Brevet FR2571578A1 — publié le 19860411

La présente invention concerne un simulateur de signal d'image de télévision comportant un amplificateur à gains commutes variables pour faire varier indépendamment l'un de l'autre le niveau dé luminance et le niveau du signal synchronisation Pour notamment contrôleur les caractéristiques et les performances des démodulateurs de signaux d'image de télévision transportant des données numériques, le besoin s'est fait sentir de prévoir un appareil capable de simuler un signal d'image perturbé, tel que le reçoivent les récepteurs de télévision associés à de tels démodula peurs En effet, les signaux de télévision reçus sont généralement affectés de bruit et sont distordus.L'appareil à concevoir doit donc pouvoir permettre de faire varier séparément l'impulsion de synchronisation et le signal de luminance et de pouvoir ajouter du bruit. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un tel appareil à monter entre le démodulateur à tester et un générateur de signal d'image, d'une part, et un générateur de bruit, d'autre part. Une autre application de ce simulateur est de permettre la mesure et le réglage des circuits de contre automatique de gain dans une chaîne de diffusion de télévision. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un tel simulateur dans lequel un amplificateur comprend un circuit de séparation temporelle du signal de synchronisation du signal de luminance indépendant du standard de télévision utilisé, un atténuateur à deux taux d'atténuation commutables selon que le signal de synchronisation ou le signal de luminance lui est appliqué, ledit atténuateur délivrant le signal de- sortie. Suivant une autre caractéristique, chacun des deux états d'atténuation de l'atténuateur est programmable. Suivant une autre caractéristique, la séparation entre signal de synchronisation et signal de luminance est obtenue, d'une part, en alignant le signal d'image sur les fonds du signal de synchronisation, d'autre part, en alignant le signal d'image sur l'un des paliers avant ou arrière du signal de synchronisation, puis en inversant et en amplifiant le signal aligné sur les paliers et enfin en soustrayant le signal inversé amplifié avec le signal aligné sur les fonds de synchronisation, les points de valeur nulle de la soustraction déterminant les points de séparation avant et arrière des deux signaux à séparer. Suivant une autre caractéristique, le circuit de séparation temporelle comprend un premier amplificateur opérationnel 2 dont l'entrée non inverseuse est reliée à l'entrée de signal d'image dont la sortie est reliée à un second amplificateur dont la sortie est reliée à un circuit d'échantillonnage dont la sortie est reliée à l'entrée inverseuse du premier amplificateur, le circuit d'échantillonnage ayant une entrée de commande de validation reliée à la sortie d'un premier circuit à retard dont l'entrée est reliée à la sortie d'un détecteur à seuil dont l'entrée est reliée à un circuit d'alignement sur le fond des signaux de synchronisation, l'entrée du circuit d'alignement étant reliée à la sortie du premier amplificateur, la sortie dudit premier amplificateur étant encore reliée,par un amplificateur-inverseur à grand gain à une entrée d'un amplificateur différentiel et la sortie dudit circuit d'alignement étant reliée à l'autre entrée dudit amplificateur différentiel dont les sorties + et - délivrent les signaux de commutation synchronisation-luminance. Suivant une autre caractéristique, l'atténuateur se compose d'un réseau de n paires de résistances R-2R dont les n résistances série sont montées entre la masse et une entrée d'un quatrième amplificateur opérationnel et dont les n résistances parallèle sont reliées par des amplificateurs tampons à des commutateurs ayant chacun une borne reliée à la sortie du second amplificateur et une borne reliée à la masse, les entrées de commande des commutateurs étant respectivement relies par des cellules de circuits logiques à deux faisceaux de sortie d'un organe de commande, les faisceaux étant respectivement validés par les sorties dudit amplificateur différentiel. Suivant une autre caractéristique, à l'entrée du second amplificateur peut être encore ajouté du bruit. