JP3169721B2 - 関数発生回路 - Google Patents

関数発生回路

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JP3169721B2
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有二 山本
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セイコーインスツルメンツ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビ、コンピュータ
など、画像または文字を表示するシステムで使われるC
RTの偏向電流の歪み補正回路に用いられる、特に、M
OS型の半導体集積回路装置して実施するのに適した関
数発生回路に関する。
【0002】 従来、CRTの偏向電流の歪み補正回路
としては、例えば、日本放送協会編「NHKテレビ技術
教科書(上)」P.233 〜P.234(1989) に見られるよう
に、偏向コイルとキャパシタとの共振を利用して、歪み
補正波形としての2乗波形(パラボラ波形)を得る回路
方式が知られていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】パソコンやワークステ
ーション等のCRTディスプレイモニタではテレビと異
なり、偏向周波数が数種類用意される場合があり、この
場合前記した従来の回路方式では、偏向周波数の変化に
伴い、歪み補正波形の振幅が変化してしまう。また、偏
向周波数を検出し、検出した出力でスイッチを切り換
え、キャパシタなどの定数を切り換えることで対応して
いるため、多くの個別部品を使用しており、集積回路化
には適していない。
【0004】一方、必要な歪み補正波形の振幅は使用さ
れるCRTの管面の形状によって決まっており、偏向周
波数の変化によらず一定の振幅が必要となる。本発明
は、集積回路化に適し、偏向周波数の変化によらず一定
振幅の歪み補正波形を発生する回路を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、2つのMOS
トランジスタのソース電極をオペアンプの反転入力端子
に共通に接続し、オペアンプの出力端子と、反転入力端
子とを抵抗とで接続し、一方のMOSトランジスタのド
レインに入力信号を加え、残る片方のMOSトランジス
タのドレインに入力信号の逆極性の波形を加えるいわゆ
る加算回路において、2つのMOSトランジスタのゲー
ト電圧を入力信号波形と相似形の波形として、MOSト
ランジスタのソース・ドレイン抵抗を入力に比例した変
化をさせて、入力波形の2乗波形を得る。
【0006】
【作用】本発明によれば、2乗波形即ち歪み補正波形の
振幅は、入力波形の振幅によってのみ影響され、周波数
には依存しない。
【0007】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1及び図2を用い
て説明する。図1において、MOSトランジスタ1のド
レイン電極は正入力端子に接続され、ソース電極はオペ
アンプ4の反転入力端子に接続されている。MOSトラ
ンジスタ2のドレイン電極は負入力端子に接続され、
ース電極はオペアンプ4の反転入力端子に共通に接続さ
れている。ここで正入力端子に加わる入力信号Vinの逆
極性の信号−Vinが負入力端子に加えられる。オペアン
プ4の非反転入力端子は基準電位へ、出力端子はMOS
トランジスタ3のソース電極へ接続されている。MOS
トランジスタ3のドレイン電極は、オペアンプ4の反転
入力端子へ接続されている。MOSトランジスタ3のゲ
ート電圧は、固定電圧VG に接続されているので、MO
Sトランジスタ3は定抵抗と同一の働きをする。従っ
て、MOSトランジスタ3は抵抗体で置き換えることも
できる。
【0008】入力信号Vinと相似な波形をVa とし、グ
ランド電位をVG とすると、MOSトランジスタ1のゲ
ート電極にはVG −Va の電圧が、MOSトランジスタ
2のゲート電極にはVG +Va の電圧が印加される。以
下、まず回路の入出力特性を説明する。
【0009】MOSトランジスタ1、2、3のゲート・
ソース間電圧を各々VGS1 、VGS2、VGS3 、閾値電圧
をVTH、MOSトランジスタの電圧−電流変換系数をK
とする。MOSトランジスタのドレイン−ソース間電圧
が十分小さいときには、MOSトランジスタの抵抗R1
