JPS61109376A - クランプ回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、信号を基準電位レベルにクランプするため
の装置に関するものである。

〔発明の背景〕

撮像装置、テレビジョン・ビデオ・ゲーム、記録再生装
置、コンピュータのビデオ出力まだはこれらと類似の装
置から取出される画像表示信号は、信号受信および画像
再生装置へ伝送するためには一般に成る種の処理を必要
とする。この様な処理は、通常、成る基準電位レベルへ
適切にクラップすることを含んでいる。たとえば、通常
のテレビジョン信号では、一般に振れのピークまだは同
期信号のチップを普通は同期チップ・クランプ・レベル
と言われる成る基準電位レベルにクランプしている。

成る場合には、そのビデオ信号をキャパシタを介して結
合すること等によりクラップせず、その後で新しいレベ
ルにクランプすることが望ましいこともある。たとえば
、供給されたビデオ信号が不適切なレベルに或いは変動
レベルにクランプされる様な場合に、これが必要になる
。使用者は、時には、信号が供給される種々異なる信号
処理装１４に対してクランプ・レベルを可調整にするこ
とを望むことがある。ビデオ信号を高周波（ＲＦ　）変
調器に供給するような一般的な事例ではクランプ・レベ
ルを適正に設定することが重要である。このクラップ・
レベルの設定が低過ぎたり高過ぎたりすると、ビデオ信
号が変調器の動作範囲を超えたり零変調レベル以下に低
下したりして、ＲＦ搬送波の振幅が実効的に零になるこ
とになる。同じ様な理由で、クランプ・レベルを正しく
決定してその設定値に近く維持し続けることが重要であ
る。

同期チップを基準電位にクラップするには半導体ダイオ
ードが通常使用される。直列キャパシタを介して信号を
このダイオードに供給すれば、同期チップ・レベルが基
準電位を超えたときこのダイオードが導通してキャパシ
タを充電する。しかし、一般に半導体ダイオードは非導
通状態から導通状態へ急峻な転移を行なわない。むしろ
、順バイアス電圧を増加するにつれて導通電流が漸増し
、すなわちソフト（緩勾配）特性を呈する。クランプ回
路では、この特性のためクランプ・レベルがはっきりと
決まらず変動することになる。

ダイオード特性は高飛流域では余りノットではないから
、たとえば、キャパシタを緩やかに放電する抵抗によっ
て順バイアス電流を供給することができる。しかし、そ
の放電電流を増加させることによって意図し７ている改
良の度合が過大になると、キャパシタの放電速度は信号
周期に比べてもはや遅くはない。そして５信号の１周期
内における顕著な信号の減衰または振幅の変化が発生し
はしめる。

〔発明の概要〕

この発明の一特徴によれば、基準電位源と被クランプ信
号を受入れる信号接続との間に半導体接合を結合する。

比較器によって基準電位と信号接続の電位との間の電位
差を検出する。この比較器の出力信号は、信号接続に結
合された可制御バイアス電流供給源を制御して、クラン
プしようとする信号が半導体接合を順バイアスしようと
する極性のときこの半導体接合を順バイアスする向きに
選択的に第１バイアス電流を供給するようにする。

この発明の別の特徴として、この可制御バイアス電流供
給源は、被クランプ信号の極性が半導体接合を逆バイア
スしようとする向きであるとき上記第１バイアス電流よ
り実質的に小さな第２バイアス電流を供給するように働
く。

〔詳細な説明と実施例〕

この発明の、上記のおよびその他の特徴は、以下図示の
実施例を参照して詳細に説明する。

第１図に示すクランプ回路において、基準電位源１０２
は各半導体ダイオード１０４と１０６の陽極に基準電位
を印加する。この基準電位の値は、基準電位源１０２に
端子１１０で結合されるブロック１０８で示されたクラ
ンプ・レベル調整装置によって、制御される。ダイオー
ド１０４の陰極には可制御バイアス電流供給源１１４が
接続され、またダイオード１０６の陰極には電流供給源
１１２が接続されている。

