JP2946885B2 - 利得制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、利得制御回路に係り、
特に低輝度時アパーチャ信号抑圧や低輝度時クロマ信号
抑圧など利得制御信号の±４ｋＴ／ｑ（≒±１００ｍ
Ｖ）以下の変化でかけ算回路の利得を急激に変化させて
抑圧をかけなければならない利得制御に好適な回路に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の利得制御回路として、図５に示す
ものがある。すなわち、トランジスタ６，７、ダイオー
ド１４，１５、および定電流源１６は利得制御をするた
めの差動アンプを構成する。トランジスタ６のベースは
抵抗３を介して定電圧源５に接続されるとともに、容量
２を介して利得制御信号の入力端子１に接続されてい
る。トランジスタ７のベースは抵抗４を介して前記定電
圧源５に接続されている。トランジスタ８〜１３、定電
流源１７，１８、および抵抗１９，２０はかけ算回路を
構成する。そのトランジスタ９のベースは抵抗２２を介
して定電圧源２３に接続されるとともに、容量２４を介
して入力端子２７に接続され、トランジスタ８のベース
は抵抗２１を介して前記定電圧源２３に接続されてい
る。２６は出力端子で、トランジスタ１３のコレクタと
抵抗２０の共通接続点に接続されている。

【０００３】この構成の利得制御回路において、まず、
入力端子１に利得制御信号Ｖ_GCが入力されると、この利
得制御信号Ｖ_GCがトランジスタ６のベースに入力され、
トランジスタ６，７とダイオード１４，１５と定電流源
１６から構成される利得制御をするための差動アンプの
ダイオード１４，１５を流れる電流比を変化させ、トラ
ンジスタ１０〜１３を流れる電流の分配率を変化させ
る。その結果、かけ算回路の利得Ｇは、次の（１）式で
表わされる。

【０００４】 Ｇ＝（Ｒ₂₀／Ｒ₁₉）×｛Ｉ₁₄／（Ｉ₁₄＋Ｉ₁₅）｝ ……… （１） ただし、Ｒ₁₉：抵抗１９の抵抗値 Ｒ₂₀：抵抗２０の抵抗値 Ｉ₁₄：ダイオード１４を流れる電流値 Ｉ₁₅：ダイオード１５を流れる電流値 （１）式からわかるように、かけ算回路の利得は、利得
制御信号によって電流の分配率を変化させることにより
制御することができる。

【０００５】ここで、ダイオード１４とダイオード１５
を流れる電流比ｋを ｋ＝Ｉ₁₄／（Ｉ₁₄＋Ｉ₁₅） ………… （２） ただし、Ｉ₁₄：ダイオード１４を流れる電流値 Ｉ₁₅：ダイオード１５を流れる電流値 と表わすと、（１）式よりかけ算回路の利得Ｇは、次式
（３）で表わされる。

【０００６】 Ｇ＝（Ｒ₂₀／Ｒ₁₉）×ｋ ………… （３）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の従来の利得制御回路では、図６の（Ａ）に示
すように、かけ算回路の利得を最小利得Ｇ_MINから最大
利得Ｇ_MAXまで変化させるのに、±４ｋＴ／ｑの利得制
御信号の振幅が必要であった。

【０００８】ビデオカメラでは、暗いところではアパー
チャ信号のためにＳ／Ｎが劣化するので、低輝度時には
アパーチャ信号を抑圧する必要がある。この低輝度時ア
パーチャ信号抑圧では輝度信号を利得制御信号とし、図
６の（Ｂ）に示すように輝度信号が１００ｍＶ以上で
は、アパーチャ信号をかけ算回路の最大利得Ｇ_MAXで増
幅して出力し、輝度信号が１００ｍＶ以下になると、か
け算回路の利得を下げていき、輝度信号が０ｍＶになる
と利得を（Ｇ_MAX−４０）ｄＢ以下にして、アパーチャ
信号を抑圧してしまう。

【０００９】上記従来例では、利得制御信号である輝度
信号が１００ｍＶ以上では、かけ算回路の利得は最大利
得Ｇ_MAXとなるが、輝度信号が０ｍＶでは（Ｇ_MAX−６）
ｄＢの利得があるため、アパーチャ信号を十分に抑圧し
きれないので、暗いところでＳ／Ｎが劣化してしまう。

