JPH0983362A - フィードバック・クランプ回路 - Google Patents

フィードバック・クランプ回路

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JPH0983362A
JPH0983362A JP7262046A JP26204695A JPH0983362A JP H0983362 A JPH0983362 A JP H0983362A JP 7262046 A JP7262046 A JP 7262046A JP 26204695 A JP26204695 A JP 26204695A JP H0983362 A JPH0983362 A JP H0983362A
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JP7262046A
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Kazuhito Ohashi
一仁 大橋
Takashi Sugiura
崇 杉浦
Masabumi Kamei
正文 亀井
Noriyoshi Osozawa
憲良 遅沢
Tomoichirou Oota
智市郎 太田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 A/D変換器の出力デジタル信号のDC変動
を大幅に軽減できるフィードバック・クランプ回路。 【解決手段】 入力アナログ信号をA/D変換器201
にてデジタル信号に変換した出力Aと、基準レベルBを
コンパレータ202で比較した結果に基づき、入力アナ
ログ信号のDCレベルを制御することで所定のクランプ
動作を行うフィードバック・クランプ回路において、A
/D変換器の変換入力レンジを定める基準電圧入力のV
T、VBの少なくともいずれか一方を、クランプ期間を含
む所定の期間のみ変更するスイッチSW3とSW4、及
びそれらスイッチを制御するクランプパルスCP等で構
成する変更手段を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号をA/D
変換する際に使用するフィードバック・クランプ回路に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】画像信号をA/D変換する際、画像信号
に含まれる黒基準区間をA/D変換入力レンジ内の所定
のDCレベルに固定するために、図12に示すようなデ
ジタルフィードバック型クランプ回路(以下、DFB型
クランプ回路と略す)が使用される場合がある。
【0003】図12において、201はA/D変換器、
202はA/D変換器201の出力をクランプ基準レベ
ル(デジタル値)とレベル比較するためのコンパレー
タ、203はLPF部(例えば、図示のようにR2、C
2等から構成される。もちろん別の構成でも構わない)
である。A/D変換器201のA/D変換入力レンジは
T(上側基準電圧)、VB(下側基準電圧)で定まり、
B〜VTの間の入力信号を、例えば、0〜255の(8
bit出力のA/D変換器の場合)デジタル信号に変換
する。なお、変換は図示しないクロックの“立上がり
“あるいは“立下がり“エッジに同期して行われる。
【0004】コンパレータ202では、A/D変換器の
デジタル出力(A入力)と、クランプ基準レベル(B入
力)の信号レベルの大小を比較する。そして、B≧A、
の時に“H“を出力しそれ以外では“L“を出力する端
子と、A≠B、の時に“H“を出力しそれ以外では“L
“を出力する端子を持つ。
【0005】SW3とANDゲート204では、コンパ
レータ202からの2ケの出力より次の(1)〜(3−
b)の動作を行う。なお、CPパルスは図13のタイミ
ングチャートに示すように、入力映像信号aの黒レベル
期間をクランプするためのクランクパルスbである。 (1)、CPパルスが“L“の時 − SW3はOFF (2)、A=Bの時 − SW3はOFF (3)、CPパルスが“H“、且つA≠Bの時 − SW3はON (3−a)、CPパルスが“H“、且つA>Bの時− SW3はON、出力は “L“ (3−b)、CPパルスが“H“、且つA<Bの時− SW3はON、出力は “H“ つまり、CPパルスが“H“で、且つ、A≠Bの時だけ
