DE2743474A1 - Gleichstromstablisierter analog- digital-umsetzer - Google Patents

Description

Dipl.-In₉. H. MITSCHERLICH D-3000 MÖNCHEN 22 Dipl.-In₉. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10 Dr. r.,. not. W. KÖRBER ^ TI fäV) L

Dipl.-In₉. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE

27. September 1977

Sony Corporation
7-35 Kitaehinagawa
6-Chome
Shlnagawa-ku
Tokyo, Japan

Gleichstromstabilisierter Analog-Digital-Umsetzer

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Analog-Digital-Umsetzer und insbesondere auf einen gleichstromstabilisierten Analog-Digital-Umsetzer, wobei die Gleichstromdrift in dem Umsetzer detektormäßig erfaßt und ausgeglichen wird, um somit fehler in dem erzeugten Digitalsignal auf ein Minimum zu reduzieren·

Analog-Digital-Umsetzer werden auf verschiedenen Anwendungsgebieten weitgehend verwendet, um die Genaugigkeit und Geschwindigkeit bei Digitalverarbeitungsweisen nach einer Information, welche in Form von Analogsignalen herkunftsmäßig bestehen kann, auszunutzen. Als ein Beispiel dafür können Videosignale oder Fernsehsignalgemische, wie z.B. Farbfernsehsignale, welche als Analogsignale ursprünglich gebildet sind, zum Zwecke der Ausnutzung gewisser vorteilhafter Verarbeitungs- oder Aufbereitungsarbeitsweisen digitiert werden. Ein derartiges Verarbeitungsverfahren wird zur Korrektur von Zieitbasisfehlern verwendet, welche in dem Videosignal vorhanden sein können. Derartige Zeitbasisfehler können entstehen, wenn ein Video-

609813/1076

signal zunächst aufgezeichnet und nachfolgend wiedergegeben wird, und zwar infolge geringer Änderungen oder Schwankungen beim Wiedergabegerät in bezug auf das Aufzeichnungsgeräte Palis somit Videosignale aufgezeichnet und dann durch einen Videorecorder (Videobandrecorder) wiedergegeben werden, können Zeitbasisfehler resultieren, falls die Geschwindigkeit, mit welcher das Magnetband während eines Wiedergabevorganges transportiert wird, sioh von jener während eines Aufzeiohnungsvorganges unterscheidet, oder falls dde Drehgeschwindigkeit der Wandler während eines Wiedergabevorganges von der Drehgeschwindigkeit derselben während eines AufzeichnungsVorganges unterschiedlich ist oder ferner falls das Band einer Schrumpfung, Streckung und dgl. unterworfen wird, nachdem die Videosignale zwar aufgezeichnet worden sind, jedoch vor der Wiedergabe dieser Videosignale»

Ein Beispiel für ein Z^eitbasisfehlerkorrekturgerät, welches zur Korrektur der oben erwähnten Zeitbasisfehler Verwendung finden kann, ist in der US-PS Nr_e 3 860 952 besohrieben. Bei diesem Gerät wird das Analog-Videosignal naoh seiner Wiedergabe von einem Videorecorder in ein Digitalsignal umgesetzt und dann in eine Speichervorrichtung mit einer Geschwindigkeit eingeschrieben, welche mit der Zeitbasisfehlergeschwindigkeit synchronisiert ist, wobei dann diese aufgespeicherten Digital-Videosignale von der Speichervorrichtung mit einer gleichmäßigen Gleichlaufgeschwindigkeit oder einer gleichmäßigen Taktgeschwindigkeit ausgelesen werden. Dies führt zur Herabsetzung von Zeitbasisfehler^ in dem Digital-Videosignal auf ein Miniumum, welches aus der Speichervorrichtung gegebenenfalls ausgelesen wirdj und das berichtete oder korrigierte Videosignal kann dann zu seiner Analogform wieder umgesetzt werden, und zwar zur Übertragung auf ein Videosignalempfangs- und -wiedergabegerät· Der in der oben erwähnten Patentschrift beschriebene Analog-Digital-Umsetzer ist der sogenannte Parallel-Serien-Umsetzer,

809813/1Ö7Ö

bei welchem das ankommende Analogsignal abgetastet oder abgefragt wird und dann jeder abgetasteter Teil in einem Digitalträger in zwei gesonderten Parallel-Bit-Umsetzuagen, welche
serienmäßig auftreten, umgesetzt wird· Bei der ersten Umsetzung wird das Analogsignal einem ersten Satz von Grobvergleichern zugeführt, woring der abgetastete oder abgefragte
Pegel mit vorbestimmten Spannungspegeln verglichen wird, wobei die Grobvergleicher somit eine erste Grobumsetzung des Teilbildes oder Samples bzw, Abfragewertes ergebene Diese Grobumsetzung wird zu einem Grobdigitalsignal codiert, wobei die
komplementären Ausgangswerte der Vergleicher in ein umgekehrtes Grobanalogsignal wieder umgesetzt werden, das mit dem ursprünglichen Sample summiert wird· Der summierte Ausgangswert, welcher zur Differenz zwischen dem ursprünglichen Analogsample und dem Grobanalogsample proportional ist, wird einem Satz von Feinvergleiohern zugeführt, wobei ein Peindigitalsignal erzeugt
wird. Die Kombination der Grob- und Peindigitalsignale ist
eine Digitaldarstellung des ursprünglichen Analogsamples oder Analogabfragewertes.

Eine verbesserte Version, eines derartigen Parallel-Serien-Analog-Digital-Umsetzers ist in der Parallelanmeldung Aktenzeichen Nr₈ 681 507 offenbart, welche am 29β April 1976 eingereicht wurde und auf die vorliegende Anmelderin übertragen isto Bei dem verbesserten Parallel-Serien-Analog-Digital-Umsetzer haben die Bezugsspannungen, welche an den Satz der
Peinvergleioher angelegt sind, einen Bereich, welcher größer als die Bezugsspannungsschritte und in bezug auf diese Schritte versetzt ist, welche an den Grobvergleioher angelegt wurden. Auoh das niedrigstwertige Bild des Grobanalog-Digital-Umsetzers wird dem Auegangswert des Peinanalog-Digital-Umsetzers zugegeben bzw· mit diesem addiert· Infolgedessen werden bei dieser verbesserten Ausführung β form Ungenaxigkeiten bei dem Digitalsignal, welche infolge von ungleichmäßigen Bezugsspannungen
und/oder Arbeitsweisen der Vergleicher entstehen können, auf

ÖOÖ8U/107Ö

-S-

ein Minimum herabgesetzt.

Ein Problem der Parallel-Serien-Analog-Digital-Umsetzer der oben genannten Art besteht darin_f daß die Gleichstromdrift bei bestimmten Schaltungskomponenten zu bedeutsamen Fehlern in dem resultierenden Digitalsignal führen können. So z.B_o kann dann, wenn der Digital-Analog-Umsetzer und/oder die Subtraktionsschaltung (oder Rückwärts-Summierschaltung) einer Gleichstromdrift unterworfen ist, das Signal, welches dem Feinanalog-Digital-Umsetzer zugeführt ist, mehr (oder weniger) als der tatsächliche Unterschied zwischen dem ursprünglichen Analogsignal und dem Grobanalogsignal sein« Falls eine Anzahl von Grobumsetzerstufen und Feinumsetzerstufen vorliegen, so ist die Wirkung dieser Gleichstromdrift kumulativ und führt zu wesentlichen Fehlern in dem digitierten Analogsignale Falls das Analogsignal ein Videosignal ist_e wie oben angenommen wurde, so wird das endgültige Videobild, das aus diesem Videosignal wiedergegeben worden ist, und zwar nach seiner Digitierung und daraufhin der Analogwiederumsetzung, wesentlich gütemäßig herabgesetzt» Demgemäß besteht Bedarf danach, um die Gleichstromdrift in den Schaltungskomponenten detektormäßig zu erfassen und diese Gleichstromdrift zu korrigieren oder auszugleichen«.

