DE2841542C3

DE2841542C3 - Farbdecoder für einen Farbfernsehempfänger

Info

Publication number: DE2841542C3
Application number: DE19782841542
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7900 Ulm Kohlbacher
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-09-23
Filing date: 1978-09-23
Publication date: 1981-05-14
Also published as: JPS6316079B2; DE2841542B2; DE2841542A1; JPS5544296A

Description

45

In einem Farbfernsehempfänger der PAL- oder SECAM-Art ist es bekanntlich erforderlich, den empfangenen modulierten Farbträger um eine Zeilendauer zu verzögern. Beim PAL-System dient diese ^Γ)(ι Verzögerung zum Ausgleich von Phasenfehlern, da die Phasenfehler durch die PAL-Umschaltung relativ zur Modulationsrichtung von Zeile zu Zeile entgegengesetzt gerichtet sind und durch die Addition der Farbträger aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen einander aufheben. Beim SECAM-System dient die Verzögerungsleitung dazu, jeweils eines der beiden zur in jeder zweiten Zeile übertragenen Farbsignale in seinen Totzeiten zu wiederholen.

Als Verzögerungsleitung wird bei den beiden ^b0 genannten Empfängertypen eine sogenannte Ultraschallverzögerungsleitung verwendet. Bei dieser besteht das verzögerte Medium aus einem speziellen Glas, und der Durchlaßbereich der Leitung ist auf die Frequenz des zu verzögernden, modulierten Farbträgers abgestimmt.

Zur Demodulation von PAL-codierten Farbsignalen (Chrominanzsignalen) ist es bekannt, diese in einer Glasverzögerungsleitung zu verzögern und in zwei Summierschaltungen zu dem verzögerten Signal zum einen das unverzögerte bzw. zum anderen das um 180° gedrehte unverzögerte Signal zu addieren. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine Signalaufspaltung in die beiden trägerfrequenten Komponenten (R-Y) und (B-Y). Die (B- Y)-Komponente wird in einem ersten Demodulator durch Zusatz des vom Farbträgeroszillator erzeugten Farbträgers demoduliert, und die (R — ^Komponente, deren Phase von Zeile zu Zeile um 180° alterniert, wird in einem zweiten Demodulator unter Zusatz eines um 90° gedrehten und von Zeile zu Zeile um 180° umgeschalteten Farbträgers demoduliert. Auf diese Weise entstehen die beiden videofrequenten phasengemittelten Farbdifferenzsignale (B- Y)' und (R — Y)'. Der Nachteil dieser Decodierung ist, daß eine Glasverzögerungsleitung erforderlich ist, die sich in modernen Halbleiterschaltungen nicht integrieren läßt.

Aus der Zeitschi ift Funk-Technik (1971), Nr. 6, S. 195 bis 198, ist es bekannt, statt einer Glasverzögerungsleitung zwei Eimerkettenschaltungen im PAL-Decoder zu verwenden. Da die Eimerkettenschaltungen Tiefpaßeigenschaften haben, lassen sich mit diesen nur videofrequente Signale verzögern. Daher wird bei dem bekannten Decoder das Chrominanzsignal durch zwei Synchrondemodulatoren in die beiden videofrequenten Signalkomponenten (B-Y) und (R-Y) aufgespalten. Die beiden Signalkomponenten werden anschließend in je einer als Schieberegister für Analogsignale ausgebildeten Verzögerungsleitung um die Zeilendauer (etwa 64 μ5) verzögert und durch Addition der beiden unverzögerten mit den entsprechenden verzögerten Signalkomponenten werden jeweils in einem Addierer die beiden Farbdifferenzsignale (B- Y)' und (R-Y)' erzeugt. Anschließend werden die beiden Farbdifferenzsignale (B- >9'und (R- Y)' im vorgegebenen Verhältnis einem Matrixaddierer zugeführt, der das Farbdifferenzsignal (G- Y)' erzeugt. Dieser bekannte Decoder hat jedoch den Nachteil, daß eine große Anzahl Bauteile erforderlich ist.

