JPH0964659A - 差動−シングルエンデッド・ビデオ母線受信装置 - Google Patents
差動−シングルエンデッド・ビデオ母線受信装置Info
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Abstract
れる演算増幅器を使用する必要のない、簡略化されたビ
デオ母線受信機を提供すること。 【解決手段】 相互コンダクタンス増幅器30は、該増
幅器の相互コンダクタンスgm、および増幅器に供給さ
れる第1と第2の差動ビデオ入力信号間の差に正比例す
るビデオ出力信号電流を発生する。1対のバッファ増幅
器10、20が、それぞれのダイオード・スイッチCR
1、CR2を介して、ビデオ入力信号S1、S2を相互
コンダクタンス増幅器のそれぞれの入力31、32に結
合させ、これによって、バッファ・トランジスタについ
てVber 保護が得られると共に、電源停止状態の下で母
線分離が得られる。出力回路50により、相互コンダク
タンス増幅器30の出力電圧がほぼ一定の電圧に調整さ
れると共に、出力信号電流は出力信号電圧に変換され
る。
Description
/ビデオ相互接続システムに関し、特に、このようなシ
ステムに使用するのに適する差動ビデオ母線受信装置に
関する。
相互接続システムはすでに知られており、例えば、ビデ
オテープレコーダ、ビデオディスクプレーヤ、テレビの
チューナ、ビデオカメラ、ビデオモニタなどの、コンポ
ーネント・オーディオ/ビデオ装置を相互接続するのに
使用されている。典型的なシステムでは、制御信号、オ
ーディオ信号およびビデオ信号を含んでいる共用母線
は、種々の装置間で鎖状(ディジーチェーン状)に接続
され、3状態ドライバで駆動されるので母線は、接続さ
れたすべてのオーディオ/ビデオ装置によって、いわば
“共用”される。このようなシステムは、例えば、19
86年4月8日に付与された、“分配・切替えコンポー
ネント・オーディオ/ビデオシステム”という名称の米
国特許第4,581,645号においてベイヤーズ・ジ
ュニア(Beyers Jr.)氏により開示されてい
る。
レビジョン装置用のオーデオ、ビデオおよび制御信号の
相互接続の標準化を検討した。検討中の1つの標準で
は、3状態平衡ライン・ドライバで駆動される撚り線対
ケーブルを使用する、オーデオとビデオの相互接続が提
案されている。複数の装置は“ディジー・チェーン(d
aisy chain)”方式で母線に接続される。母
線は、最初と最後の装置において120オームの負荷で
終端され、中間の装置はブリッジ動作用に接続された比
較的高いインピーダンス入力を有する。このようなシス
テムの一例は、1994年8月8日に出願された“3状
態ビデオ差動ドライバ”という名称の米国特許出願番号
08/294,146においてホワイト(White)
氏他により開示されている。
重要なパラメータは、(i)入力インピーダンス、電源
オンまたはオフで直流から4MHzまで3kオーム、各
ラインから5.0ボルト±0.5ボルトの電位まで1.
