Формирователь телевизионного сигнала

 

1. ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА, содержащий генератор сигналов управления, тактирующие выходы которого подключены к соответствующим входам преобразователя уровней напряжениями матрицу приборов с переносом заряда, тактовые шины которой соединены с соответствующими выходами преобразователя уровней напряжения, состоящую из и вертикальных регистров и горизонтального выходного регистра , который через детектор зарядов , выход которого является выходом матрицы приборов с переносом заряда. соединен с входом усилителя, о т л ичающийся тем, что, с целью снижения потребления электрической энергии, введен автотрансформатор начало обмотки которого соединено с одной тактовой шиной горизонтального выходного регистра, конец обмотки с другой тактовой шиной горизонтального выходного регистра, а отвод обмотки - с хронизирующим выходом генератора сигналов управления, в матрицу приборов с переносом заряда введены п вертикальных буферных регистров , информационные входы которых соединены с выходами соответствующих вертикальных регистров, а выходы с соответствующими входами горизон (Я тального выходного регистра, а тактовые шины вертикальных буферных с регистров подключены к дополнительным выходам преобразователя уровней напряжения. 2. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что каждый Сл вертш альньА буферный регистр состоО: ит, из, двух элементарных приборов с ю переносом заряда. оь Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПИГИ ЛИН

4(s1l Н 04 N 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3596580/24-09 (22) 26.05.83 (46) 15.05.85. Бюл. Ф 18 (72) Б.А.Котов и О.А.Черевань (53) 621,397.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Ф 603147, кл. Н 04 N 5!30, 1975.

2. Березин В.Ю. и др. Телевизионная камера на матрице приборов с зарядовой связью. — Техника кино и телевидения", 1977, Ф б, с. 54-59 (прототип). (54)(57) 1. ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА, содержащий генератор сигналов управления, тактирующие выхо. ды которого подключены к соответствующнм входам преобразователя уровней напряжения и матрицу приборов с переносом заряда, тактовые шины которой соединены с соответствующими выходами преобразователя уровней напряжения, состоящую из и вертикальных регистров и горизонтального выходного регистра, который через детектор зарядов, .выход которого является выходом матрицы приборов с переносом заряда, соединен с входом усилителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения потребления электрической энергии, введен автотрансформатор начало обмотки которого соединено с одной тактовой шиной горизонтального выходного регистра, конец обмотки— с другой тактовой шиной горизонтального выходного регистра, а отвод обмотки — с хронизирующим выходом генератора сигналов управления, в мат-. рицу приборов с переносом заряда введены и вертикальных буферных регистров, информационные входы которых соединены С выходами соответствующих вертикальных регистров, а выходы— с соответствующими входами горизонтального выходного регистра, а тактовые шины вертикальных буферных регистров подключены к дополнительным выходам преобразователя уровней напряжения.

2. Формирователь по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что каждый вертикальный буферный регистр состоит из двух элементарных приборов с переносом заряда.

1 11562

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано при построении портативных телевизионных камер, в которых преобразование световой информации в электрический сигнал осуществляется с помощью приборов с переносом заряда.

Известен формирователь телевизионного сигнала, содержащий фоточувствительную матрицу приборов с поверх1ностным переносом заряда, два генера тора ортогональных функций, ЩП-транзисторы, блок ввода сигнала, два переключателя полярности выходного кода и усилитель, причем выходы первого генератора сигналов ортогональ15 ных функций подключены через первый переключатель полярности выходного кода к строчным шинам фоточувствительной матрицы приборов с поверхностным переносом заряда, столбцовые шины которой подключены одновременно к блоку ввода сигнала и к истокам МДП-транзисторов, затворы и строки которых соединены параллель25 но, первые электроды дополнительнои строчной шины фоточувствительной матрицы приборов с поверхностным переносом заряда и второй переключатель полярности выходного кода подключены к выходам второго генератора ортогональных функций, а вторые электроды дополнительной строчной шины соединены вместе и подключены к истоку отдельного ИДП-транзистора и к входу усилителя (11 . 3$

Недостатком такого формирователя телевизионного сигнала является сравнительно большая мощность потребления электрической энергии, которая обусловлена потерями, возникаю-40 шими при переключении уровней напряжения на строчных и столбцовых шинах фоточувствительной матрицы приборов с переносом заряда.

Наиболее близким к изобретению 45 по технической сущности является формирователь телевизионного сигнала, содержащий генератор сигналов управления, тактирующие выходы которого подключены к соответствующим входам 50 преобразователя уровней напряжения, и матрицу приборов с переносом заряда, тактовые шины которой соединены с соответствукнцими выходами преобразователя уровней напряжения, 55 состоящую иэ л вертикальных регистров и горизонтального выходного регистра, который через детектор

66 зарядов, выход которого является выходом матрицы приборов с переносоч заряда, соединен с входом усилителя 121.

Недостатком этого формирователя телевизионного сигнала является также значительное потребление им электрической энергии, что обусловлено ее потерями, которые возникают в процессе периодических переключений уровней напряжений на тактовых шинах горизонтального регистра МаТ рицы приборов с переносом заряда, обладающих значительной электроемкостью С q, периодически перерезаряжающейся в зависимости от уровня напряжения.

