Brevet FR2696068A1 — publié le 19940325

CIRCUIT D'IDENTIFICATION DE STANDARD TÉLÉVISÉ La présente invention concerne le domaine de la télé- vision couleur et, plus particulièrement, un circuit d'identi- fication de standard dans un téléviseur couleur pouvant recevoir plusieurs standards. 5 Pour pouvoir décoder un signal vidéo et restituer une image couleur, un téléviseur couleur doit connaître le standard de télévision couleur utilisé à l'émission Les téléviseurs couleur modernes possèdent un système d'identification automa- tique de la norme ou du standard utilisé. Parmi les standards utilisés, on peut citer les stan- dards PAL et SECAM Pour ces deux standards, chaque ligne du signal vidéo composite comprend un top de synchronisation, une salve d'identification de plusieurs oscillations du signal de la sous- porteuse de chrominance, puis le signal proprement dit15 correspondant à l'image, comprenant la superposition d'informa- tions de luminance et d'informations de chrominance, ces der- nières étant supportées par le signal de luminance. Les caractéristiques de la sous-porteuse de chromi- nance dans les différents standards PAL, SECAM et autres sont définies dans des documents publiés relatifs à ces standards, et ne seront pas décrites en détail ici On va toutefois rappeler 5 brièvement les caractéristiques essentielles des standards PAL et SECAM car ces indications serviront à mieux comprendre l'invention. Dans le standard PAL, la fréquence de la sous-porteuse de chrominance est la même pour toutes les lignes Pour les salves d'identification, la phase du vecteur de modulation alterne entre + et -135 d'une ligne à la suivante La fréquence de la sous-porteuse de chrominance est normalisée à 4,43 M Hz. Dans le standard SECAM, on utilise deux fréquences de sous-porteuses de chrominance qui alternent d'une ligne à la suivante, respectivement à 4,25 M Hz et 4,40 M Hz Ces deux sous- porteuses de chrominance sont modulées en fréquence. Les téléviseurs multi-standards actuels doivent possé- der en interne des systèmes distincts destinés à décoder les signaux de luminance et de chrominance pour chacun des standards utilisés Ces téléviseurs doivent donc préalablement effectuer une identification du standard reçu. La figure 1 représente schématiquement un circuit classique d'identification de standard PAL Ce circuit comprend un comparateur de phase 10 délivrant un signal P actif si la différence de phase entre deux signaux d'entrée du comparateur est positive ou un signal N actif si cette différence de phase est négative Le comparateur 10 reçoit sur une première entrée les salves (BURST) susmentionnées à la fréquence de sous-por- teuse 4,43 M Hz L'autre entrée du comparateur 10 reçoit un signal Fp à la fréquence de sous-porteuse par l'intermédiaire d'un circuit 12 permettant de donner au signal Fp une phase de + 90 ou -90 Le choix de + 90 ou -90 est déterminé par l'état d'une bascule 14 (FF) cadencée par un signal Fh de fréquence égale à la fréquence ligne Le rôle de cette bascule 14 sera compris ultérieurement. Le signal P d'indication de signe positif commande une source de courant Ic reliée à une tension d'alimentation Vcc Le signal N d'indication de signe négatif commande une source de courant Id reliée en série entre la source Ic et la masse Les sources Ic et Id délivrent un courant de même valeur Le point de connexion entre les sources Ic et Id est relié à une borne A d'une capacité C dont l'autre borne est reliée à la masse En l'absence de commande de l'une des sources Ic et Id, la tension aux bornes de la capacité C est tirée vers une valeur Vref=Vcc/2 par un pont de résistances Rl et R 2 On note VA la tension sur la borne A et aux bornes de la capacité C. Les signaux P et N ne sont représentatifs que lors des salves BURST qui se produisent, comme on l'a précédemment indi- qué, au début de chaque ligne pendant des intervalles de temps courts (de l'ordre de 4 microsecondes sur 64 microsecondes de durée de ligne) Pour tenir compte de ceci, les sources de courant Ic et Id sont validées par un signal de fenêtre BG actif seulement pendant la durée de chaque salve BURST. Avec cette configuration, la capacité C se charge ou se décharge d'une valeur constante durant