JPS62219777A - ガンマ補正回路 - 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】 本発明は入力側子がガンマ補正すべき信号を供給する回
路の入力側に結合された非直線性差動増幅器と、２個の
エミッタ結合トランジスタと、トランジスタのエミッタ
通路に設けられた電流源と、差動増幅器の出力端子およ
びガンマ補正信号を発生するガンマ補正回路の出力端子
に結合されたカレントミラー回路とを具えるガンマ補正
回路に関するものである。

この種のガンマ補正回路はヨーロッパ特許出願第１１６
３９８号に記載されている。この非直線性差動増幅器は
複数個の直列接続のダイオードで形成する。この際カレ
ントミラー回路を用いて電流を互いに等しくなるように
保持してガンマ補正信号が回路出力側で回路素子の温度
変化とは無関係なガンマ特性を有する。上記ヨーロッパ
特許出願では各々が複雑な回路構体に多数の回路素子、
特に著しい数のダイオードを設けた３つの例が記載され
ている。

本発明の目的は、回路構成が簡単で、しかもダイオード
を用いることなく非直線性伝達特性を得るようにした−
１−述した種類のガンマ補正回路を提供せんとするにあ
る。

本発明は入力側子がガンマ補正すべき信号を供給する回
路の入力側に結合された非直線性差動増幅器と、２個の
エミッタ結合トランジスタと、トランジスタのエミッタ
通路に設けられた電流源と、差動増幅器の出力端子およ
びガンマ補正信号を発生するガンマ補正回路の出力端子
に結合されたカレントミラー回路とを具えるガンマ補正
回路において、前記回路入力側を少なくとも２個の差動
増幅器の入力側子に結合し、これら差動増幅器の各々を
異なる入力信号値で飽和状態とし得るようにし、これら
差動増幅器の各々の電流源から異なる値の定電流を発生
させ、前記カレントミラー回路を差動増幅器に共通の電
圧供給源として用い、従って２個のエミッタ結合トラン
ジスタの第１および第２トランジスタのコレクタに夫々
接続れさた第１および第２接続部をカレントミラー回路
に設けるようにしたことを特徴とする。

上述したように本発明では差動増幅器の非直線性伝達特
性を用いる。カレントミラー回路を数個の差動増幅器と
組合せてこれら差動増幅器の共通電流供給回路として用
いることにより、電流を簡単且つ安定に追加すると共に
信号を上記一方の接続部からシングルエンデツド結合す
ることができる。

数個の差動増幅器の非直線性伝達特性によりガンマ補正
を行うことは米国特許第３．７０８．６９３号から特に
既知である。この米国特許には各差動増幅器のトランジ
スタのエミッタを、相互接続すると共に予定値の抵抗を
経て電源端子に接続することが記載されている。これが
ため、各差動増幅器は異なる特性を有し、従ってその出
力電流を互いに重畳して予定の非直線性増幅率が得られ
るようにする。

かかる米国特許の回路の欠点を本発明と対比して以下に
述べる。

上述した構成の差動増幅器は少なくともそのガンマ特性
を幾分円滑に変化させる必要がある。その理由は上記米
国特許の第４図に示すようにガンマ特性が段階状で全体
的にみると直線状となるが、これらほぼ直線状の特性間
には鋭敏な彎曲部が存在するからである。これに対し本
発明回路ではエミッタ結合トランジスタ対のエミッタ回
路に電流源を設けた２個の差動増幅器を用いるだけで十
分である。その理由はトランジスタ対の伝達特性が極め
て緩慢に変化する特性であるからである。

差動増幅器の出力トランジスタがターンオフ状態から導
通状態に駆動されるため、伝達特性はスタートが長く、
しかも高周波特性が劣化する。

更に、差動増幅器が非対称構造であり、しかも電流源を
用いないため、伝達特性が著しく干渉されるようになる
。

信号をシングルエンデツド結合し得るようにするために
本発明ガンマ補正回路ではベース電極が信号源以外のバ
イアス部に接続されたカレントミラー回路の前記接続部
を、ガンマ補正回路の出力側に接続すると共に他端がバ
イアス部に接続された抵抗の一端に接続するようにする
。

