单片电视信号处理集成电路的双功能输入端信号箝位器的制作方法

专利名称：单片电视信号处理集成电路的双功能输入端信号箝位器的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种用于信号处理系统的双功能输入端的信号箝位器，它可以被合并在一个集成电路之中。
新型电视接收机里的信号处理系统，大部分是合并于集成电路(IC)内，有时被称之为“单片”电视集成电路。希望这样的集成电路可执行尽可能多的功能，以减少所需外部电路结构的数量。在“正常”的信号处理功能之外，集成电路经常包括用于测试和/或调整IC及其连接的外部电路的装置。随着信号处理集成电路复杂程度的增加，例如当它们用于电视接收机时，经常会发现集成电路输入端(通称为芯片的“脚”)不够应用于全部所需功能。因此，有些输入端就被用作双功能。
双功能端的一种普通用途是接收一个在集成电路“正常”操作状态时用作信号处理的输入信号，还接收另一个用作启动集成电路的“测试”模式的输入信号。希望能使该两种输入信号之幅度保持在相对于这两种操作模式的两种不同的范围内，从而使欲用作信号处理之信号不致使测试模式受激励。当这两种信号各自按照可预期的方式产生时，这一点极易实现。
本发明针对于不可能确保两种输入信号之一保持在其相应的幅度范围内的情况。本发明已考虑到，当一个伴随“正常”的信号处理操作的输入信号作为一个组合号而产生(该组合信号由二个或二个以上大致各自独立操作之电路所产生)时，这种情况可能发生。
举例而言，东芝公司推出的TA8680“单片”电视集成电路包括利用图象对比度控制端启动测试模式的构造。希望能使耦合到对比度控制端的对比度控制电压幅度保持于正常信号处理操作所需的预定范围内。当需要启动测试模式时，一个相当地低于对比度控制电压范围的测试模式启动直流电压便与对比度控制端耦合。只要对比度控制电压保持在所需的范围内，这样的处置即可顺利进行工作。当对比度控制电压由使用者的对比度校准电路所产生时，只要正确地选择元件值，即可能满足此标准。
可是，本发明已考虑到，在某种情况下，需要一个或多个响应图象内容的电子束电流限制电路与对比度控制端耦合，并不可能确保对比度控制电压会在所有操作情况下保持在所需范围之内。其结果，该测试模式受到意外地激励，而造成不良的图象干扰。
本发明是关于一种如上所述类型的信号处理系统，具有第一或正常操作模式，在操作时，以预定方式处理一个接收信号而产生一个输出信号;还具有第二操作模式，例如测试模式，在操作时，第一操作模式受到抑制。模式选择由出现在双功能输入端的输入信号之幅度所控制。
该输入端于信号处理操作模式时接收一个控制信号，用于控制输出信号之性质。一个处于预定幅度范围内的信号于需要激励第二操作模式时有选择地耦合到输入端。
将一个装置耦合到双功能输入端用以抑制输入信号伸展进入预定范围去响应信号处理控制信号而激励第二操作模式。可是，当需要激励第二操作模式时，该抑制装置无法防止输入信号将幅度定在预定范围内。该抑制装置包含一个所谓“软信号箝位装置”(soft signal clamp)，当控制信号的幅度到达接近激励第二操作模式的预定范围的一个预定阈值时，该软信号箝位装置即被选择性地启动。
这种配置使得在控制信号作为一个控制信号组合而产生时尤其令人满意;这里，该控制信号组合是由二个或二个以上控制单元产生，这些控制单元大致各自单独操作，其结果，可共同产生一个组合控制信号，该组合控制信号具有处在预定范围内的幅度，以供激励第二操作模式之用。
本发明的这方面以及其他方面内容，将根据使用上述TA8680集成电路的电视接收机的对比度控制系统而详加叙述。
本发明将以唯一的附图
作参考详加说明，该附图是表明本发明一个优选实施例的示意图。
图中所示之电视接收机之大部分电路包含在被称为“单片”电视集成电路IC 100的芯片中。那些在集成电路IC 100内之电视接收机部分、以及集成电路IC 100之输入及输出端，均以大于100的参考数字来标注。在本实施例中，该集成电路IC 100即是前文所述之东芝TA8680。在图中展示仅涉及本发明实施例的一般电视接收机的通常部分以及尤其是集成电路IC 100的部分在图中展示。
图中，频道选择器1根据一个选择的频道选择射频(RF)信号并通过外差而产生中频(IF)信号。该中频信号经中频滤波器3滤波，其输出信号经由中频输入端101在IC电路100内与中频放大器103耦合。放大后的中频信号由检波器105解调而产生基带复合视频信号，其中包含有亮度(Y)及色度(C)成分。该复合视频信号经由集成电路输出端107与亮度/色度分离器5耦合后，在其中将复合视频信号分成亮度(Y)信号及色度(C)信号。
由亮度/色度(Y/C)分离器5产生之亮度信号经由集成电路输入端109耦合到IC 100之亮度信号处理通道。该亮度处理通道包括设置于IC 100之内的增益控制放大器111。该放大器111之增益响应于耦合到集成电路输入端113之对比度控制电压而受到控制，从而控制所接收之亮度信号之对比度性质，进而控制再现图象之对比度。该放大之亮度信号经由集成电路输出端115耦合至延迟线7。该延迟线7延迟亮度信号以便补偿。色度信号则送入它自己的处理通道，对此将在下面叙述。该延迟之亮度信号经由集成电路输入端117与IC 100之另一亮度处理部分119耦合。除其他功能外，亮度处理部分119响应耦合至集成电路输入端121之亮度控制电压控制该亮度号之直流成分，从而控制其再现图象之亮度。亮度处理部分119亦响应耦合至集成电路输入端123耦合之清晰度控制电压控制亮度信号之高频率成分，从而控制其再现图象之清晰度。处理后之亮度信号(-Y)耦合至集成电路输出端125。该符号-Y表示再现图象趋向黑的部分相应亮度信号之正向部分，再现图象趋向白的部分相应亮度信号之负向部分。
由亮度/色度(Y/C)分离器5产生之色度信号包括由一个信号调制之彩色副载波，该信号为两个色差信号之矢量和。该色度信号亦包括一个色同步信号分量，具有与彩色副载波相同之频率，用以调制彩色副载波。该色度信号经由集成电路输入端127与IC 100之色度信号处理通道耦合。该色度信号处理通道包括一个输入色度处理部分129，除具有其他功能外，该色度处理部分响应与集成电路输入端131耦合之彩色控制电压控制所接收之色度信号之幅度，从而控制再现图象之色饱和度。色度处理部分129还利用色同步信号部分使彩色副载波再生，并响应与集成电路输入端133耦合之色调控制电压控制其相位，从而控制再现图象之色调(或色彩)。放大的色度信号及再生之彩色副载波(SC)均耦合至色度解调器135。该色度信号经由转换部分137与色度解调器耦合，其功能将于下文叙述。色度解调器135利用经再生及受色调控制的彩色副载波将彩色副载波解调以产生红、绿、兰三个色差信号(R-Y，G-Y，及B-Y)。该红(R-Y)、绿(G-Y)、及兰(B-Y)色差信号各与集成电路输出端139，141，及143耦合。
IC 100所产生的R-Y、G-Y及B-Y色差信号，各与红(R)、(G)与兰(B)驱动电路9、11及13之一耦合，然后与IC 100所产生之亮度信号-Y组合，产生分别适合于驱动相应的彩色显象管电子枪的红(R)、绿(G)与兰(B)驱动信号。各个电子枪分别响应红(R)、绿(G)及兰(B)驱动信号之一而产生相应的电子束。在图示之实施例中，红、绿与兰驱动信号是分别与包括在投影显示系统21中的红、绿与兰显象管15、17与19的电子枪耦合，这是由于下述问题着重于投影型电视接收机。然而，熟悉本技术领域的人员知道，该红、绿与兰驱动信号同样地可耦合到单个显象管的各相应电子枪。
高压电源23提供电源给显象管15、17及19。各显象管15、17及19自高压电源23所抽取的所谓“束电流”(beam current)相应于各电子束之强度。
到此为止，所述用以控制接收机各部分的、使用者可调整之各种直流控制电压均由控制单元25所产生。控制单元25可包括用于产生各个直流电压的各个数模转换器(DAC)，还包括一个控制数模转换器的微处理器，其控制作用响应于例如由一个遥控发射机产生的、由使用者触发的指令信号。莫托罗拉(MOTOROLA)半导体产品公司提供的所谓“TELEKAT”电视控制集成电路，包括上述构造以及锁相环调谐器控制器。使用者可调整之直流控制电压亦可由其他手动调整装置如电位器产生。
用以控制重现图象之对比度、亮度、清晰度、彩色及色调之使用者可调整之直流控制电压，通过相应的低通滤波器(LPF)27、29、31、33及35与集成电路输入端113、121、123、131、及133相耦合。
在图示的实施例中，控制电压之增加引起各有关特性的相应增强，控制电压之降低，则引起各有关特性的相应减弱。
控制单元25根据使用者的调整产生对比度与亮度控制电压，此外，附加的对比度与亮度控制电压由束电流限制电路37响应于显象管15、17及21自高压电源23所抽取的超额束电流而产生。束电流限制器37感测束电流的量值并产生一个控制电压用以降低对比度，同时又产生另一个控制电压用以降低亮度(但较对比度的降低程度为轻)，一直到达某个阈值为止。此后，束电流限制器37则加剧使亮度降低的作用。
更特殊的是，束电流限制器37将束电流转换为一个成反比相关的电压，当束电流增加时，此代表电压即减低。束电流限制器37之输出通过包括一个电阻器39及二极管41在内的串联电路与IC 100的对比度控制端113耦合，又通过包括一个电阻器43及二极管45在内的串联电路与IC 100的亮度控制端121耦合。当束电流增加时，二极管41及45导通，从而降低IC 100的相应控制端113及121处电压，以便束电流限制器完成如上述之操作。
在某些“直视”显示系统，与在投影显示系统一样地需要增加显示装置的光输出。这可由增加显象管激励信号的幅度来实现。假使那样，则需要保护显象管的阴罩避免由于激励信号的增强而被扭曲或“起泡”(blistering)。传统的束电流限制器响应于平均束电流。所以，束电流限制器本身通常不足以能够瞬时地检测或抑制高电子束强度，这种高电子束强度会造成局部阴罩发热并可能起泡。
一种所谓“抗起泡”电路其作用过程响应于例如亮度信号的图象代表信号的趋白尖峰的波幅和占空因数(duty cycle)。因此，抗起泡电路对于直视显示系统防止阴罩起泡很有作用。且已发现该抗起泡电路之特性对于直视及投影系统对控制平均图象(信号)电平(average picturelevel)之突变都有用。
所以，在图示之实施例中包括一个抗起泡电路47，它用于响应产生于IC 100之输出端125处的-Y亮度信号的趋白尖峰之波幅及占空因数，从而产生附加对比度控制信号来降低对比度。该防起泡电路47之输出端通过隔离二极管49与IC 100之对比度控制端113耦合。一种合适的抗起泡电路发表于1989年4月20日由G.K.Sendelweck等人提出的美国专利申请第340，652号之中。另一个相似电路用于商标为RCA、并利用CTC-1595型机壳的电视机中，并见于印第安那州印第安纳波里市的Thomson Consumer Electronics，Inc.于1989年发行的“RCA/GE彩色电视服务资料-CTC 159/158”之中。
