JP2864853B2 - 輝度調整回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陰極線管（以下ＣＲＴ
と略す）等を使用したカラー表示装置における輝度調整
回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年カラー表示装置は、コンピュータの
利用範囲の拡大に伴い高性能化が進み、広帯域高輝度を
要求されるようになってきた。従来ＣＲＴのカソードは
映像信号増幅回路に直結されており、輝度調整は映像信
号増幅回路の直流電圧を制御して行っていたが、広帯域
高輝度化に伴い映像信号増幅回路のダイナミックレンジ
を非常に大きくする必要があり、消費電力が増大してし
まう。このため従来の直結型から、直流成分をコンデン
サで遮断し、帰線期間の黒レベル信号を基準電圧にクラ
ンプして直流再生を行うカソードクランプ方式が主流と
なって来た。

【０００３】以下に従来の輝度調整回路について説明す
る。図３は輝度調整回路を含むカラー表示装置の映像出
力回路部分を示すブロック図である。図３において、３
１は映像増幅回路、３２はＣＲＴ、３３は結合コンデン
サ、３４はクランプ回路、３５は輝度調整回路である。
なおカラー表示装置であるため同一の回路構成が３原色
分３組存在するが、基本動作は全く同一であるので以下
説明は１組分の回路のみ行う。

【０００４】図４は従来の輝度調整回路の回路図であ
る。これは図３のブロック図における輝度調整回路３５
に相当する。図４において、４１は定電流ＩＣによる第
１の定電圧回路、４２は第１の可変抵抗器、４３は定電
流ＩＣによる第２の定電圧回路、４４は定電流ＩＣによ
る第３の定電圧回路、４５は第２の可変抵抗器、４６は
電源入力端子、４７は出力端子である。なお第１の定電
圧回路４１，第１の可変抵抗器４２は３原色に共通の回
路となっている。

【０００５】図５は図４における定電流ＩＣの動作説明
図である。図６において、５０は定電圧ＩＣ、５１は入
力端子、５２は出力端子、５３は制御端子、５４，５５
は抵抗である。

【０００６】図６は図４における定電圧ＩＣの動作説明
図である。図６において、６０は定電圧ＩＣ、６１は入
力端子、６２は出力端子、６３は制御端子、６４，６５
は抵抗である。

【０００７】以上のように構成された従来の輝度調整回
路について、以下その動作について説明する。

【０００８】まず図３を使用し輝度調整の原理を説明す
る。映像増幅回路３１で増幅された映像信号はＣＲＴ３
２を駆動するのに十分な信号振幅を持つが、直流成分は
ＣＲＴ３２の特性とは無関係に映像増幅回路３１のダイ
ナミックレンジのみで決定されている。そこで結合コン
デンサ３３により一旦直流成分を遮断する。輝度調整回
路３５からクランプ回路３４に対してはＣＲＴ３２の３
原色がちょうど黒レベルになる直流電圧が供給されてお
り、映像信号が帰線期間にかかり黒信号になった時点で
クランプ回路３４が動作し信号線の直流電圧を与える。
この電圧は結合コンデンサ３３に保持され、ＣＲＴ３２
には所望の映像が表示される。表示装置の使用者が輝度
を変更する場合には、ＣＲＴ３２の３原色のバランスが
崩れないように輝度調整回路３５からクランプ回路３４
に与えられる３つの直流電圧は同時に上下し、一方表示
装置の生産時には、ＣＲＴ３２の３原色間のばらつきを
補正するために３つの直流電圧は個別に上下できるよう
にする必要がある。

【０００９】次に図５を使用し定電流ＩＣの動作を説明
する。ここで説明を分かり易くするために入力端子５１
の出力端子５２に対する電圧をＶａ、制御端子５３の出
力端子５２に対する電圧をＶｂ、定電流ＩＣ５０の入力
端子５１から出力端子５２に流れる電流をＩａ、抵抗５
４および抵抗５５を流れる電流をＩｂとする。なお制御
端子５３における電流はほとんど無視できるほど小さ
い。

【００１０】定電流ＩＣ５０はその特性として、Ｖｂが
定電流ＩＣ５０内部における基準電圧（例えば２．５
Ｖ）より高い場合はＩａを減少させ、逆にＶｂが基準電
圧より低い場合はＩａを増加させるように動作する。市
販されているＩＣとしては４３１型などがある。一方Ｖ
ａ，ＶｂはＩｂと抵抗５４および抵抗５５の抵抗値によ
り決定される。外部から流入する電流すなわちＩａ＋Ｉ
ｂを一定とすれば、もしＩｂが増加した場合にはＶｂが
増加して基準電圧より高くなるためにＩａも増加し、結
果Ｉｂが減少する。逆にもしＩｂが減少した場合にはＶ
ｂが減少して基準電圧より低くなるためにＩａも減少
し、結果Ｉｂが増加する。この作用により外部から流入
する電流が変動してもＩｂは一定値を保ち、したがって
Ｖａは一定値となるため全体として定電圧回路が構成さ
れる。

