JPS6054705B2

JPS6054705B2 - 割算回路

Info

Publication number: JPS6054705B2
Application number: JP52151347A
Authority: JP
Inventors: 尭央土屋; 良夫石垣; 登史岡田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1977-12-16
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1985-12-02
Also published as: JPS5483346A

Description

【発明の詳細な説明】各種電子回路の信号処理回路などに用いられる割算回路
は一般に第１図の如く構成される。

今人力信号ＳＡ、ＳＢ（電圧ＶＡ、ＶＢ）に対し、翫＝
５Ｅ・・・・・・・・・・・・・・・（イ）なる演算を
行なう場合で、除数となる入力信号ＳＡが正の場合には
同図Ａで示すような回路で構成される。１は差動増幅器
て、被除数となる一方の信号ＳＢが端子２に供給される
と共に、端子３に供給された他方の信号ＳＡは差動増幅
器１の出力ＳＥと乗算され、その乗算出力ＳＡ、ＳＥが
反転入力端子に供給される。

４は乗算器である。

結局、この割算回路では、ＳＡ・５Ｅ＝５Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・（
口）なる演算処理が行なわれることになる。

このときの割算出力ＳＥは第２図曲線ｑａの如くなる。
入力信号ＳＡが負の場合には、この割算回路は使用でき
ない。そのため、このような信号処理のときは同図Ｂの
割算回路が使用される。この回路は差動増幅器１に対す
る入力信号の供給が同図Ａの場合と反転しているだけで
、信号ＳＡを可変すれば第２図曲線ｑｂのような割算出
力が得られる。この従来の割算回路ては除数となる入力
信号ＳＡが微少の場合には、割算出力ＳＥは差動増幅器
１のダイナミックレンジによつて決定され、一定の出力
となる。

そのため、入力信号ＳＡが零近傍で変動するような場合
では、割算出力ＳＥは士Ｅだけ変動することにより、も
し入力信号ＳＡに雑音が混入すると、そのレベルは最大
Ｅまで増幅されてしまう。その結果、この雑音により他
の回路の’動作が影響を受けることがある。従つて、こ
のように零近傍で入力信号ＳＡが変動する場合には、最
早演算機能が完全に失なわれているものであるから、特
に、除数として微分出力を利用する場合には、割算出力
は却つて零であ・ることが望ましい。

本発明はこのような点を考慮し、特に除数となる入力信
号が微少な値をとる場合には割算出力が零になるように
した割算回路を提案するものである。

以下図面を参照して本発明を詳細に説明するも、本例で
はカラーテレビジョン受像機における色信号の空間周波
数改善回路に適用した場合について説明する。

本発明の説明に先立ち、まずこの空間周波数改善回路か
ら説明する。カラー映像信号における色差信号の帯域は
もともと５００ｋＨｚ〜１．０ＭＨｚ程度であるから、
４．０ＭＨｚ程度の信号帯域をもつ広帯域の輝度信号に
比し、狭帯域である。

そのため、輝度信号に比べて色差信号の波形がなまる。
すなわち、テレビカメラから出力された被写体像の一部
の信号が輝度信号Ｙｗ色差信号例えば赤の色差信号Ｒｗ
−Ｙｗともに、第３図Ａ，Ｂで示すようになステップ状
信号である場合でも帯域の制限及ひ伝送系の通過により
映像信号の空間周波数が劣化し、受像機て復調されると
、同図Ｃ，Ｄのように波形がなまつてしまう。

そのため、これら信号Ｙｗ．．Ｒｗ−Ｙｗより形成され
るＲの原色信号もなまり（同図Ｅ）、ステップ状信号を
忠実に再現できない。波形のなまりは色差信号Ｒｗ−Ｙ
ｗの方が著しく、このため画像を再現した場合、色のに
じみすなわち色解像度が劣化する欠点がある。

ここで、カラー画像ては輝度の変化と色度の変化が対応
している。

例えば上述したように輝度信号Ｙｗがステップ状に変化
した場合、色差信号Ｒｗ一Ｙｗもこの変化に応じて変化
するから、特にこ．のような輝度信号と色差信号との相
関性に着目し、輝度信号の高域信号を色信号に重畳すれ
ば、色信号の空間周波数が改善でき、色のにじみを防止
できる。第４図はその具体的な一実施例を示し、このの
．例では色差信号の段階てその空間周波数を改善するよ
うにした場合である。