5kオーム±未定置、(ii)共通モード電圧6.0ボル
ト、(iii)共通モードの範囲、未定であるが、±2ボル
ト位であると思われる、そして(iv)周波数4MHzで
共通モード阻止率(CMRR)は少なくとも35dB。
を使用すること、例えば、予備電源または精密減衰回路
網を備える(電源停止状態で、望まれる母線分離を行な
うため)、帰還制御される演算増幅器を選択して、利得
および共通モードの要件を満たし且つシングルエンデッ
ドから差動への変換を行うこと、を考えるかも知れな
い。しかしながら、ビデオ母線受信機に対する総合的要
件を満たすために、このような従来の技術を組み合わせ
ると、総合的な母線受信機の設計は、VCR(ビデオテ
ープレコーダ)やテレビジョン受像機のような量産され
る消費者用製品に使用する場合、非常に高価になり且つ
複雑になり過ぎる。
網、あるいは帰還制御される演算増幅器を使用する必要
のない、簡略化されたビデオ母線受信機の必要が存在す
る。本発明はこのような必要を満たすことに向けられて
いる。
受信機は、一定値の相互コンダクタンスを有し、供給さ
れる第1と第2の差動ビデオ入力信号の差に比例するビ
デオ出力信号電流を発生する、差動相互コンダクタンス
増幅器を含んでいる。1対のバッファ増幅器により、ビ
デオ入力信号は、電源停止状態で母線を分離するそれぞ
れのダイーオード・スイッチを介して、差動相互コンダ
クタンス増幅器のそれぞれの入力に結合される。出力回
路により、差動相互コンダクタンス増幅器の出力電圧は
ほぼ一定の電圧に調整され、出力信号電流は出力信号電
圧に変換される。
互コンダクタンス増幅器30を含んでおり、該増幅器
は、それぞれの差動ビデオ入力信号を受信するための第
1と第2の入力(31と32)を備え、一定値の相互コ
ンダクタンス(例えば、図に示す構成要素の値に対し、
約1300マイクロモー)を有し、そしてシングルエン
デツド・ビデオ出力信号電流を供給するための出力35
を備えている。
2(それぞれ入力1と入力2に供給される)を、それぞ
れのダイオード・スイッチCR1とCR2を介して、差
動相互コンダクタンス増幅器30の入力31と入力32
にそれぞれ結合させるために、1対のバッファ増幅器1
0と20が備えられている。
・スイッチCR1とCR2は2つの機能を実行する:
(1)電源(+12ボルト)母線に供給されている時に
差動入力信号S1とS2を増幅器30の入力31と32
に結合させ、(2)そうでない時にはこれらの入力信号
を減結合させる。有利なことに、これによって、電源停
止状態で母線受信機の正の入力信号電圧の範囲は、バッ
ファ増幅器10と20で使用されるトランジスタ(Q1
とQ2)のVber 特性を超えて拡張される。
つの機能を実行する:(1)差動相互コンダクタンス増
幅器の出力電圧をほぼ一定の電圧に調整し、(2)前記
出力電流を出力電圧に変換する。この目的のために、あ
とで詳細に説明するように、この出力回路は、増幅器3
0の相互コンダクタンスgmの逆数よりも所定の量だけ
大きい抵抗値を有する負荷抵抗(R15)を含んでい
る。
ッファ済みビデオ出力信号を供給するビデオ出力信号バ
ッファ増幅器60(オプション)を含み、且つ等しい値
の動作電流I1とI2を差動相互コンダクタンス増幅器
30に供給するのに適する、例示的な二重出力定電流源
40を含んでいる。
ンス増幅器30は1対のNPNトランジスタQ3とQ4
を含み、差動ビデオ信号S1とS2は、それぞれのベー
ス入力抵抗R3とR6を介して、バッファ増幅器10と
20からトランジスタQ3とQ4に供給される。抵抗R
