JP3528318B2 - クランプ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオ信号等を規定電
位にクランプするクランプ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のクランプ回路は、図３に
示すように、フィードバック電圧Ｅ1を電流Ｉに変換す
るＶ／Ｉ変換回路１と、入力ビデオ信号Ｓ1 のレベルを
シフトし、出力ビデオ信号Ｓ2 として出力するオフセッ
ト発生回路２とを備えている。

【０００３】Ｖ／Ｉ変換回路１は、フィードバック電圧
Ｅ1 がベースに接続されたトランジスタＱ1 と、このト
ランジスタＱ1 にダーリントン接続されたトランジスタ
Ｑ2と、トランジスタＱ2 のエミッタに接続された抵抗
Ｒ1 と、抵抗Ｒ1 にダイオード接続されたトランジスタ
Ｑ3 とで構成されている。これにより、トランジスタＱ
1 のベースのフィードバック電圧Ｅ1 が、トランジスタ
Ｑ1 ，Ｑ2 による電圧降下，抵抗Ｒ1 による電圧降下，
及びトランジスタＱ3 による電圧降下に対応した電流Ｉ
に変換され、トランジスタＱ3 に流される。

【０００４】一方、オフセット発生回路２は、比例係数
１でＶ／Ｉ変換回路１のトランジスタＱ3 にカレントミ
ラー接続されたトランジスタＱ4 と、このトランジスタ
Ｑ４のコレクタに接続された抵抗Ｒ２ と、エミッタが
抵抗Ｒ2 に接続されたトランジスタＱ5 とで構成されて
いる。これにより、トランジスタＱ5 のベースに入力さ
れた入力ビデオ信号Ｓ1 が抵抗Ｒ2 による電圧降下分だ
けレベルシフトされ、その出力ビデオ信号Ｓ2 が抵抗Ｒ
2 から出力される。

【０００５】すなわち、図４に示すように、実線レベル
よりもレベルアップした入力ビデオ信号Ｓ1 （破線）が
トランジスタＱ5 のベースに入力されていると、図示し
ないレベル検出回路で出力ビデオ信号Ｓ2 のレベルを検
出し、その検出結果に応じてフィードバック電圧Ｅ1 を
調整する。すると、Ｖ／Ｉ変換回路１において、フィー
ドバック電圧Ｅ1 が、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 による電
圧降下，抵抗Ｒ1 による電圧降下，及びトランジスタＱ
3による電圧降下に対応した電流Ｉに変換され、トラン
ジスタＱ3 に流れる。この結果、オフセット発生回路２
のトランジスタＱ3 とカレントミラー接続されたトラン
ジスタＱ4 に、電流Ｉが流れ、この電流Ｉに対応した電
流が抵抗Ｒ2に流れることとなる。これにより、抵抗Ｒ2
にＲ2 ・Ｉの電圧降下が生じ、入力ビデオ信号Ｓ1 の
レベルがこの電圧降下分だけ負方向にレベルシフトさ
れ、図４の実線で示すような規定値の出力ビデオ信号Ｓ
2 になる。

【０００６】しかし、このクランプ回路では、入力ビデ
オ信号Ｓ1 をレベルシフトさせる方向が負方向に限定さ
れる。このため、入力ビデオ信号Ｓ1 を予め正方向にレ
ベルシフトさせておき、見掛け上、入力ビデオ信号Ｓ1
を正負両方向にレベルシフトさせる方法が採られる。と
ころが、入力ビデオ信号Ｓ1 を予め正方向にレベルシフ
トさせて入力すると、ダイナミックレンジが狭くなって
しまうという問題が生じる。また、この状態で、クラン
プ回路の電源電圧ＶCCを例えば３（Ｖ）に低下させる
と、ダイナミックレンジもこの電源電圧ＶCCの低下に応
じて狭くなってしまうので、低電圧電源が要求される集
積回路にこのクランプ回路を適用することは困難であっ
た。

【０００７】そこで、図５に示すようなクランプ回路が
考案されている。このクランプ回路も、Ｖ／Ｉ変換回路
３とオフセット発生回路４とを備えているが、オフセッ
ト発生回路４において、入力ビデオ信号Ｓ3 を正負両方
向にレベルシフトすることができるように改善されてい
る。すなわち、Ｖ／Ｉ変換回路３に、ダーリントン接続
されたトランジスタＱ6 ，Ｑ7 が設けられ、このトラン
ジスタＱ6 ，Ｑ7 のコレクタに、抵抗Ｒ3 を介してトラ
ンジスタＱ3 がダイオード接続されている。一方、オフ
セット発生回路４には、カレントミラー接続されたトラ
ンジスタＱ10，Ｑ11が設けられ、これらのトランジスタ
Ｑ10，Ｑ11のコレクタに、 トランジスタＱ8 ，Ｑ9 の
コレクタが接続されている。そして、このトランジスタ
Ｑ8 ，Ｑ9 のエミッタに、トランジスタＱ4 と定電流源
４０とがそれぞれ接続され、トランジスタＱ8 ，Ｑ9 の
エミッタ間に抵抗Ｒ4 が接続されている。また、トラン
ジスタＱ4 は、トランジスタＱ3 とカレントミラー接続
されている。

