Brevet FR2538656A1 — publié le 19840629

PROCEDE ET CIRCUIT D'ASSERVISSEMENT EN FREQUENCE ET EN PHASE D'UN OSCILLATEUR LOCAL EN TELEVISION. La présente invention concerne le domaine des circuits de télévision couleurs et, plus particulièrement, les circuits de décodage de chrominance Elle s'applique notamment à la réception d'émissions télévisées transmises selon les normes PAL ou NTSC. Dans ces systèmes d'émission et de réception de télévision, il est nécessaire, pour extraire les informations de chrominance qui se trouvent être modulées en amplitude et en phase sur une sous-porteuse de fréquence déterminée, de produire à l'intérieur du récepteur un signal de même fréquence et présentant une relation de phase déterminée avec les signaux émis. De façon classique, pour atteindre ce résultat, on uti- lise un oscillateur local ayant une fréquence aussi proche que possible de la -fréquence émise, c'est-à-dire selon les standards usuels 4,43 M Hz dans le système PAL et 3,58-M Hz dans le système NTSC, et on asservit cet oscillateur en fréquence et en phase sur un signal émis, à savoir le signal de salve On rappellera la structure des signaux d'une ligne de télévision couleurs: ils comprennent successivement un signal d'effacement à bas niveau suivi de quelques alternances (une dizaine) d'un signal de salve, c'est-à-dire d'un signal alternatif à la fréquence de la sous- porteuse de chrominance; on trouve ensuite les informations proprement dites de luminance et de chrominance correspondant à la ligne de télévision. La figure 1 représente de façon très schématique un exemple de circuit classique d'oscillateur local associé à une boucle d'asservissement sur le signal de salve Ce circuit comprend un oscillateur 1 muni d'une entrée de commande 2 agissant pour modifier la fréquence et la phase du signal de sortie 3 Ce type d'oscillateur est couramment désigné dans la technique par le sigle VCO des termes anglo-saxons Voltage Controlled Oscillator (oscillateur commandé en tension) Un quartz 4 permet d'obtenir une grande stabilité et un condensateur réglable 5 permet d'ajus- ter à la fabrication la fréquence de l'oscillateur 1 Le signal de sortie 3 est comparé en phase au signal de salve 6 dans un compa- rateur de phase 7, pendant la durée de la salve La sortie du com- parateur 7 est connectée à la première entrée d'un amplificateur différentiel 9 dont l'autre entrée reçoit un signal de référence Ref La sortie de l'amplificateur 9 est envoyée à l'entrée de com- mande 2 de l'oscillateur 1 par l'intermédiaire d'un interrupteur 8 fermé pendant la durée de la salve Il faut en plus prévoir dans la boucle d'asservissement une certaine constante de temps, par exemple de l'ordre de grandeur d'une quinzaine de lignes, soit en- viron une milliseconde, nécessaire pour stocker l'information d'asservissement sur une ligne Cette constante de temps est symbolisée dans la figure par un condensateur 11 En pratique, le circuit intégré comprend la plupart des éléments illustrés en figure 1, à l'exception toutefois du condensateur 11, du quartz 4 et de son condensateur de réglage 5. Le type de circuit classique représenté en figure 1 présente plusieurs inconvénients L'essentiel est qu'il exige un oscillateur 1 de très hautes précision et stabilité, c'est-à-dire en fait un oscillateur à quartz muni d'un moyen de réglage de la fréquence de repos (condensateur réglable 5) Ceci est dû au fait que le système de boucle analogique d'asservissement a nécessaire- ment un gain faible pour des raisons de stabilité Cette nécessité de prévoir un oscillateur dont la fréquence de repos est aussi proche que possible de la fréquence recherchée oblige à effectuer un réglage à la fabrication, ce qui est un facteur de coût non né- gligeable. A titre d'exemple, pour un circuit de télévision commer- cial classique, le comparateur de phase et son amplificateur associé fournissent une tension de 10 m V pour une erreur de phase de 1 et la fréquence de l'oscillateur varie de 2 Hz par m