基準電位源１０２、電流供給源１１２および可制御バイ
アス電流供給源１１４ば、端子１１６を介してこの例で
は大地１１８として図示された共通電位点への各共通接
続を持っている。ダイオード１０４と１０６の双方の陰
極間には比較器１２０が結合されている。

比較器１２０は、ダイオード１０４と１０６の陰極相互
間の電位差を検出して、この電位差を表わす出力信号を
生成する。

ダイオード１０４の順バイアス・ダイオード降下すなわ
ちオフセット電圧の変動は、ダイオード１０６のオフセ
ットによって上記オフセットが補償されるので、上記の
比較動作に重大な影響を及ぼすことはない。この出力信
号は可制御バイアス電流供給源１１４の制御入力に供給
される。クランプされるべき信号は、ビデオ信号源１２
２から結合キャパシタ１２４によって端子１２６に供給
される。端子１２６はダイオード１０４の陰極に結合さ
れている。端子１２６から得られるクランプされた信号
はビデオ信号利用手段１２８に供給される。

破線１３０は、−例として、１個の集積回路上に形成で
きる諸素子を囲んでいる。この装置中の他の部分を同じ
集積回路中に入れることもできる。

比較器１２０と可制御バイアス電流供給源１１４とは、
回路点１３２の電位が端子１２６の電位よりも正である
とき（入力信号の極性がダイオード１０４を順方向バイ
アスするようなものであることを示す）に可制御バイア
ス正流供給源１１４がダイオード１０４にそれを順バイ
アスする極性でバイアス電流を供給するように、構成さ
れている。このバイアス電流の太きさは、このバイアス
電流が無いときにビデオ信号源１２２から印加される信
号によって生ずるであろう順バイアスの程度に比べて、
このダイオ−１−’１０４をその順方向導通範囲により
深くバイアスするように選ばれる。

入力信号の負方向の大きな振れによってダイオード１０
４は更に導通が深くなるが、上記のバイアス電流によっ
て既に導通状態になっているので、この負方向の信号の
振れはダイオードの順方向降下に大きな変化を生じさせ
得ない。従って、信号の負方向の振れは端子１２６ニお
けるその最も負の電位にクランプされ、そのためキャパ
シタ１２４ハこの負信号の振れのピーク値に充電される
。

信号の正方向の大きな振れに対しては、信号端子１２６
が回路点１３２よりも正になり（入力信号がダイオード
を逆バイアスしようとする極性であることを表わす）、
この状態は比較器１．２０によって検出される。比較器
１２０の出力信号は、可制御バイアス電流電源１１４を
制御して信号端子１２６　ｌ／Ｃ相当に小さな電流を供
給させるようにし、ダイオード１０４の電流を大幅に減
少させる。信号のこの正方向の大きな振れは、更にダイ
オード１０４の導通を遮断し、信号端子１２６上の電位
が正方向信号と共に自由に増大できるようにする。

信号の正の振れの期間中に可制御バイアス電流電源１１
４によって供給される電流は比較的小さなものである。

従って、キャパシタ１２４には目立つ程の放電は起らず
、寸た目立つ程の量の信号の減衰は発生しない。信号端
子１２６からビデオ信号利用手段１２８へ供給できる信
号は、負のピークが高い導通状態にあるダイオード１０
４の陰極電位に等しい電位にクランプされていることを
除けば、ビデオ信号源１２２から供給される信号と実質
的に同じである。

次に第２図について説明するが、図中第１図の素子に対
応する素子には第１図と同一参照番号を付けである。両
図中の互に等測的な素子は下２桁に同じ参照番号を付け
て示している。

第２図において、クラップ・レベル調整装置１０８は＋
Ｖｃｃ電位線２３４と接地端子１１６との間に結合され
た分圧器２０８で構成されている。分圧器２０８の可動
腕上の可調整電位は、抵抗２３６と端子１１０ヲ介して
ＰＮＰ）ランジスタ２３８のベースに印７１［１１され
る。トランジスタ２３８は、負荷抵抗２４０を電位線２
３４の＋Ｖｃｃに、コレクタを接地接続端子１１６に接
続してエミッタホロワとして働く。