【００１１】次に図６を使用した定電圧ＩＣの動作を説
明する。ここで説明を分かり易くするために出力端子６
２の制御端子６３に対する電圧をＶｃ、制御端子６３の
接地に対する電圧をＶｄ、定電圧ＩＣ６０の入力端子６
１から出力端子６２に流れる電流をＩｃ、抵抗６４およ
び抵抗６５を流れる電流をＩｄとする。なお制御端子６
３における電流はほとんど無視できるほど小さい。

【００１２】定電圧ＩＣ６０はその特性として、Ｖｃが
定電圧ＩＣ６０内部における基準電圧（例えば２４Ｖ）
より高い場合はＩｃを減少させ、逆にＶｃが基準電圧よ
り低い場合はＩｃを増加させるように動作する。市販さ
れているＩＣとしては７８２４型などがある。一方Ｖｃ
はＩｄと抵抗６４の抵抗値により決定される。外部へ流
出する電流すなわちＩｃ−Ｉｄを一定とすれば、もしＩ
ｄが増加した場合にはＶｃが増加して基準電圧より高く
なるためにＩｃは減少し、結果Ｉｄが減少しＶｃが減少
する。逆にもしＩｄが減少した場合にはＶｃが減少して
基準電圧より低くなるためにＩｃは増加し、結果Ｉｄが
増加しＶｃが増加する。この作用によりＶｃおよびＩｄ
は一定値を保つ。ここでＶｄはＩｄと抵抗６５の抵抗値
により決定されるためやはり一定値となり、全体として
定電圧回路が構成される。

【００１３】次に図４を使用して従来の輝度調整回路の
動作を説明する。まず第１の定電圧回路４１，第２の定
電圧回路４３は図５において説明したとおり定電圧動作
を行い、この電圧をそれぞれＶ３１，Ｖ３２とする。同
様に第３の定電圧回路４４は図６において説明したとお
り定電圧動作を行い、この電圧をＶ３３とする。ところ
で第１の定電圧回路３１には第１の可変抵抗器３２が接
続されており、したがってＶ３１は第１の可変抵抗器３
２の変化によって一定の範囲で可変される。同様に第３
の定電圧回路３４には第２の可変抵抗器３５が接続され
ており、Ｖ３３は第２の可変抵抗器３５の変化によって
一定の範囲で可変される。これらにより、出力端子３７
の電圧すなわちＶ３１＋Ｖ３２＋Ｖ３３は、第１の可変
抵抗器３２，第２の可変抵抗器３５により一定の範囲で
可変することができる。一般に第１の可変抵抗器３２は
表示装置の使用者が操作する３原色共通の輝度調整用可
変抵抗器であり、第２の可変抵抗器３５は表示装置の生
産時にＣＲＴによる３原色間のばらつきを補正するため
に使用される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、ＣＲＴのカソード電圧において輝度調整
を行うために要求される電圧が１００Ｖ前後であるのに
対し、一般に入手可能な定電圧ＩＣあるいは定電流ＩＣ
の耐圧が３０〜４０Ｖ程度と低いため、これらのＩＣを
直列に数段重ねて使用する必要がある。また一般にＣＲ
Ｔのカソードには管内放電による高電圧サージが発生す
るが、上述のＩＣは高電圧サージに比較的弱く、信頼性
上問題がある。

【００１５】さらに、最近増加しているディジタル化さ
れた制御方式に対応するためには、Ｄ／Ａ変換器におけ
る０〜５Ｖの直流出力では可変抵抗器を直接制御できな
いため回路構成上の工夫が必要であり、また高電圧を制
御するための電圧シフト回路などの追加回路が必要にな
る。

