JPS63260366A - ビデオ増幅器 - 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】 本発明はビデオ増幅器のような広帯域増幅器に係る。

増幅器の出力信号が２進信号として処理される場合は、
増幅器は厳しい切替特性をもつよう望まれる。他方では
出力信号がさまざまな画像中間調に対応する複数個のさ
まざまな値を持たなければならない場合は、線形特性を
もつビデオ増幅器が利用されている。しかしながら従来
形比例増幅器蘂でのみ増加されるから、出力信号は入力
信号の上昇に理れないようにすることはできないことが
観察される。このようにして、出力信号はある一定の上
４時間の後にのみ望みの電圧レベルに達するであろう。

増幅されるべき信号が、前記上昇時間のオーダーあるい
は幾分小さいパルス幅をもつパルス信号であれば、出力
信号はその充分な振幅に達することはできないであろう
。従って、増幅器の帯域幅は上４時間によって実際的に
限定される。

従って広げた帯域幅を持ち、そして入カー号のパルス幅
が小さい時でさえも、広範囲の振幅にわたり出力レベル
内の変化を再生することができるビデオ増幅器を提供す
ることが本発明の目的である。

この目的は特許請求の範囲第１項に記載した通りの特徴
をもつビデオ増幅器によって達成される。

本発明によれば、１段又は多段ビデオ増幅器において、
少なくとも１個のトランジスタ増幅回路が、トランジス
タが入力信号の小変化範囲内では線形特性を示し、かつ
大きな入力信号変化の範囲内では厳格な切替特性を示す
ようにして設計されきな段階的上昇に応答して出力信号
の上昇時間が減じられる。他方では、入力信号の変化が
小さくあるいは入力信号が大きな段階的上昇の後事突上
一定であるときは、線形特性がｆ！Ｉ勢で、そのため出
力信号が入力レベルに比例する所望レベルに保持される
。

この挙動によって、本発明ビデオ増幅器は例えば、増幅
が１６の画像中間調に対応する１６個の鮮明な値の間で
変化する振幅をもつパルス状ビデオ信号を増幅すること
ができる。入力信号の周波数が例えば１５０〜２００　
Ｈｌｌｚと同じ程大きくとも、出力信号の最大１胃時間
はパルス幅より小さくなり、その結果すべての１６個の
出力レベルは相互にはっきりと区別されるであろう。

所望の増幅特性を提供する有効な増幅回路は特ギ消失の
減少をもたらす増幅回路のさらに特定的な特徴に関連す
、る。

本発明の好ましい具体例を以下に付図と関連させて説明
する。

第１図によれば、増幅回路は、電源１０と直列接圧電圧
端子（＋）と接続するコレクタを持つトランジスタ■１
を含む。増幅回路の入力電圧■ｉはトランジスタＴ１の
ベースに供給される。

第２分岐１６はトランジスタ■２を含み、そのコレクタ
は別の定電流源１８と接続する。出力電圧■ｏは、電流
源１８及びトランジスタ１２間の一点で捕えられる。増
幅回路の出力に加えられる容量性９倚は、コンデンサＣ
によって代表される。トランジスタＴ２のベース電圧■
ｂ２を制御するための帰還回路２０は、コレクタ及びト
ランジスタ■２のベース間に接続された抵抗器Ｒ１及び
トランジスタＴ２のベース及びアース間に並列接続され
たコンデンサＣ２と抵抗器Ｒ２を含む。

流１　　の二分の−である。従ってトランジスタａｉｌ 工 ■　を通過する電流１１は７□に等しく、そして電圧ｖ
ｂ２は正規にはＶｉに等しい。

入力電圧■ｉの小さい又は緩徐な変化に応答して、電圧
■ｂ２はＶｉに従フて変化する。もし例えば入力電圧■
・が増加すれば、トランジスタＴ２を横切るベース−エ
ミッタ電圧降下は、両方のトランジスタＴ１、■２のエ
ミッタ電圧■。がより大きくなるように減らされる。ト
ランジスタ■２のベース−エミッタ電圧は減らされる傾
向をもつから、トランジスタ■２を通る電圧降下及び従
って出力電圧Ｖ０が増加される。トランジスタＴ２のベ
ース電圧■ｂ２は分圧抵抗器Ｒ１、Ｒ２の効果によって
増加される。従って■ｂ２が入力電圧■ｉの新たなレベ
ルに等しくなるや否や新たな平衡が達成される。