Ein Videosignal oder Fernsehsignalgemisch weist periodische Horizontalaustastlücken oder Horizontalaustastintervalle auf, während welcher ein Horizontalsynchronimpuls übertragen und ein Farbsynchronsignal (das Chrominanzhilfsträgerbezugssignal) ebenso übertragen wird. Entsprechend verschiedenen Normen, welche angenommen worden sind, wie z.B«, das NTSC-Format (das Format nach dem US-amerik_e nationalen Fernsehausschuß) werden dem Minimalpegel des Synchronimpulses, der als der Synchronspitzenpegel bekannt ist, und dem Ruhepegel der Horizontalaustastlücke, der als Austastpegel oder Schwarzwertabhebungspegel bekannt ist, gewisse vorbestimmte Bezugspegel zugeschrieben. Dann kann das Videoinformations-

809813/1076

signal in bezug auf die Synchronspitzenpegel oder Sohwarzwertabhebungspegel gebracht werden, wobei diese Pegel dann detektormäßig erfaßt und verwendet werden können, um den Verstärkungsfaktor oder Verstärkungswert von Videoverstärkern sowie von anderen Videoaufbereitungsschaltungen oder Videoverarbeitungsschaltungen zu steuern oder regeln. Es wurde angenommen, daß die Synchronspitzenpegel und/oder Schwarzwertabhebungspegel auch zur Steuerung oder zum Ausgleich der Gleichstromdrift in den Analog-Digital-Umsetzerkomponenten verwendet werden könnten« Der Gleichstrompegel des Videosignals einschließlich der Synchronspitzenpegel und Schwarzwertabhebungspegel können sioh jedoch von ihren gewünschten, vorbestimmten Pegeln unterscheiden, wenn beispielsweise das Videosignal aus einem Aufzeichnungsmedium oder Aufzeichnungsträger wiedergegeben wird« Obwohl Gleichstrom-Schwarzwerthaltungs— oder Rück- bzw« Wiederherstellschaltungen allemein bekannt und gang und gäbe sind, um den Gleichstrompegel des wiedergegebenen Videosignals wieder herzustellen, können sich die Synchronspitzenpegel und/ oder Sohwarzwerthaltungspegel des wiederhergestellten Videosignals immer noch von ihren gewünschten Pegeln infolge von Geräusch, von Gleichstromdrift oder anderen Faktoren unterscheiden· Es wird somit angenommen, daß der Synchronspitzenpegel oder der Schwarzwerthaltungspegel eines Videosignals nicht als Bezugswert verwendet werden kann, gegen welchen die Gleichstromdrift detektormäßig erfaßt worden ist·

Daher ist das Ziel der vorliegenden Erfindung die Sohaffung eines verbesserten gleichstromstabilisierten Analog-Digital-Umsetzers·

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ferner die Schaffung eines Gerätes zur detektormäßigen Erfassung und Herabsetzung der Gleichstromdrift, welche in einem Analog-Digital-Umsetzer vorhanden sein kann.

809813/1076

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ferner die Sohaffung eines verbesserten Parallel-Serien-Analog-Digital -Umsetzers zum Digitieren eines Videosignals, wobei die Gleichstromdrift verschiedener Komponenten des Umsetzers dynamisch ausgeglichen wird«

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ferner die Sohaffung eines gleichstromstabilisierten Analog-Digital-Umsetzers zur Verwendung mit einem Videosignal, wobei ein Teil des Videosignals durch einen absoluten Bezugspegel periodisch ersetzt wird, wobei dieser Bezugspegel nach der Verarbeitung oder Aufbereitung durch den Umsetzer zum detektormäßigen Erfassen und Ausgleich der Gleiohstromdrift verwendet wird ο

Verschiedene weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind ohne weiteres aus der nachfolgenden näheren Beschreibung, wobei die neuartigen Merkmale in «fen beigefügten Patentansprüchen hervorgehoben sind, ersichtlich« Erfindungsgemäß besteht ein gleichstromstabilisierter Analog-Digital-Umsetzer aus einem Grobumsetzer, welcher auf ein zugeführtes Analogsignal anspricht, um das Analogsignal in eine Grobdigitaleignaldarstellung desselben umzusetzen, einen Wiederumsetzer oder Rüokumsetzer zum Wiederumsetzen oder zur Rückumsetzung der Grobdigitalsignaldarsteilung in ein Grobanalogsignal und zur Bestimmung des Unterschiedes zwischen dem Grobanalogsignal und dem zugeführten Analogsignal, sowie aus einem Peinumsetzer, welcher auf den somit bestimmten Unterschied anspricht, um den Unterschied in eine Peindigitaldarstellung des zugeführten Analogsignals umzusetzen, wobei die Kombination der Grob- und Peindigitaldarstellungen das umgesetzte Digitalsignal bildete Ein Bezugssignal wird dem Grobumsetzer derart periodisch zugeführt, daß dieses periodisch zugeführte Bezugssignal in eine Grobdigitalsignaldarstellung umgesetzt und darafhin in ein Grobanalogbezugs signal zurüok umgesetzt wird, wobei der Unterschied

809813/1076

2743A74

zwischen diesem Grobanalogbezugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal bestimmt wird« Ein Detektor ist während der Periode wirksam, in welcher das Bezugssignal dem Grobumsetzer zugeführt wird, um eine Gleiohstromdrift in dem Arbeitsgang oder Vorgang des Wiederumsetzers oder Rückumsetzers detektormäßig zu erfassen. Die detektormäßig erfaßte Gleichstromdrift wird verwendet, um ein gleichmäßiges Gleichstromausgleichsignal an den Rückumsetzer anzulegen« Bei einer Ausführungsform weist der Detektor einen Vergleioher auf, um den Unterschied zu vergleichen, und zwar zwischen dem Grobanalogbezugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal zu einem vorbestimmten Bezugspegel, wobei dieser Vergleioh zur Erzeugung des Gleiohstromausgleichsignals dient»

Die nachfolgende nähere Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise verstanden; darin zeigen:

Pig. 1 ein, Blockschaltbild eines grundlegenden Analog-Digital-Umsetzers unter Verwendung der Gleiohstromstabilisierungearbeitsweise nach der vorliegenden Erfindung;

Pig. 2A-2D Wellenformbilder, welche nützlich sind, um die Arbeitsweise des Gerätes zu verstehen, das in Pig· dargestellt ist; und

Pig» 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines in der Praxis arbeitenden Analog-Digital-Umsetzers und der Anwendung der erflndungsgemäßezt GleichstromstabilisierungsmethodeXU

Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf Pig· 1 derselben ist ein Blooksohaltbild eines vereinfachten Analog-Digital-Umsetzers ersiohtlioh, in welchem die GleiohstromstabillBierungsmethodeBi bei der vorliegenden Erfindung aufgenommen oder bei welchem, diese Methoden angewendet werden*

809812/1076

Zum Zweck der vorliegenden Beschreibung sei angenommen, daß das Analogsignali welches durch das dargestellte Gerät umgesetzt wird, ein Videosignal oder ein Signalgemisch ist«, Dies ist insbesondere für Digitalzeitbasisfehlerkorrekturmethoden oder -arbeitsweisen geeignet«, Die vorliegende Erfindung ist jedoch, wie klar ersichtlich sein dürfte, auf Analog-Digital-Umsetzer anwendbar, welche bei einem Analogsignal jeder Art anwendbar sind, so daß die vorliegende Erfindung nicht lediglich auf Analog-Videosignale begrenzt werden muß₀ Wie dargestellt, weist das Gerät eine Eingangsklemme 1 auf, welche das Analogsignal empfangen kann, sowie einen Grobanalog-Digital-Umsetzer 3, einen Digital-Analog-Umsetzer 6, eine Subtraktionsschaltung 5 und einen Pein-Analog-Digital-Umsetzer 7· Eine Gleichstromstabilisierungsschaltungsanordnung besteht aus einem Z«itsteuerimpulsgeber 8, einer Abtast- und Halteschaltung 9» 11 und einen Vergleicher 10» Die Eingangsklemme 1 ist durch einen Schaltkreis 2 mit einem Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 verbundene Der Grob-Umsetzer kann das Analogsignal, welches an ein angelegtes, in eine Grob-Digitaldarsteilung desselben umsetzen, welche beispielsweise aus m Bits gebildet ist«, m Ausgangsklemmen 14 sind mit dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 gekoppelte

