JPH06153113A - ビデオ信号処理装置及び自動利得制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】僅かな回路の変更で、出力信号の振幅レベルを
正確に一定値に制御する。 【構成】カレントミラー回路８０のベース−エミッタ間
にバイパス回路としての抵抗８１を並列に接続する。こ
れにより、アナログ出力信号Ｂの振幅レベルを検出すべ
く差動トランジスタ対によって生成された検出信号Ｄに
対し、抵抗８１を介する電流によって修正された検出信
号Ｅが生成される。そこで、この検出信号Ｅの立上がり
部分に関し、差動トランジスタ対７の非線形な動作範囲
における出力が含まれなくなる。したがって、出力信号
の振幅レベルを正確に制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオ信号処理装置
及び自動利得制御回路に関し、詳しくは、ビデオ信号に
ついてその振幅レベルを一定に保つための自動利得制御
回路を具備するビデオ信号処理装置、および、ビデオ信
号やオーディオ信号等のアナログ信号についてその振幅
レベルを一定に保つための自動利得制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２（ａ）に、従来の自動利得制御回路
を具備するビデオテープレコーダ（以下、ＶＴＲ）にお
ける再生回路の前段部分についての回路図を示す。ここ
で、１は録画されたテープ、２はテープ１から録画信号
を読み取る再生ヘッド、３は再生ヘッドの読み取ったビ
デオ信号を増幅してアナログ信号Ａとして出力する初段
アンプである。４は可変抵抗回路、５は終段アンプであ
り、これらは可変アンプとして動作し、さらに利得制御
信号生成回路（７，８等）とともに自動利得制御回路を
構成する。そして、アナログ信号Ａを増幅して一定振幅
になるように振幅制限されたビデオ信号Ｂを生成する。
６はビデオ信号Ｂに対し録画時のＦＭ変調の逆処理であ
るＦＭ復調処理を施して復調されたビデオ信号を生成す
るＦＭ復調回路である。

【０００３】利得制御信号生成回路は、一般的には、そ
のアナログ出力信号であるビデオ信号Ｂを受けて検出信
号を生成する検出回路と、この検出信号を平滑化して利
得制御信号を生成する平滑回路とから構成される。かか
る検出回路としては、いわゆるダイオード検波が有名で
ある。しかし、ビデオ信号の場合、その振幅が約３００
ｍＶと小さい。このため、ダイオード検波は適さない。
そこで、ビデオ信号のレベル検出には、通常、差動トラ
ンジスタ対７とカレントミラー８とからなる検出回路が
用いられている。

【０００４】この検出回路により、ビデオ信号Ｂの値
が、ビデオ信号Ｂの振幅を決定するための基準値Ｃと比
較され、その差が検出されて検出信号Ｄが生成される。
そして、検出信号Ｄの反転された検出電流Ｅ’が平滑回
路に出力される。この平滑回路は、コンデンサＣ１とト
ランジスタＱ１とで構成され、検出電流Ｅ’を平滑して
から制御電流Ｇに変換する。このような利得制御信号生
成回路により生成された制御電流Ｇを利得制御信号とし
て受ける可変アンプ（４，５）は、ビデオ信号Ｂの振幅
が基準電圧Ｃに対応して例えば３００ｍＶ（ｐ−ｐ）に
なるようにその増幅率が制御され、アナログ信号Ａを増
幅してアナログ出力信号としてのビデオ信号Ｂを生成す
る。

【０００５】そこで、例えば再生モードでは、このＶＴ
Ｒはテープ１に記録された信号を再生ヘッド２を介して
読み取る。そして、この読み取られた信号は、初段アン
プ３により一次増幅されて、アナログ信号Ａとして自動
利得制御回路（４，５等）に送出される。自動利得制御
回路（４，５等）では、アナログ信号Ａが増幅されてビ
デオ信号Ｂが生成され、これが例えばＦＭ復調回路６に
送出される。このように、ＶＴＲの再生回路の前段部
で、ビデオ信号の振幅が一定になるように処理がなされ
ることにより、そのようなビデオ信号を入力してビデオ
信号処理を行う後段のビデオ処理回路について、その設
計条件が緩和される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の自動
利得制御回路及びビデオ信号処理装置では、ビデオ信号
の振幅を検出する検出回路として、差動トランジスタ対
を採用する。しかし、差動トランジスタ対が本来の差動
増幅動作の範囲を超えて、検出回路として利用されるこ
とから、その検出特性は必ずしも理想的なものではな
い。これについて詳述すると、差動トランジスタ対によ
り、ビデオ信号Ｂは基準電圧Ｃと比較され（図２（ｂ）
の波形例参照）、ビデオ信号Ｂが基準電圧Ｃを越える部
分にほぼ対応して検出電流Ｄが流れる（図２（ｃ）の波
形例参照）。

