟信号，第二数字-模拟转换器(11)用于产生一个与第二组数字取样信号相对应的第二组模拟信号，响应于第一和第二模拟信号的图象管(23)用以产生图象，也会产生响应于第一和第二模拟信号的过量射束电流，而减小该过量射束电流的装置包括有耦合到图象管的射束电流控制装置(31)，用以产生一个代表图象管所产生的射束电流的控制信号，该装置的特征是模拟-数字控制装置3a耦合到模-数变换器(3)，并且相应于代表控制讯号的射束电流，该控制讯号用来控制代表模拟全电视讯号的数字取样讯号的取值范围。
2.权利要求
1所述的装置，其特征是该模拟-数字控制装置(3a)包括有一个基准电压源(VH，VL，201)，用以提供一个确定代表模拟复合视频信号的数字取样信号的基准电压值的范围，该模拟-数字控制装置耦合到基准电压源上以控制响应于射束电流控制信号的基准电压。
3.权利要求
1或2所述的装置，其特征是该模拟-数字控制装置(3a)包括有禁止装置(207)用以禁止模拟-数字转换器(3a)的运行，以免受模拟全电视信号的预定部分的射束电流控制信号的影响。
4.权利要求
3所述的装置，其特征是该预定部分包括模拟全电视信号的水平同步脉冲。
5.权利要求
4所述的装置，其特征是该预定部分也包括了模拟全电视信号的消隐电平范围。
6.权利要求
5所述的装置，其特征为该预定部分也包括了模拟复合视频信号的色同步信号间隔期。
7.权利要求
6所述的装置，其特征为在包括有各个水平同步脉冲，消隐电平范围和色同步信号周期的时间间隔内，该抑止装置(207)响应于由数字处理部分(25)产生的水平消隐脉冲(HB)。
8.权利要求
1所述的装置，其特征为该模拟-数字控制装置(3a)包括有一个提供确定代表模拟复合视频信号的数字取样信号取值范围的基准电压的基准电压源(VH，VL，201)，该模拟-数字控制装置耦合到基准电压源上以控制响应于射束电流控制信号的基准电压，而且，箱位电路(211)耦合到模拟-数字控制装置上，以维持数字取样信号值的范围对于模拟全电视讯号来说，实际上自黑电平到同步脉冲顶端都不受射束电流控制讯号的影响。
专利摘要
用于数字电视系统的射束电流限定(BCL)控制装置包括有一个控制单元，用以对模-数转换器(ADC)的控制装置的基准电压进行控制。(ADC)把含有亮度和色度分量的模拟复合视频信号转换成相应的数字取样信号，以降低射束电流。开关电路防止在水平消隐期间基准电压随射束电流变化，以便抑制数字同步分量检测和自动色度控制的干扰。钳位电路被耦合到ADC上以抑制从黑色电平到同步信号顶端的复合视频信号部分的变换受BCL运行的影响。
文档编号H04N9/64GK85104408SQ85104408
公开日1987年1月28日 申请日期1985年6月3日
发明者约翰·威廉·斯托顿, 唐纳德·亨利·威利斯 申请人:美国无线电公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan