Brevet FR2442561A1 — publié le 19800620

La présente invention concerne un circuit électronique destiné, dans un récepteur de télévision en couleurs, à aligner le signal de. luminance sur une tension de référence correspondant à un niveau de noir recherché. De plus, le circuit selon l'invention assure de façon automatique, l'adaptation de la ligne à retard, puis l'effacement du signal à la sortie de cette ligne à retard, en vue ae la protéger contre les parasites, sans perdre le niveau du noir préalablement recherché. Enfin, ce circuit fournit, à partir du signal vidéo fréquence positif, un signal identique négatif. Les parasites sont provoqués par le- rayonnement des déviateurs toroïdaux des tubes-image, pendant le retour lignes, car les surtensions provoquées par ces --déviateurs sont--impo-rtantes à cause de l'énergie de balayage emmagasinée pendant le balayage aller. Ces rayonnements sont alors captés par la self présentée par la ligne à retard luminance, ce qui oblige à blinder la ligne à retard. En télévision en-couleurs, quel qué soit le système utilisé, SECAM français, PAL allemand ou NTSC américain, le signal image est séparé en deux composantes : le signal de luminance Y qui renferme le contenu de l'image, et le signal de chrominance. lequel comporte lui-même un signal R-Y (rouge) et un signal H-Y (bleu), qui commande la coloration de l'image. Le système trichromatique rougebleu-vert est reconstitdé par une opération arithmétique, appelée matriçage, entre la luminance Y et les chrominances R-Y et B-Y. Sur le signal de luminance sont effectuées au moins trois opérations - réglage de la luminosité de l'limage noir et blanc, c'est-à- dire du niveau de noir ou encore de la commande de lumIère - réglage du contraste, c'est-à-dire de la différence d'intensité lumineuse entre les points les plus sombres et les points les plus clairs de l'écran - effacement du signal pendant les retours de balayage, de façon à rendre invisible le spot pendant les retours de balayage. La voie de luminance comporte en outre ure ligne à retard qui permet au signal de luminance d'attendre le signal de chrominance. Lequel traverse un circuit plus complexe, présentant donc un retard dans le temps un peu plus long : 300 à 500 nanosecondes selon les concepts. Cette ligne retard est du type à constantes réparties, et se présente comme un réseau d'auto-inductances et de capacités elle est de ce fait sensible aux parasites causés par les bobines de déflexion du tube-image, ce qui oblige à la protéger par un blindage ou à effacer les parasites et le signal qui les porte. En bref, le signal de luminance, dans un récepteur de télévision en couleurs, doit donc être : - retardé, pour rester en phase avec le signal de chrominance - aligné, pour fixer le niveau de noir qui internent sur la lumi nosité et le contraste de l'image. L'opération d'aligne ment est habituellement désignée par le terme "clamping" qui sera utilisé, par voie de commodité dans la suite de ce texte. - effacé, pour supprimer les parasites aux entrées de la ligne à retard. Cea opérations portent sur un signal vidéo-fréquence positif. Cependant, un signal vidéo-fréquence négatif ou, 1,vidéo inversée" est délivré à la sortie de l'étage à fréquence intermédiaire des récepteurs de télévision. Cette vidéo inversée est nécessaire, dans le cas de réception. selon les normes CCIR (Comité Consultatif International de Radiodiffusion, pour la synchronisation des oscillateurs par l'intermédiaire des circuits jungle". Mais si le signal provient de vidéo cassettes ou de toute autre source d'information, et entre dans le récepteur de télévision après l'étage à fréquence intermédiaire, il ne'comporte que le signal positif : il faut donc recréer le signal négatif. Ce sont les fonctions assurées par le circuit selon l'inven tion qui, commandé par les impulsions générées dans le récepteur de télévision, clampe le signal vidéo-fréquence, l'efface pendant les retours de balayage, adapte la ligne à retard par variation dtimpédance, la rendant "transparente" aux parasites, et fournit un signal de vidéo inversée. De façon plus précise, le circuit de l'invention est un circuit d'alignement et d'effacement des signaux de luminance, dans un récepteur de télévision, comportant un étage d'entrée adaptateur d'impédance, un amplificateur inverseur et un étage de sortie adaptateur d'impédance, comportant également un dispositif d'alignement (clamping) de la tension du palier de noir sur une tension de référence, et un