Der Digital-Analog-Umsetzer 6 weist m Eingänge auf, welche mit den m Ausgangsklemmen 14 gekoppelt sind, wobei er eine Grob-Analog-Version des Grob-Digitalsignals erzeugen kann, der daran angelegt ist_e Der Digital-Analog-Umsetzer kann demgemäß irgendein typischer Digital-Analog-Umsetzer sein, wie z_eB«, ein Widerstandssprossenleiternetzwerk oder dgl«, Die Ausgangsleistung des Digital-Analog-Umsetzers 6 wird mit einem Eingangswert der Subtraktionsschaltung 5 gekoppelt, damit er aus dem ursprünglioh zugeführten Analogsignal subtrahiert wird. Demgemäß enthält die Subtraktionsschaltung 5 eine weitere Eingangsleistung, die mit der Eingangskiemine 1 gegebenenfalls über einen Verstärker 4 gekoppelt ist„ Die Ausgangsleistung

8098 13/1070

der Subtraktionsschaltung 5, welche den Unterschied zwischen dem Analogsignal, welches dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer zugeführt ist, und dem Grob-Analogsignal, das durch den Digital-Analog-Umsetzer 6 erzeugt ist, proportional ist, wird mit dem Pein-Analog-Digital-Umsetzer 7 gekoppelt» Die Grob- und Fein-Analog-Digital -Umsetzer können der Bauart angehören, weiche in der oben erwähnten Patentschrift bzw„ der Parallelanmeldung beschrieben sind, wobei sie auch andere herkömmliche Analog-Digital-Umsetzer sein können. Der Pein-Analog-Digital-Umsetzer 7 kann ein Feim-n-Bit-Digitalsignal erzeugen, welches dem Analogsignal entspricht, das durch die Subtraktionsschaltung 5 daran angelegt wird« Dieses Fein-n-Bit-Digitalsignal wird den n-Ausgangsklemmen 15 zugeführt. Es ist zu berücksichtigen, daß die (m+n)-Bits, die an den Ausgangsklemmen 14 und 15 auftreten, das k_-Bit-Digitalsignal bilden, das eine genaue Darstellung des Digitalsignals ist, das an die Eingangsklemme 1 angelegt ist_e Zum Zwecke der Vereinfachung der vorliegenden Erörterung sei angenommen, daß m = η = 4 ist» Von dem 8-Bit-Digitalsignal, das an den Ausgangsklemmen 14 und 15 erzeugt ist, werden somit die vier höchstwertigen Bits durch den Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 erzeugt, während die vier niedrigstwertigen Bits durch den Pein-Analog-Digital-Umsetzer 7 erzeugt werden«

Palis der Gleichstrompegel, mit welchem der Digital-Analog-Umsetzer 6 oder die Subtraktionsschaltung 5 oder der Verstärker 4 arbeitet, von dem vorbestimmten Arbeitspegel «Lriftmäßig abweicht, so ist ersichtlich, daß das Grob-Analogsignal, das durch den Digital-Analog-Umsetzer 6 erzeugt ist, oder das Differenzsignal, das durch die Subtraktionsschaltung 5 erzeugt ist, oder das verstärkte Analogsignal, das durch den Verstärker 4 erzeugt wird, eine fehlerhafte Komponente enthalten können» Infolgedessen enthält das Analogsignal, das dem Pein-Analog-Digital-Umsetzer 7 zugeführt ist, diese Fehlerkomponente, so daß es nicht eine getreue Darstellung der Differenz zwischen dem tatsächlichen Analogsignal, das an dem

B09813/1078

Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 angelegt ist, und dem tatsächlichen Grob-Analogsignal, das durch den Digital-Analog-Umsetzer 6 rückumgesetzt ist, ist_e Infolgedessen können die niedrigstwertigen Bits, die an den Ausgangsklemmen 15 auftreten, fehlerhaft sein,,

Das Obige wird durch die periodische Zuführung eines Bezugspegels V. dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 und durch die detektormäßige Erfassung der Gleichstromdrift eines der Vorrichtungen Verstärker 4, Subtraktionsschaltung 5 und Digital-Analog-Umsetzer 6 relativ zu diesem periodische zugeführten Bezugspegel ausgeglichen werdem Die detektormäßig erfaßte Gleichstromdrift wird dann verwendet, um ein Ausgleichgteichstromsignal zu erzeugen, das wiederum dem Verstärker 4, der Subtraktionsschaltung 5 bzw«, dem Digital-Analog-Umsetzer oder einer dieser Stufen zugeführt wird, zum Zwecke der Wiederherstellung des Gleichstrompegels desselben zu seinem vorbestimmten Arbeitspegele Zu diesem Zwecke enthält der Schaltkreis 2 einen anderen Eingang 12, welchem der Bezugspegel V. zugeführt wird, wobei dieser Schaltkreis auch einen Zeitsteuereingang enthält ₉ der mit dem Zeitsteuerimpulsgeber gekoppelt und auf periodische Zeitsteuerimpulse ansprechend ist, welche durch den Zeitsteuerimpulsgeber erzeugt werden, um den Ausgang desselben aus der Eingangsklemme 1 zur Eingangskiemme 2 für die Dauer jedes Zeitsteuerimpulses umzuschalten_e Auch der Ausgang der Subtraktionsschaltung 5 ist zusätzlich mit der Abtast- und Halteschaltung gekoppelt, welche aus der Abtastschaltung 9» welche einen Schaltkreis enthalten kann, und einem Haltekondensator 11 gebildet ist. Wie gezeigt, enthält der Schaltkreis 9 einen Abtastimpulseingang, der mit dem Zeitsteuerimpulsgeber 8 gekoppelt ist und auf die periodisoh erzeugten Zeitsteuerimpulse anspricht, um das Signal, das duroh die Subtraktionssohaltung 5 erzeugt ist, abzutasten oder abzufragen« Jeder Abtastwert oder jedes Sample, welches durch diese Abtastschaltung 9 erzeugt ist, wird in dem Kondensator 11 eingespeichert, bis der nächste Abfragewert oder das nächste

«09813/1070

Sample erhalten wird,

Der Vergleicher 10, der einen Differenzvergleicher bilden kann, enthält einen Bezugseingang 13, der einen vorbestimmten Bezugspegel V_B empfangen kann, sowie einen anderen Eingang, der mit dem Kondensator 11 gekoppelt ist. Der Bezugspegel Vg kann gegebenenfalls dem Bezugspegel V» gleich sein, wobei diese Bezugspegel entweder durch gesonderte Bezugspegelquellen, durch Spannungsteilernetzwerte oder durch andere geeignete Einrichtungen erzeugt werden können. Wie ersichtlich, ist der Vergleicher 10 wirksam, um das abgetastete Signal, das im Kondensator 11 gespeichert ist, von dem Bezugspegel Vg zu subtrahieren, wobei die Differenz zwisohen den Signalen an einen Verstärker 4, an die Subtraktionsschaltung 5 und an den Digital-Umsetzer 6 einzeln oder gemeinsam angelegt wird. Der Ausgang des Vergleichers 10, der als ein Gleichetromausgleionssignal dient, wird vorzugsweise an einen Digital-Analog-Umsetzer 6 angelegt, um somit den Gleichstromarbeitspegel desselben dementspreohend einzustellen« Die gestrichelten Linien in Fig« 1 zeigen, daß dieses Gleichstromausgleichssignal alternativ entweder an den Verstärker 4 oder an die Subtraktionsschaltung 5 oder an beide angelegt werden kann, um somit die Gleichstromarbeitspegel dieser Schaltungen entsprechend einzustellen.

