JP2000151298A

JP2000151298A - ビデオ信号増幅装置

Info

Publication number: JP2000151298A
Application number: JP10325525A
Authority: JP
Inventors: Osamu Machida; 修町田
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2000-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波特性が良好でかつ低消費電力のビデオ
信号増幅装置を提供する。【解決手段】増幅素子Ｑ１及びＱ２はガリウム砒素電
界効果トランジスタ或いはガリウム砒素高電子移動度ト
ランジスタであり、入力段増幅回路を構成する。入力さ
れた輝度信号Ｖｉｎは増幅されて電圧Ｖ１が得られる。
増幅素子Ｑ３とＱ４とを接続した出力段電力増幅回路が
電力増幅をして出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。増幅素子
Ｑ１及びＱ２を、ガリウム砒素電界効果トランジスタ或
いはガリウム砒素高電子移動度トランジスタで構成した
ことにより、これら素子のもつ高電子移動度特性によ
り、高周波特性が良好でかつ低消費電力のビデオ信号増
幅装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータから
入力される輝度信号を増幅するビデオ信号増幅装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータから入力される赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）の輝度信号を増幅してＣＲＴディス
プレイ装置の受像管のカソード電極に出力するためのビ
デオ信号増幅装置には、高い耐電圧特性が要求される。

【０００３】従来のビデオ信号増幅装置では、輝度信号
を入力する入力段増幅回路の増幅素子にシリコンバイポ
ーラトランジスタ（以降「ＳｉＴｒ」と略記する。）が
用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のビデ
オ信号増幅装置の入力段増幅回路の増幅素子には、Ｓｉ
Ｔｒが用いられていた。

【０００５】ところが、近年のディジタル画像処理技術
の発達に伴い、ＣＲＴディスプレイ装置の高精細化が要
求されるようになり、ビデオ信号増幅装置にも、良好な
高周波数特性が要求されるようになった。

【０００６】しかしながら、入力段増幅回路の増幅素子
がＳｉＴｒで構成された従来のビデオ信号増幅装置は、
ＳｉＴｒの周波数特性に起因して消費電力が高く、しか
も高周波帯域程これが顕著になることから、必要とされ
る高い周波数帯域まで増幅度を保つことができない場合
があった。

【０００７】しかも、良好な高周波特性と低消費電力特
性とは互いにトレードオフの関係にあり、これらの特性
を両立させるのは困難であった。

【０００８】そこで本発明はこの従来の課題に鑑みなさ
れたものであり、高周波特性が良好でかつ低消費電力の
ビデオ信号増幅装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、この発明によるビデオ信号増幅装置は、輝度
信号が入力される入力段増幅回路の増幅素子をガリウム
砒素電界効果トランジスタ或いはガリウム砒素高電子移
動度トランジスタとしたことを特徴とする。

【００１０】この発明は、ガリウム砒素電界効果トラン
ジスタ及びガリウム砒素高電子移動度トランジスタの高
い電子移動度に起因する高速性を利用するものである。

【００１１】即ち、輝度信号が入力される入力段増幅回
路の増幅素子をガリウム砒素電界効果トランジスタ或い
はガリウム砒素高電子移動度トランジスタとすることに
より、高周波特性が良好でかつ低消費電力のビデオ信号
増幅装置が提供可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるビデオ信号増
幅装置の実施の形態を図１ないし図５を参照して詳述す
る。

【００１３】ビデオ信号増幅装置は、コンピュータから
の輝度信号を入力し、そして高電圧で動作するＣＲＴデ
ィスプレイ装置へ増幅された輝度信号を供給するもので
あるので高い耐電圧が要求される。しかも、表１に示す
ようにコンピュータ用のＣＲＴディスプレイ装置では、
解像度により周波数帯域が様々であり、周波数帯域は年
々高くなる傾向にある。

【００１４】

【表１】図１は、このような要求に対応する本発明によるビデオ
信号増幅装置の第１の実施の形態の回路図である。

【００１５】高電圧電源Ｖｓは約８０Ｖの直流電源であ
り、ＣＲＴディスプレイ装置（本図では図示せず）から
供給される。高電圧電源Ｖｓには、ノイズ除去用のバイ
パスコンデンサＣ１が接続される。

【００１６】増幅素子Ｑ１はガリウム砒素電界効果トラ
ンジスタ（以下「ＧａＡｓＦＥＴ」と略す。）であり、
ゲートには図示したような輝度信号Ｖｉｎが入力され
る。抵抗ＲＳは、増幅素子Ｑ１のソース端子とグラウン
ドの間に接続されるソース抵抗である。このソース抵抗
ＲＳの抵抗値と後述する負荷抵抗ＲＬの抵抗値との比率
が装置の電圧増幅度Ａｖを決定する。