【００１０】また同様に暗いところではクロマ信号のた
めＳ／Ｎが劣化するため、低輝度時にはクロマ信号を抑
圧する必要がある。しかしながらクロマ信号をアパーチ
ャ信号と同じように早く抑圧してしまうと、色の消えた
不自然な映像となるため、低輝度時クロマ信号抑圧では
輝度信号を利得制御信号とし、図６の（Ｃ）に示すよう
に輝度信号が２０ｍＶ以上では、クロマ信号をかけ算回
路の最大利得Ｇ_MAXで増幅して出力し、輝度信号が２０
ｍＶ以下になると、かけ算回路の利得を下げていき、輝
度信号が０ｍＶになると利得を（Ｇ_MAX−６）ｄＢにし
て、クロマ信号を半分に抑圧し、映像のＳ／Ｎの劣化を
防ぐ。

【００１１】上記従来例では、利得制御信号である輝度
信号が０ｍＶでは、かけ算回路の利得は（Ｇ_MAX−６）
ｄＢであるが、かけ算回路の利得が最大利得Ｇ_MAXにな
るには輝度信号を１００ｍＶ以上入力しなければならな
い。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、利得制御信号の±４ｋＴ／ｑ以下の変化量で、かけ
算回路の利得を急激に変化させることができる利得制御
回路を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の利得制御回路は、差動アンプを構成するトラ
ンジスタの一方に利得制御信号を入力し、第１，第２の
ダイオードを流れる電流の比を変化させ、メインのかけ
算回路の利得を制御する回路において、利得制御信号の
任意に定められた電圧範囲に対応する部分をリミッター
回路により取り出して電圧電流変換回路で電流に変換
し、第２のダイオードのカソードに帰還をかけることに
より、第１，第２のダイオードを流れる電流の比を急激
に変化させたものである。

【００１４】また、本発明の利得制御回路は、差動アン
プを構成するトランジスタの一方に利得制御信号を入力
し、第１，第２のダイオードを流れる電流の比を変化さ
せ、メインのかけ算回路の利得を制御する回路におい
て、利得制御信号の任意に定められた電圧範囲に対応す
る部分を第１のリミッター回路により取り出して第１の
電圧電流変換回路で電流に変換し、第２のダイオードの
カソードに帰還をかけるとともに、利得制御信号の任意
に定められた電圧範囲に対応する部分を第２のリミッタ
ー回路により取り出して第２の電圧電流変換回路で電流
に変換し、第１のダイオードのカソードに帰還をかける
ことにより、第１，第２のダイオードを流れる電流の比
を急激に変化させたものである。

【００１５】

【作用】この構成により、利得制御信号の±４ｋＴ／ｑ
以下の変化でかけ算回路の利得を急激に変化させること
のできる利得制御回路を実現できる。

【００１６】

【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。

【００１７】図１は本発明の一実施例の基本構成を示し
たものである。図１において、図５に示した従来例の構
成要素と対応するものには同じ符号を付した。２９はリ
ミッター回路で、利得制御信号の任意の電圧範囲を取り
出す。３０は電圧電流変換回路である。これらのリミッ
ター回路２９と電圧電流変換回路３０はトランジスタ６
のベースとダイオード１５のカソードとの間に接続され
ている。

【００１８】この利得制御回路において、まず、入力端
子１に利得制御信号が入力されると、この利得制御信号
がトランジスタ６のベースとリミッター回路２９に入力
される。トランジスタ６のベースに入力された利得制御
信号は、トランジスタ６，７とダイオード１４，１５と
定電流源１６から構成される差動アンプに入力され、ダ
イオード１４，１５を流れる電流比を変化させる。その
結果、トランジスタ８〜１３と定電流源１７，１８と抵
抗１９，２０からなるかけ算回路の利得Ｇは、従来例と
同様に、（３）式で表わされる。

【００１９】一方、リミッター回路２９に入力した利得
制御信号は、電圧電流変換回路３０で出力電流Ｉ_aに変
換され、ダイオード１５のカソードに帰還される。この
とき、利得制御信号が０ｍＶから１００ｍＶまで変化し
たときに、かけ算回路の利得が（Ｇ_MAX−４０）ｄＢか
ら最大利得Ｇ_MAXまで変化するように、電圧電流変換回
路３０の出力電流Ｉ_aによって、ダイオード１４とダイ
オード１５を流れる電流の比の変化量を制御すればよ
い。たとえば、利得制御信号Ｖ_GCがＶ_GC＝０ｍＶのとき
に、図７に示すように電流比ｋがｋ＝０_.０１となるよ
うに電圧電流変換回路３０の出力電流Ｉ_aを変化させて
やれば、図６の（Ｂ）に示すように利得制御信号が０ｍ
Ｖから１００ｍＶまで変化したときに、かけ算回路の利
得を（Ｇ_MAX−４０）ｄＢから最大利得Ｇ_MAXまで変化さ
せることができる。