Der Zeitsteuerimpulsgeber 8 kann periodische Zeitsteuerimpulse einer vorbestimmten Dauer zur Anlegung an die Schaltkreise 2 und 9 erzeugen. Falls das Analogsignal, das an die Eingangsklemme 1 angelegt ist, ein Videosignal ist, so kann der Zeitsteuerimpulsgeber 8 eine herkömmliche Horizontalsvnchroxutrennsohaltung zum Trennen der periodischen Horizontalsynchronsignale von dem Videosignal sowie einen Impulsgeber, wie z.B. einen monostabilen Multivibrator enthalten, welcher auf die getrennten Horizontalsynchronsignale zur Erzeugung der periodischen Zsitsteuerimpulse anspricht.

609813/1076

2743m

Die Arbeitsweise des in Fig«, 1 dargestellten Gerätes wird nun unter Bezugnahme auf die in den Figo 2A-2D dargestellten Wellenformbilder beschriebene Es sei angenommen, daß das Analogsignal, das an die Eingangsklemme 1 angelegt ist, ein Farbf ernsehsignalgemisch ist, das aus periodischen Horizontalaustastlücken, mit einem Schwarzwertabhebungspegel, einem Synchronspitzenpegel und einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen des Farbsynchronsignals, wie in Fig. 2A gezeigt, gebildet ist. Der Zeitsteuerimpulsgeber 8 spricht auf die Horizontalsynchronsignale an, um periodische Zeitsteuerimpulse t (Figo 2B) zu erzeugen, welche derart zeitgesteuert sindj daß sie während der Horizontalaustastlüoke und mit einer vorbestimmten Zeit Δ t auftreten und zwar auf den Beginn des Synchronimpulses hin. Die Zeitsteuerimpulse t werden an den Schaltkreis 2 angelegt, um seine Ausgangsleistung aus der Eingangsklemme 1 in die Eingangsklemme 12 umzuschalten«, Während der Dauer des Zeitsteuerimpulses t wird somit die Horizontalaustastlücke durch den Bezugsspannungspegel V., wie in Fig. 20 gezeigt, ersetzt. Wie ebenso in Fig. 20 dargestellt, unterscheidet sich der Bezugspegel V., der dem vorbestimmten Austastpegel oder Schwarzwertabhebungspegel gleioh sein kann, von dem tatsächlichen Schwarz-

wertabhebungspegel durch einen Betrag^. V, falls die Synchronspitzenpegel und die Sohwarzwertabhebungspegel von ihren entsprechenden vorbestimmten Pegeln infolge von Geräusch oder anderen Faktoren abweichen.

Der Grob-Analog-Digital-Umsetzer 5 setzt den Bezugspegel V_A in eine Grob-Digitaldarstellung desselben um, während der Digital-Analog-Umsetzer 6 dieses Grob-Digitalsignal in ein entsprechendes Grob-Analogsignal mit einem Pegel ν., rüclaimsetzt oder wiederumsetzt_β Dieses Grob-Analog-Bezugssignal wird von dem verstärkten Bezugspegel AV^ duroh die Subtraktionsschaltung 5 subtrahiert, um eim Differenzsignal zu erzeugen, das AV^-V.. gleich ist« Der Zeitsteuerimpuls t, welcher den Schaltkreis 2 betätigt hat, um von der Eingangsklemme 1 in die Eingangsklemme 12

80981 3/ 1 076

umzuschalten, betätigt auch den Schaltkreis 9» um dieses Differenz signal AV.-V.. abzutasten» Dieses abgetastete Differenzsignal wird von dem Bezugspegel Vg subtrahiert, wobei die resultierende Ausgangsleistung des Vergleichers eine Größe hat, weiche zur ^v-r-^^AVA~^V1 ^ proportional ist» Diese Ausgangsleistung des Vergleichers 10 wird als Gleichstromausgleichsignal dem Digital-Analog-Umsetzer 6 zugeführt» Alternativ oder zusätzlich dazu kann dieses Gleichstromausgleichsignal entweder an den Verstärker 4 oder an die Subtraktionsschaltung 5 oder an beide angelegt werden» Wird nun, angenommen, daß der Bezugspegel Vg den Bezugspegel V. gleioh ist, so ist das durch den Vergleicher 10 erzeugte Gleichstromausgleichsignal zu V₄(I-A) + V₁ proportional. Es ist ersichtlich, daß dieses Gleichstromausgleichsignal auoh die Gleichstromdrift in den Digital-Analog-Umsetzer 6, der Subtraktionssohaltung 5 und den Verstärker 4 einzeln oder gemeinsam anzeigt« Bei einer Ausführungsform, falls keine Gleichstromdrift detektormäßig erfaßt wird, d.h., wenn der Verstärker, die Subtraktionsschaltung und/oder der Digital-Analog-Umsetzer an ihren gewünschten Arbeitspunkten arbeiten, so ist das durch den Vergleicher 10 erzeugte Gleiohstromausgleiohsignal gleioh Null» In diesem Falle kann der Verstärkungsfaktor oder Verstärkungswert des Verstärkers 4 aus zwei ausgewertet werden, wobei der Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 6 in Abhängigkeit von der Grob-Digitaldarsteilung des Bezugswertes V_A gleich V. ist. Wie ersichtlich, kann jedoch der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4 und die Grob-Digitaldarsteilung des Bezugspegels V. einen beliebigen Wert innerhalb der oben erwähnten Beziehung sein. Jedenfalls wird, jede Gleichstromdrift in den Analog-Digital-Umsetzungkomponenten detektormäßig durch den Vergleicher 10 erfaßt, wobei diese erfaßte Gleichstromdrift den Analog-Digital-Umsetzungskomponenten zurückgeführt wird, um somit die Gleichstromarbeitspegel gewisser Komponente einzustellen, wodurch die erfaßte Gleichstromdrift ausgeglichen wird.

809813/1076

Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 5 ist in Pig« 2D dargestellte Am Beginn der Horizontalaustastlücke unterscheidet sich der verstärkte Abtastpegel oder Schwarzwertabhebung s pe gel, der durch den Verstärker 4 der Subtraktionsschaltung 5 zugeführt wird, von dem Grob-Analog-Schwarzwertabhebungspegel derart, daß die Subtraktionsschaltung 5 den dargestellten Ausgangspegel erzeugt. Auf ähnliche Weise unterscheidet sich die verstärkte Synchronspitze von der Grob-Analogspitze derart, daß die Subtraktionssohaltung 5 einen Synohronspitzenpegel erzeugt, der sioh von Null unterscheidet. Wenn jener Teil der Horizontalaustastlücke durch den Bezugspegel V. ersetzt wird₉ so unterscheidet sich der Grob-Analogbezugspegel von dem verstärkten Bezugspegel durch einen Betrag, so daß die Subtraktionsschaltung 5 einen Ausgangspegel V erzeugt« Bei einer Ausführungsform wurde oben

B
angenommen, daß der Bezugspegel Vg dem Bezugspegel V. gleich ist ο Daher ist der Ausgang V^ der Subtraktionsschaltung 5 (Pig, 2D) dem Bezugspegel V. gleich«

In dem Informationsteil des Videosignals erreicht das an die Eingangsklemme 1 angelegte Analogsignal eine Größe mit einer entsprechenden Pein-Digitaldarstellung, welche (0000) gleich ist«, D.h_c die Digitaldarstellung dieses Pegels wird durch die höchstwertigen üts vollständig dargestellt, die durch den Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 erzeugt sind«, Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Wiederumsetzung dieser höchstwertigen Bits durch den Digital-Analog-Umsetzer 6 ein Grob-Analogsignal, welches dem verstärkten Analogsignal gleich ist, das durch den Verstärker 4 der Subtraktionssohaltung 5 zugeführt wird«, Der Ausgang der Subtraktionssohaltung zu diesem Zeitpunkt wird daher im wesentlichen gleich Null sein, wie in Pig. 2D gezeigt« Pur das angenommene Beispiel, bei welchem die höchstwertigen Bits durch m = 4 gebildet sind, bestehen vierzehn verschiedene Pegel, bei welchen das Analogsignal, das an die Eingangsklemme 1 angelegt ist_e nur durch die

809813/107S

-2O-

höchstwertigen Bits vollständig dargestellt ist. D.h. es gibt vierzehn unterschiedliche Analogsignalpegel, bei welchen sämtliche niedrigstwertigen Bits gleich Null sind.