chaque salve BURST selon, respectivement, que le signal P ou le signal N est actif Les résistances Rt et R 2 sont de forte valeur pour ne pas notablement perturber la charge de la capacité C d'une salve à la suivante. Les éléments non encore décrits de la figure 1 le seront ultérieurement. La figure 2 représente les éléments différents par rapport à la figure 1 d'un circuit d'identification classique de standard SECAM La bascule 14 est ici reliée au comparateur de phase 10 dans une configuration o l'état de la bascule déter- mine si l'indication de signe fournie par le comparateur de phase 10 est inversée ou non par rapport au résultat de la comparaison Une première entrée du comparateur 10 reçoit les salves BURST La deuxième entrée du comparateur 10 est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une capacité Cl et d'une induc- tance LI reliées en parallèle, et à la première entrée par l'intermédiaire d'une capacité Cs La fréquence de résonance du circuit Ll Ci est réglée à une fréquence intermédiaire entre la fréquence de la sous-porteuse rouge et la fréquence de la sous- porteuse bleue Les autres éléments non représentés du circuit d'identification de standard SECAM sont identiques à ceux de la figure 1. Dans les circuits des figures 1 et 2, si l'on ignore la présence de la bascule 14, l'indication de signe fournie par le comparateur 10 s'inverse d'une ligne à la suivante lorsque le standard reçu est bon Le rôle de la bascule 14, dont 1 'état bascule à chaque ligne, est d' assurer que le comparateur 10 fournisse une indication de signe de polarité constante d'une ligne à la suivante lorsque le standard reçu est bon. La figure 3 A montre l'évolution de la tension VA aux bornes de la capacité C lorsque le standard reçu par l'un des circuits des figures 1 et 2 est le bon Selon l'état initial de la bascule 14, la tension VA progresse à sens constant par paliers se succédant à la fréquence ligne, soit en augmentant depuis la valeur Vref (en trait plein), soit en diminuant depuis la valeur Vref (en pointillés) Les phases de transition d'un palier au suivant correspondent aux phases de charge ou de décharge de la capacité C pendant les salves BURST Pour identi- fier le standard reçu, il suffit de détecter que la tension VA atteint une tension seuil haute Vref+Vt ou une tension seuil basse Vref-Vt Si le standard reçu est mauvais, la tension VA oscille aléatoirement autour de la valeur Vref et, en principe, n'atteint pas les tensions seuil Vref+Vt et Vref-Vt. Dans une réalisation particulière de circuit d'identi- fication, on cherche à obtenir une charge de la capacité C lorsque le standard reçu est le bon Dans ce cas lorsque l'état initial de la bascule 14 est erroné, c'est-à-dire lorsque la capacité C commence par se décharger quand le standard reçu est bon, il faut inverser l'état de la bascule 14 pour inverser la polarité de l'indication de signe (P, N) fournie par le compa- rateur de phase 10 Cette inversion est réalisée grâce, comme le représente la figure 1, à un comparateur 16 qui fournit un signal R de "remise à l'heure" de la bascule 14 lorsque la tension aux bornes de la capacité C atteint la valeur seuil basse Vref-Vt. La figure 3 B montre l'évolution de la tension VA, dans le cas ci-dessus, lorsque le standard reçu est bon L'état initial de la bascule 14 est erroné La tension VA commence par décroître par paliers A un instant tl, la tension VA franchit la tension seuil basse Vref-Vt et le signal R de remise à l'heure de la bascule 14 est activé Tant que le signal R est actif, la bascule 14 reste à son dernier état, ce qui équivaut à une inversion de l'état de la bascule lors de la prochaine phase de transition commençant à un instant t 2 A partir de l'instant t 2, la tension VA croît et franchit de nouveau la tension seuil Vref-Vt; le signal R est désactivé Alors, la tension VA se met à croître par paliers et finit par atteindre la tension seuil haute Vref+Vt, ce qui est détecté par un comparateur 18 Alors, le comparateur 18 indique que le standard reçu est identifié. La présente invention, comme on le verra ultérieure- ment, s'applique seulement à un tel circuit d'identification à un seul seuil de détection (Vref+Vt). Le fonctionnement