JPS6259419A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、直光灰分を除去された電気信号を入力とし
、その直流数分の再生ｔ−灯なうクランプ回路に関する
。

〔発明の技術的背景〕

電気信号の伝送や増幅ｔ−借なう場合、一般に交流結合
が容なわれる。交流結合とは、コンデンサｔ−信号路に
直列接続する等の方法で直流数分の遮断を９１ない、後
続の回路へ信号全供給することである。交流結合を用い
る理由は、伝送に必要な電力や帯域の節約、増幅におい
て発生する直流オフセットの除去等があげらルる。しか
し、伝送や増幅の対象となる信号がビデオ信号の場合、
（ｉｒ号に含まれる直流取分は重要な役割金持つ次め、
伝送や増幅を軒なった後に（Ｎ号の直流底弁を正確に再
生する必要がある。クランプは、この種の直流厄介を再
生する技術として知られている。

ビデオ信号のクランプ処理について説明する。

ビデオ信号は、嘉７因に示すように、基準となる一定電
圧期間１　（ペデスタルレベル期間）全含む。このペデ
スタルレベルは、クランプパルスの所定期間２に、基準
電圧と比較され、このペデスタルベルが基準電圧と等し
くなるようにコントロールされる。即ち、第８図に示す
ように、入力端子５．那算器６を通過して出力端子７に
あられれるビデオ信号は、そのペデスタルレベルが比較
器８Ｖｃおいて基準電圧９と比較ざルる。比較器８は、
ペデスタルレベルと基準電圧９との差が無くなるように
、７［算器６に直流電８：金供給し、ビデオ信号の直流
再生七イτなう。

ところで近年は、映＠信号処理にＩｉ！ｉ度な内容が要
求されるようになっている。有料テレビジョンシステム
においては、盗視聴防止の几めのスクランブル処理とし
て１画面の左右を入れかえるような信号処理、走査線の
順番の入れかえるような信号処理を行なう０ま几、高品
位テレビジョンにおいては、その伝送帯域金王縮するた
めにサブサンプリングや１時間方間圧縮処理（ＴＣＩと
称される）が４１なわれる。このような信号処理音名な
う過程では、信号の記憶、読出し、ＥＥ縮、伸長、遅延
等の操作が必要であり。

デジタル処理を灯なわなければ不可能といえる。

そこで、この種の信号処理回路の前段には、アナログデ
ジタル変換器（以下入／Ｄ変長器と称する）が設けられ
る。

従って、一般的なシステムは、アナログ系の回路全通っ
た信号を、第８図のクランプ回路に辱き直流再生ｔ４ｊ
ない１次段のＡ／Ｄ変換器に供給し、欠にデジタル処理
するという方法がとられる。

ここで、クランプ回路の基準電圧が変動した場合、ある
いは、Ａ／Ｄ変換器の基準電圧が変幻すると、直流再生
レベルがずれることｖＣｔろ。

特に、ＴＣＩ信号は、輝ぼ信号・色度信号が時分割多重
されたものであるが、この信号は、直光レベルがシフト
すると１画面では色が変ってしまうという問題があり、
正確なりランプが要求されている。

この九めに、嘉９図に示すようなデジタルクランプ回路
が考えられた。

入力端子５のビデオ信号は、アナログ卯算器６で直流再
生され２次はＡ／Ｄ変換器１１でデジタルビデオ信号に
変換されて出力端子７に導出される。更に、７″シタル
ビｒオ信は、そのペデスタルレベルのデジタル１直が、
デジタル比較器１２ＶＣおいて基準筒と比較さルる。そ
して。

この結果得られた差データは、デジタルループフィルタ
１３全介してデジタルアナログ変換器（以下Ｄ／入入換
換器称する）１４に供給される。Ｄ／入入換換器１４．
ループフィルタ１３の出力をアナログ量に変換し、前記
圓算器６に供給する。

