JPH02196509A - ヒステリシス回路 - 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〕 本発明はヒステリシス回路に関し、特に半導体集積回路
（以下においてＩＣといら）にて構成された映像機器等
に好適なヒステリシス回路に関する。

〔従来の技術］ ヒステリシス回路は、波形整形等の目的で多用されてい
るものであり、その−例を第４図について説明する。

差動増幅器１１の反転入力端子ｅには入力信号■１が供
給され、非反転入力端子のには、抵抗Ｒ１＋を介して入
力信号■２が供給される。

そして、入力信号■１、■２を電圧比較することにより
、出力信号■。がハイレベル（ＶＨ）　ドローレベル（
Ｖｔ　）にレベル変化し、このレベル変化は帰還抵抗Ｒ
１２を介して非反転入力端子のに伝達される。

前記ヒステリシス回路におけるヒステリシス幅定される
。

一方、出力信号■。のレベル差は電源電圧、負荷の態様
等を勘案して決定されるのであるが、仮りにｖ、−ｖ、
＝５ｖと設定した場合、ヒステリシス幅Δ■いを１０ｍ
Ｖ程度の微小幅に設定しようとすると、ＲＩｚ／　Ｒ＋
＋＝　４９９にしなければならない。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、現在の電子機器及び電子回路はＩＣ化される
傾向にあり、ヒステリシス回路も例外ではない。ＩＣの
場合、大きな抵抗比の実現が困難であり、前記のように
抵抗比が４９９もある抵抗はＩＣ化が困難であった。

換言すれば、前記回路構成のヒステリシス回路では、Ｉ
Ｃ化に際し微小なヒステリシス幅△Ｖｔｈになすことが
困難であった。

ここで、前記ヒステリシス回路の使用例としてビデオカ
メラについて説明する。

ビデオカメラには、被写体の撮影により発生した撮影デ
ータから色差信号を得てカラー画像を映し出すと共に、
前記色差信号を積分して得た測光信号によりオートホワ
イトバランス等を制御するように構成したものがある。

色差信号のレベルは、被写体の色や、その彩度に対応す
るから、例えば赤−色の背景等があると、。

色差信号に赤色を示す大きな信号（以下、強色差信号と
いう）が生じてしまう。測光信号は、色差信号を積分し
たものであるから、強色差信号が生じると積分値、換言
すれば測光１３号がレベル変動し、オートホワイトバラ
ンスが誤制御をおこす。

そこで、前記誤制御を防止するため、強色差信号を除去
した色差信号から測光信号を得るようにしている。

強色差信号の検出および除去に際し７ては、検出レベル
近傍のノイズ成分による誤動作を防止するため、ヒステ
リシス回路が使用される。

強色差信号の検出にあたり、ヒステリシス幅が大である
と検出誤差が大になるため、ヒステリシス幅を小にする
ことが望ましい。

しかし、カメラ用回路と一体にヒステリシス回路のＩＣ
化を図ると、前記理由によりヒステリシス幅の微小化に
限界があった。

又、色差信号は周波数領域が１ＭＨｚ程度であるから、
回路構成を簡略化して周波数応答を高くしなければ、強
色差信号の検出および除去を正確に行うことができない
。

本発明は、前記実状に鑑みてなされたものであり、その
目的は微小なヒステリシス幅の設定が容易である上に、
回路構成が簡単でＩＣ化に適したヒステリシス回路を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するため本発明は、差動増幅器の
第１および第２の入力端子に供給される入力信号のレベ
ル差を検出して得た出力信号により、例えば負荷を駆動
する出力回路のエミッタ接地トランジスタのベースを駆
動するための動作電流の供給を制御すると共に、例えば
前記動作電流の電流源と前記出力回路との間に形成され
た抵抗によって、出力信号に対応した電圧信号を発生さ
せ、該電圧信号を所望の電流に交換する電圧電流交換手
段を設け、該電圧電流交換手段の出力電流を帰還信号（
電流）として前記差動増幅器の一力の入力端子にヒステ
リシス幅となる電圧差を生しさせるように構成したもの
である。

