JPH0550912B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、テレビジヨン受像機中の映像管の
ような映像再生装置に高レベル・ビデオ出力信号
を供給するための映像管駆動増幅器に関するもの
である。特に、この発明は、増幅器の帯域幅なら
びに高周波応答性を増大させるために配置された
抵抗性素子を含む負帰還回路網を具えた駆動増幅
器に関するものである。

＜発明の背景＞ 負帰還回路網を具備したビデオ駆動増幅器はし
ばしばテレビジヨン受像機の映像管の強度制御電
極（例えばカソード）に高レベル・ビデオ信号を
供給するために使用される。帰還回路網は増幅器
の信号利得を設定し、増幅器の出力における直流
動作電圧を安定化させるのを助ける作用をもつて
いる。帰還回路網はまた増幅器の出力インピーダ
ンスを低くする作用を有しており、それによつて
増幅器の出力回路に付帯する寄生容量の帯域幅制
限効果を減少させ、増幅器の帯域幅および高周波
応答性を改善することができる。増幅器の出力回
路に１個あるいはそれ以上のピーキング・コイル
を設けることによつても増幅器の高周波応答性を
さらに改善することができる。しかしながら増幅
器の出力回路に高周波ピーキング回路を使用する
と、追加された回路の費用が高くなり、またその
素子を使用することにより回路が複雑になること
から好ましくない。

映像管の駆動増幅器の高周波応答性は、帰還回
路網中に含まれる抵抗器に付帯する寄生容量と共
同して増幅器の出力回路に付帯する寄生容量の効
果によつて制限される可能性のあることが判つ
た。

＜発明の概要＞ この発明の原理によれば、駆動増幅器の高周波
応答性は、増幅器の出力から入力へ直列に結合さ
れた複数の帰還抵効器によつて向上する。複数の
抵抗器の全抵抗値は、複数の抵抗器を使用しない
ときに増幅器の所望の信号利得を得るのに必要と
する単一の抵抗器の値に実質的に等しい。複数の
抵抗器の値が互いに異つた値である場合は、最も
大きな値をもつた抵抗器を増幅器の出力に直接結
合すると、増幅器の高周波応答性は、増幅された
出力信号中に相当な大きさをもつた好ましくない
リンギングを生じさせることなく大幅に向上させ
ることができるということが判つた。

＜実施例の詳細な説明＞ 以下、図を参照しつゝこの発明の実施例につい
て詳細に説明する。

第１図において、信号源１０からのビデオ信号
は入力信号結合回路網１２を含む入力信号路を経
て映像管駆動増幅器に供給される。映像管駆動増
幅器はトランジスタ２０と２２を含むカスコード
増幅器からなる。入力増幅トランジスタ２０は共
通エミツタ増幅段として構成されており、出力増
幅トランジスタ２２は共通ベース増幅段として構
成されている。増幅されたビデオ信号はトランジ
スタ２２のコレクタ出力回路中の負荷抵抗器２４
（例べば12キロオーム）の両端間に発生し、電流
制限抵抗器３８（例えば2.2キロオーム）を含む
出力信号路を経て映像再生用の映像管３５のカソ
ード映像強度制御電極３０に供給される。抵抗器
３８は映像管のアークによつて生ずる過渡的高電
圧によつて映像管の駆動増幅器が破壊されるのを
防止するための保護装置として作用する。映像管
の駆動段用の動作用電源電圧はDC電圧源Ｂ＋（例
えば＋230ボルト）によつて供給される。カラ
ー・テレビジヨン受像機の場合は、赤、緑、青の
カラー映像を表わすビデオ信号をカラー映像管の
関連するカソード電極にそれぞれ供給するために
３個の映像管駆動増幅器を必要とする。複合放送
テレビジヨン信号から引出されて映像管駆動増幅
トランジスタ２０，２２によつて増幅されたビデ
オ信号は０Hzから約4MHzの周波数帯域幅を含ん
でいる。