このデジタルクランプ回路は、入／Ｄ７Ｒ換器１１の出
力を基準（直に合わせるように作用する。

ｒジタル哨報をアナログ系にフィードバックしているの
は、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを有効に利用す
るｔめである。というのに。

列えば、ｌＶ　　　の矩形波がＡ／Ｄ変換器に入−ｐ 力する場合、これを交流結合で伝送すると、矩形波のｒ
ニーティ　（０レベルの時間対ルベルの時間）比が５０
％では、　−１−０，５Ｖと−０，５■でピークが振り
、ｒニーティー比が０％に近ず＜、１！：＋ＩＶ、！：
ＯＶ、１００％近くではＯＶと−ＩＶ間で信号が変化す
る。従来１本来ならば。

１ｖ　　の通過能力で良かったものが・２ｖｐ−ｐ−ｐ の通過能力ｆｔ要求１′Ａることになる。従って。

Ａ　／　Ｄ変換器の場合、交流結合で信号を供給すると
、クランプした信号を供給する場合に比べて２倍の許容
入力を要求式れ、ビット数も１ビット余分に必要となる
。よって、嘉９図の回路では、７′ジタル清報をアナロ
グ系にフィードバックして、Ａ／Ｄ変換器Ｊ１にクラン
プ済みの信号が供給されるようにしている。

〔背景技術の問題点〕

ビデオ信号をデジタル変換して処理する半導体デバイス
は、研究所レベルでは、８ピツドで処理するシステムが
玉流となっているが、このビット数は更に低下されるこ
とが考えられる。

第９図の回路において、Ｄ／Ａ変換器１４の分解能は十
分細かいステップに選ぶ必要がある。

仮りに分解能が不十分であると、その１ビツトが変つｔ
だけでも画面の明哲や色相が大きく変化させられ、見に
くい画家となる。Ｄ／入入換換器１イしては、一般１ｃ
１０ビット以上必要といわれている。

しかしながら、上記のデジタルクランプ回路において間
遠となっているのは、Ｄ／Ａ変換器１４がＡ／Ｄ変換器
１１；り高い分解能を持っていても、これｔ−有効に利
用できないことである。この原因全第１０図金柑いて具
体的に説明する。

今、Ａ／Ｄ変換器１１の分解能ｔ８ビット。

Ｄ／Ａ変換器１４の分解能ｉ１１ビットとし。

クランプするレベルをＡ／Ｄ変換器１１の出力の１２８
　（基準値）とする。クランプ回路ＶＣ直流的にオフセ
ットしたピｒオ信号のペデスタルレベルが入力さルると
、このオフセットが０となるようにＤ／Ａ変換器Ｊ４ｉ
Ｃは差データが送られる。しかし、Ｄ／Ａ変換器１４の
出力が。

第１０図に示すようＩＣ，（ｎ−１）、（ｎｏ）、（ｎ
ｌ）の３つのレベルのいずれであっても入／Ｄ変換？５
１１の出力には影響しない。つまり、入／Ｄ７Ｒ換器１
１の１２８レベルの中央（ｎｏ）ＶＣ合わせるまでの細
かい調ｉは簀ｔわｆ′Ｌ７′２：い。

ここでは、Ｄ／Ａ変換器１４とＡ／Ｄ変換器ＩＩのしき
い値が一致する例をとって示したが・一般にはその両者
は一致するとは限らない。従って、このような場合は、
クランプさｎるレベルが、Ａ／Ｄ変換器１１の０と判定
さｎる領域内のレベル全般にわたって変動する可能性が
ある。結局、Ｄ／Ａ変換器１４がＡ／Ｄ変換器１１を上
まわる分解能を持っていても、その下位ビットは有効に
利用されないことになり、クランプレベルの精ずはＤ／
Ａ変換器１４の精度までは上がらないことである。