【００１７】増幅素子Ｑ２もＧａＡｓＦＥＴである。そ
のゲートには直流約１０Ｖが印加される。そしてコンデ
ンサＣ２により高周波的に接地されている。即ち、増幅
素子Ｑ２はゲート接地回路を構成する。このゲート接地
回路を構成する増幅素子には高耐電圧特性が要求され、
増幅素子Ｑ２は、ゲートドレイン間耐電圧が８０Ｖ以上
のものを使用するのが好ましい。

【００１８】負荷抵抗ＲＬは、高電圧電源Ｖｓから増幅
素子Ｑ２へ電流を供給する。この負荷抵抗ＲＬは前述し
たように電圧増幅率Ａｖを決定する。

【００１９】インダクタンスＬ１、インダクタンスＬ２
と抵抗Ｒ１との並列回路、および抵抗Ｒ２とコンデンサ
Ｃ３との直列回路は、ともにピーキング回路である。

【００２０】即ち、これらの回路素子からカスコード型
の入力段増幅回路が構成される。

【００２１】一方、ダイオードＤ１、Ｄ２、増幅素子Ｑ
３、Ｑ４、及び抵抗Ｒ３、Ｒ４は、出力段電力増幅回路
を構成する。増幅素子Ｑ３、Ｑ４はともにＳｉＴｒであ
り、ダイオードＤ１、Ｄ２により、ベースエミッタ間電
圧が補償され、カットオフしないようになっている。抵
抗Ｒ３、Ｒ４は、出力電流を制限する抵抗である。即
ち、この電力増幅回路は、プッシュプルエミッタフォロ
ワ回路であり、電圧増幅された後の信号Ｖ１を電力増幅
するものである。この電力増幅回路としては、この回路
以外にも従来からある様々な応用回路が利用できる。

【００２２】次に、この実施の形態のビデオ信号増幅装
置における輝度信号の増幅動作について説明する。

【００２３】増幅素子Ｑ２のゲートは直流約１０Ｖにバ
イアスされており、増幅素子Ｑ２のソース即ちＱ１のド
レインの電圧はほぼ一定となる。

【００２４】増幅素子Ｑ１には、図示したような輝度信
号（入力電圧Ｖｉｎ）が入力される。輝度成分の電圧は
約３Ｖｐ−ｐである。増幅素子Ｑ２のソースが電圧固定
されているので、増幅素子Ｑ１は電流増幅のみを行うこ
とになり、電流増幅されたソース電流ｉｓは、ｉｓ＝Ｖ
ｉｎ／｛ＲＳ＋（１／Ｇｍ）｝で決定される。ここでＧ
ｍは増幅素子Ｑ１の相互コンダクタンスである。

【００２５】この電流ｉｓは、負荷抵抗ＲＬにも流れる
ことになるので、その両端の電圧ＶＲＬは、ＶＲＬ＝ｉ
ｓ×ＲＬとなる。

【００２６】この電圧は交流的に入力段増幅回路の出力
電圧Ｖ１に等しく（インダクタンスＬ１の電圧降下は無
視する）、かつ位相が反転しているので、入力段増幅回
路の電圧利得Ａｖは、

【数１】Ａｖ＝−Ｖ１／Ｖｉｎ＝−（ｉｓ×ＲＬ）／［ｉｓ×｛ＲＳ＋（１／Ｇｍ）｝］＝−ＲＬ／｛ＲＳ＋（１／Ｇｍ）｝（１）となる。

【００２７】この電圧増幅された後の電圧Ｖ１を入力す
る出力段電力増幅回路は、電力増幅のみを行う回路であ
り、このビデオ信号増幅装置の出力電圧Ｖｏｕｔは、ほ
ぼ電圧Ｖ１と等しくなる（増幅素子Ｑ３のベースエミッ
タ電圧及び抵抗Ｒ３の電圧降下は無視する）。

【００２８】この実施の形態では、図のように映像成分
の出力電圧が４０Ｖｐ−ｐとなるように、抵抗ＲＳと抵
抗ＲＬの比が設定されている。

【００２９】ところで前述したように増幅素子Ｑ２には
高い耐電圧特性が要求される。高電圧電源の８０Ｖ近い
電圧が印加されるドレインゲート間耐電圧は８０Ｖ以上
が好ましい。また、良好な高周波数特性も必要である。

