專利名稱：模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號箱位電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用以對施加在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)上的交流信號中的直流分量予以箝位的電路。
當(dāng)交流信號耦合在ADC上時，其平均值或直流分量必須建立在一預(yù)定電壓電平上，以有效利用ADC的動態(tài)范圍。此外，時常希望使多個信號多路復(fù)用到公用ADC的輸入端上，而且希望確保上述多個信號的直流電平箝位在同一電平上。例如，在依數(shù)字方式單獨處理已調(diào)制彩色分量信號的電視接收機中，必須確保該分量信號的平均值(例如，0)準確地建立，以避免使彩色誤差引入再生的圖像中。
典型的ADC輸入箝位電路見述于美國專利US4，859，871中，在該電路中有一個比較器耦合于ADC的輸出端上，向ADC輸入端處的直流箝位電路提供箝位控制信號。當(dāng)信號幅度應(yīng)在一個已知的或預(yù)定電平上的時段期間，使該信號與一個固定的基準值相比較，以提供所希望的直流輸入信號電平與實際的直流輸入信號電平之間的差值測量。此差值的存在可使箝位電路在達成所希望電平的方向上調(diào)整實際的直流電平。在比較時段結(jié)束時，有效切斷該直流調(diào)電路與輸入信號通路的連接。此輸入直流電平一直保持到下一次比較時段儲存于輸入信號電路通路內(nèi)的電容器上為止。
已知的ADC箝位電路的比較電路往往都是相當(dāng)復(fù)雜的。根據(jù)本發(fā)明，ADC輸入箝位電路的比較電路可以取消。
箝位電路(用以調(diào)整與ADC交流耦合的一個信號的直流電壓)包括直流電平調(diào)節(jié)電路，與ADC輸入端相耦合，邏輯電路，響應(yīng)由ADC提供的輸出樣品中的一個比特，向上述直流電平調(diào)節(jié)電路提供控制信號。
圖 1示出包含有本發(fā)明在內(nèi)的視頻信處理電路一部分的方塊圖。
圖 2示出用于

圖1電路中的各種時鐘信號的定時圖。
圖 3示出體現(xiàn)本發(fā)明的箝位電路的原理圖。
圖 4和5分別示出為8比特二進制碼及2補碼值的比特型式表(局部)。
本發(fā)明將在視信處理系統(tǒng)環(huán)境中予以描述;但是，應(yīng)該理解本發(fā)明并不局限于這種應(yīng)用。
在圖1中，由一個信號源(圖中未畫出)供應(yīng)的三個模擬視頻分量信號Y(亮度)U和V(色差信號)施加在各自相應(yīng)的耦合電容器13，2和3上。Y信號經(jīng)直流箝位器14施加在ADC 15上，直流箝位器14調(diào)節(jié)施加在ADC 15上的亮度信號的直流值。ADC 15產(chǎn)生代表該亮度信號的數(shù)字代碼(例如，二進制數(shù)字代碼)，該數(shù)字代碼施加在信號處理電路17上用以進行數(shù)字信號域中的隨后處理。來自ADC 15的輸出樣值還耦合到比較器16上，此比較器檢查每一水平消隱時段內(nèi)的樣值(例如，黑電平樣值)和產(chǎn)生用以控制箝位電路14的信號。
U和Y色差信號經(jīng)直流箝位電路4和5耦合到2比1模擬信號復(fù)用器6的各自相應(yīng)輸入端(1，0)上。復(fù)用器(MUX)6將U和V信號交替地耦合到ADC 7輸入端上，此ADC向數(shù)字信號處理器9提供U和V信號交錯的數(shù)字代碼。
箝位電路4和5由ADC 7所提供數(shù)字樣值中的最高有效位比特MSB控制。由于該信號系由復(fù)用器6時分復(fù)用，而用ADC 7提供交錯的信號樣值，因此箝位電路4和5必須響應(yīng)于ADC 7的相對應(yīng)的輸出信號而予以適當(dāng)定時或同步化。
