JPH09148848A - 広帯域信号伝達回路およびアンプ - Google Patents

広帯域信号伝達回路およびアンプ

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JPH09148848A
JPH09148848A JP7307106A JP30710695A JPH09148848A JP H09148848 A JPH09148848 A JP H09148848A JP 7307106 A JP7307106 A JP 7307106A JP 30710695 A JP30710695 A JP 30710695A JP H09148848 A JPH09148848 A JP H09148848A
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JP
Japan
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output
potential
amplifier
signal
circuit
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JP7307106A
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Tetsuo Sato
哲雄 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 標準のインピーダンス整合条件および標準の
振幅レベルを確保しつつ、広帯域信号伝達回路の電源電
圧を5Vから3Vに低減させることを可能にし、これに
よりAV機器等における省電力および省スペースを可能
にする、 【解決手段】 広帯域アンプの無信号時における出力電
位を基準電位に対して0.5V以下に設定させるととも
に、上記アンプの増幅出力を上記終端用抵抗に直結接続
させる。 【効果】終端用抵抗に定常的に流れる直流電流を少なく
抑えつつ、省スペースの妨げとなる大容量のカップリン
グ・コンデンサを不要にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域信号伝達回
路、さらにはAV機器(Audio−Visual)の
間でビデオ信号を伝達させるための回路に適用して有効
な技術に関するものであって、たとえば3Vの低電源電
圧で動作する省電力および省スペース型のポータブル型
AV機器に利用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】たとえば、家庭用ビデオ・カメラやVT
R(ビデオ・テープ・レコーダ)などのAV機器では、
低周波から高周波までの非常に広い周波数帯域を持つ複
合ビデオ信号をAV機器の間でやりとりするために、そ
のビデオ信号を一定のインピーダンス(75Ω)および
振幅レベル(1.0Vpp)で送出する広帯域信号伝達
回路が機器ごとに設けられる。
【0003】従来、この種の広帯域信号伝達回路では、
図7に示すように、標準電源電圧Vcc(5V)の単一
電源で動作する広帯域アンプ1でビデオ信号を増幅し、
その増幅出力を直流カット用のカップリング・コンデン
サCoを通してから、抵抗R4,R5で終端させてケー
ブルへ送り出すことが行われていた。ケーブルの先端は
別のAV機器のビデオ入力端子に接続されている。
【0004】ここで、抵抗R4,R5で終端させるのは
伝送線路とのインピーダンス整合を行うためである。T
VなどのAV機器に入力させるビデオ信号伝送は、一般
に、75Ωのインピーダンスで1.0Vppの振幅レベ
ルが標準となっている。したがって、抵抗R4,R5
は、その75Ωのインピーダンス整合を形成するため
に、それぞれ75Ωに設定されている。また、広帯域ア
ンプ1は、ビデオ信号を2.0Vppまで増幅して出力
するように利得設定されている。
【0005】広帯域アンプ1はSEPP(シングルエン
ド・プッシュプル)型の出力回路を有する一種の直流ア
ンプで構成され、その出力信号には電源電位Vcc(5
C)と基準電位(0V)のほぼ中間の電位(Vcc/2
=約2.5V)に相当する直流分が含まれている。この
直流分(2.5V)はカップリング・コンデンサCoに
よって遮断され、ビデオ信号成分(2.0Vpp)だけ
が取り出されて終端用抵抗R4,R5に与えられる。
【0006】図8は直流カットされる前の出力信号、図
9は直流カットされた後の出力信号をそれぞれ示す。
【0007】なお、上述した広帯域信号伝達回路用の広
帯域アンプとしては、たとえば、日立製作所発行「日立
民生用ICデータブック映像IC編 1991年9月」
292頁に記載のビデオスイッチIC「HA11810
4」などがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