【００２０】図２は、図１に示す実施例の利得制御回路
の具体的な構成の一例を示す。図２において、図５に示
した従来例の構成要素と対応するものには同じ符号を付
した。トランジスタ３１，３２と抵抗３４，３５と定電
流源３３はリミッター回路を構成し、トランジスタ３
６，３７と定電流源３８は電圧電流変換回路を構成して
いる。３９は定電圧源で、トランジスタ３２のベースを
バイアスするためのものである。

【００２１】次に、この具体例の動作を説明する。ま
ず、入力端子１に利得制御信号が入力されると、この利
得制御信号はトランジスタ６，３１のベースに入力され
る。トランジスタ６のベースに入力された利得制御信号
は、トランジスタ６，７とダイオード１４，１５と定電
流源１６から構成される差動アンプに入力され、ダイオ
ード１４，１５を流れる電流比を変化させる。

【００２２】一方、リミッター回路に入力された利得制
御信号は、電圧電流変換回路で電流Ｉ_aに変換され、ダ
イオード１５のカソードに帰還される。

【００２３】ここで、定電圧源３９の電圧値Ｖ₃₉は Ｖ₃₉＝Ｖ₅＋４ｋＴ／ｑ であり（ただし、Ｖ₅：定電圧源５の電圧値）、利得制
御信号Ｖ_GCが１００ｍＶのときは定電流源３８の電流が
すべて電源２５から流れ込み、利得制御信号Ｖ_GCが０ｍ
Ｖのときは定電流源３８の電流がダイオード１５のカソ
ードを流れるように、抵抗３４，３５と定電流源３３を
設定してあるとする（例：定電流源３３の電流値１００
μＡ，抵抗３４の抵抗値２０ｋΩ，抵抗３５の抵抗値２
４ｋΩ）。

【００２４】利得制御信号Ｖ_GCが１００ｍＶのときは、
定電流源３８の電流はすべてトランジスタ３６を通って
電源２５から流れ、定電流源１６の電流はすべてダイオ
ード１４を流れるので、従来例と同様に電流比ｋがｋ＝
１.０となり、かけ算回路の利得は最大利得Ｇ_MAXとな
る。

【００２５】つぎに利得制御信号Ｖ_GCが０ｍＶであると
きを考えると、定電流源３８の電流はすべてトランジス
タ３７を通って、ダイオード１５のカソードを流れ、定
電流源１６の電流はダイオード１４とダイオード１５に
等しく流れるので、ダイオード１４とダイオード１５を
流れる電流比ｋは、次の（４）式で表わされる。

【００２６】 ｋ＝Ｉ₁₄／（Ｉ₁₄＋Ｉ₁₅＋Ｉ₃₈） ＝Ｉ₁₆／２×（Ｉ₁₆＋Ｉ₃₈） ………… （４） ただし、Ｉ₁₄：定電流源１４の電流値 Ｉ₃₈：定電流源３８の電流値 このとき、図７に示すように電流比ｋがｋ＝０.０１で
あれば、かけ算回路の利得は（_ＧMAX−４０）ｄＢとな
るから、（４）式より、 ｋ≦０.０１ Ｉ₁₆／２×（Ｉ₁₆＋Ｉ₃₈）≦０.０１ ４９×Ｉ₁₆≦Ｉ₃₈ ……… （５） となるように定電流源１６，３８の各電流値Ｉ₁₆，Ｉ₃₈
を設定することにより、図６の（Ｂ）に示すように０ｍ
Ｖから１００ｍＶまでの利得制御信号の変化により、か
け算回路の利得を（Ｇ_MAX−４０）ｄＢから最大利得Ｇ
_MAXまで変化させることができる。

【００２７】次に、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。図３は本発明の第２の実施
例の基本構成を示したものである。図３において、図５
に示した従来例の構成要素と対応するものには同じ符号
を付した。２９は第１のリミッター回路で利得制御信号
の任意の電圧範囲を取り出す。３０は第１の電圧電流変
換回路である。第１のリミッター回路２９と第１の電圧
電流変換回路３０は、トランジスタ６のベースとダイオ
ード１５のカソードとの間に接続されている。４０は第
２のリミッター回路で、利得制御信号の任意の電圧範囲
を取り出すためのものである。４１は第２の電圧電流変
換回路である。第２のリミッター回路４０と第２の電圧
電流変換回路４１は、トランジスタ６のベースとダイオ
ード１４のカソードとの間に接続されている。

【００２８】この利得制御回路において、まず、入力端
子１に利得制御信号が入力されると、この利得制御信号
がトランジスタ６のベースと第１，第２のリミッター回
路に入力される。トランジスタ６のベースに入力された
利得制御信号は、トランジスタ６，７とダイオード１
４，１５と定電流源１６から構成される差動アンプに入
力され、ダイオード１４，１５を流れる電流比を変化さ
せる。