【０００７】ところが、差動トランジスタ対の本来の差
動増幅動作の範囲すなわち線形に動作する範囲（検出出
力電流値を差動入力電流値で微分したものである相互コ
ンダクタンスがほとんど変化しない範囲）を超えた入力
範囲では、その検出特性が非線形となる（相互コンダク
タンスが変化する（図２（ｄ）検出特性のＤ’部分参
照））。そして、検出電流Ｄさらにこれの反転電流とし
て得られる検出電流Ｅ’は、その立上がり及び立下がり
部分では、この非線形な特性に従って生成される。この
ため、この影響が制御電流Ｇを介して自動利得制御回路
の利得制御特性にまでも及んでしまい、ビデオ信号Ｂの
振幅を正確に一定に制御することが困難となる。

【０００８】例えば、アナログ信号Ａの振幅が変動する
と、ビデオ信号Ｂの振幅が３００ｍＶの目標値に対して
３００〜３３０ｍＶの範囲で変動する（図２（ｅ）利得
制御特性のグラフ参照）。コスト等の制約も有って他に
良い回路が無いことから、かかる変動には目をつぶって
上記回路が実用に供されているが、十分に満足できると
いうものではない。この発明の目的は、このような従来
技術の問題点を解決するものであって、僅かな回路の変
更で、出力信号の振幅レベルを正確に一定値に制御する
ことができる構成のビデオ信号処理回路及び自動利得制
御回路を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明のビデオ信号処理装置の構成は、以下の自動
利得制御回路を具備するものである。そして、このよう
な目的を達成するこの発明の自動利得制御回路の構成
は、アナログ入力信号を受け、前記アナログ入力信号を
可変利得増幅回路で増幅することにより、所定の振幅レ
ベルを維持すべく制御されたアナログ出力信号を出力す
る自動利得制御回路において、差動トランジスタ対を有
して、前記アナログ出力信号を前記差動トランジスタ対
の一方の入力信号として受け、前記所定の振幅レベルを
決定するための所定値の基準信号を前記差動トランジス
タ対の他方の入力信号として受け、前記差動トランジス
タ対の前記一方のトランジスタのコレクタ電流に応じた
電流を検出電流とし、この検出電流を平滑化して利得制
御信号を生成する利得制御信号生成回路を備え、前記ア
ナログ出力信号と前記基準信号との差に応じて発生する
前記コレクタ電流が立ち上がる非線形領域において前記
コレクタ電流について前記検出電流を発生させないバイ
パス回路を設け、前記可変利得増幅回路が前記利得制御
信号に応じた増幅率で前記アナログ入力信号を増幅する
ことにより、前記アナログ入力信号の振幅レベルが変動
しても前記アナログ出力信号の振幅レベルが高い精度で
前記所定の振幅レベルに維持されるものである。

【００１０】

【作用】このような構成のこの発明のビデオ信号処理回
路及び自動利得制御回路にあっては、アナログ出力信号
と基準信号との差に応じて発生するコレクタ電流すなわ
ち従来の検出信号に相当する信号が立ち上がる非線形領
域においては、本発明の検出電流はバイパス回路の働き
によって修正されて出力されない。これにより、差動ト
ランジスタ対が線形に動作する範囲において、検出信号
は立上がる。そこで、この検出信号に基づいて利得制御
信号が生成されることにより、差動トランジスタ対の非
線形動作に起因する悪影響を利得制御信号から取り除く
ことができる。その結果、出力信号の振幅レベルを正確
に一定値に制御することができる。

