CN101783870A - 半导体集成电路和视频信号输出电路 - Google Patents

半导体集成电路和视频信号输出电路 Download PDF

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Abstract

一种半导体集成电路，其具有从同相输入端输入视频信号的运算放大器，并对从所述运算放大器中输出的视频信号进行跌落补正，所述半导体集成电路具有：第一电阻，其一端与所述运算放大器的反相输入端相连，另一端接地；第一外部端，其与所述运算放大器的输出端相连；第二外部端，其与所述运算放大器的反相输入端相连；第二电阻，其一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端与所述运算放大器的反相输入端相连；其中，所述第二电阻的电阻值为：根据在所述第一外部端和所述第二外部端之间与所述第二电阻并联的第一电容器的电容值所确定的值。

Description

半导体集成电路和视频信号输出电路
技术领域
本发明涉及一种对视频信号进行放大并输出的半导体集成电路和视频信号输出电路。
背景技术
在现有技术中，有一种对NTSC(National Television Standards Committee)制式等的视频信号进行放大并输出的视频信号输出电路。视频信号由低频(例如：60Hz)垂直同步信号、具有从直流至数MHz的频段的亮度信号等的合成信号来构成。在现有的视频信号输出电路中，已经开发出了在传送含有多个信号的视频信号时不产生波形失真的技术。
图10是表示现有的视频信号输出电路的一个例子的图。在现有的视频信号输出电路10中，视频信号被输入至运算放大器1的同相输入端T1，运算放大器1的反相输入端T2与运算放大器1的输出端To相连。经运算放大器1放大了的视频信号从输出端To被输出。另外，输出端To与电容器C1相连，该电容器C1用于除掉输出视频信号中所含有的直流成分。
在视频信号输出电路10中，为了消除视频信号的失真，电容器C1中需要使用电容较大的电容器。但是，如果增大电容器C1的电容，则需要扩大实装面积，这样，才能使电容器C1的体积变大，因此，从产品小型化的观点来看，这种作法并不可取。
图11是表示现有的视频信号输出电路的另一个例子的图。在图11所示的视频信号输出电路20中，通过设置一用于对视频信号的波形失真(跌落(sag))进行补正的电路，使电容器C1的电容变小。
在视频信号输出电路20中，除了输出端To之外，还设置了跌落补正端Ts。跌落补正端Ts与运算放大器1的反相输入端T2以及电阻R1的一端相连。电阻R1的另一端与运算放大器1的输出端To相连。另外，在视频信号输出电路20中，在电容器C1的一端和运算放大器1的跌落补正端Ts之间具有与电容器C1并联的电容器C2。从运算放大器1中输出的视频信号通过电容器C1后，被反馈至跌落补正端Ts。在视频信号输出电路20中，通过这样的构成，不仅可以减小电容器C1的电容，而且还可以对视频信号中的失真进行补正(即：跌落补正)。例如，在专利文献1中揭示了一种用于进行跌落补正的电路。
但是，在近年来的视频信号输出电路中，电源电压的低电压化正在使跌落补正变得越来越困难。例如，在图11所示的运算放大器1中，如果将电源电压设定为低电压，则运算放大器1的动态范围与视频信号的振幅相比不够充分，这样，就不能充分地进行跌落补正。因此，在视频信号中，因为同步信号发生丢失，所以不能检测出同步信号。
专利文献1：(日本)特开2004-274434
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种半导体集成电路和视频信号输出电路，该半导体集成电路和视频信号输出电路不仅可以抑制同步信号的丢失，而且还可以低成本地实现产品的小型化。
为了实现上述目的，本发明采用了如下所述的构成。
本发明是一种半导体集成电路(110)，其具有从同相输入端(T11)输入视频信号的运算放大器(111)，并对从该运算放大器(111)中输出的视频信号进行跌落补正，所述半导体集成电路(110)具有：
第一电阻(R30)，其一端与所述运算放大器(111)的反相输入端(T12)相连，另一端接地；
第一外部端(T10)，其与所述运算放大器(111)的输出端相连；
第二外部端(Ts)，其与所述运算放大器(111)的反相输入端(T12)相连；