【０００８】このような構成により、Ｖ／Ｉ変換回路３
のトランジスタＱ3 に、フィードバック電圧Ｅ1 に対応
した電流Ｉ1 を生成すると、オフセット発生回路４のト
ランジスタＱ4 に電流Ｉ1 が流れる。この結果、抵抗Ｒ
4 にＩ0 −Ｉ1 の電流が流れ、抵抗Ｒ4 にＲ4 ・（Ｉ0
−Ｉ1 ）の電圧降下が生じる。ここで、抵抗Ｒ4 に流れ
る電流が、Ｉ0 ＝Ｉ1 であるならば、抵抗Ｒ4 の電圧降
下がゼロとなり、出力ビデオ信号Ｓ4 の電圧レベルと入
力ビデオ信号Ｓ3 の電圧レベルとが等しくなる。この状
態において、図６の破線で示すように、入力ビデオ信号
Ｓ3 がレベルアップ又はレベルダウンしていると、フィ
ードバック電圧Ｅ1 が調整され、トランジスタＱ2 に流
れる電流がΔＩだけ増加又は減少し、Ｉ1 ＋ΔＩ又はＩ
1 −ΔＩの電流がトランジスタＱ4 に流れる。この結
果、抵抗Ｒ4 にΔＩ／２又は−ΔＩ／２が流れて、電圧
降下が生じ、図６に示すように、破線の入力ビデオ信号
Ｓ3 がレベルダウン又はレベルアップして、実線で示す
規定値の出力ビデオ信号Ｓ4 として出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来のク
ランプ回路では、正負両方向にレベルシフトすることが
できるので、図３のクランプ回路に比べて特性が向上し
ている。しかし、このクランプ回路は、オフセット発生
回路４の差動回路を構成するトランジスタＱ8 ，Ｑ9 の
エミッタ間に抵抗Ｒ4 を接続して、入力ビデオ信号Ｓ3
をレベルシフトする構造であるので、周波数特性に大き
な歪が生じ、２０ＭＨｚ帯域幅のハイビジョン信号等を
通すことは不可能であった。また、図３及び図５に示し
た両クランプ回路とも、オフセット感度が悪い。例え
ば、図５のクランプ回路では、電流Ｉ1 の変化量ΔＩに
対して、その半分の電流しか抵抗Ｒ4 に流すことができ
ないので、変化量ΔＩに対する入力ビデオ信号Ｓ3 のレ
ベルシフト量が小さい。したがって、大きなレベルシフ
ト量を得るためには、大きな消費電流を必要とする。さ
らに、両クランプ回路とも、ビデオ信号の入力端と出力
端との間に、抵抗だけでなく、トランジスタをも設けて
いるので、入，出力端間の回路構造が複雑になるという
問題もある。

【００１０】本発明は上述した課題を解決するためにな
されたもので、入力信号を正負両方向にレベルシフトす
ることができ、しかも、オフセット感度の良い広範囲の
レベルシフトを行うことができると共に、信号の入，出
力端間の回路構造をシンプルにすることができるクラン
プ回路を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明に係るクランプ回路は、制御電圧を
第１の電流に変換する電圧電流変換回路と、上記第１の
電流と定電流との差である第２の電流を発生する差電流
発生回路と、信号の入力端子と出力端子との間に接続さ
れる第１の抵抗と、上記電圧電流変換回路の第１の電流
のカレントミラー電流である折返電流を生成し、この折
返電流を上記第１の抵抗の一方端に入力する第１の折返
電流生成部と、上記第１の抵抗の他方端から出力する上
記折返電流を生成する第２の折返電流生成部と、上記差
電流発生回路の第２の電流のカレントミラー電流である
折返差電流であって、上記折返電流の増加、減少に応じ
て、減少、増加する折返差電流を生成し、この折返差電
流を上記第１の抵抗の上記他方端に入力する第１の折返
差電流生成部と、上記第１の抵抗の上記一方端から出力
する上記折返差電流を生成する第２の折返差電流生成部
とを有する構成とした。

【００１２】

【００１３】請求項２の発明は、制御電圧を第１の電流
に変換する電圧電流変換回路と、上記第１の電流と定電
流との差である第２の電流を発生する差電流発生回路
と、信号の入力端子と出力端子との間に接続される第１
の抵抗と、上記電圧電流変換回路の第１の電流の折返電
流を生成し、この折返電流を上記第１の抵抗の一方端に
入力する第１の折返電流生成部と、上記第１の抵抗の他
方端から出力する上記折返電流を生成する第２の折返電
流生成部と、上記差電流発生回路の第２の電流の折返差
電流であって、上記折返電流の増加、減少に応じて、減
少、増加する折返差電流を生成し、この折返差電流を上
記第１の抵抗の上記他方端に入力する第１の折返差電流
生成部と、上記第１の抵抗の上記一方端から出力する上
記折返差電流を生成する第２の折返差電流生成部とを有
し、上記電圧電流変換回路は、上記第１の電流が流れる
第２の抵抗と、この第２の抵抗の出力側にダイオード接
続された第１のトランジスタとを有し、上記差電流発生
回路は、上記定電流を出力する定電流源と、この定電流
源の出力側にダイオード接続され、上記第２の電流が流
れる第２のトランジスタとを有し、上記第１の折返電流
生成部は、上記第１のトランジスタとカレントミラー接
続され、その出力端が上記第１の抵抗の上記一方端に接
続された第３のトランジスタを有し、上記第２の折返電
流生成部は、上記第１のトランジスタとカレントミラー
接続され、その入力端が上記第１の抵抗の上記他方端に
接続された第４のトランジスタを有し、上記第１の折返
差電流生成部は、上記第２のトランジスタとカレントミ
ラー接続され、その出力端が上記第１の抵抗の上記他方
端に接続された第５のトランジスタを有し、上記第２の
折返差電流生成部は、上記第２のトランジスタとカレン
トミラー接続され、その入力端が上記第１の抵抗の上記
一方端に接続された第６のトランジスタを有する構成と
した。

