Brevet FR2482380A1 — publié le 19811113

La présente invention se rapporte à un circuit géné- rateur de signaux harmoniques d'ordre trois adapté à une fabrication en circuit intégré. Les signaux harmoniques d'ordre trois sont employés dans une grande variété de circuits électriques. Par exemple, de tels signaux peuvent être utilisés comme signaux de commutation (temporisation) pour une ligne active à retard dans des canaux de traitement de signaux de luminance ou de chrominance d'un téléviseur en couleur. Une ligne active à retard de luminance peut permettre une correspondance du temps de transit du signal vidéo dans le canal de luminance avec le temps de transit, ou retard, typiquement observé pour le canal de traitement de signaux de chrominance du téléviseur. Des lignes à retard de luminance et de chrominance peuvent également être utilisées dans des applications de filtrage "en peigne". De telles lignes à retard comprennent couramment un agencement de dispositifs à transfert de charge sensibles à un signal de commutation à une fréquence deux ou trois fois supérieure à la plus haute fréquence associée aux signaux vidéo traités par la ligne à retard. Une fréquence avantageuse de commutation est l'harmonique d'ordre trdsdela fréquence de sous-porteuse couleur du signal vidéo (c'est-à-dire une fréquence de commutation de 10, 7 MHz) quand la fréquence de la sous-porteuse couleur est de 3, 58 MHz, selon les normes de diffusion de télévision aux Etats Unis d'Amérique. En général, un signal harmonique d'ordre trois employé dans ce but ou d'autres doit être dépourvu de la fréquence à la première harmonique et doit présenter une suppression importante ou être sans harmoniquesd'ordre élevé autres que l'harmonique d'ordre trois que l'on souhaite, pour éviter une contamination du signal traité (qui peut contenir des composantes à cette fréquence de première harmonique). L'utilisation d'un filtrage extensif à circuit accordé pour extraire l'harmonique d'ordre trois d'un signal contenant des fréquences harmoniques infé- rieures et supérieures à la fréquence harmonique d'ordre trois n'est pas souhaitable, car un tel filtrage ajoute à la dimension, au prix et àla complexité du circuit. De même, des agencements employant des circuits accordés peuvent rendre l'intégration du générateur de signaux harmoniques d'ordre trois peu pratique, du fait de la surface limitée d'une pastille de circuit intégré, et du nombre limité de bornesdont on dispose pour une 1.0 connexion à des composants externes. En conséquence, selon les principes de l'invention, un générateur de signaux harmoniques d'ordre trois qui est peu compliqué et économique et qui peut être fabriqué sous forme de circuit intégré, est révélé ici. Le générateur de signaux harmoniques d'ordre trois révélé est particulièrement avantageux dans un système de traitement de signaux de télévisbnen couleur comprenant un circuit intégré ayant un filtre en peigne employant des dispositifs à chargeâcoupléesou analogue pour produire des composantes filtrées en peigne de luminance et de chriominance du signal de télévision à des sorties respec- tives, et un autre circuit intégré pour le traitement, au moins, de la composante de chrominance filtrée en peigne à la sortie du filtre-en peigne. Dans un tel système,- le filtre en peigne à dispositifs à charges couplées est typiquement ordonné par un signal à une fréquence (comme , 7 MHz) qui est un multiple trois de la fréquence d'un signal de référence produit localement à la fréquence de sous-porteuse couleur (comme 3, 58 MHz). Quand le signal ordonnant ou déclenchant le filtre en peigne est dérivé du signal de référence de couleur, il est important que ce signal ne contamine pas le signal de chrominance filtré en peigne à la sortie du filtre en peigne. Ce résultat peut être atteint efficacement et simplement avec un générateur intégré de signaux harmoniques d'ordre trois selon la présente invention dans un système du type décrit. Un générateur de signaux harmoniques d'ordre trois selon la présente invention comprend une source de signaux sinusoïdaux d'entrée, un amplificateur limiteur, un