JPS6038909A - 非直線性回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、入力信号対出力信号の間係を人為的に非直線
性にする際に用いて好適な非ｆｉ、を今性回路に関する
。

〔背景技術〕

前述の如き非直線性回路は、アナログ演算回路やビデオ
カメラにおけるガンマ補正回路に使用さｈている。

〔目的〕

本発明の目的は、入力信号対出力信号の非直線性特性の
精度が良好である上に、所望の非直線性を容易に得るこ
とのできる非直線性回路を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明の概要を簡単に説明すれば
、下記のとおりである。

すなわち、任意倍の増幅を行う増幅回路の出力段に直列
接続されたｎ個のダイオード負荷を設け、その出力信号
を電流径路に直列接続されたｍ個のダイオードを設けた
増幅回路に供給することにより、ダイオードの個数ｍ、
ｎの比によって任意の非直線性特性を得るという本発明
の目的を達成するものである。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図を参照して、本発明を適用した
非直線性回路の一実施例を述べる。なお、第１図は半導
体集積回路（以下においてＩＣという）化された非直線
性回路の回路図である。

ＩＣの外部接続端子である１番端子には、電圧レベルの
調整可能な入力信号Ｖｉｎが供給される。

差動対に構成されたトランジスタＱｌ、Ｑ２は、電圧−
電流変換動作を行う。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、差動増幅を行
う際のダイナミックレンジを調整するためのものであり
、トランジスタＱｌ、Ｑ２の歪を無視できる値まで低減
するため抵抗Ｒ１゜Ｒ２の抵抗値はトランジスタＱｌ、
Ｑ２の内部非線型エミッタ抵抗より十分大きな値に設定
されている。抵抗Ｒ３は、１０１のＩｒ！ｔｌｉを行う
ためのものであり、−Ｖａｅは負極性の電源電圧である
。

ダイオード接続されたトランジスタＱ３．Ｑ４は、トラ
ンジスタＱ１の負荷回路として動作し、電流−電圧変換
動作を行う。なお、第１図には、直列接続された２個の
トランジスタＱ３．Ｑ４を示しているが、これは図示の
便宜のためであり、実際には所望の非直線性特性に合せ
てｎ個のトランジスタが使用される。

ダイオード接続されたトランジスタＱ５．Ｑ６は、トラ
ンジスタＱ２の負荷回路として動作し、電流−電圧変換
動作を行う、なお、第１図には、直列接続された２個の
トランジスタＱ５．Ｑ６を示しているが、これは図示の
便宜のためであり、実際には所望の非直線性特性に合せ
てｎ個のトランジスタが使用される。

ところで、入力信号Ｖｉｎが供給されると、その電圧レ
ベルによって、＋Ｖｃｃｔ’ｌ！源からトランジスタＱ
３．Ｑ４．Ｑｌ、抵抗Ｒ１に電圧１１が流れる。また、
差動増幅回路がダイナミックレンジ内で動作していれば
、＋Ｖｃｃ電源からトランジスタＱ５．Ｑ６．Ｑ２抵抗
Ｒ２に電流Ｉ２が流れる。

そして、電流ＩＩ、工２の和の電流が、前記電流１０１
となる。

ここで、電流ＩＩ、Ｉ２の比を１：ｘｌとする。

また、トランジスタＱ３．Ｑ４及びＱ５．Ｑ６が立上り
特性において使用されるとする。一般にダイオードを流
れる電流ｔｔｌとすると、既に当業者間で知られている
次式（１）により、電圧Ｖが決定される。

飽和電流Ｉｓは通常の動作電流工と比校すると十分小さ
く無視可能であるため、（１）式は（２）式のように近
似できる。

ｃＴ ここで、−＝　ｈとおくと ■ Ｉ　＝　Ｉｓ　ｅＸｐ−・・・φ・・・・・・・・・・
−・・・・・・・・−・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・　（３）１ ｖ＝ｈΩｎ□　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・　（７）Ｉｓ 従って、電流１１が流れるトランジスタＱ３の電圧ＶＱ
３と電流Ｉ　２＝＝Ｘｉ・Ｘｌが流れるトランジスタＱ
５の電圧ＶＱ５の差電圧ΔＶ＝ＶＱ５−ＶＱ３は下記の
ようにめらハる。

