專利名稱：數(shù)字信號(hào)鉗位電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)鉗位電路。
下面將在數(shù)字視頻信號(hào)處理的應(yīng)用場(chǎng)合中來說明本發(fā)明，雖然本發(fā)明具有寬得多的應(yīng)用范圍。
某些信號(hào)(例如，電視信號(hào))具有亮度分量，該分量必須以直流值作為基準(zhǔn)電位，以便提取其信息內(nèi)容。然而，在廣播這種信號(hào)的過程中可能消除或丟失該直流值。為了重新產(chǎn)生該亮度分量的直流基準(zhǔn)電位，電視接收機(jī)備有鉗位電路。該電路通常在水平同步脈沖期間被激勵(lì)并響應(yīng)該脈沖的幅度而設(shè)置該信號(hào)的剩余部分的直流電平。這種方法已經(jīng)表明完全滿足大多數(shù)視頻信號(hào)處理過程的要求。
視頻信號(hào)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解當(dāng)改變頻道時(shí)水平同步脈沖的幅度可能變化。這種變化的結(jié)果是從一個(gè)頻道到另一個(gè)頻道，已鉗住的直流電平的絕對(duì)值會(huì)變化。
在標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)中，所述從下個(gè)頻道到另一個(gè)頻道的變化通常幾乎沒有影響。但是，在圖中有圖(pix-in-pix)接收機(jī)中(該接收機(jī)在顯示屏的專用部分同時(shí)顯示來自兩個(gè)頻道的圖象)，所述兩個(gè)圖象的亮度差別可能使某些觀眾感到煩惱。因此，最好能夠?qū)⑺鲂盘?hào)中至少一種信號(hào)的直流電平鉗位在特定值。在本發(fā)明的情況下，該電平是亮度信號(hào)的消隱電平。該亮度信號(hào)消隱電平緊接在標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)的有效部分之前，因而比較易于取樣。
本發(fā)明是一種數(shù)字鉗位電路，它包括正反計(jì)數(shù)器，加法器和用于在待鉗位的數(shù)字信號(hào)的預(yù)定時(shí)間間隔中啟動(dòng)所述正反計(jì)數(shù)器的電路。所述加法器的第一輸入端耦合接收待鉗位的信號(hào)，而其第二輸入端耦合到所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值輸出端。在啟動(dòng)所述計(jì)數(shù)器的時(shí)間間隔中，由所述加法器提供的和信號(hào)的極性位來決定是正向計(jì)數(shù)或反向計(jì)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，選擇所述計(jì)數(shù)方向，使得所述加法器產(chǎn)生接近零的輸出信號(hào)。所述計(jì)數(shù)器的加到所述加法器的輸出值最終等于啟動(dòng)所述計(jì)數(shù)器期間所述信號(hào)呈現(xiàn)的數(shù)值的負(fù)值。在該信號(hào)的剩余部分期間，把該值加到所述加法器，從而產(chǎn)生該信號(hào)的直流值。


圖1是電視信號(hào)的一部分的波形圖，可用于說明本發(fā)明。
圖2是體現(xiàn)本發(fā)明的典型的數(shù)字鉗位電路的方塊圖。
圖1中上部的波形描繪典型的基帶復(fù)合視頻信號(hào)的一個(gè)行時(shí)間間隔。該信號(hào)包括水平同步分量，消隱電平，色同步信號(hào)分量和對(duì)應(yīng)于一行顯示圖象的視頻信息分量。按NTSC標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生零IRE單位的消隱電平，產(chǎn)生負(fù)40IRE單位的水平同步分量的頂部，色同步脈沖分量在正、負(fù)20IRE單位間擺動(dòng)，而信息分量的峰值限制為100IRE單位。在水平時(shí)間間隔內(nèi)可檢測(cè)出在視頻信號(hào)的色同步脈沖分量和信息分量之間的消隱電平。
彩色電視接收機(jī)包含用于產(chǎn)生彩色同步選通脈沖信號(hào)BG的電路，該選通脈沖信號(hào)BG出現(xiàn)于色同步周期內(nèi)并用于檢測(cè)色同步信號(hào)。消隱電平期間出現(xiàn)的采樣信號(hào)EN，可容易地從延遲的彩色同步選通脈沖BGD導(dǎo)出，如下文所述。