増幅係数Ａは Ａ＝Ｖｏ／■・＝■ｏ／ｖｂ２＝１十Ｒ１／Ｒ２によっ
て与えられる。

入力電圧■ｉの大きな突発的増加の場合は、帰還回路２
０はトランジスタのベース電圧■ｂ２を本具この場合、
トランジスタ■１およびＴ２はスイッチのように挙動す
る。トランジスタ■１はトランジスタ■２が全閉してい
るあいだ全開する。従って完全電流■２は負荷容量Ｃに
充電するため用いることができる。その結果出力電圧■
。の超比例的増加が生じる。

トランジスタ■　、Ｔ２の厳格な切替挙動の場合、転回
速度、即ち出力電圧Ｖ。の最大増加速度Ｖ　　＝１，２
／Ｃｔ。。

（但しＣｔｏｔは総出力容量である） によりて与えられる。振幅■　　をもつ正弦出力＋ｔａ
Ｘ 信号と見なせば、帯域幅（ｆ（−３ｄＢ　）によって表
わされる）は （Ｖ　　／β）・２π、　ｆ（−３ｄＢ　）　＝　（１
２ａｘ ／Ｃ＝（１／２Ｎ　　　／Ｃ ｔｏｔ　　　　　　ｔａｉｌ　　　ｔｏｔｆ（−３ｄＢ
　＞　＝　（１／　２）　Ｉ　１，１１・Ｊ／（２πＣ
ｔｏｔ　ｖｌａＸ　” によって与えられる。

もし例えば、最大出力振幅■１ｌａＸが１０Ｖであり、
出力容量が８ｐＦであれば、そしてもしｌ　　がｔａｉ
ｌ １０８ｎ、Ａに定められていれば、帯域幅ｆ（−３ｄＢ
）は１５０ＭＨｚと同じ大きさである。

Ｃ２の容量は小さい信号挙動を最適化するために調節さ
れなければならない。真直ぐな周波数曲線を考慮すれば
、Ｃ２は次式のオーダでなければならない。

（Ｃ＋Ｃｃ）、２．ｒｅ、＾、（１／Ｒ１＋１／Ｒ２）
＋Ｃ、Ｒ１／Ｒ２ 但しＣ６はコレクターベース容量であり、「ｅはトラン
ジスタ■２のエミッタインピーダンス（Ｕ、Ｅ／Ｉｃ）
であり、そしてＡは振幅係数である。

第２図は、トランジスタ■２が２個のトランジスタ’２
１、Ｔ２２の直列接続によって置き代えられた修正形増
幅器回路を示す。抵抗器Ｒ１は直列接続された２個の抵
抗器Ｒ１１、Ｒ１゜によって置き代えられている。トラ
ンジスタ■２゜のベースは抵抗器Ｒ及びＲ１□の間の１
点に結合されている。トランジスタ”２１のコレクター
ベース容ＩＣ，の彩管を補償するためのコンデンサＣは
抵抗器Ｒ１１と並列に接続され、ｃｏに事実上等しい容
量値をもつ。

電流源１０はトランジスタＴ３及び、負電圧端子−■１
に結合されるエミッタ抵抗器Ｒ３によって形成される。

トランジスタＴ３のベースは別の負電圧端子−ｖ２に結
合される。

電流源１８は直列接続された２個のトランジスタＴ４１
、’４２と、正電圧端子＋■３と結合したエミッタ抵抗
器Ｒ４によって形成される。トランジスタＴ４□のベー
スは正電圧端子十Ｖ４に結合する。

トランジスタＴ　のベースは電圧端子＋■４に、さらに
抵抗器Ｒ及びＲ６を介して出力端子■。

の容ｆｌＩＣＣに事実上等しい容量値をもつ。

単一トランジスタの代りに直列トランジスタ’２１、’
２２及びＴ４１、Ｔ４□を提供する目的は、電力消失と
各トランジスタのコレクターエミッタ電圧を減じること
である。

トランジスタＴ　　１Ｔ　　及び■３は同一タイプのｎ
ｐｎ−トランジスタである。それらは非常に小さいコレ
クターベース容量（例えばＣ，＝２ｐＦ）と限界周波数
２ＧＨｚをもつ。エミッタ電流利得り’２１、’２２の
それに事実上等しい小さなコレクターベース容量をも持
つ。

この具体例では、電圧−■１は一５■のオーダーにあり
、他方では電圧＋■３はおよそ３５Ｖである。抵抗器Ｒ
１Ｒ、Ｒ及びＲ６の抵抗はおよそ１にΩであり、Ｒ２の
抵抗はおよそ１００Ωである。入力電圧■ｉが０．１〜
１．１■の範囲内で変壬 化し、出力電圧Ｖ。はおよｚ５〜２５Ｖの範囲にある。