【００１４】

【作用】請求項１の発明によれば、電圧電流変換回路に
おいて、制御電圧が第１の電流に変換されると共に、差
電流発生回路において、第１の電流と定電流との差であ
る第２の電流が発生する。また、第１の折返電流生成部
において、電圧電流変換回路の第１の電流のカレントミ
ラー電流である折返電流が発生し、この折返電流が第１
の抵抗の一方端に入力すると共に、この折返電流が第１
の抵抗の他方端から出力して、第２の折返電流生成部に
流れる。この作用と並行して、第１の折返差電流生成部
において、上記折返電流の増加、減少に応じて、減少、
増加する、差電流発生回路の第２の電流のカレントミラ
ー電流である折返差電流が発生する。この折返差電流が
第１の抵抗の他方端に入力すると共に、この折返差電流
が第１の抵抗の一方端から出力して、第２の折返差電流
生成部に流れる。すると、信号の入力端子と出力端子と
の間に接続された第１の抵抗に、第１の電流に対応した
電流と第２の電流に対応した電流とが互いに逆方向から
流れる。この結果、第１の電流に対応した電流と第２の
電流に対応した電流との差と、第１の抵抗との積で示さ
れる電圧分だけ、入力信号がレベルシフトする。したが
って、第１の電流に対応した電流と第２の電流に対応し
た電流との差電流の方向を変えることで、入力信号のレ
ベルを増，減することができる。また、第１の電流の大
きさと第２の電流の大きさとを等しく設定しておけば、
第１の電流の増加量に対して２倍の増加量で入力信号を
レベルシフトさせることができる。

【００１５】

【００１６】請求項２の発明によれば、電圧電流変換回
路の第２の抵抗から出力した第１の電流が、第１のトラ
ンジスタに流れると共に、この第１の電流と差電流発生
回路の定電流源の定電流との差である第２の電流が、第
２のトランジスタに流れる。すると、第１のトランジス
タとカレントミラー接続された第３のトランジスタに第
１の電流と対応した折返電流が生成され、この折返電流
が第１の抵抗の一方端から入力されると共に、第１の抵
抗の他方端から出力された折返し電流が、第１のトラン
ジスタとカレントミラー接続された第４のトランジスタ
に流れる。この作用と並行して、第２のトランジスタと
カレントミラー接続された第５のトランジスタに第２の
電流と対応した折返差電流が生成され、この折返差電流
が、第１の抵抗の他方端から入力されると共に、第１の
抵抗の一方端から出力された折返差電流が、第２のトラ
ンジスタとカレントミラー接続された第６のトランジス
タに流れる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施例に係るクランプ
回路を示すブロック図である。図１に示すように、本実
施例のクランプ回路は、フィードバック電圧Ｅ1 （制御
電圧）を電流Ｉ1 （第１の電流）に変換するためのＶ／
Ｉ変換回路５（電圧電流変換回路）と、定電流Ｉ0 と電
流Ｉ1 との差電流Ｉ2 （第２の電流）を発生するための
差電流発生回路６と、Ｖ／Ｉ変換回路５からの電流Ｉ1
と差電流発生回路６からの差電流Ｉ2 とに基づいて、入
力ビデオ信号Ｓ5 をレベルシフトし、その出力ビデオ信
号Ｓ6 を生成するオフセット発生回路７とを備えてい
る。

【００１８】Ｖ／Ｉ変換回路５には、フィードバック電
圧Ｅ1 の正極にベースが接続されたＮＰＮ型トランジス
タＱ12が設けられ、このトランジスタＱ12のコレクタと
エミッタとに、ＰＮＰ型トランジスタＱ13のベースとコ
レクタとがそれぞれ接続されて、ダーリントン回路が構
成されている。そして、これらのトランジスタＱ12，Ｑ
13の出力側接続点Ｐ1 には、抵抗Ｒ5（第２の抵抗）が
接続され、この抵抗Ｒ5 の出力端Ｐ2 に、ＮＰＮ型トラ
ンジスタＱ14がダイオード接続されている。これによ
り、トランジスタＱ12・接続点Ｐ1 間の電圧降下と抵抗
Ｒ5 の出力端Ｐ2 ・接地間の電圧降下とを、それぞれＶ
F とし、トランジスタＱ14に流れる電流をＩ1 とする
と、下記(1) 式が成立する。 Ｅ1 ＝ＶF ＋Ｒ5 ・Ｉ1 ＋ＶF ・・・(1) この結果、下記(2) 式で表される大きさの電流Ｉ1 がト
ランジスタＱ14に生成される。 Ｉ1 ＝（Ｅ1 −２ＶF ）／Ｒ5 ・・・(2)