在包含數(shù)字信號(hào)處理裝置的接收機(jī)中，通常把接收到的模擬視頻信號(hào)解調(diào)到基帶并鉗位到所述同步脈沖頂部值。該信號(hào)加到模擬一數(shù)字變換器ADC的模擬輸入端。該ADC響應(yīng)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)Fc而把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈碼調(diào)制(PCN)樣值(例如，二進(jìn)制樣值)，這些樣值以等于時(shí)鐘信號(hào)Fc的頻率的取樣速率出現(xiàn)。
在以下討論中假定把所述模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制補(bǔ)碼PCM樣值。在該情況下，樣值的范圍自-128擴(kuò)展到+127(十進(jìn)制)。所述-128個(gè)單位的負(fù)極限值相當(dāng)于-40IRE或同步脈沖頂部;所述+128個(gè)單位的正極限值相當(dāng)于100IRE;而零值相當(dāng)于30IRE。在信號(hào)不出錯(cuò)的情況下，消隱電平對(duì)應(yīng)于大約-55個(gè)單位的值。但是，無論所述同步脈沖頂部是大于或者小于-40IRE，消隱電平都將用負(fù)的PCM數(shù)表示。
參考圖2時(shí)要記住這些條件。圖2中，寬箭頭表示多位并行總線。穿過總線的斜橫線旁邊的數(shù)字表示該總線中并行連接線的數(shù)目。
將模擬視頻信號(hào)耦合到ADC36，如上所述，該ADC把該信號(hào)轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制補(bǔ)碼PCM樣值。把這些樣值加到低通濾波器34，后者衰減色同步信號(hào)分量，使得所述消隱電平從水平同步脈沖擴(kuò)展到視頻信息分量的起點(diǎn)。把該低通濾波器的輸出樣值耦合到元件32，后者通過復(fù)制所述符號(hào)位而把附加位加到樣值上。即，元件32的輸入信號(hào)是8位樣值，該樣值的最高有效位是所述符號(hào)位。元件32的輸出信號(hào)是9位樣值，該樣值的兩個(gè)最高有效位對(duì)應(yīng)于輸入樣值的符號(hào)位。把元件32的輸出樣值耦合到9位加法器28的一個(gè)輸入端。(注意把來自濾波器34的所述8位樣值擴(kuò)展到9位，同時(shí)，在該方案中，用9位加法器來避免加法器的和數(shù)受該加法器容量的限制，即，防止重疊)。
將加法器28提供的輸出樣值耦合到D型鎖存器30的數(shù)據(jù)輸入端，鎖存器30響應(yīng)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)Fc而把來自加法器28的樣值延遲一個(gè)取樣周期。來自鎖存器30的輸出樣值OUT表示已鉗位的視頻輸出信號(hào)。
把一個(gè)與所述消隱電平大小相等、極性相反的值耦合到加法器28的第二輸入端。由(n+m+1)位正反計(jì)數(shù)器18來產(chǎn)生該值。響應(yīng)所述輸出信號(hào)OUT的符號(hào)位或最高有效位而進(jìn)行計(jì)數(shù)器18的正反控制。如果所述輸出信號(hào)是負(fù)的(正的)，那么，規(guī)定所述計(jì)數(shù)器正(反)計(jì)數(shù)。加到所述計(jì)數(shù)器的正反控制輸入端的符號(hào)位取自鎖存器30的輸出端以確保在取樣周期中該符號(hào)位不變。假定在每次行掃描時(shí)間的消隱間隔中的一個(gè)取樣周期起動(dòng)所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。如果在一系列水平行掃描間隔期間，在消隱時(shí)間間隔內(nèi)所述輸出信號(hào)是負(fù)的(這表明由計(jì)數(shù)器提供給加法器的值在幅度上小于加到該加法器28的另一輸入端的消隱值)，那么，將使所述計(jì)數(shù)器在每個(gè)行掃描時(shí)間間隔遞增1個(gè)單位，直至所述輸出信號(hào)為正。相反，如果所述消隱間隔內(nèi)所述輸出信號(hào)是正的，那么，將使所述計(jì)數(shù)器在每個(gè)行掃描時(shí)間間隔遞減1個(gè)單位。理論上，一旦由計(jì)數(shù)器提供的值的幅度等于消隱電平的幅度，那么，在相繼的水平行掃描時(shí)，所述計(jì)數(shù)器將交替遞增或遞減1個(gè)單位。
因?yàn)閮H僅消隱時(shí)間間隔內(nèi)才允許所述計(jì)數(shù)器遞增/遞減，所以，在水平時(shí)間間隔的剩余部分期間，由計(jì)數(shù)器18提供給加法器28的值不變化。這樣，如果由計(jì)數(shù)器18提供的值等于A以及由元件32提供的信號(hào)樣值的值等于S，那么，所述輸出樣值的值將等于S+A。
