JP3298105B2 - クランプ回路 - Google Patents

クランプ回路

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、信号をクランプする信号処理装置に関す
る。
[従来の技術] 一般に、アナログ信号をディジタル信号処理する場
合、安定して正確なディジタル信号入力を得るために、
A/D変換の前段でアナログ信号入力をクランプする必要
がある。クランプ方式には種々の方式があるが、温度ド
リフトや電源電圧変動の影響を受けにくく、安定したデ
ィジタル信号入力を得られるクランプ方式として、ディ
ジタル・フィードバック・クランプが知られている。
アナログ映像信号のディジタル信号処理回路における
ディジタル・フィードバック・クランプ回路の基本構成
を第2図に示す。10はアナログ映像信号の入力端子、12
はA/D変換器、14はA/D変換器12のサンプリング・クロッ
クと同じタイミングのクロックでA/D変換器12の出力デ
ータをラッチするラッチ回路、16はラッチ回路14の出力
データを一定の基準値、例えば01h(10進数)と比較す
る比較回路、18は、後述するクランプ・パルス26の期
間、通過状態になるクランプ・ゲート回路、20はクラン
プ・ゲート回路18の出力に含まれるディジタル・ノイズ
を除去するためのローパス・フィルタ(LPF)、22はバ
ッファ、24はクランプ・パルス26により閉成されるクラ
ンプ・スイッチである。
28はラッチ回路14の出力データを記憶するメモリ、30
はメモリ28から読み出された画像データをアナログ信号
に変換するD/A変換器、32はメモリ28上で不図示のディ
ジタル演算処理回路によりディジタル処理された映像信
号の出力端子である。メモリ28上での処理は本発明とは
無関係であるので、説明を省略する。
第3図は輝度信号に対するクランプ・パルス26のタイ
ミングを示す。クランプ・パルス26は、輝度信号のペデ
スタル・レベルのタイミング、即ち水平同期信号のバッ
クポーチの期間を捕えるタイミング及び幅でクランプ・
スイッチ24に印加される。また、第4図はLPF20の回路
構成を示す。LPF20は、周知のRC回路である。
第2図の動作を簡単に説明する。入力端子10に入力し
たアナログ映像信号はA/D変換器12によりディジタル化
された後、ラッチ回路14を介して比較回路16に印加され
る。比較回路16はラッチ回路14の出力値を基準値01hと
比較し、ラッチ回路14の出力が00hとき比較回路16の出
力は“H"となってクランプ・レベルを上げ、ラッチ回路
14の出力が01hのとき、出力インピーダンスがハイにな
ってその時点のクランプ・レベルを保持し、ラッチ回路
14の出力が02h以上のとき比較回路16の出力は“L"にな
ってクランプ・レベルを下げる。クランプ・ゲート回路
18はクランプ・パルス26のタイミングで、比較回路16の
出力をLPF20に印加する。LPF20はディジタル・ノイズを
除去して安定した直流レベルの信号を出力する。LPF20
の出力はバッファ22を介してスイッチ24に供給され、ク
ランプ・パルス26によるスイッチ24の閉成時に、入力端
子10のアナログ映像信号をクランプする。このようにし
て、入力端子10に入力するアナログ映像信号のペデスタ
ル・レベルが所定の一定レベルに保たれ、安定したクラ
ンプが行なわれる。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記従来例では、信号のS/N比を確保するた
めに、LPF20(第4図)のコンデンサ容量をある程度大
きくする必要があり、その結果、LPF20の時定数が大き
くなり、信号入力時や電源投入時に、クランプ信号の安
定するまでの期間が長くなり、レスポンスが悪いという
欠点がある。
本発明は、このような課題を解決する信号処理装置を
提示することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る信号処理装置は、クランプ・パルスの供
給に応じて入力信号を所定のクランプ・レベルに保持す
るクランプ手段と、垂直帰線消去期間でない水平帰線消
去期間において供給するクランプ・パルス幅より広い幅
のクランプ・パルスを第1の垂直帰線消去期間の終端近
傍において前記クランプ手段に供給することによって前
記第1の垂直帰線消去期間終端で入力信号を前記所定の
クランプ・レベルに保持するよう制御するクランプ・パ
ルス供給手段とを有することを特徴とする。
[作用] 上記手段により、従来に比べ、より早くクランプ・レ
ベルが安定し、従って電源投入時や信号入力時にも、よ
り早く本来の映像信号処理をスタートできる。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
本発明の第1実施例の基本構成は、概念的には第2図
と同じであるが、クランプ・パルスのタイミングが異な
る。第1図は本実施例におけるクランプ・パルスのタイ
ミング図を示す。第1図(a)はクランプしようとする
映像信号、同(b)は従来例で用いられる通常のペデス
タル・クランプ・パルス、同(c)は本実施例における