【００１９】そして、このような電流Ｉ1 を流すトラン
ジスタＱ14には、ＮＰＮ型トランジスタＱ15が比例係数
１でカレントミラー接続され、このトランジスタＱ15の
コレクタに、ＰＮＰ型トランジスタＱ16のコレクタが接
続されている。これにより、トランジスタＱ14の電流Ｉ
1 がトランジスタＱ15に写され、トランジスタＱ15とト
ランジスタＱ16とに、電流Ｉ1 が生成されるようになっ
ている。

【００２０】差電流発生回路６には、定電流Ｉ0 を出力
する定電流源６０が設けられ、比例係数１でトランジス
タＱ14とカレントミラー接続されたＮＰＮ型トランジス
タＱ17が、この定電流源６０の出力端に接続されてい
る。さらに、定電流源６０に出力端には、ＮＰＮ型トラ
ンジスタＱ18がダイオード接続されている。これによ
り、Ｖ／Ｉ変換回路５のトランジスタＱ14に流れる電流
Ｉ1 がトランジスタＱ17に写されて流れるので、トラン
ジスタＱ18には、Ｉ0 −Ｉ1 の大きさの差電流Ｉ2 が生
成される。すなわち、下記(3) 式で表される大きさの差
電流Ｉ2 がトランジスタＱ18に流れる。 Ｉ2 ＝（Ｅ1 −２ＶF −Ｒ5 ・Ｉ0 ）／Ｒ5 ・・・(3)

【００２１】そして、このような差電流Ｉ2 を流すトラ
ンジスタＱ18には、ＮＰＮ型トランジスタＱ19が比例係
数１でカレントミラー接続され、このトランジスタＱ19
のコレクタに、ＰＮＰ型トランジスタＱ20のコレクタが
接続されている。これにより、トランジスタＱ18の差電
流Ｉ2 がトランジスタＱ19に写され、トランジスタＱ19
とトランジスタＱ20とに、差電流Ｉ2 が生成されるよう
になっている。

【００２２】オフセット発生回路７には、Ｖ／Ｉ変換回
路５のトランジスタＱ16と比例係数１でカレントミラー
接続されたＰＮＰ型トランジスタＱ21と、トランジスタ
Ｑ１４と比例係数１でカレントミラー接続されたＮＰＮ
型トランジスタＱ２２とが設けられている。これによ
り、トランジスタＱ14，Ｑ16にそれぞれ流れる電流Ｉ1
がトランジスタＱ22，Ｑ21に写されるので、電流Ｉ1 が
トランジスタＱ21，Ｑ22にそれぞれ流れることとなる。
さらに、オフセット発生回路７には、差電流発生回路６
のトランジスタＱ20と比例係数１でカレントミラー接続
されたＰＮＰ型トランジスタＱ23と、トランジスタＱ18
と比例係数１でカレントミラー接続されたＮＰＮ型トラ
ンジスタＱ24とが設けられている。これにより、トラン
ジスタＱ18，Ｑ20にそれぞれ流れる差電流Ｉ2 がトラン
ジスタＱ24，Ｑ23に写されるので、差電流Ｉ2 がトラン
ジスタＱ23，Ｑ24にそれぞれ流れることとなる。

【００２３】すなわち、トランジスタＱ14（第１のトラ
ンジスタ）とトランジスタＱ15，Ｑ16とトランジスタＱ
21（第３のトランジスタ）とのカレントミラー接続によ
って、第１の折返電流生成部を構成し、トランジスタＱ
14とトランジスタＱ22（第４のトランジスタ）とのカレ
ントミラー接続によって、第２の折返電流生成部を構成
することにより、トランジスタＱ14の電流Ｉ1 の折返電
流をトランジスタＱ21，Ｑ22に生成するようにしてい
る。また、トランジスタＱ18（第２のトランジスタ）と
トランジスタＱ19，Ｑ20とトランジスタＱ23（第５のト
ランジスタ）とのカレントミラー接続によって、第１の
折返差電流生成部を構成し、トランジスタＱ18とトラン
ジスタＱ24（第６のトランジスタ）とのカレントミラー
接続によって、第２の折返差電流生成部を構成すること
により、トランジスタＱ18の差電流Ｉ2 の折返差電流を
トランジスタＱ23，Ｑ24に生成するようにしている。

【００２４】また、オフセット発生回路７のトランジス
タＱ21，Ｑ24及びトランジスタＱ22，Ｑ23は、それぞれ
コレクタ同士が接続されている。そして、その中間の端
子Ｐ3 ，Ｐ4 間には、レベルシフト用の抵抗Ｒ6 （第１
の抵抗）が接続され、入力ビデオ信号Ｓ5 を端子Ｐ3 か
ら入力してこの抵抗Ｒ6 に通し、その出力ビデオ信号Ｓ
6 を端子Ｐ4 から出力するようになっている。すなわ
ち、抵抗Ｒ6 にＩ1 −Ｉ2 の電流が流れ、端子Ｐ3 から
入力された入力ビデオ信号Ｓ5 が、この抵抗Ｒ6 の電圧
降下によってレベルシフトされ、その出力ビデオ信号Ｓ
6 が端子Ｐ4 から出力されるようになっている。

