JPH0419627B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気記録再生装置におけるビデオ信
号記録回路に係り、特に低電圧動作可能な集積回
路用として好適な回路構成をもつビデオ信号記録
回路に関するものである。

ICの低電力化・高集積化にとつては低電圧動
作回路が必要である。ところが従来のビデオ信号
記録回路は大振幅の信号が発生する構成となつて
いたため、低電圧化が困難という欠点があつた。

まず低電圧動作回路の必要性を述べれば以下の
とおりである。すなわち同じ消費電流で回路が構
成できれば消費電力の点からは電源電圧は低いほ
ど好ましい。また、IC内素子の大きさは耐圧と
関係があり、高耐圧であるほど、換言すれば動作
電圧が高いほど素子面積が大きくなり、その結果
チツプサイズが大型化し、歩留りが悪くなる。こ
のため、低電圧動作を可能として、IC内素子を
小型化することが必要となる。

次に、従来のビデオ信号記録回路について述べ
る。第１図は従来のビデオ信号記録回路を示すブ
ロツク図である。同図において、１はビデオ信号
入力端子、２は増幅器、３はバツフア回路、４は
低域ろ波器、８はクリツプ回路、９はFM変調
器、１０は出力端子である。

ここでは家庭用VTRのビデオ信号記録回路を
考えることにする。入力端子１には同期信号尖端
が一定DC電位にクランプされたビデオ信号（以
後同期信号は負極性とする）が供給され、増幅器
２で増幅された後バツフア回路３を介して低域ろ
波器４に供給される。低域ろ波器４は抵抗５およ
び６、コンデンサ７で構成されている。この低域
ろ波器４を通した信号が増幅器２の第２の入力信
号となり、増幅器２とバツフア回路３と低域ろ波
器４で帰還増幅器を構成しており、周波数特性は
高域が強調されるいわゆるプリエンフアシス回路
である。このプリエンフアシス回路におけるレス
ポンスの周波数特性A_p(f)は次式で示される。

A_p(f)＝Ａ／１＋Ａ１＋jωCR₂／１＋jωC（R₁＋R₂）…
…(1) ただしＡは増幅器２の利得、R₁、R₂はそれぞ
れ抵抗５，６の抵抗値、Ｃはコンデンサ７の容量
である。

通常は(1)式の右辺の分母の第２項が(2)式の条件
が満足する様に設計される（Ａが十分大きい）。

１≪Ａ１＋jωCR₂／１＋jωC（R₁＋R₂） ……(2) そのため(1)式は(3)式で示され、特性は低域ろ波
器３の定数すなわちR₁、R₂、Ｃで決まる。

A_p(f)＝１＋jωC（R₁＋R₂）／１＋jωCR₂ ……(3) (3)式を時定数Ｔとエンフアシス量Ｘで表わすと
(4)、(5)式の様になり、周波数特性は第２図で示さ
れる（図には家庭用VTRのVHS規格値を示し
た）。

T₁＝Ｃ（R₁＋R₂），T₂＝CR₂ ……(4) Ｘ＝R₁／R₂ ……(5) 前述プリエンフアシス回路で高域が強調された
ビデオ信号は、クリツプ回路８で白側および黒側
に生じたオーバーシユートの振幅が制限された後
FM変調器９でビデオ信号がFM信号に変換され
て出力端子１０から出力される。この信号が磁気
ヘツド（図示せず）を介して磁気テープ（図示せ
ず）に記録される。

ところでビデオ信号をプリエンフアシスして
FM変調するのは信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の改善
のため、またフリエンフアシスされた信号の振幅
をクリツプ回路で制限するのは過変調によるいわ
ゆる反転を防止するためである事は周知のとおり
である。

第３図に集積化FM変調器としてよく使われる
回路の一例を示す。FM変調器は電圧−電流変換
回路１１と非安定マルチバイブレータ１２で構成
されている。電圧−電流変換回路１１は、電圧電
流変換トランジスタ１３と該トランジスタのエミ
ツタ抵抗１４で構成されている。非安定マルチバ
イブレータ１２は、ダイオード１５〜１７、トラ
ンジスタ１８〜２５、抵抗２６，２７、電流源２
８，２９、電圧源３０および発振コンデンサ３１
で構成されている。電圧−電流変換トランジスタ
１３のベースに供給されたビデオ信号がコレクタ
電流の変化に変換され、この電流変化で非安定マ
ルチバイブレータ１２の発振周波数が制御され、
ビデオ信号がFM変調される。１２はエミツタ結
合型非安定マルチバイブレータとして良く知られ
ているのでその動作説明は省略する。