【００２９】一方、第１のリミッター回路２９に入力さ
れた利得制御信号は、第１の電圧電流変換回路３０で電
流Ｉ_aに変換され、ダイオード１５のカソードに帰還さ
れる。第２のリミッター回路４０に入力された利得制御
信号は、第２の電圧電流変換回路４１で電流Ｉ_bに変換
され、ダイオード１４のカソードに帰還される。

【００３０】今、図６の（Ｃ）に示すように、利得制御
信号の０ｍＶから２０ｍＶまでの変化でかけ算回路の利
得が（Ｇ_MAX−６）ｄＢから最大利得Ｇ_MAXまで変化する
ような利得制御回路を考えると、図７に示すように利得
制御信号Ｖ_GCが０ｍＶのときのダイオード１４，１５を
流れる電流比ｋがｋ＝０.５となり、利得制御信号Ｖ_{G C}
が２０ｍＶのときの電流比が、ｋ＝１.０となるよう
に、第１の電圧電流変換回路３０の出力電流Ｉ_aと第２
の電圧電流変換回路４１の出力電流Ｉ_bを制御してやれ
ばよい。

【００３１】図４は第２の実施例の利得制御回路の具体
的回路例を示したものである。図４において、図５に示
した従来例の構成要素と対応するものには同じ符号を付
した。トランジスタ３１，３２と抵抗３４，３５と定電
流源３３は第１のリミッター回路を構成し、トランジス
タ３６，３７と定電流源３８は第１の電圧電流変換回路
を構成している。３９は定電圧源で、トランジスタ３２
のベースをバイアスするためのものである。

【００３２】トランジスタ４２，４３と抵抗４５，４６
と定電流源４４は第２のリミッター回路を構成し、トラ
ンジスタ４７，４８と定電流源４９は第２の電圧電流変
換回路を構成している。５０は定電圧源で、トランジス
タ４３のベースをバイアスするためのものである。

【００３３】次に、この具体例の動作を説明する。ま
ず、入力端子１に利得制御信号が入力されると、この利
得制御信号がトランジスタ６のベースとトランジスタ３
１，４２のベースに入力される。トランジスタ６のベー
スに入力された利得制御信号は、トランジスタ６，７と
ダイオード１４，１５と定電流源１６から構成される差
動アンプに入力され、ダイオード１４，１５を流れる電
流比を変化させる。

【００３４】一方、第１のリミッター回路に入力された
利得制御信号は、第１の電圧電流変換回路で電流Ｉ_aに
変換され、ダイオード１５のカソードに帰還される。第
２のリミッター回路に入力された利得制御信号は、第２
の電圧電流変換回路で電流Ｉ _bに変換され、ダイオード
１４のカソードに帰還される。

【００３５】低輝度時クロマ信号抑圧では、利得制御信
号である輝度信号が０ｍＶから２０ｍＶまで変化したと
きに、かけ算回路の利得を（Ｇ_MAX−６）ｄＢから最大
利得Ｇ_MAXまで変化させなければならないのであるが、
定電圧源３９の電圧値Ｖ₃₉と定電圧源５０の電圧値Ｖ₅₀
とが定電圧源５の電圧値Ｖ₅に等しく、また定電流源３
８の電流値Ｉ₃₈と定電流源４９の電流値Ｉ₄₉とが等し
く、トランジスタ３１，３２と抵抗３４，３５および定
電流源３３で構成される第１のリミッター回路のゲイン
が５倍であり、同じくトランジスタ４２，４３と抵抗４
５，４６および定電流源４４で構成される第２のリミッ
ター回路のゲインが５倍であるとすると、利得制御信号
Ｖ_GCが０ｍＶのときには、定電流源３８の電流の半分が
トランジスタ３６を通って電源２５から流れ込み、残り
半分がトランジスタ３７を通ってダイオード１５のカソ
ードを流れる。

【００３６】同様に定電流源４９の電流の半分がトラン
ジスタ４７を通って電源２５から流れ込み、残り半分が
トランジスタ４８を通ってダイオード１４のカソードを
流れ、定電流源１６の電流はダイオード１４，１５に等
しく流れるので、利得制御信号Ｖ_GCが０ｍＶのときダイ
オード１４，１５を流れる電流比ｋはｋ＝０.５となる
ので、かけ算回路の利得は従来例と同じく（Ｇ_MAX−
６）ｄＢとなる。