クランプ・パルスである。
第1図(b)から分かるように、従来例では、クラン
プ・パルスは、水平同期信号のバックポーチを捉えるタ
イミングで、約0.044H(1Hは1水平走査期間)と極く短
いパルスになっており、また、垂直ブランキング期間で
は発生されない。このように、クランプ・パルスのパル
ス幅が短いことにより、安定したクランプを得るのにか
なり長い時間がかかるだけでなく、垂直ブランキング期
間にクランプ・パルスが存在しないことにより、それに
続く映像信号の映像部にかかる前にクランプが安定せ
ず、従って、1画面分の期間、メモリ28への取り込みを
待たなければならない。
これに対して本実施例では、垂直帰線消去期間では、
水平同期信号及び等化パルス以外はペデスタル・レベル
であることに着目し、第1図(c)に示すように、垂直
ブランキング期間の等化パルスの間にもクランプ・パル
スを発生させ、しかもそのパルス幅を拡げた。このよう
にすることにより、クランプ・レベルの安定が早まり、
例えば1つのクランプ・パルスの期間内でも、従来例に
比べて早くクランプ・レベルが安定する。従って、電源
投入時や信号入力時にクランプ・レベルが安定するまで
のレスポンス時間Tが短くなる。
ディジタル回路の電源をVcc、最終的に安定するクラ
ンプ電圧をVc、垂直走査期間をTv、垂直走査期間中のク
ランプ時間をTcとすると、レスポンス時間Tは下記式で
与えられる。
T=−1n(1−Vc/Vcc)×C×R×Tv/Tc (1) ここで、C×RはLPF20の時定数である。
レスポンス時間Tを短くするためには、式(1)から
分かるように、クランプ幅を拡げると同時に、LPF20の
時定数を小さくするのが有効である。そこで、本発明は
また、第4図に示すLPFの代わりに第5図に示すLPFを使
用することを提案する。第5図に示すLPFでは、半分の
容量のコンデンサを電源側とアース側の両方に接続して
おり、これにより、フィルタ特性は第4図と同じである
が、時定数は半分になる。
第5図に図示したLPFでは更に、フィルタ出力は電源
投入直後に電源電圧の1/2(電源電圧Vccが例えば5
[V]の場合、2.5[V])になる。この直流レベルを
最終的に安定するクランプ・レベルに一致させ、A/D変
換器への入力前でクランプ・レベルにオフセット・レベ
ルを与えておくことにより、信号入力時及び電源投入時
のレスポンスを早めることができる。その回路例を第6
図に示す。
第6図において、40はクランプ・パルスの入力端子、
42はクランプ・レベル信号(例えばゲート回路18の出
力)の入力端子、44はアナログ映像信号の入力端子、46
は第5図と同じ回路構成のLPF、48はクランプ・スイッ
チ24に対応するクランプ・スイッチ、50はバッファ・ト
ランジスタ、52はA/D変換器に接続する出力端子であ
る。
例えば、使用するA/D変換器の入力直流レベルの動作
範囲が0.6〜2.5[V]であるとし、ペデスタル・レベル
を当該A/D変換器の最低動作レベルに設定すると、第6
図のC点のペデスタル電位が0.6[V]であればよく、
従って、B点では約1.2[V]、A点では約2.4[V]に
なる。電源投入後すぐにA点の電位は2.5[V]になる
から、出力端子52での信号レベルが安定する迄の時間は
かなり早くなる。
このように、予めオフセットを与えた場合のレスポン
ス時間Tは、次式で与えられる。
T=−1n{1−Vc/(Vcc−Vo)}×C/2×R×Tv/Tc ・・・・Vo<Vc (2) T=−1n(Vc/Vo)×C/2×R×Tv/Tc ・・・・Vo>Vc (3) 但し、Vcは最終的に安定するクランプ・レベル、Vcc
は電源電圧(例えば、5[V])、Voはオフセット電圧
(この例では2.5[V])、垂直走査期間をTv、垂直走
査期間中のクランプ時間をTcとした。
Vo<Vcの場合、第2図の比較回路16の出力に相当する
信号は“H"になり、第6図の入力端子42からLPF46に
は、クランプ・パルス期間、5[V]のクランプ・レベ
ル信号が供給され、LPF46のコンデンサは充電される。
逆に、Vo>Vcの場合、第2図の比較回路16の出力に相当
する信号は“L"になり、第6図の入力端子42からLPF46
には、クランプ・パルス期間、0[V]のクランプ・レ
ベル信号が供給され、LPF46のコンデンサは放電し、Vc
に安定する。そして、Vo=Vcの場合、つまり、オフセッ
ト電圧と最終的に安定するクランプ電圧とが等しい場
合、レスポンス時間Tは0[秒]になり、等しくなくて
も、VoとVcの差が小さくなるにつれ対数的にレスポンス
時間Tが短くなる。
第1図、第5図及び第6図により説明した構成を用い
ることにより、例えば垂直帰線消去期間の初め部分から
アナログ映像信号をディジタル化してメモリに書き込む
場合に、垂直帰線消去期間内でクランプ・レベルが安定
し、垂直帰線消去期間に続く映像部分をメモリに書き込
むことができ、それだけ、以後の映像処理を迅速に行な
えるようになる。
次に、スチル・ビデオ・カメラにおける色差線順次信
号の処理回路に適用した場合を説明する。スチル・ビデ
オ・カメラでは、色差信号については、1H(水平走査期
間)毎に色差成分R−Yと同B−Yを交互に切り換えて
