JP4274820B2 - 自動利得制御回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号の大きさが変化しても出力信号の大きさを一定にする自動利得制御（ＡＧＣ）回路に関するもので、特にＡＧＣの応答スピードが速いとともに出力信号の信号歪みが小さい尖頭値方式の自動利得制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン信号の輝度信号は、ＡＭ変調がかけられて放送局から送られてくる。そのＡＭ変調信号の最大振幅は、一般に水平同期信号期間などである。そのようなＡＭ変調された映像信号のレベルを一定にするものとして尖頭値方式の自動利得制御回路が用いられる。尖頭値方式の自動利得制御回路では、ある基準レベルを有する比較器を備え、その基準レベルと映像信号の水平同期信号期間レベルとを比較している。
【０００３】
図２は係る自動利得制御回路を示す。図２の信号源１からは映像信号中の輝度信号がＡＭ変調されて発生する。この輝度信号は、利得制御回路２に印加されその大きさを利得制御信号に応じて変化させられる。利得制御回路２の出力信号は、比較器３の基準電源４の基準電圧とレベル比較される。利得制御回路２の出力信号レベルをＶ０として、比較器３の基準電源４の基準電圧をＶ１とする。すると、Ｖ０とＶ１の関係は例えば、図３（ａ）の関係になる。期間Ｔ１ではＶ１よりＶ０が大きくなる。これは先ほどの水平同期信号期間である。
【０００４】
この期間は、ＡＭ変調された映像信号の尖頭値であり、最大振幅期間である。Ｖ０がＶ１より大きい時は、利得制御回路２の利得を低下させる。また、Ｖ０がＶ１より小さい時は、利得制御回路２の利得を増加させる。その結果、最終的にはＶ０とＶ１が常に一致するように制御をかけ続ける。それにより、利得制御ができる。図３の期間Ｔ１ではＶ１よりＶ０が大きいと、比較器３は、積分器として動作するコンデンサ５を充電する。図３の期間Ｔ２ではＶ１よりＶ０が小さい。すると、比較器３は、コンデンサ５を放電させる。この時、充電時定数は小さく、放電時定数は大きい。その様子を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）は、コンデンサ５の一端における電圧Ｖ２のレベルを示す。
【０００５】
図３の期間Ｔ１の傾きは、期間Ｔ２のそれより大きい。電圧Ｖ２のレベルが上がると、利得制御回路２の利得は下がる。逆に、電圧Ｖ２のレベルが下がると、利得制御回路２の利得は上がる。これにより、レベルを自動調整した輝度信号を出力端子６に得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２４４３５３
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２の自動利得制御回路ではＡＧＣの追従スピードと出力信号の波形歪みとを両立することが困難であった。入力信号のレベル変化に対する出力信号のレベル変化のスピードであるＡＧＣの追従スピードは、図３の場合は、コンデンサ５の積分時定数で定まる。図３の期間Ｔ２では比較器３がコンデンサ５から吸引する放電電流値が小さい。このため、入力信号が小さくて大きくしたい場合に利得制御回路２の利得が増加するまでに時間がかかり応答が遅くなってしまう。そこで、前記放電電流値を大きくすることが考えられる。しかし、前記放電電流値を大きくすると、出力信号の波形歪みが発生してしまった。前記放電電流値を大きくすると、小なる入力信号はすぐに大きくなり、基準電源４の基準電圧Ｖ１のレベルに落ち着こうとする。ところが、充電電流も放電電流も時定数が小さいと、比較器３は充電と放電を連続して繰り返すようになり、電圧Ｖ２は上下を繰り返す。すると、利得制御回路２の利得が頻繁に変り出力端子６の輝度信号は歪みを持ってしまう。
【０００８】
そのため、ＡＧＣの追従スピードと出力信号の波形歪みとを両立できる自動利得制御回路が求められていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した従来技術の課題に鑑みなされたもので、入力信号の大きさを利得制御信号に応じて変化させる利得制御回路と、第１の基準電圧と前記利得制御回路の出力信号とのレベル比較を行う第１比較器と、前記利得制御回路の出力信号とのレベルを検波するレベル検波回路と、第２の基準電圧と前記レベル検波回路の出力信号とのレベル比較を行う第２比較器と、前記第１及び第２比較器の出力信号を積分する積分回路とを備え、該積分回路の出力