SW3は“ON“となり、A>B、A<Bの関係に応じ
て“L“、“H“が出力される。
【0006】一方、CPパルスが“L“あるいはA=B
の時は、SW3はOFFとなり出力はハイインピーダン
ス状態となる。従って、コンパレータ202、SW3、
ANDゲート204によってCPパルス期間のみ、A/
D変換出力Aとクランプ基準レベルBが比較され、以下
の出力を行う。 1、A>Bの時、“L“を出力 2、A=Bの時、ハイインピーダンス 3、A<Bの時、“H“を出力 次のLPF部203ではこれらの出力に対して高周波成
分を取り除く。C1とSW1は通常のパルス(スイッ
チ)クランプ回路を構成し、CPパルス期間だけ入力信
号をLPF部203の出力にクランプするように動作す
る。すなわち、入力信号の黒レベル期間のA/D変換出
力Aが、クランプ基準レベルBより低い場合は、入力信
号のDCレベルを上げるようにクランプ回路が動作し、
入力信号の黒レベル期間のA/D変換出力Aがクランプ
基準レベルBより高い場合は、入力信号のDCレベルを
下げるようにクランプ回路が動作する。
【0007】なお、入力信号の黒レベル期間のA/D変
換出力Aがクランプ基準レベルBと等しい場合は、SW
3がOFFとなってクランプDCレベルを変化させない
動作となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合、C1とSW1で構成するクランプ回路へフィードバ
ックするクランプ電圧(LPF部203の出力)は、A
/D変換出力とクランプ基準電圧(デジタル値)を比較
した結果に基づいて変動するため、入力信号のDCレベ
ルがA/D変換器201の入力レンジにおいて、+1レ
ベル又は−1レベル(256階調の1階調は1レベルと
表す)の変動が発生した後に、入力DCレベルの補正の
ためのフィードバック制御が行われるので、DFBクラ
ンプ回路の出力のデジタル信号には、そのまま±1レベ
ルの信号変動が発生してしまうという問題がある。
【0009】依って、請求項1に記載の発明の目的は、
従来のDFBクランプ回路で問題となっている、出力デ
ジタル信号のDC変動を大幅に軽減できるフィードバッ
ク・クランプ回路を提供することにある。
【0010】更に、請求項2に記載の発明の目的は、請
求項1に記載のクランプ回路において、A/D変換器の
入力レンジを定める基準電圧入力の変更時に生ずる不安
定な状態の影響を避けることができるフィードバック・
クランプ回路を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、A/D変換器の出力を基準レベルと比較
して入力アナログ信号のDCレベルを制御するフィード
バック・クランプ回路において、入力レンジを変更する
手段によりA/D変換器の入力レンジを定める上側およ
び下側基準電圧を、クランプ期間を含む所定期間のみ変
更してA/D変換のビット精度を上げてレベル変動を軽
減し、クランプ期間以外の画像信号入力時におけるDC
レベルとの整合もとれるように構成している。
【0012】
【発明の実施の形態】本出願に係る発明の目的を実現す
る構成は、請求項1に記載のように、入力アナログ信号
をA/D変換器にてデジタル信号に変換した出力を基準
レベルと比較した結果に基づき、入力アナログ信号のD
Cレベルを変更制御することで所定のクランプ動作を行
うフィードバック・クランプ回路において、前記A/D
変換器の変換入力レンジを定める基準電圧入力である上
側基準電圧および下側基準電圧の少なくともいずれか一
方をクランプ期間を含む所定の期間のみ変更する手段を
有することを特徴とするフィードバック・クランプ回路
にある。
【0013】この構成によれば、クランプ期間を含む所
定期間の入力レンジを狭くすることで実効的にA/D変
換の精度を上げることができる。
【0014】本出願に係る発明の目的を実現する具体的
な構成は、請求項2に記載のように、請求項1におい
て、前記入力レンジを変更する手段を制御するための第
1の制御パルスと前記基準レベルとの比較出力を制御す
る第2の制御パルスと前記入力信号をクランプするため
の第3の制御パルスがそれぞれ異なるタイミングを有す
ることを特徴とするフィードバック・クランプ回路にあ
