Устройство для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала

Устройство для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала

Реферат

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано при приеме малоконтрастных изображений в малокадровом режиме.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала (патент Российской Федерации №2100911, МПК Н04N 5/14, Н04N 5/14, 1997 г.), содержащее регулируемый входной усилитель, выход которого подключен к первому входу блока управления амплитудой, выход которого подключен к входам детектора среднего значения видеосигнала и пикового детектора видеосигнала, выход детектора среднего значения видеосигнала подключен к управляющему входу регулируемого входного усилителя, выход пикового детектора видеосигнала подключен к управляющему входу блока управления амплитудой, вход регулируемого входного усилителя принимает входной видеосигнал, при этом регулируемый входной усилитель имеет линейно-ломаную амплитудную характеристику, причем крутизна амплитудной характеристики первого участка больше крутизны амплитудной характеристики второго участка, а блок управления амплитудой имеет линейную амплитудную характеристику.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет работать в малокадровом режиме, когда сигнал периодически пропадает, что является результатом использования системы автоматической регулировки усиления замкнутого типа, для нормальной работы которой необходимо непрерывное существование сигнала.

Технический результат предлагаемого технического решения направлен на повышение яркости и контрастности в малокадровом режиме при приеме малоконтрастных изображений.

Технический результат достигается тем, что устройство для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала содержит регулируемый входной усилитель, регистр управляющего кода, пиковый детектор, буферный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, компаратор кодов и регистр максимального кода.

Первый вход и выход регулируемого входного усилителя являются входом и соответственно выходом устройства для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала.

Вход устройства соединен также с входом пикового детектора, выход которого соединен с входом буферного усилителя.

Выход буферного усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, шина выходного кода которого соединена с первыми входами компаратора кодов и с первыми входами регистра максимального кода. Второй вход регистра максимального кода соединен с выходом компаратора кодов. Выходы регистра максимального кода соединены со вторыми входами компаратора кодов и с первыми входами регистра управляющего кода.

На второй вход регистра управляющего кода поступают выходные кадровые синхроимпульсы, а выход регистра управляющего кода соединен со вторым входом регулируемого входного усилителя.

Отличительными признаками от прототипа является то, что в заявляемое устройство введены регистр управляющего кода, буферный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, компаратор кодов, регистр максимального кода, при этом вход пикового детектора соединен с первым входом регулируемого входного усилителя, а его выход соединен с входом буферного усилителя, выход буферного усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, шина выходного кода которого соединена с первыми входами компаратора кодов и с первыми входами регистра максимального кода, второй вход регистра максимального кода соединен с выходом компаратора кодов, выходы регистра максимального кода соединены со вторыми входами компаратора кодов и с первыми входами регистра управляющего кода, второй вход регистра управляющего кода соединен с выходом кадрового синхронизатора импульсов, а выход регистра управляющего кода соединен со вторым входом регулируемого входного усилителя.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала содержит регулируемый входной усилитель 1, регистр управляющего кода 2, пиковый детектор 3, буферный усилитель 4, аналого-цифровой преобразователь 5, компаратор кодов 6 и регистр максимального кода 7.

Первый вход и выход регулируемого входного усилителя 1 являются входом и соответственно выходом устройства для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала (далее устройства).

Вход устройства соединен также с входом пикового детектора 3, выход которого соединен с входом буферного усилителя 4.

Выход буферного усилителя 4 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 5, шина выходного кода которого соединена с первыми входами компаратора кодов 6 и с первыми входами регистра максимального кода 7.

Второй вход регистра максимального кода 7 соединен с выходом компаратора кодов 6. Выходы регистра максимального кода 7 соединены со вторыми входами компаратора кодов 6 и с первыми входами регистра управляющего кода 2.

На второй вход регистра управляющего кода 2 поступают выходные кадровые синхроимпульсы, а выход регистра управляющего кода 2 соединен со вторым входом регулируемого входного усилителя 1.

Регулируемый входной усилитель 1 предназначен для сохранения средней яркости и контрастности изображения в устройстве, который может быть выполнен в виде активного цифроаналогового преобразователя [Микроэлектронные цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации. /Под ред. В.Б.Смолова. Л., «Энергия», 1976 с.197], содержащий широкополосный операционный усилитель типа 140УД26, в цепь отрицательной обратной связи которого включены резисторы, коммутируемые в соответствии со значениями разрядов управляющего кода.

Регистр управляющего кода 2 предназначен для длительного хранения кода, пропорционального максимальной амплитуде видеосигнала. Для его реализации может быть использован регистр или счетчик с параллельной загрузкой типа 1533ИР23.

Пиковый детектор 3 представляет собой быстродействующий амплитудный детектор коротких импульсов. Видеосигнал, поступающий на вход пикового детектора 3, является широкополосным, его спектр содержит частоты от 0 до 6,5 МГц, поэтому он может быть выполнен по одной из известных схем детектора коротких импульсов [Применение прецизионных аналоговых микросхем / А.Г.Алексеенко, Е.А.Коломбет, Г.И.Стародуб. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. с.198].

Буферный усилитель 4 предназначен для масштабного преобразования выходного сигнала пикового детектора 3. Для его реализации может быть использован любой операционный усилитель широкого назначения.