図において、１０ａは映像信号中より分離された広帯域
の輝度信号Ｙｗの入力端子、１０ｂは復調されたＲの色
差信号（狭帯域信号）ＲＮ−ＹＮの・入力端子てある。

同様に１０ｃはＢの色差信号Ｂ９−ＹＮの入力端子であ
る。輝度信号Ｙｗ及び色差信号ＲＮ−ＹＮ．．ＲＮ−Ｙ
Ｎは夫々マリックス回路１２に供給されて原色信号Ｒ−
Ｂが形成される。色差信号ＲＮ−ＹＮ．．ＢＮ−ＹＮに
重畳すべき補正信号Ｓｐは次のようにして形成される。
すなわち、補正信号Ｓ，は輝度信号Ｙｗを構成する低域
信号ＹＮの振幅の変化量ΔＹＮと、の振幅変化時におけ
る色差信号の振幅の変化量の比にほぼ対応した振幅をも
つ輝度信号Ｙｗの高域信号ＹＨである。各信号における
振幅の変化量は夫々の信号の微分出力に対応するから、
これら微分出力から補正信号Ｓｐを求めることができる
。赤の色差信号について説明すると、輝度信号Ｙゅを構
成する低域信号ＹＮの微分出力をＹＪ（＝ＤＹＮ／Ｄｔ
）赤の色差信号の微分出力を（ＲＮ−ＹＮ）″としたと
き、補正信号ＳＰＲは次式で求められる。

第４図を用いて、補正信号形成の具体的手段を説明する
。

端子１０ａに供給された広帯域の輝度信号Ｙｗ（第５図
Ａ）はハイパスフィルタ１３Ｈ及びローパスフィルタ１
３Ｌにて高域信号ＹＨ（同図Ｂ）と狭帯域の低域信号Ｙ
Ｎ（同図Ｃ）に分離され、低域信号ＹＮはさらに微分回
路１４に供給されて同図Ｄのような微分出力ＹＪが形成
されたのち、補正信号ＳＰＲの基となる高域信号ＹＨと
共に本発明の割算回路１５に供給され、ＹＨ″／Ｙ１″
なる割算処理が行われる。割算回路１５は後述するよう
に除数となる微分出力ＹＮ″が零に近ずくと、割算出力
Ｓ。も零になるような、特殊な割算回路が使用される。
一方、色差信号ＲＮ−ＹＮ（第５図Ｆ）は微分回路１７
Ｒにて微分されたのち（同図Ｇ）、上述した割算出力Ｓ
Ｄと共に掛算回路１８Ｒに供給され、ＳＤ×（ＲＮ−Ｙ
Ｎ）″なる掛算処理が行なわれる。

この掛算出力が求めようとする補正信号ＳＰＲ（同図Ｈ
）であり、補正量すなわち補正信号ＳＰＲの振幅は輝度
信号と色差信号の振幅の変化量の比（（ＲＮ−ＹＮ）″
／ＹＪ）となる。補正信号ＳＰＲは加算回路１９Ｒにて
狭帯域の色差信号ＲＮ−ＹＮと加算されるため、補正信
号ＳＰＲにて第５図１のように色差信号ＲＮ−ＹＮの振
幅変化部分が補正される。

すなわち、色差信号Ｒ−Ｙはその高域信号を輝度信号Ｙ
ぃの高域信号ＹＨで補なわれるから、色差信号Ｒ−Ｙの
空間周波数を改善することができ、マトリックスされた
のちの原色信号Ｒは第３図Ｅの破線で示す如く正規のス
テップ状信号に補正される。従つてこの原色信号を受像
管に供給すれば色のにじみを完全に除去することがてき
、色解像度が向上する。青の色差信号ＢＮ−ＹＮについ
ても、割算出力ＳＯに基いて形成された補正信号ＳＰＲ
にてその空間周波数が改善され、再現画像が良質になる
。

ところで、第５図Ｆに示すように色差信号ＲＮ−ＹＮが
変化する楊合、同図Ｅに示される割算出力ＳＤの極性で
は色差信号ＲＮ−ＹＮの周波数特性を改善することがで
きない。しかし、色差信号Ｒ，，−ＹＮの微分出力（Ｒ
Ｎ−Ｙ，Ｊ）″の極性は立下りの部分は負になるので、
信号の立下りの部分に対応する掛算出力は極性が反対し
、信号の立下り部分のなまりを補正できる結果、周波数
特性が改善されることになる。また、補正信号ＳＰＲの
補正量は輝度信号と色差信号の振幅の変化量の比である
から、補正量が過多であつたり、過少であつたりするこ
とはない。