信号を前記利得制御信号として前記利得制御回路に加え、入力信号の大きさが一定となるように制御することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図１を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１の７は第１の基準電圧としての基準電源４の基準電圧をＶ１と前記利得制御回路２の出力信号とのレベル比較を行う第１比較器、８は前記利得制御回路２の出力信号Ｖ０のレベルをピーク検波するピーク検波回路、９は第２の基準電圧としての基準電源１０の基準電圧Ｖ３と前記ピーク検波回路の出力信号とのレベル比較を行う第２比較器である。図１において図２と同一の回路ブロックについては同一の符号を付す。
【００１１】
図１の信号源１からは映像信号中の輝度信号がＡＭ変調されて発生する。この輝度信号は、利得制御回路２に印加されその大きさを利得制御信号に応じて変化させられる。利得制御回路２の出力信号Ｖ０は、第１比較器７の基準電源４の基準電圧Ｖ１と比較される。また、利得制御回路２の出力信号Ｖ０は、ピーク検波回路８でピーク検波される。このピーク検波出力をＶＯＰとする。ピーク検波出力をＶＯＰは、第２比較器９の基準電源１０の基準電圧Ｖ３とレベル比較される。
【００１２】
出力信号Ｖ０のレベルが小さい時：
利得制御回路２の出力信号Ｖ０のレベルが小さい時、Ｖ０とＶＯＰと、Ｖ１、Ｖ３の関係は図４の関係になる。図４の点線は、ピーク検波回路８のピーク検波出力ＶＯＰを示す。ピーク検波出力ＶＯＰは、基準電圧Ｖ３より小さい。また、出力信号Ｖ０も基準電源４の基準電圧Ｖ１より小さい。すると、第１及び第２比較器７及び９は、放電動作を行いコンデンサ５の端子電圧Ｖ２を低下させる。第２比較器９の放電量は、第１比較器７のそれよりも大きく設定しておく。すると、コンデンサ５における時定数が小さくなり端子電圧Ｖ２は早く低下する。従って、入力信号のレベルが小さい時の応答スピードが速くなる。
【００１３】
出力信号Ｖ０のレベルが大きい時：
次に、利得制御回路２の出力信号Ｖ０のレベルが大きくなると、Ｖ０とＶＯＰと、Ｖ１、Ｖ３の関係は図５の関係になる。図５の点線は、ピーク検波回路８のピーク検波出力ＶＯＰを示す。ピーク検波出力ＶＯＰは、基準電圧Ｖ３より常に大きい。また、出力信号Ｖ０は、期間Ｔ１では基準電源４の基準電圧Ｖ１より大きくなる。出力信号Ｖ０は、期間Ｔ２では基準電源４の基準電圧Ｖ１より小さくなる。
【００１４】
図５の期間Ｔ２は、図４の関係から入力信号が徐々に大きくなると生ずる状態である。この状態では第２比較器９の動作は、反転し放電を停止する。
一方、第１比較器７の動作は出力信号Ｖ０のレベルが小さい時と変らず、放電動作を行いコンデンサ５の端子電圧Ｖ２を低下させる。しかし、第１比較器７の放電量は、第２比較器９の放電量に比べて小さく設定されているので、コンデンサ５における時定数が大きくなり端子電圧Ｖ２はゆっくり低下する。
【００１５】
図５の期間Ｔ１は、入力信号が基準電圧V1より大きくなると生ずる状態である。この状態では第２比較器９の動作は、反転し放電を停止する。一方、第１比較器７の動作は反転し充電動作を行いコンデンサ５の端子電圧Ｖ２を徐々に増加させる。しかし、第１比較器７の充電量は、第２比較器９の放電量と同等に設定されているので、コンデンサ５における時定数は小さくなり端子電圧Ｖ２はすぐに増加する。その端子電圧Ｖ２の変化を図５に示す。
【００１６】
従って、図１の自動利得制御回路は、入力信号のレベルが徐々に大きくなりVopがV3より大きくなる領域になると応答スピードが遅くなる。どのレベルからコンデンサ５における時定数を大きくするかは、基準電圧Ｖ３を基準電源４の基準電圧Ｖ１にどれだけ近づけるかにより決めることができる。ＡＧＣの追従スピードが重要ならば、基準電圧Ｖ３と基準電圧Ｖ１を近づければ良い。近づけた時は、ピーク検波の時定数によってVopの波形がV3以下にならないよう注意する必要が有る。
【００１７】
図６は、図１の第１の実施例である。図６において図１と同一の回路素子、ブロックについては同一の符号を付す。
【００１８】
利得制御回路２の出力信号ＶＯは、エミッタフォロアトランジスタ５０及び５１のベースに印加される。エミッタフォロアトランジスタ５０のエミッタには出力信号ＶＯ（直流シフトはあり）が発生して第１比較器７を構成するトランジスタ５２のベースに印加される。トランジスタ５３のベースには基準電圧Ｖ１が印加される。エミッタフォロアトランジスタ５１のエミッタにはコンデンサ５４が接続されているので出力信号ＶＯのピーク値がコンデンサ５４に蓄えられる。このピーク値ＶＯＰは、第２比較器８を構成するトランジスタ５５のベースに印加される。トランジスタ５６のベースには基準電圧Ｖ３が印加される。従って、図６の回路は次の動作を行う。