第４図に集積化された従来のビデオ信号記録回
路を示す。同図において、３２〜４５はトランジ
スタ４６〜５４は抵抗、５５は電流源、５６，５
７は電圧源、５８，５９は外付けの可変抵抗器で
あり、第１図、第３図におけるそれと同一のもの
は同じ符号としている。低域ろ波器４と抵抗１４
は外付けとなつている。

トランジスタ３２と３３はエミツタが互いに結
合された差動増幅器であり、トランジスタ３４、
抵抗４７、電圧源５６、負荷抵抗４６とで第１図
の増幅器２を構成している。トランジスタ３５，
３６、抵抗４８、電圧源５６は第１図のバツフア
回路３を構成している。外付けの抵抗５ａ，５
ｂ，６とコンデンサ７は低域ろ波器４を構成して
いる。トランジスタ３７〜４１、抵抗５０，５
１、定電圧源５６および外付けの可変抵抗器５８
は正方向の振幅を制限するクリツプ回路、トラン
ジスタ４３〜４５、抵抗５４、電圧源５６および
外付けの可変抵抗器５９は負方向の振幅を制限す
るクリツプ回路である。トランジスタ４２、抵抗
５２，５３、電圧源５７、電流源５５はレベルシ
フト回路である。１３は電圧−電流変換トランジ
スタ、１２は非安定マルチバイブレータ、１４は
電圧−電流変換トランジスタ１３の外付けのエミ
ツタ抵抗である。またａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ、はそ
れぞれICの端子を示している。

以下回路動作について簡単に説明する。入力端
子１すなわちトランジスタ３２のベースには、第
５図アに示すような同期信号尖端が一定直流電位
に固定されたビデオ信号が供給される。この信号
がトランジスタ３２，３３の差動増幅器で増幅さ
れ、トランジスタ３３のコレクタからバツフアト
ランジスタ３５を介して抵抗４９に供給されると
共に端子ｂから出力される。端子ｂから取り出さ
れた信号は低域ろ波器４を介してトランジスタ３
３のベースが接続された端子ａに供給され、帰還
がかけられており、プリエンフアシス回路を構成
している。この回路の周波数特性は、抵抗５ａ，
５ｂの抵抗値をそれぞれR_1a，R_1bとし、R_1aと
R_1bの並列抵抗をR₁とおけば第１図に示した回路
と等価である。わかりやすくするためにR_1a＝
R_1b＝2R₁とすれば(3)式で示される特性となる。
ただし入力端子１から端子ｂまでの低周波利得は
２倍になつている。したがつて端子ｂの波形は、
第５図イに示すように、高域が強調され白側、黒
側に大きなオーバーシユートを生じる。

このようにエンフアシスされた信号が抵抗４９
を介してトランジスタ４２のベースに供給され
る。このベースにはダイオード接続されたトラン
ジスタ３７のアノード（ベース、コレクタ）が接
続され、そのカソード（エミツタ）は電圧源とな
るトランジスタ３８のエミツタに接続されてい
る。トランジスタ３８のエミツタ電圧をV₁とす
ると、トランジスタ４２のベースの電圧が（V₁
＋V_BE）、（但しV_BEはトランジスタのベース、エ
ミツタ間電圧）以上になるとトランジスタ３７が
導通する。従つて、トランジスタ３５のエミツタ
電圧がいくら上昇してもトランジスタ４２のベー
ス電圧は（V₁＋V_BE）の電圧に固定されてしまい
エンフアシスされた信号の白側の振幅がクリツプ
される（ホワイトクリツプと呼ぶ）。信号のどの
レベルでクリツプするかは、端子ｄの電圧を外付
けの可変抵抗器５８で調整してトランジスタ３８
のエミツタ電圧V₁を変化させる事で変えられる。