Es ist auch ein PAL-Decoder bekannt (DE-AS 20 56 276, Fig. 9), bei der jeweils für ein Farbsignal die Verzögerungsleitung als Ladungsverschiebeschaltung ausgebildet und zusammen mit dem Demodulator und der Addierstufe in integrierter Technik auf einem Halbleiterchip ausgebildet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Decoder dieser Art so weiterzubilden, daß er technologisch besonders einfach integrierbar ist und mit möglichst geringen Leistungsverbrauch arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich die Schaltungstechnik der Ladungsverschiebeschaltung, die bislang zur Verzögerung von Signalen eingesetzt wurde, bei einem Farbdecoder auch für den Aufbau der weiteren Stufen, wie der Demodulatoren und der Addierstufen, verwenden läßt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß sich die für den Farbdecoder wesentlichen Bauteile, nämlich die Verzögerungsleitungen, die Demodulatoren und die Addierstufen alle in der gleichen Schaltungstechnik auf einem Halbleiterchip ausbilden lassen. Dadurch wird die Herstellung eines derartigen Decoders als IC auf einem einzigen Halbleiterchip wesentlich vereinfacht. Wegen der einheitlichen Schaltungstechnik für die genannten Stufen läßt sich das IC

technologisch besonders vorteilhaft herstellen. Da diese Schaltungsteile nur wenig Leistung verbrauchen, können weitere Bauteile wie Verstärker, Impulsformer, Frequenzwandler und/oder Inverter auf demselben Halbleiterchip, das vorteilhafterweise in MOS-Technologie realisiert wird, untergebracht werden. Dadurch sind nur wenig äußere Anschlüsse für einen solchen integrierten Baustein erforderlich. Die Erfindung ist sowohl für einen PAL- als auch für einen SECAM-Decoder anwendbar.

Die Res'isierung des Dcoders als Ladungsverschiebeschaltung läßt sich in vorteilhafter Weise so ausbilden, daß sie eine einzige Einheit bildet. Hierfüi ist besonders die CCD-Technik (Charged-Coupled-Devices-Technik) besonders geeignet Durch besondere Gestaltung der Eingangselektrode dieser Ladeverschiebeschaltung läßt sich diese nicht nur zum Abtasten von Signalen, wie es im Synchrondemodulator geschieht, verwenden, sondern auch zur ungewichteten und gewichteten Addition von Eingangssignalen. Wird z. B. die Eingangselektrode in zwei gleich große Elektroden aufgeteilt, so ist ein derartiger Addierer zum Summieren eines unverzögerten und eines verzögerten Signals geeignet, so daß er beispielsweise aus der Signalkomponente (B-Y) bei Verwendung einer vorgeschalteten Verzögerungsleitung ein phasengemitteltes Farbdifferenzsignal (B- Y)' erzeugen kann. Wird jedoch die Eingangselektrode nach Maßgabe der Verhältnisse der Farbdifferenzsignale im Grausignal aufgeteilt, so läßt sich eine derartige Ladungsverschiebeschaltung als Matrixaddierer zur Erzeugung des Farbdifferenzsignals (G — Y)' aus den Farbdifferenzsignalen (B- Y)' und (R- Y)' verwenden. Derartige Addierer und Synchrondemodulatoren haben nur wenige Taktelektroden und, da sie mit Ausnahme der Eingangselektrode in der gleichen Weise aufgebaut sind wie die CCD-Verzögerungsleitungen, läßt sich der Baustein einfach und damit preisgünstig herstellen.

Bei Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist der Matrixaddierer in der Lage, Farbdifferenzsignale im genormten Verhältnis zusammenzuführen, um das Farbdifferenzsignal für das Grünsignal zu bilden.