映像管の駆動増幅器に対する負帰還は、トラン
ジスタ２２のビデオ信号のコレクタ出力からトラ
ンジスタ２０のベース入力におけるビデオ信号入
力結合路へ直列に結合された抵抗器Ｒ１とＲ２と
からなる抵抗性回路網５０によつて与えられる。
トランジスタ２０のベース力は仮想アース点を示
す。すなわちトランジスタ２０の静ベース電位
は、トランジスタ２０のエミツタにおけるアース
電位と、トランジスタ２０の実質的に一定の±
0.7ボルトのベース・エミツタ間接合オフセツト
電圧との和に等しい比較的低い一定の電位に相当
する。

増幅器２０，２２の信号利得は、帰還抵抗器Ｒ
１とＲ２の値の合計値対増幅トランジスタ２０の
入力への入力結合回路網１２によつて表わされる
入力インピーダンスの値（例えば３キロオーム）
の比によつて決定される。信号源１０に対する出
力負荷を表わすこのような入力インピーダンスの
値は、信号源１０の出力回路に過大な電力消費を
伴なう過大な電流が流通することがないように充
分に高くあるべきである。ビデオ信号源１０が集
積回路装置に相当する場合は、上記のような過大
な電流の導通および電力消費は不経済でしかも集
積回路装置に破壊的な熱ストレスを与える可能性
があることから、上記の配慮は特に重要である。
この例では、抵抗器Ｒ１とＲ２の値の和によつて
決定される帰還抵抗値は、160キロオーム程度で、
これは増幅器に約54の信号電圧利得を与えられ
る。帰還抵抗器の値が比較的大きいと、駆動増幅
器の電力消費を小さくするのを助けることができ
るという効果がある。

複数の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の代りに単一の帰還抵
抗器（例えば16キロオーム、1/2ワツト、カーボ
ン膜抵抗）を使用することによつても所望の信号
利得をもつた増幅器を得ることができる。しかし
ながら単一の帰還抵抗器よりも複数個（例えば２
個）の抵抗器を使用すると、増幅器の高周波応答
性が著しく向上することが判つた。単一の抵抗器
を使用すると、寄生容量が増幅器の高周波応答性
を制限するという好ましくない効果が一層大きく
なる。しかしながら複数の帰還抵抗器を使用して
高周波応答性を高めると、増幅された信号の振幅
の過渡変化に伴つてリンギングのような好ましく
ない特性が現われる可能性がある。広帯域である
と、再生されたビデオ映像の鮮明度を向上させる
ことができるので、殆んどのビデオ信号処理に適
用することが望ましい。広帯域増幅装置を使用し
たときに現われる可能性のあるリンギングのため
に、広帯域信号処理によつて得られる良好な映像
の鮮明度を低下させるという好ましくない現象が
現われる。表示された映像中に現われるこのよう
な信号リンギングの可視効果は、映像の変移部の
端縁に沿つて現われるゴースト効果あるいはスト
ライプド（縞）効果に似ている。

帰還回路網５０の抵抗器Ｒ１およびＲ２は、映
像管駆動増幅器２０，２２の高周波応答性を大幅
に改善することができ、しかも増幅器の出力信号
中のリンギングによる映像の歪効果を実質的に減
少させることができるように配置されている。こ
れは、異つた値をもつ複数の帰還抵抗器Ｒ１，Ｒ
２を使用し、最も大きな値をもつた抵抗器Ｒ１を
出力トランジスタ２２の出力回路に最も近い位置
に配置することによつて実現される。この実施例
では、抵抗器Ｒ１は130キロオームの値を持ち、
１／２ワツトのカーボン被膜装置に相当し、抵抗器
Ｒ２は33キロオームの値を持ち、1/4ワツトのカ
ーボン被膜装置に相当する。

