JP2700961B2 - 信号波形処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、波形処理装置に関し、
特に、映像信号の立上り部分および立下り部分の波形の
なまりを改善するための波形処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）
等の磁気記録再生装置における信号処理技術の進歩にと
もない、広い周波数帯域の映像信号を、記録媒体に記録
したり記録媒体から再生したりすることができるように
なってきた。映像信号の記録および再生を行なう磁気記
録再生装置においては、映像信号がＦＭ変調されＦＭ変
調された映像信号が磁気テープに記録される。ＦＭ変調
された信号（以下、単にＦＭ信号と呼ぶ）には、これが
伝達される伝達系において、高帯域ほど多くのノイズが
混入する。すなわち、ＶＴＲにおいて、ＦＭ変調された
映像信号（以下、ＦＭ映像信号と呼ぶ）の磁気テープへ
の記録および磁気テープからの再生の際にテープ・ヘッ
ド系において、ＦＭ映像信号に混入するノイズはＦＭ映
像信号の高帯域部分ほど目立つ。

【０００３】そこで、このような磁気記録再生装置にお
いてＦＭ変調器の前段に、ＦＭ信号の高帯域部分の利得
を高くする（エンファシスをかける）ことによって映像
信号の高帯域成分を強調するプリエンファシス回路が設
けられる。これによって、磁気テープから再生されたＦ
Ｍ映像信号を復調して得た映像信号において高帯域部分
でのノイズが目立たなくなる。

【０００４】しかしながら、映像信号は、エンファシス
をかけられることによって、その立上り部分および立下
り部分に鋭いオーバーシュートを生じる。図７（ａ）
は、エンファシスによってオーバーシュートが生じた映
像信号の波形の一例を示す図である。図７（ａ）を参照
して、映像信号の立上り部分に生じたオーバーシュート
Ｓ１によって、映像信号の立上り部分のレベルが必要以
上に大きくなり本来の波形を崩す。同様に、映像信号の
立下り部分に生じたオーバーシュートＳ２によって、映
像信号の立下り部分のレベルは必要以上に低くなり、本
来の波形を崩す。一方、ＦＭ変調器は、所定の搬送波の
周波数を、入力される信号のレベルに応じた分だけ変化
させる。このため、ＦＭ変調器に入力される映像信号の
レベルが正方向または負方向に大きく変化すると、これ
に応答して、ＦＭ変調器の出力周波数の搬送波周波数か
らのずれは映像信号の本来のレベルに対応するものより
も大きくなる、いわゆる過変調が生じる。このような過
変調を防ぐには、プリエンファシス回路から出力された
映像信号のうちエンファシスによるオーバーシュート部
分を除去する必要がある。

【０００５】そこで、ＶＴＲなどにおいて、プリエンフ
ァシス回路とＦＭ変調器との間には、入力信号の最大振
幅を所定値に補正するためのクリップ回路が設けられ
る。クリップ回路は、与えられる映像信号のうち所定の
基準レベル以上のレベルを有する部分を除去するホワイ
トクリップおよび与えられる映像信号のうち所定の基準
レベル以下の部分を除去するダーククリップを行なう。
図７（ｂ）は、図７（ａ）で示される波形の映像信号に
対してホワイトクリップおよびダーククリップを施した
場合に得られる映像信号の波形を示す図である。図７
（ａ）および（ｂ）を参照して、クリップされた映像信
号は、ある基準レベルＡよりも高いレベルの信号成分お
よび、ある基準レベルＢよりも低いレベルの信号成分を
含まない。基準レベルＡおよびＢはそれぞれ、ホワイト
クリップレベルおよびダーククリップレベルとよばれ
る。通常、ＶＨＳ方式のＶＴＲ等の磁気記録再生装置に
おいては、磁気記録媒体に正確に記憶され得るＦＭ周波
数の最大値および最小値に制限があるため、同期信号の
先端部のレベル（黒レベル）から下側の基準レベルＢま
での幅が、白レベルから上側の基準レベルＡまでの幅よ
りも狭く設定される。このため、ＦＭ変調される前の映
像信号において立下り部分の信号成分が欠落しやすい。
図８は、クリップによって映像信号の立下り部分に生じ
る情報欠落のようすを示す波形図である。たとえば、図
８（ａ）に示されるような、エンファシスによるオーバ
ーシュートではない高レベルの信号成分Ｓ３および低レ
ベルの信号成分Ｓ４を含む映像信号がクリップ回路に入
力された場合を想定する。このような場合、前記高レベ
ルの信号成分のうちホワイトクリップレベルＡを越える
部分は少ないのに対し、前記低レベルの信号成分のうち
ダーククリップＢを越える部分は多い。したがって、ク
リップによって前記低レベルの信号成分の多くが除去さ
れる。そして、クリップされた映像信号（図８（ｂ））
における立上り部分の波形はクリップされる前の映像信
号におけるそれとあまり変わらないのに対し、クリップ
された映像信号における立下り部分の波形はクリップさ
れる前の映像信号におけるそれがかなりなまったものと
なる。そこで、このようなクリップによって映像信号の
立下り部分に生じる情報欠落にともなう映像信号波形の
なまりを改善するための波形処理回路が従来よりクリッ
プ回路の後段に設けられている。