第二电阻(Rsag)，其一端与所述运算放大器(111)的输出端相连，另一端与所述运算放大器(111)的反相输入端(T12)相连；
其中，
所述第二电阻(Rsag)的电阻值为：根据在所述第一外部端(T10)和所述第二外部端(Ts)之间与所述第二电阻(Rsag)并联的第一电容器的电容值所确定的值。
另外，本发明的半导体集成电路还可以被构成为：在所述第一外部端(T10)和所述第一电容器(C20)之间的连接点上连接滤波电路(F)，该滤波电路(F)由串联的第二电容器(C10)、第三电阻(R10)以及第四电阻(R20)组成。
另外，本发明的半导体集成电路还可以被构成为：在所述第一电阻(R30)和接地之间连接电压源(120)，该电压源(120)用于产生基准电压。
另外，本发明的半导体集成电路还可以被构成为：在所述第一电阻(R30)和所述第二电阻(Rsag)之间串联第五电阻(R40)。
本发明是一种视频信号输出电路(100)，其具有从同相输入端(T11)输入视频信号的运算放大器(111)，并对从该运算放大器(111)中输出的视频信号进行跌落补正，所述视频信号输出电路(100)具有：
第一电阻(R30)，其一端与所述运算放大器(111)的反相输入端(T12)相连，另一端接地；
第二电阻(Rsag)，其一端与所述运算放大器(111)的输出端相连，另一端与所述运算放大器(111)的所述反相输入端(T12)相连；
第一电容器(C20)，其与所述第二电阻(Rsag)并联；
滤波电路(F)，其由串联的第二电容器(C10)、第三电阻(R10)以及第四电阻(R20)组成，所述第四电阻(R20)的一端接地，所述第二电容器(C10)的一端与所述运算放大器(111)的输出端相连。
这里，需要说明的是，上述括号内的参照符号是为了便于理解而加上的，仅是一个例子而已，并不用于限定附图中所表示的形态。
根据本发明，不仅可以抑制同步信号的丢失，而且还可以低成本地实现产品的小型化。
附图说明
图1是用于表示本实施方式的视频信号输出电路100的图。
图2是用于说明视频信号的跌落率的图。
图3是用于说明电容器C10和电容器C20的电容值的设定的第一图。
图4是用于说明电容器C10和电容器C20的电容值的设定的第二图。
图5是用于对视频信号输出电路100中的经过了跌落补正后的视频信号和现有的视频信号输出电路中的经过了跌落补正后的视频信号进行比较的图。
图6是用于说明第一变形例的图。
图7是用于说明第二变形例的图。
图8是用于说明第三变形例的图。
图9是用于说明第四变形例的图。
图10是用于表示现有的视频信号输出电路的一个例子的图。
图11是用于表示现有的视频信号输出电路的另一个例子的图。
符号说明：
100、100A～100D：视频信号输出电路
110、110A、110B：半导体集成电路
120：电压源
T10：外部端
Ts：跌落补正端
具体实施方式
以下参考附图说明本发明的最佳实施方式。
图1是用于表示本实施方式的视频信号输出电路100的图。
本实施方式的视频信号输出电路100具有半导体集成电路110、电容器C10、电容器C20、电阻R10以及电阻R20。
半导体集成电路110具有运算放大器111，用于对输入半导体集成电路110中的视频信号进行放大。本实施方式的半导体集成电路110具有外部端T10、外部端Ts、运算放大器111、电阻R30以及电阻Rsag。
在半导体集成电路110中，从运算放大器111的同相输入端T11输入视频信号。运算放大器111的反相输入端T12经由电阻R30接地。另外，运算放大器111的反相输入端T12经由电阻Rsag与运算放大器111的输出端即外部端T10相连。电阻Rsag是用于对视频信号进行跌落补正的电阻，其一端与外部端T10相连，另一段与外部端Ts相连。
在视频信号输出电路100中，电容器C10是用于除掉视频信号中所含有的直流成分的电容器，电阻R10和电阻R20是阻抗匹配电阻(75Ω)。电容器C10、电阻R10以及电阻R20串联，并构成高通滤波器(high-pass filter)F。电容器C10的一端与半导体集成电路110的外部端T10相连。另外，电阻R20的一端接地。从电容器C10和电阻R10的连接点H所输出的信号是视频信号输出电路100的输出信号。
电容器C20是用于对从运算放大器111中输出的视频信号进行跌落补正的电容器。电容器C20的一端与半导体集成电路110的外部端Ts相连，另一端与半导体集成电路110的外部端T10相连。因此，在本实施方式的视频信号输出电路100中，电阻Rsag和电容器C20在运算放大器111的输出端和反相端T12之间并联。