〜R3 は一般的に、 R1=1/{K ・(VGS1- VTH) }, R2=1/{K ・(VGS2- VTH) }, R3=1/{K ・(VGS3- VTH) } …(1) で表わされる。
【0010】一方、図1の回路の入出力特性は、一般に
加算器と呼ばれるように Vin/R1 −Vin/R2 =−Vout /R3 …(2) で表わすことができる。(1)式を(2)式に代入する
と、 Vin・ K・{(VGS1- VTH)-(VGS2- VTH)}=-K・(VGS3- VTH) ・ Vout …(3) ここで、 VGS1 =VG-a , GS2 =VG+a , GS3 =VG
あるから代入して、 2・Vin・Va =(VG- VTH) ・Vout …(4) Va はVinの相似波形として、その比例系数をαとする
と α・Vin 2 =(VG- VTH) ・Vout …(5) 即ち、出力には入力の2乗波形が得られる。
【0011】図2は、図1の回路での各部の波形を示し
たものである。ここで、Vinは時間の経過と共に直線的
に上昇するか、又は直線的に下降している。Va はVin
に比例系数αをかけたもので、VG +Va がMOSトラ
ンジスタ2のゲート・ソース間へ、VG −Va がMOS
トランジスタ1のゲート・ソース間へ加えられている。
出力電圧Vout は入力Vinの上昇区間と、下降区間の各
々に応じて2乗波形となっている。ここで、出力の振幅
は(5) 式から明らかなように入力電圧にのみ依存し、周
波数や傾きには無関係である。
【0012】本発明の第2の実施例を図3、図4を用い
て説明する。図3の回路で、MOSトランジスタ1、
2、3、オペアンプ4からなる部分は図1の回路と同一
である。前段の部分は抵抗5、6、7、8、9、10、
11、12から構成される分圧回路と、オペアンプ2
7、28、抵抗13、14、15、16、17、18、
19、20からなるシングルエンド差動変換回路と、ス
イッチ21、22、23、24、25、26からなる信
号切換回路の3つの部分から構成されている。
【0013】以下、入力側から順を追って回路動作を説
明する。前記信号切換回路のスイッチ21〜26は各々
切換制御信号Sa 〜Sf で制御される。Sa は入力信号
の奇数番目の立上り区間でスイッチ21をオンする。S
c は入力信号の奇数番目の立下り区間と、偶数番目の立
上り区間でスイッチ23をオンする。Se は偶数番目の
立下り区間でスイッチ25をオンする。残るSb ,
d , f はSa , c ,e に1周期遅れた動作をす
る。即ちSb は入力信号の偶数番目の立上り区間でスイ
ッチ22をオンする。Sd は入力信号の偶数番目の立下
り区間と、奇数番目の立上り区間でスイッチ24をオン
する。Sf は奇数番目の立下り区間でスイッチ26をオ
ンする。したがって前記信号切換回路の出力Va は入力
信号の奇数番目の立上り区間では入力信号と同一に、奇
数番目の立下り区間と、偶数番目の立上り区間ではVB
と同一電圧に、偶数番目の立下り区間ではVBNと同一電
圧になる。同様に前記信号切換回路の出力Vb は、入力
信号の偶数番目の立上り区間では入力信号と同一に、偶
数番目の立下り区間と奇数番目の立上り区間ではVB
同一電圧に、奇数番目の立下り区間ではVBNと同一電圧
になる。
【0014】次にシングルエンド差動変換回路では、V
a とVb の減算を行っている。一般的にこの回路の入出
力特性は、出力をVc , d として抵抗13〜20が全
て等しいとすると、Vc =(Vb −Va ),Vd =−
(Vb −Va )で表わすことができる。Vc とVd はV
b に対して極性の反転した信号となる。
【0015】次の分圧回路では、シングルエンド差動変
換回路の出力を分圧する。分圧する理由はMOSトラン
ジスタ1、2の線形動作範囲が狭いためである。同時に
この分圧回路では、MOSトランジスタ1、2のゲート
電圧を作り出す。ゲート電圧は前述したごとく、VG
電位を中心とする、入力信号と相似形の信号になってい
る必要がある。
【0016】MOSトランジスタ1のドレイン電圧Vin
+ とMOSトランジスタ2のドレイン電圧Vin - は、抵
抗7、8、11、12の抵抗値を各々R7 、R8
11、R 12として、 Vin + =Vc ・R8 /(R7 +R8 ) …(6) Vin - =Vd ・R12/(R11+R12) …(7) MOSトランジスタ1のゲート電圧Vf とMOSトラン
ジスタ2のゲート電圧Ve は抵抗5、6、9、10の抵