amplificateur linéaire et un réseau de combinaison L'amplificateur limiteur répond au signal sinusoïdal pour produire, à sa sortie, un signal sensiblement en créneau qui comprend une composante fondamentale à la fréquence du signal sinusoïdal et des fréquences harmoni- ques de rang plus élevé comprenant une composante harmoni- que d'ordre trois. L'amplificateur linéaire répond au signal sinusoIdal pour produire à sa sortie un signal sinusoIdal dont la grandeur est sensiblement égale à celle de la composante fondamentale du signal de sortie en créneau. Le réseau de combinaison combine les signaux à- la sortie des amplificateurs limiteur et linéaire, dans un sens tendant à annuler sensiblement la composante fondamentale. Le signal résultant à la sortie du- réseau de combinaison comprend la composante harmonique d'ordre trois souhaitée et les harmoniques de rang plus élevé de moindre grandeur par rapport à la.composante harmonique d'ordre trois, à l'exclusion sensible de la composante fondamentale. Selon une caractéristique de la présente invention, le.générateur de signaux harmoniques d'ordre trois qui est révélé est incorporé dans un système de traitement de signaux de télévision en couleur comprenant un premier dispositif à circuit intégré contenantles circuits de traitement de signaux de chrominance et le générateur d'harmoniques d'ordre trois et un second dispositif à circuit intégré comprenant un filtre en peigne à dispositifs de transfert de charge sensible à un signal vidéo composé reçu contenant des composantes de luminance et de chrominance, pour produire, à des sorties respectives, des composantes de luminance et de chrominance filtrées en peigne. La composante de chrominance filtrée en peigne à la sortie du second circuit intégré est appliquée-aux circuits de traitement de chrominance dans le premier circuit intégré. Le premier circuit intégré contient également un oscillateur de référence de couleur pour produire un signal de référence à la fréquence de sous- porteuse couleur. Le signal de référence est traité par le. générateur d'harmoniquesd'ordre trois pour produire un signal correspondant à l'harmonique d'ordre trois du signal de référence. Le signal harmonique d'ordre trois est - appliqué par le premier dispositif à circuit intégré au second circuit intégré-pour une utilisation comme signal de commutation par le filtre en peigne. Cet agencement permet de diminuer la probabilité que la sortie de chrominance à la sortie du filtre en pigne soit contaminée par le signal de référence de couleur L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparai- tront plus clairement au cours de la description explica- tive qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 donne un schéma bloc d'une partie d'un téléviseur couleur comprenant un générateur de signaux harmoniques d'ordre trois selon la présente invention; - la figure 2 illustre un schéma de circuit d'une partie de l'agencement de la figure 1; et - la figure 3 montre des détails supplémentaires d'une partie d'un téléviseur couleur comprenant un générateur de signaux harmoniques d'ordre trois selon la présente invention. En se référant à la figure 1, une source de signaux , comme un oscillateur de référence couleur d'un télé- viseur en couleur-., produit un signal sinusoldal à onde continue à la fréquence du signal de sous-porteuse couleur. La fréquence de ce signal (3, 579545!Hz) est couramment indiquée par 3, 58 MHz. Dans cet exemple, ce signal est sous la forme cos6t (ci-après cosQ) et il est appliqué à une entrée d'un amplificateur linéaire 20 et à une entrée d'un amplificateur limiteur d'amplitude inverseur 30. L'amplificateur limiteur 30 produit, à sa sortie, un créneau symétrique qui, selon l'analyse de Fourier, a les composantes et la grandeur données par l'expression - 4E (cosO - 1/3 cos3o + 1/5 cos5g - 1/7 cos 70...) (1) o E est l'amplitude de crête du signal en créneau (c'est-à-dire la moitié de l'amplitude crête à crête - définie par les niveaux de limitation du signal en créneau). L'amplificateur 20 produit une version amplifiée-en onde continue du signal de la source 10. Le gain de l'amplificateur 