dispositif d'effacement du signal pendant le retour de lignes, caractérisé en ce que le clamping et l'effacement sont effectués à partir d'une unique source de tension de référence. L'invention sera plus facilement comprise grave à la description suivante, accompagnée des figures qui représentent - la figure 1, la forme du signal de luminance ; - la figure 2, le traitement, sous forme de blocs fonctionnels, imposé au signal de luminance - la figure 3, le diagramme temporel des signaux - la figure 4, le circuit selon l'invention, sous forme de b'ocs fo~ctionnels ; - la figure 5, les deux types d'adaptation de la ligne à retard : avec un générateur de tension (5a) et avec un générateur de courant (5b). La figure 1 représente la forme du signal positif de luminance, pendant une période un peu plus longue qu'une ligne. Pendant la durée du retour de ligne, la station d'émission envoie un signal de synchronisation 1 suivi par un palier 2 qui est un niveau de référence pour le noir. Le signal vidéo-fréquence 3 supporte le contenu d'une ligne de l'image : il est compris entre un seuil inférieur 4 qui correspond au noir, et un seuil supérieur 5 qui correspond au blanc. L'amplitude instantanée du signal 3 représente, par rapport au noir, le gris plus ou moins clair des points analysés sur l'écran. Le niveau de référence 2 du noir est important en ce sens qu'il commande le niveau de lumière sur l'écran, et est lié au contraste. a commande de lumière est obtenue en faisant varier une tension de référence Vz dans le récepteur, ou en décalant le niveau du noir par rapport à cette référence Vz. La commande du contraste consiste à modifier l'amplitude du contenu de l'image par rapport au niveau du noir, sans modifier le niveau du noir, ce qui modifierait alors la lumière. La figure 2 montre l'organisation d'une voie de luminance dans un récepteur de télévision. A chaque bloc fonctionnel correspond l'une des opérations déjà citées : clamping, effacement, retard. Le potentiomètre 6 fait varier l'amplitude du signal, pour la commande du contraste : comme le niveau du noir varie dans les mêmes proportions, le signai est clampe en 7 sur une référence variable. La ligne à retard 8 permet au signal de luminance d'attendre le signal de chrominance, pendant 300 à 500 nanosecondes selon la conception du récepteur de télévision. Après la ligne à retard, les signaux sont effacés par le dispositif 9, pendant les retours de lignes, en vue d'assurer la protection de la ligne à retard contre les rayonnements : la position du niveau de noir est perdue, mais elle est à nouveau acquise par clamping sur une tension de référence, au moyen du dispositif 10. Ce préambule sur les signaux de luminance et leur traitement est indispensable pour une meilleure compréhension de l'organisation du circuit selon l'invention et des avantages qui en découlent. Il est remarquable en effet que les fonctions du circuit sont toutes assurées sur deux bornes de sortie seulement, connectées à l'entrée et à la sortie de la ligne à retard, ce qui représente une grande simplification, et qu'une seule tension de référence générée dans le circuit sert à la fois au camping et à l'effacement. La figure 3 représente les diagrammes dans le temps des signaux vidéo et des signaux de commande : elle sera utile pour comprendre plus aisément le fonctionnement du circuit selon l'invention. Le signal vidéo positif, appliqué à l'entrée du circuit est représenté en 3guzla durée du retour ligne représentée en 3b, et celle du clamping en 3c : c'est pendant ce palier "arrière" qu'a lieu l'impulsion de clamping, représentée en 3d. Le signal vidéo inversé et clampé, présent sur la borne de sortie du circuit, est représenté en 3e. La ligne à retard amène un décalage dans le temps défini en 3f, et la durée d'effacement du signal en sortie de ligne à retard, en 3g, est égale à la durée du retour ligne, décalée du retard. C'est pendant toute cette durée qu'a lieu l'impulsion d'effacement (3h) il est bien clair que l'impulsion de clamping (3d) a lieu pendant l'impulsion d'effacement. La figure 3i représente le signai vidéo inversé, claapé, retardé, effacé, délivré à la sortie de la ligne à retard. La figure 4 représente le circuit selon l'invention. Hormis la capacité C d'entrée et la ligne à retard 44 et l'une des résistances d'adaptation 43, l'ensemble du circuit, représenté à l'intérieur de la ligne pointillée est intégrable sur un cristal semiconducteur selon la technologie des circuits intégrés. Le signal de