V, c'est-à-dire que le gain de boucle est de 20 Hz/' L'erreur de phase tolérable étant de + ou 0, 50, avec ce système on ne peut rattraper des erreurs de fréquence supérieures à 10 Hz, ce qui explique la nécessité d'un oscillateur à quartz avec un conden- sateur de réglage. Dans le cas o l'on veut rattraper les erreurs de fréquences d'un oscillateur à quartz sans réglage, qui peuvent être de l'ordre de 300 Hz tout en gardant une erreur de phase non supérieure à 0,5 , il faudrait un gain de boucle de 600 Hz/' On va montrer que dans ce cas la boucle ne peut plus être stable En effet, s'il existe à un instant t un déphasage y entre les deux entrées 3 et 6 du comparateur de phase'7, lors du début de la com- paraison entre la -sortie de l'oscillateur et la salve, ce déphasage va modifier la fréquence f de l'oscillateur d'une quantité: df = 600 y. Pendant la durée T = 2,2 ps de la salve, il en résulte un déphasage dy tel que dy = df x 360 x T soit dy = 600 y x 360 x 2,2 106 é 0,5 y. Le déphasage en fin de comparaison de la salve sera alors approximativement de y 0,5 y = 0,5 y La tension en sortie du comparateur de phase est alors mémorisée en fin de comparaison et la variation de fréquence df jusqu'à la prochaine salve est df = 0,5 y x 600 = 300 y, ce qui introduit 62 >p S plus tard (durée d'une ligne) un déphasage dy égal à dy = df x 360 x 62 10-6 = 300 y x 360 x 62 10-6 = 6,7 y. Ce déphasage -est opposé au déphasage précédent de 0,5 y. Le déphasage initial y est donc converti en déphasage 6,2 y qui sera luimême converti en 38 y, etc Le système diverge donc en raison de la trop forte-valeur du gain de boucle. Un objet de la présente invention est de prévoir un oscillateur local asservi en fréquence et en phase évitant les inconvénients cités précédemment des 'systèmes classiques Essen- tiellement, la présente invention vise à permettre d'utiliser un oscillateur à quartz, sans qu'il soit nécessaire-de-prévoir un ré- glage de la fréquence de repos. Pour atteindre cet objet ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un procédé d'asservissement en fréquence et en phase sur la salve d'un signal de télévision couleurs d'un oscillateur muni d'une entrée de commande de fréquence et de phase consistant à comparer en phase le signal de sortie de l'oscillateur et la salve pendant la durée de celle- ci; produire un signal d'erreur utilisé pour agir sur l'entrée de commande de l'oscillateur; vérifier si ce signal d'erreur se trouve en dehors ou à l'intérieur d'une plage déterminée; si le signal d'erreur se trouve en dehors de cette plage, agir sur un compteur-décompteur dont la sortie, transformée en signal analogique, est aussi appli- quée à l'entrée de commande de l'oscillateur de façon à ramener le signal d'erreur à l'intérieur de la plage prédéterminée De préfé- rence, l'action d'un-pas du compteur-décompteur transformée en si- gnal analogique, au voisinage de la plage prédéterminée, est pro- pre à ramener les signaux d'erreur d'une extrémité de cette plage sensiblement-vers le centre de celle-ci. Un circuit d'asservissement en fréquence et en phase sur la phase d'un signal de télévision couleurs d'un oscillateur muni d'une entrée de-commande de fréquence et de phase selon la présen- te invention comprend: un oscillateur intégré; un comparateur de phase comparant la sortie de l'oscillateur à un signal de salve un amplificateur différentiel comparant la sortie du comparateur de phase à un signal de référence; une boucle d'asservissement classique appliquant la sortie de l'amplificateur à l'entrée de commande de l'oscillateur; un circuit de commande à seuil; un compteur-décompteur incrémenté ou décrémenté selon la valeur de la sortie de l'amplificateur par rapport à une plage de tension dé- terminée du circuit de commande à seuil; et un convertisseur numériqueanalogique recevant la sortie du compteur et l'envoyant à l'entrée de commande de l'oscillateur avec la sortie de la bou- cle d'asservissement classique. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier faite en relation avec les-figures jointes parmi lesquelles la figure 1, décrite précédemment, représente un oscillateur local associé à une boucle analogique d'asservissement en phase selon un schéma classique; la figure 2 représente un oscillateur local associé à une boucle d'asservissement selon la présente invention; la figure 3 illustre diverses plages de tension dans lesquelles fonctionne un dispositif de commande à seuil faisant partie du circuit de la figure 2. En figure 2, on a repris autant que faire se pouvait des références identiques pour désigner des blocs ou éléments analo- gues à ceux de la figure 1. Le circuit selon la présente invention, illustré en fi- gure 2, comprend tout d'abord un circuit tel que représenté en fi- gure 1 à boucle d'asservissement classique, mais dans lequel l'oscillateur local l est associe à un quartz 4, mais plus à un condensateur 5 réglable, c'est-à-dire que la fréquence de repos de cet oscillateur n'est pas ajustée à la fabrication Ainsi, la bou- cle classique n'a pas, comme cela a été exposé ci-dessus, un gain suffisant pour des raisons de stabilité, pour lui permettre d'assurer un écart de phase faible par rapport à la phase de la salve Pour pallier cet inconvénient et pour permettre d'utiliser un oscillateur local 1 non préréglé à la fréquence souhaitée, ou à une valeur très proche de celleci, la présente invention ajoute par un sommateur 20 à l'action de la boucle classique décrite précédemment l'action d'une boucle analogiquenumérique-analogique qui sera-décrite ci-après. La sortie de l'amplificateur différentiel 9 est envoyée à l'entrée d'un circuit de commande à seuil 21 En fonction du ni- veau de cette entrée, comme on le verra ci-après, ce circuit de commande à seuil fournit une sortie vers l'une ou l'autre de deux portes ET 22 et 23 dont la sortie est reliée aux entrées de comp- tage (Up) et de décomptage (Down) d'un compteur-décompteur 24 La sortie numérique de ce compteur est transmise par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique-analogique 25 à la borne de commande 2 de l'oscillateur 1, par l'intermédiaire du sommateur 20. Comme le montre la figure 3, le circuit de commande à seuil 21 fournit des sorties distinctes selon que son signal d'entrée se trouve dans l'une ou l'autre de trois plages par- tageant la tension de sortie de l'amplificateur 9 qui peut être comprise entre un minimum (-Vcc) et un maximum (Vcc) La première plage, comprise entre -Vcc et une tension Vl, sera appelée 'plage inférieure" La plage comprise entre les tensions Vl et V 2 sera appelée "plage prédéterminée' La dernière plage comprise entre des tensions V 2 et Vcc est appelée plage supérieure'. La boucle classique comprenant le filtre constitué de la résistance et du condensateur 11 a par exemple une constante de temps de l'ordre d'une quinzaine de lignes de télévision On choi- sira pour le circuit analogique-numérique-analogique additionnel une "constante de temps" bien supérieure, par exemple de l'ordre d'une trame de télévision, c'est-à-dire que la deuxième entrée des portes ET 22 et 23 recevra un signal T constitué d'une impulsion pour chaque trame. Pour expliquer le fonctionnement du dispositif selon l'invention, supposons d'abord que la boucle classique fonctionne seule En ce cas, une tension d'erreur importante aura tendance à apparaître à la sortie de l'amplificateur 9; Cette tension d'er- reur se trouvera en dehors de la plage prédéterminée V 1-V 2 du cir- cuit de commande à seuil 21 Celui-ci incrémentera à chaque trame de télévision le compteur dans le sens croissant ou décroissant selon le cas pour fournir un signal correcteur à l'additionneur Le signal d'erreur à la sortie de l'amplificateur 9 sera donc progressivement réduit jusqu'à ce qu'il arrive à l'intérieur de la plage Vl-V 2 Ainsi, la boucle classique n'aura en définitive qu'à corriger une erreur relativement faible, l'erreur de grande ampli- tude étant rattrapée par la boucle numérique On pourra