抵抗を可調整抵抗とすることにより出力信号の振幅を任
意に調整することができる。

本発明の好適な例では大きさが差動増幅器の入力信号の
値に依存する差動増幅器の伝達特性の負の相対温度係数
を補償するために、ベース、エミッタおよびコレクタ並
びにエミッタ抵抗を有する電流源トランジスタのベース
を、電圧源端子に対しダイオード・抵抗接続部を有さな
い電圧源の出力端子に接続し、負温度係数を有するベー
ス・エミックスレシホルド電圧とエミッタ抵抗の電圧降
下との和に等しい前記電圧源の電圧によって、前記電流
源の電流の正の相対温度係数を得、その絶縁係数値が所
定の入力信号値の伝達特性の負の温度係数の絶対値に等
しくなるようにして、温度変化がガンマ特性に影響を与
えないようにする。

実際上、所定の入力信号値を入力信号の最大値とする場
合にはガンマ特性に対する温度変化の補償を行うことが
できる。

この場合には関連する最大出力信号値におけるガンマ特
性をできるだけ温度に無関係とし、しかも最小出力信号
値が零値の入力電流でも存在し得るようにし、これによ
りこの信号値に対する温度独立性を得ることができる。

本発明の他の例では電圧源は、２個の電圧端子間に設け
られた直列接続のツェナーダイオードおよび抵抗と、可
調整抵抗を含み、前記ツェナーダイオードに並列に配設
された抵抗分圧器とを具え、前記電圧源の出力端子を前
記分圧器の中間口出し点に接続するようにして、電圧源
を容易に調整し得るようにする。

図面につき本発明を説明する。

第１図に示す本発明ガンマ補正回路では、回路の入力側
子１からガンマ補正すべき信号Ｐｖを供給する。この信
号Ｐｖは入力側子１の上側に示すと共に、例えば、黒レ
ベルＶｂ　（＝ＯＶ）　と白レベルＶｗとの間で最小お
よび最大入力信号値として夫々変化しｆｌるテレビジョ
ン画像信号とする。この白レベルＶｗはたとえば０．５
〜１■とする。基準値ｖ８はグレイ値とする。第１図で
は入力信号Ｐｖを例えば、黒レベルＶｂおよび白レベル
Ｖｗ間で直線状に増大変化する信号として示す。入力信
号Ｐｖをテレビジョン画像信号とする場合にはこれをラ
イン周期およびフィールド周期で周期的に繰返して形成
されるテレビジョンラインラスクに関連させる。かかる
信号ＰＶの一部分を１ライン周期（図示せず）内に発生
させる。この入力信号Ｐｖを供給することによりガンマ
補正回路によってその出力端子２にガンマ補正された出
力信号Ｐｖ′を発生し、この出力信号を出力端子２の上
側に時間の関数として示す。出力信号Ｐｖ′は所望のガ
ンマ値で黒レベルＶｂ　（＝Ｏｖ）および白レベルＶｗ
間を変化するが、出力グレイ値Ｖ、／は人力グレイ値ｖ
８に関連するようになる。

回路の入力側子１を３個の抵抗３，４および５より成る
分圧器を経て接地する。入力信号ＰＶの一部分ＰＶＩが
流れる抵抗３および４間の接続点をｎｐｎ　トランジス
タ６のベースに接続する。このトランジスタ６のエミッ
タをｎｐｎ　　）ランジスタフのエミッタに接続し、こ
のトランジスタ７のベースをバイアス点（本例では接地
点）に接続する。２個のエミッタ結合されたトランジス
タ６および７のエミッタ通路には直列接続のｎｐｎ　　
）ランジスタ８および抵抗９を設け、この抵抗９を電圧
供給端子−ｖａに接続する。他の端子に供給される供給
電圧源（図示せず）から電圧−ｖａによって供給電圧＋
Ｖ。