在单片电视IC 100的部分的叙述中除转换部分137外，属于正常或信号处理操作模式。单片电视IC 100还具有测试操作模式，这是在电视接收机制造过程中专供测试或调整之用。由于IC 100之复杂性，集成电路可供使用的各端子不够正常及测试操作这两种模式所必需要的各功能之用。因此，IC 100的某些端子被供作双功能之用。有关IC 100的这方面情况，下面将专门讨论。
转换部分137系包括在IC 100之内，从而使输出端143用以在正常操作模式时提供应G-Y色差信号，并用以在测试模式时提供色度处理部分129之输出信号。特别是，于正常或信号处理模式时，转换部分137使色度处理部分129所产生之色度信号与色度解调器135耦合。这是用图示于方框137中的开关臂之实线位置所代表的。结果，各色差信号R-Y，B-Y及G-Y分别产生于集成电路输出端139、141及143处。于测试模式时，色度解调器135被旁路。这是用图示于方框137中的开关臂之虚线位置和旁路色度解调器135的导线所表示。此测试模式启动一个色同步门信号(burst gate signal)，该色同步门信号于正常操作模式时用以分隔色度信号之色同步信号分量。
集成电路输入端113亦用作双功能端。于正常操作模式时，该输入端113供接收对比度控制电压之用。
而于测试模式时，一个处于预定范围内之电压(+1.8至+2伏)被加到输入端113。这可由使一个调定在给定数值的基准电压源的输出耦合至IC输入端113而实现。一个含有电压比较器的转换控制单元145控制转换单元137之“位置”，从而响应出现于集成电路输入端113处的电压而控制IC 100之操作模式。
明显地，为了使IC 100在预期的电视接收机收看环境下正确地处理接收的亮度及色度信号，响应于耦合至113端的对比度控制电压而在该IC输入端113出现的电压必须保持在远大于用来启动测试模式的预定范围(+1.8至+2伏)之上(大于+2.2伏)。通常，可以选择能确保此标准之元件值。可是，当该对比度控制信号由两个或两个以上之控制信号的组合所产生，而这些控制信号则由各有关控制电路大致上各自独立操作而产生(如图示的本实施例那样)，则不可能确保此标准能适合所接收电视信号之所有情况。特别是当该系统是按提供较高幅度显象管驱动信号而设计时，更是如此。
例如，假如该频道从一个具有低平均图象(信号)电平的电视信号的频道变换到一个具有高平均图象(信号)电平的频道，而接收机设定在高对比度情况时，就会突然发生需要供给电子束电流的情况，而束电流限制器37以降低其对比度控制电压来作为响应。同时，抗起泡电路47也以降低其对比度控制电压来响应-Y输出信号。其结果，在集成电路输入端113处之电压会降低(低于+2伏)致使启动测试操作模式。假如那样，色度解调器135被旁路，该色同步门测试信号被耦合到IC 100之G-Y输出端143。这样造成出现“绿闪光”(green flash)，直到接收机重新到达平衡为止。已经发现，在某些情况下，该接收机甚至会在测试模式中保持“锁闭”(lock up)。
为了这样的目的，即在如上所述之信号状态下，在信号处理模式时响应于上述组合的对比度控制信号而禁止在集成电路输入端113处出现的电压达到启动测试操作模式的范围(+1.8至+2.2伏)，将一个由串联连接之二极管51及电阻器53组成之“软箝位器”连接在一个可获得大于测试模式启动电压(+5伏)的正箝位电压的点与集成电路输入端113之间。虽然在信号处理模式时，该软箝位器禁止输入端113处之电压达到测试模式启动电压，但当等于测试模式启动电压的基准电压直接耦合至输入端113时，软箝位器并不阻止对测试模式之启动。
二极管51根据预期在输入端113出现的正常的组合的对比度控制电压(+4至+9伏)而通常被反向偏置。当如上所述之暂态造成该组合的对比度控制电压降低时，二极管51变为导通。结果，输入端113通过电阻器53而被箝位于正箝位电压。再从另一方面看，电阻器53有效地造成对对比度控制集成电路输入端113的分流。这样既减低对比度控制环路增益，并禁止输入端113之电压达到测试模式启动电压。