luminance positif est appliqué sur la borne d'entrée 31 du circuit, à travers la capacité de liaison C, de valeur relativement réduite, grâce à l'étage adaptateur d'impédance 36 qui présente une impédance d'entrée de l'ordre d'un ou plusieurs mégohms. L'étage à haute impédance est constitué par la base d'un transistor : sa fonction est d'éviter de décharger la capacité C qui sert de mémoire du niveau de noir clampé, pendant toute une ligne. Le signal de luminance est ensuite amplifié et inversé, par l'amplificateur inverseur 37, de gain 3 environ, et sort sur la borne 32 à travers un étage à basse impédance 38 de l'ordre de quelques dizaines d'ohms. L'étage à basse impédance est d'une valeur négligeable devant la résistance 42 - de l'ordre de 20 ohms devant 1000 ohms - : sa fonction est de ne pas perturber l'adaptation de la ligne à retard, comme cela sera expliqué ultérieurement. A titre d'illustration, les signaux de vidéo positive et négative ont été représentés, sur leurs bornes respectives d'entrée 31 et de sortie 32. Le dispositif 40 représente le clamping. C'est un comparateur, échantillonné par une impulsion de clamping générée dans le téléviseur pendant le palier du noir. lie comparateur 40 compare le niveau du noir (2 sur la figure 1), prélevé sur la borne de sortie 32, à une tension de référence Vref générée par le dispositif 39 la tension de sortie du comparateur 40 réagit sur la tension continue mémorisée dans la capacité C. La sortie de l'étage de clamping présente, pendant qu'il n'est pas en fonction, une impédance quasi infinie due aux seuls courants de fuite des transistors, afin de ne pas décharger la capacité mémoire C. Par contre, lorsque l'étage de clamping fonctionne, pendant le palier arrière de retour ligne, son impédance de sortie s'abaisse et le comparateur charge ou décharge la capacité mémoire C, par un courant bien défini directement lié à l'écart - et au sens de cet écart - entre le niveau du noir prélevé sur la sortie 32 et la tension de référence Vref issue de 39. Le dispositif 41 est un circuit d'effacement, en fait un commutateur, commandé sur sa borne 34 par une impulsion d'effacement, dont la fonction est de désadapter la ligne à retard 44, en court-circuitant la résistance 42 et en appliquant de ce fait la tension de référence Vref à basse impédance, issue de 39, à la borne de sortie 46 de la ligne à retard 44 pendant la durée de l'effacement. Ce commutateur est ouvert pendant la durée d'une ligne, et fermé pendant le retour de ligne, c'est-à-dire pendant la durée du clamping. C'est un phénomène remarquable du circuit selon l'invention que la même tension de référence Vref issue d'un générateur 39 est utilisée à la fois pour clamper le niveau de noir et pour créer un potentiel de barrage en sortie de la ligne à retard et la protéger ainsi contre les parasites L'adaptation de la ligne à retard sera plus facilement comprise en s'appuyant sur les figures 5 et les èxplications-qui sty rapportent. La ligne à retard luminance est du type à constantes réparties et se présente du point de vue du courant continu comme un courtcircuit : sa structure équivalente pourrait être représentée par des bobines d'auto-inductance en série et des capacités en parallèle. La figure 5a représente l'adaptation de la ligne à retard, en entrée comme en sortie, à son impédance caractéristique L , au moyen d'un générateur de tension 47 à basse impédance. La figure 5b représente ltadaptation de la même ligne, dans les mêmes conditions, mais au moyen d'un générateur de courant 48. Sur la figure 4, l'entrée de la ligne à retard était du côté de la borne 45, et la sortie du côté de la borne 46. Le signal de sortie vidéo inversée, present sur la borne 45, est à basse impédance : l'adaptation d'entrée de la ligne à retard est obligatoirement à basse impédance, donc avec un générateur de tension selon le schéma de la figure 5a. Mais la ligne - à retard étant un court-circuit du point de vue du courant continu, il faut que les tensions soient les mêmes å ses deux extrémités, sinon un courant circulerait dans la ligne à retard, et le niveau du noir serait perdu. En effet, si un courant circule, la tension au point 32 de la figure 4 varie, et le comparateur de clamping 40 suit cette variation, qui entrain celle du niveau du noir mémorisé par la capacité de liaison C. L'adaptation en sortie de ligne à retard ne peut donc pas être, selon la figure 5b, avec générateur de courant. C'est une adaptation avec générateur de tension, selon