信號產(chǎn)生器12提供適合的同步信號。茲假定水平行同步信號“F同步”和系統(tǒng)時鐘信號施加在信號產(chǎn)生器12上。信號產(chǎn)生器12按傳統(tǒng)方法產(chǎn)生三個信號FM，F(xiàn)B和ADC時鐘。這三個信號在圖2中示出其一部分。ADC時鐘信號施加在ADC 7和15上用以控制信號轉(zhuǎn)換的時刻。ADC時鐘速率可為色度分量副載波頻率的倍數(shù)。信號FM是復(fù)用器的器6的控制時鐘，此信號在本實例中，系為信號ADC時鐘速率的一半。當(dāng)信號FM為高電平和低電平時，促使復(fù)用器將信號V和U分別耦合到ADC 7上。這樣，由ADC 7所提供的相間的數(shù)字樣值，與號U的樣值相對應(yīng)，而中間介入的數(shù)字樣值與信號V的樣值相對應(yīng)。
由ADC 7提供的U和V樣值的MSB分別耦合到箝位電路4和5上。此等MSB分別響應(yīng)信號FM及其補碼，是經(jīng)由鎖存器18和19從ADC 7可得到的交錯的樣值序列中抽取的。參閱圖2，標(biāo)注“I/O ADC”的一排小方塊部分地示出了施加在輸入端上及來自ADC 7輸出的樣值序列。標(biāo)注“U鎖存”和“V鎖存”的兩排小方塊列與來自鎖存器18和19的U和V樣值的MSB序列相對應(yīng)。應(yīng)該注意的是，返回施加在箝位電路上的MSB相對于由復(fù)用器當(dāng)前所選取的信號樣值在時間上延遲。茲假定該信號的電平在執(zhí)行箝位的時段內(nèi)基本上是恒定不變的，這樣，在MSB信號路徑上的這些反饋延遲是不重要的。
當(dāng)傳輸信號的直流量是預(yù)定電平時，信號FB辨別信號時段。在視頻信號中，這些時段可能與水平同步脈沖沿與實際的視信間之時段相對應(yīng)，這些時段與信號“F同步”的脈沖出現(xiàn)有關(guān)。因此，信號FB從信號“F同步”和系統(tǒng)時鐘導(dǎo)得的。
認為信號U和V具有與以0伏特平均值據(jù)幅調(diào)制正弦波相對應(yīng)的有效時段，及至少部分由信號FB的脈沖所限定的無效時段。在無效時段期間，此信號與一恒定值(理想上為0伏特)相對應(yīng)。茲假定ADC提供于范圍為0至255(十進位)的8比特二進位樣值。這些值皆為單極性值，部分地示于圖4中。圖1中的反相器8插接在最高有效位比特MSB線內(nèi)以使MSB反相，借此使ADC所提供的單極性值變換為2的補碼樣值。當(dāng)這樣的值施加在具有“0”和“1”的處理器9上時，MSB分別被視為正和負值。換言之，二進制值等于或大于128者皆予重新分配正值0至127，而二進位值由127至0重新分配值為-1至-128。為使ADC 7適當(dāng)響應(yīng)0為平均值的雙極性信號，雙極性信號的直流電平必須箝位于提供128(十進位)的二進位輸出的電平相對應(yīng)的電壓上。從圖4可看出，等于或大于128的任一二進制樣值都是“1”，小于128的任何二進制樣值皆為“0”。由于希望使輸入直流電平建立為與二進制128相對應(yīng)的值，可利用MSB來控制輸入箝位電路。亦即，若MSB為“1”或“0”時，此箝位電路響應(yīng)MSB而調(diào)節(jié)為分別使直流輸入電平減量或增量。在穩(wěn)定狀態(tài)時，直流輸入電平將在與0平均值相對應(yīng)的電壓上下振蕩，但是，這個振蕩的幅度是無關(guān)重要的。
圖5部分地示出8比特的2被碼數(shù)字值的比特型式。可以看出所有正值皆具有“0”MSB，而所有負值皆具有“1”MSB。因此，若ADC產(chǎn)生2的補碼樣值時，可利用MSB或“符號位”來控制輸入箝位電路以將輸入直流電平調(diào)整為與0伏特相對應(yīng)的數(shù)值。
又，若ADC提供某種替代碼而接著變換為二進制或2的補碼形式時，可使用已轉(zhuǎn)換的樣值的MSB來控制輸入箝位電路。