3およびR6の機能は、入力の過渡現象を制限すると共
に、Hre効果(例えば、“H”パラメーター・エミッタ
/ベース間逆電流帰還)を減衰させることであり、これ
によって、バッファ増幅器の高周波の安定性が高められ
る。
ぞれの電流入力端子33と34に接続され、定電流源4
0から供給されるそれぞれ等しい値の定電流を受け取
る。また、これらのエミッタは、増幅器30の相互コン
ダクタンスを決定する相互コンダクタンス制御抵抗R8
を介して結合される。図に示すR8の特定の値(750
Ω)に対し、相互コンダクタンス(gm)は、シングル
エンデツドで約1334マイクロモーに等しい。入力信
号は差動信号なので、総合利得を計算するために、相互
コンダクタンスは2倍(2668マイクロモー)にさ
れ、または利得計算に6dBを加えれば、シングルエン
デツドの値が使用できる。しかしながら、母線受信機の
総合利得の計算は、あとで述べるようにバッファ増幅器
の損失を含めるために変更しなければならない。
及ぼすもう1つの要素は、相互コンダクタンス制御抵抗
R8と並列に接続されたコンデンサC1により与えられ
る。このコンデンサにより、より高い周波数において相
互コンダクタンスの増加すなわち“相互コンダクタンス
のピーキング”が得られる。図に示す回路要素の特定の
値に対し、時定数は約9ナノセカンドに等しく、このた
め、約17MHzの周波数において相互コンダクタンス
が増加し始める。この増加は、もし利用されるなら、総
合的周波数レスポンスを低下させる傾向のある、母線受
信機トランジスタおよび漂遊容量のアルファ・ロールオ
フ(alpha−rolloff)のような、帯域幅劣
化作用を補償するのに役立つ。母線受信機全体の高周波
レスポンスを改善することに加えて、“gm”制御抵抗
R8と並列にコンデンサを含めることにより、共通モー
ド阻止全域がより高い周波数にまで望ましく拡張され
る。
に接続されて、一定の電源電圧(例えば、図に示すよう
に+12ボルト)を受け取り、トランジスタQ4のコレ
クタは、図1の例におけるベース接地増幅器50および
図2の例における電流ミラー増幅器70の機能の1つで
ある、コレクタ電圧調整器に接続される。差動相互コン
ダクタンス増幅器の出力電圧を一定の値に調整すること
に加えて、ベース接地増幅器50(または電流ミラー増
幅器70)は電流/電圧変換器の機能を実行し、相互コ
ンダクタンス増幅器30から出力ビデオ信号電圧を得
る。
0は、電源端子3から接地に至る直列に結合されて分圧
器を形成する抵抗R17とR18を含んでいる。図に例
示する値に対し、この分圧器は12ボルトの電源から約
10.3ボルトの出力電圧を発生する。この電圧は、抵
抗R17と並列に結合されたコンデンサC3により濾波
され、抵抗R16を介して、ベース接地接続PNPトラ
ンジスタQ7のベースに供給される。トランジスタQ7
のVbeを公称600キロボルトと仮定すると、トランジ
スタQ7のエミッタ電圧(相互コンダクタンス増幅器ト
ランジスタQ4のコレクタ電圧)は約10.9ボルトに
調整される。この電圧は調整され、変動しないので、エ
ミッタの負荷抵抗を通る電流は約4ミリアンペア(図に
示された値に対し)の定電流となり、従って、ベース接
地増幅器トランジスタQ7のコレクタ電流は、4ミリア
ンペアから差動相互コンダクタンス増幅器30の出力電
流を引いたものとなる。差動相互コンダクタンス増幅器
の零入力電流は約2mAなので、トランジスタQ7の負
荷抵抗R15で発生される零入力電力電圧は、図に例示
する値に対し、約1.8ボルトである。