Цель изобретения — снижение потребления электрической энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь телевизионного сигнала, содержащий генератор сигналов управления, тактирующие выходы которого подключены к соответствующим входам преобразователя уровней напряжения, и матрицу приборов с переносом заряда, тактовые шины кото-. рой соединены с соответствующими выходами преобразователя уровней напряжения, состоящую иэ п вертикальных регистров и горизонтального вьг ходного регистра, который через детектор зарядов, выход которого является выходом матрицы приборов с переносом заряда, соединен с входом усилителя, введен автотрансформатор, начало обмотки которого соединено с одной тактовой шиной горизонтального выходного регистра, конец обмотки — с другой тактовой шиной горизонтального выходного регистра, а отвод обмотки - с хронизирующим выходом генератора сигналов управления, в матрицу приборов с переносом заряда введены и вертикальных буферных регистров, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих вертикальных регистров, а выходы — с соответствующими входами горизонтального выходного регистра, а тактовые шины вертикальных буферных регистров подключены к дополнительным выходам преобразователя уровней напряжения.

Кроме того, каждый вертикальный буферный регистр состоит из двух элементарных приборов с переносом заряда.

3 1156

Индуктивность автотрансформатора и электроемкость С, тактовых шин горизонтального выходного регистра об— разуют колебательный контур большой добротности, в котором возбуждаются непрерывные резонансные колебания, обеспечивающие перенос неосновных носителей в матрице приборов с переносом заряда, и энергия электрического поля, запасенная при заряде ем- 1п кости тактовых шин горизонтального выходного регистра, не переходит в тепловую энергию при разряде, а запасается в магнитном поле индуктивности обмотки автотрансформатора, и затем вновь используется в следу— ющем периоде для заряда емкости так— товых шин горизонтального выходного регистра, т.е. происходит рекуперация энергии. 20

Наличие вертикальных буферных регистров позволяет осуществить перенос заряда из каждого вертикального регистра в соответствующий ему элементарный прибор с переносом заряда (элемент) горизонтального выходного регистра за интервал времени at, в течение которого каждый элемент горизонтального выходного регистра, принимающий заряд, создает потенциальную яму максимальной глубины, а каждый соседний с ним элемент создает потенциальный барьер, не допускающий перенос заряда вдоль горизонтального выходного регистра, т.е. не прибегая к остановке пере- 35 носа сигнального заряда в горизонтальном регистре на время переноса строки сигнального заряда у вертикальных регистров в горизонтальный регистр, как это делается в прототипе.

Интервал а t приблизительно равен полупериоду колебаний в цепи резонансного контура автотрансформатор — эффективная емкость тактовых шин горизонтального выходного

:регистра и является существенно

;малым, что объясняется высокой скоростью переноса заряда по горизон тальному выходному регистру, которая и определяет частоту колебаний в резонансном контуре. Указанный порядок переноса необходимо осуществлять для того, чтобы не допустить перемешивания зарядов, что может произойти, если в процессе пере! носа осуществляется смещение потенциальных ям вдоль горизонтального

266 4 выходного регистра. Без наличия буферных регистров для такого переноса потребовалось бы на время at переключить уровни напряжений на тактовых шинах матрицы приборов с переносом зарядов, эффективная емкость которых настолько велика, что для ее перезаряда в течение короткого интервала времени ьй потребовалась бы значительная дополнительная энергия, в результате чего потерялся бы выигрыш мощности, достигаемый введением автотрансформатора.

На фиг. изображена структурная электрическая схема формирователя телевизионного сигнала, на фнг. 2 — та же схема, матрица приборов с переносом заряда дана в разрезе, на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие принцип работы формирователя.

Формирователь телевизионного сиг-нала содержит генератор сигналов управления, преобразователь 2 уровней напряжения, матрицу приборов с переносом заряда, состоящую из вертикальных регистров 3, вертикальных буферных регистров 4, горизонтального выходного регистра 5 и детектора 6 зарядов, усилитель 7 и автотрансформатор 8.

Формирователь телевизионного сигнала работает следующим образом.

С выхода генератора 1 сигналов управления поступают тактирующие импульсы на вход преобразователя 2 уровней напряжения, которые обеспечивают необходимый режим работы матрицы приборов с переносом заряда.

Генератор 1 сигналов управления содержит задающий генератор, служащий для генерирования непрерывной последовательности хронизирующих импульсов с частотой F = Т/и, где Т вЂ” заданное время переноса заряда по всей длине горизонтального выходного регистра 5; п — количество вертикальных регистров матрицы приборов с переносом заряда и формирующий блок.

Задающий генератор может быть вьгполнен по схеме генератора с пьезоэлектрическим резонатором. Выход задающего генератора является хронизирующим выходом генератора сигналов управления и соединен с входом формирующего блока, служащего для формирования тактирующих импульсов.