【００３０】一方、増幅素子Ｑ１のドレインには１０Ｖ
程度しかかからないので高い耐電圧特性は不要である
が、良好な高周波数特性が必要である。

【００３１】この実施の形態ではＱ１及びＱ２にＧａＡ
ｓＦＥＴを採用することで良好な高周波特性が得られて
いる。

【００３２】図２は、この実施の形態のビデオ信号増幅
装置の出力電圧の周波数特性のグラフであり、従来装置
の特性との比較を示すものである。

【００３３】従来装置では、図１に示した回路において
増幅素子Ｑ１及びＱ２がＳｉＴｒであったが、これに対
して、この実施の形態では、高周波特性の良いＧａＡｓ
ＦＥＴを入力段増幅回路の増幅素子としたので、この図
に示すように、従来（特性Ａ）に比較して良好な高周波
数特性が得られる（特性Ｂ）。尚、この特性Ｂは、Ｇａ
ＡｓＦＥＴ固有の周波数特性により異なるものである。

【００３４】またこの実施の形態では、ＳｉＴｒに比べ
寄生容量が少なくトランジション周波数が高いために電
力消費の少ないＧａＡｓＦＥＴを入力段増幅回路の増幅
素子とすることで、ビデオ信号増幅装置を低電力化する
ことが可能となる。

【００３５】図３は、この実施の形態のビデオ信号増幅
装置の消費電力の周波数特性を示すグラフである。

【００３６】この実施の形態では、ソース抵抗ＲＳ及び
負荷抵抗ＲＬの抵抗値を大きくして負荷電流ｉｓを少な
くし、従来の消費電力特性（特性Ａ）に対し低消費電力
化（特性Ｂ）を図っている。このようにソース抵抗ＲＳ
及び負荷抵抗ＲＬの抵抗値を大きくすると、通常は周波
数特性を維持できなくなるが、ＳｉＴｒに比べ電力消費
の少ないＧａＡｓＦＥＴを入力段増幅回路の増幅素子と
することで、従来の周波数特性（図２（特性Ａ））を維
持したまま、広い周波数帯域で低消費電力とすることが
できる。

【００３７】このように、入力段増幅回路をカスコード
回路としたこの実施の形態のビデオ信号増幅装置は、要
求される高耐電圧特性を満足するとともに、高周波特性
が良好でかつ低消費電力となる。

【００３８】ところで、第１の実施の形態では入力段増
幅回路をカスコード型としたが、負帰還増幅回路を用い
てビデオ信号増幅装置を構成することもできる。

【００３９】図４は、負帰還増幅回路を用いて構成し
た、この発明のビデオ信号増幅装置の第２の実施の形態
の回路図である。

【００４０】第１の実施の形態と同様に高電圧電源Ｖｓ
にはノイズ除去用のバイパスコンデンサＣ４１が接続さ
れる。

【００４１】この実施の形態では、増幅素子Ｑ４１及び
Ｑ４２にＧａＡｓＦＥＴが用いられる。増幅素子Ｑ４２
は、抵抗Ｒ４１の抵抗値によって電流値が決定される定
電流源として機能する。尚、抵抗Ｒ４２を介してゲート
への電圧供給がなされる。

【００４２】増幅素子Ｑ４１は、抵抗ＲＩとピーキング
用のコンデンサＣ４３との並列回路を介して、ゲートに
入力される輝度信号の電圧Ｖｉｎを電圧増幅して電圧Ｖ
２を変化させる。尚、増幅素子Ｑ２１のソースは、抵抗
ＲＳおよびコンデンサＣ４２により交流的に接地されて
いる。Ｒ４３はゲート電圧補償用の抵抗である。

【００４３】即ち、これらの回路素子から入力段増幅回
路が構成される。

【００４４】出力段電力増幅回路は、第１の実施の形態
と同じくプッシュプルエミッタフォロワ回路であり、Ｓ
ｉＴｒの増幅素子Ｑ４３、Ｑ４４、抵抗Ｒ４４、Ｒ４
５、Ｒ４６から構成される。尚、抵抗Ｒ４４は、増幅素
子Ｑ４３、Ｑ４４のベースエミッタ間電圧のバイアス用
抵抗である。

【００４５】この実施の形態では、増幅素子Ｑ２１にゲ
ートに輝度信号Ｖｉｎが入力されると、増幅素子Ｑ２１
によって電圧増幅され電圧Ｖ２となり、さらに出力段電
力増幅回路によって電力増幅され、出力電圧Ｖｏｕｔを
得ることができる。

