JPH028515B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、テレビジヨン信号をデイジタル信号
に変換する場合に用いられる直流分再生のための
クランプ回路に関する。

（従来の技術） NTSC信号などのテレビジヨン信号をＡ／Ｄ変
換器によつてデイジタル信号に変換する場合に
は、Ａ／Ｄ変換器に入力されるテレビジヨン信号
のダイナミツクレンジがＡ／Ｄ変換器のダイナミ
ツクレンジに一致するように、テレビジヨン信号
の直流分再生を行なわなければならない。

すなわち、テレビジヨン信号の伝送において
は、技術的に容易であることから、交流分のみが
伝送されることが多い。このためテレビジヨン信
号からの直流分が失なわれ、黒レベルが一定しな
くなる。この失なわれた直流分を補償し、Ａ／Ｄ
変換器のダイナミツクレンジ内でテレビジヨン信
号を有効に量子化するために、黒レベルを揃える
直流分再生を行なう必要がある。

このような要求に対し、従来、水平同期信号に
同期したパルスをクランプパルスとして、水平同
期信号の先端あるいはペデスタル部分を一定化す
ることで直流分再生を行なうキードクランプ回路
が一般的に用いられてきた。ペデスタル部分の直
流分を一定化するキードクランプ回路の従来の構
成例を第１図に示す。

第１図において、入力端子１０にはアナログ・
テレビジヨン信号が入力される。このテレビジヨ
ン信号は二分岐され、一方でアナログ加算回路１
２によつてＤ／Ａ変換器１１の出力と加算された
後、Ａ／Ｄ変換器１３でデイジタル信号に変換さ
れて出力端子１４に取出され、他方で同期分離回
路１５に加えられる。ペデスタル抽出回路１６
は、同期分離回路１５によつて分離された同期信
号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器１３で得られたデイ
ジタル信号のうちのテレビジヨン信号のペデスタ
ルに対応するデイジタル信号のみを抽出する回路
である。

このようにして抽出されたペデスタルレベルに
対応するデイジタルは、ペデスタルレベル演算回
路１７に入力され、ペデスタルレベルに対応した
デイジタル値Vpが計算により求められる。この
演算回路１７から出力されるデイジタル値Vpは、
デイジタル演算回路１８に入力され、基準レベル
発生回路１９の出力である、Vpに対する基準の
デイジタル値Vpo（これを基準レベルという）と
の差が演算される。演算回路１８の出力は、デイ
ジタル積分回路２０を介してＤ／Ａ変換器１１に
入力される。発振器２１はＡ／Ｄ変換器１３にサ
ンプリングクロツクを供給する。

このように構成されたクランプ回路は、加算回
路１２、Ａ／Ｄ変換器１３、ペデスタル抽出回路
１６、ペデスタルレベル演算回路１７、減算回路
１８、基準レベル発生回路１９、積分回路２０、
Ｄ／Ａ変換器２１によつて、基準レベルVpoを目
標値とする自動制御ループを形成する。従つて、
Ａ／Ｄ変換器１３の出力における、ペデスタルレ
ベルに対応するデイジタル値Vpが基準レベル
Vpoに一致するように、制御ループが動作する。
すなわち、入力端子１０に入る直流分の失なわれ
たテレビジヨン信号に対して、Ｄ／Ａ変換器１１
の出力を加算回路１２で直流分として加算し、
Ａ／Ｄ変換器１３に入力されるテレビジヨン信号
のペデスタルレベルVp′（アナログ値）をその基
準レベルVpo′（デイジタルの基準レベルVpoに対
応するアナログ値）に一致させることにより、直
流分を再生する。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来のキードクランンプ回路では、
Ａ／Ｄ変換器１３に入力されるテレビジヨン信号
のペデスタルレベルVp′に対応するデイジタル値
Vpと、デイジタルの基準レベルVpoとの比較を
行なつて、デイジタル誤差信号Ｅを演算してい
る。このため、Ａ／Ｄ変換器１３の量子化精度に
起因するレベル比較特性の不感帯が存在し、この
不感帯の存在により、クランプレベルの変動（レ
ベルジツタ）を零にすることは原理的に不可能で
る。以下、この問題を詳しく説明する。

第１図のキードクランプ回路では、Ａ／Ｄ変換
器１３に入力されるアナログ・テレビジヨン信号
のペデスタルレベルVp′が、Ａ／Ｄ変換器１３の
量子化精度によつて定まる隣接する２つのしきい
値の間で変動しても、Ａ／Ｄ変換器１３の出力で
ペデスタル部分のデイジタル値は変化しない。従
つて、Ａ／Ｄ変換器１３に入力されるテレビジヨ
ン信号のペデスタルレベルVp′と、デイジタルの
基準レベルVpoに対応するアナログ値Vpo′との
差（Vp′−Vpo′）であるアナログ誤差信号E′が、
Ａ／Ｄ変換器１３の量子化ステツプに依存する２
つのしきい値の間のレベルΔVoの間で変動して
も、デイジタル誤差信号Ｅは変化せず、その間キ
ードクランプ回路における制御ループのループゲ
インは零となる。

