JP4826966B2 - ビデオ信号クランプ回路 - Google Patents

Description

本発明は、同期信号を含有するビデオ信号からシンクチップレベルをクランプするビデオ信号クランプ回路に関する。

ビデオ信号から画像を再生する場合、ビデオ信号の黒レベル(ペデスタルレベル)が重要となる。特に、回路の小型化を実現するためには、出力のカップリングコンデンサを削除するが肝要であるが、それにはビデオ信号の黒レベルを一定にすることが不可欠である。ビデオ信号の黒レベルを一定にする方法としてクランプ回路が用いられる。クランプ回路では、一般に、入力回路にダイオードクランプ回路を用いてシンクチップレベルを一定にしてビデオ信号の黒レベルを一定にする方法、外部入力の同期信号でビデオ信号の黒レベルをパルスクランプする方法、ビデオ信号の同期信号を自ら検出して取り出し、その検出した同期信号でビデオ信号の黒レベルをパルスクランプする方法等が採用される。

図５は従来のビデオ信号クランプ回路の一例を示す（特許文献１）。このパルスクランプ回路は、第１の方法と第３の方法を併用し、ビデオ信号をシンクチップクランプするシンクチップクランプ回路２と、シンクチップクランプ回路２からの信号から同期信号を検出する比較回路１２と、比較回路１２が出力する同期信号からクランプパルスを発生するクランプパルス発生回路１３と、クランプパルス発生回路１３により発生されたクランプパルスによりビデオ信号をペデスタルクランプするペデスタルクランプ回路１５とで構成されている。

図６は上記ビデオ信号クランプ回路のタイムチャートを示す。ビデオ信号入力端子１より入力されたビデオ信号（図６のＡ）は、シンクチップクランプ回路２においてビデオ信号中の同期信号Ｓ部の先端を予め設定しているクランプレベルＬ１にクランプ（図６のＢ）した後、比較回路１２に供給する。比較回路１２においては、クランプレベルＬ１にクランプされたビデオ信号をクランプレベルよりもやや高めに設定されているスライスレベルＬ２と比較することにより同期信号を検出し、クランプパルス発生回路１３に供給する（図６のＣ）。

そして、クランプパルス発生回路１３からは、比較回路１２から供給される同期信号に同期して同期信号のバックポーチのタイミングにてクランプパルスが発生され、ペデスタルクランプ回路１５に供給される（図６のＤ）。ペデスタルクランプ回路１５には、ビデオ入力端子１より入力されたビデオ信号が供給されており、ペデスタルクランプ回路１５は、クランプパルス発生回路１３より出力されるクランプパルスに従って、予め設定されたレベルにビデオ信号をクランプする。この結果、ぺデスタルレベルＬ３が所定のレベルに安定した状態となったビデオ信号をビデオ信号端子出力８に出力することができる（図６のＥ）。

平４−１０７０７３号公報（第２頁、第１図）

上述した従来のビデオ信号クランプ回路では、ダイオードクランプ回路を用いてシンクチップレベルを一定にする方法におけるように、クランプを行うダイオード回路が温度変動や製造バラツキによりベースとエミッタ間の電圧が変動して、シンクチップレベルが変動し特性劣化が発生することはない。しかしながら、ビデオ信号の同期信号を自ら検出して取り出し、その検出した同期信号で黒レベルをパルスクランプするため、パルスクランプのタイミング等の調整回路が必要となって回路規模が大きくなるという問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、温度変動や製造バラツキによる特性劣化を阻止すると共に、回路規模を小さくしたビデオ信号クランプ回路を提供することを目的とする。

本発明のビデオ信号クランプ回路は、ビデオ入力信号にシンクチップレベルをクランプしたビデオ出力信号を出力するビデオ信号クランプ回路において、第１基準電圧入力端子からの第１基準電圧に基づく基準電圧を出力する第１シンクチップクランプ回路と、第１シンクチップクランプ回路が出力する基準電圧と、第２基準電圧入力端子からの第２基準電圧との差電圧を検出し、前者が後者よりも低くなった時は差電圧をシンクチップレベル電圧入力端子から入力されるシンクチップレベル電圧に加算し、高くなった時は減算する差電圧検出回路と、ビデオ入力信号を入力し、そのシンクチップレベルを差電圧検出回路からの出力に基づいて設定する第１シンクチップクランプ回路と同構成の第２シンクチップクランプ回路を有することを特徴とする。