ところで、Ａ／Ｄ変換器のみかけ上の分解能を同上する
手段として、ディプ効果が知らｎている。ディプ効果は
１画激処理分野にてはよく知られているもので、Ａ／Ｄ
変換器のしきい値付近の信号入力があったとき、これに
雑音信号ｔ−７Ｊｌ］え、このしきい値を越えさせなか
ったりする。しきい値に近い入力であれば、越える場合
と越えない場合とが同確率となる。このときの画庫ヲ入
間がみると、２つの祉子化レベルの中間値が見えたよう
に感じる〇 しかしｆイブは、高８Ｎ比の画１１に対しては効果があ
るが、低ＳＮ比の画数に対してはＳＮ比金さらに低下さ
せる結果となる。まｔ、垂直ブランキング期間に重畳さ
れてくるｒレベル信号に対しては誤り率の増叩という結
果金も九らすことになる。

〔発明の目的〕

この発明は上記事情に対処すべくなされたもので、Ａ／
Ｄ変換器の見かけ上の精度を同上してクランプレベルの
精度全同上し、かつＳＮ比の低下、符号判定誤り率の増
力口を防止することのできるクランプ回路を提供するこ
と全目的とする。

〔発明の概要〕

この発明では１例えば耳１図に示すように。

直流分再生の九めに、クランプレベルと基準レベルとの
誤差情報を得るループに対して、クランプ期間のみ雑音
発生器３０の雑音をループ同に供給して上記目的を連取
するものである。

〔発明の実施ガ〕

以下この発明の実２ｉｌｌ！ｉ例を図面を参照して説明
する。

第１図はこの発明の一実施ガである。アナログビデオ信
号は、入力端子２１を介して直流加算器；１２Ｖｃ供給
され、ここで直流取分が再生され、直流再生され九ビｆ
オ信号に、更に１本発明の重要部分を溝底する加算器２
３を介してアナログ７″ジタル（入／Ｄ）変換器２４に
供給される。

Ａ／Ｄ変換器２４からのデジタルビデオ信号は、出力端
子２５に導出されるとともに、クランブレベル期間に作
動する誤差信号発生器２６に供給される。

誤差信号発生器２６は、クランプレベルのデジタル値と
、基準値との差金求める演算を　ない、その差を誤差信
号としてループフィルタ２７ＶＣ供給する。このループ
フィルタ２７は。

デジタルフィルタであって、誤差信号全積分し。

その出力をデジタルアナログＣＤ／入）変換器２ＢＶＣ
供給する。このＤ／Ａ変換器２８は、入力データの値Ｖ
Ｃ応じたアナログ電圧上発生し。

７１０算器２２に供給する。これによって加算器２２か
らは直流取分の再生され九ビｒオ信号七得ることができ
る。

ここで、加算器２３には、雑音発生器３０からの雑音が
時間軸方間へ離散的に供給されるもので、この供給期間
は、ペデスタルクランプ期間のみに対応している。つま
り、スイッチ３１は、クランプ期間のみオンして雑音信
号を加算器２３に供給する。

更に上記ループ７４　、／Ｉ／りとしては、列えは講２
図に示すように、加算器２７１と１ビツト遅延器２７２
を組み合わせ次積分器が使用される。

Ｋは、ループフィルタ２７の利得を意味する。

この発明は、上記の如く溝底されるので、クランプ期間
はディプ効果によって入／Ｄ変換器２４の分解能より高
い精度でクランプレベル７ｍ”い８クランプ期間外では
雑音信号を供給しないので。

信号の８／Ｎ比を低下させることはなく、まｔデジタル
符号の誤まり率を１那させることもないＯ ！！３図は上記し次第１図の回路の解析全容易にするた
めに、Ｄ／入入換換器２８．７ＪＱ算器２３．２６ｔ−
省略して示し、基準値１ｃＯとしておきかえた図である
。この嘉３図の回路で、入力信号列ｔ−ｘｔ（ｎ’ｒ）
、出力信号列ｋｙ（ｎＴ）とおくと、欠の差分方程式が
取立する。