【００１６】以上のように、従来の輝度調整回路では、
回路素子数の増加、信頼性の低下などの問題点を有して
いた。

【００１７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、回路素子数が少なく、信頼性の高い輝度調整回路を
提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の輝度調整回路は、２個の入力端子と、１個の
出力端子を有する回路であって、反転入力と非反転入
力、および出力を持つ演算増幅器と、エミッタに直列帰
還抵抗を有するエミッタ接地増幅回路とを従続接続して
構成され、第１の入力端子と上記演算増幅器の反転入力
との間に第１の抵抗を設け、第２の入力端子と上記演算
増幅器の反転入力との間に第２の抵抗を設け、上記演算
増幅器の反転入力と上記エミッタ接地増幅器回路のエミ
ッタとの間に第３の抵抗を設け、上記演算増幅器の非反
転入力と上記出力端子との間に第４の抵抗を設け、上記
演算増幅器の非反転入力と接地との間に第５の抵抗を設
けた構成を有している。

【００１９】

【作用】この構成によって、まずエミッタ接地増幅回
路，エミッタフォロワ回路に使用するトランジスタは、
一般に１００Ｖ以上の耐圧をもつものが容易に入手でき
るため、回路の耐圧を保証するために素子を積み上げる
必要がない。またトランジスタはＩＣに比較して高電圧
サージに強く、一方高電圧サージに比較的弱い演算増幅
器は高電圧サージの発生源であるＣＲＴカソードから遠
い位置にあるため破壊に対する信頼性が高い。

【００２０】しかも第１の入力端子，第２の入力端子
共、一般のＤ／Ａ変換器から得られる０〜５Ｖの直流電
圧を直接入力することで、出力端子では１００Ｖ前後の
電圧を制御することができ、ディジタル化制御に容易に
対応することができる。

【００２１】ところで一般にトランジスタは温度補償を
行う必要があるが、演算増幅器の反転入力とエミッタ接
地増幅回路のエミッタとの間に第３の抵抗を設け、さら
に演算増幅器の非反転入力とエミッタフォロワ回路のエ
ミッタとの間に第４の抵抗を設けたことにより、エミッ
タ接地増幅回路およびエミッタフォロワ回路が演算増幅
器の帰還ループ内に入るためそれぞれの温度補償がなさ
れ非常に安定となる。

【００２２】これらの結果、回路素子が少なく、信頼性
の高い輝度調整回路を提供することが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００２４】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
における輝度調整回路の回路図である。これは既に従来
例にて説明した図３のブロック図における輝度調整回路
３５に相当する。図１において、１は第１の抵抗、２は
第２の抵抗、３は第３の抵抗、４は第４の抵抗、５は第
５の抵抗、６は演算増幅器、７は演算増幅器６の反転入
力、８は演算増幅器６の非反転入力、９は演算増幅器の
出力である。１０はＮＰＮ型トランジスタ、１１はエミ
ッタ抵抗、１２はコレクタ抵抗であり、上記３者でエミ
ッタ接地増幅回路を構成する。１３はＰＮＰ型トランジ
スタ、１４は負荷抵抗であり、上記２者でエミッタフォ
ロア回路を構成する。１５は第１の入力端子、１６は第
２の入力端子、１７は出力端子、１８は電源端子であ
る。

【００２５】以上のように構成された輝度調整回路につ
いて、以下図面を用いてその動作を説明する。図１にお
いて、第１の入力端子１５の電圧をＶ１、第２の入力端
子１６の電圧をＶ２、ＮＰＮ型トランジスタ１０のエミ
ッタ電圧をＶ３、出力端子１７電圧をＶ４、演算増幅器
６の反転入力７の電圧をＶ０、演算増幅器６の非反転入
力８の電圧をＶＮ、電源端子１８の電圧をＶＣＣ、ＰＮ
Ｐ型トランジスタ１３のベース〜エミッタ間電圧をＶＢ
Ｅ、第１の抵抗１の抵抗値をＲ１、第２の抵抗２の抵抗
値をＲ２、第３の抵抗３の抵抗値をＲ３、第４の抵抗４
の抵抗値をＲ４、第５の抵抗５の抵抗値をＲ５、エミッ
タ抵抗１１の抵抗値をＲ６、コレクタ抵抗１２の抵抗値
をＲ７、第１の抵抗１を流れる電流をＩ１、第２の抵抗
２を流れる電流をＩ２、第３の抵抗３を流れる電流をＩ
３、第４の抵抗４を流れる電流をＩ４、第５の抵抗５を
流れる電流をＩ５、ＮＰＮ型トランジスタ１０のベース
接地電流増幅率をＡとする。