本発明によれば、従来のビデオ信号クランプ回路に、差電圧検出回路と第２のシンクチップクランプ回路を追加することにより、温度変動や製造バラツキが発生しても回路の誤動作を防止し、特性・性能の向上を実現することができ、また、そのために複雑なタイミング回路等を必要とすることがないため回路規模を小さくできるという効果を得ることができる。

次に、発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

［構成の説明］
図１は本発明のビデオ信号クランプ回路の実施の形態を示す。このビデオ信号クランプ回路は、ビデオ信号入力端子１から入力するビデオ信号（ビデオ入力信号）をシンクチップレベルにクランプして、ビデオ信号出力端子８へ出力する。そのために、主要部が同構成かつ同特性の第１シンクチップクランプ回路４，第２シンクチップクランプ回路２と、差電圧検出回路５を有する。また、第１シンクチップクランプ回路４の基準電圧入力端子３から第１基準電圧、差電圧検出回路５の基準電圧入力端子６から第２基準電圧、シンクチップレベル電圧入力端子７からシンクチップレベル電圧が供給される。

第１シンクチップクランプ回路４と第２シンクチップクランプ回路２は主要部が同構成かつ同特性であるため、温度変動や製造バラツキも等しくなる。差電圧検出回路５は、この変化を第１シンクチップクランプ回路４の出力により検出して、第２シンクチップクランプ回路２へ負帰還することによって相殺し、ビデオ出力信号のシンクチップレベルを一定に維持する。

第１シンクチップクランプ回路４は、第１基準電圧をシフトダウンした基準電圧を差電圧検出回路５へ出力する。差電圧検出回路５は、この基準電圧と第２基準電圧の差電圧を検出し、その差電圧とシンクチップレベル電圧と加減算して第２シンクチップクランプ回路２へ出力する。第２シンクチップクランプ回路２は、差電圧検出回路５から入力する電圧をビデオ入力信号のシンクチップレベルとしたビデオ信号（ビデオ出力信号）をビデオ信号出力端子８へ出力する。

［動作の説明］
次に、本発明の実施の形態の動作について、図１を参照して詳細に説明する。第１シンクチップクランプ回路４が出力する基準電圧と第２基準電圧は同じ値に初期設定される。この時、差電圧検出回路５はシンクチップレベル電圧を出力するように動作する。この電圧は、ビデオ出力信号のシンクチップレベルが所望のレベルになるように設定する。

ビデオ信号入力端子１からビデオ入力信号が入力すると、第２シンクチップクランプ回路２はビデオ信号の一番低いレベルであるシンクチップレベルをクランプし安定する。このシンクチップクランプレベルは、差電圧検出回路５の出力により設定される。

第１シンクチップクランプ回路４と第２シンクチップクランプ回路２を同じ構成であるため、差電圧検出回路５の出力電圧と第１基準電圧が等しい場合は、第１シンクチップクランプ回路４と第２シンクチップクランプ回路２の出力電圧は同じ値となる。温度変動及び製造バラツキ等が発生し第２シンクチップクランプ回路２の出力電圧が変動した場合、第１シンクチップクランプ回路４の出力電圧も第２シンクチップクランプ回路２の回路構成と同じため同様に変動する。つまり、差電圧検出回路５は第２シンクチップクランプ回路２の電圧変動を第１シンクチップクランプ回路４の電圧変動により検出できるのである。

第１シンクチップクランプ回路４の出力電圧が変動すると、第２基準電圧との間に差電圧が発生し、差電圧検出回路５はこの差電圧を検出してシンクチップレベル電圧と加減算して第２シンクチップクランプ回路２に出力する。差電圧検出回路５は、第１シンクチップクランプ回路４の出力電圧が第２基準電圧よりも低くなった時は差電圧をシンクチップレベル電圧に加算し、高くなった時は減算する動作を行う。

例えば、第２シンクチップクランプ回路２の出力電圧が＋０.１V変動すると、第１シンクチップクランプ回路４の出力電圧も＋０.１V変動する。第２基準電圧は一定であるため、差電圧検出回路５はシンクチップレベル電圧に−０.１V加算して第２シンクチップクランプ回路２に出力する。この結果、第２シンクチップクランプ回路２の出力電圧は、＋０.１Vから−０.１V補正されるため常に変動せず一定となる。このような動作により、第２シンクチップクランプ回路２の出力が変動した場合、常に差電圧検出回路５から補正電圧が出力され、ビデオ出力信号のシンクチップクランプ電圧は一定となる。その他の変動でも同様な動作が行われる。