【００１９】
出力信号Ｖ０のレベルが小さい時：
ＶＯＰ＜Ｖ３、ＶＯ＜Ｖ１
すると、トランジスタ５３及び５６がオンし、トランジスタ５２及び５５がオフする。トランジスタ５６のコレクタには放電電流Ｉ２が流れトランジスタ５７の充電電流Ｉ３はゼロとなる。定電流源５８は放電電流Ｉ１を常時流す。従って、Ｉ１＋Ｉ２の放電がコンデンサ５に生ずる。
【００２０】
出力信号Ｖ０のレベルが大、図５の期間Ｔ２の状態：
ＶＯＰ＞Ｖ３、ＶＯ＜Ｖ１
すると、トランジスタ５３及び５５がオンし、トランジスタ５２及び５６がオフする。トランジスタ５６のコレクタには放電電流Ｉ２が流れない。トランジスタ５７の充電電流Ｉ３はゼロのままである。従って、Ｉ１の放電がコンデンサ５に生ずる。
【００２１】
出力信号Ｖ０のレベルが大、図５の期間Ｔ１の状態：
ＶＯＰ＞Ｖ３、ＶＯ＞Ｖ１
すると、トランジスタ５２及び５５がオンし、トランジスタ５３及び５６がオフする。トランジスタ５６のコレクタには放電電流Ｉ２が流れない。トランジスタ５７の充電電流Ｉ３は流れ出す。従って、（Ｉ３−Ｉ１）の充電がコンデンサ５に生ずる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ＡＧＣの追従スピードと出力信号の波形歪みとを両立できる自動利得制御回路が得られる。本発明によれば、テレビジョンの輝度信号、電波時計の放送信号などＡＭ変調が施された信号に適用することが出来、入力信号の変化が大きい場合でも出力信号の歪みが小さい自動利得制御を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動利得制御回路のブロック図である。
【図２】従来の自動利得制御回路のブロック図である。
【図３】従来の自動利得制御回路の動作説明に供する波形図である。
【図４】本発明の自動利得制御回路の動作説明に供する波形図である。
【図５】本発明の自動利得制御回路の動作説明に供する波形図である。
【図６】本発明の自動利得制御回路の具体回路図である。
【符号の説明】
２ 利得制御回路 ４ 基準電源 ５ コンデンサ
７ 第１比較器 ８ ピーク検波回路 ９ 第２比較器
１０ 基準電源

Claims (3)

1. 振幅変調が施された入力信号をコンデンサの電圧に応じた利得で増幅し、出力信号として出力する利得制御回路と、
   前記出力信号の最大レベルに応じたピーク電圧を出力するピーク検波回路と、
   前記出力信号に応じた出力電圧が所定の第１レベルの第１電圧より低い場合は、前記利得を増加させるよう前記コンデンサを第１電流で充電または放電し、前記出力電圧が前記第１レベルより高い場合は、前記利得を減少させるよう前記コンデンサを前記第１電流より大きい第２電流で充電または放電する第１充放電回路と、
   前記ピーク電圧が前記第１レベルよりも低い所定の第２レベルの第２電圧より低い場合は、前記利得を増加させるよう前記コンデンサを前記第１電流より大きい第３電流で充電または放電し、前記ピーク電圧が前記第２レベルより高い場合は、前記第３電流による前記コンデンサの充電または放電を停止する第２充放電回路と、
   を備えることを特徴とする自動利得制御回路。
2. 請求項１に記載の自動利得制御回路であって、
   前記入力信号は水平同期させるための期間にレベルが最大となる映像信号であることを特徴とする自動利得制御回路。
3. 請求項１または請求項２に記載の自動利得制御回路であって、
   前記第１充放電回路は、
   前記出力信号に応じた出力電圧が所定の第１レベルの第１電圧より低い場合は、前記利得を増加させるよう前記コンデンサを第１電流で放電し、前記出力電圧が前記第１レベルより高い場合は、前記利得を減少させるよう前記コンデンサを前記第１電流より大きい第２電流で充電し、
   前記第２充放電回路は、
   前記ピーク電圧が前記第１レベルよりも低い所定の第２レベルの第２電圧より低い場合は、前記利得を増加させるよう前記コンデンサを前記第１電流より大きい第３電流で放電し、前記ピーク電圧が前記第２レベルより高い場合は、前記第３電流による前記コンデンサの放電を停止すること、
   を特徴とする自動利得制御回路。

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