は、増幅器30の相互コンダクタンス×負荷抵抗R15
の値−入力バッファ増幅器(10および20)の損失に
等しい。負荷抵抗R15を相互コンダクタンス制御抵抗
R8よりも少し大きくすることにより、入力バッファ増
幅器の損失は効果的に打ち消され、この回路全体につい
て正味差動利得0dBをもたらす。
PNPトランジスタQ1を含み、Q1をコレクタが接地
され、ベースは保護トランジスタを介して入力1に結合
され、エミッタは、スイッチとして働くダイオードCR
1の陰極に結合される。CR1の陽極は、増幅器30の
入力端子31に直接結合されると共に、エミッタ負荷抵
抗R2を介して正の電源端子3に結合される。バッファ
増幅器20の抵抗R4とR5、ダイオードCR2、およ
びPNPトランジスタQ2は、バッファ増幅器10に対
応する回路要素として接続されている。
の機能を実行し、これには以下のものが含まれる:
(1)母線受信機のために比較的高い入力インピーダン
スを提供して、ビデオラインのブリッジを容易にする;
(2)差動段のために比較的低い、平衡ソース・インピ
ーダンスを提供して、共通モード阻止を高める;(3)
PNP構成により、共通モードの入力電圧範囲を大地レ
ベルにまで拡張するのが容易となる。しかしながら、こ
の最後にあげた特徴により、入力バッファ・トランジス
タは、Vber 特性に関して電位の問題に直面する。
波トランジスタは、約6ボルト位のベース/エミッタ間
ダイオード逆破壊電圧(Vber )を有することである。
バッファ増幅器の要件のうちに、電源停止状態の下でビ
デオ母線に負荷をかけないことが含まれており、またビ
デオ母線共通モード電圧は5ボルト±2ボルトであるこ
とを思い起こされたい。もし、電源停止状態の下でトラ
ンジスタQ1とQ2を減結合させるために、CR1とC
R2が備えられていなければ、最大共通モードレベルで
7ボルトのビデオ母線信号は5ボルトのVber を容易に
超えて、ビデオ母線に負荷がかかることになる。勿論こ
れは、ビデオ母線受信機の電源停止状態の下で母線が負
荷されてはならないという要件に正に反する。
R1とCR2を使用してバッファ増幅器の接続を切るこ
とにより、電源がオフの時に、端子1と端子2に接続さ
れたビデオ母線に負荷がかかるのは防止されるが、通常
動作の間に信号の損失をいくらか生じる。この損失が生
じるのは、バイアスがオンになると、ダイオードはかな
りの“オン”抵抗を示し、エミッタ抵抗R2およびR5
と直列になり、分圧器また減衰器の作用が生じるからで
ある。一般に、ダイオードと抵抗による減衰は比較的小
さい。しかしながら、利得を正確を決定するために、相
互コンダクタンス“gm”制御抵抗R8と出力信号負荷
抵抗R15の値を、R15がR8よりも少し大きくなる
ようにスケーリングして、この信号の損失が補正され
る。図に例示する値の場合、抵抗R15は抵抗R8の約
1.2倍である。これによって、スイッチ(CR1とC
R2)の損失および他のすべての総合的な母線受信機の
損失を補償するのに十分な超過利得(約1.6dB)が
得られる。
流源40は、電源端子3と接地間に直列に接続され分圧
器を形成する抵抗R13とR14を含んでいる。このよ
うにして発生される電圧(図に示す要素の値の場合1.
67ボルト)は、コンデンサC2により平滑化され、そ
れぞれの保護抵抗R11とR12を介して、電流源トラ
ンジスタQ5とQ6のそれぞれのベース電極に結合され
る。トランジスタQ5とQ6のエミッタはそれぞれの抵
抗R9とR10を介して接地される。図に示す要素の値
の場合、分圧器R13−R14によりベース電極に1.