およびＯｖの接地電位を発生させるようにする。電圧Ｖ
ｗに対する０、５〜１■の電圧値と比較するために電圧
ｖａを５■とした。トランジスタ８のコレクタをトラン
ジスタ６および７のエミッタに接続し、トランジスタ８
はエミッタ抵抗としての抵抗９と相俟って電流源トラン
ジスタとして作動させるようにする。かようにして形成
した電流源（８゜９）によって、トランジスタ８のベー
スに供給される電圧の制御によりほぼ一定の電流■１を
発生させるようにする。トランジスタ８に示す電圧Ｖｂ
ｅはベース・エミックスレシホルド電圧、即チヘース・
エミッタ電圧降下を示す。この電流■１が流れると抵抗
９の両端間に電圧降下ｖ９が発生する。

電流源（８，９）およびエミッタ結合トランジスタ（６
゜７）の双方によって差動増幅器（６−１０）を構成し
、その信号入力側子ｌＯに入力信号ＰＶＩを供給する。

この差動増幅器（６−１０）では電流■１は入力信号Ｐ
ＶＩの瞬時値に依存してトランジスタ６および７に配分
され、そのコレクタ電流をＩｌｌおよび１１２で示す。

差動増幅器（６−１０）のほかに本発明では第２差動増
幅器（１１−１５）を設け、この差動増幅器も前述した
所と同様に２個のエミッタ結合トランジスタ１１および
１２と、電流源トランジスタ１３と、エミッタ抵抗１４
と、信号入力側子１５とで構成する。電流源（１３，１
４）によってほぼ一定の電流Ｉ２を発生し、抵抗１４の
両端間に電圧Ｖ１４を発生する。この場合にもベース・
エミックスレシホルド電圧をＶｂａで示すがトランジス
タ８および１３ではこの電圧Ｖ、。

の電圧値は正確には一致しない。前記電流■２はトラン
ジスタ１１および１２で２つのコレクタ電流１２１およ
び１２２に分配され、抵抗４および５の接続点の入力信
号ＰＶの一部分ＰＶ２をその入力側子１５に供給する。

上述した例では第１および第２差動増幅器（６−１０）
および（１１−１５）に対し電流ＩＩおよび■２を相違
させ、接地電位をトランジスタ７および１２のベースの
バイアスとし、供給する入力信号Ｐｖ１′Ｊ６よびＰＶ
２を相違サセテ示した。しかし、ＰＶ＝ＰＶ１＝ＰＶ２
＝ＯＶおよび１１１・１１２並びに１２１＝Ｉ’２２か
ら出発し、先ず最初、差動増幅器（６−１０）を、例え
ば入力信号ＰＶ（７）１１１＝１１　　（飽和電流）お
よびＩ　１２＝Ｏを保持する電圧Ｖイで飽和状態に駆動
することができる。

又、差動増幅器（１１−１５＞をＩ２１＝Ｉ２（飽和電
流）及びＩ２２・０を保持する入力信号Ｐｖの電圧Ｖｘ
よりも大きいか、これに等しい電圧で飽和状態に駆動す
ることもできる。更に差動増幅器（１１−１５）に対し
ては、これを電圧Ｖｗで飽和状態に駆動することきもで
きる。この場合にはガンマ補正回路は白レベル制限回路
としても作動する。

ガンマ補正回路の作動に当っては差動増幅器（６−１０
）及び（１１−１５）の各々を異る入力信号の値で飽和
状態に駆動し得るようにするのが重要である。

大きな入力信号（ＰＶＩ）及び小さな入力信号（ＰＶ２
）による動作の代わりにトランジスタ７及び１２０ベー
スを異る値でバイアスし、又各差動増幅器に対し異る値
を有するトランジスタ６及び７及び／又は１１及び１２
のエミッタ抵抗を同一値とすることもできる。さらに差
動増幅器に供給する信号を交換して電流加算の代りに電
流減算を行うこともできる。