【０００６】図６は、この種の波形のなまりを改善する
ために用いられる従来の波形処理回路を示す回路図であ
る。図６を参照して、この波形処理回路は、差動増幅器
を構成する、ＮＰＮ型トランジスタ３１および３２と定
電流源３３および３４と抵抗器３５および３６とを含
む。定電流源３３および３４はそれぞれ、トランジスタ
３１および３２のエミッタに接続される。トランジスタ
３１のコレクタは、直接電源端子１１に接続され、トラ
ンジスタ３２のコレクタは抵抗器３６を介して電源端子
１１に接続される。抵抗器３５は、トランジスタ３１の
エミッタとトランジスタ３２のエミッタとの間に接続さ
れる。この波形処理回路は、さらに、抵抗器３５と並列
に接続される、キャパシタ３７およびダイオード３８の
直列接続を含む。トランジスタ３１および３２のベース
はそれぞれ、バイアス電圧源２１および２２によって所
定の基準電位Ｖｒｅｆにバイアスされる。この波形処理
回路への入力信号はトランジスタ３１のベースに与えら
れ、この波形処理回路の出力はトランジスタ３２のコレ
クタから出力端子１３に取出される。図６において、こ
の波形処理回路への入力信号は交流信号源１２から出力
されるものとする。

【０００７】ダイオード３８が非導通状態のときには、
トランジスタ３１のベース電圧とトランジスタ３２のベ
ース電圧、すなわち電圧源２２の出力電圧Ｖｒｅｆとの
差電圧が、抵抗器３５の抵抗値（トランジスタ３１のエ
ミッタとトランジスタ３２のエミッタとの間に存在する
インピーダンスの値）と抵抗器３６の抵抗値との比で決
定される増幅率で増幅された信号がトランジスタ３２の
コレクタに現れる。トランジスタ３１のベース電圧がト
ランジスタ３２のベース電圧よりも高い場合、トランジ
スタ３１のベース電圧の上昇にともない、トランジスタ
３１のエミッタから抵抗器３５を介して定電流源３４に
流込む電流が増大するので、電源端子１１から抵抗器３
６を介してトランジスタ３２のコレクタに供給される電
流が減少する。このため、抵抗器３６における電圧降下
が小さくなり、トランジスタ３２のコレクタ電圧は高く
なる。逆に、トランジスタ３１のベース電圧がトランジ
スタ３２のベース電圧よりも低い場合、トランジスタ３
１のベース電圧の低下にともない、トランジスタ３２の
エミッタから抵抗器３５を介して定電流源３３に供給さ
れる電流が増大するので、電源端子１１から抵抗器３６
を介してトランジスタ３２のコレクタに流込む電流が増
大する。このため、抵抗器３６における電圧降下が大き
くなり、トランジスタ３２のコレクタ電圧が低下する。

【０００８】ダイオード３８が導通状態にあるときに
は、トランジスタ３１のエミッタとトランジスタ３２の
エミッタとの間に抵抗器３５だけでなくキャパシタ３７
も電気的に接続される。したがって、トランジスタ３１
のエミッタとトランジスタ３２のエミッタとの間に存在
するインピーダンスの値は抵抗器３５およびキャパシタ
３７の並列接続回路が有するインピーダンスの値とな
る。この並列接続回路のインピーダンスは、抵抗器３５
単一のインピーダンスよりも小さい。一方、トランジス
タ３２のコレクタ電圧（この波形処理回路の出力信号電
圧）ｖ１のトランジスタ３１のベース電圧（この波形処
理回路の入力信号電圧）ｖ０に対する比、すなわちこの
波形処理回路の増幅率ｖ１／ｖ０は、抵抗器３６の抵抗
値の、トランジスタ３１のエミッタとトランジスタ３２
のエミッタとの間に存在するインピーダンスの値に対す
る比に比例する。したがって、ダイオード３８が導通し
ている場合のこの波形処理回路の増幅率はダイオード３
８が非導通状態である場合のそれよりも大きい。

【０００９】トランジスタ３２のエミッタから抵抗器３
５を介して定電流源３３に流込む電流が増大すると、ト
ランジスタ３２における電圧降下が大きくなるので、キ
ャパシタ３７のカップリングによってダイオード３８の
カソード電圧が低下する。この結果ダイオード３８に順
方向電圧が印加され、ダイオード３８が導通する。した
がって、トランジスタ３１および３２と、定電流源３３
および３４と、抵抗器３５および３６とによって構成さ
れる差動増幅器の利得は、基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い
レベルを有する信号が入力された場合にのみ大きくな
る。この結果、出力端子１３に現れる信号の立下り部分
の波形は、交流信号源１２の出力信号の立下り部分の波
形が尖鋭に補正されたものとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、信号波
形のなまりを改善するための従来の波形処理回路は、ダ
イオードの導通／非導通によって利得が変化する可変利
得増幅器によって構成される。しかし、ダイオードの導
通抵抗は温度によって変化するため、従来の波形処理回
路の特性は温度によって変化しやすく不安定である。