トランジスタ２３８のエミッタは、まだ、２個のＮＰＮ
トランジスタ２０４と２０６の双方のベース電極にも接
続されており、これらの両トランジスタはコレクタを＋
Ｖｃｃ線２３４に結合され、トランジスタ２３８のエミ
ッタ負荷として働く。トランジスタ２０４と２０６は、
機能上第１図のダイオード１０４と１０６にそれぞれ相
当するものである。

トランジスタ２０４と２０６が正常なエミッタ電流を流
すと、そのエミッタ電位は端子１１０の電位にほぼ同等
になる。それは、その順方向ベース・エミッタ間電圧降
下によるオフセットがトランジスタ２３８のベース・エ
ミッタ間電圧降下をう捷く補償するからである。

トランジスタ２０４と２０６のエミッタは、／Ｃれぞれ
トランジスタ２４２と２４４を介してＮＰＮ）ランジス
タ２４６と２４８の各ベースに結合されている。

このＮＰＮ　）ランジスタ２４６と２４８は、その互に
結合されたエミッタにＮＰＮ　トランジスタ２５０カら
電流が供給される差動対（第１図の比較器１２０に機能
的に対応する）を構成している。トランジスタ２５０は
抵抗２５２と共同してダイオード２５６および抵抗２５
８と電流ミラーは増幅器を形成し、＋Ｖｃｃ線２３４か
ら抵抗２５４により入力電流が供給される。上記のトラ
ンジスター抵抗接続１１２は、この電流ミラー増幅器の
別の出力を構成し、トランジスタ２０６のエミッタに動
作電流を供給する。

トランジスタ２４８のコレクタ出力電流は、ＰＮＰトラ
ンジスタ２６２．２６４　、２６６および抵抗２６８を
含む電流ミラー増幅器中のトランジスタ２６０のベース
電流と合成されて、トランジスタ２６６ノコレクタに電
流出力を生成する。この電流ミラー回路は、トランジス
タ２４８のコレクタ電流が非常に小さいかＯのときには
トランジスタ２６６のコレクタから比較的小さな電流が
供給されるように構成されている。これはトランジスタ
２６０のベース電流によって生ずるのである。この電流
は、トランジスタ２４６のコレクタ電流をトランジスタ
２６０の電流利得で除したものに等しいから小さなもの
で、またトランジスタ２６０　、２６２および２６４よ
り成る電流ミラー回路によって複製される。トランジス
タ２６６のコレクタ電流は更に別の電流ミラー増幅器１
１４Ｎ幾能的には第１図の可制御バイアス電流供給源１
１４に対応する）に供給される。この電流ミラー増幅器
１１４はトランジスタ２６８、ダイオード２７０および
抵抗２７２と２７４とで構成されている。

トランジスタ２６８のコレクタ電流は、トランジスタ２
０４のエミッタに接続された端子１２６に供給される。

ビデオ信号源１２２からキャパシタ１２４を通して信号
端子１２６に供給されるビデオ信号が負方向振れを示す
とき、比較器１２０はトランジスタ２０４のエミッタが
トランジスタ２０６のエミッタよりも負の電位にあるこ
とを検出する。これはトランジスタ２０４のベース−エ
ミッタ接合が順バイアスされる傾向にあることを示して
いる。これによりトランジスタ２４８は、トランジスタ
２４６よりも大きなコレクタ電流を流すようにされ、続
いて、トランジスタ２６６と２６８のコレクタ電流を増
大させる。

トランジスタ２６８のコレクタ電流要求は、こうしてよ
り高い導通状態にバイアスされているトランジスタ２０
４のエミッタ電流の増大に適合する。

トランジスタ２０４のこの高導通状態のために、そのベ
ース−エミッタ順方向電圧降下は、その信号の負方向の
振れによる流通電流によって大きな影響を受けることは
ない。従って５信号端子１２Ｇ上の信号は、比較的高導
通状態にあるトランジスタ２０４のエミッタ電位に確実
にクランプされる。