電流■　　はおよそ８０１１八で、出力容ｆｆ１Ｃはお
ａｉｌ よそ４Ｅ）Ｆである。容量Ｃ２はおよそ５０ｐＦである
。

本発明の別の具体例を第３図に示す。この具体例は先に
説明した具体例からは、トランジスタＴ１のコレクタが
、ｐｎｐ　トランジスタＴ５と正電圧端子＋■　に結合
したエミッタ抵抗器Ｒ６とによって形成される別のＭ流
源２２に結合している点が異なる。トランジスタＴ５の
コレクタはこのトランジスタのベースに直接に接続され
、そしてさらに比較的高い抵抗をもつかあるいは省略さ
れることもできる抵抗Ｒ７を介してアースされる。

電流源１８は単一トランジスタＴ６によって形成され、
そのベースはトランジスタＴ５のベースに直接的に結合
される。

トランジスタＴ１が開放すると、トランジスタＴ５のベ
ース電圧が降下し、その結果電流源２２によって捉供さ
れた電流１１が増加する。電流源１８及び２２がトラン
ジスタＴ６及びＴ５のベースの共通電位のために相互に
連動するから、電流１１の増加は電流■２の同梯の増加
によって表わされる。

それゆえトランジスタ■１が全開すれば、トランネ 第４図に潤す変形回路では、単一トランジスタＴ２は直
列接続トランジスタによって再び置き代えられる。電流
源２２はトランジスタＴ５のコレクタ及び抵抗器Ｒ７の
結合点間に挿入されている。

トランジスタ■７のベースは定電圧端子＋■４に接続さ
れる。

電流源１８は第３図に関連して説明したトランジスタ■
６、及び第２図のトランジスタＴ４１、Ｔ４□に比較さ
れてもよいトランジスタ”４１、”４２を含む。トラン
ジスタ’４２のベースは正電圧端子＋Ｖ５に接続し、そ
の電圧はＶ３より小さりＶ４より大きい。

本発明は実現化する好ましい具体例につりで、第３図の
回路の別の変形例を示す第５図にｒＩＡｉｔ。

て次に説明する。

第５図によれば、付加トランジスタＴ８及びＴ９はトラ
ンジスタＴ２及び１６間に直列接続されている。別の付
加トランジスタ’１０はトランジスタＴ１及び１５間に
挿入される。トランジスタＴ８及び”１０のベースは定
電圧端子十■４に接続され、トランジスタ■、のベース
は別の定電圧端子＋■５に接続される。

コンデンサＣ１は抵抗ＷＡＲ１と並列に接続される。

抵抗器Ｒ７（第３図）は削除される。

第５図の例では、電圧−■１はおよそ一５Ｖの古 値をもち、一方では電　　　はおよそ＋４２Ｖの値を持
つ。端子＋■　及び＋Ｖ５の電圧は、トランジスタ■８
、Ｔ９及びＴｌｏが飽和しないような方法で選択される
。例えば、端子＋■４の電圧は＋４Ｖに決められ、端子
＋■５の電圧は＋３８Ｖに設定される。従ってトランジ
スタＴ１、■２及びトランジスタＴ５、Ｔ６を横切る電
圧効果は比較的小さい。

一般に、トランジスタのコレクターベース容量はコレク
ターベース電圧■ＣＢに左右される。第５図に従う回路
は、トランジスタＴ、Ｔ２及び■６のコレクターベース
容ＩＯＣがほとんど一定であるという利点を持ち、その
結果、コレクターベース容量上の、従って増幅器の周波
数曲線上の入力及び出力電圧変化の影響が取除かれる。

より特定的には、出力電圧■。が変化すれば、トランジ
スタＴ２のコレクターベース容量Ｃ６及び、従つてこの
トランジスタの入力容ｆｆ１ｃ、ｏはほぼ一定である。

トランジスタＴ８及びＴ、のコレクターＣ１ｏの一定値
によって決定される。

容ｆｆ１ｃ１は、臨界性のより低いコンデンサＣ２を適
性に選択するために設けられる。容量Ｃ１の値はできる
だけ低くかつ実際的に選ばれなければならない。直線周
波数曲線は、もし Ｃ＋Ｃ，ゴＣ−Ｒ１／Ｒ２ ２＋ｎ−１ であれば得ることができる。