る。
【0015】この構成によれば、入力レンジの変更時等
の不安定な状態による結果が入力側に帰還されないよう
にすることができる。
【0016】
【実施例】
(第1の実施例)以下、本発明の実施例を図に基づいて
説明する。図1は本発明の第1実施例に係るフィードバ
ック・クランプ回路のブロック図である。図2は図1に
示す回路のタイミングチャートである。図1において、
201はA/D変換器、202はA/D変換器201の
出力をクランプ基準レベル(デジタル値)とレベル比較
するためのコンパレータ、203は図のようにR2、C
2等の構成のLPF部(これ以外の構成でも構わない)
である。
【0017】A/D変換器201のA/D変換入力レン
ジは、VT(上側基準電圧)とVB(下側基準電圧)で定
まり、例えば、8bitデジタル信号にA/D変換する
場合、VB〜VTの間の入力信号が0〜255の256階
調のデジタル信号に変換されることになる。(つまり、
入力信号がVBに等しい場合は0、入力信号がVTに等し
い場合は255のデジタル信号に変換される)なお、A
/D変換動作は図示していないクロック入力の立上が
り、又は立下がりに同期して行われる。
【0018】コンパレータ202ではA/D変換器20
1のデジタル信号出力(コンパレータ202のA入力)
と、クランプ基準レベル(コンパレータ202のB入
力)の大小比較を行う。このコンパレータ202からの
出力は次の2種類となる。 (1)、B≧Aの時“H“を出力し、それ以外では“L
“を出力する端子 (2)、A≠Bの時“H“を出力し、それ以外では“L
“を出力する端子 このコンパレータ202の出力(1)、(2)とSW2
とANDゲート204により、次段のLPF部203へ
は次のように制御された信号が出力される。 (3)、A>Bの時“L“ (4)、A=Bの時ハイインピーダンス (5)、A<Bの時“H“ 次のコンデンサC1とSW1はアナログ信号に含まれる
黒レベル期間を、LPF部203出力のDCレベルにク
ランプするためのスイッチクランプ回路を構成してい
る。すなわち、CPパルスの“H“期間のみSW1がオ
ンするため、コンデンサC1のA/D変換入力となる側
の端子がLPF部203の出力と等しくなるように充放
電され、一方、CPパルスが“L“期間はSW1がオフ
となるのでコンデンサC1の電荷が保存されてクランプ
動作を実現する。
【0019】SW3、SW4は本発明のA/D変換器2
01へのVT及びVB入力を切換え入力レンジを変更する
ためのスイツチであり、次のように動作する。 (6)、CPパルスが“H“の時、VT=Vref2、
B=Vref3 (7)、CPパルスが“L“の時、VT=Vref1、
B=Vref4 但し、Vref1〜4の大小関係は次のようになるもの
とする。 Vref1≧Vref2≧Vref3≧Vref4 なお、CPパルスbは図2に示すようなタイミングで、
入力信号aの黒レベル期間をクランプするためのパルス
である。
【0020】図3は図1に示すA/D変換器の入力レン
ジの例を示す図である。つぎに図3他を参照して動作に
ついて説明する。図3中の(a)はCPパルスが“L
“の場合のA/D変換器201の入力レンジであり、図
3中の(b)はCPパルスが“H“の場合のA/D変換
器201の入力レンジであって、図3の(a)ではVr
ef4〜Vref1をデジタル信号の0〜255の25
6階調に変換する状態になっているのに対して、図3の
(b)の場合はVref3〜Vref2を0〜255の
256階調に変換する状態になっている。
【0021】すなわち、CP期間(CPパルスが“H
“の期間)は入力信号をA/D変換するための入力レン
ジVB〜VTが、CP期間以外(CPパルスが“L“の期
間)より狭くなるため、実効的にCP期間のA/D変換
の精度が8bitより大きなbit精度となる。例え
ば、図3の例では(b)の場合(a)に対して約5倍の
精度(bit精度としては略+2bit)で入力信号を
変換することができる。
【0022】従って、入力信号をクランプする時のみA
/D変換のbit精度が上がり、従来例に比較して入力
信号のDC変化が約1/5のデジタル信号として表れ
る。つまり、本実施例では、従来のDFBクランプ回路