【００４６】負帰還増幅回路により構成された第２の実
施の形態において、電圧増幅度Ａｖはフィードバック抵
抗ＲＦと入力抵抗ＲＩとの比率で決定される。

【００４７】即ち、電圧増幅度Ａｖ＝−ＲＦ／ＲＩとな
る。

【００４８】このような負帰還増幅回路を構成する第２
の実施の形態においても入力段増幅回路の増幅素子Ｑ２
１及びＱ２２にＧａＡｓＦＥＴを用いたので、良好な高
周波数特性が得られ、高い周波数成分を有する輝度信号
を増幅することが可能となる。また、ＧａＡｓＦＥＴが
低消費電力であるので、ビデオ信号増幅装置を低消費電
力とすることもできる。これらの特性はトレードオフの
関係にあるので、設計により自由に調整することができ
る。

【００４９】以上説明したこの発明の第１或いは第２の
実施の形態のビデオ信号増幅装置は、ＣＲＴディスプレ
イ装置に組み込まれるが、以下このＣＲＴディスプレイ
装置の回路について説明する。

【００５０】図５は、この発明のビデオ信号増幅装置を
用いたＣＲＴディスプレイ装置の回路図である。尚、こ
こでは青（Ｂ）の輝度信号の増幅回路について述べるが
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）についても同様である。

【００５１】ビデオ信号増幅装置１に入力された輝度信
号Ｖｉｎは増幅されて出力される。出力電圧Ｖｏｕｔ
は、映像成分のピーク間電圧が４０Ｖの交流電圧であ
る。

【００５２】ダイオードＤ５１及びＤ５２は、出力電圧
Ｖｏｕｔに印加されるサージ電圧を制限し、インダクタ
Ｌ５１は出力電流のピーキングを行う。カップリングコ
ンデンサＣ５１は、直流成分をカットする。さらに直流
電源Ｖ５１は、ＣＲＴディスプレイ装置の仕様に合わせ
て、信号に直流電圧を重畳するものである。そして直流
電圧Ｖ５１が重畳された信号はＣＲＴディスプレイ装置
の受像管２の青（Ｂ）端子に入力される。尚、Ｒ５１は
電流保護抵抗であり、さらに高圧パルス放電ギャップＳ
Ｇ１が信号ラインとグラウンドの間に挿入され、回路を
サージ電圧から保護する。

【００５３】尚、上記説明したこの発明の第１及び第２
の実施の形態では、入力段増幅回路の増幅素子にＧａＡ
ｓＦＥＴを用いたが、これに代えて、高耐電圧の、好ま
しくは８０Ｖ以上の耐電圧特性を有するガリウム砒素高
電子移動度トランジスタ、いわゆるＨＥＭＴ(High Elec
tron Mobility Transistor) を使用しても、この素子の
もつ高電子移動度特性により上記実施の形態と同様の効
果が得られる。

【００５４】

【発明の効果】この発明のビデオ信号増幅装置によれ
ば、輝度信号が入力される入力段増幅回路の増幅素子を
ガリウム砒素電界効果トランジスタ或いはガリウム砒素
高電子移動度トランジスタとしたので、これら素子のも
つ高電子移動度特性により良好な高周波数特性と低消費
電力特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のビデオ信号増幅装置の第１の実施の
形態の回路図である。

【図２】図１の装置の出力電圧の周波数特性を示すグラ
フである。

【図３】図１の装置の消費電力の周波数特性を示すグラ
フである。

【図４】この発明のビデオ信号増幅装置の第２の実施の
形態の回路図である。

【図５】この発明のビデオ信号増幅装置を組み込んだＣ
ＲＴディスプレイ装置の回路図である。

【符号の説明】

１ビデオ信号増幅装置２受像管Ｑ１−４、４１−４４増幅素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】輝度信号が入力される入力段増幅回路の
増幅素子をガリウム砒素電界効果トランジスタ或いはガ
リウム砒素高電子移動度トランジスタとしたことを特徴
とするビデオ信号増幅装置。
【請求項２】前記増幅素子の耐電圧は、８０Ｖ以上で
あることを特徴とする請求項１記載のビデオ信号増幅装
置。
【請求項３】前記入力段増幅回路は、入力される輝度
信号を電圧増幅する第１の前記増幅素子と電流増幅する
第２の前記増幅素子とを備えたことを特徴とする請求項
１または請求項２記載のビデオ信号増幅装置。
【請求項４】前記入力段増幅回路は、入力される輝度
信号を負帰還増幅する前記増幅素子を備えたことを特徴
とする請求項１または請求項２記載のビデオ信号増幅装
置。