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est un bloc-diagramme d'un amplificateur de simulateur suivant l'invention, la Fig. 2 est le schéma de l'ensemble des circuits délivrant la fenêtre de temps d'activation d'un échantillonneur, les Figs. 3a à 3d sont des formes d'onde illustrant le fonction nement des circuits de la Fig. 2, la Fig. 4 est le schéma de la boucle de verrouillage servant à la restauration de la composante continue, la Fig. 5 est le schéma de l'ensemble des circuits délivrant le signal de commutation synchronisation-luminance, la Fig. 6 montre des formes d'onde illustrant le fonctionnement des circuit de la Fig. 6, et la Fig. 7 est le schéma de l'atténuateur à deux taux d'atténua tion variables. Dans le bloc-diagramme de la Fig. 1, l'entrée 1 du signal vidéo est reliée à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel d'entrée 2 dont la sortie est reliée à l'entrée d'une ligne à retard 3 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un amplificateur mélangeur 4 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un atténuateur programmable 5 dont la sortie est reliée à un amplificateur de sortie 6 qui délivre le signal vidéo traité à la borne de sortie 7. Une. entrée de signal de bruit 8 est reliée à l'entrée d'un atténuateur 9 dont la sortie est reliée à l'entrée de l'amplificateur mélangeur 4. Par ailleurs, la sortie de l'amplificateur d'entrée 2 est aussi reliée à l'entrée d'un circuit d'alignement 10 dont la sortie est reliée un circuit extracteur de synchronisation ll dont la sortie est reliée à un circuit générateur de signal de clampage 12. La sortie de l'amplificateur mélangeur 4 est aussi reliée à l'entrée de signal d'un circuit de restauration-de la composante continue 13 dont la sortie est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel d'entrée 2 et dont l'entrée de commande est reliée à la sortie du circuit de génération de signal de clampage 12. L'entrée et la sortie du circuit d'alignement 10 sont respectivement reliées aux deux entrées d'un circuit générateur de signal de commutation luminance-synchronisation 14 dont la sortie est reliée à l'entrée de commande d'un multiplexeur 15 à deux entrées et une sortie dont la sortie est reliée à l'entrée de commande de l'atténua- teur programmable 5. Les deux entrées 16 et 17 du multiplexeur 15 sont respectivement reliées aux deux sorties d'un organe de commande 18. Les fils de sorties 16 et 17 de l'organe de commande 18 sont encore respectivement reliés aux entrées d'un dispositif d'affichage 19. La Fig. 2 montre plus en détail les circuits 10 et Il et permet de décrire leur fonctionnement en association avec l'amplificateur 2 et le circuit générateur de signal de clampage 12. Le signal vidéo à la sortie de l'amplificateur 2 est supposé être celui qui est représenté à la Fig. 3a dont on notera que le niveau du noir est clampé au niveau O V, c'est à dire à la masse. Le circuit d'alignement 10 comprend essentiellement un condensateur C1 en série et une diode D1 en parallble, l'anode de la diode D1 étant à la masse et sa cathode étant reliée à la seconde armature du condensateur C1, la première étant reliée à la sortie de l'amplificateur 2. Tant que le signal de sortie de l'amplificateur 2 est positif, le condensateur C1 se charge. Au moment du signal de synchronisation Sy, Fig. 3a, dont l'amplitude est négative, la diode Dl de vient passante si bien que la seconde armature du condensateur C1 prend le potentiel de la masse. Le signal, à la seconde armature du condensateur C1, a donc la forme de celui qui est représenté à la Fig. 3b. On notera que ce n'est plus le niveau du noir qui est au potentiel de la masse, mais le fond des impulsions de synchronisation Sy. Autrement dit, le signal vidéo se trouve aligné sur les fonds des impulsions de synchronisation, d'où l'expression "circuit d'alignement" pour désigner le circuit 10. Le circuit d'extraction de synchronisation 11 comprend un amplificateur opérationnel Al dont l'entrée inverseuse est reliée à la seconde armature du condensateur Cl, dans 10, et dont l'entrée non inverseuse est reliée au point commun à deux résistances Rl et R2 montées en série entre le potentiel +12 V et la masse. Les résistan- ces R1 et R2 forment un diviseur de tension. A titre indicatif, les résistances Rl et R2 ont pour valeurs respectives 12 kilohms et 100 ohms, ce qui indique que le potentiel appliqué à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur Al est de 0,1 V.L'amplificateur Al délivre un signal quand le potentiel à son entrée est