Obwohl Fig, 2D zeigt, daß der Ausgang der Subtraktionsschaltung 5 auf einen Nullpegel reduziert wird, wenn das Analogeingangssignal einen Pegel erreicht, der durch die höchstwertigen Bits dargestellt ist, ist ersichtlich, daß der Ausgang der Subtraktionsschaltung auf einen Pegel fallen kann, der durch den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4 bestimmt isto Falls dieser Verstärkungsfaktor oder Verstäkungswert eine Einheit ist, so fällt der Ausgang der Subtraktionsschaltung auf den Nullpegel herab_o

Da der Ausgang der Subtraktionsschaltung 5 durch den Schaltkreis 9 abgetastet und durch den Kondensator 11 während der Zeit eingespeichert wird, in welcher der Bezugspegel V^ in das Analogsignal eingesetzt wird_t ist ersichtlich, daß das Gleichetromausgleichsignal, das durch den Vergleicher erzeugt ist, für das Intervall oder für die Lücke zwischen aufeinanderfolgenden Abfragewerten oder Samplen im wesentlichen gleiohmäßig ist» Die Gleichmäßigkeit dieses Gleichstromausgleiohsignals wird durch die Ableitungszeitkonstante des Kondensators 11 bestimmt. Wenn sogar der Schaltkreis 9 ausgeschaltet ist, und wenn das Analogsignal, das der Eingangsklemme 1 zugeführt ist, durch den Schaltkreis mit der Analog-Digital-Umsetzungsvorrichtung gekoppelt ist, so wird somit das Gleichstromausgleichsignal, das durch den Vergleicher erzeugt ist, im wesentlichen aufrechterhalten und an den Digital-Analog-Umsetzer 6 bzw« die Subtraktionssohaltung 5 bzw« den Verstärker 4 oder an sämtliche diese Stufen angelegt werden. Der Gleichstromarbeitspegel dieser entsprechenden Schaltungen wird somit an den gewünechten Pegel während der ganzen aufeinanderfolgenden Lückentrennsamplen aufrechterhalten werden, d_eh. während der ganzen Videoinformationslücke₀

809813/1076

- 2-7 -

Infolge der Änderung Δ.Υ in dem Schwarzwertabhebungspegel des Eingangsvideosignals, wie in Pig. 20 gezeigt, aufgrund von Geräusch oder anderen Faktoren, wird bevorzugt, sich nicht auf diesen Schwarzwertabhebungspegel als den periodisch zugeführten Bezugspegel zum Zwecke der detektormäßigen Erfassung der Gleichstromdrift zu verlassen« Infolge dieses Schwarzwertabhebungspegelfehlers Δ_Υ ergibt der Einsatz des Bezugspegels V. in einer Horizontalaustastlücke einen genauen, absoluten Bezugspegel, gegen welchen die Gleiohstromdrift gemessen werden kann_o

Während oben angenommen wurde, daß der Bezugspegel V, in das Videosignal in jeder Horizontalaustastlücke eingesetzt wurde, so kann dieser Einsatz in jeder zweiten, dritten oder b-Lücke durchgeführt werden, worin b gleich 1, 2, 3 usw, ist«

Eine praktische Ausführungsform eines gleichstromstabilisierten Analog-Digital-Umsetzers ist in Figo 3 gezeigt. Ein Vergleich dieser Zeichnungsfigur mit der oben beschriebenen Figo 1 zeigt die Verwendung vieler Vorrichtungen, die in beiden Seichnungsfiguren gleich sind» Gemäß Fig₀ 3 ist somit eine Eingangsklemme 21 vorgesehen, um das Analogsignal zu empfangen, welches digitiert werden soll, wie z_eB„ ein Videosignal, wobei diese Eingangsklemme mit einem Schaltkreis 35 gekoppelt ist, welcher dem Schaltkreis 2 ähnlich ist. Der Ausgang des Sohaltkreises 35 ist mit dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer 43 gekoppelt, welcher dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3 ähnlich ist, sowie über den Verstärker 44 mit einer Subtraktionssohaltung 45. Der Verstärker 44 und die Subtraktionsschaltung 45 sind dem Verstärker 4 bzw* der Subtraktionsschaltung 5 ähnlich« Die Ausgänge des Analog-Digital-Umsetzers 43 sind mit einem Digital-Analog-Umsetzer 46 gekoppelt, welcher wiederum mit einem anderen Eingang der Subtraktionsschaltung gekoppelt ist. Der Digital-Analog-Umsetzer 46 ist dem zuvor beschriebenen Digital-Analog-Umsetzer 6 ähnlich. Der Ausgang der Subtraktionssohaltung 45 ist mit dem Fein-Analog-Digital-

809813/1078

2743m

Umsetzer 47 gekoppelt, welcher dem Pein-Analog-Digital-Umsetzer 7 ähnlich ist, wobei die Ausgänge des Grob-Analog-Digital-Umsetzers 43 und des Fein-Analog-Digit al-Umsetzers 47 mit den Ausgängen 54 "bzw» 55 gekoppelt sind.

Zu der detektormäßigen Erfassung der Gleichstrompegeldrift und zur Anlegung eines Gleichstromausgleichsignals an das Digital-Analag-Umsetzungsgerät ist eine Abtast- und Halteschaltung, welche aus dem Schaltkreis 49 und dem Schaltkondensator 51 gebildet ist, mit dem Ausgang der Subtraktionsschaltung 45 gekoppelt, welche dem Schaltkreis 9 bzw. dem Schaltkondensator 11 ähnlich sind» Ein Vergleicher 50 ist angeschlossen, um einen Bezugspegel Vg zu empfangen, der an die Eingangslclemme 53 angelegt ist, und um von diesem Bezugspegel den Ausgang der Subtraktionsschaltung 45 zu subtrahieren, welche duroh den Schaltkreis 49 abgetastet und durch den Kondensator 51 gespeichert ist« Der Vergleicher ist dem oben beschriebenen Vergleicher 10 ähnlich und liefert ein Gleiohstromausgleichsignal beispielsweise dem Digital-Analog-Umsetzer 46» Die in Pig« 3 gezeigte Ausführungßform zeigt, daß die EorizontalBynchrontrennschaltung 27 und der Zßitsteuerimpulsgeber 28 als gesonderte Schaltungen vorgesehen sein können« Es wird wiederum auf die Tatsache hingewiesen, daß bei der Beschreibung des Gerätes gemäß Pig, 1 angenommen wurde, daß der Zeitimpulsgeber 8 eine HDrizontalsynchrontrennschaltung aufweist«

Sin· Klemmschaltung 26 koppelt die Eingangsklemme 21 mit dem Schaltkreis 35 und ist durch den Ausgang der Horizontaleynohrontrennstufe 27 gestört« Insbesondere kann die Horizontaleynohrontrennstufe einen Sohwarzwertabhebungspegel ergeben, der von der Horizontalauetastlüoke des Videosignals abgeleitet ist, die an die Eingangβklemme 21 angelegt ist, und zwar der Klemmschaltung 26, um somit das Videosignal mit dem abgeleiteten Sohwarzwertabhebungspegel festzuklemmen« 51chtsd.es to weniger ist ersichtlich, daß der abgeleitete Schwarz-

809813/1078

wertabhebungspegel sich von dem getreuen Schwarzabhebungspegel durch einen Betrag ΛΥ unterscheiden kann, wie zuvor in der Bezugnahme auf Figo 20 beschriebene Ein Taktimpulsgeber 31 ist mit der Klemmschaltung 26 gekoppelt und kann
Taktimpulssignale mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz erzeugen«) Als Beispiel kann der Taktimpulsgeber Taktimpulssignale mit einer Frequenz gleich 10,7 MHz erzeugen, wobei diese Taktimpulssignale mit dem Horizontalsynchronsignal
desVideosignals synchronisiert sind, das an die Eingangsklemme 21 über die Horizontalsynchronstufe und die Klemmschaltung eingelegt ist«. Als ein Beispiel kann der Taktimpulsgeber 31 mit den. getrennten HorxzontalsynchronimpulBen gespeist werden, wobei er einen Frequenzvervielfacher aufweisen kann, und somit die Frequenz der Horizontalsynchronimpulse durch einen Faktor zu multiplizieren und somit Taktimpulse 10,7 MHZ-Frequenz zu erzeugen, wobei alternativ
der Taktimpulsgeber 31 einen steuerbaren Oscillator aufweisen kann, um die 10,7 MHz-Taktimpulse zu erzeugen, wobei dieser Oscillator mit den getrennten Horizontalsynchronimpulsen synchronisiert ist«,

