JP4139447B2

JP4139447B2 - 電圧ランプ信号発生回路

Info

Publication number: JP4139447B2
Application number: JP07836995A
Authority: JP
Inventors: パク・コン・ダン; ヲック・バン・ニップ; チー・マン・リン
Original assignee: NXP USA Inc
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: US5502410A; JPH07273614A; KR100325909B1; KR950035044A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般にランプ信号に関し、詳しくは、広い動作周波数範囲に対し一定した垂直ランプ信号を発生する回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多重同期モニタ用タイム・ベース・プロセッサなど多くの適用分野で、垂直ランプ信号を発生する必要性が存在する。しかし、垂直ランプ信号の振幅変動は、広い動作周波数範囲では著しく変化する。例えば、フィリップス社によって製造される部品番号ＴＤＡ４８５１は、４０Ｈｚから１２５Ｈｚの動作周波数に対し３パーセントの振幅変動を持つ２．４ボルトのランプ信号を発生する。この振幅変動は、多くの適用分野で容認することができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、広い動作周波数範囲で最小限の振幅変動を持つ垂直ランプ信号を発生する必要性が存在する。
【０００４】
【実施例】
図１を参照すると、電圧ランプ信号（ＶRAMP）を発生する回路１０の詳細構成／ブロック図が示される。回路１０は、ランプ発生器１４の出力に結合された第１入力，および第１基準電圧ＶREF1を受け取るように結合された第２入力を有する電流出力比較回路１２を含む。電流出力比較回路１２の出力は、サンプリング・コンデンサ１６の第１端子およびサンプル・ホールド回路１８の第１入力に結合される。コンデンサ１６の第２端子は接地に帰る。
【０００５】
サンプル・ホールド回路１８の出力は、トランスコンダクタンス増幅器２０の第１入力に結合される。トランスコンダクタンス増幅器２０の第２入力は、第２基準電圧ＶREF2を受け取るように結合される。トランスコンダクタンス増幅器２０の出力は、クランプ回路２２およびランプ発生器１４の出力に結合される。ランプ発生器１４，電流出力比較器１２，およびサンプル・ホールド回路１８は全て、垂直同期パルス信号ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥを受け取るように結合されたそれぞれの入力を有する。
【０００６】
特に、ランプ発生器１４は、垂直同期パルス信号を受け取るように結合されたベースおよび接地に帰るエミッタを有するトランジスタ３０を含む。トランジスタ３０のコレクタは、ランプ・コンデンサ３２を介して結合され、接地に帰る。また、トランジスタ３０のコレクタは、電流源３４を介して電源電圧端子に結合され、ここから動作電圧ＶCCが印加される。さらに、トランジスタ３０のコレクタは、電圧ランプ信号ＶRAMPを発生するランプ発生器１４の出力に結合される。
【０００７】
電流出力比較器１２は、ランプ発生器１４の出力に結合された第１入力および電圧ＶREF1を受け取るように結合された第２入力を有する比較器４０を含む。比較器４０は垂直同期パルス信号によりイネーブルされ、周波数切換え信号ＦＲＥＱＡＷを受け取るように結合される。比較器４０の第１出力は切換え可能電流源４２に結合され、比較器４０の第２出力は切換え可能電流源４４に結合される。切換え可能電流源４２は、電源電圧端子と電流出力比較器１２の出力との間に結合され、切換え可能電流源４４は、電流出力比較器４２の出力と接地基準との間に結合される。
【０００８】
サンプル・ホールド回路１８は、電流出力比較器１２の出力およびサンプリング・コンデンサ１６の第１端子に結合された第１入力を有するバッファ５０を含む。バッファ５０の第２入力は、バッファ５０の出力およびサンプル・ホールド回路１８の出力に結合される。バッファ回路５０の出力は、ホールド・コンデンサ５２を介して結合され、接地に帰る。
【０００９】
動作時には、回路１０に垂直同期パルス信号が与えられると、トランジスタ３０が作動状態になり、ランプ・コンデンサ３２が放電を開始する。しかし、クランプ回路２２のため、トランジスタ３０のコレクタに現われる電圧、すなわち電圧ランプ信号（ＶRAMP）は、予め決められた電圧、例えば１．５ボルトより下には降下しない。したがって、ランプ・コンデンサ３２の電圧は、垂直同期期間中１．５ボルトの最小値を維持する。これは信号ＶRAMPの始動電圧である。