このようにホワイトクリツプされた信号は、ト
ランジスタ４２のベースからエミツタに伝達され
る。トランジスタ４２のエミツタにはトランジス
タ４３のエミツタが接続されており、トランジス
タ４３のベースは電圧源となるトランジスタ４４
のエミツタに、またコレクタは電源V_CCに接続さ
れている。前と同様に、トランジスタ４４のエミ
ツタ電圧をV₂とすると、トランジスタ４３のエ
ミツタ（すなわちトランジスタ４２のエミツタ）
電圧が（V₂−V_BE）になるとトランジスタ４３は
導通する。従つて、トランジスタ４２のベース電
圧がいくら降下しても、そのエミツタ電圧は
（V₂−V_BE）に固定されてしまい信号の黒側の振
幅がクリツプされる（ダーククリツプと呼ぶ）。
ホワイトクリツプと同様に、どのレベルでクリツ
プするかは端子ｅの電圧を外付けの可変抵抗器５
９で変える事で決定できる。

ホワイトクリツプおよびダーククリツプされた
信号は、抵抗５２，５３、電圧源５７、電流源５
５で適当に信号分割されると共に直流シフトされ
た後、電圧−電流変換トランジスタ１３のベース
に供給される。ベースに印加された電圧がコレク
タ電流の変化に変換され、この電流で非安定マル
チバイブレータ１２の発振周波数を制御する事に
よつてビデオ信号がFM変調される。

第４図に示した従来回路には２つの欠点があ
る。その１つはクリツプによる波形歪である。ク
リツプ回路出力の波形を第５図ウに示す。VHS
規格を例にとり説明すると、映像信号（同期信号
尖端から100％白信号までで、第５図ウのＡに対
応する。）を100％とすると、ホワイトクリツプレ
ベル（第５図ウでＢに相当する）は160％、ダー
ククリツプレベル（第５図ウでＣに相当する）は
40％と規定されている。エンフアシスの規格は
T₁＝1.3μsec、Ｘ＝４であるから、大振幅でかつ
高周波成分を多く含む立ち上がり部では、信号の
大部分がクリツプされる。このクリツプによるエ
ネルギー損失が再生信号における比較的長い時定
数を持つスメア等の波形歪となつて現われ、画質
劣化となるわけである。

欠点の第２は、エンフアシス出力に大振幅の信
号が発生するため回路の低電圧化が困難という事
である。通常クリツプ回路にはダイオードの非直
線性を利用するが、クリツプ動作をきれいに行な
うためには大振幅の信号を必要とし、このため映
像信号レベルを1VP−Ｐ（ピークからピークまで
の電圧が1V）程度としている。ところがクリツ
プレベルをも考慮するとクリツプ回路出力の振幅
はVHS規格では2VP−Ｐに達する。この信号を
ひずみなく増幅するためには、トランジスタ３
２，３３から成る差動増幅器のダイナミツクレン
ジは4VP−Ｐ程度以上必要となる。差動増幅器の
出力は第５図イに示すようなクリツプ前の信号で
あるから、エンフアシスの規格、Ｔ＝1.3μsec、
Ｘ＝４から考えると、その振幅は4VP−Ｐ以上の
大振幅になる。従つて回路の低電圧化を図ろうと
しても、トランジスタ３２，３３の飽和等が問題
になり、実現が困難であつた。

上記第１の欠点を改良するために第６図に示す
構成の記録回路が提案されている。第１図の構成
とかわつているのは、帰還形エンフアシスのルー
プ内にクリツプ回路８が入つている事、すなわち
クリツプ回路８の出力を低域ろ波器４を介して増
幅器２に帰還している事である。

この構成を実現した記録回路を第７図に示す。
電圧−電流トランジスタ１３のエミツタすなわち
端子ｃからバツフアトランジスタ６０を介して、
そのエミツタから低域ろ波器４を経て端子ａに帰
還するだけで第６図の構成は容易に実現でき、第
４図のICがそのまま流用できる。抵抗５２と５
３の値が等しければ入力端子１から端子ｂまでの
低周波利得は第４図の回路と同じくでき、またエ
ンフアシス回路の周波数特性も第７図に示した低
域ろ波器４の定数とすることで同じにできる。

