[发明专利]用来产生改善图像对比度的可控非线性传送特性的放大器结构

说明书

本发明涉及可控非线性处理电路，特别是涉及那种用来增强视频图像对比度的电路。

在同时提交的序号为RCA（美国无线电公司）85479的、题为“包括自动对比度处理部分和‘白展宽’处理部分的动态视频系统”（“A    Dynamic    Video    System    Including    Automatic    Contrast    and‘White-Stretch’Processing    Sections”）的美国专利申请书中，公开了在电视系统中利用“白展宽”处理部分的优点。为了增强重现图像的对比度，按照表示图像特性的控制信号的函数，白展宽相对于高亮度幅度增强或放大了中等亮度幅度的幅度。在本发明申请书中，简要地讨论了白展宽处理的优点。但是，本申请书主要地关系到一种用来提供可用于产生白展宽的可控非线性增益特性的优异结构。

根据本发明的一个方面，非线性处理设备包括：用来响应于输入信号，产生线性和非线性输出信号的第一和第二放大器;以及用来根据控制，把这两种输出信号组合起来的“软开关”。具体地讲，根据本发明的另一个方面，第一和第二放大器包括电压跟随器，把电压跟随器的输入端并联地耦合起来，把它们的输出端通过电阻分压器的第一电阻耦合到一起。把偏压耦合到第二放大器上，使得第二放大器将在第一放大器截止以前截止。在第二放大器截止以前，这两个放大器所提供的输出信号具有相同的幅度，并且，没有电流流经第一电阻。在第二放大器截止以后，电流流经第一电阻，利用分压器的分压作用，在第二放大器的输出端上，产生了第一放大器输出信号的已衰减形式。其结果是，在第一放大器的输出端上，产生了线性输出信号;在第二放大器的输出端上，产生了非线性输出信号。

为了详细地了解本发明，应该参考附图，其中：

图1A和1B分别示出白展宽增益特性和具有白展宽传送函数的设备方框图;

图2A和2B分别示出用来实现图1B设备中某些方框的第一和第二放大器装置的原理图和有关传送函数;

图3A和3B示出电流源及其在实现图1B设备中的应用;

图4示出用来实现图1B设备中另一方框的电流控制网络的原理图;

图5示出可用于图3A和3B中所示那些地方的另一种电流源;

图6示出利用图2A、3A、3B和4中所示各部分全面实现图1B设备的原理图;以及

图7示出在电视系统中如何利用图1B的白展宽设备。

在所有的图中，把同一标号指配给相同或类似的元件。

在下列描述中，假定：亮度信号的正向部分对应于重现图像的白向部分。

下面转向示出白展宽增益特性的图1A。这种增益特性包括一族非线性传送函数;与较大亮度幅度电平相比，该函数对于中等和较小亮度幅度电平提高了增益（斜率）。其非线性程度按控制信号V_c的大小的反函数增大。对于控制信号V_c中的最大幅度（V_c1），增益特性收缩成线性传送函数。对于较小的幅度（例如，V_c2＜V_c1），传送函数变得更加非线性。

一种产生图1A所示传送函数的有效方法示于图1B。把输入端182上的输入电压并联地耦合到线性放大器184的输入端和非线性放大器186的输入端上。把放大器184和186的输出信号耦合到“软开关”188上，188根据控制电压V_c把线性输出信号和非线性输出信号组合起来，以便在输出端192上产生最终的输出信号。输入端182与输出端192之间的增益特性示于图1A。

图1B方框中放大器184和186的实现原理性地示于图2A。图2A中放大器的传送函数示于图2B。

把输入端194上的电压（对应于图1B中输入电压182）并联地耦合到PNP晶体管196和198的基极上。使晶体管196和198构成发射极跟随器，把各自的集电极连接到地，在各自的发射极上产生输出电压。把PNP晶体管196的发射极通过电阻206连接到电压源V_cc上;并且跨过电阻206在输出端208上产生一输出信号。发射极跟随器198在负载电阻216与偏压电源218的串联连接电路两端产生输出电压，该串联连接电路在输出端214上。设定电源218所提供的偏压值，使得晶体管198在输入信号的所需转折点电平（V_B）上截止。在该转折点电平以后，晶体管196继续导通。其结果是，发射极跟随器198的动态范围小于发射极跟随器196。把电阻210连接到输出端208与214之间。