【0009】すなわち、従来の広帯域信号伝達回路は5
Vという標準電源電圧環境下で構築されており、それよ
りも低い電圧たとえば3Vといった低電源電圧環境下で
は、TV等のすべてのAV機器が標準としている75Ω
(インピーダンス)/1.0Vpp(電圧振幅レベル)
のビデオ信号を送ることができなくなる。
【0010】図7に示した広帯域アンプ1でもって75
Ω/1.0Vppのビデオ信号を送出するためには、そ
のアンプ1の出力にて2.0Vppのビデオ信号が得ら
れなければならない。
【0011】しかし、そのためには、図8に示すよう
に、広帯域アンプの動作電源電圧はどうしても5V近く
まで高める必要があり、3Vでは上記ビデオ信号を得る
のに必要な出力ダイナミックレンジ(2.5V+2.0
Vpp=約4.5V)が確保できない。一方、電源電圧
を5Vから3Vに低減させることは、消費電力の削減お
よび電池の小型化による省スペースをはかる上で非常に
有利である。
【0012】そこで、本発明者らは、上述した広帯域信
号伝達回路を3Vの低電源電圧環境下で実現するため
に、ビデオ信号を出力する広帯域アンプの動作電源だけ
を5Vに昇圧させることを検討した。
【0013】しかし、そのためには、3Vから5Vへの
昇圧回路(DC−DCコンバータ)が新たに必要となっ
て、機器の低コスト化および小型化を妨げる。さらに、
直流電圧の昇圧回路はその変換効率が概して悪い。した
がって、電源電圧を3Vにしたことにより期待される諸
効果は、昇圧回路の使用によって相殺されてしまうとこ
ろが多い。
【0014】また、上述した広帯域信号伝達回路では、
広帯域アンプ1の出力に直流カット用のカップリング・
コンデンサCoを接続しているが、ビデオ信号のように
周波数成分が低域まで拡がっている広帯域信号を確実に
通過させるためには、400μ程度の大容量のコンデン
サが必要となる。このような大容量のコンデンサCoは
サイズがかなり大きくなるため、とくにポータブル型A
V機器の小型化を妨げる大きな阻害要因となる。
【0015】そこで、本発明者らは、図10に示すよう
に、省スペースの妨げとなるカップリング・コンデンサ
Coを使用せずに、上記広帯域アンプ1の出力を終端用
抵抗R4,R5に直結接続することを検討した。
【0016】しかし、この場合は、出力の直流カットが
行われないため、無信号時においても、アンプ1の出力
から終端用抵抗R4,R5に定常的に大きな直流電流I
oが流れて消費電力を増大させてしまう。この電流Io
は終端用抵抗R4,R5の抵抗値を大きくすれば少なく
なるが、標準の75Ωでインピーダンス整合を行わせる
必要上、その抵抗値は変えることができない。
【0017】本発明の目的は、標準のインピーダンス整
合条件および標準の振幅レベルを確保しつつ、広帯域信
号伝達回路の電源電圧を5Vから3Vに低減させること
を可能にし、これによりAV機器等における省電力およ
び省スペースを可能にする、という技術を提供すること
にある。
【0018】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
【0019】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0020】すなわち、単一電源で動作する広帯域アン
プの出力を抵抗で終端して伝達させるに際し、無信号時
における上記アンプの出力電位を基準電位に対して0.
5V以下に設定させるとともに、上記アンプの増幅出力
を上記終端用抵抗に直結接続させる、というものであ
る。
【0021】上述した手段によれば、広帯域アンプの出
力から終端用抵抗に定常的に流れる直流電流を少なく抑
えつつ、省スペースの妨げとなる大容量のカップリング
・コンデンサを不要にできるとともに、上記アンプを3
Vの低電源電圧下で動作させても、標準対応の2.0V
ppの出力信号が無理なく取り出せるようになる。
【0022】これにより、標準のインピーダンス整合条
件および標準の振幅レベルを確保しつつ、広帯域信号伝
達回路の電源電圧を5Vから3Vに低減させることを可
能にし、AV機器等における省電力および省スペースを
可能にする、という目的が達成される。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面を参照しながら説明する。
【0024】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。
【0025】図1は本発明の技術が適用された広帯域信
号伝達回路の一実施例を示す。
【0026】同図において、100はハンディ型ビデオ
カメラ等のAV機器、101はそのAV機器100のビ
デオ信号出力部をなす広帯域信号伝達回路である。
【0027】広帯域信号伝達回路101は広帯域アンプ
1と終端用抵抗R4,R5によって構成されている。広