第２図は、第１図のキードクランプ回路におけ
る制御ループのレベル比較特性を示したものであ
る。この第２図に示すように、デイジタル誤差信
号Ｅはアナログ誤差信号E′（＝Vp′−Vpo′）が、
Ａ／Ｄ変換器１３の量子化ステツプに依存する２
つのしきい値の間のレベルΔVoだけ変化する毎
に階段状に変化し、あるしきい値に対応するとこ
ろで零となる。

この場合、デイジタル誤差信号Ｅが零となる
Vp′−Vpo′の範囲はΔVoであり、この範囲内で
はペデスタルレベルVp′が変化しても、制御ルー
プのループゲインが零のためクランプレベルは制
御されない。この結果、クランプレベルであるペ
デスタルレベルVp′は、最大でΔVoのレベルジツ
タを生じる。このようなクランプレベルのレベル
ジツタは、テレビジヨン信号に雑音として相加さ
れ、大きな劣化をもたらす。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、その目的はクランプレベルのレベルジツタを
伴うことなく、テレビジヨン信号をデイジタル信
号に変換する場合に必要な直流分再生を行なうこ
とができるクランプ回路を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、予め定められた基準レベルに対する
クランプレベル（ペデスタルレベル又は同期信号
レベル）の誤差信号であるステツプ状に変化する
デイジタル値に、このデイジタル誤差信号のデイ
ジタル値の１ステツプより小さな一定の微小デイ
ジタル値を常に加算する手段を備えたことを特徴
としている。

（作用） デイジタル誤差信号にその１ステツプより小さ
な微小デイジタル値を加算すると、クランプレベ
ルと基準レベルの差と、デイジタル誤差差信号と
の関係を示すレベル比較特性はデイジタル誤差信
号のデイジタルレベルの方向に微小デイジタル値
分だけシフトする。これにより制御ループの動作
は、デイジタル誤差信号が正負２つの値を交互に
とるバング・バング制御となり、その間クランプ
レベルと基準レベルの差は、一定に保たれる。

従つて、クランプレベルのレベルジツタは原理
的に生じることがなく、生じたとしてもＡ／Ｄ変
換器の量子化ステツプに依存するレベル範囲より
十分に小さな量に抑えられる。

（実施例） 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例に係るクランプ回路
の構成を示すブロツク図であり、第１図のクラン
プ回路にデイジタル発生回路３０およびデイジタ
ル加算回路３１を追加した構成となつている。

すなわち、デイジタルレベル発生回路３０は一
定の微小デイジタル値、具体的には第２図に示し
たレベル比較特性におけるデイジタル誤差信号Ｅ
の１ステツプΔより小さなデイジタル値Δeを発
生する回路である。今、Ａ／Ｄ変換器１３の量子
化ビツト数を８ビツトとすれば、デイジタル誤差
信号Ｅの１ステツプΔEは、Ａ／Ｄ変換器１３に
入力されるテレビジヨン信号のフルケースの１／
2⁸を表わす。換言すれば、ΔEは８ビツトのデイ
ジタル信号の最下位１ビツトで表現される。

このとき、Ｄ／Ａ変換器１１には変換精度（入
力のビツト数）が９ビツト以上のものを用い、デ
イジタル誤差信号Ｅとして上位８ビツトを使え
ば、デイジタルレベル発生回路３０から発生され
る。ΔEより小さなデイジタル値Δeは、上位から
数えて９ビツト目以下のビツトで表わすことが可
能である。要するにＤ／Ａ変換器１１の変換精度
をｎビツトとし、デイジタル誤差信号Ｅの有効ビ
ツト数をｍ（ｍ＜ｎ）とすれば、デイジタル値Δe
にはｎ−ｍビツトが割り当てられる。

デイジタル加算回路３１は、デイジタルレベル
発生回路３０からのデイジタル値Δeのデイジタ
ル信号と、デイジタル減算回路１８の出力である
デイジタル誤差信号Ｅとを加算する。そして、こ
のデイジタル加算回路３１の出力信号がデイジタ
ル積分回路２０に供給される。

このように構成されたクランプ回路のレベル比
較特性、すなわちペデスタルプレベルVp′と基準
レベルVpo′の差Vp′−Vpo′と、デイジタル誤差
差信号Ｅとの関係特性は、第４図に示すようにな
る。このレベル比較特性は、第２図に示された従
来のクランプ回路のレベル比較特性を縦軸（デイ
ジタル誤差信号Ｅのレベル軸）の正方向に、デイ
ジタルレベル発生回路３０から出力されるデイジ
タル値Δe分だけシフトしたものとなる。

ここで、デイジタル値Δeは前述したように階
段状のレベル比較特性における１ステツプΔE未
満であるから、第４図に示されるようにレベル比
較特性の縦軸に平行な線は、Vp′−Vpo′＝
ΔVo／２の位置で、横軸（Vp′−Vpo′の軸）、す
なわちＥ＝０の線と交差する。