【００１１】たとえば、図６を参照して、この波形処理
回路を構成する差動増幅器の増幅率はトランジスタ３１
のエミッタとトランジスタ３２のエミッタとの間に存在
するインピーダンスの値の変化に応じて変化する。した
がって、ダイオード３８の導通時の抵抗値が変化する
と、トランジスタ３１のエミッタとトランジスタ３２の
エミッタとの間に存在するインピーダンスの値が変化す
るので、この差動増幅器の利得はダイオード３８が導通
している期間において変動する。この結果、出力端子１
３に現れる信号の立下り部分の波形が交流信号源１２の
出力信号の立下り部分の波形をどの程度尖鋭にしたもの
になるか（以下、波形なまりの改善特性と称する）は温
度によって変動する。

【００１２】また、このような従来の波形処理回路にお
いて、ダイオード３８は、トランジスタ３１のベースへ
の入力信号の負方向への振幅が大きい場合にのみ、すな
わち、トランジスタ３１のベース電圧が基準電圧Ｖｒｅ
ｆよりも低くなりこれによって抵抗器３５に生じた電圧
降下がダイオード３８を導通させることができる順方向
電圧に達した場合にのみ、導通する。したがって、信号
源１２の出力信号の立下り部分の波形のなまりを確実に
改善するには、トランジスタ３１のベースへの入力信号
の立下り部分における電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも十
分に低くなければならない。そこで、波形のなまりを改
善されるべき信号の立下り部分での電圧が波形処理回路
における基準電圧Ｖｒｅｆよりも十分に低くない場合に
は、この波形処理回路の前段に増幅回路が必要となる。
たとえば図６において、この増幅回路は信号源１２とト
ランジスタ３１のベースとの間に設けられればよい。こ
の増幅回路によって、信号源１２の出力信号の振幅が大
きくされるので、トランジスタ３１のベースへの入力信
号は立下り時に基準電圧Ｖｒｅｆよりも十分に低くな
る。

【００１３】さらに、このような従来の波形処理回路の
周波数特性を、映像信号に適合するものにするために
は、抵抗器３５，３６の抵抗値が数ｋΩであり、かつ、
キャパシタ３７の容量が数十ｐＦでなければならない。
一方、キャパシタは半導体集積回路装置内に形成される
場合、大きいスペースを必要とする。キャパシタを形成
するのに必要なスペースは、そのキャパシタに要求され
る容量が大きいほど広くなる。このため、半導体集積回
路装置内に容量の大きいキャパシタを形成することは、
半導体集積回路装置の集積度の向上という観点から好ま
しくない。実際、半導体集積回路装置内に形成され得る
キャパシタの最大容量は数十ｐＦ程度である。このた
め、信号波形のなまりを改善するための従来の波形処理
回路を映像信号に適合する実用的な周波数特性を有する
ものとして、半導体集積回路装置化することは困難であ
る。しかし、近年のＶＴＲやビデオムービー等の映像機
器の進歩にともない、映像信号を処理するための回路は
半導体集積回路装置化される傾向にあり、映像信号に適
用される回路は半導体集積回路装置化に有利であること
が望まれる。

【００１４】このように、信号波形のなまりを改善する
ための従来の信号波形処理回路は、波形なまりの改善特
性が温度によって変化しやすい，入力信号の振幅が適切
でないと余分な増幅回路を付加する必要がある，半導体
集積回路装置化に不利であるなどの問題点を有する。

【００１５】それゆえに、本発明の目的は、上記の問題
点を解決し、波形なまりの改善特性が温度の変化に対し
て安定であり、かつ、入力信号の振幅の設定範囲に従来
よりも自由度があり、かつ、半導体集積回路装置化に有
利な、信号波形処理装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る信号波形
処理装置は、レベルの上昇または下降のいずれか一方に
だけなまりを有する入力信号の波形を整形するものであ
って、入力信号を微分して微分信号を生成する微分手段
と、微分信号のうち入力信号のなまりに対応する成分だ
けを抽出して整流微分信号を生成する整流手段と、入力
信号と整流微分信号を加減算する加減算手段とを備える
ものである。請求項２に係る信号波形処理装置は、請求
項１に記載の信号波形処理装置であって、その微分手段
は、微分信号を生成する差動増幅手段を含み、整流手段
は、差動増幅手段から出力される電流から定電流を減算
することにより整流微分信号を生成するものである。請
求項３に係る信号波形処理装置は、請求項２に記載の信
号波形処理装置であって、その微分手段は、入力信号の
低周波数成分だけを抽出する低域成分抽出手段をさらに
含み、差動増幅手段は、入力信号の低周波数成分と入力
信号とに応答して微分信号を生成するものである。請求
項４に係る信号波形処理装置は、レベルの下降にだけな
まりを有する入力信号の波形を整形するものであって、
ベースに入力信号が供給される第１のトランジスタを含
む第１のエミッタフォロワ回路と、第１のトランジスタ
のエミッタに接続される低周波フィルタと、低周波フィ
ルタから出力される信号と入力信号とに応答して差動増
幅を行なう差動増幅器と、差動増幅器の出力電流から定
電流を減算することによって整流微分信号を生成するカ
レントミラー回路と、ベースが、第１のトランジスタの
ベースおよびカレントミラー回路の出力ノードに接続さ
れる第２のトランジスタを含む第２のエミッタフォロワ
回路とを備え、差動増幅器は、ベースが低周波フィルタ
に接続される第３のトランジスタと、ベースが第１のト
ランジスタのエミッタに接続され、コレクタがカレント
ミラー回路の入力ノードに接続される第４のトランジス
タとを含むものである。請求項５に係る信号波形処理装
置は、レベルの上昇にだけなまりを有する入力信号の波
形を整形するものであって、ベースに入力信号が供給さ
れる第１のトランジスタを含む第１のエミッタフォロワ
回路と、第１のトランジスタのエミッタに接続される低
周波フィルタと、低周波フィルタから出力される信号と
入力信号とに応答して差動増幅を行なう差動増幅器と、
差動増幅器の出力電流から定電流を減算する第１のカレ
ントミラー回路と、入力ノードが第１のカレントミラー
回路の出力ノードに接続され、出力ノードが第１のトラ
ンジスタのベースに接続される第２のカレントミラー回
路と、ベースが、第２のカレントミラー回路の出力ノー
ドに接続される第２のトランジスタを含む第２のエミッ
タフォロワ回路とを備え、差動増幅器は、ベースが低周
波フィルタに接続され、コレクタが第１のカレントミラ
ー回路の入力ノードに接続される第３のトランジスタ
と、ベースが第１のトランジスタのエミッタに接続され
る第４のトランジスタとを含むものである。