帯域アンプ1は、3Vの単一電源で動作させられるとと
もに、無信号時における出力電位が基準電位(接地電
位)に対して0.5V以下となるように構成されてい
る。終端用抵抗R4,R5は75Ωのインピーダンス整
合条件を形成すべく、それぞれ75Ωの抵抗が使用され
ている。この終端用抵抗R4,R5には、上記広帯域ア
ンプ1の出力がカップリング・コンデンサを通さずに直
結接続されている。
【0028】終端用抵抗R4とR5は上記アンプ1の出
力と基準電位の間に直列接続され、その中間接続点から
75Ωインピーダンスで取り出されるビデオ信号が接続
ケーブルを経て別のAV機器へ送られる。
【0029】図2は上記広帯域アンプ1の出力波形例を
示す。
【0030】同図に示すように、広帯域アンプ1の出力
に現れるビデオ信号は0.5V以下の一定電位Voを最
低レベルとする2.0Vppの振幅レベルを有し、これ
により75Ω/1.0Vppのビデオ信号を別のAV機
器へ伝達させることができる。一方、無信号時における
広帯域アンプ1の出力電位は上記一定電位Vo(0.5
V以下)だけとなる。
【0031】これにより、広帯域アンプ1の出力ダイナ
ミックレンジが2.5V以上(>0.5V+2.0Vp
p)あれば、75Ω/1.0Vppのビデオ信号を伝達
させるのに必要な振幅レベル2.0Vppを有するビデ
オ信号を得ることができる。2.5Vの出力ダイナミッ
クレンジは、3Vの単一電源で無理なく実現させること
ができる。
【0032】また、無信号時における広帯域アンプ1の
出力電位は上記一定電位Vo(0.5V以下)となるこ
とにより、そのアンプ1に直結接続された終端用抵抗R
4,R5に定常的に流れ直流電流Ioは、R4,R5の
抵抗値がそれぞれ75Ωという比較的低い値にもかかわ
らず、Io<0.5V/(75+75)Ωにより、約3
mA以下の小電流にとどめることができる。
【0033】以上のようにして、広帯域アンプ1の出力
から終端用抵抗R4,R5に定常的に流れる直流電流I
oを少なく抑えつつ、省スペースの妨げとなる大容量の
カップリング・コンデンサを不要にできるとともに、上
記アンプ1を3Vの低電源電圧下で動作させても、標準
対応の2.0Vppの信号出力が無理なく取り出せる。
【0034】これにより、標準のインピーダンス整合条
件および標準の振幅レベルを確保しつつ、広帯域信号伝
達回路101の電源電圧を5Vから3Vに低減させるこ
とができ、AV機器100における大幅な省電力および
省スペースが可能となる。
【0035】なお、無信号時におけるアンプ1の出力電
位が0.5Vを越える設定だと、ビデオ信号出力時のア
ンプ1の最高出力電位が電源電圧の3Vに接近もしくは
超過するようになって、標準対応の2.0Vppの出力
信号を取り出すことが困難になるとともに、無信号時に
終端用抵抗R4,R5に定常的に流れる直流電流Ioに
よる消費電流が増大してしまい、本発明の効果が十分に
得られなくなる。アンプ1の出力ダイナミックレンジ
は、トランジスタの飽和電圧などによって電源電圧3V
よりも狭くなり、電源電圧3Vをそのまま出力ダイナミ
ックレンジとすることはできない。
【0036】図3は上記広帯域アンプ1の第1の実施例
を示す。
【0037】同図において、103はビデオ信号源、T
1は入力端子、T2は出力端子、V3は動作電源、V1
およびV2はそれぞれバイアス電源、11は差動増幅回
路、Q1〜Q10はバイポーラ・トランジスタ、I1〜
I4は定電流回路、R1〜R3は抵抗、C1はコンデン
サ、R4,R5は終端用抵抗である。
【0038】動作電源V3には3.0Vが与えられる。
バイアス電源には1.9V程度、V2には1.2V程度
がそれぞれ与えられる。トランジスタQ1〜Q10は、
Q1,Q2,Q3,Q5,Q8,Q10がnpn型で、
Q4,Q6,Q7,Q9がpnp型である。
【0039】ここで、Q1,V1,C1は直流クランプ
回路を形成し、Q1のベースにV1(1.9V)を与え
るとともに、そのQ1のエミッタにC1を充電させるこ
とにより、入力端子T1における入力信号の最低電位
を、V1からQ1のベース・エミッタ間電圧Vf(=約
0.7V)を差し引いたのに相当する1.2V程度に揃
えることができる。
【0040】差動増幅回路11の同相入力(+)には、
Q1によって最低電位が1.2Vに揃えられたビデオ信
号が入力される。また、その反転入力(−)には、Q1
と同じベース電圧が与えられるQ2のエミッタフォロワ
動作により、上記最低電位と同じ電圧(1.2V)が入
力される。
【0041】I3,I4,Q4,Q5,Q6,R3,V
2はカレントミラーによる電圧−電流変換回路を形成
し、差動増幅回路11の出力信号を電圧から電流に変換
して伝達する。
【0042】Q7,Q8,Q9,Q10はプッシュプル
型出力回路を形成し、Q5,Q6にミラー伝達された信
号電流によって駆動される。Q7とQ9およびQ8とQ