次に上記の結果が得られる理由を説明する。

各種の形式の寄生容量が帰還回路網５０の周波
数応答性に影響を与える。とりわけ、これらの寄
生容量のうちで大きな意味をもつのは第１図に示
すＣ１，Ｃ２，Ｃ３である。容量Ｃ１は、抵抗器
Ｒ１自体に付帯する寄生容量（1/2ワツトの装置
で約0.3pf）と、トランジスタ２２のコレクタに
おける回路接続と抵抗器Ｒ１とＲ２との接続点に
おける回路接続との間に現われる可能性のある線
路容量とからなる。容量Ｃ２は抵抗器Ｒ２自体に
付帯する寄生容量（1/4ワツトの装置で約0.2pf）
と、関連する浮遊接続容量および浮遊線路容量と
からなる。容量Ｃ３は抵抗器Ｒ１とＲ２との接続
点における回路接続に関連するアースへの寄生容
量からなる。これらの寄生容量の値は、例えば、
使用される回路接続の形態、および回路のレイア
ウト（例えばアースの接続点に関する回路のレイ
アウト、回路素子の物理的な接近程度）によつて
影響される。

このような寄生容量の値は、大抵の場合、正確
に決定あるいは測定するのが困難であるが、時に
は許容できる程度の精度を持つて概算することが
できる。この例では、抵抗器Ｒ２は1/4ワツトの
抵抗器Ｒ２に比して物理的に大きな1/2ワツトの
装置であり、また出力トランジスタ２２のコレク
タには相当な大きさの寄生容量が現われるから、
容量Ｃ１は容量Ｃ２よりもかなり大である。出力
トランジスタのコレクタに現われる容量について
言えば、増幅器の負荷抵抗器２４は一般に比較的
大きな電力（例えば２ワツトあるいはそれ以上）
の抵抗器であり、熱放散をよくするためにこの抵
抗器２４を関連する印刷回路板上に持上げるため
の手段を含む対応する寸法をもつた接続用の装置
を具備している。このような接続用の装置は寄生
容量Ｃ１にかなりの大きさの成分を加えることに
なる。また、こゝではトランジスタ２２のコレク
タと抵抗器２４，３８およびＲ１が相互に接続さ
れ、配置される態様も寄生容量に影響を与える要
因になる。さらに容量Ｃ１とＣ２の値は抵抗器Ｒ
１，Ｒ２の各値には比較的無関係なことが判つ
た。

前に述べたように、映像管駆動増幅器の高周波
応答性は１個よりも２個の帰還抵抗器を使用する
ことによつて改善される。この効果を一般的な意
味で図式に説明するために、第２図に帰還抵抗器
の値の各種の組合せに対する高周波数の−3db点
における、駆動増幅器の概略的な高周波応答能力
を示す。説明を簡単にするために、0.2pfの関連
する寄生容量をもつた1/4ワツトの抵抗器を使用
するものと仮定し、また他の浮遊容量効果を無視
する。

第２図において、横軸は帰還抵抗器の値相互間
の比Ｋを0.01乃至100の範囲で示す。縦軸は基準
となる高周波数ｆ（例えば4MHz程度）に対する規
格化された増幅器の高周波応答性を示す。1.75f
乃至2f間の最高高周波応答性（−3db点における
上限周波数に対応する）は、２個の帰還抵抗器の
値が等しい、例えば1/4ワツト、82オームの場合
に相当する抵抗比Ｋ＝１に関連している。最低高
周波応答性はＫ＝0.01およびＫ＝100の近傍にお
ける抵抗比に関連している。この状態は160キロ
オームの帰還抵抗器を１個使用する場合に相当す
る。

従つて、改善された周波数応答性は、１個の抵
抗器よりも２個の抵抗器を使用した場合、特にこ
れらの抵抗器の値の比が１：10（Ｋ＝0.1）乃至
10：１（Ｋ＝10）のときに得られる。一例として、
一般に２個の帰還抵抗器の値がＫ＝0.25の比に相
当するときには1.35fの上限周波数（例えば、4M
Hzの基準周波数に対して5.4MHz）が期待できる。