【００１０】
また、垂直同期パルス期間中、比較器４０はディスエーブルされ、サンプル・ホールド回路１８はイネーブルされる。その結果、サンプリング・コンデンサ１６に現われる電圧は一定に維持され、バッファ回路５０を介して結合され、ホールド・コンデンサ５２に運ばれる。ホールド・コンデンサ５２は、トランスコンダクタンス増幅器２０の第１入力に電圧を印加する。これは、トランスコンダクタンス増幅器２０の出力における電流を調整する効果を持ち、それによってランプ・コンデンサ３２の充電電流が調整される。この方法により、ホールド・コンデンサ５２に現われる電圧は、以下で詳細に説明するように、電圧ランプ信号ＶRAMPの振幅を制御し、調整する。
【００１１】
垂直同期パルス期間の後、つまり垂直同期パルス信号が論理ローから論理ハイに遷移すると、トランジスタ３０は非動作状態になり、ランプ・コンデンサ３２は、電流源３４から供給される電流からトランスコンダクタンス増幅器２０の出力によって低下される電流を引いたＤＣ電流によって充電される。その結果、コンデンサ３２に電圧ランプ信号が生成される。この電圧ランプ信号は、垂直同期期間の最後にようやく始動し、それによって垂直ジッタが排除される。このパルス期間中、比較器４０はイネーブルされ、電圧ランプ信号ＶRAMPは基準電圧ＶREF1と比較され、サンプリング・コンデンサ１６の充電および放電を制御する。ランプ信号ＶRAMPの中心（中点値）電圧が基準電圧ＶREF1と同一である場合には、電流源４２は電流源４４がイネーブルされるのと同じ時間量だけイネーブルされ、サンプリング・コンデンサ１６の充電時間と放電時間は同一になる。その結果、コンデンサ１６の電圧は、前のパルス期間から変わらずに維持される。しかし、ランプ信号ＶRAMPの中心電圧が基準電圧ＶREF1と同一でない場合には、その結果得られるサンプリング・コンデンサ１６の電圧は、ランプ信号ＶRAMPの振幅が小さすぎるときは減少し、電圧ランプ信号ＶRAMPの振幅が大きすぎるときは増加する。この方法により、サンプリング・コンデンサ１６の電圧は、電圧ランプ信号ＶRAMPの振幅を示唆する電圧となる。
【００１２】
図２を参照すると、図１の回路に関連する様々な信号の典型的波形を示すグラフ図が示される。信号ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥのパルス６０で表わされる第１垂直同期パルス期間中に、トランジスタ３０は動作状態になり、信号ＶRAMPは、クランプ回路２２によって設定された予め決められた最小電圧、例えば１．５ボルトにまで放電される。波形ＩC16 によって表わされるコンデンサ１６の電流は、比較器４０が非動作状態になるので、実質的に零に等しい。また、波形ＶC16 によって表わされるコンデンサの電圧は、実質的に一定である。さらに、サンプル・ホールド回路１８により保持され、トランスコンダクタンス増幅器２０の第１入力にフィードバックされるのは、コンデンサ１６のこの電圧である。
【００１３】
パルス６０が消えると、トランジスタ３０は非動作状態になり、コンデンサ３２の電圧は、線分６２によって表わされるように増加し始める。線分６２が基準電圧ＶREF1より低い部分では、電流源４４はコンデンサ１６を放電し、コンデンサ１６の電流（ＩC16 ）は、線分６４で示されるように負の値として表わされ、コンデンサ１６の電圧（ＶC16 ）は、線分７０で表わされるように減少していく。
【００１４】
しかし、線分６２が基準電圧ＶREF1を越えると、電流源４２はコンデンサ１６を充電し始め、コンデンサ１６の電流は、線分６８で表わされるように正の値を取り、コンデンサ１６の電圧（ＶC16 ）は、線分７２で表わされるように増加していく。
【００１５】
この例では、電圧ＶRAMPがそのピーク振幅値をその前のピーク振幅値より、ｄＶ1 によって表わされる電圧だけ増加していることに気付くことが重要である。その結果、線分６８の長さによって表わされるコンデンサ１６の充電に費やされる時間は、線分６４によって表わされるコンデンサ１６の放電に費やされる時間より長くなる。したがって、コンデンサ１６の電圧は、電圧ｄＶ2 によって表わされるように、その前（パルス６０の前）の値より増加する。
【００１６】