inférieur à 0,1 V, c'est-à-dire pendant le signal de synchronisation Sy. Le signal de sortie de l'amplificateur Al est montré à la Fig. 3c. Le circuit 12 fonctionne comme une ligne à retard de manière à délivrer le signal de la Fig. 3d pendant le palier arrière de suppression ligne. En pratique, le circuit 12 délivre une impulsion utilisable pendant toute la durée de la trame, y compris pendant 1' intervalle de suppression trame et quelque soit le standard de télévision incident. En conclusion, L'ensemble des circuits de la Fig. 2 sert à délivrer à la sortie du circuit 12 un signal d'une durée déterminée qui correspond à une partie du palier de suppression arrière. La Fig. 4 montre plus en détail qu'à la Fig. 1 les circuits 2, 3 D 4 et 13. En pratique, l'amplificateur opérationnel 2 comprend un amplificateur A2 dont la sortie est reliée à son entrée inverseuse par un condensateur C2 de grande capacité de manière à créer une contreréaction totale en alternatif. La ligne à retard 3 est prévue pour tenir compte du temps de traitement de la synchronisation dans les circuit 10 à 12. L'amplificateur mélangeur 4 comprend un amplificateur opérationnel A3 dont l'entrée inverseuse est reliée à la sortie de la ligne à retard 3, dont l'entrée non inverseuse est à la masse et dont la sortie est reliée à son entrée inverseuse par une résistance de contre-réaction Rl. Le circuit de restauration de la composante continue 13 est en pratique un échantillonneur bloqueur qui zain comprend un premier amplifi- cateur A4 dont l'entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur A3 et dont la sortie est reliée à l'entrée d'un second emplificateur AS par l'intermédiaire d'un interrupteur électronique SW. L'entrée de l'amplificateur A5 est encore reliée à la masse par un condensateur C3. L'entrée de commande de l'interrupteur électronique SW est reliée à la sortie du circuit 12 qui lui transmet le signal montré à la Fig. 3d. La sortie de l'amplificateur A5 est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur A2 par l'intermédiaire d'une résistance R2. Comme on l'a déjà mentionné, le signal de sortie du circuit 12 est constamment au niveau 0 sauf pendant un court moment T compris dans le palier de suppression arrière. Pendant le temps T, l'interrup teur SW est fermé si bien que le condensateur C3 est chargé au potentiel existant alors à la sortie de l'amplificateur A3, c'est-à-dire au niveau du noir, y compris le bruit. Entre les temps T, l'électrode isolée du condensateur C3 garde son potentiel par rapport à la masse et ce potentiel est transmis à l'entrée inverseuse de l'amplificateur A2 par l'amplificateur AS. Le trajet entre la sortie de A3 et l'entrée inverseuse de A2 constitue donc un trajet de réaction qui clampe le potentiel continu de A2 au niveau du noir, c'est-à-dire qui restaure la composante continue. La Fig. 5 montre notamment en détail le circuit générateur de signal de commutation luminance-synchronisation 14. Le circuit 14 comprend un amplificateur inverseur A6 dont l'entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur A2 et dont la sortie est reliée à la première entrée d'un amplificateur différentiel A7. La seconde entrée de l'amplificateur A7 est reliée à la sortie du circuit d'alignement 10. L'amplificateur A6 a un gain relativement important, par exemple de l'ordre de 7. L'amplificateur A6 reçoit le signal montré à la Fig. 3a et délivre le signal (b) de la Fig. 6 qui présente, au moment de la synchronisation Sy, une impulsion pgsitive relativement grande et des niveaux à zéro volt pour les paliers avant et arrière. A-la seconde entrée de l'amplificateur A7 est appliqué le signal montré à la Fig. 3b et représenté en (a) à la Fig. 6. Dans le signal (a), le fond de l'impulsion de synchronisation est au niveau zéro volt. I1 en résulte que les impulsions des courbes (a) et (b) se coupent en deux points A et B. Les points A et B colncident d'autant mieux avec le début et la fin de l'impulsion de synchronisation que les fronts avant et arrière de l'impulsion de la courbe 6a sont plus raides, d'où l'intérêt de prévoir un amplificateur A6 ayant un gain important. L'amplificateur différentiel A7 délivre un signal qui est la différence entre les courbes (a) et (b), c'est-à-dire qu'il délivre des impulsions qui correspondent temporellement aux impulsions Sy du signal appliqué en 1. Les deux entrées de l'amplificateur A7 