Dispositif de limitation d`un signal de luminance

Europâisches P a t e n t a m t
è
European Patent Office
© Numéro de publication:
DEMANDE
057
117
A2
Office européen des brevets
©
0
DE BREVET
EUROPEEN
© int. ci.3: H 04 N 5 / 3 8
H 04 N 5/16, H 04
H 03 G 11/02
© Numéro de dépôt: 82400031.9
@ Date de dépôt: 08.01.82
N 9/535
©
(71) Demandeur: THOMSON-CSF
173, Boulevard Haussmann
F-75360 Paris Cedex 08IFR)
@ Priorité: 23.01.81 FR 8101290
© Date de publication de la demande:
04.08.82 Bulletin 82/31
@ Inventeur: TaHong, Anh
THOMSON-CSF SCP1 173, bld Haussmann
F-75360 Paris Cedex 08(FR)
© Etats contractants désignés:
AT BE CH DE GB IT Ll LU NL SE
© Mandataire: Turlèque, Clotilde et al,
THOMSON-CSF SCP1 173, Bld Haussmann
F-75360 Paris Cedex 08(FR)
© Dispositif de limitation d'un signal de luminance.
© a La présente invention concerne un dispositif de limitaL
tion du signal de luminance qui équipe en particulier les
émetteurs de télévision en couleurs.
Le dispositif comporte une diode d'écrêtage (5), précédée d'un amplificateur opérationnel (3) muni d'une première
et d'une deuxième boucle de contre-réaction respectivement
constituées d'une résistance R, et d'une résistance R3. La
résistance R, est connectée en amont de la diode d'écrêtage
(5), la résistance R3 est connectée en aval, par l'intermédiaire
d'un amplificateur de gain unité (6). Des moyens (2) de
calage de la tension d'entrée permettent de régler le niveau
CM
<
FiG_1
d'écrêtage du signal de luminance. Les valeurs des résisd'écrétage
tances R, et R3 sont telles que le gain en tension défini par la
première boucle est très supérieur au gain en tension défini
par la deuxième boucle. Grâce à ce dispositif la zone de
fonctionnement non-linéaire de l'écrêteur (au voisinage du
blocage) est très réduite. Le signal de chrominance, éventuellement additionné au signal de luminance, est transmis
ia diode
sans altération à l'aide d'un filtre (4) shuntant la
d'écrêtage (5).
Application aux émetteurs de télévision.
Ai
6?
m
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l _ ± j
i
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u
Q.
LU
Croydon Pnnting Company Ud.
La présente
invention
concerne
de limitation
un dispositif
d'un
signal de luminance destiné notamment à protéger les étages de p u i s s a n c e
d'un é m e t t e u r
de télévision (Monochrome ou couleurs) contre les s u r c h a r -
ges en cas de modulation positive, et à éviter de perturber la t r a n s m i s s i o n
du son en FM, en cas de modulation n é g a t i v e .
Il est connu de limiter un signal par un écrêteur à diode, mais c e
type de dispositif a pour inconvénient d'avoir une zone de f o n c t i o n n e m e n t
non linéaire au voisinage du seuil de limitation.
signal soit négligeable,
Pour que la distorsion du
il faut que celui-ci ait une amplitude typique de
plusieurs dizaines de volts.
Pour la télévision en couleurs, un signal de chrominance, c o n s t i t u é
d'une sous-porteuse modulée, est additionné au signal de luminance. Il d o i t
être
transmis
sans
être
altéré
Cela est réalisé
par le limiteur.
par un
filtre passe-bande shuntant le l i m i t e u r .
Il est
connu
à cette
de remédier
non linéarité
par l'utilisation
d'amplificateurs opérationnels. Il est décrit dans le brevet US 3 393 369 un
dispositif limiteur comportant un premier amplificateur opérationnel muni
de deux boucles de c o n t r e - r é a c t i o n ,
valeur
première
une première
boucle définissant
une
de gain en tension, et une deuxième boucle d é f i n i s s a n t
une deuxième valeur, p r a t i q u e m e n t nulle, quand le signal dépasse un seuil
deuxième
réglable.