【００１７】

【作用】請求項１に係る信号波形処理装置は上記のよう
に構成されるため、入力信号の立上がり部分または立下
がり部分のうちのいずれかに対応する微分信号成分のみ
が抽出され、さらに、加減算手段において入力信号とこ
の微分信号成分が加減算されるので、加減算手段から出
力される信号の波形は、入力信号の当該立上がり部分ま
たは立下がり部分のなまりが改善されたものとなる。請
求項２に係る信号波形処理装置は、差動増幅手段から出
力される電流から定電流を減算する整流手段を備えるこ
とにより、入力信号の立上がり部分または立下がり部分
のいずれかに対応する微分信号成分のみを抽出するもの
である。請求項３に係る信号波形処理装置は上記のよう
に構成されるので、入力信号は低域成分抽出手段によっ
てその直流成分が抽出され、差動増幅手段においてこの
直流成分と入力信号とに応答して微分信号が生成され
る。請求項４に係る信号波形処理装置は上記のように構
成されるので、入力信号の立下がり部分に対応する微分
信号成分のみが抽出され、入力信号からこの微分信号成
分が減算されるため、第２のエミッタフォロワ回路の出
力信号の波形は入力信号の立下がり部分のなまりが改善
されたものとなる。請求項５に係る信号波形処理装置は
上記のように構成されるので、入力信号の立上がり部分
に対応する微分信号成分のみが抽出され、入力信号にこ
の微分信号成分が加算されるため、第２のエミッタフォ
ロワ回路の出力信号の波形は入力信号の立上がり部分の
なまりが改善されたものとなる。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の信号波形処理回
路を示す回路図である。図１を参照して、この信号波形
処理回路は、低域フィルタ１００と、差動増幅器２００
と、カレントミラー回路３００および４００と、入力回
路５００と、出力回路６００とを含む。図１において、
入力信号源は交流信号源１２で表される。

【００１９】入力回路５００は、バイアス電圧源２１に
よって所定の直流電位にバイアスされたベースを有する
ＮＰＮ型トランジスタ４６と定電流源４７とを含む。出
力回路６００は、電源端子１１に接続される、ＮＰＮ型
トランジスタ５３および定電流源５４の直列接続回路を
含む。この波形処理回路への入力信号（交流信号源１２
の出力信号）は、トランジスタ４６のベースに与えられ
るとともに、抵抗器５０を介してトランジスタ５３のベ
ースにも与えられる。この波形処理回路の出力はトラン
ジスタ５３のエミッタから出力端子１３に取出される。
したがって、トランジスタ４６および５３のエミッタ電
流は、入力信号と同じ波形を示す。そこで、入力回路５
００の出力はトランジスタ４６のエミッタから取出され
る。入力回路５００の出力は低域フィルタ１００に与え
られる。

【００２０】低域フィルタ１００は、トランジスタ４６
のエミッタに接続される、抵抗器４１およびコンデンサ
４８の直列接続回路、つまり、時定数回路の１つである
積分回路によって構成される。抵抗器４１とコンデンサ
４８との接続点には、トランジスタ４６のエミッタ電流
波形が積分された波形の電圧信号、すなわち入力信号の
直流成分のみが現れる。この直流成分が低域フィルタ１
００の出力電圧として差動増幅器２００に与えられる。