Ｋ、　　（ｎＴ）　＝３（、（ｎＴ　　’ｒ）　　　　
　　１ｌＨＨ＋＋＋ＨＨＨ＋ＨＨ（ｉ）Ｘｌ　　（ｎＴ
）＝ｘｌ　　（ｎＴ）　　Ｘｌ（ｎＴ）　　−−−−（
２１Ｘａ　（ｎＴ）＝ｘａ　（ｎＴ）＋ｘａ（ｎＴ）　
　−−−−（３）Ｘｓ　　（ｎＴ）　＝ｘ、　（ｎＴ）
　・Ｋ　　　　　・＝・・・＝　（４）ｘｘ（ｎＴ）　
　ｐ　　Ｘｚ（ｎＴ）　　、Ｘｓ（ｎＴ）　　。

Ｘ４（ＩＩＴ）　＃　ＸＩ　（ｎＴ）　、　ｙ　（ｎＴ
）のＺ変換ｆＸ、　　（Ｚｌ、　Ｘｔ（Ｚ）、　Ｘｌ（
Ｚｌ、Ｘ４（Ｚｌ−ＸＩＩＣＺＩ　−ｙ　（ｚ）とおく
と・ ｘ　ａ　ｆｚｌ　＝　ｘ　ｔ　（η・Ｚ−１・・・・・
・・・・・・・・・・　（５）Ｘ　、　（Ｚ）　＝　Ｘ
　、（２）−Ｘ４（２））　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・（６）Ｘ、（Ｚｌ＝Ｘ、（囚＋Ｘ４（囚・
　Ｚ　　　・・・・・・・・・・・・・・・　（力Ｘ　
３　ｆＺ）　＝　Ｘ　、　ｉＺ）・Ｋ　　　　　　・・
・・・・・・・・・・・・・　（８）これを解くと。

入力のｘｔ（ｎ’ｒ）ｔ−振幅入のステップ関数とする
と拳 Ｘ、（囚＝ん／（１−ｚ）　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・四人 ＝ん　（１−Ｋ）　　　　　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・［株］となる。

Ｋはループフィルタの時定数を決定し１例えば１０００
クロツク後に、入力ステップ幅のに収束式せようとする
ならば（１３式を用いてを解けばよい。両辺の１０の対
数をとれば−２＝　１０００−ｌＯＩ！　（１−Ｋ）に
＝１−１０（−）＝０．００４６上２１であり、には２
　となる〇 次Ｖｃ入／Ｄ変換器２４の１子化と、クランプレベルの
引き込み状況について説明する。

第４図は、Ａ　／　Ｄ変換器２４の１子化特性であり、
入力が、±０．５（ＬＳＢ）Ｏ範囲ｈｖｃｒｘ。

ると、入／Ｄ変換器２４の出力は、Ｏつまり出力の不感
領域となる。このことは、クランプレベルの調整ループ
の動作が停止し九ことを意床する。従って、この場合は
、嘉５図に示すように、入力（Ｘｇ　）ｖｃ対してん／
Ｄ変換器２４の変換ステップの＋０．５（ＬＳＢ）まで
クランプレベルを引き込んだことになる。

従って、このような引き込み状態を更に細かいステップ
とするために１本発明においては。

クランプ期間中に、ループ内にノイズを圓え。

０．５（Ｌｉ９Ｂ）以下の精度で引き込むようにするも
のである。このときのノイズは、雑１発生器３０から供
給されるが、ノイズとしては。

±０．５（ＩＳＢ）の範囲内で一様のものが適している
。また、ループ内にノイズを供給する場合、その供給位
置は、何れの箇所でも効果が得られ、７ＪＯ算器２２０
入力側、Ｄ／入入換換器２８０入力側ど、ループ内にノ
イズを供給すれば良い。