【００３７】利得制御信号Ｖ_GCが２０ｍＶのときは、第
１のリミッター回路のゲインが５倍あるので、トランジ
スタ３６，３７と定電流源３８から構成される第１の電
圧電流変換回路への入力は１００ｍＶとなり、定電流源
３８の電流はすべてトランジスタ３６を通って電源２５
から流れ込む。同様に第２のリミッター回路のゲインも
５倍あるので、トランジスタ４７，４８と定電流源４９
から構成される第２の電圧電流変換回路への入力は１０
０ｍＶとなり、定電流源４９の電流はすべてトランジス
タ４７を通ってダイオード１４のカソードを流れる。ま
たこのとき電流源１６の電流の半分以上がダイオード１
４のカソードを流れるので、このときの電流比ｋは、次
の（６）式で表わされる。

【００３８】 ｋ＝（Ｉ₁₄＋Ｉ₄₉）／（Ｉ₁₄＋Ｉ₁₅＋Ｉ₄₉） ≧（Ｉ₁₆／２＋Ｉ₄₉）／（Ｉ₁₆＋Ｉ₄₉） ……… （６） ただし、Ｉ₄₉：定電流源４９の電流値 利得制御信号Ｖ_GCが２０ｍＶのときにかけ算回路の利得
は最大利得Ｇ_MAXに近いことが望ましいので、このとき
の利得が（Ｇ_MAX−０.１）ｄＢ以上であるとすると、図
７に示すように電流比ｋはｋ≧０.９９でなければなら
ないから、次の（７）式の関係になるように、定電流源
１６，３８の各電流値Ｉ₁₆，Ｉ₄₉を設定してやればよ
い。

【００３９】 （Ｉ₁₆／２＋Ｉ₄₉）／（Ｉ₁₆＋Ｉ₄₉）≧０.９９ ……… （７） その結果、利得制御信号を０ｍＶから２０ｍＶまで変化
させることで、かけ算回路の利得を（Ｇ_MAX−６）ｄＢ
から（Ｇ_MAX−０.１）ｄＢまで変化させることができ
る。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、利得制御信号の±４ｋＴ／ｑ
以下の変化でかけ算回路の利得を急激に変化させること
ができるので、低輝度時アパーチャ信号抑圧や低輝度時
クロマ信号抑圧に適した利得制御回路を実現できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における利得制御回路の
基本構成を示すブロック図

【図２】本発明の第１の実施例における利得制御回路の
具体例の回路図

【図３】本発明の第２の実施例における利得制御回路の
基本構成を示すブロック図

【図４】本発明の第２の実施例における利得制御回路の
具体例の回路図

【図５】従来の利得制御回路の回路図

【図６】図５に示す利得制御回路中のかけ算回路の利得
制御特性を示す特性図

【図７】本発明の第１、第２の実施例における利得制御
回路中のかけ算回路の電流比と利得特性との関係を示す
特性図

【符号の説明】

１ 利得制御信号の入力端子 ２ 容量 ３，４ 抵抗 ５ 定電圧源 ６〜１３ トランジスタ １４，１５ ダイオード １６〜１８ 定電流源 １９〜２２ 抵抗 ２３ 定電圧源 ２４ 容量 ２５ 電源 ２６ 出力端子 ２７ 入力端子 ２８ 接地 ２９ リミッター回路 ３０ 電圧電流変換回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】差動アンプを構成するトランジスタの一方
   に利得制御信号を入力し、第１，第２のダイオードを流
   れる電流の比を変化させ、メインのかけ算回路の利得を
   制御する回路において、利得制御信号の任意に定められ
   た電圧範囲に対応する部分をリミッター回路により取り
   出して電圧電流変換回路で電流に変換し、前記第２のダ
   イオードのカソードに帰還をかけることにより、前記第
   １，第２のダイオードを流れる電流の比を急激に変化さ
   せることを特徴とする利得制御回路。
2. 【請求項２】差動アンプを構成するトランジスタの一方
   に利得制御信号を入力し、第１，第２のダイオードを流
   れる電流の比を変化させ、メインのかけ算回路の利得を
   制御する回路において、利得制御信号の任意に定められ
   た電圧範囲に対応する部分を第１のリミッター回路によ
   り取り出して第１の電圧電流変換回路で電流に変換し、
   前記第２のダイオードのカソードに帰還をかけるととも
   に、利得制御信号の任意に定められた電圧範囲に対応す
   る部分を第２のリミッター回路により取り出して第２の
   電圧電流変換回路で電流に変換し、前記第１のダイオー
   ドのカソードに帰還をかけることにより、前記第１，第
   ２のダイオードを流れる電流の比を急激に変化させるこ
   とを特徴とする利得制御回路。