Der Schaltkreis 35 ist mit dem Grob-Analo.g-Digital-Umsetzer 43 über einen Verstärker 37, eine Abtastschaltung 32 und den Verstärker 38 gekoppelt« Entweder einer oder beide der Verstärker 37 bzw«, 38 kann als Pufferverstärker fungieren, wobei die Abtastschaltung 32 das Analogsignal mit der 10,7 MHz-Taktimpulsgeschwindigkeit abtasten kann, welche durch den Taktimpulsgeber 31 bestimmt ist. Falls somit ein Videosignal an die Eingangsklemme 21 angelegt ist, so tastet die Abtastschaltung 32 das Videosignal mit einer Geschwindigkeit ab, welche annähernd dem dreifachen der Farbhilfsträgerfrequenz gleich ist. Jedes Sample oder jeder Abfragewert, der durch die Abtastschaltung 32 erzeugt und durch den Verstärker 38 verstärkt ist, ist in eine Grob-Digitaldarstellung durch den Grob-Analog-Digital-Umsetzer 43 umgesetzt«.

809813/1076

- 2!f -

Das Analogsignal und insbesondere das abgetastete Analogsignal, welches an den Grob-Analog-Digital-Umsetzer 43 angelegt ist, wird auch der Subtraktionsschaltung 45 über eine weitere Abtastschaltung 33 und einem Verstärker 44, wie gezeigt, zugeführt. Die Subtraktionssohaltung 45 kann somit ein Differenzsignal erzeugen, welches der Differenz zwischen dem abgetasteten Analogsignal und dem Grob-Analogsignal proportional ist, ähnlich der Arbeitsweise der Subtraktionsschaltung 5, die zuvor unter Bezugnahme auf FIg₀ 1 beschrieben wurde. Die Abtastimpulse, die an die Abtastschaltung 33 von dem Taktimpulsgeber 31 angelegt sind, werden um einen vorbestimmten Betrag in der Verzögerungsschaltung 34 verzögert, wobei diese Verzögerung dafür dient, um die Zeitverzögerungen des Grob-Analog-Digital-Umsetzers und des Digital-Analog-Umsetzers 46 zu ermöglichen. Somit empfängt die Subtraktionsschaltung 45 den Abtastwert des Analogsignals, das an den Grob-Analog-Digital-Umsetzer 4? zum Zeitpunkt angelegt worden ist, zu welchem der Digital-Analog-Umsetzer 46 das Grob-Analogsignal entsprechend diesem Abtastwert erzeugt.

Die Ausführungsform gemäß Pig« 3 enthält auch eine Schaltungsanordnung zur detektormäßigen Erfassung der Gleichstromdrift in den Verstärker 37, den Verstärker 38 oder der Abtastschaltung 32, Ein zusätzlicher Vergleicher 36, welcher den Vergleiohern 10 bzw. 50 ähnlich ist, enthält einen Eingang, der mit der Klemme 24 gekoppelt ist, an welche ein Bezugspegel Vq eingelegt ist, zusammen mit einem anderen Eingang, der über eine Abtast- und Halteschaltung, die aus dem Schaltkreis 22 und dem Schalterkondensator 23 gebildet ist, an den Ausgang des Verstärkers 38 angelegt ist. Der Schaltkreis 22 wird mit Abtastimpulsen aus dem Zeitsteuerimpulsgeber 28 gespeist und somit synchron mit den Schaltkreisen 35 und 39 betätigt.

809813/1076

Die Arbeitsweise der in. Figo 3 gezeigten Aus führung sform ist jener der oben unter Bezugnahme auf Pig. 1 beschriebenen im wesentlichen ähnlich» Die G-leichstromdrift in dem Digital-Analog-Umsetzer 46 wird somit durch den Vergleich des Ausganges des Subtraktionsschalters 45 mit dem Bezugspegel Vg während der Zeit detektormäßig erfaßt, in welcher der Bezugspegel V. anstelle eines Teiles der Horizontalaustastlücke eingesetzt wird, die in dem Videosignal enthalten ist, das an die Eingangsklemme 21 angelegt wirdo Die detektormäßig erfaßte Gleichstromdrift führt zu einem Gleichstromausgleiohsignal, welches an den Digital-Analog-Umsetzer 46 durch den Vergleicher 50 zum Zwecke der Herabsetzung dieser Gleichstromdrift auf ein Minimum angelegt ist»

Zum gleichen Zeitpunkt, zu welchem der Schaltkreis 49 betätigt wird, um die Gleichstromdrift des Digital-Analog-Umsetzers 46 detektormäßig zu erfassen, wird der Schaltkreis 22 betätigt, um die Gleichstromdrift in den Verstärkern 37 und 38 oder in der Abtastschaltung 32 detelctormäßig zu erfassen_o D_eh₀ der verstärkte und abgetastete Bezugspegel V , welcher aus der Klemme 42 durch den betätigten Schaltkreis 35» den Verstärker 37» die Abtastschaltung 32 und den Verstärker 38 zugeführt wird, wird durch den Schaltkreis 22 abgetastet und im Kondensator 23 gespeichert« Dieser verstärkte Bezugspegel V» wird durch den Vergleicher 36 mit dem Bezugspegel V₀ verglichen. Palis angenommen wird, daß der verstärkte Bezugspegel V. sich von dem Bezugspegel Vq durch einen vorbestimmten Betrag in dem Palle unterscheidet, in welchem eine Gleichstromdrift in den Verstärkern 37 oder 38 oder in der Abtastschaltung 32 vorliegt, so wird jede Änderung von diesem vorbestimmten Betrag durch den Vergleicher 36 detektormäßig erfaßt und beispielsweise dem Verstärker 37 als ein Gleichstromausgleichssignal dafür zugeführt. D_eh„ falls eine Gleiohstromdrift

8098 1 3/ 1076

in einem der Verstärker 37 oder 38 oder in der Abtastschaltung 32 bzw« in sämtlichen diesen Einrichtungen vorhanden ist, so unterscheidet sioh der dem Vergleioher

36 zugeführte, verstärkte Bezugspegel V^ von dem Bezugspegel Vq durch mehr (oder weniger) dem oben erwähnten, vorbestimmten Betrag, Durch diese Differenz wird das Gleich-8tromausgleiohssignal eingestellt, um den Gleichstromarbeitspegel des Verstärkers 37 bzw. des Verstärkers 38 oder der Abtastschaltung 32 entsprechend zu ändern.

Pig, 3 zeigt, daß der Ausgang des Verstärkers 38, doho die Ausgangsleistung dieses Verstärkers durch die Abtastschaltung 33 abgetastet und weiterhin durch den Verstärker 44 verstärkt umd der Subtraktionsschaltung 45 zugeführt wird, Falls somit eine Gleichstromdrift in den Verstärkern

37 oder 33 oder in der Abtastschaltung 32 vorhanden ist, so wird diese Gleichstromdrift um den Ausgang der Subtraktionsschaltung 45 beeinträchtigen bzw« beeinflussen, wodurch eine fehlerhafte Digitaldarstellung desselben durch den Pein-Analog-Digital-Umsetzer 47 erzeugt wird. Da der Vergleicher 50 diese Gleiohstromdrift nicht ausgleichen kann, ist ersichtlich, daß die Weglassung des Vergleiohers 36 zu einer fehlerhaften Arbeitsweise der Subtraktionssohaltung 45 und des Pein-Analog-Digital-Umsetzers 47 führen würde. Aus diesem Grunde wird vorzugsweise der Vergleicher 36 verwendet.