la figure 5a, qui est utilisée : la tension de référence Vref, issue du générateur 39 à très basse impédance, est injectée en sortie de la ligne à retard. De ce fait, -pendant la durée du clamping l'entrée et la sortie de la ligne à retard sont à la même tension continue Vref. A la sortie de la ligne à retard, le signal utile de vidéo est aligné sur la même référence de niveau de noir que le signal clampé à l'entrée de la ligne. Le circuit d'effacement 41, par la polarisation de la sortie de la ligne à retard à la tension de référence, crée une barrière de potentiel" qui s'oppose au passage des parasites pendant le retour de ligne. Cet avantage permet de supprimer le blindage de la ligne à retard, encombrant et coûteux. Le circuit délivre donc sur sa sortie 45 un signal vidéo inversée destiné à la synchronisation du téléviseur, et sur sa sortie 46 un signal vidéo inversée, retardée, clacpée et effacée, destiné à l'image. La ligne à retard se comporte comme un court-circuit du point de vue du courant continu : le fonctionnement et les performances de l'invention ne sont pas changés si la ligne à retard est supprimée. Ceci permet d'utiliser le circuit dans d'autres applications que la télévision, c'est-à-dire toutes applications qui nécessitent de clamper et d'effacer une information sur une tension de référence. La description qui vient d'être faite du circuit selon l'invention fait ressortir que les opérations assurées, c'est-àdire retard, clamping, effacement et inversion du signal vidéo sont dues à trois dispositions du circuit - la même tension est utilisée pour le clamping et pour l'effa- cement - puisque le signal vidéo est effacé par une tension qui ne lui est pas propre, la tension due référence de clamping est choisie comme tension unique - l'adaptation de cette tension unique à travers deux impédances en série autorise l'effacement du signal en court-circuitant la deuxième impédance sans qu'aucun courant continu ne débite dans les impédances séries, c'est-à-dire dans la ligne à retard, pendant 1' effacement. La très grande précision, et la stabilité thermique du clamping ne dépendent que de la stabilité de la source de référence utilisée : en intégration monolithique, il est aisé de réaliser de telles sources de référence très stables. R E V E N I) I C A T I O N S 1. Circuit d'alignement et d'effacement des signaux de luminance, dans un récepteur de télévision, comportant un étage d'entrée adaptateur d'impédance (36), un amplificateur inverseur (37) et un étage de sortie adaptateur d'impédance (38), comportant également un dispositif d'alignement (clamping) (40) de la tension du palier de noir sur une tension de référence, et un dispositif d'effacement (41) du signal pendant le retour de lignes, caractérisé en ce que le clamping et l'effacement sont effectués à partir d'une unique source de tension de référence (39). 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clamping se fait par comparaison entre la tension sur la borne de sortie (32) du circuit et une tension de référence au moyen d'un comparateur échantillonné, dont l'impédance est faible en fonctionnement et élevée hors fonctionnement, qui délivre our la borne d'entrée du circuit une tension appropriée. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le retour de ligne, il court-circuite la résistance d'adaptation d'impédance de la ligne à retard luminance (44), en vue de. la protéger contre les parasites. 4. Circuit selon la revendication 3, caracterisé en ce que l'adaptation de la ligne à retard est obtenue au moyen de deux impédances en série, la première (43) étant connectée à l'entrée de la ligne à retard, la seconde, (42), connectée à la sortie de la ligne à retard, étant court-circuitée pendant le retour ligne par un commutateur (41). 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pendant le retour de lignes, la tension étant la même à l'entrée (32) et à la sortie (33) de la ligne à retard, aucun courant continu ne circule dans la ligne à retard. 6. Circuit selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'il délivre sur une première borne de sortie (45) le signal vidéo inversé et sur une deuxième borne de sortie (46) le signal vidéo inversé, retardé, clampé et effacé. 7. Circuit selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon la technologie des circuits intégrés sur une pastique semiconductrice. 8. Récepteur de télévision caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit selon l'une des revendications 1 à 7.