réel des circuits des figures 1 et 2 n'est pas idéal En fait, chacun de ces circuits peut détecter un mauvais standard comme étant le bon par suite de la présence de bruit dans les signaux reçus et de phénomènes de variation de phase parasites Ces phénomènes aléatoires entraînent, sur une longue durée, autant d'indications de signe positif que d ' indications de signe négatif en sortie du comparateur 10. Toutefois, sur une courte durée, il peut apparaître un nombre suffisant d'indications positives par rapport aux indications négatives pour que la tension aux bornes de la capacité C atteigne le seuil de détection Vref+Vt, ce qui entraîne une fausse détection. Une solution pour remédier à ce problème consiste à augmenter la durée avant détection en ralentissant la progres- sion de la tension VA Ceci est effectué en diminuant la valeur des courants Ic et Id ou la valeur des résistances de rappel Rl et R 2 Cette solution entraîne toutefois une diminution de la sensibilité du circuit d'identification et l'on ne pourra plus identifier le standard de signaux très bruités La présence de bruit entraîne, même si le standard reçu est bon, l'occurrence de temps à autre d'indications de signe de mauvaise polarité. Ces indications parasites peuvent empêcher la tension VA d'at- teindre le seuil de détection, surtout si la progression de la tension VA est ralentie. Une autre solution consiste à mettre en parallèle plusieurs circuits d'identification fonctionnant selon des critères de détection différents Cette solution est complexe. Encore une autre solution consiste, avant de sélec- tionner un standard, à vérifier les indications des différents circuits d'identification de standard et à recommencer une phase d'identification (ramener la tension aux bornes de la capacité C à la valeur Vref), jusqu'à ce qu'un seul des circuits d'identi- fication indique une détection Cette méthode est longue; une phase d'identification se fait environ sur deux trames. Un objet de la présente invention est de prévoir un circuit d'identification de standard à un seul seuil de détec- tion, particulièrement fiable tout en restant simple et ayant une bonne sensibilité dans le bruit. Cet objet est atteint selon l'invention grâce à un fonctionnement symétrique du circuit (à courants de charge et de décharge de la capacité C égaux) lorsque la tension VA est dans une plage comprenant le seuil de remise à l'heure (Vref-Vt), et à un fonctionnement asymétrique (à courant de décharge supérieur au courant de charge) lorsque la tension VA est dans une plage comprenant le seuil de détection (Vref+Vt). La présente invention vise plus particulièrement un circuit d'identification de standard télévisé comprenant: un comparateur de phase monté selon une configuration pour fournir une indication de signe tendant à avoir toujours la même polari- té lorsque le standard est celui à identifier; des sources de courant constant de même valeur de charge et de décharge d'une capacité, ces sources étant activées respectivement par l'une et l'autre des polarités de ladite indication lors d'intervalles de temps périodiques de longueur constante; une bascule associée au comparateur de phase pour basculer la polarité de l'indica- tion de signe si la tension aux bornes de la capacité atteint une première tension seuil extrême; un détecteur de standard, actif lorsque la tension aux bornes de la capacité franchit une deuxième tension seuil extrême Selon l'invention il est prévu des moyens actifs lorsque la tension aux bornes de la capacité entre dans une plage comprenant la deuxième tension seuil extrê- me, pour accroître d'un facteur prédéterminé le courant de la source de charge ou de décharge qui tend à éloigner la tension aux bornes de la capacité de la deuxième tension seuil extrême; ladite plage commençant à une tension seuil intermédiaire entre les première et deuxième tensions seuil extrêmes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdits moyens comprennent un deuxième comparateur recevant en entrée la tension aux bornes de la capacité et ladite tension seuil intermédiaire, et une source de courant constant supplé- mentaire reliée, sous l'action du deuxième comparateur, en parallèle sur la source de courant de charge ou de décharge qui tend à éloigner la tension aux bornes de la capacité de la tension seuil extrême.30 Selon un mode de réalisation de la présente invention, le deuxième comparateur comprend un étage différentiel à deux transistors, ladite source de courant supplémentaire formant la charge d'émetteur des transistors, une borne flottante de la capacité étant reliée au collecteur et à la base d'un premier des transistors. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit premier transistor est monté selon une configuration Darlington. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la source de courant supplémentaire est formée par un transistor relié en parallèle sur la base et l'émetteur d'un transistor de sortie de miroir de courant, formant la source de courant sur laquelle la source de courant supplémentaire doit être reliée en parallèle. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: les figures 1 et 2, précédemment décrites, représen- tent sous forme simplifiée deux circuits classiques d'identifi- cation de standard; les figures 3 A et 3 B, précédemment décrites, représen- tent des évolutions de la tension aux bornes d'une capacité des circuits des figures 1 et 2; la figure 4 représente un mode de réalisation classi- que de sources de courant de charge et de décharge de la capa- cité des circuits des figures 1 et 2; la figure 5 représente un mode de réalisation d'un dispositif selon la présente invention incorporé dans le circuit de la figure 4; et la figure 6 représente l'évolution de la tension aux bornes de la capacité dans un cas o l'on aurait un fonctionne- ment asymétrique sur toute la plage comprise entre un seuil de détection et un seuil de remise à l'heure. La figure 4 représente une façon classique de réaliser les sources de courant de charge et de décharge Ic, Id des cir- cuits d'identification des figures 1 et 2 Les sorties d'indi- cation de signe P et N du comparateur 10 des figures précédentes sont appliquées aux entrées d'un étage différentiel à deux tran- sistors PNP Qi et Q 2 Les émetteurs des transistors Qi et Q 2 sont chargés par une source de courant constant I reliée à la tension Vcc La source I est en outre activée par le signal BG de fenêtre de salve Le transistor Qi reçoit sur sa base le signal P et son collecteur est relié à l'entrée d'un miroir de courant formé de transistors NPN Q 3 et Q 4 Le transistor Q 3 est connecté en diode, c'est-à-dire que son collecteur et sa base sont reliés ensemble Le collecteur et la base du transistor Q 3 forment l'entrée du miroir et sont reliés à la base du tran-10 sistor Q 4 Le collecteur du transistor Q 4 forme la sortie du miroir Les émetteurs des transistors Q 3 et Q 4 sont reliés à la masse. Le transistor Q 2 reçoit sur sa base le signal N et son collecteur est relié à l'entrée d'un miroir formé de transistors NPN Q 5 et Q 6 connectés de la même manière que les transistors Q 3 et Q 4, le transistor Q 5 étant celui connecté en diode Le collecteur du transistor Q 6 est relié à la tension Vce et les émetteurs des transistors Q 5 et Q 6 sont reliés au collecteur du transistor Q 4 et à la borne A de la capacité C De plus, le miroir Q 3, Q 4 est un miroir multiplieur par un facteur n+i et le miroir Q 5, Q 6 est un miroir multiplieur par un facteur n Ceci est obtenu en choisissant adéquatement les surfaces des transis- tors Q 3 à Q 6. Lorsque le signal N est actif, le transistor Q 2 est bloqué et le transistor Qi est passant Le courant de la source I passe intégralement dans le transistor Qi et se retrouve à l'entrée du miroir Q 3, Q 4 On retrouve dans le collecteur du transistor Q 4 un courant de valeur (n+l)I déchargeant la capa- cité C Lorsque le signal P est actif, le transistor Qi est bloqué et le transistor Q 2 est passant Le courant I passe inté- gralement dans le transistor Q 2 et se retrouve à l'entrée du miroir Q 5, Q 6 Le courant de collecteur du transistor Q 6 s'éta- blit à n I et la somme des courants d'émetteur des transistors Q 5 et Q 6, (n+l)I, charge la capacité C. La figure 5 représente à l'intérieur d'un cadre en pointillés un mode de réalisation de dispositif selon l'inven- tion permettant, dans le circuit de la figure 4, d'augmenter le courant de décharge