也就是说，在本实施方式中，通过电容器C10之前的视频信号被反馈至运算放大器111的反相输入端T12。
在本实施方式中，在具有上述构成的视频信号输出电路100中，通过将电阻Rsag的电阻值、电容器C10的电容值以及电容器C20的电容值设定为适当的值，不仅可以比现有技术更小地降低电容器C10和电容器C20的电容值，而且还可以抑制同步信号的丢失。
在本实施方式中，电阻Rsag的电阻值、电容器C10的电容值以及电容器C20的电容值的适当的值是设定的值，目的在于改变后述的视频信号的跌落率，以使从视频信号输出电路100所输出的视频信号的失真对映像的质量可以不产生影响。在本实施方式中，通过设定电阻Rsag的电阻值、电容器C10的电容值以及电容器C20的电容值，以使作为视频信号的失真对映像的质量可以不产生影响的跌落率变为0.5％以下。
这里，参照图2对跌落率进行说明。图2是用于说明视频信号的跌落率的图。
图2所示的视频信号是视频信号输出电路100的输出信号。在本实施方式的视频信号P中，如果振幅被设为振幅A、视频信号P的失真被设为失真A’，则跌落率被定义为：(A’/A)×100％。在本实施方式中，通过改变电阻Rsag的电阻值、电容器C10的电容值以及电容器C20的电容值，将跌落率设为0.5％。
下面，参照图3和图4对电容器C10和电容器C20的电容值的设定进行说明。
图3是用于说明电容器C10和电容器C20的电容值的设定的第一图。图4是用于说明电容器C10和电容器C20的电容值的设定的第二图。图3表示使电容器C20的电容值相对于电容器C10的电容值进行变化时的跌落率。
在图3中，将电容器C20的值被设为0μF时的结果表示为曲线S1，将电容器C20的值被设定为1μF时的结果表示为曲线S2，将电容器C20的值被设定为2μF时的结果表示为曲线S3，将电容器C20的值被设定为4μF时的结果表示为曲线S4。
在本实施方式中，在图3中，在电容器C10为特定的值时选择跌落率最低的电容器C20的值，并根据所选择的值对电容器C10的电容值和电容器C20的电容值进行最优化。
在图3中，例如，当电容器C10的电容为47μF时，跌落率最低的电容器C20的值为1μF(图3的曲线S2)。所以，将电容器C20的值选定为1μF。然后，当电容器C10的电容为大约100μF时，同样地，选择跌落率最低的电容器C20的值。此时，跌落率最低的电容器C20的值为1μF。
接下来，当电容器C10的电容为大约200μF时，同样地，选择跌落率最低的电容器C20的值。此时，跌落率最低的电容器C20的值为2μF(图3的曲线S3)。通过这种方法，对于电容器C10的值，选择跌落率变低的电容器C20的值。这里，需要说明的是，图3是在本实施方式的视频信号输出电路100中使电容器C10的电容值和电容器C20的电容值变化时，根据半导体集成电路110的输出信号所求得的跌落率的实测数据。
图4是表示图3中所选择的点的曲线。在图4中，跌落率为0.5％以下的点是电容器C10约为220μF、电容器C20为2μF的点、电容器C10约为300μF、电容器C20为4μF的点、以及、电容器C10约为500μF、电容器C20为4μF的点。
在本实施方式中，作为将跌落率设为0.5％以下的电容器C10的电容值以及电容器C20的电容值，可选择电容器C10＝220μF、电容器C20＝2μF。其理由在于，可以将电容器C10做成电场电容器、将电容器C20做成芯片电容器，并且，可以将电容器C10和电容器C20的尺寸小型化。
例如，如果跌落率设为0.5％的电容器C10和电容器C20的电容值被设为电容器C10＝300μF、电容器C20＝4μF，则电容器C10和电容器C20这两者都需要采用电场电容器，这样，就不能使电容器C10和电容器C20的尺寸变小。因此，不能实现产品的小型化。
下面，对本实施方式的视频信号输出电路100中的电阻Rsag的电阻值的设定进行说明。
在视频信号输出电路100中，计算由电容器C10、电阻R10以及电阻R20所组成的高通滤波器F的截止频率fc。截止频率fc可由下面的公式(1)来计算。
fc＝1/(2·π·Rload·C10)               (1)
这里，Rload是电阻R10和电阻R20的合成电阻，本实施方式的电阻Rload用Rload＝R10+R20来表示。