ΔＶ＝ＶＱ５−ＶＱ３ 前記（９）式から工１・Ｉｓを消去すると、Δｖ＝ｈ−
患ｎ−Ｘ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・−・・・・・・・・・・・・・
（１０）を得る。

そして、ダイオード接続トランジスタＱ３゜Ｑ４及びＱ
５．Ｑ６が各ｎ個であるとすれば、出カラインＡ、Ｂ間
に表われる出力電圧ΔｖＴは、ΔＶＴ　＝ｎ　ｈ　Ｑ　
ｎＸ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（１１）で法さハる。

すなわち、トランジスタＱｌ、Ｑ２は高抵抗Ｒ１，Ｒ２
の効果により直性腺のよい増幅動作を行うが、ダイオー
ド接続トランジスタＱ３〜Ｑ６の作用により、対数変化
された出力電圧Δｖ′ｒを得る。出力電圧ΔＶＴは１次
段の増幅回路の一部を構成するトランジスタＱ１１．Ｑ
１．２の各ベースに供給される。

トランジスタＱｌｌ、　Ｑ１２は、電圧−電流変換動作
を行う。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は、電流−電圧変換動作を
行ない、出力電圧ＸＯを得る。また、トランジスタＱｌ
ｌ、　Ｑ１２の各エミッタ回路には、ダイオード接続さ
れたトランジスタＱ１３．　Ｑ１４及びＱ１５゜Ｑ１６
が、それぞれ図示の如く直列接続されている。

なお、第１図には、直列接続された２個のトランジスタ
Ｑ１３〜Ｑ１６を示しているが、実際には所望の非直線
性特性を得るためにｍ個のトランジスタが使用される。

出力電圧ΔＶＴによって、トランジスタＱｌｌがオン状
態に動作したとき、＋Ｖｃｃｆｆｉ源から抵抗Ｒ１１、
トランジスタＱｌｌ、　Ｑ１３．　Ｑ１４に電流Ｉｌｌ
が流れる。また、差動増幅回路がダイナミックレンジ内
であれば、＋Ｖｅｃｆｆｉ源から抵抗Ｒ１２，）−ラン
ジスタＱ１２．　Ｑ１５．　Ｑ１６に電流１１２が流れ
る。電流Ｉｌｌ、　１１２の和の電流ｌ０１１が抵抗Ｒ
１３を流れる。なお、−Ｖｅｅ２負極性の電源である。

ここで、電流Ｉｌｌ、　１１２の比率を１：ｙとする。

従って、電流Ｉｌｌが流れるトランジスタＱｌｌの電圧
ＶＱＩＩと電流Ｉ　１２＝　ｙ・１１１が流れるトラン
ジスタＱ１２の電圧ＶＱ１２の差電圧ΔＶ’＝ＶＱ１２
−ＶＱＩＩは下記のようにめられる。

＝　ｈｊｌｎｙ　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（１２）故にトランジスタＱ
ｌｌ、　Ｑ１３．　Ｑ１４の電圧とトランジスタＱ１２
．　Ｑ１５．　Ｑ１６の電圧の差電圧ΔＶＴ′＝ＶＱ１
２＋ＶＱ１５＋ＶＱ１６−ＶＱＩＩ−ＶＱ１３−ＶＱ１
４は下記のようにめられる。

ΔＶＴ’−ｍΔＶ′ ＝ｍｈρｎｙ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１３）一方、（１１）式でめられた出カライ
ンＡ、Ｂ間の出力電圧ΔＶＴ＝ｎｈｎｎＸ１はこの（１
３）式の電圧ΔＶＴ　’　＝＝ｍｈＡｎｙと等しくなる
ため、最終的に次式が得られる。