得られる色差線順次信号をFM変調して磁気ディスクに記
録する。色差線順次信号では、色差成分R−Yと同B−
Yとの間に100KHzに相当するオフセットが設けられる。
このような色差線順次信号をディジタル映像信号処理す
る場合、先ず、上記オフセットを除去した信号をディジ
タル化し、メモリに書き込むことになり、ディジタル化
に際して、上述したようなクランプを行なう。このクラ
ンプ回路にも本発明を適用できる。
即ち、オフセットを除去した色差線順次信号に対して
も、垂直帰線消去期間内において幅の広いクランプ・パ
ルスを印加するようにする。これにより、クランプ・レ
ベルの安定化が早まる。また、クランプ・レベル信号か
らノイズ(例えばディジタル・ノイズ等)を除去するLP
Fに第5図に示すLFPを採用すれば、フィルタ効果を変え
ずに時定数を半減でき、クランプ・レベルの安定化を更
に早くできる。
更には、第6図に示す回路構成を採用すると、色差線
順次信号ではクランプされるのが中心レベルであること
から、例えば動作直流範囲が0.6〜2.6[V]のA/D変換
器を使用するとして、その中心である1.6[V]にクラ
ンプするとすると、第6図のC点の電位が1.6[V]、
従ってB点の電位が約2.2[V]、A点の電位が約2.8
[V]となる。LPF46においてC=2.2μF、R=470Ω
であるとすると、レスポンス時間T=0.12msとなり、2H
で安定することになる。従って、垂直帰線消去期間の始
まりからディジタル化する場合には、2水平走査期間内
にクランプ・レベルが安定し、その後のディジタル映像
信号をメモリに書き込めるようになる。
[発明の効果] 以上の説明から容易に理解できるように、本発明によ
れば、より早くクランプ・レベルが安定化し、従って電
源投入時や信号入力時にも、より早く本来の映像信号処
理をスタートできるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるタイミング図、第2
図はディジタル・フィードバック式クランプ回路の基本
構成図、第3図は従来例におけるタイミング図、第4図
は従来例におけるLPF20の回路構成、第5図は本発明に
よるLPFの回路例、第6図は本発明の別の実施例におけ
る部分回路の回路図である。 10:アナログ映像信号入力端子、12:A/D変換器、14:ラッ
チ回路、16:比較回路、18:クランプ・ゲート回路、20:
ローパス・フィルタ、22:バッファ、24:クランプ・スイ
ッチ、26:クランプ・パルス、28:メモリ、30:D/A変換
器、32:出力端子、40,42,44:入力端子、46:LPF、48:ク
ランプ・スイッチ、50:バッファ・トランジスタ、52:出
力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/14 - 5/217

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クランプ・パルスの供給に応じて入力信号
    を所定のクランプ・レベルに保持するクランプ手段と、 垂直帰線消去期間でない水平帰線消去期間において供給
    するクランプ・パルス幅より広い幅のクランプ・パルス
    を第1の垂直帰線消去期間の終端近傍において前記クラ
    ンプ手段に供給することによって前記第1の垂直帰線消
    去期間終端で入力信号を前記所定のクランプ・レベルに
    保持するよう制御するクランプ・パルス供給手段 とを有することを特徴とする信号処理装置。
  2. 【請求項2】前記クランプ・パルス供給手段は、垂直ブ
    ランキング期間においても前記クランプ手段にクランプ
    ・パルスを供給するとともに、前記垂直ブランキング期
    間に供給するクランプ・パルス幅は垂直帰線消去期間で
    ない期間に供給するクランプ・パルス幅より広いことを
    特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。
  3. 【請求項3】前記クランプ手段は、帰還型のクランプ回
    路である請求項2に記載の信号処理装置。
  4. 【請求項4】前記クランプ手段は、信号線と電源間、及
    び信号線とアース間のそれぞれにコンデンサを接続して
    なるローパス・フィルタをクランプ・レベル信号用に具
    備することを特徴とする請求項2に記載の信号処理装
    置。
  5. 【請求項5】信号線と電源間に接続するコンデンサと、
    信号線とアース間に接続したコンデンサと容量比及び両
    コンデンサの直列回路に印加する電圧を、電源投入の際
    のフィルタ・レベルに一致若しくは近似するレベルにな
    る値に設定した請求項4に記載の信号処理装置。
  6. 【請求項6】前記クランプ手段は、信号をペデスタル・
    レベルでクランプする請求項2に記載の信号処理装置。
  7. 【請求項7】前記クランプ手段は、ディジタル・フィー
    ドバック式である請求項2に記載の信号処理装置。
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