〔作用〕

このような構成を有する本発明にあっては、前記動作電
流の値と、この動作電流が供給される抵抗、及び前記電
圧電流交換手段に用いる抵抗の比により、帰還電流を設
定し、この帰還電流とヒステリシス幅となる電圧差を生
じるための抵抗の値によりヒステリシス幅を容易に設定
することができる。

因みに、ＩＣにおいては極端に大きな比を有する抵抗の
形成は困難であり、抵抗比の設定にもばらつきが発生し
やすいが、個々の抵抗は同一デバイスプロセスにて形成
されるので、比較的小さな抵抗比は正確に設定し得る。

従って、本発明の如く、比較的小さな抵抗比によってヒ
ステリシス幅を設定する回路構成は、ＩＣ化に好適であ
り、他の電子回路と一体にヒステリシス回路をＩＣ化す
ることができる。

〔実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

尚、第１図は本発明を適用したヒステリシス回路の回路
図、第２図は入力対出力の関係を示す波形図、第３図は
ヒステリシス特性図である。

差動増幅器１は、差動対に接続されたＰＮＰ　トランジ
スタＱ１、Ｑ２、更にカレンミラー回路に構成された能
動負荷として動作するＮＰＮ　）ランジスタＱ３、Ｑ４
等からなる。

差動増幅器１の反転入力端子θには、第１の入力信号と
なる入力信号■１が供給され、非反転入力端子Φには第
２の入力信号となる基準電圧■、。。

が第１の抵抗Ｒ１を介して供給される。そして、後述す
る帰還電流■、が発生していない場合、抵抗Ｒ１による
電圧降下を無視できるのでトランジスタＱ＋のベース電
圧は基準電圧Ｖ　ｒａｆとほぼ同一になる。

いま仮りに、基準電圧Ｖ　ｒａｆと入力信号■、の電圧
レベルとが、■、、。、＞Ｖ、の関係にあるとすれば、
図示のヒステリシス回路は下記のように動作する。

即ち、トランジスタＱ１がオフ、Ｑ２がオンになり、定
電流回路Ｃ８１から供給される電流１皿がトランジスタ
Ｑ４に流れようとする。

しかし、トランジスタＱ１がオフであるから、トランジ
スタＱコにカレントミラー動作を行うための基準電流が
流れない。従って、トランジスタＱ４に前記電流■１が
流れず、該電流１１は電流制御手段として設けられたス
イッチトランジスタＱ５のベース電流になる。

故に、トランジスタＱ５がオンになり、定電流回路ＣＳ
　ｚから供給される電流Ｉ７は、トランジスタＱ５のコ
レクターエミッタ間を流れる。尚、前記電流■２は、本
発明でいう動作電流に相当するものである。

この結果、トランジスタＱ５のコレクタ電圧、換言すれ
ばＡ点の電圧■１が大幅に低下し、電圧電流交換手段を
構成するトランジスタＱ６、更に出力回路を構成するト
ランジスタＱ７のベース電圧を動作可能な電圧ＶＢ！以
下に低下せしめる。

故に、トランジスタＱ６はオフ状態となり帰還電流Ｉｔ
は０であるので、抵抗Ｒ＋による電圧降下もなく、トラ
ンジスタＱ、のベースは電圧Ｖ　ｒｅ（に固定された状
態を維持する。

