Формирователь телевизионного сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4(5 Н 04 М 30 ИЕ ИЗОБРЕТЕН изион с за о и -59 перено ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делдм изоБРетений и ОтнРыт Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельстУ 603147, кл. Н 04 И 530, 192. Березин В.Ю. и др. Теленая камера на матрице приборорядовой связью. - Техника кителевидения", 1977, Ф б, с, 5(54)(57) 1. ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА, содержащий генераторсигналов управления, тактирующие выходы которого подключены к соответствующИм входам преобразователя уровнейнапряженияи матрицу приборов с переносом заряда, тактовые шины которойсоединены с соответствующими выходами преобразователя уровней напряжения,состоящую из и вертикальных регистров и горизонтального выходного регистра, который через детектор зарядов, .выход которого является выходомматрицы приборов с переносом заряда,соединен с входом усилителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения потребления электрическои 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, , о т л ич а ю щвертикалит из ДВ и й с я тем, что каждыиьный буферный регистр состоух элементарных приборов см заряда, 1 11562Изобретение 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 поверх 1 ностным переносом заряда, два генератора ортогональных функций, МДП-транзисторы, блок ввода сигнала, два переключателя полярности выходного кода и усилитель, причем выходы первого генератора сигналов ортогональ 15 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 параллель 25 но, первые электроды дополнительнои строчной шины фоточувствительной матрицы приборов с поверхностным переносом заряда и второй переключатель полярности выходного кода подключены к выходам второго генерато- З 0 ра ортогональных функций, а вторые электроды дополнительной строчной шины соединены вместе и подключены к истоку отдельного ИДП-транзистора и к входу усилителя 11 . 35Недостатком такого Формирователя телевизионного сигнала является сравнительно большая мощность потребления электрической энергии, которая обусловлена потерями, возникаюшими 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 соответствуецими выходами преобразователя уровней напряжения, 55 состоящую иэ л вертикальных регистров и горизонтального выходного регистра, который через детектор 66зарядов, выход которого является выходом матрицы приборов с переносоч заряда, соединен с входом усилителя 21.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 матрицы приборов с переносом заряда, обладающих значительной электроемкостью С , 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 вертикальныйбуферный регистр состоит из двухэлементарных приборов с переносомзаряда.3 1156Индуктивность автотрансформатораи электроемкость С, тактовых шин горизонтального выходного регистра образуют колебательный контур большойдобротности, в котором возбуждаютсянепрерывные резонансные колебания,обеспечивающие перенос неосновныхносителей в матрице приборов с переносом заряда, и энергия электрического поля, запасенная при заряде емкости тактовых шин горизонтальноговыходного регистра, не переходит втепловую энергию при разряде, а запасается в магнитном поле индуктивности обмотки автотрансформатора,и затем вновь используется в следующем периоде для заряда емкости тактовых шин горизонтального выходногорегистра, т.е. происходит рекуперация энергии. 20Наличие вертикальных буферныхрегистров позволяет осуществитьперенос заряда из каждого вертикального регистра в соответствующий емуэлементарный прибор с переносом заряда (элемент) горизонтального выходного регистра за интервал времени аС, в течение которого каждыйэлемент горизонтального выходногорегистра, принимающий заряд, создаетпотенциальную яму максимальной глубины, а каждый соседний с ним элемент создает потенциальный барьер,не допускающий перенос заряда вдольгоризонтального. выходного регистра,т.е, не прибегая к остановке переноса сигнального заряда в горизонтальном регистре на время переносастроки сигнального заряда у вертикальных регистров в горизонтальныйрегистр, как это делается в прототипе,Интервал априблизительно равен полупериоду колебаний в цепирезонансного контура автотрансформатор - эффективная емкость такто- ф 5вых шин горизонтального выходногорегистра и является существенно;малым, что объясняется высокой скоростью переноса заряда по горизонтальному выходному регистру, которая и определяет частоту колебанийв резонансном контуре. Указанныйпорядок переноса необходимо осуществлять для того, чтобы не допустить перемешивания зарядов, что может произойти, если в процессе пере носа осуществляетсясмещение потенциальных ям вдоль горизонтального 266 4выходного регистра. Без наличиябуферных регистров для такого пере.