［構成の説明］
図２は、本発明のビデオ信号クランプ回路の一実施例を示す回路図であって、図１に示した第１シンクチップクランプ回路４、第２シンクチップクランプ回路２および差電圧検出回路５を詳細化したものである。

第２シンクチップクランプ回路２は、一般的なダイオード回路を用いたダイオードクランプ回路に、ビデオ入力信号の直流成分をカットするコンデンサ２５を付加した回路である。このダイオードクランプ回路は、ビデオ入力信号のシンクチップレベルが、差電圧検出回路５の出力とベースエミッタ電圧（ＶＢＥ電圧）により決まるエミッタ電圧より低いときにコンデンサ２５に電荷を充電するＮＰＮトランジスタ２２と、ＮＰＮトランジスタ２２のエミッタ出力を入力とするＮＰＮトランジスタ２３と抵抗２４で構成されたバッファとで構成されている。

第１シンクチップクランプ回路４は、上記第２シンクチップクランプ回路２の構成からコンデンサ２５を削除したダイオードクランプ回路であって、各構成要素の参照番号４１〜４４は第２シンクチップクランプ回路２における参照番号２１〜２４に対応する。

差電圧検出回路５は４つの抵抗５１，５２，５３，５４と差動増幅回路５５で構成されている。差動増幅回路５５は、第１シンクチップクランプ回路４のバッファ出力を抵抗５１を介して−端子に入力し、第２基準電圧を抵抗５３、シンクチップレベル電圧を抵抗５４を介して＋端子に入力し、差電圧を第２シンクチップクランプ回路２におけるＮＰＮトランジスタ２２のベースへ供給している。抵抗５２は差動増幅回路５５の負帰還ループを形成する。

［動作の説明］
先ず、第１シンクチップクランプ回路４が出力する基準電圧と第２基準電圧は同じ値に初期設定される。この時、差電圧検出回路５はシンクチップレベル電圧を第２シンクチップクランプ回路のＮＰＮトランジスタ２２のベースへ出力している。シンクチップレベル電圧は、ＮＰＮトランジスタ２２，２３のＶＢＥ電圧だけ２ダウンして、ビデオ出力信号の所望のシンクチップレベルとなる。

この状態で、図３の波形図で示すように、ビデオ信号入力端子１からビデオ入力信号（図３のＡ）が入力すると、ビデオ入力信号は充放電用コンデンサ２２に供給される。ここで、ビデオ入力信号のシンクチップレベルが充電用ＮＰＮトランジスタ２２のエミッタ電位よりも低いときには、ＮＰＮトランジスタ２２からコンデンサ２５に電荷が充電される。この動作により徐々にビデオ信号のシンクチップレベルがＮＰＮトランジスタ２２のエミッタ電位となり安定し一定状態となる。

ＮＰＮトランジスタ２２のエミッタ電圧（図３のＢ）は差電圧検出回路５の出力とＮＰＮトランジスタ２２のＶＢＥ電圧により決まる。ＮＰＮトランジスタ２２のエミッタは、ＮＰＮトランジスタ２３と抵抗２４で構成されるバッファに入力され、ビデオ入力信号はバッファによりビデオ信号出力端子８にビデオ出力信号（図３のＣ）として出力される。この時のシンクチップレベルはＮＰＮトランジスタ２２のエミッタ電圧とＮＰＮトランジスタ２３のＶＢＥ電圧により決まる。

一方、第１シンクチップクランプ回路４の出力は、第２シンクチップクランプ回路２と回路構成が同じであり、第１基準電圧とＮＰＮトランジスタ４２のＶＢＥ電圧と、ＮＰＮトランジスタ４３のＶＢＥ電圧により決まる。この第２シンクチップクランプ回路４の出力と、第２基準電圧と、シンクチップレベル電圧を入力とする差電圧検出回路５の出力は次式で表せられる。

差電圧検出回路５出力＝（抵抗５２/抵抗５１）×（第２基準電圧−シンクチップクランプ回路４出力）＋シンクチップレベル電圧
但し、抵抗５１＝抵抗５３、抵抗５２＝抵抗５４とする。

初期設定では第１シンクチップクランプ回路４の出力と第２基準電圧を同じに値にするため、差電圧検出回路５の出力は上式からシンクチップレベル電圧となる。つまり、初期設定ではシンクチップレベル電圧により差電圧検出回路５の出力を調整することで、第２シンクチップクランプ回路２の出力であるビデオ入力信号出力のシンクチップクランプ電圧を所望の値に設定する。