Cette
deuxième
amplificateur
boucle
comporte
opérationnel.
en
Lorsque
série
une
le signal
diode
dépasse
et
un
le seuil
fixé la diode se débloque et fournit un fort courant de c o n t r e - r é a c t i o n à
l'entrée du premier
amplificateur
opérationnel,
son gain est alors p r a t i -
quement nul, le signal restitué par sa sortie est é c r ê t é .
L'invention
a pour objet
de r é a l i s e r un écrêtage
avec
une t r è s
faible zone de non-linéarité, en n'utilisant qu'un seul amplificateur o p é r a tionnel.
Pour les é m e t t e u r s
couleurs il comporte,
comme dans l'art a n t é -
rieur, un filtre t r a n s m e t t a n t le signal de c h r o m i n a n c e .
Selon l'invention,
un dispositif de limitation
d'un signal de lumi-
nance, utilisable n o t a m m e n t dans un émetteur de télévision, comporte des
moyens d'écrêtage du signal de luminance au-dessus d'une valeur de seuil
des
déterminée,
caractérisé
moyens
de
réglage
de la
valeur
de
ce
seuil,
et
est
en ce qu'il comporte des moyens d'amplification dont le gain
augmente lorsque l'amplitude du signal atteint le seuil d ' é c r ê t a g e .
L'invention sera mieux comprise et d'autres c a r a c t é r i s t i q u e s a p p a raîtront à l'aide de la description ci-après et des schémas s'y r a p p o r t a n t ,
sur lesquels :
- La figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif selon
l'invention.
- Les figures 2 à 4 r e p r é s e n t e n t les signaux p e r m e t t a n t d'expliquer
le fonctionnement du dispositif de la figure 1.
- Les figures 5 à 7 r e p r é s e n t e n t les signaux p e r m e t t a n t d ' e x p l i q u e r
les mesures faites sur un exemple de r é a l i s a t i o n .
Sur la figure
1, des moyens
reçoivent, sur la borne d'entrée
2 de réglage du seuil de l i m i t a t i o n
1 du dispositif une tension composée
de
l'addition d'un signal de luminance, et d'un signal de chrominance s'il s ' a g i t
de
télévision
capacité
teur
couleurs
(figure
2).
Ces
signaux
sont
transmis
par
une
C à la sortie des moyens 2. Celle-ci est reliée par un i n t e r r u p -
8 à la borne
négative
d'un
générateur
9 de
tension
continue
négative par rapport au potentiel de r é f é r e n c e .
Vp
L'interrupteur 8 est commandé en synchronisme avec le signal d e
luminance, de telle sorte qu'il se ferme pendant la durée du palier du noir,
T sur la figure 2. La capacité se charge donc à une tension V
égale à la
tension du palier du noir, moins la tension V . Le signal de luminance V
appliqué à la sortie des moyens 2 a ainsi une tension de palier du noir VN
réglable en agissant sur la valeur de V . Si V change de valeur l ' e n s e m b l e
du signal de luminance est d é c a l é .
Ce signal est appliqué
à l'entrée
des moyens
d'amplification
14
constitués d'un amplificateur opérationnel 3 et des résistances R3 , R4 e t
R1. La borne d'entrée des moyens 14 est l'entrée non inversante (+) d e
l'amplificateur opérationnel 3.
L'entrée inversante (-) de l'amplificateur 3 est reliée d'une part à
la sortie 7 du dispositif par la résistance R3 pour former une p r e m i è r e
boucle de c o n t r e - r é a c t i o n , d'autre part à la sortie de l'amplificateur 3 p a r
la résistance R1 pour former une deuxième boucle de c o n t r e - r é a c t i o n .
En
entrée est reliée au potentiel de référence
outre, cette
par la r é s i s t a n c e
R4.