de la capacité C d'un facteur constant lors- 5 que la tension VA aux bornes de la capacité C devient supérieure à une valeur Vo sensiblement égale à Vref Ce dispositif comprend un étage différentiel à deux transistors NPN Q 7 et Q 8. Les émetteurs des transistors Q 7 et Q 8 sont reliés au collecteur d'un transistor NPN Q 9 relié en parallèle sur la base et l'émet- teur du transistor Q 4 Le rapport de surface entre les tran- sistors Q 9 et Q 3 est égal à m Avec cette configuration, le transistor Q 9 sert de source de courant fournissant un courant égal au courant de collecteur du transistor Q 3 multiplié par m. La base du transistor Q 7 reçoit la tension Vo et le collecteur du transistor Q 7 est relié à la tension Voe Le collecteur du transistor Q 8 est relié à la borne A de la capacité C Le tran- sistor Q 8 est monté en Darlington avec un transistor Q 10 dont la base est reliée à la borne A et dont le collecteur est relié à la tension Vcc Avec cette configuration, lorsque la tension sur la borne A est inférieure à Vo+Vbe (Vbe désignant la tension base-émetteur du transistor Q 10), le transistor Q 7 est passant et le transistor Q 8 est bloqué Alors, le transistor Q 7 dérive la totalité du courant de collecteur du transistor Q 9 Dans ces conditions, le fonctionnement du circuit est le même que celui de la figure 3. Lorsque la tension VA devient supérieure à Vo+Vbe, le transistor Q 8 devient passant et le transistor Q 7 se bloque Le courant de collecteur du transistor Q 9 est alors intégralement dérivé de la borne A Ce courant est nul lorsqu'on n'est pas en phase de décharge de la capacité C, c'est-à-dire lorsque le courant de collecteur du transistor Q 3 est nul En phase de décharge de la capacité C, celle-ci sera déchargée par un cou- rant égal à (n+ 1 +m)I, alors qu'en phase de charge, la capacité est chargée avec un courant égal à (n+l)I. il Ainsi, tant que la tension aux bornes de la capacité C reste inférieure à Vo+Vbe, la capacité est chargée ou déchargée, en fonction des indications de signe fournis par le comparateur de phase 10, avec un courant (n+l)I Dès que la tension aux bornes de la capacité C dépasse la valeur Vo+Vbe, la capacité C est toujours chargée avec un courant (n+ l)I mais déchargée avec un courant (n+l+m)I Par conséquent, lorsque la tension aux bornes de la capacité C se trouve dans la plage comprise entre Vo+Vbe et Vref+Vt, on donne davantage de poids à une indication négative qu'à une indication positive. Comme on l'a précédemment indiqué, lorsqu'un signal de mauvais standard est reçu, les indications de signe fournis par le comparateur 10 sont sensiblement aléatoires, et le nombre d'indications positives est égal au nombre d'indications néga- tives sur une longue durée Toutefois, sur une courte durée, il peut s'avérer que le nombre d'indications positives est suf- fisamment supérieur au nombre d'indications négatives pour que la tension VA atteigne le seuil de détection Vref+Vt En donnant davantage de poids aux indications négatives, on retarde l'ins- tant o la tension VA est susceptible d'atteindre le seuil de détection et on augmente les chances d'avoir un même nombre d'indications négatives que d'indications positives, c'est-à- dire les chances de ne pas faire varier la tension aux bornes de la capacité C. Par ailleurs, lorsqu'un signal du bon standard est reçu, en principe, toutes les indications de signe finiront par être des indications en majorité positives, ce qui entraine que le poids plus élevé affecté aux indications négatives affecte peu la vitesse de charge de la capacité C De plus, le courant de charge ne devant pas être choisi à une valeur faible pour prolonger la durée de détection (c'était une des solutions clas- siques pour limiter les fausses détections), la sensibilité dans le bruit du circuit selon l'invention est peu affectée. Un système entièrement asymétrique, c'est-à-dire o le courant de décharge est supérieur au courant de charge sur toute la plage de variation de la tension VA, n'est pas envisageable. La figure 6 montre ce qui se produirait en pareil cas Cette figure montre l'évolution de la tension VA lorsque le standard reçu serait bon et lorsque 1 ' état initial de la bascule 14 serait initialement