【００１１】

【実施例】図１（ａ）に、この発明の自動利得制御回路
を採用した装置の一実施例としてＶＴＲの再生回路の前
段部分についての回路図を示す。ここで、１は録画され
たテープ、２はテープ１から録画信号を読み取る再生ヘ
ッド、３は再生ヘッドの読み取った信号を増幅してアナ
ログ信号Ａとして出力する初段アンプである。４は可変
抵抗回路、５は終段アンプであり、これらは利得制御信
号生成回路（７，８０等）とともに自動利得制御回路を
構成し、アナログ信号Ａを増幅して一定振幅になるよう
に振幅制限されたビデオ信号Ｂをアナログ出力信号とし
て生成する。６はビデオ信号Ｂに対して録画時のＦＭ変
調の逆処理であるＦＭ復調処理を施すことにより復調さ
れたビデオ信号を生成するＦＭ復調回路である。また、
８１は、利得制御信号生成回路（７，８０等）内にバイ
パス回路として設けられた抵抗である。

【００１２】可変抵抗回路４は、例えばジャイレータ等
を用いて構成され、制御電流Ｇに応じてその抵抗値が変
化する回路である。終段アンプ５は、可変抵抗回路４に
よってその抵抗値に応じた比率でアナログ信号Ａが電圧
電流変換されて生成された信号を受けて増幅する。これ
より、可変抵抗回路４と終段アンプ５は、制御信号Ｇを
利得制御信号としてその増幅率が制御される可変利得ア
ンプとして動作する。

【００１３】この制御信号Ｇは利得制御信号生成回路に
より、可変利得アンプのアナログ出力信号であるビデオ
信号Ｂから生成される。利得制御信号生成回路は、比較
及び検出回路として動作する差動トランジスタ対７と、
検出電流の反転回路として動作するカレントミラー回路
８０と、平滑及び電流電圧変換回路として動作するコン
デンサＣ１及びトランジスタＱ１とが、この順に接続さ
れて構成される。もっとも、カレントミラー回路８０内
にはバイパス回路として動作する抵抗８１が並列に設け
られている。

【００１４】差動トランジスタ対７は、入力対の一方
に、ビデオ信号Ｂの振幅レベルを決定するための所定値
の基準信号Ｃを受ける。その入力対の他方には、ビデオ
信号Ｂを受ける。そして、ビデオ信号Ｂを受ける側のト
ランジスタのコレクタ電流が検出電流Ｄとして得られ、
カレントミラー回路８０の入力信号とされる。ここで、
ビデオ信号Ｂの振幅は通常３００ｍＶ（ｐ−ｐ）程度で
あり、これは差動トランジスタ対７の差動増幅動作可能
な入力範囲を越える。

【００１５】そこで、差動トランジスタ対７により、ビ
デオ信号Ｂの値と基準信号Ｃの値とが比較され、ビデオ
信号Ｂの値が基準信号Ｃの値に対して差動トランジスタ
対７の差動増幅動作可能な入力範囲内にあるとき及び基
準信号Ｃの値を越えているときに、すなわち間欠的に、
検出電流Ｄが流される。このように、差動トランジスタ
対７の差動動作可能範囲外までも使用していることか
ら、この検出電流Ｄは、その立上がり及び立下がり時に
は、差動トランジスタ対７により非線形に差動増幅され
て生成される（図１（ｂ）の検出特性グラフＤのＤ’部
分参照）。

【００１６】そして、この検出電流Ｄは抵抗８１を有す
るカレントミラー回路８０で反転されて、検出電流Ｅが
生成される。この抵抗８１は、カレントミラー回路８０
におけるカレントミラーを構成するトランジスタ対に対
し、そのベースエミッタ間に並列に接続されている。そ
こで、カレントミラーを構成するトランジスタ対のベー
スエミッタ間電圧が１ＶF に達するまでは、カレントミ
ラーの入力信号である検出電流Ｄは、この抵抗８１を介
して供給される。さらに、その電圧が１ＶF に達した後
は、この抵抗８１を介して流れる電流は、１ＶF のほぼ
一定の電圧の下で、ほぼ一定に固定され、やはり検出電
流Ｄの一部として供給される。これにより、抵抗８１
は、検出電流Ｄの立上がり立下がり部分における電流を
カレントミラーをバイパスして供給する。