パルス７４によって表わされる第２垂直同期パルス期間中に、コンデンサ１６に現われるこの新しい電圧は、サンプル・ホールド回路１８によって保持され、トランスコンダクタンス増幅器２０の第１入力に印加される。この電圧は前のパルス期間より増加した電圧であるので、トランスコンダクタンス増幅器２０は、増加した電流をその出力で低下するように機能し、それにより、遷移７６によって表わされるように、コンデンサ３２の充電のために得られる電流（ＩC32 ）が減少する。つまり、信号ＶRAMPの振幅が増加したので、コンデンサ１６の電圧もまた、トランスコンダクタンス増幅器２０によって低下される電流と同様に増加した。こうして、トランスコンダクタンス増幅器２０によって低下される増加電流は、コンデンサ３２を充電するために得られる電流を減少し、それによって信号ＶRAMPのピーク電圧を調整する（この場合は減少する）。
【００１７】
同様の方法により、コンデンサ１６の電圧がその前の値より低いときは、コンデンサ３２の電流の調整が行なわれ、トランスコンダクタンス増幅器２０によって低下される電流が減少し、より多くの電流でコンデンサ３２を充電することが可能になることを理解されたい。
【００１８】
図３を参照すると、図１の回路が４０Ｈｚおよび１２５Ｈｚの周波数で作動するときに発生する電圧ランプ信号ＶRAMPのシミュレーション結果を示すグラフ図が示される。横軸９０は時間（単位：秒）を表わし、縦軸９２は電圧（単位：ボルト）を表わす。さらに、波形９４は、実質的に４０Ｈｚに等しい周波数で作動する図１の回路１０の信号ＶRAMPを表わす。また、波形９６は、実質的に１２５Ｈｚに等しい周波数で作動する図１の回路１０の信号ＶRAMPを表わす。図３から、波形９４と９６の間の振幅変動は最小限であることが明らかである。特に、４０Ｈｚおよび１２５Ｈｚの動作周波数における振幅変動は０．５％未満である。また、２５℃から１２５℃の温度範囲における信号ＶRAMPの振幅変動が１％未満であることも、シミュレーションで明らかになった。このように、本発明は、大きい振幅範囲で作動するときに最小限の振幅変動を持つ電圧ランプ信号を生成する回路を提供する。さらに、この電圧ランプ信号は、大きい温度範囲で作動するときに最小限の振幅変動を持つ。
【００１９】
回路１０は、追加機能をも含む。入力垂直パルス信号が予め決められた周波数、例えば８５Ｈｚより大きい場合、信号ＦＲＥＱＳＷが起動し、比較器４０の電流出力を倍増し、それによってａｃループ利得を増加する。これにより、回路１０はより高い周波数でも、高速引入れ時間で最小限の振幅変動を維持しながら作動することが可能になる。
【００２０】
以上の開示により、大きい周波数範囲で最小限の振幅変動を持つ電圧ランプ信号を生成する新規の回路が提供されたことを理解されたい。この回路は、ランプコンデンサの電圧を基準電圧と比較する比較器を含む。この比較の結果から、電圧ランプ信号が基準電圧より低い時間中は、サンプリング・コンデンサが放電され、電圧ランプ信号が基準電圧より高い時間中は充電される。その結果得られるサンプリング・コンデンサの電圧は保持され、ランプ・コンデンサを充電する電流を調整するトランスコンダクタンス増幅器にフィードバックされ、それによって電圧ランプ信号のピーク振幅を調整する。
【００２１】
本発明を特定の実施例で説明したが、当業者にとって多くの変化や変形、変造を推量できることは明白である。また、そうした変化や変形、変造は全て、本明細書中の特許請求の範囲に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電圧ランプ信号発生回路を示す詳細構成／ブロック図である。
【図２】図１の回路に関連する様々な信号の典型的な波形を示すグラフ図である。
【図３】図１の回路を４０Ｈｚおよび１２５Ｈｚの周波数で作動したときに生成される電圧ランプ信号のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０回路
１２電流出力比較回路
１４ランプ発生器
１６サンプリング・コンデンサ
１８サンプル・ホールド回路
２０トランスコンダクタンス増幅器
２２クランプ回路
３０トランジスタ
３４，４２，４３電流源
４０比較器
５０バッファ回路
５２ホールド・コンデンサ

Claims

電圧ランプ信号（ＶRAMP）を発生する回路（１０）であって：
入力および出力を有するランプ発生器（１４）であって、前記ランプ発生器（１４）の入力はパルス信号（ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥ）を受け取るように結合され、前記ランプ発生器（１４）の出力は前記電圧ランプ信号（ＶRAMP）を発生するように結合されて成る前記ランプ発生器（１４）；
前記パルス信号（ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥ）に応答し、入力および出力を有する電流出力比較器（１２）であって、前記電流出力比較器（１２）の入力は、前記ランプ発生器（１４）の出力に結合されて成る前記電流出力比較器（１２）；