【００２６】ここで演算増幅器６の電圧増幅率は非常に
大きいため、

【００２７】

【数１】

【００２８】

【数２】

【００２９】

【数３】

【００３０】が成立する。

【００３１】まず反転入力７に関し、（数２）より、

【００３２】

【数４】

【００３３】したがって、ＮＰＮ型トランジスタ１０の
エミッタ電圧は、

【００３４】

【数５】

【００３５】のように、ＮＰＮ型トランジスタ１０のベ
ース〜エミッタ間電圧とは全く無関係に定まる。

【００３６】次に非反転入力８について考えると、

【００３７】

【数６】

【００３８】（数６）を（数５）に代入して、

【００３９】

【数７】

【００４０】のようになる。

【００４１】一方、エミッタ接地増幅回路およびエミッ
タフォロア回路を中心に考えると、

【００４２】

【数８】

【００４３】となる。ここで（数８）を（数７）に代入
すると、

【００４４】

【数９】

【００４５】（数９）よりＶ４についてまとめると、

【００４６】

【数１０】

【００４７】すなわち、出力端子１７の電圧Ｖ４を、第
１の入力端子１５の電圧Ｖ１と、第２の入力端子１６の
電圧Ｖ２で直線的に制御することができる。

【００４８】（数１０）で分かるとおり、本実施例の輝
度制御回路では、ＮＰＮ型トランジスタ１０のベース〜
エミッタ間電圧は全く無関係になる。また（数１０）の
分母は１より大きく、このことは第４の抵抗４により帰
還がかかるため電源端子の電圧ＶＣＣ、ＰＮＰ型トラン
ジスタ１３のベース〜エミッタ間電圧ＶＢＥの変動の影
響が減少することを示している。

【００４９】以上のように本実施例によれば、２個の入
力端子と、１個の出力端子を有する回路であって、反転
入力と非反転入力、および出力を持つ演算増幅器と、エ
ミッタに直列帰還抵抗を有するエミッタ接地増幅回路と
を、従続接続して構成され、第１の入力端子と上記演算
増幅器の反転入力との間に第１の抵抗を設け、第２の入
力端子と上記演算増幅器の反転入力との間に第２の抵抗
を設け、上記演算増幅器の反転入力と上記エミッタ接地
増幅回路のエミッタとの間に第３の抵抗を設け、上記演
算増幅器の非反転入力と上記出力端子との間に第４の抵
抗を設け、上記演算増幅器の非反転入力と接地との間に
第５の抵抗を設けたことにより、従来の輝度調整回路に
比較して少ない半導体素子数で、高電圧サージに強く、
ディジタル化制御にそのまま対応でき、しかも温度変化
にも安定な輝度調整回路を実現することができる。

【００５０】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００５１】図２は本発明の第２の実施例における輝度
調整回路の回路図である。図２において、点線で囲った
部分すなわち２１，２２，２３は図１において既に説明
した本発明の第１の実施例における輝度調整回路を、カ
ラー表示装置の３原色に対応するために３組そのまま使
用したものであり、２１は赤映像用輝度調整回路、２２
は緑映像用輝度調整回路、２３は青映像用輝度調整回路
である。

【００５２】２４は赤映像用Ｄ／Ａ変換器、２５は緑映
像用Ｄ／Ａ変換器、２６は青映像用Ｄ／Ａ変換器であ
り、赤映像用輝度調整回路２１、緑映像用輝度調整回路
２２、青映像用輝度調整回路２３の第１の入力端子にそ
れぞれ接続される。２７は３原色同時調整用Ｄ／Ａ変換
器であり、赤映像用輝度調整回路２１、緑映像用輝度調
整回路２２、青映像用輝度調整回路２３の第２の入力端
子に共通に接続される。

【００５３】２８は赤映像用出力端子、２９は緑映像用
出力端子、３０は青映像用出力端子である。

【００５４】次にその動作を説明する。なお赤映像用輝
度調整回路２１、緑映像用輝度調整回路２２、青映像用
輝度調整回路２３の基本動作については既に図１におい
て説明したとおりであり省略する。

【００５５】図２において、赤映像用輝度調整回路２
１、緑映像用輝度調整回路２２、青映像用輝度調整回路
２３それぞれの第２の入力端子は共通に接続されている
ため、赤映像用出力端子２８、緑映像用出力端子２９、
青映像用出力端子３０の電圧を３原色同時調整用Ｄ／Ａ
変換器２７により同時に直線的に制御することができ
る。このことによりカラー表示装置の３原色の輝度を同
時に変化させることができる。

【００５６】また図２において、赤映像用輝度調整回路
２１、緑映像用輝度調整回路２２、青映像用輝度調整回
路２３の第１の入力端子はそれぞれ独立に接続されてい
るため、赤映像用出力端子２８の電圧を赤映像用Ｄ／Ａ
変換器２４で、緑映像用出力端子２９を緑映像用Ｄ／Ａ
変換器２５で、青映像用出力端子３０の電圧を青映像用
Ｄ／Ａ変換器２６で、個別に直線的に制御することがで
きる。このことによりカラー表示装置の３原色の輝度を
個別に変化することができる。