以(n+m+1)位計(jì)數(shù)器的形式表示計(jì)數(shù)器18。用n+m+1(其中，n和m是整數(shù))表示的數(shù)可以等于每個(gè)由ADC36提供的樣值的位的數(shù)目。但是，由于兩種理由，這是不希望有的。首先，該計(jì)數(shù)值將對(duì)附在消隱信號(hào)上的噪聲敏感，因而該計(jì)數(shù)器可能給加法器28提供錯(cuò)誤的值。其次，該計(jì)數(shù)值會(huì)從一個(gè)水平行到下一個(gè)水平行，按一個(gè)單位交替升降。為了防止這兩種情況，該計(jì)數(shù)器備有超過由所述ADC提供的位的超額位容量。該計(jì)數(shù)器的較低有效位被舍棄，而僅僅將來自該計(jì)數(shù)器的較高有較位加到加法器。這種舍棄實(shí)現(xiàn)了該計(jì)數(shù)值的分割，而這種分割又有助于對(duì)測(cè)到的值實(shí)行低通濾波功能。因?yàn)?，該?jì)數(shù)器按1個(gè)單位遞增和遞減，而且，該計(jì)數(shù)器的K位被舍棄，所以，加到加法器的輸出值僅可能隨信號(hào)變化的方向而每隔(2K-1-1)個(gè)行掃描間隔變化一次。在這2K-1個(gè)行掃描間隔期間，如果消隱電平僅在其中的少數(shù)幾個(gè)間隔期間受到噪聲的污染，那么，該輸出計(jì)數(shù)值可能完全不變，這是因?yàn)樵撚?jì)數(shù)器在相繼的行中有自校正的機(jī)會(huì)。
圖2中，舍棄計(jì)數(shù)器輸出的較低有效位0至n，而僅將較高有效位n+1至n+m耦合到加法器。較高有效位的位數(shù)m至少必須大到足于表示待鉗位的信號(hào)電平的值。在圖1所示的例子中，位數(shù)m至少必須等于6，以便表示消隱電平的幅度55。對(duì)于來自計(jì)數(shù)器18的所述m個(gè)最高有效位來說，使R個(gè)其值等于零的位與最高有效位的位置相連系。適當(dāng)?shù)剡x擇數(shù)字R，使得位的和數(shù)m+R等于由元件32提供的樣值位的數(shù)目，該數(shù)目等于該加法器的輸入位容量。(賦予R個(gè)位以零值，這是因?yàn)榧俣ㄔ撓到y(tǒng)以二進(jìn)制補(bǔ)碼的樣值工作，而且，假定所述計(jì)數(shù)器提供無符號(hào)量值)。
圖2的鉗位裝置的另一個(gè)特征是利用來自該計(jì)數(shù)器的舍棄的輸出信號(hào)進(jìn)行消隱或鉗位電平測(cè)量，而把來自該計(jì)數(shù)器的已舍入的值加到剩余的信號(hào)上。借助“與”門電路26來實(shí)現(xiàn)該特征。把未加到加法器的舍棄的位中的最高有效位(n)耦合到“與”門電路26的一個(gè)輸入端。把在D型鎖存器12、13和15中產(chǎn)生的，二次延遲和倒相的彩色同步選通信號(hào)BGDD耦合到“與”門電路26的第二輸入端。該延遲和倒相的彩色同步選通信號(hào)允許“與”門電路26在有效視頻時(shí)間間隔內(nèi)通過舍棄的第n個(gè)位，并在消隱間隔的測(cè)量部分禁止所述“與”門電路。把“與”門電路26的輸出信號(hào)耦合到加法器28的進(jìn)位輸入端(CT)。這把1/2單位(當(dāng)存在時(shí))加到提供給加法器的計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)上，以便實(shí)現(xiàn)舍入并提高鉗位電平的精度。
由D型鎖存器12和14以及“與”門電路16產(chǎn)生所述計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)信號(hào)。把彩色同步選通信號(hào)(例如，圖1中所示的信號(hào)BG)加到鎖存器12的數(shù)據(jù)輸入端10，該信號(hào)在該鎖存器中延遲一個(gè)時(shí)鐘周期。鎖存器12的輸出端Q耦合到鎖存器14的數(shù)據(jù)輸入端，在鎖存器14中，信號(hào)被延遲第二個(gè)時(shí)鐘周期。把鎖存器12的倒相輸出信號(hào)Q和鎖存器14的輸出信號(hào)Q加到“與”門電路16的相應(yīng)輸入端，該“與”門電路產(chǎn)生如圖1中所示具有1個(gè)時(shí)鐘周期寬度的啟動(dòng)信號(hào)EN。還把控制鎖存器12和14的時(shí)鐘信號(hào)Fc耦合到計(jì)數(shù)器18的時(shí)鐘輸入端。當(dāng)該啟動(dòng)信號(hào)是高電平時(shí)，該時(shí)鐘信號(hào)使計(jì)數(shù)器按一個(gè)單位遞增/遞減。注意，如果需要的話，可以使該啟動(dòng)脈沖具有若干脈沖寬度，以便在特定的消隱間隔內(nèi)啟動(dòng)所述計(jì)數(shù)器進(jìn)行若干次相繼的測(cè)量。