次ＶＣ，上記のループが、クランプレベルをＡ／Ｄ変換
器２４の＋０．５（Ｌｓａ）に引き込んだ状態以後の動
作について説明する。ノイズは、　Ａ／Ｔ：変換器２４
の直前に供給されるものとする。今ノイズが±０．５（
Ｌ８Ｂ）で一様の分布ｔしていれば、第６図に示すよう
に。

Ａ／Ｄ変換器２４の入力側ではａ　Ｘｇ　＋Ｎ　（Ｘｔ
は入力取分、Ｎはノイズ取分）が０．５（ＬＳＢ）全越
える確率は、Ｐｌである。

゛・十〇・５　（ＬＳＢ）　　ｄｘ　＝１゜”””　ｆ
Ｏ，５（Ｌ３Ｂ） Ａ／Ｄ変換器２４に１が出力されればループは更ＶｃＯ
の方間へ調整するように働き、Ｘｇが時刻の変化ととも
にＯに近づくと、ＰｌはＯに近づき、ループは！、’１
０Ｖｃすすめる動きが除徐に弱まる。このようにして、
Ｘｌは、限りなく、０に近つけられ、Ａ／Ｄ変換器２４
の分解能以上の精度でクランプされることになる。

上記のように、この発明九よると、クランプ期間のみＶ
Ｃ雑音発生器３０のスイッチ３ノがオンし、ｒイブ効果
を利用し几クランプ処理をない、他の期間では、雑音が
クランプ回路に供給さＡないようにしている。従って、
クランプレベル期間を除く他の期間の信号のＳＮ比を劣
化させることはなく、ま九同期信号の判定率を悪化させ
ることもなくなる。雑音発生器３０からの雑音の振幅は
、そのＭｉ音Ａ／Ｔ）変換器２４の１　　（ＬＳ　Ｂ）
ａＩｆの分布の一様分布とすると。

８ビツト分解能では一６０ｄＢ、６ビツトでは一４８ｄ
ｆ３のレベルである。

〔発明の効果〕

以上説明し次ようにこの発明は、クランプ期間中はＡ／
Ｄ変換器のみかけ上の精１１１−同上してクランプレベ
ルの精度を同上し、かつ信号に対してはＳＮ比の低下、
符号判定の誤り率の増大を抑え得るようにしたクランプ
回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図。 第２図は第１図のループフィルタの回路例を示す図、第
３図は窮１図の回路全解析するためにｉき直し危説明図
、第４図は第３図のアナログデジタル変換器の特性因、
第５図は嘉３図の回路の動作説明図、爾６図は再３図の
回路のクランプ期間の動作説明図、嘉７図はビデオ信号
とクランプ期間の説明図、第８図は従来のクランプ回路
を示す図、第９図はデジタルクランプ回路を示す図、ｉ
！１０図は再９図の回路の動作説明図である。 ２２．２３・・・圓算Ｂ、２４・・・アナログ７′ノタ
ル（Ａ／Ｄ）変換器、２６・・・誤差信号発生器。 ２７・・・ループフィルタ、２８・・・デジタルアナロ
グ（Ｔ）／　＆）変換器、３０・・・雑音発生器、３１
・・・スイッチ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第３図 ＋−−−一−−−２ 第５ｒＡ 第６図 第７図 第８図 第１０囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 クランプ期間を含む入力信号とデジタルアナログ変換器
   の出力とを加算する加算器と、 前記加算器の出力信号をデジタル変換するアナログデジ
   タル変換器と、 前記アナログデジタル変換器の出力と基準値とを比較す
   る比較器と、 前記比較器の出力を前記クランプ期間内に前記デジタル
   アナログ変換器に供給する供給手段と、 前記加算器、アナログデジタル変換器、比較器、供給手
   段及びデジタルアナログ変換器で形成されるループに、
   前記クランプ期間のみ雑音を供給する雑音発生手段とを
   具備したことを特徴とするクランプ回路。