次に、温度変動または製造バラツキ等が発生した場合、ＮＰＮトランジスタ２２，２３のＶＢＥ電圧が変動するため、第２シンクチップクランプ回路２の出力電圧が変動する。この時、第１シンクチップクランプ回路４の出力電圧も第２シンクチップクランプ回路２と同じ値だけ変動する。第１シンクチップクランプ回路４の出力電圧が変動すると、第２基準電圧との間に差電圧が発生し、差電圧検出回路５はこの差電圧を検出する。差電圧検出回路５は、上式に示したように、この差電圧を第１シンクチップクランプ回路４の出力変動だけ相殺するようにシンクチップレベル電圧に加算する。

例えば、第２シンクチップクランプ回路２の出力電圧が高くなると、差電圧検出回路５の出力電圧は低くなり、第２シンクチップクランプ回路２の出力電圧が低くなると、差電圧検出回路５の出力電圧は高くなる動作を行う。つまり、温度変動または製造バラツキ等で第２シンクチップクランプ回路２の出力が変動した電圧だけ、差電圧検出回路５の出力が逆に変動し、第２シンクチップクランプ回路２の出力電圧が常に一定となるように動作し、ビデオ出力信号のシンクチップレベルを一定に維持する。

図４は、温度変動が発生した場合のタイムチャートである。図４（Ａ）は温度変動による各回路の出力電圧を示し、図４（Ｂ）は、ＮＰＮトランジスタ２２の出力信号を示す。図４（Ａ）では、第２シンクチップクランプ回路２の出力が変動すると、第１シンクチップクランプ回路４の出力も同様に変動している。差電圧検出回路５の出力は、第２基準電圧と第２シンクチップクランプ回路４の出力の差電圧とシンクチップレベル電圧を加算して第２シンクチップクランプ回路２に出力する。

例えば、第２シンクチップクランプ回路２に差電圧検出回路５の補正電圧が入力されなければ、破線のように第２シンクチップクランプ回路２の出力が変動するが、補正電圧が入力されるため第２シンクチップクランプ回路２の出力は実線のように一定となる。図４（Ｂ）では、第１シンクチップクランプ回路４の出力が低くなっているが、差電圧検出回路５の出力が高くなり、ＮＰＮトランジスタ２２のエミッタ電圧の出力は常に一定となり、この結果、ビデオ出力信号のシンクチップクランプ電圧は一定となっている。

本発明のビデオ信号クランプ回路の実施の形態を示すブロック図 本発明のビデオ信号クランプ回路の一実施例を示す回路図 本発明の実施例の波形図 図２の実施例で温度変動が発生した場合の電圧変化を示すタイムチャート 従来のビデオ信号クランプ回路の一例を示すブロック図 従来のビデオ信号クランプ回路の波形図

符号の説明

１ ビデオ信号入力端子
２，４ シンクチップクランプ回路
２２，２３，４２，４３ ＮＰＮトランジスタ
２５ コンデンサ
２１，４１ 電源端子
２４，４４，５１〜５４ 抵抗
５５ 差動増幅回路
３，６，９ 基準電圧入力端子
７ シンクチップレベル電圧入力端子
８ ビデオ信号出力端子

Claims (3)

1. ビデオ入力信号にシンクチップレベルをクランプしたビデオ出力信号を出力するビデオ信号クランプ回路において、
   第１基準電圧入力端子からの第１基準電圧に基づく基準電圧を出力する第１シンクチップクランプ回路と、
   前記第１シンクチップクランプ回路が出力する基準電圧と、第２基準電圧入力端子からの第２基準電圧との差電圧を検出し、前者が後者よりも低くなった時は差電圧をシンクチップレベル電圧入力端子から入力されるシンクチップレベル電圧に加算し、高くなった時は減算する差電圧検出回路と、
   前記ビデオ入力信号を入力し、そのシンクチップレベルを前記差電圧検出回路からの出力に基づいて設定する前記第１シンクチップクランプ回路と同構成の第２シンクチップクランプ回路を有することを特徴とするビデオ信号クランプ回路。
2. 前記第１シンクチップクランプ回路が出力する基準電圧と前記第２基準電圧は同じ値に初期設定されることを特徴とする請求項１記載のビデオ信号クランプ回路。
3. 前記第１シンクチップクランプ回路は前記第１基準電圧、前記第２シンクチップクランプ回路は前記差電圧検出回路の出力をそれぞれ第１段トランジスタのベースへ入力し、そのエミッタ・ベース間電圧によりシフトした電圧を第２段トランジスタのベースへ入力し、そのエミッタ・ベース間電圧によりシフトした電圧を出力とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載のビデオ信号クランプ回路。

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