In dem somit Gleichetromausgleiohssignale in der in den Pig, 1 und 3 gezeigten Art und Weise vorgesehen werden, wird die Arbeitsweise der Parallel-Serien-Analog-Digital-Umsetzungsvorrichtung ausgeglichen. D,h, die Gleichstromdrift wirdi keine Fehler in die Peindigitisierung des Analogsignale induzieren· Durch das periodische Einsetzen eines Bezugspegels V. in das Analogsignal werden auch etwaige Gleichstromfehler in Bezugsteilen des ursprung-

80981 3/1 076

lichen Analogsignale, wie ζ«Β, die Synohronspitzenpegel oder Sohwarzwertabhebtingspegel bzw, Abtastpegel eines Videosignals, die detektormäßige Erfassung und den Ausgleich der Gleiohstromdrift nicht beeinflussen bzw, beeinträohtigeno Durch den Eineatz des Bezugspegels V. periodisch in das Analogsignal wird auch kein Gleichstromfehler infolge von Drift, Geräusch oder anderen Faktoren zwischen diesen eingesetzten Bezugspegeln und den Bezugspegeln V-p und Vq vorliegen. Infolgedessen wird die Arbeitsweise der Vergleioher 10 (Pig. 1) und 36 und 50 (Mg₀ 3) nicht duroh Gleichstromfehler beeinträchtigte Denn der Gleichstrompegel jedes in sich geschlossenen Bezugssignals, wie z.Bo der Gleichstrompegel des Synchronspitzenpegels oder des Sohwarzwertabhebungspegels eines Videosignals oder Fernsehsignalgemisches, kann relativ zu den Bezugspegeln V-D und Vq variieren, wobei jedoch der eingesetzte Bezugspegel V. relativ zu den Bezugspegeln Vg und Vq nioht variiert«

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß die vorliegende Erfindung ein Gerät zur detektormäßigen Erfassung der Gleichstromdrift in einem Analog-Digital-Umsetzer und zum Ausgleich dieser Gleichstromdrift betrifft«, Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei dem sogenannten Parallel-Serien-Umsetzer anwendbar, bei welchem ein zugeführtes Analogsignal durch einen Grob-Analog-Digital-Umsetzer 3J 43 in ein Grob-Digitalsignal umgesetzt wird, wobei dieses Grob-Digitalsignal durch einen Digital-Analog-Umsetzer 6; 46 rückumgesetzt wird und zwar in ein Grob-Analogsignal. Dieses Grob-Analogsignal wird in einer Subtraktionsstufe 5; 45 von dem ursprünglich zugeführten Analogsignal subtrahiert, worauf die Ausgangsleistung oder der Ausgangswert der Subtraktionseinrichtung durch einen Fein-Analog-Digital-Umsetzer 7» 47 in ein Fein-Digitalsignal umgesetzt wird. Sämtliche Bits, die duroh den Grobbzw. Fein-Analog-Digital-Umsetzer erzeugt wurden, werden

809813/1076

kombiniert _t um ein Mehr-Bit-Digitalwort zu erzeugen, welches das angeführte Analogsignal darstellt.

Falls der Digital-Analog-Umsetzer und/oder die Subtraktionestufe einer Gleichetromdrift unterworfen werden, so wird das dem Fein-Analog-Digital-Umsetzer 7; 47 zugeführte Signal Imine getreue Darstellung des Unterschiedes zwisohen dem zugeführten Analog-Signal und dem Grob-Analogsignal sein« Daher kann der Pein-Analog-Digital-Umsetzer die Ausgangsleistung der Subtraktionseinrichtung fehlerhaft korrigieren, wodurch sich eine unausgeglichene oder unrichtige Digitierung des Analogsignale ergibt»

Um dieses Problem zu vermeiden, wird ein Bezugspegel V. periodisch in einen Teil des Analogsignals eingesetzt, welches umgesetzt werden soll. Falls dieses Analogsignal ein Videosignal ist, so wird der Bezugspegel V» in einen Teil der Horizontalaustastlüoke eingesetzt, um somit nioht nutzbare oder nützliohe Videoinformation zu beeinträchtigen» Die verschiedenen Analog-Digital-Umsetzer, Digital-Analog-Umsetzer und SubtraktionsBchaltungen arbeiten nach dem Einsatz des Bezugspegele V. in derselben Art und Weise, in welcher sie naoh dem ursprünglichen Analogsignal fundieren würden· Die Ausgangsleistung der Subtraktionsstufe wird duroh eine Abtaet- und Halteschaltung 9, 11} 49, 51 abgetastet, wobei dieses abgetastete Signal mit einem Bezugspegel Vg durch einen Vergleicher 10; 50 verglichen wird· In einem idealen Zustand, falls keine Gleichstromdrift vorliegt, ist die abgetastete Ausgangsleistung der Subtraktionsstufe dem Bezugspegel Vg gleich. In Abwesenheit einer Gleiohstromdrift ist somit die Ausgangsleistung des Vergleichers im wesentlichen gleich Null, lalle jedoch eine gewisse Gleiohstromdrift vorhanden ist, so unterscheidet sioh die Ausgangsleistung des Vergleiohere von Null und wird als ein Gleichetromausgleiohssignal verwendet. Dieses Gleiohstromauegleioheeignal wird entweder dem Digital-Analog-Umsetzer oder der Subtraktione-

809813/1076

schaltung (oder einem der Verstärker, die dabei Verwendung finden können) zum Zweoke der Veränderung des GleichstromarbeitspegelB in einer Richtung zugeführt, wodurch die detektormäßig erfaßte Gleichstromdrift beseitigt wird_e

Bei einer praktischen Ausführungsform wird das Analogsignal (und der periodisch eingesetzte Bezugspegel V.) dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer über die Verstärker 34, und einer Abtast-Halteschaltung /zugeführt, welche auoh einer Gleiohstromdrift ausgesetzt werden kann,, Ein zusätzlicher Vergleicher 36 wird demgemäß vorgesehen, um das verstärkte Analogsignal, das dem Grob-Analog-Digital-Umsetzer zugeführt ist, mit einem Bezugspegel Vq zu vergleichen, wobei ein etwaiger Unterschied dazwischen als ein Gleichetromausgleiohssignal verwendet wird, um die Gleichstromarbeitspegel der Verstärker 37, 38 und/oder der Abtast- und Haltesohaltung 32 einzustellen,,

Die Vergleioher 10, 50, 36 arbeiten in Verbindung mit Abtastschaltungen, um somit ihre entsprechenden Vergleichsvorgänge nur während jener Lücken oder Intervalle durchzuführen, in weichen der Bezugspegel V. in das Eingangsanalogsignal (beispielsweise das Videosignal) eingesetzt wird.

Der Patentanwalt

809813/1076

Claims (15)

1. Dipl. Ing. H. MITSCHERLICH D-OOOO MÖNCHEN 22

   Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN ^S

   Dr.rtr.not. W. KÖRBER

   Dipl.-I η g. J. SCHMIDT-EVERS

   PATENTANWÄLTE

   27. September 1977

   Sony Corporation
   7-35 Sitaehinagawa 6-Chome Shinagawa-ku Tokyo. Japan

   Pat entansprüche

   Iy Gleichstromstabilisierter Analog-Digital-Umsetzer zur Umsetzung eines zugeführten Analogsignals in ein entsprechendes Digitalsignal, mit zumindest einem Grobumsetzer, der auf das Analogsignal anspricht, um das Analogsignal in eine Grob-Digitalsignaldarsteilung desselben umzusetzen, zumindest einen Rückumsetzer zur Rüokumsetzung der Grob-Digitalsignaldarstellung in ein Grob-Analogsignal und zur Bestimmung des Unterschiedes zwischen dem Grob-Analogsignal und dem zugeführten Analogsignal, und mit zumindest einem Peinumsetzer, welcher auf den bestimmten Unterschied anspricht, um diesen Unterschied in eine Pein-Digitaldarstellung des zugeführten Analogsignals umzusetzen, gekennzeichnet durch eine Schaltung (2, 8; 28, 35) zur periodischen Zuführung eines Bezugssignals zum Grobumsetzer (3; 32, 37, 38, 43), wodurch das Bezugssignal in eine Grob-Digitalsignaldarstellung desselben umgesetzt wird und wobei der Rückumsetzer (5< 6; 45, 46) die Grob-Digitalsignaldarstellung des Bezugssignals in ein Grob-Analogbezugssignal rückumsetzt und den Unterschied zwischen dem Grob-Analogbezugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal bestimmt, durch einen Detektor (9, 1(X; 22, 23, 36; 49, 50, 51), das während der Periode wirksam ist, in welcher das

