CN101431604A

CN101431604A - 影像信号放大电路以及放大用半导体集成电路

Info

Publication number: CN101431604A
Application number: CNA2008101760139A
Authority: CN
Inventors: 土桥永祥
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2028-11-06
Also published as: CN101431604B; EP2059022A2; US7872534B2; JP2009118214A; US20090115532A1; JP5088099B2

Abstract

提供一种在防止发生跌落的同时可以实现电容器的小型化以及成本降低的影像信号放大电路以及放大用半导体集成电路。在连接有在输出侧构成高通滤波器的输出电容器(C1)的非反相放大电路(输出缓冲器12)的前级，设置Q值大于1的二次高通滤波器(11)，通过该二次高通滤波器的特性，预先对输入影像信号给予用于对输出侧的高通滤波器中产生的跌落进行修正的失真。

Description

影像信号放大电路以及放大用半导体集成电路

技术领域

本发明涉及模拟信号放大电路，特别是涉及有效用于对输出信号的装置一侧的输出阻抗以及接收信号的装置一侧的输入阻抗进行了规定的影像信号放大电路中的输出电容器的低容量化的技术。

背景技术

作为用于将从DVD光盘等读出并进行DA转换后的影像信号进行放大然后经由电缆向电视装置等输出的放大电路，例如已知有图4(A)所示的电路。在这种影像信号放大电路中，因为仅传输影像信号的交流成分所以使用了电容器C1，例如JEITA(日本电子信息技术产业协会)规定了将与该输出电容器C1串联连接的电阻R1和对输出的影像信号进行接收的输入设备一侧的输入电阻Ri的电阻值分别设为75Ω。因此，从输出侧设备的缓冲器看到的负载总共为150Ω。

但是，因为影像信号是30Hz～6MHz这样的频率范围非常广的信号，所以为了对其进行放大在使用图4(A)所示结构的放大电路时，输出电容器C1和电阻R1、Ri构成高通滤波器，为了不失真地输出30Hz的影像信号需要使其截止频率为1Hz左右。此时，作为输出电容器C1需要1000μF这样的大容量值，因此不得不使用电解电容器，成为阻碍成本降低以及小型化的原因。

因此，如图4(B)所示，开发出了以下的技术：通过在输出端子和运算放大器AMP1的反相输入端子之间连接反馈电容器C2和电阻R2，可以防止产生输出信号的波形发生下垂的跌落(sag)，同时可以实现电容器的小型化。图4(B)的电路与图4(A)的电路相比，具有可以使输出电容器C1的容量值为1/10左右的优点。图4(A)和图4(B)的电路例如在专利文献1的图3C、图3B中作为现有技术被公开。

【专利文献1】特开2004-274434号公报

【专利文献2】特开2005-184056号公报

发明内容

虽然图4(B)的电路与图4(A)的电路相比，具有可以使输出电容器C1的容量值为1/10左右的优点，但即使在这样的情况下作为C1仍然需要100μF左右，并且作为反馈电容器C2需要22μF左右。因此，作为电容器C1、C2必须使用价格较高的电解电容器，存在不能实现充分的成本降低的问题。

此外，图4(B)的电路在低电源电压化时，存在输入动态范围变窄的不良情况。在专利文献1中公开了通过使用反相放大器，可以增大输入动态范围的发明。但是，即使在该发明中，作为输出电容器C1仍需要100μF左右，作为反馈电容器C2仍需要22μF左右，虽然与图4(A)的电路相比可以实现电容器的小型化，但与图4(B)的电路相同不能实现充分的成本降低。

此外，专利文献1的发明因为使用反相放大电路所以存在影像信号反相的不良情况，为了避免这种情况如专利文献1的图5所公开的那样，需要在反相放大器的前级进一步设置反相放大电路，存在引起电路规模增大的问题。