【００２１】差動増幅器２００は、ＰＮＰ型トランジス
タ３１および３２と、定電流源３３および３４と、抵抗
器３５とを含む。低域フィルタ１００の出力電圧はトラ
ンジスタ３１のベースに与えられる。一方、トランジス
タ３２のベースには、入力回路５００の出力が抵抗器４
２を介して与えられる。定電流源３３はトランジスタ３
１のエミッタと電源端子１１との間に接続される。定電
流源３４は、トランジスタ３２のエミッタと電源端子１
１との間に接続される。抵抗器３５は、トランジスタ３
１のエミッタとトランジスタ３２のエミッタとの間に接
続される。したがって、トランジスタ３２のコレクタに
は、トランジスタ３１のベース電圧とトランジスタ３２
のベース電圧との差に比例した大きさの電流が流れる。

【００２２】トランジスタ３１のベース電圧がトランジ
スタ３２のベース電圧よりも低い場合、トランジスタ３
１のベース電圧の低下にともなって、定電流源３４から
抵抗器３５を介してトランジスタ３１のエミッタに流込
む電流が増大するので定電流源３４からトランジスタ３
２のエミッタに流込む電流が減少し、この結果トランジ
スタ３２のコレクタ電流が減少する。逆に、トランジス
タ３１のベース電圧がトランジスタ３２のベース電圧よ
りも高い場合、トランジスタ３１のベース電圧の上昇に
ともない、定電流源３３からトランジスタ３１のエミッ
タに流込む電流が減少するので、定電流源３３から抵抗
器３５を介してトランジスタ３２のエミッタに流込む電
流が増大し、この結果トランジスタ３２のコレクタ電流
が増大する。ここで、トランジスタ３１のベース電圧
は、この波形処理回路への入力信号の直流成分の波形を
示す、低域フィルタ１００の出力電圧である。一方、ト
ランジスタ３２のベース電圧は、この波形処理回路への
入力信号と同じ波形を示す。したがって、トランジスタ
３２のコレクタ電流波形は、この波形処理回路への入力
信号の高域成分だけが増幅されたものとなる。この差動
増幅器２００の出力はトランジスタ３２のコレクタから
取出されカレントミラー回路３００および４００に与え
られる。

【００２３】カレントミラー回路３００は、ベース同志
を接続される２つのＮＰＮ型トランジスタ４３および４
４を含む。トランジスタ４４のコレクタはトランジスタ
３２のコレクタに接続され、トランジスタ４４のエミッ
タは接地される。トランジスタ４３のコレクタは定電流
源４５を介して電源端子１１に接続され、トランジスタ
４３のエミッタは接地される。トランジスタ４３のベー
スとコレクタとは互いに接続される。カレントミラー回
路４００も、カレントミラー回路３００と同様に、ベー
ス同志を接続されるＮＰＮ型トランジスタ５１および５
２を含む。トランジスタ５１のコレクタはトランジスタ
３２のコレクタに接続され、トランジスタ５１のエミッ
タは接地される。トランジスタ５２のコレクタはトラン
ジスタ５３のベースに接続され、トランジスタ５２のエ
ミッタは接地される。トランジスタ５１のベースとコレ
クタとは互いに接続される。本実施例において、定電流
源４５によって供給される電流の大きさ，定電流源３３
によって供給される電流の大きさ，および定電流源３４
によって供給される電流の大きさは互いに等しく設定さ
れる。したがって、トランジスタ４４のコレクタには、
定電流源４５からトランジスタ４３のコレクタに流込む
電流と同じ大きさの電流が流れる。同様に、トランジス
タ５２のコレクタには、トランジスタ５１のコレクタに
流込む電流と同じ大きさの電流が流れる。

【００２４】トランジスタ３２のベース電圧がトランジ
スタ３１のベース電圧よりも高い場合、つまり、この波
形処理回路への入力信号電圧がその直流レベルを中心に
正方向に変化しつつある場合、定電流源３４が供給する
電流の多くは抵抗器３５を介してトランジスタ３１に流
込むので、トランジスタ３２のコレクタ電流は定電流源
３４によって供給される電流よりも少ない。一方、トラ
ンジスタ４４のベースには、定電流源４５が供給する電
流と同じ大きさの電流をトランジスタ４４のコレクタに
流し込ませるべく、トランジスタ４３のコレクタから電
流が供給される。このため、トランジスタ３２のコレク
タ電流はトランジスタ５１のベースおよびコレクタには
流れ込まず、トランジスタ４４のコレクタにのみ流込
む。この結果、カレントミラー回路３００においてトラ
ンジスタ４４はコレクタ電流が最大となる飽和状態とな
る一方、カレントミラー回路４００においてトランジス
タ５１および５２のいずれにも電流は流れない。

【００２５】逆に、トランジスタ３２のベース電圧がト
ランジスタ３１のベース電圧よりも低い場合、つまり、
この波形処理回路への入力信号電圧がその直流レベルを
中心に負方向に変化しつつある場合、トランジスタ３２
のエミッタには、定電流源３４によって供給される電流
とともに、定電流源３３によって供給される電流が抵抗
器３５を介して流込むので、トランジスタ３２のコレク
タ電流は定電流源３４によって供給される電流よりも多
い。したがって、この場合には、トランジスタ３２のコ
レクタ電流のうち定電流源４５によって供給される電流
と同じ大きさ分だけがトランジスタ４４のコレクタに流
込み、残りはトランジスタ５１のコレクタおよびベース
に供給される。したがって、トランジスタ４４だけでな
くトランジスタ５１および５２にも電流が流れる。