に対してデジタル出力信号のレベル変動を約1/5に軽
減できることになる。
【0023】又、A/D変換器201の入力レンジが変
わると、同一入力信号レベルの変換結果(デジタル値)
も変える必要があり、例えば、図1のクランプ回路のク
ランプ基準レベルBとして、図3の(b)のようなVr
efφ=85に設定しても、CPパルスが“L“期間と
なる画像信号をA/D変換する際の、A/D変換入力レ
ンジは図3の(a)のようになるため、画像信号中の黒
レベルガ31になるという事態が発生する。
【0024】この様な不都合を避ける手段としては、例
えば、 (Vref1−Vrefφ)/(Vrefφ−Vref4) =(Vref2−Vrefφ)/(Vrefφ−Vref3) の関係を守れば、画像信号期間の黒レベルと設定したク
ランプ基準レベルとの整合を図ることができる。
【0025】以上説明したように、本実施例では、A/
D変換の入力レンジを狭くして、図3の例で約5倍にA
/D変換のbit精度を上げデジタル出力信号のレベル
変動を軽減することができた。なお、この5倍という精
度は飽くまでも1例である。
【0026】(第2の実施例)次に本発明の第2実施例
について説明する。図4は本発明の第2実施例に係るフ
ィードバック・クランプ回路のブロック図である。図5
は図4に示す回路のタイミングチャートである。
【0027】図4に示す第2実施例と図1に示した前実
施例との相違点は、A/D変換器201へ入力する
T、VBを変更する手段であるSW3、SW4の制御パ
ルスCP1と、LPF部203へ入力するコンパレータ
202の出力を制御するパルスCP2、入力信号をクラ
ンプするクランプパルスCP3が、図1では同一のCP
パルスだったのに対し、それぞれ異なるタイミングを有
しているいる点である。なお、その他の構成と各部の基
本動作は、図1の前実施例と同一なので重複する説明は
省略する。つぎに動作について説明する。
【0028】各制御パルスCP1〜CP3のタイミング
は、例えば、図5に示すように、CP1のH期間がCP
2のH期間を含み且つCP2よりパルス幅が広くなって
いるのは、A/D変換器201のVT、VBの切換え(変
更)にある程度の時間が必要であるためと、VT、VB
切換え時の不安定な状態でデジタル変換された結果が、
LPF部203へ入力するのを避けるための設定であ
る。
【0029】また、CP2のH期間がCP3のH期間を
含み且つCP3よりパルス幅が広くなっているのは、L
PF部203の出力電圧が長い画像信号期間中のコンデ
ンサ部の電荷リーク等により、正確にホールドされてい
ない状態を避けるためと、SW2がOFFする際のスイ
ッチノイズ等の不安定要因の影響が、A/D変換の入力
信号のクランプ電位に出ないようにするためである。
【0030】以上説明したように、第2実施例によれ
ば、デジタル出力信号のレベル変動を軽減する効果の他
に、スイッチング時に発生する過渡的な不安定状態を各
部の制御パルスのタイミングを変更して吸収し、より安
定なフィードバッククランプ回路を構成できている。
【0031】(第3の実施例)次に本発明の第3実施例
について説明する。図6は本発明の第3実施例に係るフ
ィードバック・クランプ回路のブロック図である。図7
は図6に示す回路のタイミングチャートである。
【0032】図6に示す第3実施例が第1、第2実施例
と異なる点は、入力信号のクランプ回路としてコンデン
サの充放電によるC1、SW1によるスイッチ・クラン
プ回路に代えて、加算回路601によりA/D変換器2
01の入力信号のDCレベルを変化させている点と、S
W1を制御していた制御パルスCP3を省略した点であ
る。その他の各部の構成は前実施例と同一である。
【0033】つぎに動作について説明する。図7に示す
加算回路601では入力信号のクランプ動作を、LPF
部203からのクランプ電圧のDC加算により行ってい
る。従って、クランプ動作そのものの精度は改善される
が、全体的にはアナログ入力信号のダイミックレンジに
ある程度制約が加わる。
【0034】また、図7に示すように、制御パルスCP
1とCP2のタイミングを変更して図5の場合と同様な
処理を行っている。なお、その他の各部の基本的動作は
前実施例と同一なので説明は省略する。
【0035】以上説明したように、第3実施例によれ