另一方面，作为使用非反相放大电路，在防止发生跌落的同时可以实现电容器进一步小型化的发明，例如具有专利文献2公开的发明。如图5所示，该发明设置从放大器4的输出影像信号中提取直流成分的低通滤波器6和加法电路5，把对输入影像信号加入上述直流成分后的信号输入给放大器4，由此修正在输出侧的高通滤波器中产生的跌落。因此，专利文献2的发明与本发明的课题以及目的相类似，可同等程度地实现电容器的小型化，但是如后所述解决课题的方式有很大的不同。

本发明的目的在于提供在防止发生跌落的同时可以实现输出电容器的小型化以及成本降低的影像信号放大电路。

该发明的另一目的在于提供一种在对影像信号放大电路的一部分进行半导体集成电路化时，外部端子的数量较少并且附加元件的数量较少的放大用半导体集成电路。

本发明为了达成上述目的，在连接有在输出侧构成高通滤波器的输出电容器的非反相放大电路(输出缓冲器)的前级，设置Q值大于1的二次高通滤波器，通过该二次高通滤波器的特性，预先对输入影像信号给予对输出侧的高通滤波器中产生的跌落进行修正的失真。

更具体地说，具备：对影像信号进行放大的放大电路；在该放大电路的输出节点和输出端子之间串联连接的输出电容器以及电阻；在所述放大电路的前级设置的Q值大于1的二次高通滤波器，通过所述二次高通滤波器的特性，对输入影像信号给予对在包含所述输出电容器以及电阻的输出侧的高通滤波器中产生的跌落进行修正的失真。

根据上述的单元，因为通过在非反相放大电路的前级设置的二次高通滤波器的特性，预先对输入影像信号给予用于对在输出侧的高通滤波器中产生的跌落进行修正的失真，所以即使减小输出电容器的容量值也可以做到不会在输出信号中产生跌落。

此外，所述二次高通滤波器具有：通过向反相输入端子反馈输出电压的方式连接的运算放大电路；在输入端子和所述运算放大电路的正相输入端子之间串联连接的第一输入电容器以及第二输入电容器；在该第一输入电容器和第二输入电容器的连接节点和所述运算放大电路的输出端子之间连接的反馈电阻；以及在所述运算放大电路的正相输入端子和恒定电位点之间连接的电阻，并构成为经由所述第一以及第二输入电容器在所述运算放大电路的正相输入端子输入影像信号。

一般，在放大模拟交流信号的放大电路的前级设置DC切断用输入耦合电容器和给予输入端子的偏置点的电阻，但根据上述单元的结构，构成二次高通滤波器的输入电容器和在运算放大电路的正相输入端子和恒定电位点之间连接的电阻，兼作输入耦合电容器和偏置电阻，所以不大幅增加元件就可以设置二次高通滤波器。

并且，希望将所述二次高通滤波器的第一输入电容器和第二输入电容器的容量比设定为1:1。由此，可以通过反馈电阻和在正相输入端子与恒定电位点之间连接的电阻间的电阻比来决定二次高通滤波器的截止频率，所以二次高通滤波器的设计变得容易。

根据本发明，具有以下的效果：可以提供一种在防止产生跌落的同时可以实现输出电容器的小型化以及成本降低的影像信号放大电路。此外还具有以下的效果：可以提供一种在对影像信号放大电路的一部分进行半导体集成电路化时，外部端子的数量少并且附加元件的数量也少的放大用半导体集成电路。

附图说明

图1是表示本发明的影像信号放大电路的一实施例的电路图。

图2是用于说明实施例的影像信号放大电路的动作原理的频率特性图。

图3是表示实施例的影像信号放大电路的变形例的电路图。

图4(A)、(B)是表示目前提出的影像信号放大电路的一例的电路图。

图5是表示在专利文献2中目前提出的影像信号放大电路的一例的电路图。

图6是表示对图5的电路的一部分进行半导体集成电路化时假设的电路结构的电路图。

符号说明

10影像信号放大电路、11二次高通滤波器、12输出缓冲器、20接收侧电路、C1输出电容器、C2、C3输入电容器、R2反馈电阻、R3偏置电阻、AMP1运算放大电路(运算放大器)