носа потребовалось бы на время ойпереключить уровни напряжений натактовых шинах матрицы приборов спереносом зарядов, эффективная емкость которых настолько велика, чтодля 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. 1 изображена структурная электрическая схема формирователя телевизионного сигнала, нафнг, 2 - та же схема, матрица приборов с переносом заряда дана в разрезе, на фиг, 3 - диаграммы, поясняющие принцип работы формирователя.Формирователь телевизионного сигнала содержит генератор 1 сигналовуправления, преобразователь 2 уровней напряжения, матрицу приборов спереносом заряда, состоящую из вертикальных регистров 3, вертикальныхбуферных регистров 4, горизонтального выходного регистра 5 и детектора 6 зарядов, усилитель 7 и автотрансформатор 8.Формирователь телевизионногосигнала работает следующим образом.С выхода генератора 1 сигналовуправления поступают тактирующиеимпульсы на вход преобразователя 2уровней напряжения, которые обеспечивают необходимый режим работы матрицы приборов с переносом заряда.Генератор 1 сигналов управлениясодержит задающий генератор, служащий для генерирования непрерывнойпоследовательности хронизирующихимпульсов с частотой Р = Т/и,где Т - заданное время переноса заряда по всей длине горизонтального рыходного регистра 5;и - количество вертикальных регистров матрицы приборов спереносом заряда и формирующий блок. Задающий генератор может быть выполнен 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, 1156266Формирующий блок содержит делители частоты, например на 1 К-триггерах, .соединенных последовательно между собой и имеющих обратные связи, определяющие необходимые коэффициенты деления, например где ч и- 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 1 К- триггеров 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 Сэ тактовых шин - импульсы с хронизирующего выхода генератора 1, частота которых равна частота Р 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 формулойНгсс, МУ,где Ь - индуктивность обмотки автотрансформатора;б, - эффективная емкость тактовых шин горизонтального выходного регистра 5,Г- резонансная частота колебаний контура, образованногоиндуктивностью автотрансформатора и емкостью Сз, равная частоте хронизирующихимпульсов генератора 1,и - количество вертикальных регистров матрицы приборов с переносом заряда,5 1 О 15 20 25 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. За), начинается серия переключений уровней напряжения на тактовых шинах вертикальных регистров 3, в результате чего в матрицах с покадровым переносом заряда все накопленныезаряды переносятся в секцию хранения (фиг. За), а секция накопления ,возвращается в исходное состояние. В заданный момент времени Х 2 (фиг. ЗБ) происходит пергое переклю. чение 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 2 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 4 происходит первое переключение потенциалов на тактовых шинах вертикальных буферных регистров 4. В результате этого переключения информационные заря-ды, хранящиеся входными элементами вертикальных буферных регистров 4,1156переносятся в его выходные элементы и в пустые потенциальные ямыгоризонтального выходного регистра 5, смыкающиеся в момент времени Тс потенциальными ямами выходных элементов вертикальных буферныхрегистров 4,Затем в момент времени Т; происходит второе переключение уровней. напряжения на тактовых шинах верти ркальных буферных регистров 4, которое возвращает его в исходное состояние (фиг. Зд). Заряды, перешедшие вдвижущиеся потенциальные ямы горизонтального выходного регистра 5,перемещаются в детектор заряда, гдепреобразуются в инфдрмационный сигнал, который поступает на вход усили,теля 7, где усиливается до необходимых пределов, После выноса всех зарядов иэ горизонтального выходногорегистра 5 повторяются переключения 266 8уровней напряжения на всех тактовых шинах, т.е. повторяются процессы, осуществляемые в моменты времени Т, Т 9, Т, 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.1156266 Составитель В.МаксимоваРедактор Е.Копча Техред Т.Дубинчак Корректор М.Максимишинец аз 3197/56 исное ВНИИПИ Государст Тираж 659 , Подп венного комитета СССР етений и открытий -35, Раушская наб., д по делам изобр 113035, Москва, Ж