電流１１１．　１１２．　　Ｉ２１及び１２２を減結合
するためにはトランジスタ対（６，７）及び（１１，１
２）の第１トランジスタ６及び１１並びに第２トランジ
スタ７及び１２のコレクタを、相互接続すると共に、２
個のトランジスタ１８及び１９並びに２個の抵抗２０及
び２１を有するカレントミラー回路（１６−２１）の第
１及び第２接続部１６及び１７に夫々差動増幅器の出力
端子として接続する。即ち接続部１６をｐｎｐ）ランジ
スタ１８のコレクタ及びベース並びにｐｎｐトランジス
タ１９のベースに接続し、トランジスタ１９のコレクタ
を接続部１７に接続する。トランジスタ１８及び１９の
エミッタを夫々抵抗２０及び２１を経て電圧＋ｖａの電
源端子に接続する。接続部１６及び１７ではカレントミ
ラー回路（１６−２１）　により供給される等しい値の
電流を■０で示す。従ってこのカレントミラー回路（１
Ｇ−２１）は差動増幅器（６−１０）及び（１１−１５
）の共通電圧供給回路として作動させると共に簡単且つ
安定に電流加算を行う電流加算回路としても作動させる
。

接続部１７を、ガンマ補正回路の出力端子２に接続する
と共に他端がバイアスとして接地された抵抗２２の１端
にも接続する。これがため、信号のシグナルエンデッド
結合をカレントミラー回路（１６−２１）に用いること
ができる。これがため可変抵抗２２によって出力信号Ｐ
ｖ′の振幅を任意に調整することができる。又、抵抗２
２を流れる電流をＩで示す。

更に、ツェナーダイオード２４並びに３個の抵抗２５、
２６及び２７を具える電圧源（２３−２７＞の出力端子
２３にトランジスタ８及び１３のベースを接続する。

又抵抗２５及びツェナーダイオード２４を接地端子及び
供給電圧−ｖ４の端子間に直列に接続配置する。

抵抗２６及び可調整抵抗２７を有する抵抗分圧器（２６
゜２７）をツェナーダイオード２４に並列に接続する。

抵抗２６及び２７の接続点を出力端子２３に接続する。

この可調整抵抗２７を用いてベース・エミックスレシホ
ルド電圧Ｖｂｅを所定値とし且つ抵抗９及び１４の値を
所望値とする場合に電流源トランジスタ８及び１３０ベ
ースに所望の電圧を得ることができ、これにより温度補
償を行ってガンマ補正回路の温度変化がガンマ特性に悪
影響を与えないようにする。

ガンマ補正回路の動作を入力信号ＰＶにつき説明する。

Ｏｖの接地電位が入力信号Ｐｖに存在する場合には電流
に対し次に示す関係が成立する。

１１１＝　　１１２　＝　１／２　Ｉｔ　、　　Ｉ２１
＝　　１２２　＝　１／２　ｌ２ＩＯ＝　　１／２１１
＋１／２　　Ｉ２．　　Ｉ＝０入力信号Ｐｖに電圧値ｖ
８が存在する場合には、次に示す関係が成立する。

Ｉｌｌ　＝１１．１１２　＝　０　、　ｌ０＝Ｉｌ＋　
Ｉ２１＝　　Ｉ２２　＋Ｉ上記関係からｒ＝ｉｔ＋　　
Ｉ２−２　１２２を導出することかできる。入力信号Ｐ
ｖに電圧値Ｖｗが存在する場合には次式が成立する。