20 est établi de façon que ce signal de sortie soit - E coso (-2) Dans cet exemple, le gain de l'amplificateur 20 est établi de façon que la grandeur de ce signal de sortie soit suffisante pour s'annuler avec la grandeur de la composante àlapremière harmonique du signal en créneau à la sortie du limiteur 30 donnée par l'expression (1), quand les signaux à la sortie de l'amplificateur 20 et du limiteur 30 sont combinés dans un moyen de combinaison 40. Un signal résultant produit à la sortie du moyen de combinaison 40 a la forme - 4 E (1/3 cos3g + 1/5 cos50 - 1/7 cos 79.,.) (3) 7' Ce signal résultant de sortie est dépourvu de la composante àlapremière fréquence harmonique et contient la composante harmonique d'ordre-trois et les composantes harmoniques impaires d'ordre plu élevé. La composante harmonique d'ordre trois est suffisamment plus importante en grandeur que les harmoniques d'ordre plus élevé pour que l'effet des harmoniques d'ordre plus élevé puisse. ne pas être considéré dans la plupart des cas. Si cela est nécessaire, selon les nécessités d'un système parti- culier, la grandeur des harmoniques d'ordre plus élevé peut cependant être réduite au moyen d'un filtre passe- bas relativement simple et peu coûteux -relié à la sortie du réseau de combinaison 40. La figure 2 montre les amplificateurs, 20, 30 et le réseau de combinaison 40 sous forme de circuits. L'amplificateur 20 comprend des transistors 22 et 24 reliés différentiellement et une source de courant associée 25. L'amplificateur limiteur 30 comprend des transistors reliés différentiellement 32 et 34, et un transistor formant source de courant associé' 35. Les signaux à la sortie de la source 10 sont appliqués à la base ou entrée du transistor 24 dans l'amplificateur 20 et à la base ou entrée du transistor 34 dans l'amplificateur 30. Les créneaux à la sortie de l'amplificateur 30 apparaissent au collecteur inverseur ou sortie du transistor 34 et les signaux à la sortie de l'amplificateur 20 apparaissent au collecteur ou sortie du transistor 22. Les signaux à la sortie du limiteur 30 sont appliqués par un transistor suiveur 42, à une résistance 45 de combinaison de signaux dans le circuit de collecteur du transistor 22, o les signaux à la sortie des amplificateurs 20 et 30 sont combinés pour produire le signal de sortie harmonique d'ordre trois donné par l'expression (3) ci-dessus. Ce signal est appliqué à une borne de sortie To par un transistor suiveur 55. L'amplitude de crête du créneau à la sortie de l'anpli- ficateur limiteur 30 peut être ajustée en déterminant la Valeur d'une résistance de charge de collecteur 37 et en ajustant le niveau de conduction de courant du transis- tor 35. Le gain de l'amplificateur 20 peut être ajusté en déterminant les valeurs de la résistance de Qllecteur et des résistances de contreréaction d'émetteur 27 et 28. Il faut également noter que dans d'autres modes de réalisation de l'amplificateur 20 du générateur de signaux harmoniques d'ordre trois qui est-révélé,peut être prévu un amplificateur inverseur tandis que l'amplificateur 30 forme un amplificateur limiteur non inverseur. Alternati- vement, les amplificateurs 20 et.30 peuvent tous deux comprendrent des amplificateurs non inverseurs dans un système o le réseau de combinaison 40 combine par soustraction pour annuler la composante à la première harmonique. La figure 3 montre des détails supplémentaires d'un système de traitement de signaux de télévision en couleur. comprenant un générateur de signaux harmoniques d'ordre trois comme on l'a précédemment décrit. Le système de la figure 3 comprend des premier et second circuits intégré monolithiques 62 et 70. Le circuit 62 comprend un filtre en peigne 65 (par exemple tel que décrit dans le brevet US NO 4217605 au nom de J.E. Carnes et autresetintitulé "Comb Filter Employing A Charge Transfer Device With Plural Mutually Proportioned Signal Charge Inputs"). Le filtre 65 traite les composantes de luminance et de chrominance qui sont imbriquées en fréquence du signal - de télévision en couleur, pour produire, à des sorties séparées, des composantes filtrées en peigne de