圖3示出箝位電路的一個實例，此電路可實施圖1所示的箝位電路4，5和14。在圖3中，二極管式連接的p型晶體管P1、電阻器R1和二極管式連接的n型晶體管N1串聯(lián)耦合在于相對的正和負電源端子之間。在此串聯(lián)連接體中傳導(dǎo)的電流是電源電位n和p型晶體管的閾值電位及電阻器R1的阻值的函數(shù)，該電流可準確預(yù)知。在各相關(guān)晶體管P1和N1的柵極上所產(chǎn)生電位恰足以使晶體管P1和N1偏置以導(dǎo)通該電流。第二p型晶體管其漏極與耦合電容器(例如電容器2)和復(fù)用器6之輸入的互連點20相耦合。晶體管P2的柵極與晶體管P1的柵極相耦合，而晶體管P2的源極經(jīng)晶體管P3所組成的開關(guān)與正電源端子相耦合。當(dāng)開關(guān)P3閉合時，晶體管P2使電流傳導(dǎo)至互連點20，此電流與晶體管P1所導(dǎo)通的電流成比例。由晶體管P2所導(dǎo)通的電流在電容器20上積分，旦傾向于使互連點上的電位朝正電源電位提升。當(dāng)開關(guān)P3為開路時，乃迫使晶體管P2不導(dǎo)通，在電容器C2上的積分電荷使直流電位保持在已建立的數(shù)值上，直到晶體管P2再度處于導(dǎo)通狀態(tài)時為止。晶體管P1、N1、P2和P3等構(gòu)成為一門控電流源，以有選擇地向互連點20提供電流。同樣，晶體管P1、N1、N2和N3等構(gòu)成為一門控吸流器，用以有選擇地從互連點20吸取電流。
此吸流器和電流源皆由門電路24和22制約，以在互不相同的時段內(nèi)導(dǎo)通。
在信號箝位時段內(nèi)出現(xiàn)的定時信號FB施加在門電路22和24的各自的第一輸入端上。由鎖存器(例如圖1中的鎖存器18)或ADC的輸出所提供的MSB施加在門電路22和24的各自的第二輸入端上。門電路22和24的輸出信號分別是標(biāo)稱的邏輯高值和低值，此等邏輯值使開關(guān)P3和N3保持開路。在信號FB脈沖出現(xiàn)期間，若MSB為邏輯低值，則門電路22將呈現(xiàn)邏輯低值，制約開關(guān)P3閉合。代之以，若MSB為邏輯高值，則門電路24將呈現(xiàn)邏輯高輸出值，而制約開關(guān)N3閉合。這樣，須視在箝位時段內(nèi)MSB是高值還是低值而使門控電流源或吸流器中的一個或另一個將會導(dǎo)通，以使互連點20上的電位朝著相應(yīng)于128(十進位)的二進位輸出的希望值減小或加大。
圖3所示的緩沖放大器與箝位電路4′輸出相連接。這個放大器呈現(xiàn)高輸入和低輸出的阻抗，且當(dāng)ADC輸入呈現(xiàn)低阻抗或箝位電路與復(fù)用器輸入端相耦合時，包括此放大器在內(nèi)以隔離存儲在電容器2上的電荷。在后一狀況時，緩沖器被包括在內(nèi)阻礙復(fù)用到ADC輸入端的一個信號的直流電平無法耦合回去，并影響復(fù)用到ADC的第二信號的直流電平。在前一狀況時，緩沖器阻礙存在該電容器上的電荷不致泄漏掉和不致產(chǎn)生DC漂移。
應(yīng)該理解，在調(diào)整時段期間，輸入信號無須呈現(xiàn)恒定值，但可以呈現(xiàn)恒定振幅振蕩信號(諸如視頻信號的彩色基準副載波)。只要ADC的樣值定時被配置以提供依振蕩信號平均值對稱的樣值，箝位電路將有助于使輸入直流電平收斂到希望值。
權(quán)利要求
1.由以下各部件組合的組合物一個模擬信號輸入端子，用以施加一個輸入信號，該輸入信號的一些預(yù)定部分呈現(xiàn)預(yù)定值；控制信號產(chǎn)生裝置，用以提供控制信號，以指示“上述預(yù)定部分中的一些已發(fā)生”；一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用以使施加在其輸入端的模擬信號轉(zhuǎn)換為具有包括最高有效位MSB在內(nèi)的多個比特的數(shù)字樣值；耦合裝置，用以使上述的輸入端與上述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相耦合的裝置；其特征在于上述耦合裝置包括箝位電路，響應(yīng)上述控制信號和上述多個比特中的一個比特，上述的單一比特由上述最高有效位MSB組成，用以調(diào)整施加在上述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上的模擬信號的直流值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，上述箝位電路包括有一個門控吸流器