Die Farbträgerfrequenz eines Farbfernsehgerätes liegt bei etwa 4 MHz und die obere Grenzfrequenz des videofrequenten Farbsignals bei 1 MHz. Nach dem Abtasttheorem ist es daher möglich, als Abtastfrequenz die doppelte obere Grenzfrequenz des abzutastenden Signals zu wählen. Von dieser Möglichkeit wird bei dem erfindungsgemäßen Decoder Gebrauch gemacht, in dem in vorteilhafter Weise als Abtastfrequenz der Ladungsverschiebeschaltung die halbe Farbträgerfre- so quenz vorgesehen ist. Ohne Qualitätsverlust hat diese Abtastfrequenzreduzierung den Vorteil, daß der Leistungsverbrauch in der Ladungsverschiebeschaltung merklich reduziert ist und infolge der geringeren Verlustleistung eine höhere Bauteildichte auf dem Halbleiterchip möglich wird.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt im einzelnen

F i g. 1 Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Deco- fao ders,

F i g. 2 prinzipielle Elektrodenabmessungen eines CCD-Addierers für gleiehgewichtete Summanden,

F i g. 3 prinzipielle Elektrodenabmessungen eines CCD-Matrixaddiei-ers für ungleichgewichtete Summanden.

In F i g. 1 ist das Blockschaltbild eines Decoders dargestellt. Sämtliche, in einem gestrichelten Kasten 1 dargestellten Schaltungsteile befinden sich auf einem einzigen Halbleiterchip, beispielsweise auf einem Siliziumsubstrat vom P-Typ. Die Bauteile sind alle in MOS-Technologie realisiert

Der Decoder dient zur Erzeugung der Farbdifferenzsignale (B-Y)', (R-Y)' und (G-Y)' aus einem Farbträger F, der durch zwei Synchrondemodulatoren 12 und 22 mit jeweils vorgeschaltetem Verstärker 11 bzw. 21 in die beiden videofrequenten Signalkomponenten (B-Y) und (R-Y) aufgespalten wird. Jede der beiden Signalkomponenten wird anschließend in einer Verzögerungsleitung 13 bzw. 23 um die Zeilendauer (Wiedergabezeit einer Zeile eines Fernsehbildes =64 μβ) verzögert. Die beiden unverzögerten und jeweils entsprechenden verzögerten Signalkomponenten werden nun in einem Addierer 14 bzw. 24 zusammengefaßt, so daß als Ergebnis dieser Addition die beiden Farbdifferenzsignale (B- Y)' und (R - Y)' am Ausgang der Addierer abgenommen werden können. Die beiden Farbdifferenzsignale werden außerdem einem Matrixaddierer 3i zugeführt, der die beiden Farbdifferenzsignale entsprechend der Farbfernsehnorm gewichtet addiert und dadurch an seinem Ausgang das Farbdifferenzsignal -(G-Y)' erzeugt. Ein an seinem Ausgang geschalteter Inverter 32 bringt das Farbdifferenzsignal (G — Y)'m die richtige Phasenlage.

Die Synchrondemodulatoren 12 und 22, die Verzögerungsleitungen 13 und 23, die Addierer 14 und 24 und der Matrixaddierer 31 sind als Ladungsverschiebeschaltung ausgebildet. Der Ladungsverschiebetakt wird aus dem Farbträger gewonnen.

Bei der Verwendung des Decoders als PA L-Decoder wird dem Eingang FB in F i g. 1 der Farbträger (Frequenz z.B. 4,43361875 MHz) zur Gewinnung des Farbdifferenzsignals (B- Y) zugeführt. Da die (R- Y)-Komponente des Farbträgers von Zeile zu Zeile um 180° alterniert, ist ein weiterer Eingang FR vorgesehen, dem der um 90° phasenverschobene und von Zeile zu Zeile um 180° umgeschaltete Farbträger zugeführt wird. In den Impulsformerstufen 41 und 51 wird aus jeder Periode des jeweiligen Farbträgers ein Impuls erzeugt, deren Anzahl pro Zeiteinheit in einem Frequenzteiler 42 bzw. 52 halbiert wird. Diese Impulsfolgen haben folglich die halbe Farbträgerfrequenz.