【００２５】なお、出力ビデオ信号Ｓ6 のレベルは、図
示しないレベル検出回路に監視されている。そして、フ
ィードバック電圧Ｅ1 は、コンデンサによる電圧であ
り、上記レベル検出器が、出力ビデオ信号Ｓ6 のレベル
検出結果に応じてコンデンサの電圧を調整することで、
フィードバック電圧Ｅ1 の大きさを変化させることがで
きるようになっている。また、図１において符号ＶCCは
電源電圧であり、この電源電圧ＶCCは、トランジスタＱ
13，Ｑ16，Ｑ20，Ｑ21，Ｑ23のエミッタと、定電流源６
０の入力端とに印加されている。そして、トランジスタ
Ｑ14，Ｑ15，Ｑ17，Ｑ18，Ｑ19，Ｑ22，Ｑ24のエミッタ
側は全て接地されている。

【００２６】次に、本実施例のクランプ回路が示す動作
について説明する。図２は、本実施例のクランプ回路に
よるレベルシフト動作を示す波形図であり、実線は規定
値にある状態を示し、破線は規定値からレベルアップし
ている状態を示し、一点鎖線は規定値からレベルダウン
している状態を示す。

【００２７】クランプ回路を駆動させると、Ｖ／Ｉ変換
回路５のトランジスタＱ14に、上記(2) 式の大きさの電
流Ｉ1 が流れると共に、トランジスタＱ14の電流Ｉ1 が
トランジスタＱ15に写されて、トランジスタＱ16にも電
流Ｉ1 が流れる。これにより、Ｖ／Ｉ変換回路５のトラ
ンジスタＱ14，Ｑ16の電流Ｉ1 が、オフセット発生回路
７のトランジスタＱ22，Ｑ21に写され、電流Ｉ1 がトラ
ンジスタＱ22，Ｑ21に流れる。

【００２８】この動作と並行して、Ｖ／Ｉ変換回路５の
トランジスタＱ14の電流Ｉ1 が、差電流発生回路６のト
ランジスタＱ17に写されるので、トランジスタＱ18に、
Ｉ0-I1 の大きさの差電流Ｉ2 が流れると共に、この差
電流Ｉ2 がトランジスタＱ19に写されて、トランジスタ
Ｑ20にも差電流Ｉ2 が流れる。これにより、差電流発生
回路６のトランジスタＱ18，Ｑ20の差電流Ｉ2 がオフセ
ット発生回路７のトランジスタＱ24，Ｑ23に写され、差
電流Ｉ2 がトランジスタＱ24，Ｑ23に流れる。その結
果、オフセット発生回路７の抵抗Ｒ6 にＩ1 −Ｉ2 の電
流が流れることとなる。

【００２９】ここで、抵抗Ｒ6 に流れる電流が、Ｉ1 −
Ｉ2 ＝０（Ｉ0 ＝２Ｉ1 ）であるならば、抵抗Ｒ6 によ
る電圧降下Ｖ6 は、下記(4) 式となる。 Ｖ6 ＝Ｒ6 ・（Ｉ1 −Ｉ2 ） ＝０ ・・・(4) したがって、上記(4) 式から、出力ビデオ信号Ｓ6 の電
圧レベルＶS6は下記(5) 式のごとく、入力ビデオ信号Ｓ
5 の電圧レベルＶS5と等しくなる。 ＶS6＝ＶS5−Ｖ6 ＝ＶS5 ・・・(5) すなわち、この状態では、入力端子Ｐ3 に入力された入
力ビデオ信号Ｓ5 と同レベルの出力ビデオ信号Ｓ6 が出
力端子Ｐ4 から出力される。したがって、この状態で、
入力ビデオ信号Ｓ5 が、図２の破線で示すように、実線
で示すレベルよりもレベルアップしていると、これと同
レベルの出力ビデオ信号Ｓ6 が出力されてしまう。

【００３０】この場合には、上記レベル検出回路によっ
て、フィードバック電圧Ｅ1 の大きさが調整され、当初
の電流Ｉ1 からΔＩだけ増加した下記(6) 式で示される
電流Ｉ1 ′が、Ｖ／Ｉ変換回路５のトランジスタＱ14に
生成される。これに対応して、オフセット発生回路７の
トランジスタＱ21，Ｑ22に、電流Ｉ1 ′が流れる。 Ｉ1 ′＝Ｉ1 ＋ΔＩ ・・・(6) これにより、差電流発生回路６のトランジスタＱ18に下
記(7) 式で示す差電流Ｉ2 ′が流れることとなり、これ
に対応して、オフセット発生回路７のトランジスタＱ2
3，Ｑ24に差電流Ｉ2 ′が流れる。 Ｉ2 ′＝Ｉ0 −Ｉ1 ′ ＝Ｉ0 −（Ｉ1 ＋ΔＩ） ・・・(7)