sont reliées à la masse par des filtres réjecteurs qui ont notamment pour effet de courtcircuiter à la masse la salve de porteuse de chrominance qui occupe la fin du palier arrière. En effet, sans cette précaution, les oscillations de la porteuse, appliquées à la première et à la seconde entrée, provoqueraient une multiplication de points tels queA et B. En pratique, l'amplificateur différentiel A7 comporte deux sorties complémentaires, dont on verra l'utilité dans la suite. La Fig. 7 montre en détail l'ensemble des circuits 5, 6, 15 et 18. Dans l'exemple décrit, l1atténuateur programmable 5 comprend six cellules identiques, composées chacune d'un inverseur, d'un amplificateur tampon, plus un réseau sommateur à résistances. Les six inverseurs SW1 à SW6 ont leurs premières entrées reliées en parallèle à la sortie de l'amplificateur mélangeur 4 et leurs secondes entrées reliées en parallèle à la masse. Chaque inverseur Swl à SW6 comporte une entrée de commande individuelle. Les sorties des inverseurs SW1 à SW6 sont respectivement reliées aux entrées des amplificateurs tampons All à Ai6 dont les sorties sont respectivement reliées aux premières bornes de résistances R11 à R16. Les secondes bornes des résistances Rîl à R16 sont reliées aux points communs respectifs de résistances R21 à R26 montées en série. La première borne de la résistance R21 est à la masse et la seconde borne de la résistance R26 est reliée à l'entrée de l'amplificateur 6 qui comprend un amplificateur opérationnel A8 dont la sortie est reliée à l'entrée inverseuse par une résistance R27. L'entrée inverseuse de l'amplificateur A8 est reliée à la seconde borne de R26 et son entrée non inverseuse est reliée d la masse par une résistance R28. Les résistances Rîl à R16 ont une valeur double de celles des résistances R21 à R26 et R28. Ainsi, on a à l'entrée de l'amplifica- teur A8 un réseau classique R-2R afin d'effectuer une conversion numerique-analogique. Le circuit de commande 18 comprend également -six cellules chacune composée d'une porte OU dont les entrées sont reliées aux sorties de deux portes ET. Pour simplifier le dessin, on n'a représenté en détail que la cellule K12 étant entendu que les cellules K2 à K6 sont identiques. La cellule Kî comprend une porte OU P1 dont les entrées sont reliées aux sorties des portes ET P2 et P3. La première entrée de la porte P2 est reliée à un fil Syl et la première entrée de la porte ET P3 est reliée à un fil L1. Le fil Syl forme, avec cinq fils semblables reliés aux cellules K2 à K6, un faisceau reliée à une sortie SYNC d'un clavier CLA. De même, le fil L1 forme avec cinq fils correspondants, un faisceau reliée à la sortie LUM du clavier CLA. Les secondes entrées des portes ET P2 et ET P3 des cellules K1 à K6 sont respectivement reliées en parallèle aux sorties + et - de l'amplificateur A7. On va maintenant expliquer le fonctionnement du simulateur suivant l'invention. Le clavier CLA permet par manipulation de touches, par exemple, de délivrer sur le faisceau SYNC un mot de six bits qui définit le gain que l'opérateur désire attribuer au signal de synchronisation. De même, le clavier CLA permet de délivrer par le faisceau LUM un mot de six bits qui définit le gain pour la luminance. Si un bit 1 apparatt sur le fil Syl, au moment de l'impulsion de synchronisation pour laquelle la sortie + de l'amplificateur A7 est au niveau 1, la porte ET P2 conduit et la porte OU transmet au commutateur SW1 un signal qui place le commutateur dans la position de repos indiquée à la Fig. 7. Le-signal de sortie de l'amplificateur 4 est transmis par l'intermédiaire de l'amplificateur Ail à la première borne du réseau R-2R mentionné ci-dessus. Si un bit 0 apparat sur le fil Syl, on comprend que la première borne du réseau R-2R est à la masse. I1 apparaît bien que le mot composé sur la clavier pour la sortie SYNC définit le gain affecté au signal de synchronisation délivré par l'amplificateur 4. Le mot composé sur le clavier CLA pour la sortie LUM définit de même le gain affecté au signal de luminance, c'est à dire le signal vidéo entre les points B et A de la Fig. 6. I1 apparait donc que le signal de synchronisation et le signal de luminance peuvent être amplifiés séparément. Bien entendu, les amplificateurs Ail à A16 comportent des moyens de réglage, non montrés, permettant d'assurer quelques compensations de dérives. Par ailleurs, comme