第６図は本発明による割算回路１５の一例を示す。図に
おいて、１５Ａは除数が正のときに使用される第１の割
算部、１５Ｂは負の除数のときに使用される第２の割算
部で、これらは同一に構成されているので、第１の割算
部１５Ａについてのみ説明する。但し、信号の入力極性
は逆である。第１の割算部１５Ａは第１の差動増幅回路
２０Ａを有する。Ｑｌ，Ｑ２は差動用のトランジスタで
、両エミッタは抵抗値の等しいエミッタ抵抗器Ｒ４を介
して共通接続されると共に、この共通接続点には電流源
２１Ａを構成するトランジスタ９とエミッタ抵抗器Ｒ３
とが接続される。トランジスタＯのベース端子２３ａに
除数となる第１の信号、この例では正の微分出力ＹＮ″
が供給され、差動増幅回路２０Ａには被除数となる第２
の信号、この例では高域信号ＹＨが供給される。トラン
ジスタＱｌ，Ｑ２の各コレクタ間には第２の差動増幅回
路２２Ａが接続される。この回路２２Ａもそのエミッタ
が共通接続された一対のトランジスタＱ４，Ｑ，で構成
され、エミッタ側には定電流源用の抵抗器Ｒ。が接続さ
れる。トランジスタＱ４，Ｑ５の各コレクタと電源Ｖｃ
ｃとの間には抵抗器２５ａ，２５ｂが接続され、これよ
り出力端子が導出されるも、この差動出力は第３の差動
増幅回路２７に供給され、端子２７ａより目的とする割
算出力が得られるように構成される。なお、トランジス
タＱ４，Ｑ，に接続されたトランジスタＱ６，Ｑ７はト
ランジスタＱｌ，Ｑ２のコレクタ負荷である。

抵抗器Ｒ１〜Ｒ４の関係は、Ｒ１／Ｒ３＝Ｒ２／Ｒ４の
如く選定される。このように構成された割算回路１５の
動作を説明するが、説明の便宜上、被除数となる高域信
号ＹＨは一定で、その電圧がＶＢであるものとする。そ
して、各トランジスタＱ１〜Ｑ７のベース・エミッタ間
電圧及びエミッタ電流を夫々図のように定める。トラン
ジスタのベース・エミッタ間の電圧電流特性は、エミッ
タ電流をＩＥｌベース・エミッタ間電圧を■８。

としたとき、（２）式で与えられることは周知てある。
今、第６図のように電流、電圧の関係を定めた場合、エ
ミッタ電流１４，ｉ５及び１６，１７の関係は（２）式
を用いることによつて夫々次のように表わすことができ
る。回路構成よりＶＢＩＥ４とＶＢＥ６の和は〜■。

５とＶＢＥ７の和に等しいので■。

Ｅ４＋ＶＢＥ６＝■ＢＥ５＋■ＢＯ７となり、ＶＢＥ４
−■ＢＯ５＝■ＢＥ７−ＶＢ［Ｅ６、従つて（３），（
４）式より、（５）式よりＩ４＋Ｉ５を求めるとＩ４＋
Ｉ５＝Ｉ４（［Ｇ＋Ｉ７）／１７、従つて一方、エミッ
タ電流１６，１７はトランジスタＱ３に印加される電圧
をＶＡとしたとき次のようになフる。

トランジスタＱｌ，Ｑ２に差動的に与えられる信号の電
圧は■Ｂであるから、トランジスタＱｌ，Ｑ２のコレク
タ電流１６，１７は次式で与えられる。

但し、以下説明する例ては第６図の回路を同一チップ内
に形成した場合を示すので、各トランジスタＱ１〜Ｑ７
のベース●エミッタ間電圧ＶＢＥｌ〜ＶＢＩｌ：７はす
べて等しくなる。従つて単にＶＢＥで示す。トランジス
タαのエミッタ電流１４は（６）式より、また、トラン
ジスタＱ！．，Ｑ，のベース電圧を■ｃとすれば、抵抗
器Ｒ。を流れる電流１。は、であるから、（１Ｃｊｉ式
はこのようにして求められたエミッタ電流１４，ｉ５を
第６図に示す差動増幅回路２７に供給すれば、■（』）
の項が相殺されるので、端子２７ａにはＲＯゝ（Ｖ８／
ＶＡ）に比例した出力電流が得られることになる。

すなわち割算出力ＳＤが得られる。ここで、ＶＡ＝０の
場合、電流１６，１７が流れないので、出力ＳＤは零て
ある。従つてＶＢが一定の場合（但し、ＶＢ〉０）、Ｖ
Ａによつて出力は第７図曲線１，の如く変化する。ＶＡ
〈０では可変電流源２１Ｂが動作するから、この場合に
は第１の割算部１５Ａに代え、第２の割算部１５Ｂが動
作し、割算出力Ｓｃ．は第７図のように負の出力となる
。なお、ＶＢ＜Ｏの場合には、上述とは逆の出カー特性
となる。すなわち、このときの割算出力Ｓ。は曲線１。
のようになる。このように、本発明の割算回路１５では
除数が零に近ずいても飽和することなく零になり、また
ＶＡ，Ｖ８がともに変化する場合であつても入力に・対
応した割算出力ＳＤが得られる。