１１１＝　　Ｉｆ　、　　１１２　＝Ｏ，Ｉ２１＝　　
Ｉ２　、　１２２　＝　Ｏ。

ｒｏ＝ｒｔ＋　　Ｉ２・　■ 入力信号Ｐｖを供給すると、電流■は０から■１＋■２
に増大し、且つこの電流増大が非直線的に行われるため
抵抗２２の両端間には信号Ｐｖ′で示されるような電圧
が発生するようになる。この場合ガンマ特性は差動増幅
器（６−１０）及ぶ（１１−１５）の非直線性伝達特性
によって決まる。実際上第１図に示すように２個の差動
増幅器を用いるのが好適であることを確かめた。差動増
幅器の数は、ガンマ特性の精度に課せられた要求に従っ
て増減することができる。

出力信号Ｐｖ′で得られたガンマ特性は差動増幅器の多
数の出力電流を加算した結果となることを確かめた。差
動増幅器の出力電流と入力電圧とのる。ここにｋはボル
ツマン定数、Ｔはケルビン度、ｑは電荷である。これが
ため、差動増幅器の伝達特性は負の温度係数を有し、そ
の値は差動増幅器の入力信号値に依存する。従って所定
の信号値の範囲には所定の負の相対温度係数が存在する
。これがためガンマ補正回路において何等の対策も講し
ない場合にはガンマ特性も温度の変化と共に変化する。

ガンマ補正回路を温度変化時にも使用し得るようにする
ためには温度補償を行う必要がある。この目的のために
第１図に示す例では可調整電圧源（２３−２７）を使用
する。この電圧源（２３−２７）を調整してその出力側
に所定の電圧、即ちトランジスタ８及び１３のベース・
エミッタスレミホルド電圧Ｖｂ、と、エミッタ抵抗９及
び１４の電圧降下Ｖ９及びＶ１４との夫々の和に等しい
電圧を得ることができる。従って電流源（８，９）及び
（１３，１４）に電流■１及びＩ２が夫々流れるように
なる。この場合温度変化によってベース・エミッタ電圧
Ｖｂ＠が変化し、従ってベース電圧が一定でもエミッタ
電圧が逆方向にケルビン度当り２ｍＶにほぼ等しい値だ
け変化するようになる。このベース・エミッタ電圧ｖｂ
、における負の温度係数は関連する電流源の電流（Ｉｔ
、Ｉ２）における正の相対温度係数に相当する。したが
って電流源の電流の正温度係数の絶対値を、選択すべき
所定の入力信号値に対し差動増幅器の伝達特性の負の相
対温度係数の絶対値に等しくすることにより、この値で
できるだけ満足し得る温度補償を行うことができる。こ
の場合には何れの電流信号値で温度独立性を調整し得る
かを選択し得るようにする。実際上、ガンマ特性によっ
て最大信号値Ｖイの選択時に温度独立性をできるだけ満
足とすることができる。最大値をＶ、−ＯＶ、出力電流
をＩ＝０（これは温度独立性を示す）とする場合には最
大信号値九で温度の影響を排除することもでき、従って
中間の信号値に対しても最適の温度補償を行うことがで
きる。

温度補償の実際の例を以下に示す。差動増幅器（６−１
０）及び（１１−１５）に対し最大の信号値における負
の相対温度係数が温度（ケルビン度）に逆比例すること
は計算から明らかである。はぼ３００°にの常温では１
度の温度上昇毎の負の相対温度係数は１／３００　＝　
０．３３３％／にとなる。電流源（８゜９）及び（１３
，１４）の電流に対してはベース・エミッタ電圧Ｖｌ、
。における温度係数が一２ｍＶ／にとなると、電流源ト
ランジスタ８及び１３のエミッタ・抵抗９及び１４の電
圧降下ｖ９及びＶ１４がそれぞれ１■の場合に正の相対
温度係数が０．２％／にとなる。

電圧降下が１．５■の場合には電流源の電流に対する正
の相対温度係数は０．３％／にとなる。０．３３３％／
にの温度係数を得るためには電圧降下Ｖ９　　及びＶ１
４を１６６　Ｖとする必要がある。ベース・エミッタ電
圧をＶｂ＠＝　０，７　Ｖとする場合には出力端子２３
の電圧を２．３６　Ｖとなるように調整する必要がある
。かようにして温度補償を自動的に行うことができる。