ば、デジタル出力信号のレベル変動の軽減効果とCP1
とCP2のタイミング変更による効果の他に、スイッチ
クランプ回路に代えて加算回路を採用したので、加算回
路方式自体は周知のものであるが、クランプ動作の高速
安定化を図る上で効果があり、スイッチクランプ回路の
CP3による制御部分が削減できる等の効果がある。
【0036】(第4の実施例)次に本発明の第4実施例
について説明する。図8は本発明の第4実施例に係るフ
ィードバック・クランプ回路のブロック図である。図9
は図8に示す回路のタイミングチャートである。
【0037】図8に示す第4実施例と前第3実施例の相
違点は、図6に示す第3実施例ではLPF部203の出
力を加算回路601に直接入力する構成であったが、本
実施例では、LPF部203の出力をC3とSW5で構
成し制御パルスCP3で制御されるサンプルホールド回
路SH部1201を介して入力する構成とした点であ
る。その他の構成についてはは第3実施例と同一なので
説明は省略する。
【0038】つぎに動作について説明する。前第3実施
例の場合は、LPF部203の出力を直接加算回路60
1に入力する構成のために、LPF部203の内部のコ
ンデンサの電荷リーク等があると、LPF部203出力
のDC信号レベルが変動してしまう。本実施例ではこれ
を避けるためにサンプルホールド回路SH部を挿入して
正確にホールドするように構成している。
【0039】また、サンプルホールド回路1201への
サンプルパルスは図9のようにCP3を用い、CP2の
H期間がCP3のH期間を含むようにして過渡状態の影
響を避ける処理をしている。その他、各部の基本動作は
前実施例と同じなので説明は省略する。
【0040】以上説明したように、第4実施例によれ
ば、デジタル出力信号のレベル変動の軽減効果とCP1
〜CP3のタイミング変更による効果の他に、サンプル
ホールド回路を挿入してLPF部出力をホールドするよ
うに構成したので、サンプルホールド回路方式自体は周
知であるが、クランプ動作を安定化させる効果がある。
【0041】(第5の実施例)次に本発明の第5実施例
について説明する。図10は本発明の第5実施例に係る
フィードバック・クランプ回路のブロック図である。
【0042】図10に示す第5実施例は、図4に示した
第2実施例の回路でクランプ用コンデンサC1と、A/
D変換器201の間にアンプ801を挿入したもので、
その他の構成、基本的動作は図4の場合と同一である。
【0043】通常、画像信号用のA/D変換用ICで
は、アナログ信号の信号レベルが小さくA/D変換の入
力レンジに適合させる場合や、入力インピーダンスが低
い場合等に広帯域のオペアンプを使用するケースが多い
ので、その場合の構成例として特に取り上げたものであ
る。
【0044】(第6の実施例)次に本発明の第6実施例
について説明する。図11は本発明の第6実施例に係る
フィードバック・クランプ回路のブロック図である。
【0045】図11に示す第6実施例と図4に示した第
2実施例の相違点は、本実施例がA/D変換器201の
Tのみを(入力レンジの片側のみ)、SW3によるV
ref1とVref2の切換えにより変更するようにし
て、一方のVBは固定レベルとした点である。その他の
構成は第2実施例と同一である。
【0046】つぎに動作について説明する。図11にお
いて、CP1が“H“の時にはVT=Vref2、VB
Vref4となり、その時の状態が図3の(c)であ
る。このように、A/D変換器201のVTだけを変更
する構成であるが、図3の(c)ではVref2〜Vr
ef4を0〜255の256階調に変換する状態とな
り、図3の(b)の場合とほぼ同じ効果が期待できるこ
とから、コスト上有利となる。
【0047】また、例えば画像信号が負極性の場合に
は、黒レベルがVTの方へ近付くためVTは固定にして、
Bのみを切換えるようにすれば効果的な設定となる。
【0048】なお、これまで本発明では、A/D変換器
のVT、VBの基準電圧を変更する手段としてスイッチに
より切換える例について説明したが、これ以外にも同等
の効果が得られる構成なら如何なる構成でもよく、例え
ば、2個のD/Aコンバータの各出力をA/D変換器の
T、VBへ入力し、各D/Aコンバータへの設定データ