ところで、上述した電流源２１Ａ，２１Ｂに正負の微分
出力ＹＮ″を振り分けるには、例えば第８図のような制
御回路３０を使用すればよい。

）図において、３２，３３は差動増幅回路で、一方の差
動増幅回路３２を構成する一対のトランジスタＱｌ。

，Ｑｌｌの各エミッタは１個の抵抗器Ｒ５で接続され、
一方のトランジスタＱｌｌのエミッタのみ、トランジス
タＱｌ２と抵抗器Ｒ６で構成された定電流源３５Ａに接
続される。そして、他方のトランジスタＱｌＯのコレク
タが第６図に示す第１の差動増幅回路２０Ａの共通端子
３１ａに接続される。他方の差動増幅回路３３も、同様
に差動トランジスタＱｌ，，Ｑｌ４を有し、エミッタ間
には抵抗器Ｒ７が接続される。

定電流回路３５ＢはトランジスタＱｌ３のエミッタに接
続され、他方のトランジスタＱｌ４のコレクタが共通端
子３１ｂに接続され７る。トランジスタＱｌＯ９Ｑｌ３
及びＱｌｌ９Ｑｌ４の各ベースは夫々共通に接続され、
この共通接続点に信号源３７が接続される。

なお、本例では抵抗器Ｒ５とＲ７とはその抵抗値が等し
くなされているが、ノ異つても別段差支えない。制御回
路３０の動作は次のようになる。

トランジスタＱｌＯ，Ｑｌ４には夫々抵抗器Ｒ５，Ｒ７
が介在されているので、各トランジスタＱｌＯ，Ｑｌｌ
，Ｑｌ３及びＱｌ，のエミッタ電流は不平衡となり、無
信号時トランジスタＱｌＯ，Ｑｌ４のエミッタ電流は殆
んど流れず、トランジスタＱｌｌ，Ｑｌ３のみエミッタ
電流が流れる。そのため、今トランジスタＱｌ３のベー
スが正となるような信号ＹＮ″が供給されると、トラン
ジスタＱｌ３のエミッタ電流が流れ、またトランジスタ
ＱｌＯに対してはそのベース電流が増加する方向なので
、トランジスタＱｌＯにはその増加分に対応したコレク
タ電流が流れるから、このとき回路３０は可変電流源２
１Ａとして動作する。信号ＹＮ″が負の場合にはトラン
ジスタＱｌｌに信号ＹＮ″に対応するコレクタ電流が流
れ、結局上述と全く逆の動作となり、この場合には回路
３０が他方の可変電流源２１Ｂとして動作し、これによ
つて機械的スイッチなどを用いずに信号の供給状態を制
御できる。以上説明した本発明構成によれば、除数とな
る第１の信号が零近傍になると、割算出力ＳＤが零にな
るから、第１の信号に雑音が混入した場合でも、この雑
音が増幅されて出力されることがなく、他回路に影響を
及ぼすことがない。

そして、除数、被除数の正負に拘わらず、演算処理でき
るので、上述した空間周波数の改善回路に限らず、種々
の信号処理系に適用して好適である。さらに、上述した
実施例ではＳＢ／ＳＡなる演算処理について述べたが、
トランジスタＱ４３，Ｑ７に印加する電圧Ｖｃも入力信
号の一部としてみれば、なる演算処理も行つていること
になるので、（１４）式のようなアナログ計算も可能で
ある。

■。を可変しても勿論よい。この場合には、抵抗器ＲＯ
の代りにＶＯで可変される可変電流源を接続すればよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は割算回路の従来例を示す接続図、第２図はその
入出力特性曲線図、第３図は本発明の説明に供する波形
図、第４図は本発明を適用して好適な色信号の空間周波
数改善回路の一実施例を示す系統図、第５図はその動作
説明に供する波形図、第６図は本発明による割算回路の
一例を示す接続図、第７図はその入出力特性曲線図、第
８図は割算回路に適用される制御回路の接続図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１第１の差動増幅回路を構成する一対のトランジスタ
の各エミッタが夫々ほゞ同一の値の抵抗器を介して共通
の可変電流源に接続され、上記トランジスタの各コレク
タは夫々ダイオード接合を介して基準電位点に接続され
るとともに、これらコレクタは夫々第２の差動増幅回路
のベースに接続され、該差動増幅回路のコレクタより出
力端が導出されてなり、上記可変電流源には第１の信号
が供給され、上記第１の差動増幅器のベースには第２の
信号が供給され、上記出力端より上記第１の信号を上記
第２の信号で除した出力が得られるようになされた割算
回路。