巴ｎｙ＝−ＱｎＸ１ 、”−ｙ＝Ｘ１−・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（１４）すなわち、′Ｗ１流Ｉｌｌ
と１１２の比ｙは電流比ｘ１のｎ　／　ｍ乗、言い換え
ればトランジスタＱ３．Ｑ４及びＱ５．Ｑ６の数ｎと、
トランジスタＱ１３゜Ｑ１４及びＱ１５．　Ｑ１６の数
ｍとの比率で決定されることになる。従って、ｎ　／　
ｍを任意に選択することにより、入出力特性が決定され
、ｔ５２図に実線で示す状態に容易に制御される。

第２図に示す非直線性のｊ曽幅特性は、アナログ演算回
路、ビデオカメラにおけるガンマ補正回路として利用す
ることができる。また、テープレコーダにおける信号圧
縮・伸長動作にも利用することができる。

そこで、本発明の応用例として、ビデオカメラへの応用
例を第３図につき説明する。

３１は撮像管であって、例えばビジコンが使用される。

Ｇ、Ｒ，Ｂは、それぞれ緑、赤、青の色信号であり、プ
リアンプ３２，３３．３４に供給さｉｙる。プリアンプ
３２〜３４から得られたＧ′倍信号Ｒ′信号、Ｂ′倍信
号、プロセス増幅回路３５．３６．３７に供給される。

プロセス増幅回路３５，３６．３７は、それぞ九同−回
路借成になされているので、Ｇ（，１号用のプロセス増
幅口ｒ！Ｆｒ３６について述べる。

４１はＡＧＣ増幅回路である。ガンマ補正回路４２は、
第１図を参照して述べた前記非直線性増幅回路を適用し
てよい。４３はリニアクリップ回路、４９はクランプ回
路である。リニアクリップ回路４３は、ガンマ補正さ１
ｔた６４８号につきブランキングパルスの不要部分をク
リップし、ブランキング期間に混入したノイズ成分を除
去する。また、ブランキングパルスを黒レベル（セラ１
−・アップ・レベル）に設定するための回路動作も行う
。

クランプ回路４９は、ＡＧＣ増幅回路４１へ供給するイ
日号の黒レベル固定するためのものである。

そして、クランクレベルは、可変抵抗器ＶＲＩＩの調整
により所望の値に設定さｈる。

プロセス増幅回路３５からは、ガンマ補正等がなされた
Ｇ”信号が得ら九る。また、プロセス増幅回路３６から
はＲ”信号が得られ、同住にプロセス増幅回路３７から
はＢ”４＠号が得ら九る。前記Ｇ”、Ｒ”、Ｂ″信号は
、それぞれＹマトリクス４４、Ｒ−Ｙマトリクス４５．
Ｂ−Ｙマトリクス４６に供給される。

Ｙマトリクス４４は、前記Ｇ”、Ｒ”、Ｂ”信号からＹ
信号（輝度信号）を得るためのものである。

５１はガンマ補正回路であり、第１図を参照して述べた
非直線性増幅回路を適用してよい。５２はアパーチャ補
正回路であり、当業者間において知られているアパーチ
ャ歪を補正するためのものである。５３は遅延回路であ
り、色信号とＹ　４６号との位相を合せるためのもので
ある。

検波回路５４は、Ｙマトリクス４４の出方信号から、Ａ
ＧＣ動作を行うための制御信号Ｖｓｃを得るためのもの
である。ＡＧ（：回路５５は、検波回路５４から供給さ
れる制御信号Ｖｓａによって、プロセス増幅回路３５の
利得を制御する。また、ＡＳＣ回路（自動感度制御回路
）５６は、ＡＧＣ回ｖｒ５５と連動して下記の動作を行
う。すなわち、＠他管３１への入射光景が多いときは、
ＡＳＣ回路５６が動作して撮像管３１のターゲット電圧
を制御する。この結果、撮像管３１から得られるＧ。