Die Impulsfolge des nicht alternierenden Farbträgers, im folgenden mit erste Impulsfolge bezeichnet, wird zur Abtastung des modulierten Farbträgers im CCD-Synchrondemodulator 12 verwendet. Durch diese Abtastung entsteht am Ausgang des Synchrondemodulators 12 die Signalkomponente (B- Y).

Die Impulsfolge des alternierenden Farbträgers, im folgenden als zweite Impulsfolge bezeichnet, hat gegenüber der ersten Impulsfolge für die Dauer einer Zeile die Phasenverschiebung 90° bzw. 270° und tastet dadurch im Synchrondemodulator 22 die (R- V/Komponente des modulierten Farbträgers ab.

Um nun für die weitere Signalverarbeitung die gleiche Impulsfolge zur Ladungsverschiebung verwenden zu können, ist zwischen Synchrondemodulator 22 und Verzögerungsleitung 23 ein als Kondensator ausbildbarer Zwischenspeicher 221 geschaltet, der das am Ausgang des Synchrondemodulators 22 abgegebenen Signal für die Dauer von etwa 1 μ5 hält, so daß mit dem Takt der ersten Impulsfolge die Signalamplituden in aen Eingang der Verzögerungsleitung 23 und des Addierers 24 eingelesen werden können. Hierzu ist es zweckmäßig, den Ausgang des Synchrondemodulators 22 als Sourcefolger auszubilden. Sämtliche nachfolgen-

den Ladungsverschiebeschaltungen 23, 24 und 31 können nun mit dem Takt der ersten Impulsfolge betrieben werden.

Zur Verzögerung der Signalkomponenten um eine Zeilendauer («Μμβ) müssen die Verzögerungsleitungen 13 und 23 infolge der Abtastfrequenz f_A = /72, wobei F= Fan trägerfrequenz, jeweils 142 Stufen aufweisen. Die Realisierung der Verzögerungsleitungen als CCD-Schieberegister ist beispielsweise aus Journal Vac. Sei. Technol., Vol. 9, No. 4 (1972), S. 1166 bis 1181 bekannt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Addierer 14, 24 und 31 geteilte Eingangselektroden aufweisen, deren Teilungsverhältnis der Signalgewichtung der zu addierenden Signale entspricht.

Wie Fig.2 zeigt, sind die Eingangselektroden der Addierer 14 und 24 in zwei gleich große Elektroden 61 und 62 aufgeteilt, während die darauffolgende Taktelektrode 70 und folgende ungeteilt sind und somit die Summe der Ladungen der Eingangselektrode übernehmen.

Der Matrixaddierer 31 dagegen hat die Farbdifferenzsignale (B - V/und (R - Y)'\m Verhältnis 30 :11 zu addieren und das Summensignal auf 41/59 zu reduzieren. Dies wird dadurch auf einfache Weise erreicht, daß, wie F i g. 3 zeigt, die Eingangselektrode des Matrixaddierers 31 in zwei Teile geteilt ist, deren einer Teil, dem das (R - VT-Signal zuzuführen ist, 30/59 und deren anderer Teil, dem das (B- V>Signal zuzuführen ist, s» 11/59 der Länge einer Taktelektrode des Matrixaddierers 31 ist.

Diese Technik der geteilten Elektroden ist auch mit Vorteil am Ausgang der CCD-Schaltungen anwendbar. Ist z. B. die Ausgangselektrode des Synchrondemodula- i*> tors 12 in zwei gleich große Teile geteilt, so is· der eine Teil direkt mit der einen geteilten Eingangselektrode des Addierers 14 und der andere direkt mit der Eingangselektrode der Verzögerungsleitung 13 verbindbar.

Ist ferner die Ausgangselektrode des Addierers 14 in zwei Teile geteilt, so kann von dem einen Teil das Farbdifferenzsignal (B- Y)'zum Ausgang des Bausteins geführt werden, und der andere Teil kann ein Teil der Eingangselektroden des Matrixaddierers 31 sein. Entsprechendes gilt für die Ankopplung des Addierers 24 an den Matrixaddierer 31. Damit ist ersichtlich, daß die Ladungsverschiebeschaltungen des in F i g. 1 dargestellten Decoders als eine Einheit ausgebildet werden können und somit raumsparend integrierbar sind.