10の間はそれぞれカレントミラーになっているが、そ
のカレントミラーの電流比はトランジスタのエミッタサ
イズ比により、Q7<<Q9、Q8<<10となるよう
に設定されている。
【0043】Q2,I1,R1,R2,I2は負帰還用
回路を形成し、出力端子T2から差動増幅回路11の入
力側に負帰還をかけるとともに、その帰還電圧に所定の
オフセット(I2×R2)をもたせるようになってい
る。つまり、出力端子T2から負帰還される電位は、そ
の出力端子T2に実際に現れる電位よりも(I2×R
2)だけ低くバイアスされるようになっている。
【0044】次に、動作について説明する。
【0045】図3に示した広帯域アンプ1は、抵抗R
2,R1による負帰還により、(R1+R2)/R1の
電圧利得で増幅動作を行う。これにより、入力端子T1
にて最低電位(同期信号の先端電位)が1.2Vに揃え
られたビデオ信号は、(R1+R2)/R1倍の電圧振
幅レベルを有する信号に直流増幅されて出力端子T2に
現れる。したがって、R1=R2に選んでおけば、入力
端子T1に1.0Vppのビデオ信号を与えたときに、
出力端子T2からは2.0Vppのビデオ信号が出力さ
れる。
【0046】また、0<I2×R2<0.5Vとなるよ
うにI2を設定すれば、出力端子T2から負帰還される
電位が0.5Vだけ低くバイアスされることにより、そ
の出力端子T2に現れる最低電位が0〜0.5V範囲の
一定電位に設定され、この最低電位(0〜0.5V)に
2.0Vppのビデオ信号が加算されて出力される。
【0047】以上のようにして、無信号時におけるアン
プ1の出力電位が基準電位に対して0.5V以下に設定
される。したがって、アンプ1の出力端子T2を終端用
抵抗R4,R5に直結接続しても、そのアンプ1の出力
端子T2から終端用抵抗R4,R5に定常的に流れる直
流電流を少なく抑えつつ、省スペースの妨げとなる大容
量のカップリング・コンデンサを不要にできる。
【0048】さらに、2.0Vppのビデオ信号を出力
する際のアンプ1の出力電位の変化範囲は、最低電位が
0.5V以下、最高電位が2.0Vpp+0.5V=
2.5Vであって、3Vの単一電源電圧下で得られる出
力ダイナミックレンジ内に無理なくおさめることができ
る。つまり、上記アンプを3Vの低電源電圧下で動作さ
せても、標準対応の2.0Vppの出力信号が無理なく
取り出せるようになる。
【0049】たとえば、図3に示したアンプ1におい
て、出力信号の振幅をVomax、R4=R5=75
Ω、Q7とQ9およびQ8とQ10のエミッタサイズ比
をそれぞれ1:10、R3=150Ωに設定すると、R
3の両端に現れる信号振幅V’maxは、 となり、出力信号の振幅2.0Vppに比べて大幅に小
さくなる。
【0050】このため、Q7のベース・エミッタ間電圧
をVf7、Q5のコレクタ・エミッタ間飽和電圧をVs
at7とし、またV2=1.2Vとすれば、 V3>Vf7+Vsat5+V’max/2+V2>
0.7+0.3+0.1+1.2=2.3V となる。つまり、電源電圧V3が2.3Vあれば、Q5
を飽和させないですむ。したがって、電源電圧V3が
3.0Vもあれば、標準対応の2.0Vppの出力信号
を余裕をもって取り出すことができる。
【0051】これにより、標準のインピーダンス整合条
件および標準の振幅レベルを確保しつつ、広帯域信号伝
達回路の電源電圧を5Vから3Vに低減させることを可
能にし、AV機器等における省電力および省スペースが
可能になる。
【0052】図4は上記広帯域アンプ1の第2の実施例
を示す。
【0053】図3に示した実施例との相違について説明
すると、図4に示したアンプ1では、アンプ出力の最低
電位を0.5V以下に設定する回路手段として、図3の
定電流回路I2に代えて、抵抗R6とバイアス電圧源V
4が設けられている。この回路では、(V4−V1)/
R6により、図3の場合と同様、アンプ出力の最低電位
(0.5V以下)を精密に設定することができる。
【0054】図5は上記広帯域アンプ1の第3の実施例
を示す。
【0055】同図に示すアンプ1は、図3に示したアン
プの変形であって、Q3〜Q6で電圧−電流変換した信
号電をR7,R8に流し、R7/R9=R8/R9=n
>1の関係により電流増幅するものである。この回路で
は、電圧−電流変換回路の縦積み電圧を下げることによ
り、つまり電源電圧V3に対して直列接続となるトラン
ジスタ数を減らすことにより、さらに一段低い電源電源
下での動作を可能にしている。
【0056】図6は上述した広帯域アンプ1による広帯
域信号伝達回路をビデオ信号出力部に有するAV機器の
接続関係を示したものであって、AV機器間でのビデオ
信号のやりとりは、75Ω/1.0Vppに統一された
標準信号によって行われる。
【0057】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0058】たとえば、広帯域アンプ1は、その一部ま