入力信号端子１２６に正の振れが生ずると（トラノジス
タ２０４のベース−エミッタ接合が逆バイアスされる傾
向にあることを示している）、トランジスタ２４６のベ
ースがトランジスタ２４８のベースよりも正になって比
較器１２０は不平衡になる。これでトランジスタ２６８
のコレクタ電流が減少することになる。しかしこの図示
例では、トランジスタ２６８のコレクタ電流はいつ寸で
も低下し続けることはなく比較的小さな成る値に止まる
。それはトランジスタ２６０のベース電流がこの不平衡
条件で幾分か増大することによる。このベース電流はト
ランジスタ２６６と２６４によって複製されてトランジ
スタ２６８が比較的小さな電流を導通し続けるようにす
る。しかし、この電流は充分に小さく入力信号に目立つ
程の低下を起こさせない。それにもかかわらず、これは
入力信号が存在しないときに信号接続端子１２６の電位
をほぼ端子１１０の基準電位に相当する静的値に維持す
るに充分なものである。

こうして、負方向の信号の振れは比較的高導通状態のト
ランジスタ２０４によってクランプされる。

しかし、トランジスタ２０４は正方向の振れに対しては
比較的小電流を導通するようにされる。この負の振れ時
のトランジスタ２０４の導通は、負の振れのピークが端
子１１００基準電位で確定される電位にクランプされる
点を除けば、端子１２６で得られる信号がビデオ信号源
１２２から供給される信号の可成り忠実な複製であるよ
うに、キャノ々シタ１２４を充電する。

トランジスタ２０４のエミッタから引き出し得る電流の
大きさは、実用上の理由から制限することが望ましい。

そのだめに、トランジスタ２０４のベース−エミッタ接
合をまだいでダイオード２７６と抵抗２７８の直列体が
接続されている。トランジスタ２０４のエミッタ電流が
大きくなると、そのベース−エミッタ間電圧降下が大き
くなり、ダイオード２７６を流れる電流がトランジスタ
２０４のベース電流に比べて無視し得ない値に近すき始
める。しかし利用し得る電流は抵抗２４０により制限さ
れている。従って、ダイオード２７６中の電流が更に大
きくなると、トランジスタ２０４０ベース電流の分子１
４） 流分が大きくなり、従ってそのエミツク電流が制限され
ることになる。

上述した第１図および第２図に示したこの発明の構成は
何れも一実施例であって、前述の説明に基くこの発明の
回路を種々改変し得ることば当該技術の専門家にとって
は自明であろう。たとえば、共通基準電位としての接地
電位としての接地電位の選択、第１図のダイオード１０
４と１０６の図示の極性、トランジスタ２０４と２０６
の導電型などは応用形態に応じて変えることができる。

更に、これまではビデオ信号の場合についてこの発明の
詳細な説明しだが、その他の形式の信号をクラップする
場合にもこの発明を使用し得ることは当然である。これ
らのおよびその他の変形は何れもこの発明思想の範囲内
にあるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好ましい一実施例回路を含む信号処
理装置の構成を示すブロック図、第２図は第１図に示す
信号処理装置を構成する回路の詳細を示す図である。 １０２・・・電源手段（基準電位源）、１０４・・・半
導体接合手段（ダイオード）、１１４・・・可制御バイ
アス電流供給手段、１２０・・・比較手段（比較器）、
１２６・・・信号接続（端子）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）信号を受入れるための信号接続と、基準電位を供
   給する電源手段とを含む形式であって、上記電源手段と
   信号接続との間に結合された半導体接合手段と、上記基
   準電位と上記信号接続の電位との間の電位差を検出しか
   つこの電位差を表示する出力信号を生成する比較器手段
   と、上記信号接続に結合されていて上記比較器の出力信
   号に応動して、上記信号が上記半導体接合手段を順バイ
   アスする極性であるとき選択的に上記半導体接合手段を
   順バイアスする極性に第１のバイアス電流を供給する可
   制御バイアス電流供給手段と、を具備して成る信号を所
   定電位レベルにクランプするためのクランプ回路。