【００２６】このように、入力回路５００への入力信号
の立上り時には、カレントミラー回路４００内のトラン
ジスタ５１および５２のいずれにも電流が流れず、前記
入力信号の立下り時には、カレントミラー回路４００内
のトランジスタ５１および５２に電流が流れる。トラン
ジスタ５２のコレクタ電流は抵抗器５０を流れるので、
トランジスタ５３のベース電圧は、トランジスタ５２に
コレクタ電流が生じることによって、抵抗器５０の抵抗
値とトランジスタ５２のコレクタ電流との積に対応する
電圧分だけ低下する。一方、トランジスタ５３のベース
は、カレントミラー回路４００の出力（トランジスタ５
２のコレクタ電流）だけでなく、抵抗器５０を介してこ
の波形処理回路への入力信号にも結合されている。した
がって、トランジスタ５３のベースには、この波形処理
回路への入力信号電圧から、トランジスタ５２のコレク
タ電流による抵抗器５０での電圧降下分が差引かれた電
圧が現れる。この結果、トランジスタ５３のベースに現
れる信号波形は、トランジスタ４６のベースへの入力信
号のうち立下り部分の波形が尖鋭に補正されたものとな
る。つまり、入力信号の立下り部分の波形のなまりが改
善される。トランジスタ５３はエミッタフォロワとして
動作するので、トランジスタ５３のエミッタには、トラ
ンジスタ５３のベースに現れた信号と同様の、立下り部
分のなまりが改善された波形を有する信号が現れる。

【００２７】このように、本実施例では、入力信号から
これに含まれる直流成分が低域フィルタ１００によって
抽出され、抽出された直流成分と元の入力信号とを受け
る差動増幅器２００によって元の入力信号に含まれる交
流成分が抽出される。抽出された交流成分はカレントミ
ラー回路３００および４００によって半波整流されて、
正方向への振幅を有する部分（立上り部分）を除去され
る。立上り部分を除去された交流成分、すなわち、前記
抽出された交流成分のうち負方向への振幅を有する部分
（立下り部分）だけが極性を反転され、トランジスタ５
３のベースにおいて元の入力信号と加算される。この結
果、トランジスタ５３のエミッタから元の入力信号の立
下り部分の波形のなまりが改善された信号が得られる。

【００２８】次に、この波形処理回路に、立下り部分の
波形になまりのある矩形波に入力された場合を例にとっ
て、この波形処理回路の動作について説明する。説明に
あたっては図２を参照する。図２は、この波形処理回路
にそのような矩形波が入力された場合の、この波形処理
回路内の主要な部分に現れる信号波形を示す図である。

【００２９】信号源１２からトランジスタ４６および５
３のベースに図２（ａ）で示されるような波形の信号が
与えられた場合、トランジスタ３２のベース電圧は、入
力信号（図２（ａ））の立上り時にトランジスタ３１の
ベース電圧よりも高くなり、入力信号の立下り時にトラ
ンジスタ３１のベース電圧よりも低くなる。したがっ
て、トランジスタ３２のコレクタ電流は、図２（ｂ）に
示されるように、入力信号の立上り時に一時的に減少
し、入力信号の立下り時に一時的に増大する。つまり、
トランジスタ３２のコレクタ電流は、入力信号の立上り
時において、定電流源３４が供給する電流以下となり、
入力信号の立下り時において、定電流源３４が供給する
電流以上となる。このため、トランジスタ５２にコレク
タ電流が流れるのは、入力信号の立下り時だけとなる。
トランジスタ５２のコレクタには、トランジスタ３２の
コレクタ電流と定電流源３４が供給する電流との差に対
応する大きさの電流が流れるので、トランジスタ５２の
コレクタ電流波形は、図２（ｃ）に示されるように、ト
ランジスタ３２のコレクタ電流波形（図２（ｂ））の正
方向への振幅を有する部分Ｃだけが抽出されたものとな
る。したがって、トランジスタ５２のコレクタ電流によ
って抵抗器５０の両端間に生じる電圧は、図２（ｄ）に
示されるように、入力信号の立下り時に最大となる尖鋭
なパルス波形を示す。トランジスタ５３のベース電圧
は、入力信号であるトランジスタ４６のベース電圧より
も抵抗器５０の両端間の電圧分だけ低くなるので、トラ
ンジスタ５３のベース電圧波形は、図２（ｅ）に示され
るように、入力信号波形（破線で示す）に図２（ｄ）に
示される信号波形を極性を反転させて（一点鎖線で示
す）重合わせたもの、つまり、図２（ａ）の波形の信号
から図２（ｄ）の波形の信号を差引いたもの（実線で示
す）となる。すなわち、トランジスタ５３のベースおよ
びエミッタに現れる信号波形は、入力信号波形の立下り
部分Ｄにおけるなまりが改善されたものとなる。