luminance et de chrominance. Le circuit intégré 70 comprend un agencement pour le traitement des composantes de luminance et de chrominance d'un signal de télévision en couleur telles qu'elles sont fournies par le circuit intégré 62. Des signaux vidéo composés d'une source 60 sont appliqués aux entrées inverseetnon inverse ou directe du filtre en peigne 65 par une borne externe 1. Dans cet exemple, le filtre en peigne 65 se compose d'un agencement de dispositifs à charges couplées (CCD) sensibles aux signaux de commutation reçus par une borne externe 2, comme on le décrira, pour produire des signaux de chrominance (C) et de luminance (Y) mutuellement filtrés en peigne, aux bornes de sortie externes 3 et 4. Les signaux filtrés en peigne de luminance et de chrominance sont appliqués aux bornes d'entrée externesrespectives 5 et 6 du circuit intégré 70 après traitement par un filtre passe-bande et des circuits de translation de signaux (non représentés). Le circuit intégré 70 contient un dispositif de traite- ment de chrominance 72 pour dériver des signaux de différence de couleurs r-y, g-y et b-y ( r=rouge, g=vert -5 et b=bleu) du signal de chrominance filtré en peigne, et un dispositif de traitement de luminance 75 pour produire une version translatée du signal de liminance filtré en peigne. Les signaux à la sortie du dispositif de traitement 72 et du dispositif de traitement 75 sont combinés dans une matrice 78 pour produire des signaux r., g et b représentatifs de l'image en couleurqui sont finalement appliqués à un tube-image du téléviseur. Le circuit intégré 70 contient également un oscillateur de référence de couleur réglé. en tension 80 (parexeopeditype indiqué dans le brevet US NO 4020500)opérativement associé au dispositif de traitement de chrominance 72. L'oscillateur 80 comporte un filtre à cristal déterminant la fréquence 82 relié entre les.bornes 10 et 11 du circuit intégré et qui sert à produire un signal sinusoïdal de référence à la fréquence de sous-porteuse couleur pour une utilisation par le dispositif de traitement 72. Dans cet exemple, les dispositifs à chargescouplées formant le filtre en peigne 65 sont temporisés pour fonctionner en réponse à un signal de commuta-ton de l'ordre de 10, 7 MHz, ce qui est trois fois la fréquence du signal de référence produit par l'oscillateur 80 (couramment appelée 3, 58 MHz). Ce signal de commutation est une version harmonique d'ordre trois du signal de référence d'oscillateur à 3, 58 MHz et il est développé à. partir du signal d'oscillateur à 3,58 MHz au moyen d'un générateur de signaux harmoniquesd'ordre trois 85 qui est également incorporé dans le circuit intégré 70. Les éléments du générateur correspondant aux éléments 20, 30 et 40 illustrés et décrits en rapport avec la figure 1. Le circuit intégré 62 reçoit le signal de commutation à l'harmonique d'ordre trois par les bornes 12 et 2. L'agencement de la figure 3 sert à diminuer la -9 probabilité que le signal de chrominance filtré en peigne à la sortie du filtre 65 puisse être contaminé par le signal de référence de couleur, car le signal de référence utilisé pour produire le signal de commutation du filtre en peigne, estisolé de celui-ci. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques dés moyens décrits, ainsi que- leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises, en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Générateur de signaux harmonrques d'ordre trois du type comprenant un moyen (10) pour produire un signal sinusoïdal d'entrée, caractérisé par: un moyen amplificateur limiteur (30) répondant audit signal sinusoïdal pour produire, à sa sortie, un signal sensiblement en créneau comprenant une composante fonda- mentale à la fréquence dudit signal sinusoïdal et des harmoniques d'ordre plus élevé contenant une composante harmonique d'ordre trois; - un moyen amplificateur linéaire (20) répondant audit signal sinusoïdal pour produire un signal sinusoïdal de sortie de grandeur sensiblement égale à la grandeur de ladite composante fondamentale dudit signal de sortie en créneau; et - un moyen de combinaison (40) pour combiner les signaux à la sortie desdits moyens amplincateurs limiteur et linéaire dans. un sens pour annuler sensiblement ladite composante fondamentale afin de produira un signal, à une sortie dudit moyen de combinaison, comprenant ladite composante harmonique d'ordre trois qui est souhaitée et des harmoniques d'ordre plus élevé de moindre grandeur par rapport à ladite composante harmonique d'ordre trois, à l'exclusion sensible de ladite composante fondamentale. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des moyens amplificateurs-limiteur (30) et linéaire (20) précités comprend un amplficateur inverseur de signaux à l'exclusion de l'autre desdits moyens amplificateurs; et en ce que le moyen de combinai- son de signaux (40) précité comprend un réseau d'addition de Ègnaux. - 3. Générateur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2. caractérisé en ce que le moyen amplificateur limiteur (30) précité comporte une impédance de charge de sortie (37); en ce que le moyen amplificateur linéaire * 35 (20) précité comprend une impédance de charge de sortie (45); et en ce que les signaux à la sortie desdits moyens amplificateurslimiteur et linéaire sont additionnés dans ladite impédance de charge (45) de l'un desdits moyens amplificateurs limiteur et linéaire pour annuler ladite composante fondamentale -afin de produire -ainsi ledit - signal de sortie contenant ladite composante harmonique d'ordre trois à l'exclusion sensible de ladite composante fondamentale. 4. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en-ce que le moyen amplifateur limiteur (30) précité produit le signal de sortie en créneau symétrique précité confiné à des excursions de signaux entre des premier et second niveaux limites et présentant des transitionsrelativementrapides entre lesdits niveaux limites, et comprenant une composante fondamentale à la fréquence du-signal sinusoïdal précité et des - harmoniques d'ordre plus élevé comprenant une composante harmonique d'ordre trois; et-en ce que le moyen amplifi- cateur linéaire (20) précité produit ledit signal sinusol- dal à une grandeur sensiblement égale à 2/i fois - l'amplitude crête à crête dudit signal en créneau définie. par lesdits niveaux de limitation. 5. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé dansun téléviseur couleur pour le traitement d'un signal de télévision en couleur -avec une fréquence de la composante de luminance imbriquée avec une composante de chrominance, comprenant-une sous- porteuse couleur, ledit téléviseur contenant un moyen pour produire des signaux sinusoïdaux à la fréquence de - ladite sous-porteuse couleur; un moyen (72) pour traiter ladite composante de chrominance; un filtre en peigne à dispositifs de transfert de charge (65) sensible à un signal de temporisation et audit signal de télévision pour produire à sa sortie, une composante de chrominance filtrée en peigne et une composante de luminancefiltréen peigne; et une source (60) de signaux de temporisation dudit filtre en peigne; en ce que ledit filtre en pene (65) est agencé sous forme du circuit intégré dans un premier circuit intégré monolithique avec un substrat commun; en ce que le moyen de traitement de chrominance (72), le moyen précité (80) pour produire les signaux sinusoïdaux et ladite source de signaux de temporisation (60) sont agenoés sous une forme de circuit intégré dans un second circuit intégré monolithique - avec un substrat commun, ladite source de signaux de temporisation compre- nant le moyen amplificateur limiteur précité, le moyen amplificateur linéaire précité et le moyen de combinaison précité, et en ce que ledit téléviseur comprend de plus un moyen à l'extérieur desdits premier et second circuits intégrés pour appliquer la composante de chrominance filtrée en peigne dudit premier circuit intégré au moyen de traitement de chrominance dans ledit second circuit intégré; et un moyen à l'extérieuri desdits premier et second circuits intégrés pour appliquer le signal de sortie dudit moyen - de combinaison dudit second circuit intégré audit filtre en peigne dudit circuit intégré en tant- que signal de temporisation dudit filtre en peigne.