更にトランジスタ８及び１３のベースには電圧−ｖａの
供給源端子に対するダイオード・抵抗接続部を設けてい
ない。通常この接続部は電流源トランジスタ８及び１３
の温度補償として作動する。

これに対し、電流源トランジスタ８及び１３の温度依存
性を用いて差動増幅器（６−１０）及び（１１−１５）
の温度補償を行うようにする。

第１図に示す可調整電圧源（２３−２７）は実際上満足
に用いることができる。上述した例以外に種々の可調整
増幅器をもちいることができる。又テレビジョンのライ
ン帰線消去期間に入力信号Ｐｖにパルスを加えることに
より出力端子２３の電圧を連続−的に自動的に適合させ
る制御回路を用いることもできる。この場合のパルスは
その振幅をｖｗボルトとし、出力信号Ｐｖ′の関連する
パルスの特に温度変化により変化する振幅を、制御回路
に基準比較回路を用いてほぼ一定の値Ｖｗに保持し得る
ようにする。かかる制御回路によれば構成を一層簡単と
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ガンマ補正回路の一例を示す回路接続図
である。 ３、４．５．９．１４．２０．２１．２５．２６・・・
抵抗６、７．８．１１．１２．１３．１８．１９・・・
トランジスタ２２、２７・・・可調整抵抗 ２４・・・ツエナーダイオード

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力端子がガンマ補正すべき信号を供給する回路の
   入力側に結合された非直線性差動増幅器と、２個のエミ
   ッタ結合トランジスタと、トランジスタのエミッタ通路
   に設けられた電流源と、差動増幅器の出力端子およびガ
   ンマ補正信号を発生するガンマ補正回路の出力端子に結
   合されたカレントミラー回路とを具えるガンマ補正回路
   において、前記回路入力側を少なくとも２個の差動増幅
   器の入力端子に結合し、これら差動増幅器の各々を異な
   る入力信号値で飽和状態とし得るようにし、これら差動
   増幅器の各々の電流源から異なる値の定電流を発生させ
   、前記カレントミラー回路を差動増幅器に共通の電圧供
   給源として用い、従って２個のエミッタ結合トランジス
   タの第１および第２トランジスタのコレクタに夫々接続
   れさた第１および第２接続部をカレントミラー回路に設
   けるようにしたことを特徴とするガンマ補正回路。 ２、ベース電極が信号源以外のバイアス部に接続された
   カレントミラー回路の前記接続部を、ガンマ補正回路の
   出力側に接続すると共に他端がバイアス部に接続された
   抵抗の一端に接続するようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のガンマ補正回路。 ３、抵抗を可調整抵抗としたことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載のガンマ補正回路。 ４、大きさが差動増幅器の入力信号の値に依存する差動
   増幅器の伝達特性の負の相対温度係数を補償するために
   、ベース、エミッタおよびコレクタ並びにエミッタ抵抗
   を有する電流源トランジスタのベースを、電圧源端子に
   対しダイオード・抵抗接続部を有さない電圧源の出力端
   子に接続し、負温度係数を有するベース・エミックスレ
   シホルド電圧とエミッタ抵抗の電圧降下との和に等しい
   前記電圧源の電圧によって、前記電流源の電流の正の相
   対温度係数を得、その絶縁係数値が所定の入力信号値の
   伝達特性の負の温度係数の絶対値に等しくなるようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は
   第３項に記載のガンマ補正回路。 ５、所定の入力信号値を入力信号の最大値とするように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載のガ
   ンマ補正回路。 ６、電圧源は、２個の電圧端子間に設けられた直列接続
   のツェナーダイオードおよび抵抗と、可調整抵抗を含み
   、前記ツェナーダイオードに並列に配設された抵抗分圧
   器とを具え、前記電圧源の出力端子を前記分圧器の中間
   口出し点に接続するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第４項又は第５項に記載のガンマ補正回路。