しかしながら、増幅器の最高周波数応答性を得
るために、等しい値の２個の帰還抵抗器を使用す
ると、第３図の波形Ａによつて示すように増幅器
の出力信号中にリンギングが生ずる。波形Ａは仮
想線の形で示した増幅器の入力信号に応答して生
成される映像管の駆動増幅器から得られる出力信
号に相当するものである。入力信号および対応す
る出力信号Ａは、プリシユートおよびオーバシユ
ート信号成分によつて与えられるピーキングをも
つたピーク付与白−黒レベル振幅変化をもつてい
る。出力信号Ａの白レベルには、この出力信号Ａ
に応答して再生される映像の質および細部を悪化
させる好ましくないリンギング成分を伴つてい
る。黒レベルから白レベルへのビデオ信号の振幅
変化の40％にも達する大きな振幅をもつたリンギ
ング成分が観察される。

映像管駆動増幅器の高周波応答性は、帰還抵抗
器相互間の抵抗比Ｋを変えることによつて最高周
波数限界（第２図の２ｆ）から低下する。しかし
ながら、小さな33キロオームの抵抗器を増幅器の
出力に最も近づけて配置したときは、リンギング
の問題は解消しないことが判つた。特に第１図の
帰還抵抗器Ｒ１として33キロオーム、1/4ワツト
の抵抗器を選択し、抵抗器Ｒ２として130キロオ
ーム、1/2ワツトの抵抗器を選択したときは、ビ
デオ信号の変化の約25％の振幅をもつたリンギン
グが存在した。

しかしながら、より大きな値をもつた抵抗器を
増幅器の出力に最も近づけて配置したとき、すな
わち第１図に示すＲ１が上記の130キロオームの
抵抗器に相当するときは、リンギング成分の振幅
は著しく減少することが判つた。この場合は、リ
ンギング成分は第３図の波形Ｂによつて示すよう
に、ビデオ信号の黒レベルから白レベルへの変化
の10％以下の無視し得る振幅となることが判つ
た。

上記の点に関連して、駆動増幅器の信号利得
は、複素周波数（または“Ｓ”平面）で次の式に
よつて定義づけられることが判る。

−１／RIN・C1＋C2＋C3／C1・C2
・Ｓ＋１／Rp（C1＋C2＋C3）／（Ｓ＋１／R1・C1）・（
Ｓ＋１／R2・C2） こゝでRIN入力トラジスタ２０が呈する入力
インピーダンス、 Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ抵抗器Ｒ１，Ｒ２の値を
示し、 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はそれぞれ容量Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３の値に相当し、 Rpは抵抗器Ｒ１，Ｒ２の並列接続合成抵抗値
に相当し、 Ｓはj2πfで、ｆは周波数に相当する。

この式で、項Ｓ＋１／R1・C1、Ｓ＋１／R2・C2は、 そこから周波数応答性が−6db／オクターブで低
下する分離“極”周波数位置を示す。項Ｓ＋
１／Rp（C1＋C2＋C3）は、そこから周波数応答性が ＋6db／オクターブで上昇する単一の“ゼロ”周
波数位置を示す。従つて、“極”周波数項は増幅
器の高周波応答性の低下を生じさせ、反対に“ゼ
ロ”周波数項は増幅器の高周波応答性を強調し、
増幅器の帯域幅を拡大するように働く。

所定の極周波性の位置に対しては、“ゼロ”周
波数を減少させることにより増幅器の帯域幅を拡
大し、−3db点の高周波数の限界を高くする。す
なわち、増大する“ゼロ”周波数応答の効果を早
めて、増幅器の振幅対周波数応答性は早く（すな
わち低い周波数で）増大しはじめるようにされ
る。−3db点における最大帯域幅と高周波数の限
界の状態は等しい値の帰還抵抗器を使用した場合
に存在する。この場合、Rpは最大で、関連する
“ゼロ”周波数は最小値にある。