1156266

К,= „K,= --гФормирующий блок содержит делители частоты, например на IK — òðèããåðàõ, .соединенных последовательно между собой и имеющих обратные связи, определяющие необходимые коэффициенты деления, например где ч и 6 — соответственно число строк и полей в используемой телевизионной системе, и логические элементы И, ИЛИ, НЕ, входы которых подключены в соответствии с логическим законом формирования к выходам XKтриггеров делителей частоты, а выходы являются тактирующими выходами гечератора 1 сигналов управления и подключены к соответствующим входам преобразователя 2 уровней.

Изображение проецируется на вертикальные регистры 3 (в случае использования матрицы с покадровым переносом заряда — на вертикальные регистры секции накопления). В период накопления на тактовые шины матрицы приборов с переносом заряда подается уровень обеднения, а в цепь колебательного контура, образованного индуктивностью автотрансформатора 8 и электроемкостью С тактовых шин — импульсы с хронизирующего выхода генератора 1, частота которых равна частота F резонанса этого колебательного контура, при этом под электродами горизонтального выходного регистра 5 образуется рельеф потенциальных ям, движущихся по направлению к детектору 6 зарядов.

Индуктивность обмотки автотрансформатора определяется формулой

T = чбтр.с,=М Ус, где Ь вЂ” индуктивность обмотки автотрансформатора; б, — эффективная емкость тактовых шин горизонтального выходного регистра 5, F- резонансная частота колебаний контура, образованного индуктивностью автотрансформатора и емкостью Сз, равная частоте хронизирующих импульсов генератора 1, n — количество вертикальных регистров матрицы приборов с переносом заряда, S

1S

ЗО

33

43

Ю

Т вЂ” заданное время переноса заряда по всей длине горизонтального выходного регистра 5.

На тактовые шины вертикальных буферных регистров 4 подают постоянные уровни напряжений, причем каждый входной элементарный прибор с переносом заряда вертикальных буферных регистров создает пустую потенциальную яму, а выходной — потенциальный барьер, не допускающий перетекания заряда в горизонтальный выходной регистр 5.

После окончания процесса накопления, в момент времени Т (фиг. 3a), начинается серия переключений уровней напряжения на тактовых шинах вертикальных регистров 3, в результате чего в матрицах с покадровым переносом заряда все накопленные заряды переносятся в секцию хранения (фиг. 3a), а секция накопления

,возвращается в исходное состояние.

В заданный момент времени Тр (фиг. 38) происходит пергое переключение уровней напряжения на тактовых шинах вертикальных регистров 3, при этом рельеф потенциальных ям и заряды, хранящиеся в них, смещаются на один элемент в сторону вертикальных буферных .регистров 4, образуются потенциальные ямы под выходными элементами вертикальных регистров 3, которые смыкаются с потенциальными ямами входных элементов вертикальных буферных регистров 4, и информационные заряды одной строки изображения заполняют эти сомкнувшиеся потенциальные ямы.

В момент времени Т происходит второе переключение уровней (фиг. 31) напряжения на тактовых шинах вертикальных регистров 3, в результате которого информационные заряды одной строки полностью коллектируются во входных элементах вертикальных буферных регистров 4, а под выходными элементами вертикальных регистров 3 вновь образуется потенциальный барьер. В последующий момент (фиг. 3 ) времени Т происходит первое переключение потенциалов на тактовых шинах вертикальных буферных регистров 4. В результате этого переключения информационные заря- ды, хранящиеся входными элементами вертикальных буферных регистров 4>

1156 переносятся в его выходные элементы и в пустые потенциальные ямы горизонтального выходного регистра 5, смыкающиеся в момент времени Т с потенциальными ямами выходных элементов вертикальных буферных регистров 4, Затем в момент времени Т; происходит второе переключение уровней . напряжения на тактовых шинах вертикальных буферных регистров 4, которое возвращает его в исходное состояние (фиг. Зд). Заряды, перешедшие в движущиеся потенциальные ямы горизонтального выходного регистра 5, перемещаются в детектор заряда, где преобразуются в инфдрмационный сигнал, который поступает на вход усили.теля 7, где усиливается до необходимых пределов. После выноса всех зарядов иэ горизонтального выходного регистра 5 повторяются переключения

266 8 уровней напряжения на всех тактовых шинах, т.е. повторяются процессы, осуществляемые в моменты времени

Т, Т9, Тд, Т, и происходит вынос информационного заряда следующей строки изображения и т.д. до полного вывода зарядов из вертикальных регистров, после чего восстанавливается исходное состояние, а затем происходит вынос следующего кадра светогенерированных зарядов, т.е. процессы повторяются.

Использование изобретения существенно снижает потребление электрической энергии формирователем телевизионного сигнала и, следовательно, уменьшает весовые и габаритные характеристики источника питания, используемого для него, что, в свою очередь, расширяет область применения предлагаемого формирователя телевизионного сигнала.

3 3 3 3 3

1156266

1156266

Редактор Е.Копча

Заказ 3197/56 Тираж 659, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

0 1.

Составитель В.Максимова

Техред Т.Дубинчак Корректор M.Ìàêñèìèøèíeö

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4