具体实施方式

以下根据附图对本发明的恰当的实施方式进行说明。

图1表示本发明的影像信号放大电路的一实施例。

本实施例的影像信号放大电路10由以下部分构成：与输入影像信号的输入端子IN连接的二次高通滤波器11；对该高通滤波器11的输出进行放大的输出缓冲器12、以及在该输出缓冲器12和输出端子OUT之间串联连接的输出电容器C1以及输出电阻R1。向输出端子OUT输出的信号经由电缆等传输路径向接收侧电路20传输。在接收侧电路20的输入端子与接地点之间连接有输入电阻Ri。在JEITA中规定了作为输出电阻R1以及输入电阻Ri分别使用75Ω(“AV機器の電気信号の接続要件”CP-1203，p8)。

高通滤波器11具备：被连接成对反相输入端子(-)反馈输出电压的运算放大电路(运算放大器)AMP1；在输入端子IN和运算放大电路AMP1的正相输入端子(+)之间串联连接的输入电容器C2、C3；在C2和C3的连接节点N1和运算放大电路AMP1的输出端子之间连接的反馈电阻R2；以及在运算放大电路AMP1的正相输入端子(+)和接地点这样的恒定电位点之间连接的电阻R3，经由输入电容器C2、C3在运算放大电路AMP1的正相输入端子(+)输入影像信号。只要输出缓冲器12可以不反转信号的极性，并且不失真地对规定振幅范围的信号进行放大即可。

在图1的电路中，由输出缓冲器12的后级的输出电容器C1以及输出电阻R1和接收侧电路20的输入电阻Ri形成一次高通滤波器。因为规定输出电阻R1以及输入电阻R1分别为75Ω，所以为了在该寄生的高通滤波器中不失真地通过30Mhz以上频率的信号，必须使其截止频率fc1为1Hz左右，为此需要使输出电容器C1为1000μF以上。

本实施例的影像信号放大电路在输出缓冲器12的前级设置二次高通滤波器11，将该高通滤波器11的截止频率fc2设定为低于输出侧的高通滤波器的截止频率fc1，并且将Q值设定为大于1，由此，即使使用容量值小的输出电容器也可不失真地对信号进行放大。

具体地说，如图2所示，在影像信号放大电路1的希望的频率特性为实线A时，通过使用容量值小的输出电容器，输出侧的高通滤波器的频率特性如虚线B那样向频率高的一侧偏移。因此，如点划线C那样设计前级的二次高通滤波器11的频率特性，预先对要输入给输出缓冲器12的信号给予对在输出侧的高通滤波器中产生的失真进行修正的失真。

此时，关于截止频率，当把电路希望的频率特性A的截止频率设为fc0时，将高通滤波器的截止频率设计成为fc2<fc0<fc1的关系即可。最佳的fc2根据Q值的取得方法而不同，但例如在设为fc0＝(fc1+fc2)/2时设计变得容易。图1中的二次高通滤波器11的截止频率fc2，在使输入电容器C2、C3的容量值为1:1时，可以通过电阻R2和R3的电阻比来决定。

然后，对本实施例的影像信号放大电路10中的各电容器以及电阻的具体数值进行研究。因为输入电容器C2、C3对电路的频率特性几乎没有影响，所以可以使该容量值为0.1μF这样较小的值。电路希望的频率特性A的截止频率fc0为1Hz。在C2、C3的容量值为0.1μF时，根据发明者的初步计算可知，关于二次高通滤波器11的频率特性，通过使电阻R2、R3的合计电阻值(R2+R3)为200KΩ左右，可以使截止频率fc2比fc0足够小。