在先前的討論中已經(jīng)假定把計(jì)數(shù)器的輸出值直接耦合到加法器28和“與”門電路26。所述系統(tǒng)可以利用這些連接線來操作，這上因?yàn)樗鲇?jì)數(shù)器值總是取正值，而所述消隱電平總是取負(fù)值。但是，在輸入信號(hào)鉗位值也取正值的更一般的系統(tǒng)中，必須把所述計(jì)數(shù)器值的極性反相或?qū)ζ淝笱a(bǔ)。這可以通過計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)通道中的求補(bǔ)電路24來完成。在這種情況下，還必須把耦合到正反計(jì)數(shù)控制端的符號(hào)位取反。在另一種裝置中，可以限定與所述計(jì)數(shù)器位相連系的R個(gè)較高有較位取1值而不是0值，這產(chǎn)生負(fù)的輸出值。在還有一種裝置中，可以用減法電路來代替加法電路28。因?yàn)?，在一般情況下，加法器28可以或者用加法電路、或者用減法電路來實(shí)現(xiàn)，所以，在權(quán)利要求書中將用通用術(shù)語“組合電路”來描述該元件。
最后，關(guān)于計(jì)數(shù)器18，希望以這樣的方式設(shè)計(jì)，以致于一旦它到達(dá)其最大或最小計(jì)數(shù)值時(shí)，其輸出計(jì)數(shù)不重疊。就是說，如果用全部1/(全部零)來表示其計(jì)數(shù)值，那么，進(jìn)一步的遞增(遞減)命令不會(huì)產(chǎn)生全零(全部1)計(jì)數(shù)值，而將保持全1(全零)的輸出。
權(quán)利要求
1.一種包括用于施加數(shù)字信號(hào)的信號(hào)輸入端的數(shù)字鉗位電路，其特征在于來包括；組合電路，它具有耦合到所述信號(hào)輸入端的第一輸入端、第二輸入端和用于提供包含具有極性位的信號(hào)樣值的已鉗位輸出信號(hào)的輸出端。正反計(jì)數(shù)器，它具有耦合接收所述極性位的正反控制輸入端并且具有計(jì)數(shù)值輸出端，用于把所述計(jì)數(shù)值輸出端耦合到所述組合電路的第二輸入端的裝置，以及用于僅僅在所述輸入信號(hào)的預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)起動(dòng)所述正反計(jì)數(shù)器遞增/遞減的裝置。
2.權(quán)利要求1中所述的數(shù)字鉗位電路，其特征在于所述正反計(jì)數(shù)器預(yù)定提供最多等于2n+m的計(jì)數(shù)值，用位0，1，2，...n，n+1，...n+m，來表示這些值，這里，n和m是大于零的整數(shù)，其中，位0是最低有效位，而位m+n是最高有效位，用于將所述計(jì)數(shù)值輸出端耦合于所述組合電路的裝置僅僅把表示所述計(jì)數(shù)值的m個(gè)較高有效位耦合到所述組合電路。
3.權(quán)利要求2中所述的數(shù)字鉗位電路，其特征在于所述組合電路還包括進(jìn)位輸入端，以及所述數(shù)字鉗位電路還包括用于把所述計(jì)數(shù)值的所述第n位耦合到所述進(jìn)位輸入端的門電路，其中，規(guī)定所述門電路在除去所述預(yù)定時(shí)間間隔之外的信號(hào)間隔內(nèi)讓由所述計(jì)數(shù)值的所述第n位表示的值通過。
4.權(quán)利要求1中所述的數(shù)字鉗位電路，其特征在于所述耦合裝置包括一種裝置，該裝置用于在所述預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)為所述組合電路提供被舍棄的計(jì)數(shù)值，并且，用于在除去所述預(yù)定時(shí)間間隔之外的時(shí)間間隔內(nèi)提供被舍棄的和已舍入的計(jì)數(shù)值。
全文摘要
用加法器和正反計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)鉗位電路。數(shù)字信號(hào)耦合到加法器的一個(gè)輸入端，而計(jì)數(shù)器輸出端耦合到加法器的第二輸入端。僅在呈現(xiàn)所需的鉗位電平的信號(hào)時(shí)間間隔內(nèi)啟動(dòng)正反計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。隨由加法器提供的信號(hào)的極性而控制計(jì)數(shù)器正向或反向計(jì)數(shù)。把計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)值連續(xù)地加到加法器上以形成鉗位電平。利用來自計(jì)數(shù)器的舍棄的計(jì)數(shù)值來提高鉗位性能。
文檔編號(hào)H04N5/14GK1046253SQ9010194
公開日1990年10月17日 申請(qǐng)日期1990年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月4日
發(fā)明者R·T·弗林格 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司