従つて、このクランプ回路における制御動作
は、Vp′−Vpo′＝−ΔVo／２の位置でデイジタ
ル誤差信号Ｅが＋Δeなる値と、−ΔE＋Δeなる値
との間を交互にとるバング・バング制御となり、
Vp′−Vpo′が、ΔVo／２に収束するように働く。

バング・バング制御（bang−bang control）
は、二位置制御（two−positions control）また
はオン・オフ制御とも呼ばれるように、自動制御
系において、制御量をえるための操作量が制御偏
差（目標値に対する制御量の偏差）に応じて２つ
の状態（その２つの状態の間には安定点が存在し
ない）を交互にとるようにする制御である。この
ような制御を行なうと、実質的な操作量は時間的
な平均により２つの状態の中間的な値となる。こ
の実施例の場合、クランプレベルが制御量、デイ
ジタル誤差信号Ｅが操作量、またVp′−Vpo′が制
御偏差にそれぞれ相当することになる。

このようなバング・バング制御の結果、デイジ
タル誤差信号Ｅは従来のように零で安定すること
はなく、＋Δe、−ΔE＋Δeという２つの値を交互に
持つようになり、制御ループのループゲインが無
限大となる。この場合、クランプレベルである
Ａ／Ｄ変換器１３に入力されるテレビジヨン信号
のペデスタルレベルVp′は、基準レベルVpo′に対
して定常的に−ΔVo／２の誤差を持つた状態で
安定するので、その時間的な変動（レベルジツ
タ）は原理的に零となる。

すなわち、第１図に示した従来のクランプ回路
では、クランプレベルが最大でＡ／Ｄ変換器１３
の量子化ステツプに依存するレベルΔVoのレベ
ルジツタを生じるが、本発明によればこのような
Ａ／Ｄ変換器１３の量子化ステツプに起因するレ
ベルジツタは原理的に存在せず、レベルジツタが
生じても、ΔVoよりは十分に小さくなる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。例えば上記実施例ではデイジタルレベル
発生回路３０より正レベルのデイジタル信号を発
生させた場合について説明したが、負レベルのデ
イジタル信号を発生させた場合でも、定常的な誤
差が＋ΔVo／２になるだけで、同じようにバン
グ・バング制御によつてクランプレベルのレベル
ジツタが低減される。

また、上記実施例では同期分離回路１５を入力
端子１０に接続してアナログ信号形態のテレビジ
ヨン信号から同期信号を分離するようにしている
が、Ａ／Ｄ変換器１３の出力側に同期分離回路を
接続して、デイジタル化された後のテレビジヨン
信号より同期信号を分離するように構成すること
も可能である。

また、上記実施例では制御ループを無定位形に
するために、積分回路２０を介してデイジタル誤
差信号ＥをＤ／Ａ変換器１１に入力しているが、
積分回路２０を取り除いて無定位形でなくするこ
とも可能である。また、積分回路２０とＤ／Ａ変
換器との間にデイジタル回路からなるループフイ
ルタを挿入したり、Ｄ／Ａ変換器１１と加算回路
１２との間にアナログ回路からなるループフイル
タを挿入することにより、ジツタをより小さくす
ることもできる。

さらに、上記実施例ではペデスタルレベルをク
ランプレベルとした場合について説明したが、同
期信号レベル（先端レベル）をクランプレベルと
するクランプ回路にも、本発明を適用可能であ
る。その場合、ペデスタルレベル抽出回路１６、
ペデスタルレベル演算回路１７をそれぞれ同期信
号抽出回路、同期信号レベルが演算回路に置き換
えればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によればクランプ
レベルのレベルジツタを大幅に低減でき、テレビ
ジヨン信号をＡ／Ｄ変換する場合の直流分再生を
行なう上で極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のキードクランプ回路のブロツク
図、第２図は第１図のクランプ回路のレベル比較
特性を示す図、第３図は本発明の一実施例に係る
クランプ回路のブロツク図、第４図は第３図のク
ランプ回路のレベル比較特性を示す図、である。 １１……Ｄ／Ａ変換器、１２……アナログ加算
回路、１３……Ａ／Ｄ変換器、１５……同期分離
回路、１６……ペデスタル抽出回路、１７……ペ
デスタルレベル演算回路、１８……デイジタル減
算回路、１９……基準レベル発生回路、２０……
積分回路、２１……発振器、３０……デイジタル
レベル発生回路、３１……デイジタル加算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テレビジヨン信号をデイジタル信号に変換す
   るＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器の出力信号から前記テレビジ
   ヨン信号のペデスタルレベル又は同期信号レベル
   に対応するデイジタル値を求める手段と、 この手段により求められたデイジタル値の基準
   レベルに対する誤差信号を、ステツプ状に変化す
   るデイジタル値として得る手段と、 この手段により得られた誤差信号のデイジタル
   値に該デイジタル値の１ステツプより小さな一定
   の微小デイジタル値を加算する手段と、 この手段により前記微小デイジタル値が加算さ
   れたデイジタル値をアナログ信号に変換するＤ／
   Ａ変換器と、 このＤ／Ａ変換器の出力信号を前記Ａ／Ｄ変換
   器に入力されるテレビジヨン信号に加算する手段
   とを具備することを特徴とするクランプ回路。