虽然本发明根据对比度控制功能而叙述，但它亦可应用于例如亮度控制功能的其他控制情况，即响应于图象情况而进行动态控制的情况。此外，其他门限器件例如晶体管或齐纳二极管均可用于软箝位器。上述内容及其变型均属于本发明范围之内，并为下列权利要求范围所限定。
权利要求
1.一种装置包含信号处理装置(100)，具有第一操作模式，在该模式的操作期内，按预定方式处理至少一个接收信号以产生一个输出信号；并具有第二操作模式，在该模式的操作期内，所述第一操作模式受到抑制而停止操作；该信号处理装置(100)包括一个输入端(113)及模式选择装置(137、145)，该模式选择装置(137、145)响应于出现在所述输入端(113)的一个输入信号以确定该信号处理装置(100)之操作模式；当该输入信号具有处在第一幅度范围内之幅度时，该信号处理装置即按该第一模式操作，若该输入信号具有处在第二幅度范围内之幅度时，则该信号处理装置即按该第二模式操作；第一控制装置(37)，在该信号处理装置按所述第一模式操作时，产生第一控制信号以控制该接收信号之性质；第二控制装置(47)，在该信号处理装置按所述第一模式操作时，产生第二控制信号以控制该接收信号之所述性质；组合装置(39、41、49)，用于组合上述第一及第二控制信号以产生一个组合控制信号，当该信号处理装置(100)按所述第一操作模式操作时，该组合控制信号耦合到该输入端(100)，以控制该接收信号的所述性质；其特征在于，上述第一控制装置(37)及第二控制装置(47)各自独立操作以产生相应的第一及第二控制信号，其产生方式使得该组合信号可具有处在该第二幅度范围内之幅度并因而不合适地造成该信号处理装置(100)按所述第二模式操作；及与该输入端(113)相耦合的选择性的抑制装置(51、53)，用于抑制出现在所述输入端的该输入信号响应于所述组合控制信号而延伸进入该第二幅度范围，但当一个第二模式启动信号直接耦合到所述输入端(113)时，容许该输入信号进入该第二幅度范围。
2.根据权利要求1所述之装置，其特征在于，该选择性的抑制装置(51、53)包含一个软信号箝位器，它与该信号处理装置(100)的所述输入端(113)相耦合，并响应于该组合控制信号。
3.根据权利要求2所述之装置，其特征在于，所述输入信号、组合控制信号及第二模式启动信号分别包含其相应的电压;及所述软信号箝位装置包含一个具有一个预定导电阈值的器件与一个电阻元件的器件，该电阻元件串联连接于所述第二幅度范围外之的电压源与所述信号处理装置的输入端二者之间;当所述组合控制信号伸展进入该第二幅度范围内时，该器件即变为导电。
4.根据权利要求1所述之装置，其特征在于，所述信号处理装置(100)被包括于一个集成电路之内，所述输入端(113)是该集成电路的一个连接端。
5.根据权利要求1所述之装置，其特征在于，所述第二模式是供测试所述信号处理装置(100)之测试模式。
全文摘要
一种单片电视集成电路，有一个双功能输入端(113)，接收代表图象特性之控制信号及具有预定范围的幅度用以启动测试模式的信号。控制信号至少由第一及第二控制电路产生，前者提供使用者设定之第一控制信号；后者提供响应集成电路产生之图象代表信号之图象内容的第二控制信号。此二控制信号可产生组合控制信号加到双功能输入端。与双功能输入端耦合之电路(51，53)响应于组合的控制信号禁止双功能输入端的电压达到启动测试模式的范围之内。
文档编号H04N17/04GK1056203SQ9110289
公开日1991年11月13日 申请日期1991年4月29日 优先权日1990年4月30日
发明者吉恩·K·森德尔韦克, 托马斯·D·格利 申请人:汤姆森消费电子有限公司