一方、出力トランジスタＱ７もオフであるから、そのコ
レクタ電圧は電源ＶＣＣと同一になり、出力電圧■。の
電圧レベルはＶ０＝■ｃｃになる。

尚、前記した回路動作は、第２図に示すｔｌ以前に相当
し、Ｖ、６．＞Ｖ、の場合は位相反転した出力電圧■。

（ハイレベル）を得る。

次に、Ｖ、、、＜Ｖ、に変化した場合の回路動作を説明
する。

この場合、トランジスタＱ２はオフになり、トランジス
タＱ、がオンに動作する。電流Ｉ、はトランジスタＱ、
を介してトランジスタＱ３　、Ｑ４のベース電流になる
。

しかし、トランジスタＱ２がオフであるから、トランジ
スタＱｚ　、Ｑ４の電流経路は形成されず、トランジス
タＱ、のベース電流も遮断される。

従って、トランジスタＱ５はオフになり、電流１□は、
抵抗Ｒ２を介してｌ・ランジスタＱ７のベースに供給さ
れる。

この結果トランジスタＱ７はオンし、抵抗Ｒ２の両端に
Ｒ２・Ｉ２の電圧降下が発生する。これによりＡ点には
電圧Ｖ、＝Ｒ２ＴＺ　＋ＶＩＥＱ７が発生する。ただし
ＶｌｌＥＱ７はＱ７のベース・エミッタ間電圧である。

このＡ点の電圧■１により、Ｑ６に次式で決定される帰
還電流Ｉｔ＝Ｉｔｆｆｉが流れることになる。

Ｖ、＝Ｒ２・Ｉｚ＋　Ｖ　ａｃＱｔ＝　Ｒ３・ｔ、、＋
　ＶＩＩＥＱ＆・・・（１）尚、ＶｓｔＱｉはトランジ
スタＱ６のベース・エミッタ間電圧、Ｒ２・Ｉ２は電流
Ｉ２による抵抗Ｒ２の電圧降下分、更にＲ３・Ｉｆｓ＋
は帰還電流Ｉｆヨによる抵抗Ｒ３の電圧降下分である。

ところで、トランジスタのベース・エミッタ間電圧はほ
ぼ０．７■と一定であり、前記ＶＢＥＱ６、ＶＩＩＥＱ
４　もほぼ同一と見做し得る。そこで前記（１）式から
帰還電流１．□を求めると、Ｒ２・　Ｉ２　　＝Ｒ，・
　Ｉｆｔｈ　　・　・　・　・　・　・　（２）帰還電
流Ｉｔが発生すると、抵抗Ｒ３の両端にＲ２・Ｉ１で決
定される電圧降下が発生する。故に、トランジスタＱ１
のベース電圧、換言すればヒステリシス動作を行う閾値
Ｖｔｈは、Ｖ　Ｌｈ”ｉ　Ｖ　ｒｅｆ　　Ｒｌ　’　Ｉ
　ｆｍ　　・・・・　（４）で決定される電圧レヘルに
変化する。

そして、ヒステリシス幅△■いは、 で決定される。

又、出力トランジスタＱ７がオンに動作するので、出力
電圧■。の電圧レベルは、ｔ１時点以降に示スようにハ
イレベル（■ｃＣ）からローレベル（■εＥＱ、＃ＧＮ
Ｄ）までレベル低下する。

このように、出力電圧■。が−旦レベル低下し、かつト
ランジスタＱ１のベース電圧が（４）式で示した電圧レ
ベルまで低下した後は、第２図のｔ２時点に示すように
Ｖ、、、＞Ｖえの関係になっても、出力電圧Ｖ０は位相
反転しない。

そして、１３時点に示す如’ＣＶｒａｒ　　Ｒ１・Ｉｔ
＞■１の関係になった時、出力電圧■。がローレベルか
らハイレベルに位相反転する。

次に、前記ヒステリシス動作を帰還電流Ｉｆについて説
明する。

第３図に示すように、Ｘ軸に示した入力信号Ｖ。

の電圧レベルが基準電圧Ｖ　ｒｅｆ以上になった時点で
、Ｙ軸に示した帰還電流■、の電流量が急激に増大する
。

電流１．の増大により、トランジスタＱ１ペース電圧が
Ｖ　ｒｅｆからＶｒａｔ　　Ｒ＋　・Ｉ　ｔｍで決定さ
れる電圧にレベル低下する。

一方、入力信号■１のレベル低下時には、Ｖｒｅｆ　　
ｂｌ　ＨＩｆ　＞ｖｌになった時点で帰還電流１ｒが急
激に減少するようになる。

以上に説明した回路動作が行われる結果、ヒステリシス
幅へＶいのヒステリシス特性が得られる。

いま仮りに、電流■２を１００μＡ程度に設定したとす
れば、各抵抗の抵抗値をＲ，＝３００Ω、Ｒ２＝２にΩ
、Ｒａ＝６にΩに設定することにより、（５）式よりΔ
■い一１０ｍＶにすることができる。