増幅器の高周波応答性は、増大する“ゼロ”周
波する応答性の効果を遅くする（すなわち比較的
高い周波数で）ことによつて減少させることがで
きる。この効果は、前記の式における“ゼロ”周
波数が増大するように、相互に異つた値の抵抗器
Ｒ１およびＲ２を選択することによつて得られ
る。この場合は、抵抗器Ｒ１とＲ２の並列組合わ
せは、これらの抵抗器の値が離れるにつれて段々
と小さくなるので、Rpはもはや最大ではなくな
る。このような方法で増幅器の高周波限界を単純
に減少させるだけでは前述の信号のリンギングの
問題を充分に解消することはできない。増大する
“ゼロ”周波数の応答性と減少する極周波数の応
答性との相互作用が周波数スペクトルの高周波部
分にピーク（例えば３乃至4MHzの間のピーク）
を作るとき、上記のリンギングに関する問題は特
に重要になる。

より大きな値の帰還抵抗器Ｒ１を増幅器に最も
近づけて配置すると、増幅器の所望の上限周波数
の範囲（３乃至5MHz）の近傍に極周波数を作る
ことができる。その結果、このような構成は増大
する“ゼロ”周波数の応答性に関連するピーキン
グ特性を、リンギング成分の振幅を充分に減少さ
せるに充分な量オフセツトすることができる。

130キロオームの抵抗器Ｒ１と33キロオームの
抵抗器Ｒ２とをもつた第１図に示す形式の映像管
駆動増幅器は、出力信号中に認識し得るリンギン
グ成分を伴なうことなく約5.5MHzの帯域幅を示
すことが確認された。Ｋ＝0.14（R1＝139キロオ
ーム、R2＝20キロオーム）乃至Ｋ＝0.43（R1＝
110キロオーム、R2＝47キロオーム）の抵抗比で
は、好ましくない大きさの信号リンギングを導入
することなく改善された増幅器の帯域幅と高周波
応答性が得られた。抵抗比Ｋ＝0.14では、選択さ
れた好ましい抵抗比Ｋ＝0.25に比してリンギング
はさらに小さくなるが、帯域幅は若干小さくな
る。また抵抗器Ｋ＝0.43では、信号のリンギング
は多少大きくなるが、より大きな帯域幅が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による関連する帰還抵抗性回
路網を具えた映像管駆動増幅器を含むテレビジヨ
ン受像機の一部を示す図、第２図はこの発明によ
る増幅器の特徴を示す図、第３図はこの発明によ
る増幅器の応答性を説明するための信号波形を示
す図である。 １０……信号源、１２……入力信号路、２０，
２２……増幅器、５０……負帰還回路、Ｒ１……
抵抗器（大）、Ｒ２……抵抗器（小）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビデオ信号源から供給されるビデオ信号に応
   答してビデオ情報を表示させるための映像再生装
   置と、該映像再生装置に上記ビデオ信号を供給す
   るための駆動増幅段とからなり、 該駆動増幅段は、入力信号路と、上記ビデオ信
   号源より上記入力信号路を経て伝送される入力ビ
   デオ信号を受信する信号入力および増幅されたビ
   デオ信号を上記映像再生装置に供給する信号出力
   を具備した増幅器と、該増幅器の出力から上記入
   力信号路に結合された負帰還路とからなり、 上記負帰還路は、上記駆動増幅段の上記信号出
   力および当該負帰還路に付帯する寄生容量と相互
   に作用し合つて上記増幅器の高周波応答性にリン
   ギングを生じさせる傾向をもつた抵抗を示し、 上記のリンギングの大きさを減少させるため
   に、上記負帰還路中の抵抗は該負帰還路中の直列
   に接続された相互に異つた値をもつた複数の抵抗
   器によつて与えられ、且つ上記複数の抵抗器のう
   ちの他のものよりも大きな抵抗値をもつた１つの
   抵抗器が上記増幅器の出力に最も近く設置されて
   いる、ビデオ信号処理装置。