La sortie de l'amplificateur
est reliée à travers
Celle-ci
3 constitue
la sortie des moyens
14.
une diode 5, dans le sens cathode-anode,
à
l'entrée d'un amplificateur 6. Celui-ci a un gain unité. Il est constitué par
un transistor
NPN, monté en collecteur
l'entrée
constitue
de l'amplificateur
par une résistance
rence
R2.
La base du t r a n s i s t o r
commun.
et est
Le collecteur
reliée
est
au potentiel
relié
de r é f é -
directement
à la
borne positive de l'alimentation (+VA). L ' é m e t t e u r est relié, à travers une
résistance R5, à la borne (-VA) d'une a l i m e n t a t i o n négative par rapport a u
potentiel de référence. Il constitue la sortie de l'amplificateur 6 et de
l'ensemble du dispositif.
diode
La
5 et
résistance
la
R2
constituent
un écrêteur.
Le
potentiel d'anode de la diode 5 est voisin de OV en négligeant la t e n s i o n
créée
par le courant de polarisation de la base du transistor (13) dans la
résistance R2. Quand la tension VS1 en sortie de l'amplificateur 3 d é p a s s e
cette
valeur
la diode
5 est
Le signal
bloquée.
de luminance
n'est
plus
transmis. Pour que le signal de chrominance ne soit pas affecté, la diode
est
shuntée
tance
par un filtre
passe-bande
11 et d'un condensateur
4, constitué
12, accordé
d'une bobine d'induc-
sur la fréquence
de la sous-
porteuse de c h r o m i n a n c e .
Le fonctionnement du dispositif est le s u i v a n t :
On distingue deux cas, selon l'état de la diode 5.
- Premier cas : le signal arrivant sur la cathode de la diode a une
tension inférieure à la tension présente au repos sur l'anode. La diode e s t
passante,
les signaux sont transmis.
sortie de l'amplificateur
puisque
l'amplificateur
Les variations
de la tension VS1 en
3 et en sortie 7 de l'amplificateur 6 sont é g a l e s
6 a un gain
unité.
Tout
se passe comme
si les
résistances R1 et R3 étaient en parallèle. Soit VS2 la tension en sortie du
dispositif et V la tension à l'entrée de l'amplificateur 3.
Elles vérifient la relation s u i v a n t e :
des résistances
Les valeurs
sont choisies
telles
que :
Ce gain est le même pour le signal de luminance et le signal de
chrominance.
- Deuxième cas :
amplitude
la diode 5 est bloquée parce que le signal a une
plus i m p o r t a n t e
ou bien parce que l'ensemble du signal
a été
décalé à un potentiel
supérieur en agissant sur la valeur de la tension Vp
comme cela a été expliqué p r é c é d e m m e n t . Le signal de luminance n ' e s t
plus transmis
à l'amplificateur
6. Par
contre
le signal de c h r o m i n a n c e
traverse le filtre 4. Il est amplifié comme dans le premier cas. A cause de
l'isolement
provoqué
par
la diode,
le signal
de luminance
en sortie
7
n'évolue plus, il reste à un niveau constant auquel s'additionne le signal d e
chrominance (figure 4). La deuxième boucle de c o n t r e - r é a c t i o n n'est plus
active pour le signal de luminance. La résistance RJ voit à la sortie 7 un
générateur de tension continue à faible résistance interne. Tout se p a s s e
comme si R3 était en parallèle avec R4. Le gain en tension, pour le signal
de luminance vu en sortie de l'amplificateur 3, est alors :
La valeur de R
est choisie par exemple telle que
alors
Le signal
de luminance
subit une amplification
environ
dix fois
plus importante que dans le premier cas.
Considérons
Lorsque
augmente,
la
diode
ceci
maintenant
commence
diminue
la
la zone
à
se
de fonctionnement
transitoire.
résistance
dynamique
bloquer
contre-réaction
sa
ramenée
par
R3,
et
par
conséquent a u g m e n t e le gain en sortie de l'amplificateur 3. Le blocage d e
la diode
s'accélère.