【００３１】この結果、上記(6) 及び(7) 式から、オフ
セット発生回路７の抵抗Ｒ6 の電圧降下Ｖ6 が下記(8)
式に示す大きさに変化する。 Ｖ6 ＝Ｒ6 ・（Ｉ1 ′−Ｉ2 ′） ＝Ｒ6 ・（Ｉ1 ＋ΔＩ−（Ｉ0 −（Ｉ1 ＋ΔＩ）） ＝Ｒ6 ・（２Ｉ1 −Ｉ0 ＋２ΔＩ） ・・・(8) ここで、Ｉ0 ＝２Ｉ1 であるので、上記(8) 式から、電
圧降下Ｖ6 が下記(9)式で示す大きさになる。 Ｖ6 ＝Ｒ6 ・２ΔＩ ・・・(9) したがって、上記(9) 式から、出力ビデオ信号Ｓ6 の電
圧レベルＶS6は下記(10)式のごとく変化する。 ＶS6＝ＶS5−Ｖ6 ＝ＶS5−Ｒ6 ・２ΔＩ ・・・(10) この結果、レベルアップした図２の破線で示す入力ビデ
オ信号Ｓ5 は、抵抗Ｒ6 の電圧降下Ｖ6 によって、「Ｒ
6 ・２ΔＩ」だけ負方向にレベルシフトされ、図２の実
線で示す規定値の出力ビデオ信号Ｓ6 として出力され
る。

【００３２】また、逆に、図２の一点鎖線で示すよう
に、入力ビデオ信号Ｓ5 がレベルダウンしていると、当
初の電流Ｉ1 からΔＩだけ減少した下記(11)式で示され
る電流Ｉ1 ′が、トランジスタＱ14に生成されて、ラン
ジスタＱ21，Ｑ22に流れる。 Ｉ1 ′＝Ｉ1 −ΔＩ ・・・(11) これにより、トランジスタＱ18に下記(12)式で示す差電
流Ｉ2 ′が流れ、トランジスタＱ23，Ｑ24にこの差電流
Ｉ2 ′が流れる。 Ｉ2 ′＝Ｉ0 −Ｉ1 ′ ＝Ｉ0 −（Ｉ1 −ΔＩ） ・・・(12)

【００３３】この結果、抵抗Ｒ6 の電圧降下Ｖ6 が下記
(13)式に示す大きさに変化する。 Ｖ6 ＝Ｒ6 ・（Ｉ1 ′−Ｉ2 ′） Ｖ6 ＝−Ｒ6 ・２ΔＩ ・・・(13) したがって、出力ビデオ信号Ｓ6 の電圧レベルＶS6は下
記(14)式のごとく変化する。 ＶS6＝ＶS5−Ｖ6 ＝ＶS5＋Ｒ6 ・２ΔＩ ・・・(14) この結果、レベルダウンした図２の一点鎖線で示す入力
ビデオ信号Ｓ5 は、抵抗Ｒ6 の電圧降下Ｖ6 によって、
「Ｒ6 ・２ΔＩ」だけ正方向にレベルシフトされ、図２
の実線で示す規定値の出力ビデオ信号Ｓ6 として出力さ
れる。

【００３４】このように、本実施例のクランプ回路よれ
ば、フィードバック電圧Ｅ1 を調整し、Ｖ／Ｉ変換回路
５のトランジスタＱ14に流れる電流を当初の電流Ｉ1 に
対してΔＩだけ、増加，減少させることで、入力ビデオ
信号Ｓ5 を正，負両方向にレベルシフトさせることがで
きる。しかも、オフセット感度が非常に良い。すなわ
ち、トランジスタＱ14に流れる電流をΔＩだけ変化させ
ると、上記(9)及び(13)式に示すように、抵抗Ｒ6 にそ
の２倍の電流（±２ΔＩ）が流れる。したがって、小さ
な電流をトランジスタＱ14に流すだけで、入力ビデオ信
号Ｓ5 を大きくレベルシフトさせることができるので、
トランジスタＱ14に流す消費電流の低減化を図ることが
できる。

【００３５】また、本実施例のクランプ回路によれば、
定電流Ｉ0 と電流Ｉ1 、及び抵抗Ｒ5 と抵抗Ｒ6 との比
を変化させることで、入力ビデオ信号Ｓ5 に対するレベ
ルシフト量、すなわち、オフセット感度を自由かつ容易
に設定することができる。さらに、上記のごとく、オフ
セット発生回路７は、トランジスタＱ21，Ｑ22に流れる
電流Ｉ1 を増，減させて、トランジスタＱ23，Ｑ24に流
れる差電流Ｉ2 を減，増させることで、入力ビデオ信号
Ｓ5 をレベルシフトさせる構造となっている。このた
め、「接地電位＋サチレーション電位」〜「電源電圧Ｖ
CC−サチレーション電位」という広範囲で、入力ビデオ
信号Ｓ5 のレベルシフト量の限界範囲を調整することが
できる。この結果、小さい電源電圧ＶCCで十分なレベル
シフト量を得ることができ、低電圧電源が要求される集
積回路においても、このクランプ回路を適用することが
できる。

【００３６】また、端子Ｐ3 から端子Ｐ4 に信号を通し
たときの周波数特性は、抵抗Ｒ6 と、出力端子Ｐ4 に付
く寄生容量Ｃとで決まる。すなわち、この周波数は、単
純に「１／２πＲ6 Ｃ」の式で決定されるので、周波数
特性が極めて良くなる。しかも、入力端子Ｐ3 から入力
した電流Ｉ1 が出力端子Ｐ4 から出力し、出力端子Ｐ4
から入力した差電流Ｉ2 が入力端子Ｐ3 から出力する構
造となっているので、オフセット発生回路７の電流変化
による影響が、抵抗Ｒ6 の前，後段回路に及ばず、歪特
性が極めて良い。これらのことから、ハイビジョン信号
に必要な帯域付近までフラットな周波数特性を得ること
ができ、しかも、２次歪も極めて良好であり、ハイビジ
ョン信号に必要な帯域で十分な利得を得ることができ
る。この結果、端子Ｐ3 ，Ｐ4 間にハイビジョン信号等
も通すことができるようになった。