67ボルトが供給され、Vbeが600ミリボルトである
と仮定すると、エミッタ抵抗R9とR10に生じるエミ
ッタ電圧は約1.07ボルトになる。従って、各抵抗は
約2mAの定電流を伝導し、この電流量は差動相互コン
ダクタンス増幅器30に供給される。
は出力端子4に印加され、比較的高い入力インピーダン
ス(例えば、抵抗R15の値よりも相当に大きい)の外
部装置に加えられる。入力インピーダンスのより低い負
荷に対しては、抵抗R15からの出力信号は、バッファ
増幅器60を介して、出力端子5に結合される。増幅器
60は、本例では、エミッタホロワPNPトランジスタ
Q8を含み、Q8のコレクタは接地され、ベースはR1
5に結合され、エミッタは出力端子5に直接結合される
と共にエミッタ抵抗R19を介して接地される。動作
中、このエミッタホロワ・トランジスタはほぼ1の電圧
利得を呈し、外部負荷を駆動するために出力インピーダ
ンスを減少させる。
くつかの点で“電流ミラー増幅器”として機能し、信号
電流を反射してトランジスタQ4のコレクタから負荷抵
抗R15を通って大地に戻す。これに代わる方法とし
て、図2に示すように、電流ミラー増幅器とバイアス電
流源を使用する。図2で、トランジスタQ4のコレクタ
(差動相互コンダクタンス増幅器30の出力)は、ダイ
オードCR3の陰極と、PNPトランジスタQ7のベー
スに結合され、Q7のコレクタは、前の例と同様に、負
荷抵抗R15を介して接地される。トランジスタQ7の
エミッタとダイオードCR3の陽極はいずれも正の電源
端子に結合され、従って、PNP型の電流ミラー増幅器
を形成する。共通モードの出力電流を負荷抵抗R15に
供給するために、ミラー増幅器70の入力(すなわち、
CR3)は抵抗R20を介して接地される。図に示す値
の電源電圧および抵抗の場合、抵抗R20はミラー増幅
器に約2mAを供給し、ミラー増幅器は負荷抵抗R15
に、2mAに増幅器30の差動出力電流を加えたものに
等しい出力電流を供給する。
増幅器50と比較して考察すると、両回路は、大地電位
と関連して負荷抵抗R15に電圧を発生することが注目
される。これは、電源電圧が出力信号に影響されるのを
避けるのに望ましく、従って、電源阻止が十分に維持さ
れる。電流ミラー増幅器70の電流利得が1であるなら
ば、総合利得は、ベース接地増幅器を使用する前例にお
けるのと同じになる。更に詳細に言うと、図2の例の総
合電圧利得は、増幅器30の相互コンダクタンス×ミラ
ー増幅器70の電流利得+6dB−入力バッファ増幅器
10および20の損失となる。この利得計算が図1の計
算と異なるのは、ミラー増幅器70の電流利得の項が含
まれていることだけである。この項は、図1の計算で
は、ベース接地増幅器の電流利得が1なので現れない。
ようなベース接地増幅器は、以下の2つの理由で、電流
ミラー増幅器(例えば増幅器70)よりも好ましい。第
1に、信号電流が変動するため、ダイオードCR3に変
動電圧が発生するので、差動相互コンダクタンス増幅器
のトランジスタQ4はある程度のMiller効果を受
ける。これとは対照的に、増幅器50のようなベース接
地増幅器を使用すると、トランジスタQ4のコレクタに
おいて非常に高度の電圧調整が得られるので、相互コン
ダクタンス増幅器30に著しいMiller帰還効果は
及ぼされないであろう。
/電流変換器として、電流ミラー増幅器よりむしろベー
ス接地増幅器を使用する第2の利点は、ベース接地増幅
器の利得は正確に知られており、1に非常に近いという
ことである。対照的に、電流ミラー増幅器の利得は、電
流ミラー増幅器が負帰還抵抗を備えていなければ、相対
的な接合領域(junction areas)に依存
するので、利得の計算が不安定になる。一方、もしエミ
ッタ負帰還抵抗を使用して電流ミラー増幅器の利得を安
定化しようとすれば、その結果は、入力インピーダンス
の増加となり、そのため、Miller効果が悪化する
という望ましくない結果となり、高い周波数における総
合周波数レスポンスが低下する。
定性、広範囲の共通モード入力電圧が得られ、予備電源
の必要が無くなり、電源停止状態の下で入力母線に負荷
をかけない。
図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 差動−シングルエンデッド・ビデオ母線