【００５７】以上のように本実施例によれば、第１の実
施例において説明した輝度調整回路を３個用い、それぞ
れの第１の入力端子を３個のＤ／Ａ変換器に個別に接続
し、それぞれの第２の入力端子を１個のＤ／Ａ変換器に
共通に接続したことにより、第１の実施例の特長に加
え、カラー表示装置の生産時にＣＲＴによる３原色間の
ばらつきを補正するために必要な３原色個別の調整と、
カラー表示装置の使用者が操作する３原色共通の調整と
をディジタル化制御することができる。

【００５８】なお第２の実施例において、一般市販の演
算増幅器は１個のパッケージに４回路集積されているた
め、回路実装上は１個のパッケージで十分であり、余っ
た１回路は他の用途に使用することができる利点があ
る。

【００５９】また第２の実施例において、Ｄ／Ａ変換器
を用いず、可変抵抗器により制御電圧を与えた場合は、
ディジタル化制御にはならないが、他の動作上はなんら
問題ない。

【００６０】第１の実施例、第２の実施例とも、出力端
子はエミッタフォロワ回路のエミッタより接続されてい
るが、原理的にはエミッタ接地回路のコレクタより接続
しエミッタフォロワ回路を省略しても良い。しかし実際
の輝度調整回路では、クランプ回路で黒信号の直流電圧
を与える際の過渡電流が大きいため、エミッタフォロワ
回路を省略した場合は、出力端子の電圧を変動させない
ために、エミッタ接地回路の回路電流をかなり大きくす
る必要がある。これによりエミッタ接地回路の消費電力
が増大するためあまり実用には適さない。

【００６１】また本発明において、上述のクランプ回路
で黒信号の直流電圧を与える際の過渡電流による出力端
子の電圧変動をさらに軽減するために、出力端子と接地
との間にコンデンサを接続することが有効であることは
言うまでもない。

【００６２】

【発明の効果】以上のように本発明は、２個の入力端子
と、１個の出力端子を有する回路であって、反転入力と
非反転入力、および出力を持つ演算増幅器と、エミッタ
に直列帰還抵抗を有するエミッタ接地増幅回路とを、従
続接続して構成され、第１の入力端子と上記演算増幅器
の反転入力との間に第１の抵抗を設け、第２の入力端子
と上記演算増幅器の反転入力との間に第２の抵抗を設
け、上記演算増幅器の反転入力と上記エミッタ接地増幅
回路のエミッタとの間に第３の抵抗を設け、上記演算増
幅器の非反転入力と出力端子との間に第４の抵抗を設
け、上記演算増幅器の非反転入力と接地との間に第５の
抵抗を設けたことにより、回路素子数が少なく、高電圧
サージに対する信頼性が高く、温度変化にも安定で、か
つディジタル制御対応可能な輝度調整回路を安価に実現
することができる優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における輝度調整回路の
回路図

【図２】本発明の第２の実施例における輝度調整回路の
回路図

【図３】輝度調整回路を含むカラー表示装置の映像出力
回路部分を示すブロック図

【図４】従来の輝度調整回路の回路図

【図５】定電流ＩＣの動作説明図

【図６】定電圧ＩＣの動作説明図

【符号の説明】

６ 演算増幅器 １０ ＮＰＮ型トランジスタ １３ ＰＮＰ型トランジスタ １５ 第１の入力端子 １６ 第２の入力端子

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２個の入力端子と、１個の出力端子を有
   する回路であって、反転入力と非反転入力、および出力
   を持つ演算増幅器と、エミッタに直列帰還抵抗を有する
   エミッタ接地増幅回路とを従続接続して構成され、第１
   の入力端子と上記演算増幅器の反転入力との間に第１の
   抵抗を設け、第２の入力端子と上記演算増幅器の反転入
   力との間に第２の抵抗を設け、上記演算増幅器の反転入
   力と上記エミッタ接地増幅器回路のエミッタとの間に第
   ３の抵抗を設け、上記演算増幅器の非反転入力と上記出
   力端子との間に第４の抵抗を設け、上記演算増幅器の非
   反転入力と接地との間に第５の抵抗を設けたことを特徴
   とする、輝度調整回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の輝度調整回路を３個有
   し、それぞれの第２の入力端子を３個とも共通に接続し
   たことを特徴とする、輝度調整回路。