下面，计算截止频率为fc时使用跌落率补正用电阻Rsag和电容器C20进行了补正的视频信号输出电路100的电压增益Av(fc)。电压增益Av(fc)可由下面的公式(2)来计算。
Av(fc)＝(1/β)+(Rsag//(1/ωfc·C20))/R30                                        (2)
这里，公式(2)中的β是由下面的公式(3)所计算的值。
β＝R30/(R30+0)＝1                      (3)
在本实施方式中，根据公式(1)、公式(2)以及公式(3)可以求出电阻Rsag的电阻值。在本实施方式中，因为将电容器C10和电容器C20分别设为电容器C10＝220μF、电容器C20＝2μF，以使跌落率小于等于0.5％，所以，如果将电容器C10和电容器C20的值带入公式(1)和公式(2)，就可以求出使跌落率小于等于0.5％的电阻Rsag。
求出电阻Rsag之后，使用下面的公式(4)来确认在将电阻Rsag作为根据公式(1)至公式(3)所求得的值时，电压增益Av(DC)是否位于运算放大器111的动态范围内。
Av(DC)＝(1/β)+(Rsag/R30)               (4)
这里，需要说明的是，如果由公式(4)所求得的电压增益Av(DC)不位于运算放大器111的动态范围内，则视频信号P不能从运算放大器111中被正确地输出。所以，需要调整电容器C10的电容值和电容器C20的电容值，以使电阻Rsag变小。如果电压增益Av(DC)位于运算放大器111的动态范围内，则将电阻Rsag作为由公式(4)所求得的值。
下面，举出一个电容器C10＝220μF、电容器C20＝2μF、电阻Rload＝150Ω时的计算电阻Rsag的例子。
将电容器C10的值和电阻Rload的值代入公式(1)后的算式为下面的公式(5)。
fc＝1/(2·π·150·220μ)＝4.8Hz      (5)
根据公式(5)，可以求出高通滤波器F的截止频率fc＝4.8Hz。将上述各值和由公式(5)所求出的截止频率fc＝4.8Hz代入公式(2)后的算式为下面的公式(6)。
1.571＝1.258+(Rsag//(1/(2·π·4.8·2.2μ)))/12k                                 (6)
根据公式(6)，可以求出电阻Rsag＝5kΩ。将电阻Rsag＝5kΩ代入公式(4)，确认电压增益Av(DC)是否位于运算放大器111的动态范围内，如果位于动态范围内，则将电阻Rsag的值设定为5kΩ。在本实施方式中，通过将电阻Rsag的电阻值设定为按上面所求出的值，就可以将跌落率设定为小于等于0.5％。
如上所述，在本实施方式的视频信号输出电路100中，如果适当地设定了电阻Rsag、电容器C10以及电容器C20的值，即使运算放大器111的电源电压为低电压，也可以对跌落率进行充分的补正，这样，就可以防止同步信号的丢失。
图5是用于对视频信号输出电路100中的经过了跌落补正后的视频信号和现有的视频信号输出电路中的经过了跌落补正后的视频信号进行比较的图。图5(A)表示现有的视频信号输出电路中的经过了跌落补正后的视频信号，图5(B)表示本实施方式的视频信号输出电路100中的经过了跌落补正后的视频信号。
在图5(A)中，为了防止视频信号从白图像向黑图像切换时丢失同步信号，运算放大器的动态范围需要为3.5Vp-p。如图5(B)所示，在本实施方式的视频信号输出电路100中，运算放大器111的动态范围可为3.1Vp-p。因此，在本实施方式中，使用具有比现有的运算放大器的动态范围还小的动态范围的运算放大器111，可以不使同步信号丢失地进行跌落补正。
另外，在本实施方式中，可以将电容器C10的电容和电容器C20的电容设定为小于现有的电容。再有，在本实施方式中，因为可以将跌落补正用电容器C20做成为芯片电容器，所以，不仅可以减小电容器的实装面积，而且还可以降低成本。
因此，由本实施方式可知，本发明不仅可以抑制同步信号的丢失，而且还可以低成本地实现产品的小型化。
另外，需要说明的是，在本实施方式中，视频信号被设定为从半导体集成电路110的外部被输入，但是，并不限定于此。本实施方式的半导体集成电路110还可以具有如图1所示的电路以外的电路，例如，用于处理视频信号的电路。