をマイコンより変更制御する等の構成でも可能である。
【0049】
【発明の効果】請求項1に記載の発明にれば、入力アナ
ログ信号をA/D変換器にてデジタル信号に変換した出
力を基準レベルと比較した結果に基づき、入力アナログ
信号のDCレベルを変更制御することで所定のクランプ
動作を行うフィードバック・クランプ回路において、A
/D変換器の変換入力レンジを定める基準電圧入力の上
側基準電圧および下側基準電圧の少なくともいずれか一
方をクランプ期間を含む所定の期間のみ変更する手段を
有しているので、従来のDFBクランプ回路で問題とな
っている出力デジタル信号のDC変動を大幅に軽減する
ことができる。
【0050】請求項2に記載の発明によれば、A/D変
換の入力レンジを変更する手段を制御する第1の制御パ
ルスと基準レベルとの比較出力を制御する第2の制御パ
ルスと入力信号をクランプするための第3の制御パルス
がそれぞれ異なるタイミングを有するように構成したの
で、A/D変換器の入力レンジを定める基準電圧入力の
変更時に生ずる不安定な状態の影響を避けることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るフィードバッククラ
ンプ回路のブロック図である。
【図2】図1に示すフイードバッククランプ回路のタイ
ムチャートである。
【図3】図1に示すA/D変換器の入力レンジの例を示
す図である。
【図4】本発明の第2実施例に係るフィードバッククラ
ンプ回路のブロック図である。
【図5】図4に示すフィードバッククランプ回路のタイ
ムチャートである。
【図6】本発明の第3実施例に係るフィードバッククラ
ンプ回路のブロック図である。
【図7】図6に示すフィードバッククランプ回路のタイ
ムチャートである。
【図8】本発明の第4実施例に係るフィードバッククラ
ンプ回路のブロック図である。
【図9】図8に示すフィードバッククランプ回路のタイ
ムチャートである。
【図10】本発明の第5実施例に係るフィードバックク
ランプ回路のブロック図である。
【図11】本発明の第6実施例に係るフィードバックク
ランプ回路のブロック図である。
【図12】従来のDFB型クランプ回路のブロック図で
ある。
【図13】図12に示す回路のタイムチャートである。
【符号の説明】
201 A/D変換器 202 コンパレータ 203 LPF部 204 ANDゲート SW1 クランプ用スイッチ SW2 コンパレータ出力用スイッチ SW3,SW4 基準電圧入力切換えスイッチ 601 加算回路 1201 サンプルホールド回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遅沢 憲良 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 太田 智市郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力アナログ信号をA/D変換器にてデ
    ジタル信号に変換した出力を基準レベルと比較した結果
    に基づき、入力アナログ信号のDCレベルを変更制御す
    ることで所定のクランプ動作を行うフィードバック・ク
    ランプ回路において、 前記A/D変換器の変換入力レンジを定める基準電圧入
    力である上側基準電圧および下側基準電圧の少なくとも
    いづれか一方をクランプ期間を含む所定の期間のみ変更
    する手段を有することを特徴とするフィードバック・ク
    ランプ回路。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記入力レンジを変
    更する手段を制御するための第1の制御パルスと前記基
    準レベルとの比較出力を制御する第2の制御パルスと前
    記入力信号をクランプするための第3の制御パルスがそ
    れぞれ異なるタイミングを有することを特徴とするフィ
    ードバック・クランプ回路。
JP7262046A 1995-09-18 1995-09-18 フィードバック・クランプ回路 Pending JPH0983362A (ja)

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