【００３７】さらに、入力ビデオ信号Ｓ5 を入力させる
入力端子Ｐ3 と出力ビデオ信号Ｓ6を出力する出力端子
Ｐ4 との間に、抵抗Ｒ6 しか設けていないので、回路構
造が非常にシンプルである。

【００３８】なお、上記では、入力ビデオ信号Ｓ5 を端
子Ｐ3 に入力して、端子Ｐ4 から出力ビデオ信号Ｓ6 を
出力するようにした。しかし、切換器等を設けて、入力
ビデオ信号Ｓ5 を端子Ｐ4 に入力し、端子Ｐ3 から出力
ビデオ信号Ｓ6 を出力するようにしても、上記と同様の
作用，効果を得ることができる。すなわち、入力信号の
種類によっては、端子Ｐ4 側から入力しなければならな
い場合があるが、本実施例のクランプ回路は、このよう
な場合でも対応することができる。

【００３９】また、入力ビデオ信号Ｓ5 を正方向又は負
方向にのみレベルシフトしたい場合には、電流が、オフ
セット発生回路７のトランジスタＱ23，Ｑ24のみ又はト
ランジスタＱ21，Ｑ22のみに流れるようにコントロール
すれば良い。例えば、負方向にのみレベルシフトしたい
場合には、オフセット発生回路７のトランジスタＱ23，
Ｑ24への差電流Ｉ2 を断ち、トランジスタＱ21，Ｑ22に
のみ、電流Ｉ1 を流す。そして、この電流Ｉ1 を上記の
ごとく増減させることで、入力ビデオ信号Ｓ5 を負方向
に所望の量だけレベルシフトさせることができる。逆
に、正方向にのみレベルシフトしたい場合には、オフセ
ット発生回路７のトランジスタＱ21，Ｑ22への電流Ｉ1
を断ち、トランジスタＱ23，Ｑ24にのみ、差電流Ｉ2 を
流す。そして、この差電流Ｉ2 を増減させることで、入
力ビデオ信号Ｓ5 を正方向に所望の量だけレベルシフト
させることができる。

【００４０】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形
や変更が可能である。例えば、上記実施例では、Ｖ／Ｉ
変換回路５において、ＮＰＮ型トランジスタＱ12のコレ
クタとＰＮＰ型トランジスタＱ13のベースとを接続する
と共に、トランジスタＱ12のエミッタとトランジスタＱ
13のコレクタを接続したダーリントン回路を用いたが、
これに限らず、各種のダーリントン回路を適用すること
ができる。また、上記実施例では、トランジスタＱ14，
Ｑ15と、トランジスタＱ14，Ｑ22と、トランジスタＱ1
4，Ｑ17と、トランジスタＱ16，Ｑ21と、トランジスタ
Ｑ18，Ｑ19と、トランジスタＱ18，Ｑ24と、トランジス
タＱ20，Ｑ23とのカレントミラー回路における比例係数
を「１」としたが、これに限るものではなく、比例係数
を任意に設定することができることは勿論である。ま
た、トランジスタＱ15，Ｑ16，Ｑ19，Ｑ20を設けず、ト
ランジスタＱ14にトランジスタＱ21を直接カレントミラ
ー接続すると共に、トランジスタＱ18にトランジスタＱ
23を直接カレントミラー接続した構成としても良い。ま
た、第１及び第２の折返電流生成部を、トランジスタＱ
14，Ｑ15，Ｑ16，Ｑ21，Ｑ22のカレントミラー接続によ
って構成し、第１及び第２の折返差電流生成部を、トラ
ンジスタＱ18，Ｑ19，Ｑ20，Ｑ24のカレントミラー接続
によって構成したが、この構成に限定されるものではな
く、抵抗Ｒ6 の端子Ｐ3 ，Ｐ4 に入，出力できる電流Ｉ
1 の折返電流と、端子Ｐ4 ，Ｐ3 に入，出力できる差電
流Ｉ2の折返電流とを生成できる構成であれば良い。

【００４１】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１の
発明によれば、第１の電流に対応した電流と第２の電流
に対応した電流との差電流が第１の抵抗を流れ、この差
電流の方向を変えることで、入力信号のレベルを正負両
方向に増，減させることができるという効果がある。ま
た、第１及び第２の折返電流生成部により、電圧電流変
換回路の第１の電流の折返電流を生成し、第１及び第２
の折返差電流生成部により、差電流発生回路の第２の電
流の折返差電流を生成する構成としたので、所望の大き
さの折返電流と折返差電流とを第１の抵抗に入，出力さ
せることができるという効果がある。また、第１の電流
の大きさと第２の電流の大きさとを等しく設定しておけ
ば、第１の電流の増加量に対して２倍の増加量で入力信
号をレベルシフトさせることができるので、消費電流の
低減化を図ることができるという効果もある。さらに、
信号の入力端子と出力端子との間には第１の抵抗しか設
けないので、信号の入，出力端子間の回路構造をシンプ
ルにすることができると共に、信号を第１の抵抗のどち
ら側からでも入力することができる。また、信号を第１
の抵抗に通したときの周波数特性は、第１の抵抗の抵抗
値と、出力側に付く寄生容量とで決まるので、周波数特
性と歪特性が極めて良くなり、ハイビジョン信号等も通
すことができる。