【００３０】図３は本発明の他の実施例の信号波形処理
回路の構成を示す回路図である。上記実施例では、波形
処理回路への入力信号として出力回路６００に与えられ
る信号は入力回路５００内のトランジスタ４６のベース
から取出されたが、トランジスタ４６のエミッタから取
出されてもよい。具体的には、出力回路６００内のトラ
ンジスタ５３のベースにおいて、カレントミラー回路３
００および４００によって抽出された立下り部分の信号
と加算されるべき信号を入力回路５００内のトランジス
タ４６のエミッタから取出したい場合には、入力回路５
００と出力回路６００とを結合する抵抗器５０が図３に
示されるように、トランジスタ４６のエミッタとトラン
ジスタ５３のベースとの間に接続されればよい。

【００３１】図４は、本発明のさらに他の実施例の信号
処理回路の構成を示す回路図である。図１および図３で
示される実施例によれば、入力信号波形の立下り部分の
なまりが改善されるが、これらと同様の機能構成の回路
を用いて入力信号波形の立上り部分のなまりを改善する
ことも可能である。たとえば、図４に示されるように、
図１の信号波形処理回路の場合と逆に、低域フィルタ１
００の出力をトランジスタ３２のベースに与えトランジ
スタ４６のエミッタ出力をトランジスタ３１のベースに
与え、かつ、カレントミラー回路７００をカレントミラ
ー回路４００の出力端とトランジスタ５３のベースとの
間に付加すれば、入力信号の立上り部分の波形のなまり
を改善することができる。

【００３２】図４を参照して、この信号波形処理回路に
おいては、トランジスタ３２のベースに入力信号から抽
出された直流成分が与えられ、トランジスタ３１のベー
スに元の入力信号が与えられるので、トランジスタ３２
のコレクタ電流は、先の実施例の場合と逆に、入力信号
の立上り時に増大し、入力信号の立下り時に減少する。
このため、トランジスタ５２のコレクタ電流は入力信号
の立上り時にのみ流れる。一方、カレントミラー回路７
００は、電源端子１１とトランジスタ５２のコレクタと
の間に接続されるＰＮＰ型トランジスタ５５および、電
源端子１１とトランジスタ５３のベースとの間に接続さ
れるＰＮＰ型トランジスタ５６を含む。トランジスタ５
５および５６のゲートは互いに接続され、トランジスタ
５５のベースとコレクタとは互いに接続される。したが
って、トランジスタ５２にコレクタ電流が流れることに
よって、トランジスタ５６のコレクタから抵抗器５０に
流れる電流が生じる。このように、本実施例によれば、
トランジスタ５２にコレクタ電流が流れることによっ
て、抵抗器５０に先の実施例の場合とは逆方向の電流が
流れるので、入力信号の立上りに応答してトランジスタ
５３のベース電圧が一時的に上昇する。

【００３３】図５は、この波形処理回路に立上り部分の
波形になまりがある信号が入力された場合にトランジス
タ３２のコレクタ，トランジスタ５６のコレクタ，抵抗
器５０の両端間，およびトランジスタ５３のベースのそ
れぞれに現れる信号波形を示す図である。この波形処理
回路にたとえば図５（ａ）に示されるような、立上り部
分になまりのある矩形波が入力されると、トランジスタ
３２のコレクタ電流波形およびトランジスタ５２のコレ
クタ電流波形はそれぞれ図５（ｂ）および（ｃ）に示さ
れるように、図２（ｂ）および（ｃ）において入力信号
に立上りに対応する部分と立下りに対応する部分とを入
替えたものとなる。トランジスタ５２のコレクタ電流は
カレントミラー回路７００によって極性を反転されて抵
抗器５０に供給される。この結果、トランジスタ５３の
ベース電圧波形は図５（ｅ）に示されるように、元の入
力信号波形（破線で示す）と抵抗器５０に現れる電圧波
形（一点鎖線で示す）とがたし合わされて、入力信号波
形の立上り部分のなまりが改善されたものとなる。抵抗
器５０の両端間の電圧波形は図５（ｄ）に示されるよう
に、前記入力信号の立上りに応答して最大となる。