erroné La tension VA commence par décroître par paliers et atteint le seuil Vref- Vt, par exemple à un instant t 3 o la tension VA a une valeur proche de la valeur du palier précédent Le signal R de remise à 1 ' heure est activé et la bascule 14 reste à son état de l'instant t 3 au début t 4 de la prochaine phase de transition de palier A 1 'instant t 4, la tension VA croît, mais ne franchit pas de nouveau le seuil Vref-Vt, ce qui est tout à fait possible car le courant de charge est inférieur au courant de décharge Par conséquent, le signal R reste actif et la bascule 14 reste au même état au début t 5 de la prochaine phase de transition A l'instant t 5, la tension VA décroît La tension VA ne pourra plus franchir le seuil Vref-Vt et on ne détectera jamais que le20 standard reçu est le bon. On peut citer les valeurs numériques suivantes à titre d'exemple: Vo = Vref = Vce/2 I = 50 microamperes C = 10 nanofarads n = 4. La valeur du courant de collecteur du transistor Q 9 peut être choisie entre 10 à 30 % de celui du transistor Q 4, par exemple 20 % avec m= 1.30 De nombreuses variantes et modifications de la pré- sente invention apparaîtront à l'homme du métier Par exemple, la base du transistor Q 8 peut être directement reliée à la borne A de la capacité C La tension Vo peut avoir n'importe quelle valeur voisine de Vref Le courant de charge sera augmenté par rapport au courant de décharge si le seuil de détection de standard est le seuil bas Vref-Vt. REVENDICAT IONS 1 Circuit d'identification de standard télévisé comprenant: un comparateur de phase ( 10) monté selon une confi- guration pour fournir une indication de signe (P,N) tendant à avoir toujours la même polarité lorsque le standard est celui à identifier; des sources de courant constant (Ic, Id) de même valeur de charge et de décharge d'une capacité (C), ces sources étant activées respectivement par l'une et l'autre des polarités de ladite indication lors d'intervalles de temps périodiques de longueur constante; une bascule ( 14) associée au comparateur de phase pour basculer la polarité de l'indication de signe si la tension (VA) aux bornes de la capacité atteint une première tension seuil extrême (Vref-Vt); un détecteur ( 18) de standard, actif lorsque la tension aux bornes de la capacité franchit une deuxième tension seuil extrême (Vref+Vt); caractérisé en ce qu'il comprend des moyens actifs lorsque la tension aux bornes de la capacité entre dans une plage compre- nant la deuxième tension seuil extrême, pour accroître d'un facteur prédéterminé le courant de la source de charge ou de décharge qui tend à éloigner la tension aux bornes de la capa- cité de la deuxième tension seuil extrême; ladite plage commençant à une tension seuil intermédiaire (Vo) entre les première et deuxième tensions seuil extrêmes. 2 Circuit d'identification de standard selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens compren- nent un deuxième comparateur (Q 7, Q 8) recevant en entrée la tension aux bornes de la capacité (C) et ladite tension seuil intermédiaire (Vo), et une source de courant constant supplé- mentaire (Q 9) reliée, sous l'action du deuxième comparateur, en parallèle sur la source de courant de charge ou de décharge qui tend à éloigner la tension aux bornes de la capacité de la ten- sion seuil extrême (Vref+Vt). 5 3 Circuit d'identification de standard selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième comparateur comprend un étage différentiel à deux transistors (Q 7, Q 8), ladite source de courant supplémentaire (Q 9) formant la charge d'émetteur des transistors, une borne flottante (A) de la capa-10 cité (C) étant reliée au collecteur et à la base d'un premier (Q 8) des transistors. 4 Circuit d'identification selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit premier transistor (Q 8) est monté selon une configuration Darlington.15 5 Circuit d'identification selon la revendication 3, caractérisé en ce que la source de courant supplémentaire est formée par un transistor (Q 9) relié en parallèle sur la base et l'émetteur d'un transistor de sortie (Q 4) de miroir de courant, formant la source de courant sur laquelle la source de courant20 supplémentaire doit être reliée en parallèle.