エンフアシス回路の帰還ループ内にクリツプ回
路を入れて波形歪が改善できる理由は、エンフア
シスされた信号がクリツプされると帰還量が少な
くなるためその結果多くエンフアシスがかかるよ
うになり、同じクリツプレベルでも時間軸方向に
波形が広がるためである。これはクリツプによる
エネルギー損失が少なくなつたことに相当し、信
号の立ち上がり部では多少信号が失なわれるが、
時定数の大きなスメアはなくなり波形歪が軽減さ
れる。

上述の様に従来回路のもつ第１の欠点は第７図
の回路で改善できる。ところが第２の欠点につい
てはさらに劣化する。前述の如く、クリツプされ
た信号を低域ろ波器を介して帰還するため、この
部分で等価的に差動増幅器の利得が増加する。こ
の結果、トランジスタ３３のコレクタには第４図
の回路以上の大振幅が発生してしまうわけであ
る。電源電圧が高い時は問題にならないが、低電
圧化のためには大きな障害となる。

尚、第３図において、電圧−電流変換トランジ
スタ１３のコレクタと非安定マルチバイブレータ
を構成するトランジスタ２４，２５のエミツタと
の間に抵抗を入れ、該コレクタの信号をクリツプ
する回路もあるが、この抵抗で生じる電圧降下が
低電圧化の妨げとなる。該電圧−電流変換トラン
ジスタ１３の前でクリツプする方が低電圧化にと
つて有利な事は明白である。

本発明の目的は、従来技術の欠点をなくし、磁
気記録再生装置におけるビデオ信号記録回路の低
電圧化が可能な回路を提供することにある。

本発明では、同期信号の先端がクランプされた
ビデオ信号が供給される第１の入力端子と、第２
の入力端子とを有する差動増幅器と、 この差動増幅器の出力端子に接続された入力端
子を有し、上記差動増幅器により増幅されたビデ
オ信号を所定の上限値および下限値でクリツプす
るクリツプ回路と、 このクリツプ回路からの出力信号を増幅するバ
ツフア回路と、 このバツフア回路からの出力信号を、低域ろ波
器を介して上記差動増幅器の第２の入力端子に帰
還する帰還形プリエンフアシス回路と、により帰
還ループが形成され、 さらに上記バツフア回路からの出力信号に応じ
た周波数変調信号を発生するFM変調器と、 このFM変調器からの周波数変調信号が供給さ
れる磁気ヘツドと、が設けられる。

本発明では、この帰還ループ内にクリツプ回路
が設けられるのでクリツプによる波形歪が改善さ
れるとともに、クリツプ回路が直接差動増幅器の
出力端子に接続されて、この出力端子における信
号の振幅変化を制限するため、差動増幅器のダイ
ナミツクレンジとしては、上記所定の上限値およ
び下限値で決まる範囲を確保すればよい。

以下、本発明の一実施例を第８図、第９図によ
り説明する。第８図は本発明の一実施例の構成を
示すブロツク図、第９図は本発明の一実施例を集
積化された記録回路として示した回路図である。

第８図において、１は入力端子、２は増幅器、
８はクリツプ回路、３はバツフア回路、４は低域
ろ波器、９はFM変調器、１０は出力端子であ
る。従来と異なる点は、増幅器２の出力を直接ク
リツプするようにクリツプ回路８が配置されてい
る事である 次に第９図に示した具体的な回路図を用いて動
作説明を行なう。

第９図において、３２〜３４，３７〜４５，６
３，６４はトランジスタ、４６，４７，５０〜５
４，６２，６５，６６は抵抗、５６，５７は電圧
源、５５は電流源、１３電圧−電流変換トランジ
スタ、１２は非安定マルチバイブレータであり以
上が集積化されている。また１は入力端子、４は
外付けの低域ろ波器、１４は電圧−電流変換トラ
ンジスタ１３の外付けエミツタ抵抗、５８，５９
は外付けの可変抵抗器である。ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆはICの端子を示している。

トランジスタ３２と３３はエミツタが互いに結
合された差動増幅器であり、トランジスタ３４、
抵抗４７、電圧源５６、トランジスタ３３のコレ
クタと電源V_CC間に接続された抵抗４６とで第８
図の増幅器２を構成している。トランジスタ３
４、抵抗４７、電圧源５６は、トランジスタ３
２，３３のエミツタとアース間に接続された定電
流源として動作する。トランジスタ３２のベース
すなわち入力端子１は第１の入力信号を受け、ト
ランジスタ３３のベースすなわち端子ａは第２の
入力信号を受けるように構成されている。