另外，在本实施方式中，电阻Rsag的电阻值是通过先设定完电容器C10的电容值和电容器C20的电容值之后，再根据所设定的电容值来确定的，但是，确定电阻Rsag的电阻值的顺序并不限定于此。电阻Rsag的电阻值也可以例如在确定电容器C10的电容值和电容器C20的电容值之前被确定。此时，电容器C10的电容值和电容器C20的电容值根据电阻Rsag的电阻值来设定。
下面，参照图6至图9对本实施方式的变形例进行说明。
图6是用于说明第一变形例的图。在图6所示的视频信号输出电路100A中，在半导体集成电路110A中，在电阻R 30和接地(ground)之间设置了用于产生基准电压Vref的电压源120，使视频信号输出电路100A的输出信号的动作点产生变化。在视频信号输出电路100A中，通过对基准电压Vref的值进行调整，可以对输出信号的动作点进行调整。
图7是用于说明第二变形例的图。在图7所示的视频信号输出电路100B中，在半导体集成电路110B中，除了电压源120之外，还设置了连接于电阻Rsag和电阻R30之间的电阻R40。在视频信号输出电路100B中，通过设置电阻R40，可以进行高频段的增益设定。
这里，需要说明的是，在图7所示的视频信号输出电路100B中，在计算由公式(3)所表示的β时，可由下面的公式(7)来表示。
β＝R30/(R30+R40)                 (7)
图8是用于说明第三变形例的图。在图8所示的视频信号输出电路100C中，在半导体集成电路110B的外部，设置了连接于输出端T10和跌落补正端Ts之间的电阻R50。
电阻R50在输出端T10和跌落补正端Ts之间与电容器C20并联。在图8所示的视频信号输出电路100C中，通过在半导体集成电路110B的外部连接电阻R50，可以对电阻Rsag的电阻值进行调整。
图9是用于说明第四变形例的图。在图9所示的视频信号输出电路100D中，在半导体集成电路110B的外部，设置了在跌落补正端Ts和电容器C20之间与电容器C20串联的电阻R60。在图9所示的视频信号输出电路100D中，通过在半导体集成电路110B的外部连接电阻R60，可以对电阻Rsag的电阻值进行调整。
本发明并不局限于上述具体实施例，只要不脱离权利要求书的范围，亦可采用其他变化形式代替，但那些变化形式仍属于本发明所涉及的范围。
工业实用性
本发明涉及一种对视频信号进行放大并输出的半导体集成电路和视频信号输出电路。

Claims (5)

1.一种半导体集成电路，其具有从同相输入端输入视频信号的运算放大器，并对从所述运算放大器中输出的视频信号进行跌落补正，所述半导体集成电路具有：
第一电阻，其一端与所述运算放大器的反相输入端相连，另一端接地，
第一外部端，其与所述运算放大器的输出端相连，
第二外部端，其与所述运算放大器的反相输入端相连，
第二电阻，其一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端与所述运算放大器的反相输入端相连；
其中，
所述第二电阻的电阻值为：
根据在所述第一外部端和所述第二外部端之间与所述第二电阻并联的第一电容器的电容值所确定的值。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其中，
在所述第一外部端和所述第一电容器的连接点上连接滤波电路，所述滤波电路由串联的第二电容器、第三电阻以及第四电阻组成。
3.根据权利要求1或2所述的半导体集成电路，其中，
在所述第一电阻和接地之间连接电压源，所述电压源用于产生基准电压。
4.根据权利要求1或2所述的半导体集成电路，其中，
在所述第一电阻和所述第二电阻之间串联第五电阻。
5.一种视频信号输出电路，其具有从同相输入端输入视频信号的运算放大器，并对从所述运算放大器中输出的视频信号进行跌落补正，所述视频信号输出电路具有：
第一电阻，其一端与所述运算放大器的反相输入端相连，另一端接地，
第二电阻，其一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端与所述运算放大器的所述反相输入端相连，
第一电容器，其与所述第二电阻并联；
滤波电路，其由串联的第二电容器、第三电阻以及第四电阻组成，所述第四电阻的一端接地，所述第二电容器的一端与所述运算放大器的输出端相连。
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