在此，使

的原因在于，根据输出侧的高通滤波器的截止频率fc1而fc2不同，fc2取决于电阻R2和R3的电阻比。当假设输出侧的高通滤波器的截止频率fc1可以为100Hz时，R1+Ri＝150Ω，所以可以使输出电容器C1的值为10μF左右，作为C1可以不使用电解电容器而使用贴片电容器。因为输入电容器C2、C3的容量值为0.1μF，所以可以对本实施例中使用的全部的电容器使用贴片电容器。

图3表示所述实施例的影像信号放大电路的变形例。该变形例在一个半导体芯片上形成了附图中由点划线40包围的部分来作为半导体集成电路(在本说明书中将其称为放大用半导体集成电路)，其他的元件使用分立的外附元件来构成。

具体地说，在单晶硅板这样的一个半导体芯片上形成构成二次高通滤波器的运算放大器AMP1以及电阻R2、R3、构成输出缓冲器12的元件，在该半导体芯片的外部端子连接有各自由分立部件形成的电容器C1、C2、C3和电阻R1。T1为输入端子，T2为输出端子，T3为电源电压端子，T4为接地端子，T5为用于连接电容器C2、C3的端子，按照本变形例，放大用半导体集成电路的外部端子为5个。

然后，对本发明的影像信号放大电路和专利文献2公开的影像信号放大电路的不同进行说明。

专利文献2的发明在防止发生跌落的同时实现电容器的小型化，所以与本发明的课题以及目的相类似。但是，如图5所示，专利文献2的发明设置从放大器4的输出影像信号中提取直流成分的低通滤波器6和加法电路5，把在输入影像信号中加入了上述直流成分的信号输入给放大器4，由此来修正在输出侧的高通滤波器中产生的跌落。

与此相对，本发明在输入侧设置二次高通滤波器，通过该二次高通滤波器的特性，预先对输入影像信号给予用于对输出侧的高通滤波器中产生的跌落进行修正的失真，由此可以在防止发生跌落的同时实现电容器的小型化。即，专利文献2的发明通过反馈方式修正输出的失真，与此相对，本发明通过前馈方式修正输出的失真。因此，专利文献2的发明和本发明相比，问题的解决方式有很大不同。此外，当把图5和图1进行比较时，图5的电路似乎具有电容器数量少的优点，但在实际的电路中，如图6所示在专利文献2的发明中，在输入侧也需要耦合电容器C2，在电容器数量这点上本发明与专利文献2的发明相同。

此外，根据专利文献2的发明，与本发明相同，作为输出电容器可以使用10μF左右的小容量值的贴片电容器，但在考虑到半导体芯片的结构时存在较大的差异。

在图5所示的专利文献2的发明的实施例电路中，在将构成低通滤波器6的电容器C4的容量值设定为与电容器C2、C3相同的0.1μF时，电阻R4的电阻值需要为10MΩ左右。因此，作为电阻R4大体还可以使用片上电阻。但是，片上的电阻与外加的电阻相比温度特性降低，并且当把片上电阻用于电阻R4时存在由于制造散差而导致电阻值的散差也变大的不良情况。

因此，在对专利文献2的发明的实施例的电路进行半导体集成电路化时，如图6中点划线所示，考虑一般在一个半导体芯片上形成放大器4以及电阻R2、R3、和输出缓冲器12以及构成钳位电路的元件。此时，另外需要用于连接低通滤波器的电容器C4以及电阻R4的外部端子T5、T6，在应用专利文献2的发明时放大用半导体集成电路的外部端子全部为6个并且外加元件增加。因此，与本发明的放大用半导体集成电路(参照图3)相比端子数量增加，存在无法避免芯片成本增加、部件数量增加的缺点。

此外，在专利文献2的发明中，为了避免芯片成本的增加，当特意将片上电阻用于电阻R4时，因为温度特性降低，所以与本发明的影像信号放大电路相比会产生性能恶化的不良情况。特别是在为专利文献2的电路时，电阻R4的电阻值(数MΩ)与电阻R2、R3的电阻值(数百Ω)相比大了将近两个数量级，故此电阻R4的制造散差变大，所以为了能够修正特性的散差希望使用外加的电阻。