抗値を各々R5 、R6 、R9 、R10とすると、 Ve =Vdd・R6 /(R5 +R6)+VC ・R5 /(R5 +R6) …(8) Vf =Vdd・R10/(R9 +R10) +Vd ・R9 /(R9 +R10) …(9) R5 =R9 、R6 =R10とすると、(8)式と(9)式
から分かるように、V e 、Vf は一定電圧Vdd・R6
(R5 +R6)=VG を中心として、各々Vc 、Vd を分
圧した信号が出力される。
【0017】(5) 式のαは、入力信号も(6)式、
(7)式で分圧されていることも考慮すると、R7 =R
11, R8 =R12のとき α=R9 ・R12/(R9 +R10) ・(R11+R12) …(10) (5) 式のVinは入力の立上りの区間についてのみ Vin・R8 /(R7 +R8 )=Vin+ =Vin- …(11) となり、(5) 式から出力には入力の2乗波形が得られ
る。入力の立下り区間についてはVc , Vd , Ve , V
f は、前述したスイッチ21〜26によってピーク値に
クランプされているので、出力値もピーク値にクランプ
されている。
【0018】図3の回路は以上述べたごとく、入力の立
上り区間についてのみ2乗波形を出力し、時間の短い入
力の立下り区間については、出力は一定値となり2乗波
形を出さない。テレビ等のCRTの歪み補正波形発生回
路においては、立下り区間は帰線区間と呼ばれる画面に
画像が見えない区間であるため、2乗波形は元来不要で
あり、また立下り区間に2乗波形が出力されている場合
には、その影響が立上り区間の2乗波形に及ばないよう
に後段に接続される増幅回路の周波数特性を比較的高い
周波数まで増幅するようにする必要がある。
【0019】図3の回路をCRTの歪み補正波形発生回
路に適用すれば、後段に接続される増幅回路の周波数特
性は比較的低い周波数を増幅するものでよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればM
OSトランジスタを用いてCRTの歪み補正波形発生回
路が実現できる。さらにスイッチもMOSトランジスタ
で容易に実現可変な為、MOS形集積回路に適用した場
合には、外付けでキャパシタの切換機能等を付加するこ
となく、CRTの歪み補正波形発生回路が構成できると
いう効果がある。
【0021】さらに、帰線区間の出力を一定値にクラン
プすることができ、不要な高周波の波形を出力しない
為、後段に接続される回路の周波数特性を緩和できる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す。
【図2】図1の回路の各部の動作波形を示す。
【図3】本発明の第2の実施例を示す。
【図4】図3の回路の各部の動作波形を示す。
【符号の説明】
1、2、3 MOSトランジスタ 4 オペアンプ 5〜20 抵抗器 21〜26 スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 3/23 H04N 3/23 Z // G06F 101:18 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 1/02 G09G 1/00 G09G 1/04 G09G 1/16 H04N 3/23

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 のこぎり波信号を入力する第1の入力端
    子にドレインを接続した第1のMOSトランジスタと、
    前記のこぎり波の極性を逆にした信号を入力する第2の
    入力端子にドレインを接続した第2のMOSトランジス
    タと、前記第1のMOSトランジスタのソースと前記第
    2のMOSトランジスタのソースを共通にして反転入力
    端子を接続し、基準電圧を非反転入力端子に接続した演
    算増幅器と、前記反転入力端子に第1の端子を接続し、
    前記演算増幅器の出力端子に第2の端子を接続した抵抗
    要素とで構成され、前記第1のMOSトランジスタのゲ
    ートが、固定電圧から前記のこぎり波の波形を引いた信
    号を入力する第3の入力端子に接続され、前記第2のM
    OSトランジスタのゲートが、前記固定電圧に前記のこ
    ぎり波の波形を足した信号を入力する第4の入力端子に
    接続されることを特徴とする関数発生回路。
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