en conséquence améliorer considérablement la précision du système En supposant que l'action sur l'entrée -de commande soit linéaire, et que le compteur comprenne N étages, N étant un nombre entier, on divise par 2 N l'efficacité nécessaire de la boucle classique: c'est-à-dire qu'avec une boucle classique de gain donné on augmen- tera d'un facteur 2 N la précision de la mise en phase. De préférence, le pas d'incrémentation du compteur est choisi pour que, dès que la tension d'erreur atteint la valeur Vl ou V 2, une incrémentation du compteur ramène la tension d'erreur sensiblement au centre de la plage Vl-V 2 Parmi les avantages de la boucle analogiquenumérique-analogique additionnelle selon la présente invention, on notera qu'elle est constituée d'éléments complètement -intégrables étant donné notamment qu'elle permet de maintenir une tension de correction à sa sortie sans comprendre de condensateur de forte valeur. On peut aussi rajouter au circuit de commande à seuil 21 une entrée correspondant à la sortie du circuit portier Ce cir- cuit, existant dans tout téléviseur, fournit un signal bas notam- ment quand l'asservissement de l'oscillateur 1 n'est pas adéquat. Cette entrée agit par exemple sur l'entrée Up du compteur 24 Si la f réquence de la salve est en dehors de la plage de capture de l'oscillateur, le comparateur 7 donne une tension de sortie à valeur moyenne nulle (battement) qui filtrée, par le condensateur 11, maintient l'entrée 2 nulle De plus, la tension sur le conden- sateur 11 étant nulle, les commandes Up et Down sont inactives et le système n'évolue pas, il n'y a pas d'asservissement. Si par contre, par l'intermédiaire de l'information de portier (qui est basse en non asservi et haute en asservi), on active l'entrée Up du compteur, le système peut évoluer par comp- tage puis variation de l'entrée 2 et ainsi déplacer sa plage de capture jusqu'à ce qu'elle englobe la fréquence de la salve La nouvelle plage de capture du système est ainsi encore augmentée. REVENDICATIONS. 1 Procédé d'asservissement en fréquence et en phase, sur la salve d'un signal de télévision couleur, d'un oscillateur muni d'une entrée de commande de fréquence et de phase consistant à comparer en phase le signal de sortie de l'oscillateur et la salve pendant la durée de celle- ci et à produire un signal d'er- reur utilisé pour agir sur ladite entrée de commande, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à vérifier si le signal d'erreur se trouve en dehors ou à l'intérieur d'une plage déterminée (Vl-V 2), si le signal d'erreur se trouve en dehors de ladite plage, agir sur un compteur-décompteur ( 24) dont la sortie, trans- formée en signai analogique, est aussi appliquée à ladite entrée de commande-de façon à ramener le signal d'erreur à l'intérieur de ladite plage. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au voisinage de ladite plage, l'action d'un pas du compteur- décompteur, transformée en signal analogique, est propre à ramener le signai d'erreur d'une extrémité de ladite plage sensiblement au centre de celle-ci. 3 Circuit d'asservissement en fréquence et en phase, sur la phase d'un signal de télévision couleur, d'un oscillateur muni d'une entree de commande de frequence et de phase comprenant un oscillateur ( 1), un comparateur de phase ( 7) comparant la sor- tie de l'oscillateur à un signal de salve ( 6), un amplificateur différentiel ( 9) comparant la sortie du comparateur de phase à un signal de référence, et une boucle d'asservissement classique appliquant la sortie de l'amplificateur à l'entrée de commande de l'oscillateur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de commande à seuil ( 21), un compteur-décompteur ( 24) incrémenté ou décrémenté selon lavaleur de la sortie de l'amplificateur ( 9) par rapport i une plage de tension déterminée du circuit de commande à seuil, un convertisseur numérique-analogique ( 25) recevant la sortie du compteur ( 24) et l'envoyant à l'entrée de commande ( 2) de l'oscillateur.