【００４２】

【００４３】請求項２の発明によれば、第１の折返電流
生成部が、第１の抵抗の一方端に出力端が接続された第
３のトランジスタを有し、第２の折返し電流生成部が、
第１の抵抗の他方端に入力端が接続された第４のトラン
ジスタを有し、第１の折返差電流生成部が、第１の抵抗
の他方端に出力端が接続された第５のトランジスタを有
し、第２の折返差電流生成部が、第１の抵抗の一方端に
入力端が接続された第６のトランジスタを有する構成に
なっているので、「（第４及び第６のトランジスタの出
力端電位）＋（サチレーション電位）」の電圧から
「（第３ないし第６のトランジスタの入力端電圧）−
（サチレーション電位）」の電圧までという広範囲で、
入力レベルシフト量の限界範囲を調整することができ
る。この結果、小さい電源電圧で十分なレベルシフト量
を得ることができ、低電圧電源が要求される集積回路に
おいても、このクランプ回路を適用することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るクランプ回路を示すブ
ロック図である。

【図２】図１のクランプ回路によるレベルシフト動作を
示す波形図である。

【図３】従来例に係るクランプ回路を示すブロック図で
ある。

【図４】図３のクランプ回路によるレベルシフト動作を
示す波形図である。

【図５】他の従来例に係るクランプ回路を示すブロック
図である。

【図６】図５のクランプ回路によるレベルシフト動作を
示す波形図である。

【符号の説明】

５ Ｖ／Ｉ変換回路 ６ 差電流発生回路 ７ オフセット発生回路 ６０ 定電流源 Ｅ1 フィードバック電圧 Ｉ1 ，Ｉ2 電流 Ｉ0 定電流 Ｑ12〜Ｑ24 トランジスタ Ｒ5 ，Ｒ6 抵抗 Ｐ3 ，Ｐ4 端子 ＶCC 電源電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−153433（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−164310（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−268015（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−130449（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−317580（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−85410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−58887（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−260925（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−117180（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−101033（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/14 - 5/217

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御電圧を第１の電流に変換する電圧電流
   変換回路と、 上記第１の電流と定電流との差である第２の電流を発生
   する差電流発生回路と、 信号の入力端子と出力端子との間に接続される第１の抵
   抗と、 上記電圧電流変換回路の第１の電流のカレントミラー電
   流である折返電流を生成し、この折返電流を上記第１の
   抵抗の一方端に入力する第１の折返電流生成部と、 上記第１の抵抗の他方端から出力する上記折返電流を生
   成する第２の折返電流生成部と、 上記差電流発生回路の第２の電流のカレントミラー電流
   である折返差電流であって、上記折返電流の増加、減少
   に応じて、減少、増加する折返差電流を生成し、この折
   返差電流を上記第１の抵抗の上記他方端に入力する第１
   の折返差電流生成部と、 上記第１の抵抗の上記一方端から出力する上記折返差電
   流を生成する第２の折返差電流生成部とを有するクラン
   プ回路。
2. 【請求項２】制御電圧を第１の電流に変換する電圧電流
   変換回路と、 上記第１の電流と定電流との差である第２の電流を発生
   する差電流発生回路と、 信号の入力端子と出力端子との間に接続される第１の抵
   抗と、 上記電圧電流変換回路の第１の電流の折返電流を生成
   し、この折返電流を上記第１の抵抗の一方端に入力する
   第１の折返電流生成部と、 上記第１の抵抗の他方端から出力する上記折返電流を生
   成する第２の折返電流生成部と、 上記差電流発生回路の第２の電流の折返差電流であっ
   て、上記折返電流の増加、減少に応じて、減少、増加す
   る折返差電流を生成し、この折返差電流を上記第１の抵
   抗の上記他方端に入力する第１の折返差電流生成部と、 上記第１の抵抗の上記一方端から出力する上記折返差電
   流を生成する第２の折返差電流生成部とを有し、 上記電圧電流変換回路は、上記第１の電流が流れる第２
   の抵抗と、この第２の抵抗の出力側にダイオード接続さ
   れた第１のトランジスタとを有し、 上記差電流発生回路は、上記定電流を出力する定電流源
   と、この定電流源の出力側にダイオード接続され、上記
   第２の電流が流れる第２のトランジスタとを有し、 上記第１の折返電流生成部は、上記第１のトランジスタ
   とカレントミラー接続され、その出力端が上記第１の抵
   抗の上記一方端に接続された第３のトランジスタを有
   し、 上記第２の折返電流生成部は、上記第１のトランジスタ
   とカレントミラー接続され、その入力端が上記第１の抵
   抗の上記他方端に接続された第４のトランジスタを有
   し、 上記第１の折返差電流生成部は、上記第２のトランジス
   タとカレントミラー接続され、その出力端が上記第１の
   抵抗の上記他方端に接続された第５のトランジスタを有
   し、 上記第２の折返差電流生成部は、上記第２のトランジス
   タとカレントミラー接続され、その入力端が上記第１の
   抵抗の上記一方端に接続された第６のトランジスタを有
   するクランプ回路。