   609813/ 107C

   ORIGINAL INSPECTED

   Bezugssignal dem Grob-Umsetzer (3> 32, 37» 38, 43) zugeführt wird| um eine Gleichstromdrift in dem Arbeitsgang des Hückumsetzers (5₉ 6; 45, 46) detektormäßig zu erfassen und ein gleichmäßiges Gleichstromausgleichssignal an den Rückumsetzer (5, 6; 45, 46) als Punktion der detektormäßig erfaßten Gleichstromdrift anzulegen«
2. 2. Umsetzer nach Anspruch 1, wobei der Detektor durch einen Vergleicher (10 ; 50) gekennzeichnet ist, an welchem ein Bezugspegel (13» 53) angelegt ist, um den Unterschied zwischen dem Grob-Analogbezugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal mit dem angelegten Bezugspegel zu vergleichen und um das besagte Gleichstromausgleichssignal entsprechend diesem Vergleich zu erzeugen.
3. 3. Umsetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Rückumsetzer einen Digital-Analog-Umsetzer (6; 46' ist oder aufweist, welcher angeschlossen ist, um die besagte Grob-Digitaleiganaldarsteilung zu empfangen und um das Grob-Analogsignal in Abhängigkeit davon zu erzeugen, wobei eine Subtraktionsstufe (5; 45) vorgesehen ist, um das Grob-Analogsignal zu empfangen und dasselbe von dem zugeführten Analogsignal zu subtrahieren, und wobei ferner ein Verstärker (4; 37» 38, 44) zur Verstärkung des zugeführten Analogsignals und zum Anlegen desselben an die Subtraktionsstufe (5; 45) vorgesehen ist.
4. 4· Umsetzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Gleichstromausgleichssignal an dent Digital-Analog-Umsetzer (4; 46) angelegt wird, um den Gleichstrompegel des Grob-Analogsignals entsprechend zu verändern·

   Ö00813/1Ö7Ö
5. 5 β Umsetzer nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Gleichstromausgleichssignal an die Subtraktiontstufe (5; 45) angelegt ist, um den Gleichstrompegel der Ausgangsleistung daraus entsprechend zu verändern.
6. 6. Umsetzer nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet , daß das Gleichstromausgleichssignal an den Verstärker (4; 37» 38, 44) angelegt ist, um den Gleichstrompegel des verstärkten Analogsignals entsprechend zu verändern.
7. 7. Umsetzer nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet , daß das Bezugssignal und der Bezugspegel gleiche Gleichstrompegel sind_e
8. 8. Umsetzer nach einem der Ansprüche 2-7» dadurch gekennzeichnet , daß der Vergleicher einen Differenzverstärker (10; 50) bildet oder aufweist, der einen Ausgang hat, der angeschlossen ist, um den Bezugspegel (13; 53) zu empfangen, sowie einen anderen Eingang, der angeschlossen ist, um den Unterschied zwischen dem Grob-Anal οgbezugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal zu empfangen, wobei eine Abtast- und Halteschaltung (9, 11; 49» 51) vorgesehen ist, um diesen Unterschied periodisch abzutasten und denselben an einen anderen Eingang anzulegen, bis der näohste Abfragewert oder das nächste Sample erhalten wird«
9. 9. Umsetzer nach Anspruch 8, wobei die Schaltung zur periodischen Zuführung eines Bezugsignale zum Grobumsetzer durch einen Schalter (2; 35) gekennzeichnet ist, dessen einer Eingang angeschlossen ist, um das zugeführte Analogsignal zu empfangen, wobei ein anderer Eingang angeschlossen ist, um das Bezugssignal (V^) zu empfangen und ein Ausgang mit dem Grobumsetzer (3; 32, 37» 38, 43) verbunden

   809815/1Ö7Ö

   ist und eine Quelle (8; 27, 28) periodischer Schaltsignale vorgesehen ist, die mit dem Schalter (2; 35) gekoppelt ist, um den Ausgang des Schalters (2; 35) zwischen seinen Eingängen selektiv zu schalten, wobei die Schaltsignale ferner an die Abtast- und Halteschaltung (9, 11» 49, 51) als periodische Abtastimpulse dafür angelegt sind.
10. 10. Umsetzer nach einem der Ansprüche 2-9» gekennzeichnet durch einen weiteren Verstärker (37, 38) zum Verstärken des zugeführten Analogsignals und des periodisch zugeführten Bezugssignals und zum Anlegen desselben an den Grobtunsetzer (43), wobei ein zusätzlicher Vergleicher (22, 23, 36) vorgesehen ist, an welchen ein zusätzlicher Bezugspegel (Vg) angelegt wird, um das verstärkte periodische Bezugssignal mit dem zusätzlichen Bezugspegel zu vergleichen und um ein anderes Gleichstromausgleichssignal entsprechend diesem. Vergleich zu erzeugen und das andere Gleichstromausgleichssignal an den Verstärker (37) anzulegen, um den Gleichstrompegel des Verstärkers (37) einzustellen.
11. 11. Umsetzer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektor ferner eine erste Abtastschaltung (49, 51) aufweist, um den Unterschied zwischen dem Grob-Analogbzugssignal und dem periodisch zugeführten Bezugssignal mit derselben Geschwindigkeit abzutasten, mit welcher das Bezugssignal zugeführt wird, wobei dieser zusätzlicher Vergleicher eine zweite Abtastschaltung (22, 23) aufweist, welcher mit der ersten Abtastschaltung (49, 51) synchron arbeitet, um das verstärkte periodische Bezugssignal abzutasten, wobei ein Zeitsteuerkreis oder eine Zeitsteuerechaltung (27, 28) vorgesehen ist, um periodische Abtastimpulse dem ersten und zweiten Abtastschalter zuzuführen.
12. 12. Umsetzer naoh Anspruch 11, wobei die Schaltung zur periodischen Zuführung eines Bezugssignals dem Grobumsetzer

    009813/1070

    durch einen Schaltkreis (35) gekennzeichnet ist, dessen einer Eingang angeschlossen ist, um das Analogsignal zu empfangen, wobei ein anderer Eingang angeschlossen ist, um das Bezugssignal (V.) zu empfangen und ein Ausgang mit dem Verstärker (37, 38) gekoppelt ist, wobei der Schaltkreis (35) auf die periodischen Abtastimpulse anspricht, um d en Ausgang von dem einen auf den anderen Eingang umzuschalten»
13. 13· Umsetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Analogsignal ein Videosignal ist, das periodische Synchronsignale aufweist, wobei der Umsetzer gekennzeichnet ist durch einen Taktimpulsgeber (31), der auf das Videosignal anspricht, um Taktimpulse zu erzeugen, wobei eine Videosignalabtastschaltung (32) vorgesehen ist, um das verstärkte Videosignal abzutasten und Abtastwerte des Videosignals dem Grobumsetzer (3; 43) zuzuführen»
14. 14. Umsetzer nach Anspruch 13, in Zusammenhang mit Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet ₉ daß der Zeitsteuerkreis bzw« die Zeitsteuerschaltung (27, 28) auf die periodischen Synchronsignale derart anspricht, daß die Abtastimpulse mit den periodischen Synchronsignalen zusammenfallen, wobei die Schaltung zur periodischen Zuführung eines Bezugssignals auf die Abtastimpulse anspricht, um einen Teil des Videosignals durch das Bezugssignal periodisch zu ersetzen,,
15. 15. Umsetzer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die periodischen Synchronsignale aus Horizontalsynchronsignalen bestehen und daß der besagte Teil des besagten Videosignals, der durch das besagte Bezugssignal ersetzt worden ist, zumindest aus einem Teil der Horizontalaustastlücke des Videosignals besteht.

    β098ΐ3/10?β