受信装置であって、 出力を備え、相互コンダクタンスと供給される第1と第
2の差動ビデオ入力信号の差に比例するビデオ出力信号
電流を供給する相互コンダクタンス増幅器と、 差動ビデオ入力信号をそれぞれのダイオード・スイッチ
を介して前記相互コンダクタンス増幅器のそれぞれの入
力に結合させる1対のバッファ増幅器と、 前記相互コンダクタンス増幅器の前記出力をほぼ一定の
電圧に調整し且つ前記出力信号電流を出力信号電圧に変
換する出力回路とを含んでいる、前記受信装置。 - 【請求項2】 前記母線受信機が電源端子を含み、 前記ダイオード・スイッチは、電源が前記電源端子に供
給された時に前記差動ビデオ信号のために閉路を提供
し、そうでない時は開路を提供するようにバイアスされ
る、請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記出力回路はベース接地増幅器を含
み、該ベース接地増幅器は、前記ビデオ出力信号電流を
受け取るために前記相互コンダクタンス増幅器の前記出
力に結合され且つ零入力動作電流源にも結合される入力
を備えると共に、前記ビデオ出力信号電圧を発生するた
めに負荷に結合される出力を備えている、請求項1に記
載の装置。 - 【請求項4】 前記バッファ増幅器の各々は、前記ビデ
オ入力信号のうちの1つが供給されるベースと、接地さ
れたコレクタと、前記ダイオード・スイッチのうちの1
つおよび負荷抵抗を介して供給電圧源に結合されるエミ
ッタを有するPNPトランジスタを含んでいる、請求項
1に記載の装置。 - 【請求項5】 前記相互コンダクタンス増幅器は、それ
ぞれのベース電極が前記第1と第2の差動ビデオ入力信
号を受け取るように結合され、それぞれのエミッタ電極
がそれぞれのエミッタ電流を受け取るように結合され且
つ相互コンダクタンス制御抵抗を介して互いに結合され
ている第1および第2のトランジスタを備え、該第1の
トランジスタのコレクタは供給電圧源に結合され、該第
2のトランジスタのコレクタは前記相互コンダクタンス
増幅器の出力端子に結合されている、請求項1に記載の
装置。 - 【請求項6】 前記相互コンダクタンス増幅器は、前記
差動ビデオ入力信号がベース電極に供給される第1およ
び第2のトランジスタのエミッタ電極間に並列に結合さ
れる相互コンダクタンス制御抵抗と相互コンダクタンス
・ピーキング・コンデンサを備え、各トランジスタのコ
レクタ電極はそれぞれのほぼ等しい一定の電圧を受け取
るように結合されている、請求項1に記載の装置。 - 【請求項7】 それぞれの差動入力信号を受け取る第1
および第2の入力を備え、且つ前記差動入力信号の差に
比例すると共に相互コンダクタンス増幅器内の相互コン
ダクタンス制御抵抗の値に反比例する出力電流を発生す
る出力を備えている前記相互コンダクタンス増幅器と、 前記第1および第2の差動入力信号をそれぞれ前記相互
コンダクタンス増幅器のそれぞれの入力に結合させる1
対のバッファ増幅器であって、各バッファ増幅器は、関
連する入力バッファ・トランジスタのVber 特性の最大
値を超える拡張された正の入力電圧範囲が得られるよう
に結合されたダイオードを含んでいる前記1対のバッフ
ァ増幅器と、 前記相互コンダクタンス増幅器の出力に結合され、該増
幅器の出力電圧をほぼ一定値に調整すると共に、負荷抵
抗を含み、前記増幅器の前記出力電流を該出力電流に比
例する出力電圧に変換するための出力回路とから成る、
差動−シングルエンデッド・ビデオ母線受信装置。 - 【請求項8】 前記出力回路は、前記相互コンダクタン
ス増幅器の前記出力電流および供給される零入力電流を
受け取るように結合された入力を備え、且つ負荷抵抗を
介して基準電位源に結合されて前記ビデオ出力信号電圧
を発生する出力を備えるベース接地増幅器を含んでい
る、請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 前記出力回路は、前記相互コンダクタン
ス増幅器の前記出力信号電流および供給される零入力バ
イアス電流を受け取るように結合された入力を備え且つ
負荷抵抗を介して基準電位点に結合された出力を備える
電流ミラー増幅器を含んでいる、請求項7に記載の装
置。
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