Der Decoder ist in leicht abgewandelter Form zur Decodierung von nach dem Secam-Verfahren codierten Farbsignalen verwendbar. Hierzu wird in dem Eingang F in F i g. 1 der modulierte Farbträger und in den Eingängen FB und FR im Zeilenabstand alternierend der Farbträger eingespeist. Ferner ist am Ausgang des Frequenzhalbierers 42 am Punkt A die Leitung zu trennen und dort die halbe, aus dem FarbtrSger gewonnene Abtastfrequenz als Schiebeimpulse für die Verzögerungsleitungen 13 und 23 und die Addierer 14, 24 und 31 zuzuführen. Die hierzu erforderliche Impulsformerstufe 43 und der Frequenzhalbierer 44 kann, wie in F i g. 1 gezeigt, ebenfalls auf dem Halbleiterchip mitintegriert werden, so daß eine kontinuierliche Farbträgerfrequenz dann dem Eingang B zuzuführen ist.

Bei Auftrennen der Leitung im Punkt A ist also der Decoder für Secam über die Anschlüsse F, FB, FR und B anzusteuern, für PAL über die Anschlüsse F, FB und FR, wobei der Anschluß B mit dem Anschluß FB zu verbinden ist.

Infolge der Ausbildung des Matrixaddierers 31 als Ladungsverschiebeschaltung hat das durch eine zusätzliche Summierung entstandene Farbdifferenzsignal (G — Y)' eine geringe Phasenverschiebung gegenüber den beiden anderen Farbdifferenzsignalen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, die Taktleitungen des Addierers 14 und 24 um die gleiche Anzahl Taktleitungen, wie sie der Matrixaddierer 31 aufweist, zu erhöhen, so daß die Anschlüsse für die Eingänge des Matrixaddierers Abgriffe der Addierer 14 und 24 bilden. Phasenverschiebungen zwischen dem vom Decodierer abgegebenen Farbdifferenzsignalen werden dadurch vermieden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Farbdecoder für einen Farbfernsehempfänger,

in dem die in Demodulatoren aus dem modulierten Farbträger gewonnenen Farbsignale durch als Ladungsverschiebeschaltung ausgebildete Verzögerungsleitungen um eine Zeilendauer verzögert und aus den verzögerten und unverzögerten Signalen in als Matrix wirkenden Addierstufen die Farbdifferenzsignale gewonnen werden, wobei die Verzögerungsleitungen, die Demodulatoren und die Addierstufen in integrierter Technik auf einem Halbleiterchip ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Verzögerungsleitungen (13,23) auch die anderen Schaltungsteile des Farbdecoders (1), wie die Demodulatoren (12, 22) und die Addiersturen (Ϊ4, 24, 31), als Ladungsverschiebeschaltung ausgebildet sind.

2. Decoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsverschiebeschaltung in CCD-Technik als eine Einheit ausgebildet ist, wobei die jeweilige Eingangselektrode der zwei Addierstufen (14, 24) zur Eingabe der jeweiligen unverzögerten und der verzögerten Signale (B- Y) bzw. (R- Y) 2i in gleichem Verhältnis in zwei gleich große Elektroden (61, 62) und die Eingangselektrode der als (G- yj-Matrix dienenden dritten Addierstufe (31) zur Eingabe der Farbdifferenzsignale (B-Y)' und (R-Y)' im vorgegebenen Verhältnis in zwei, -Jo dem vorgegebenen Verhältnis entsprechend große Elektroden (81,82) aufgeteilt ist.

3. Decoder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der aufgeteilten Eingangselektroden der dritten Addierstufe (31) sich wie 11/59 zu 30/59 verhalten und ihr Abstand 18/59 der Länge der übrigen Taktelektroden dieser Addierstufe (31) ist.

4. Decoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtastfrequenz der Ladungsverschiebeschaltung die halbe Farbträgerfrequenz verwendet ist.