Il suffit
alors
d'une
faible
variation
de la t e n s i o n
V pour bloquer c o m p l è t e m e n t la diode. Ainsi la zone
transition où le f o n c t i o n n e m e n t est non linéaire, est très r é d u i t e .
d'entrée
de
à l'amplificateur
Grâce
6 l'impédance
de
sortie
est
de faible
valeur, mais la présence de l'amplificateur 6 n'est pas indispensable, il e s t
à la portée de l'homme de l'art de simplifier le dispositif en supprimant le
13 et
transistor
résistance
la
R5.
La
sortie
du
dispositif
est
alors
constituée par le point commun à la diode 5 et à la résistance R2 .
Les me ires réalisées sur un tel dispositif montrent que le taux d e
distorsion de n, - l i n é a r i t é est inférieur à 1% lorsque le seuil de l i m i t a t i o n
est réglé à 0,3dB au-dessus
de la crête
du signal
de luminance.
Sur la
figure 6 a été représenté le signal de luminance VI utilisé et sur la f i g u r e
7 le même
signal,
après
différentiation,
VId, pour
comparer les amplitudes des différents é c h e l o n s .
Le
taux
de
distorsion
de gain
différentiel
faire
apparaître
affectant
la
et
sous-
porteuse VSP reste inférieur à 1% au-delà de la limitation (FIG 5).
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit
et
représenté, en particulier il est à la portée de l'homme de l'art de r é a l i s e r
d i f f é r e m m e n t le réglage du niveau d'écrêtage. Par exemple le g é n é r a t e u r
9 peut être connecté autrement. L'interrupteur
8 est relié directement à
la borne de référence des alimentations et le g é n é r a t e u r 9 est mis en s é r i e
avec la résistance
R2. En agissant sur la tension fournie par ce g é n é r a -
teur, on peut modifier la tension présente, au repos sur l'anode de la diode
5, et
ainsi
régler
le niveau
de limitation
de l'amplitude
du signal
de
luminance.
D'autre
différemment
part
il est
à la portée
de l'homme
de l'art
de r é a l i s e r
l'amplificateur 6, par exemple avec un transistor PNP ; ou
d'inverser la diode 5 pour limiter des signaux de luminance n é g a t i f s .
1. Dispositif
notamment
d'écrêtage
dans
de limitation
un é m e t t e u r
d'un
de télévision,
du signal de luminance
de luminance,
signal
comportant
utilisable
des moyens
(5)
au-dessus d'une valeur de seuil d é t e r -
minée, des moyens (2) de réglage de la valeur de ce seuil, c a r a c t é r i s é
en
ce qu'il c o m p o r t e , en amont des moyens d'écrêtage, des moyens d ' a m p l i f i cation (14) dont le gain augmente lorsque l'amplitude du signal atteint le
seuil d ' é c r ê t a g e .
2. Dispositif
selon la revendication
moyens d'amplification (14) comportent
l'une définissant
1, caractérisé
en ce que les
deux boucles de c o n t r e - r é a c t i o n ,
une première valeur de gain de tension lorsque le signal
est inférieur au seuil d'écrêtage,
de gain très supérieure
l'autre définissant
à la première
une deuxième
valeur
valeur lorsque le signal dépasse le
seuil d ' é c r ê t a g e .
3. Dispositif
selon la revendication
moyens d ' a m p l i f i c a t i o n (14) comportent
muni d'une
première
boucle
2, caractérisé
en ce que les
un amplificateur opérationnel (3)
de c o n t r e - r é a c t i o n
(R 1) reliant
son e n t r é e
inversante (-) à sa sortie, et une deuxième boucle de c o n t r e - r é a c t i o n (R3)
reliant son entrée inversante (-) à la sortie de l'amplificateur o p é r a t i o n n e l
(3) à travers les moyens d'écrêtage (5).
4.
comporte
Dispositif
selon
la
revendication
un filtre passe-bande (4) accordé
3, c a r a c t é r i s é
en
ce
qu'il
sur la fréquence de la sous-
porteuse c h r o m i n a n c e et shuntant les moyens d'écrêtage (5).