１具体例においては、Ｃは４ｐＦの値を持ち、Ｃは１〜
２ｐＦの値を持ち、そしてＣ１は１ｐＦに設定され、他
方ではＣ２はおよそ６〜１２９Ｆに設定される。

総出力容量Ｃｔｏｔは によって与えられる。

トランジスタＴ９及び”１０は、トランジスタＴ６及び
Ｔ１のコレクターペース電圧が大きく変化するのをそれ
ぞれ防ぎ、その結果、トランジスタＴ　及びＴ１のコレ
クターベース容ｆｆ１ＣＣもまた事実上一定となる。

さらにトランジスタＴ８、Ｔ９及び”１０は出力の大部
分を澗失し、その結果、トランジスタＴ１、■　、Ｔ５
及びＴ６は低電力消失のみを持つ（例えば１ワツト以下
）。これはこれらのトランジスタの温度偏差が減らされ
るという利点をもつ。

本発明は以上説明した具体例に限定されない。

当業者には以上説明した具体例が本発明の主旨から逸脱
することなく、さまざまの方法で修正され囲に限定した
本発明の範囲内にあるものと見なされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１具体例の別幅回路の内容を説明す
る回路図、第２図は第１具体例の回路の変形例の回路図
、第３図は本発明第２具体例を説明する回路図、第４図
は第３の具体例の変形例の回路図、第５図は第３図の具
体例の変形例の回路図である。 １０、１８・・・・・・電流源、１２・・・・・・分岐
回路、Ｔ１．Ｔ２・・・・・・増幅回路、■ｉ・・・・
・・入力低化、■。・・・・・・出力信号、Ｃ・・・・
・・コンデンサ、２０・・・・・・帰還回路。 Ｆｉｇ、　５″

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１個のトランジスタ増幅回路を含むビ
   デオ増幅器であって、前記増幅回路は、トランジスタが
   入力信号の僅かな変化範囲で線形特性と、大きな入力信
   号変化に応答して厳格な切替特性とを示すようにして設
   計されていることを特徴とするビデオ増幅器。
2. （２）―分岐回路に接続した第１電流源と、―前記分岐
   回路の第１分岐内に設けられ、かつ前記第１分岐内を流
   れる電流を制御するため入力電圧に応答する第１トラン
   ジスタ手段と、 ―前記分岐回路の第２分岐内に設けられた第２電流源と
   、 ―前記第２分岐内で前記第１及び第２電流源間に設けら
   れた第２トランジスタ手段と、 ―第２電流源と第２トランジスタ手段との間で選択され
   た出力電圧から、第２トランジスタ手段のための制御信
   号を引き出すための帰還回路と を特徴とする増幅回路。
3. （３）前記帰還回路が前記第２トランジスタ手段のベー
   ス及びコレクタ間に結合された第１抵抗器と、前記第２
   トランジスタ手段のベース及びアース間に結合された第
   ２抵抗器と、前記第２抵抗器と並列接続されたコンデン
   サとを含む、特許請求の範囲第２項に記載の増幅回路。
4. （４）前記第１分岐内を流れる電流が第３電流源によっ
   て供給されること、及び前記第２電流源が、前記第１分
   岐内の電流変化が前記第２電流源によって供給される電
   流の同様の変化によって表わされるようにして前記第３
   電流源と連動される、特許請求の範囲第２項又は第３項
   に記載の増幅回路。
5. （５）前記第２トランジスタ手段及び／又は前記第２及
   び第３電流源の各々が、直列接続された少なくとも２個
   のトランジスタを含む、特許請求の範囲第２項から第４
   項のいずれか１項に記載の増幅回路。
6. （６）前記第２分岐が、前記第２トランジスタ手段及び
   前記第２電流源間で直列接続された第１及び第２付加ト
   ランジスタを含んでおり、出力電圧は前記付加トランジ
   スタ間の１点で選択されること、及び付加トランジスタ
   のベースがそれぞれ定電圧端子に接続されてその電圧は
   付加トランジスタが飽和しないようにして選択され、さ
   らに前記付加トランジスタの各々を横切る電圧降下が前
   記第２トランジスタ手段を横切る電圧降下よりも、前記
   第２電流源の出力トランジスタを横切る電圧降下よりも
   大きいようにして選択される、特許請求の範囲第２項か
   ら第４項のいずれか１項に記載の増幅回路。
7. （７）前記帰還回路が前記第１抵抗器と並列接続された
   別のコンデンサを含む、特許請求の範囲第４項及び第６
   項に記載の増幅回路。
8. （８）第３付加トランジスタが、前記第１電流源及び前
   記第１トランジスタ手段間に挿入されており、さらに第
   ２トランジスタ手段に直接に接続された第１付加トラン
   ジスタと同じ電圧端子に接続されたベースを持つ、特許
   請求の範囲第６項又は第７項に記載の増幅回路。