和一個門控電流源，二者具有各自的電流輸出端，所述的輸出端與上述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相耦合，并具有各自的控制電極;邏輯電路，響應(yīng)上述控制信號和上述最高有效位MSB，用以產(chǎn)生第一和第二開關(guān)信號，所述的開關(guān)信號分別與上述門控電流源和上述門控吸流器的各控制電極相耦合，上述開關(guān)信號制約上述門控電流源和門控吸流器，以在上述預(yù)定部分中的一些部分出現(xiàn)時，以相互不同的方式導(dǎo)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，上述耦合裝置還包括一個復(fù)用器，其輸出端與上述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相耦合，且至少有一個輸入端;及一個電容器，耦合于上述模擬信號輸入端與上述的至少一個輸入端之間，上述箝位電路耦合在上述電容器與上述復(fù)用器之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合物，其特征在于，另一個模擬信號輸入端子，用以施加另一個輸入信號，該輸入信號預(yù)定部分呈現(xiàn)預(yù)定值;另一個電容器，耦合在上述另一個模擬信號輸入端與上述復(fù)用器的第二輸入端之間;及另一個箝位電路，耦合在上述的另一個電容器與上述復(fù)用器的第二輸入端之間，響應(yīng)上述控制信號和上述MSB，用以調(diào)整施加在上述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的上述另一輸入信號的直流值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合，其特征在于第一和第二鎖存器裝置，其各自的輸入端被耦合用以接收上述數(shù)字信號的上述MSB，其各自的輸出端分別與上述箝位電路和上述另一個箝位電路耦合，上述第一鎖存器裝置被控制以存儲上述數(shù)字樣值中被選定的一些數(shù)字樣值的MSB，上述第二鎖存器裝置被控制以存儲上述數(shù)字樣值中其它樣值的MSB。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合物，其特征在于，一個緩沖放大器耦合在上述電容器與上述至少一個輸入端子之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合物，其特征在于，所述組合物包括視頻信號處理系統(tǒng)的一部分，上述的輸入信號及上述的另一輸入信號是相應(yīng)的第一和第二色差信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述的MSB與一個符號位相對應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明的箝位電路用以調(diào)整耦合到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的交流信號中的直流電壓。該箝位電路包括有與上述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相耦合的直流電平調(diào)整電路，邏輯電路，響應(yīng)由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器所提供的輸出樣值中的一個比特，向上述直流電平調(diào)整電路提供控制信號，以控制直流電平調(diào)整電路，以使交流信號中的直流電平調(diào)整到所望之?dāng)?shù)值上。
文檔編號H03M1/10GK1063986SQ9210073
公開日1992年8月26日 申請日期1992年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月4日
發(fā)明者T·J·克里斯托弗 申請人:湯姆森消費電子有限公司