Аналого-цифровой преобразователь 5 осуществляет преобразование аналогового сигнала, пропорционального амплитуде видеосигнала в цифровой код. С учетом того, что пиковый детектор 3 сужает спектр сигнала, к быстродействию аналого-цифрового преобразователя 5 не предъявляется жестких требований, для его реализации может быть использован аналого-цифрового преобразователь поразрядного кодирования типа 572ПВ1.

Компаратор кодов 6 используется для сравнения текущего значения выходного кода аналого-цифрового преобразователя 5 и кода хранящегося в регистре управляющего кода 2 и коррекции значения максимального кода. Компаратор кодов 6 может быть выполнен на микросхемах типа 1533СП1.

Работает устройство для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала следующим образом.

Видеосигнал поступает на первый вход регулируемого входного усилителя 1, который формирует выходной видеосигнал предлагаемого устройства и стабилизирует его амплитуду.

Входной видеосигнал поступает также на вход пикового детектора 3, который является входным блоком системы автоматической регулировки усиления (АРУ).

Если амплитуда входного видеосигнала мала U_вх<U₁, где U₁ - нижняя граница действия системы АРУ, то коэффициент усиления регулируемого входного усилителя максимален. В результате выполняется функция АРУ с задержкой, при которой для входных сигналов малой амплитуды обеспечивается максимальное усиление.

При увеличении амплитуды входного видеосигнала U₁≤U_вх≤U₂, где U₂ - верхняя граница действия системы АРУ, управляющий код увеличивается, вызывая уменьшение коэффициента усиления регулируемого входного усилителя К, при этом

K=K₁/(1+mN_упр/(2ⁿ-1)),

где К - текущее значение коэффициента усиления регулируемого входного усилителя 1,

К₁ - максимальное значение коэффициента усиления;

m - масштабный коэффициент;

n - разрядность управляющего кода;

N_упр - управляющий код, поступающий на второй вход входного регулируемого усилителя 1.

При максимальной амплитуде входного сигнала U_вх=U₂ управляющий код максимален N_упр=2ⁿ-1, а коэффициент усиления регулируемого входного усилителя К минимален и равен

K=K₁/(1+m).

Пиковый детектор 3 формирует постоянное или медленно меняющееся напряжение, пропорциональное максимальной амплитуде входного видеосигнала.

Буферный усилитель 4 выполняет масштабное преобразование и сдвиг уровня сигнала, поступающего с выхода пикового детектора 3 в соответствии с рабочим диапазоном входного сигнала аналого-цифрового преобразователя 5 и с диапазоном действия системы АРУ. При подаче на вход устройства видеосигнала с амплитудой U₁, соответствующей нижней границе действия системы АРУ, и прохождении его через пиковый детектор 3 на выходе буферного усилителя 4 формируется напряжение, соответствующее минимальному входному напряжению аналого-цифрового преобразователя 5. Аналогично, при подаче на вход устройства видеосигнала с амплитудой U₂ на выходе буферного усилителя 4 формируется напряжение, соответствующее максимальному входному напряжению аналого-цифрового преобразователя 5.

Аналого-цифровой преобразователь 5 выполняет линейное преобразование входного напряжения, поступающего с выхода буферного усилителя 4 в цифровой код, принимающий значения от 0 до (2ⁿ-1).

Компаратор кодов 6 выполняет сравнение текущего значения выходного кода аналого-цифрового преобразователя 5 с кодом, хранящимся в регистре максимального кода, и формирует выходной сигнал, равный «единице», если код, поступающий с выхода аналого-цифрового преобразователя 5, больше, чем код, поступающий с выхода регистра максимального кода 7.

В регистре максимального кода 7 формируется код, пропорциональный максимальной амплитуде видеосигнала в текущий момент времени. На его первые цифровые входы подается выходной код аналого-цифрового преобразователя 5, а на второй управляющий вход - логический сигнал с выхода компаратора кодов 6. В результате в регистр максимального кода 7 загружается код, наибольший в текущий момент времени. К концу полукадра это будет максимальный код за полукадр.

Регистр управляющего кода 2 записывает максимально управляющий код в момент появления кадрового синхроимпульса и хранения этого кода до прихода следующего кадрового синхроимпульса (КСИ). В малокадровом режиме при отсутствии видеосигнала и кадрового синхроимпульса управляющий код сохраняется, что обеспечивает сохранение режима работы предлагаемого устройства

Применение предлагаемого устройства для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала позволяет функционирование в малокадровом режиме. Отличительной особенностью малокадрового телевизионного сигнала является то, что период следования полукадров видиосигнала в несколько раз превышает длительность полукадра.

Устройство для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала, содержащее пиковый детектор и регулируемый входной усилитель, первый вход и выход которого являются входом и соответственно выходом устройства для автоматической регулировки амплитуды видеосигнала, отличающееся тем, что в него введены регистр управляющего кода, буферный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, компаратор кодов, регистр максимального кода, при этом вход пикового детектора соединен с первым входом регулируемого входного усилителя, а его выход соединен с входом буферного усилителя, выход буферного усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, шина выходного кода, которого соединена с первыми входами компаратора кодов и с первыми входами регистра максимального кода, второй вход регистра максимального кода соединен с выходом компаратора кодов, выходы регистра максимального кода соединены со вторыми входами компаратора кодов и с первыми входами регистра управляющего кода, второй вход регистра управляющего кода соединен с выходом кадрового синхронизатора импульсов, а выход регистра управляющего кода соединен со вторым входом регулируемого входного усилителя.