【００３４】もちろん、図４に示される回路において、
抵抗器５０はトランジスタ４６のエミッタとトランジス
タ５３のベースとの間に設けられてもよい。

【００３５】以上のように、上記いずれの実施例におい
ても、抵抗器とコンデンサとを含む時定数回路と、差動
増幅器と、カレントミラー回路とが組合わされて用いら
れることによって、入力信号の波形のなまりが改善され
る。したがって、信号波形のなまりを改善するための従
来の信号波形処理回路のように、周囲の温度変化の影響
を大きく受けるダイオード等の素子が不要となるので、
入力信号波形のなまりを温度変化に影響されず安定して
改善することは可能となる。さらに、入力信号波形のな
まりを改善するために用いられる信号（トランジスタ５
２のコレクタに現れるパルス信号）は、入力信号とこの
入力信号から抽出された直流成分との差電圧を増幅する
ことによって得られるものであり、従来のように所定の
基準レベルと入力信号との差電圧に基づいて作成される
ものではない。このため、入力信号の振幅の大きさにか
かわらず、入力信号の波形のなまりが確実に改善され
る。さらに、コンデンサ４８の容量は、入力信号の高域
成分のみが除去されるような値に設定されればよいの
で、入力信号として映像信号が用いられた場合でも、コ
ンデンサ４８として従来のように大容量のものを用いる
必要がない。このため、上記いずれの実施例の波形処理
回路も半導体集積回路装置化に有利である。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に係る信号波形処理装置によれ
ば、入力信号の波形のなまりを、周囲の温度変化や、入
力信号の電圧レベルやその種類にかかわらず確実に改善
することが可能となる。請求項２および３に係る信号波
形処理装置によれば、入力信号の波形のなまり部分だけ
を整形することができる。請求項４に係る信号波形処理
装置によれば、入力信号の波形のレベルの下降における
なまりを改善することができる。請求項５に係る信号波
形処理装置によれば、入力信号の波形のレベルの上昇に
おけるなまりを改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の信号波形処理回路の構成を
示す回路図である。

【図２】図１に示される信号波形処理回路の動作を説明
するための波形図である。

【図３】本発明の他の実施例の信号波形処理回路の構成
を示す回路図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例の信号波形処理回路
の構成を示す回路図である。

【図５】図４に示される信号波形処理回路の動作を説明
するための波形図である。

【図６】信号波形の立下り部分のなまりを改善するため
の従来の信号波形処理回路の構成を示す回路図である。

【図７】映像信号処理におけるクリップ回路の機能を説
明するための波形図である。

【図８】映像信号処理において信号波形の立下り部分で
のなまりを改善するための回路が必要となる理由を説明
するための波形図である。

【符号の説明】

１００ 低域フィルタ ２００ 差動増幅器 ３００，４００，７００ カレントミラー回路 ５００ 入力回路 ６００ 出力回路 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レベルの上昇または下降のいずれか一方
   にだけなまりを有する入力信号の波形を整形する信号波
   形処理装置であって、 前記入力信号を微分して微分信号を生成する微分手段
   と、 前記微分信号のうち前記入力信号の前記なまりに対応す
   る成分だけを抽出して整流微分信号を生成する整流手段
   と、 前記入力信号と前記整流微分信号を加減算する加減算手
   段とを備える信号波形処理装置。
2. 【請求項２】 前記微分手段は、前記微分信号を生成す
   る差動増幅手段を含み、 前記整流手段は、前記差動増幅手段から出力される電流
   から定電流を減算することにより前記整流微分信号を生
   成する、請求項１に記載の信号波形処理装置。
3. 【請求項３】 前記微分手段は、前記入力信号の低周波
   数成分だけを抽出する低域成分抽出手段をさらに含み、 前記差動増幅手段は、前記入力信号の低周波数成分と前
   記入力信号とに応答して前記微分信号を生成する、請求
   項２に記載の信号波形処理装置。
4. 【請求項４】 レベルの下降にだけなまりを有する入力
   信号の波形を整形する信号波形処理装置であって、 ベースに前記入力信号が供給される第１のトランジスタ
   を含む第１のエミッタフォロワ回路と、 前記第１のトランジスタのエミッタに接続される低周波
   フィルタと、 前記低周波フィルタから出力される信号と前記入力信号
   とに応答して差動増幅を行なう差動増幅器と、 前記差動増幅器の出力電流から定電流を減算することに
   よって整流微分信号を生成するカレントミラー回路と、 ベースが、前記第１のトランジスタのベースおよび前記
   カレントミラー回路の出力ノードに接続される第２のト
   ランジスタを含む第２のエミッタフォロワ回路とを備
   え、 前記差動増幅器は、 ベースが前記低周波フィルタに接続される第３のトラン
   ジスタと、 ベースが前記第１のトランジスタのエミッタに接続さ
   れ、コレクタが前記カレントミラー回路の入力ノードに
   接続される第４のトランジスタとを含む、信号波形処理
   装置。
5. 【請求項５】 レベルの上昇にだけなまりを有する入力
   信号の波形を整形する信号波形処理装置であって、 ベースに前記入力信号が供給される第１のトランジスタ
   を含む第１のエミッタフォロワ回路と、 前記第１のトランジスタのエミッタに接続される低周波
   フィルタと、 前記低周波フィルタから出力される信号と前記入力信号
   とに応答して差動増幅を行なう差動増幅器と、 前記差動増幅器の出力電流から定電流を減算する第１の
   カレントミラー回路と、 入力ノードが前記第１のカレントミラー回路の出力ノー
   ドに接続され、出力ノードが前記第１のトランジスタの
   ベースに接続される第２のカレントミラー回路と、 ベースが、前記第２のカレントミラー回路の出力ノード
   に接続される第２のトランジスタを含む第２のエミッタ
   フォロワ回路とを備え、 前記差動増幅器は、 ベースが前記低周波フィルタに接続され、コレクタが前
   記第１のカレントミラー回路の入力ノードに接続される
   第３のトランジスタと、 ベースが前記第１のトランジスタのエミッタに接続され
   る第４のトランジスタとを含む、信号波形処理装置。