前記した各抵抗値は、ＩＣにて容易に形成し得る程度の
抵抗であり、しかもヒステリシス幅ΔＶＬｈを１０ｍＶ
もの低電圧にすることができる。

また、（５）式よりヒステリシス幅が抵抗値と電流源に
より決定されるため、きわめて設計が容易である。さら
に通常のＩＣ回路では、電流源はその値が定電圧／抵抗
値によって決まるように構成することができるから、（
５）式より明らかなようにヒステリシス幅を抵抗比のみ
によって決定することができる。したがって本発明によ
るヒステリシス幅△ＶＬｈは抵抗のプロセスによるばら
つきや温度変化に対してきわめて安定である。

前記のように構成されたヒステリシス回路を、前記強色
差信号の検出および除去に用いた場合、ヒステリシス幅
ΔＶｔｈが微小である上に、前記理由乙二より安定して
いるので、前記検出を正確に行ない得る。

尚、前記実施例では、差動増幅器１の一方の入力端子に
基準電圧Ｖ　ｒａｆが供給されているが、第１および第
２の入力信号の何れもアナログ信号であってよい。

更に、差動増幅器１の前段にエミッタフォロワ等のバ・
ノファアンプを設け、該バッファアンプを介し７て差動
増幅器１に入力信号を供給するように構成してよい。

また、前記ヒステリシス回路は、前記ビデオカメラの強
色差信号の検出に使用されるのみではない。例えば、モ
ータの回転位置検出の如く、磁電変換素子から発生した
低レベルの位置検出信号を波形整形する際に好適であり
、ＩＣ化に適した回路構成と相俟って、その用途は極め
て広いものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のヒステリシス回路は、差
動増幅器の出力信号に基づいて供給される動作電流と抵
抗比によって決定される帰還型′流を得ると共に、該帰
還電流により前記差動増幅器の一方の入力端子の端子電
圧を制御し、ヒステリシス特性を得るようにしたもので
ある。

依って、比較的小さな抵抗比で微小なヒステリシス幅が
実現できＩＣ化がきわめて容易になる。

また、ヒステリシス幅は抵抗値、電流源の値によって決
定されるのでヒステリシス幅の設定がきわめて容易であ
ると同時に、ばらつき、温度変化などに対し安定である
。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒステリシス回路の回路図、 第２図は入力対出力の関係を示す波形図、第３図はヒス
テリシス特性図、 第４図は従来のヒステリシス回路の一例を示す回路図で
ある。 図中の符号 １：差動増幅器 Ｑ＋　−Ｑ７　　：　）ランジスタ Ｒ１〜Ｒ３：抵抗 ■Ｌ　：入力信号 ■。：出力信号 Ｖ　ｒｅｆ　　：基準電圧 Ｔ＋　、Ｉｚ　　：電流 Ｉ、：帰還電流。 第　　１ 図 第　　２　　図 λカ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の入力端子に第１の入力信号が供給され、第２の入
   力端子に第１の抵抗を介して第２の入力信号が供給され
   る差動増幅器と、 前記差動増幅器の出力信号に対応して動作電流の供給を
   制御する電流制御手段と、 前記動作電流が第２の抵抗を介してベースに供給される
   エミッタ接地トランジスタと、 前記動作電流により、前記第２の抵抗に発生した電圧に
   対応した帰還電流を発生させる電圧電流交換手段とを備
   え該電圧電流交換手段の出力端子が前記第２の入力端子
   に接続されたことを特徴とするヒステリシス回路。