但是，当把外加元件用于电阻R4时，如上所述外部端子数量以及外加元件增加。并且，在专利文献2的发明中，当为了减小片上化导致的缺点而要减小电阻R4的电阻值时，相反必须使电容器C4的容量值大于0.1μF，与本发明相比需要更大的外加电容器。因此，从半导体集成电路化的观点出发，可以说本发明的影像信号放大电路具有优势。

以上根据实施方式对本发明人作出的发明进行了具体地说明，但本发明并不限于该实施方式。例如，在所述实施方式中，经由电阻R3在运算放大器AMP1的正相侧输入端子施加接地电位，但还可以施加接地电位以外的规定的恒定电位。此外，为了做到即使降低电源电压输入动态范围也不会变窄，也可以设置对运算放大器AMP1的正相侧输入端子的电位进行钳位的钳位电路。

在以上的说明中主要说明了将本发明者形成的发明应用到了成为其背景的应用领域的影像信号放大电路以及用于该影像信号放大电路的放大用半导体集成电路的情况，但是可以扩大地用于对声音信号等其他的模拟信号进行放大的电路以及放大用半导体集成电路。本发明特别可以有效地用于对频带宽的模拟信号进行放大的电路。

Claims

1.一种影像信号放大电路，其特征在于，

具备：

对影像信号进行放大的放大电路；

在该放大电路的输出节点和输出端子之间串联连接的输出电容器以及电阻；以及

在所述放大电路的前级设置的Q值大于1的二次高通滤波器，

并通过所述二次高通滤波器的特性，对输入影像信号给予对在包含所述输出电容器以及电阻的输出侧的高通滤波器中产生的跌落进行修正的失真。

2.根据权利要求1所述的影像信号放大电路，其特征在于，

所述二次高通滤波器，

具有：

被连接成向反相输入端子反馈输出电压的运算放大电路；

在输入端子和所述运算放大电路的正相输入端子之间串联连接的第一输入电容器以及第二输入电容器；

在该第一输入电容器与第二输入电容器的连接节点和所述运算放大电路的输出端子之间连接的反馈电阻；以及

在所述运算放大电路的正相输入端子和恒定电位点之间连接的电阻，

并经由所述第一以及第二输入电容器将影像信号输入到所述运算放大电路的正相输入端子。

3.根据权利要求2所述的影像信号放大电路，其特征在于，

将所述第一输入电容器和第二输入电容器的容量比设定为1∶1。

4.一种放大用半导体集成电路，其用于构成影像信号放大电路，

该影像信号放大电路，

具备：

对影像信号进行放大的放大电路；

具有被连接成向反相输入端子反馈输出电压的运算放大电路、在输入端子和所述运算放大电路的正相输入端子之间串联连接的第一输入电容器以及第二输入电容器、在该第一输入电容器与第二输入电容器的连接节点和所述运算放大电路的输出端子之间连接的反馈电阻、以及在所述运算放大电路的正相输入端子和恒定电位点之间连接的偏置电阻的、在所述放大电路的前级设置的Q值大于1的二次高通滤波器，

并且通过所述二次高通滤波器的特性，对输入影像信号给予对在包含所述输出电容器以及电阻的输出侧的高通滤波器中产生的跌落进行修正的失真，

该放大用半导体集成电路的特征在于，

在一个半导体芯片上形成所述放大电路、所述运算放大电路、所述反馈电阻和所述偏置电阻，

在该半导体芯片上设置有：在内部连接所述运算放大电路的正相输入端子，在外部连接所述第一输入电容器的第一外部端子；在外部连接所述第一以及第二输入电容器的第二外部端子；在内部连接所述放大电路的输出节点，在外部连接所述输出电容器的第三外部端子；施加电源电压的第四外部端子；以及施加接地电位的第五外部端子。