たは全部をMOSトランジスタで構成することも可能で
ある。
【0059】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である複合
ビデオ信号の伝達回路に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、たとえばRGBに
分解された映像信号の伝達などにも適用できる。
【0060】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
【0061】すなわち、標準のインピーダンス整合条件
および標準の振幅レベルを確保しつつ、広帯域信号伝達
回路の電源電圧を5Vから3Vに低減させることを可能
にし、AV機器等における省電力および省スペースを可
能にする、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術が適用された広帯域信号伝達回路
の実施例を示す回路図
【図2】本発明による広帯域伝達回路を構成する広帯域
アンプの出力波形例を示す図
【図3】本発明による広帯域アンプの第1の実施例を示
す回路図
【図4】本発明による広帯域アンプの第2の実施例を示
す回路図
【図5】本発明による広帯域アンプの第3の実施例を示
す回路図
【図6】本発明にかかる広帯域信号伝達回路を有するA
V機器の接続関係を示す図
【図7】従来の広帯域信号伝達回路の概略構成を示す図
【図8】従来の広帯域アンプの出力波形例を示す図
【図9】カップリング・コンデンサで直流カットされた
出力波形を示す図
【図10】本発明に先立って検討された広帯域信号伝達
回路の概略構成を示す図
【符号の説明】
100 AV機器 101 広帯域信号伝達回路 1 広帯域アンプ R4,R5 終端用抵抗 103 ビデオ信号源 T1 入力端子 T2 出力端子 V3 動作電源(3.0V) V1 V2 バイアス電源 11 差動増幅回路 Q1〜Q10 バイポーラ・トランジスタ I1〜I4 定電流回路 R1〜R9 抵抗 C1 コンデンサ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単一電源で動作する広帯域アンプの出力
    を抵抗で終端して信号を伝達させる広帯域信号伝達回路
    であって、無信号時における上記アンプの出力電位を基
    準電位に対して0.5V以下に設定する回路手段を備え
    るとともに、上記アンプの出力を上記終端用抵抗に直結
    接続したことを特徴とする広帯域信号伝達回路。
  2. 【請求項2】 終端用抵抗に入力される出力信号の最低
    電位を0.5V以下の一定電位に揃える回路手段を備え
    たことを特徴とする請求項1に記載の広帯域信号伝達回
    路。
  3. 【請求項3】 単一電源で動作し、かつ直流増幅出力を
    有する広帯域アンプであって、無信号入力時に上記出力
    に現れる出力電位を基準電位に対して0.5V以下に設
    定する回路手段を備えたことを特徴とする広帯域アン
    プ。
  4. 【請求項4】 出力信号の最低電位を0.5V以下の一
    定電位に揃える回路手段を備えたことを特徴とする請求
    項3に記載の広帯域アンプ。
  5. 【請求項5】 入力信号の最低電位を一定電位に揃える
    直流クランプ回路と、この直流クランプ回路で最低電位
    が揃えられた信号を、最低出力電位が0.5V以下とな
    るように直流増幅して出力する広帯域増幅回路とを備え
    たことを特徴とする請求項3または4に記載の広帯域ア
    ンプ。
  6. 【請求項6】 ビデオ信号の直流増幅出力を終端用抵抗
    に直結接続するとともに、上記終端用抵抗に入力される
    出力信号の最低電位が基準電位に対して0.5V以下と
    なるように設定されたビデオ出力回路を備えたことを特
    徴とするAV機器。
  7. 【請求項7】 ビデオ信号に含まれる同期信号の先端電
    位を0.5V以下の一定電位に揃えて出力するビデオ出
    力回路を備えたことを特徴とする請求項6に記載のAV
    機器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999049653A1 (fr) * 1998-03-23 1999-09-30 Hitachi,Ltd. Survolteur et systeme utilisant ce survolteur
JP2007214658A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Mitsumi Electric Co Ltd 映像信号出力回路

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