トランジスタ４３〜４５，６３、抵抗５４，６
２および外付けの可変抵抗器５９は負方向の振幅
を制限するダーククリツプ回路である。電源V_CC
とアース間に接続された外付けの可変抵抗器５９
の分割点から端子ｅに電圧が与えられる。トラン
ジスタ４４のベースは端子ｅと接続され、コレク
タは電源V_CCに、エミツタはトランジスタ４５の
コレクタに接続されている。トランジスタ４５の
ベースは電圧源５６に、エミツタには抵抗５４が
アース間に接続されており、電流源を形成してい
る。ダイオード接続されたトランジスタ６３のカ
ソード（エミツタ）はトランジスタ４４のエミツ
タに接続され、アノード（ベース・コレクタ）に
は電源V_CCとの間に抵抗６２が接続されると共に
トランジスタ４３のベースが接続されており、該
アノードは電圧源となつている。トランジスタ４
３のコレクタは電源V_CCに、エミツタはトランジ
スタ３３のコレクタすなわち差動増幅器の出力に
直接接続されている。

一方、トランジスタ３７〜４１、、抵抗５０，
５１、外付けの可変抵抗器５８は正方向の振幅を
制限するホワイトクリツプ回路である。電源V_CC
とアース間に接続された外付けの可変抵抗器５８
の分割点から端子ｄに電圧が与えられる。トラン
ジスタ３９のベースは端子ｄと接続され、コレク
タは電源V_CCに、エミツタはトランジスタ４１の
コレクタに接続されると共にトランジスタ３８の
ベースに接続されている。トランジスタ４１のベ
ースは定電圧源５６に、エミツタには抵抗５１が
アース間に接続されており、電流源を形成してい
る。トランジスタ３９のエミツタにベースが接続
されたトランジスタ３８のコレクタは電源V_CC
に、エミツタはトランジスタ４０のコレクタに接
続されると共にダイオード接続されたトランジス
タ３７のカソード（エミツタ）に接続されてい
る。トランジスタ４０のベースは定電圧源５６に
エミツタには抵抗５０がアース間に接続されてお
り電流源を形成している。トランジスタ３７のエ
ミツタに対して、トランジスタ３８のエミツタは
電圧源となつている。ダイオード接続されたトラ
ンジスタ３７のアノード（ベース・コレクタ）は
トランジスタ３３のコレクタすなわち差動増幅器
の出力に直接接続されている。

トランジスタ３３のコレクタ（すなわちトラン
ジスタ４３のエミツタ、トランジスタ３７のベー
ス・コレクタ）にはトランジスタ４２のベースが
接続されている。トランジスタ４２と抵抗５２，
５３と電圧源５７と電流源５５はレベル分割と直
流シフトの役目をしている。また電流源５５と電
圧源５７に温度特性を持たせれば温度補償を行な
う事もできる。トランジスタ４２のコレクタは電
源V_CCに、エミツタは抵抗５２が接続され、抵抗
５２の他端には電流源５５と、抵抗５３と電圧源
５７から成る直列回路の抵抗５３の一端と、トラ
ンジスタ６４のベースが接続されている。

トランジスタ６４のコレクタは電源V_CCに接続
され、エミツタにはアース間に抵抗６６が接続さ
れると共に端子ｆに接続されている。トランジス
タ６４と抵抗６６は第８図のバツフア回路３を構
成している。端子ｆには外付けの低域ろ波器４の
抵抗５に接続され、抵抗５の他端は端子ａすなわ
ちトランジスタ３３のベースに接続されると共
に、コンデンサ７と抵抗６の直列回路がアース間
に接続されている。低域ろ波器４は抵抗５，６、
コンデンサ７で構成されている。

トランジスタ６４のエミツタは抵抗６５を介し
て電圧−電流変換トランジスタ１３のベースに接
続されている。該トランジスタ１３のエミツタは
アース間に外付けエミツタ抵抗１４が接続された
端子ｃに、コレクタは非安定マルチバイブレータ
１２に接続されている。