Ｒ，Ｂｉ号が、一定レベルに保持される。また、入射光
景が所定の値以下に低下すると、ＡＧＣ回路５５が動作
してプロセス増幅回路３５の出力レベルを一定に保持す
るように動作する。なお、出力端子Ｔ１から得られるＹ
信号は、次段の色変調・映像出力回路（図示せず）に供
給される。

１方、Ｒ−Ｙマトリクス４５の出力信号は、ローパスフ
ィルタ４７へ供給され、出力端子Ｔ２からＲ−Ｙ色差信
号が得られる。Ｒ−Ｙ信号は、次段の色変調・映像出力
回路に供給さ才する。

Ｂ−Ｙマトリクス４６の出力信号は、ローパスフィルタ
４８へ供給され、出力端子Ｔ３からＢ−Ｙ色差信号が得
られる。Ｂ−Ｙ信号は、次段の色変調・映像出力回路に
供給されるう 前述の如き回路動作が行われる結果、本発明を適用した
ビデオカメラにおいては、撮像管３１゜及び受像管（図
示せず）のガンマ特性に見合ったガンマ補正が容易に行
われる７ （効果〕 （１）、初段及び次段増幅器の電流径路に設けられたダ
イオードとして動作するトランジスタの数の比率を変え
ることにより、電圧降下分が前記比率により異なるとい
う作用で、非直ｅρ性の増幅特性を任意に制御し得ると
いう効果が得られる。

（２）、初段及び次段ｔ′！１幅回路の１１流径路に設
けられたダイオードとして動作するトランジスタは、温
度特性が同一で変化するので、非直ｆ′α性増幅回路全
体の温度特性が良好になる。

（３）、前記（１）により、外付は部品等を用いること
なく所望の非直えη住持性が得られ、従って外部接続端
子も少なくてすむので、高集積度の半導体県債回路を植
成することができる。

以上に１本発明者によってなされた発明をその実施例に
もとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸Ωしない範囲で種
々変形可能であることはいうまでもない。

例えば、ダイオード接続されたトランジスタＱ３〜Ｑ６
及びＱ１３〜Ｑ１６は、２極のダイオードに代えてよい
。また、トランジスタＱ２のベースに、バイアス電圧を
供給してもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった技術分野である非直性回路に適用
した場合について説明したが、そ肛に限定されるもので
はない。

例えば、本発明は前記ビデオカメラのみでなく。

少なくとも非直線性の増幅特性が要求さ第５る各種電子
機器に適用することができる。

１１面の筒車な説明 ０１図は本発明の一実施例を示す非直線性回路の回路図
、 第２図は同上の回路動作を示す入力信号対出力信号の特
性図、 第３図は同上の応用例を示すビデオカメラの要部のブロ
ックダイアグラムである。

Ｑｌ、Ｑ２．Ｑ３．Ｑ４．Ｑ５．Ｑ６．Ｑｌｌ。

Ｑｌ２．　Ｑｌ：ｌ、　Ｑｌ４．　Ｑｌ５．　Ｑｌ６・
・・　トランジスタ、Ｖｉ＋＋　−人力信号、　Ｉ　１
．　Ｉ　２．　Ｉｌｌ、　Ｉ１２゜Ｉｏｌ、　ｌ０ＩＩ
・・・電流　ΔＶＴ　・・・出力電圧、ｎ。

ｍ・・・　トランジスタの個数、−Ｖｅｅｌ、−ｖｅｅ
２・・・負極性の電源、４２．５１　・・・ガンマ補正
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の増幅手段と、この増幅手段の出力端に設けら
   れ、前記増幅手段の出力信号を対数出力に変換するため
   の直列Ｊｌｔｌされたｎ個の非銀型素子とを有する第１
   の増幅回路； 第２の増幅手段と、＃Ｊ記第２の増幅手段に接続された
   一個の非線型素子とを有する第２の増幅回路；をそれぞ
   れ具備し、前記非えＨ団子の前記個数ｎと前記個数ｍと
   の比により、非直ｔ９性特性な得ることを特徴とする非
   直ａ性回路。