le montre la Fig. 7, les circuits 5 et 6 forment un ensemble moins séparés fonctionnellement que ne l'indique, à titre illustratif, la Fig. 1. I1 est important de noter que les commutateurs SW1 à SW2 doivent etre suffisamment rapides pour que les instants de commuta tion en A et B ne créent pas de perturbations. Par ailleurs le fait d'utiliser les sorties + et - de l'amplificateur opérationnel 7 évite tout décalage dans le temps au niveau des commutations de portes P2 et P3 dans les cellules Kl à K6. Par ailleurs, le bruit appliqué à la borne 8, Fig. 1, provient d'un générateur de bruit, généralement blanc, dont on suppose que l'on peut faire varier le niveau de sortie. L'atténuateur 9 a alors un taux d'atténuation fixe. Le bruit ajouté au signal vidéo à l'entre de l'amplificateur mélangeur 4 apparatt à la sortie de ce dernier et est donc pris en compte dans la boucle de restauration de la composante continue montre à la Fig. 4. REVENDICATIONS 1) Simulateur de signal d'image de télévision perturbé comportant un amplificateur à gains commutés variables pour faire varier indépendamment l'un de l'autre le niveau de luminance et le niveau du signal de synchronisation, caractérisé en ce que l'amplificateur comprend un circuit de séparation temporelle du signal de synchronisation du signal de luminance, un atténuateur à deux taux d'atténuation commutables selon que le signal de synchronisation ou le signal de luminance lui est appliqué, ledit atténuateur délivrant le signal de sortie. 2) Simulateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des deux états d'atténuation de 1' atténuateur est programmable. 3) Simulateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la séparation entre signal de synchronisation et signal de luminance est obtenue, d'une part, en alignant le signal d'image sur les fonds du signal de synchronisation, d'autre part, en alignant le signal d'image sur l'un des paliers avant ou arrière du signal de synchronisation, puis en inversant et en amplifiant le signal aligné sur les paliers et enfin en soustrayant le signal inversé amplifié avec le signal aligné sur les fonds de synchronisation, les points de valeur nulle de la soustraction déterminant les points de séparation avant et arrière des deux signaux à séparer. 4) Simulateur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de séparation temporelle comprend un premier amplificateur opérationnel 2 dont l'entrée non inverseuse est reliée à l'entrée de signal d'image dont la sortie est reliée à un second amplificateur (4) dont la sortie est reliée à un circuit d'échantillonnage (13) dont la sortie est reliée à l'entrée inverseuse du premier amplificateur (2), le circuit d'échantillonnage (13) ayant une entrée de commande de validation reliée à la sortie d'un premier circuit à retard (12) dont l'entrée est reliée à la sortie d'un détecteur à seuil (11) dont l'entrée est reliée à un circuit d'alignement (10) sur le fond des signaux de synchronisation, l'entrée du circuit d'alignement (10) étant reliée à la sortie du premier amplificateur, la sortie dudit premier amplificateur étant encore reliée, par un amplificateur-inverseur à grand gain (A6) à une entrée d'un amplificateur différentiel (A7) et la sortie dudit circuit d'aligne ment (10) étant reliée à l'autre entrée dudit amplificateur différentiel (A7) dont les sorties + et - délivrent les signaux de commutation synchronisation-luminance. 5) Simulateur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractéri- sé en ce que ledit atténuateur (5) se compose d'un réseau de n paires de résistances R-2R dont les n résistances série (R21 à R26) sont montées entre la masse et une entrée d'un quatrième amplificateur opérationnel (A8) et dont les n résistances parallèle (Rll à R16) sont reliées par des amplificateurs tampons (All à A16) à des commutateurs (SW1 àSW6) ayant chacun une borne reliée à la sortie du second amplificateur (4) et une borne reliée à la masse, les entrées de commande des commutateurs (SW1 à SW6) étant respectivement reliées par des cellules de circuits logiques (Kl à K6) à deux faisceaux de sortie d'un organe de commande (CLA), les faisceaux (SYNC et LUM) étant respectivement validés par les sorties dudit amplificateur différentiel (A7). 6) Simulateur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'à l'entrée du second amplificateur (4) peut être encore ajouté du bruit.