入力端子１には同期信号尖端が一定直流電圧に
固定されたビデオ信号が供給される。この信号は
トランジスタ３２，３３から成る差動増幅器で増
幅されトランジスタ３３のコレクタ側から電圧と
して取り出される。この信号はトランジスタ４２
のエミツタフオロア、抵抗５２、トランジスタ６
４のエミツタフオロアを介して、適当な直流レベ
ルシフトおよび信号分割を受け端子ｆに出力され
ると共に、抵抗６５を介してFM変調器の電圧−
電流トランジスタ１３に供給される。

端子ｆに出力された信号は低域ろ波器４を介し
て差動増幅器の第２の入力端子すなわち端子ａに
負帰還されており、全体としてループ内にクリツ
プ回路が入つた帰還形プリエンフアシス回路を構
成している。

トランジスタ３３のコレクタには高域が強調さ
れ白側、黒側にオーバーシユートがついた波形の
信号が得られる。クリツプ用トランジスタ４３の
ベース電圧をV₂とすると、トランジスタ３３の
コレクタすなわちトランジスタ４３のエミツタの
電圧が（V₂−V_BE）まで下がつて来るとトランジ
スタ４３が導通するため、信号の負側の電圧は
（V₂−V_BE）に制限されてダーククリツプがかか
る。またトランジスタ３８のエミツタ電圧をV₁
とすると、トランジスタ３３のコレクタ電圧が
（V₁＋V_BE）まで上がつて来るとダイオード接続
されたトランジスタ３７が導通するため、信号の
正側の電圧は（V₁＋V_BE）に制限されてホワイト
クリツプがかかる。トランジスタ３３のコレクタ
の映像信号レベルを1V_P-Pとし、ホワイトクリツ
プレベルを160％、ダーククリツプレベルを40％
とすると、該コレクタに生ずる電圧は2V_P-Pにし
かならない。つまり必要なだけの振幅しか立たな
いわけである。従つて回路の電源電圧V_CCを従来
より低くする事が可能となる。

また、ループ内にクリツプ回路を入れ低域ろ波
器を介して帰還する形式としているので、第７図
に示した従来例と同等の波形歪改善がある。

以上述べたように、本実施例では波形歪が改善
できるだけでなく、エンフアシス出力を直接クリ
ツプしているため信号振幅が小さくでき、低電圧
化が図れるという効果がある。

本発明によれば磁気記録再生装置における記録
回路の低電圧化が図れるので消費電力の低減に効
果がある。さらに、低電圧化によつてIC内素子
の耐圧を下げる事ができるので、チツプサイズの
小型化ひいては歩留り向上といつたコストダウン
に対しても効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第６図はそれぞれ従来のビデオ信
号記録回路の構成を示すブロツク図、第２図はプ
リエンフアシス特性の一例を示す特性図、第３図
は代表的な集積化FM変調器の回路図、第４図お
よび第７図はそれぞれ従来の集積化されたビデオ
信号記録回路の具体的な回路図、第５図は回路動
作説明のために必要な各部の信号波形図、第８図
は本発明によるビデオ信号記録回路の一実施例を
示すブロツク図、第９図は第８図に示した実施例
の具体的な回路構成を示した回路図、である。 符号説明、１……入力端子、２……増幅器、３
……バツフア、４……低域ろ波器、８……クリツ
プ回路、９……FM変調器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同期信号の先端がクランプされたビデオ信号
   が供給される第１の入力端子と、第２の入力端子
   とを有する差動増幅器と、 この差動増幅器の出力端子に接続された入力端
   子を有し、上記差動増幅器により増幅されたビデ
   オ信号を所定の上限値および下限値でクリツプす
   るクリツプ回路と、 このクリツプ回路からの出力信号を増幅するバ
   ツフア回路と、 このバツフア回路からの出力信号を、低域ろ波
   器を介して上記差動増幅器の第２の入力端子に帰
   還する帰還形プリエンフアシス回路と、 上記バツフア回路からの出力信号に応じた周波
   数変調信号を発生するFM変調器と、 このFM変調器からの周波数変調信号が供給さ
   れる磁気ヘツドと、 からなることを特徴とするビデオ信号記録回路。