第１および第２端子を有する第１コンデンサ（１６）であって、前記第１コンデンサ（１６）の第１端子は前記電流出力比較器（１２）の出力に結合され、前記第１コンデンサ（１６）の第２端子は第１電源電圧端子に結合されて成る前記第１コンデンサ（１６）；
前記パルス信号（ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥ）に応答し、入力および出力を有するサンプル・ホールド回路（１８）であって、前記サンプル・ホールド回路（１８）の入力は前記第１コンデンサ（１６）の第１端子に結合されて成る前記サンプル・ホールド回路回路（１８）；および
入力および出力を有するトランスコンダクタンス増幅器（２０）であって、前記トランスコンダクタンス増幅器（２０）の入力は前記サンプル・ホールド回路（１８）の出力に結合され、前記トランスコンダクタンス増幅器（２０）の出力は前記ランプ発生器（１４）の出力に結合されて成る前記トランスコンダクタンス増幅器（２０）；
によって構成されることを特徴とする回路。
電圧ランプ信号（ＶRAMP）を発生する方法であって：
第１論理状態にあるパルス信号（ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥ）に応答して、第１コンデンサ（３２）を放電する段階；
第２論理状態にある前記パルス信号（ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥ）に応答して、
前記第１コンデンサ（３２）に第１電流を充電する段階；
前記第１コンデンサ（３２）に現われる電圧が基準電圧（ＶREF1）より低いときは、第２コンデンサ（１６）を放電する段階；
前記第１コンデンサ（３２）に現われる前記電圧が前記基準電圧（ＶREF1）より高いときは、前記第２コンデンサ（１６）を充電する段階；
前記第２コンデンサ（１６）に現われる電圧を保持する段階であって、前記第２コンデンサ（１６）に現われる前記電圧は、前記第１コンデンサ（３２）に現われる前記電圧のピーク振幅を表わす段階；および
前記保持電圧を用いて前記第１電流を調整し、それによって前記第１コンデンサ（３２）に現われる電圧のピーク振幅を調整する段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
ある周波数範囲にわたって最小限の振幅変動を持つ電圧ランプ信号（ＶRAMP）を発生する回路（１０）であって：
パルス信号（ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥ）に応答して第１コンデンサ（３２）を放電および充電する第１手段（１４）であって、前記第１手段（１４）は入力および出力を有し、前記第１手段（１４）の入力は、前記パルス信号（ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥ）を受け取るように結合され、前記第１手段（１４）の出力は電圧ランプ信号（ＶRAMP）を提供するように結合されて成る前記第１手段（１４）；
第１および第２端子を有する第２コンデンサ（１６）であって、前記第２コンデンサ（１６）の第２端子は第１電源電圧端子に結合されて成る前記第２コンデンサ（１６）；
前記パルス信号（ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥ）に応答して、前記第１コンデンサ（３２）に現われる電圧が基準電圧（ＶREF1）より低いときは、前記第２コンデンサ（１６）を放電し、前記第１コンデンサ（３２）に現われる電圧が基準電圧（ＶREF1）より高いときは、前記第２コンデンサ（１６）を充電する第２手段（１２）であって、前記第２手段（１２）は入力および出力を有し、前記第２手段（１２）の入力は前記第１手段（１４）の出力に結合され、前記第２手段（１２）の出力は前記第２コンデンサ（１６）の第１端子に結合されて成る前記第２手段；
前記パルス信号（ＶＥＲＴ＿ＳＹＮＣ＿ＰＵＬＳＥ）に応答して、前記第２コンデンサ（１６）に現われる電圧を保持する第３手段（１８）であって、前記第３手段（１８）は入力および出力を有し、前記第３手段（１８）の入力は前記第２コンデンサ（１６）の第１端子に結合されて成る前記第３手段；および
前記第３手段（１８）の出力に現われる電圧に応答して、前記第１コンデンサ（３２）を充電する電流を調整する第４手段（２０）であって、前記第４手段（２０）は入力および出力を有し、前記第４手段（２０）の入力は前記第３手段（１８）の出力に結合され、前記第４手段（２０）の出力は前記第１手段（１４）の出力に結合されて成る前記第４手段；
によって構成されることを特徴とする回路。