【００１７】そこで、検出電流Ｅは、検出電流Ｄの単な
る反転電流ではなく、検出電流Ｄに対して抵抗８１を介
してバイパスされた電流言わばバイパス電流を減じた電
流となる。この抵抗８１の抵抗値としては、例えば１０
０ＫΩが採用され、バイパス電流の最大値は約７μＡで
ある。これは、ビデオ信号Ｂの値と基準信号Ｃの値との
差（Ｂ−Ｃ）に対して検出電流Ｄの値が線形に変化する
範囲内において、なるべく小さい値として線形動作領域
と非線形動作領域との遷移点が選択され、この点に対応
する検出電流Ｄの値がこの例では約７μＡであることに
よる。

【００１８】検出電流Ｄからこのバイパス電流を減じた
検出電流Ｅは、検出信号Ｄの値がバイパス電流の最大値
を越えるときだけ流出する。すなわち、その立上がり時
からして、差動トランジスタ対７により線形に差動増幅
されて生成される（図１（ｂ）の検出特性グラフＥ参
照）。この検出信号Ｅは、コンデンサＣ１とトランジス
タＱ１とによって、平滑化された電圧信号Ｆとされた
後、制御電流Ｇに変換される。

【００１９】このように、検出電流Ｄの単なる反転電流
ではなくてバイパス回路の働きによって修正された検出
電流Ｅが制御電流Ｇに変換されて、可変利得アンプ
（４，５）に対する利得制御信号が生成される。そし
て、この利得制御信号に可変利得アンプ（４，５）が応
じることにより、ビデオ信号Ｂの振幅が３００ｍＶを超
えると可変利得アンプ（４，５）の増幅率が下がり、ビ
デオ信号Ｂの振幅が３００ｍＶを下回ると可変利得アン
プ（４，５）の増幅率が上がる。かかるフィードバック
制御により、アナログ信号Ａの振幅の如何に拘らずビデ
オ信号Ｂの振幅が一定の目標値になるように制御され
る。

【００２０】しかも、検出電流Ｅが差動トランジスタ対
７の線形動作領域で立ち上がるように修正されているこ
とから、この自動利得制御回路は、その動作範囲内でほ
ぼ一定の利得制御特性を示す（図１（ｃ）利得制御特性
のグラフ参照）。したがって、アナログ信号Ａの振幅の
如何に拘らず、ビデオ信号Ｂの振幅がほぼ一定に制御さ
れる。具体的数値例を挙げると、従来３００〜３３０ｍ
Ｖで変動し３０ｍＶの変動幅でしか制御できなかったも
のが、３００〜３１０ｍＶの変動に収まり１０ｍＶの僅
かな変動幅で制御することができることとなった。しか
も、抵抗８１を並列接続するだけの僅かな回路の変更で
線形の検出特性が得られ、この回路変更によってコスト
がアップするということは、ほとんどない。

【００２１】かかる自動利得制御回路（４，５，７，８
０等）を備えて、このＶＴＲは、再生モードでの動作を
開始すると、テープ１に記録された信号を再生ヘッド２
を介して読み取る。この読み取られた信号は、初段アン
プ３により一次増幅されて、アナログ信号Ａとして自動
利得制御回路（４，５，７，８０等）に送出される。自
動利得制御回路（４，５，７，８０等）は、振幅が一定
になるようにアナログ信号Ａを増幅して、アナログ出力
信号としてビデオ信号Ｂを生成し、これを後段の回路、
例えばＦＭ復調回路６に送出する。

【００２２】ここで、自動利得制御回路のアナログ入力
信号であるアナログ信号Ａの振幅は、テープ１の記録状
態等に起因してかなり広い範囲で変動する。これに対
し、自動利得制御回路のアナログ出力信号であるビデオ
信号Ｂの振幅は、より正確にほぼ一定に保たれる。よっ
て、ＦＭ復調回路６等の後段のビデオ信号処理回路に伝
えられるビデオ信号が安定しているので、後段のビデオ
信号処理回路に対する負担が軽くなり、このＶＴＲの動
作もその分だけ安定する。以上ビデオ信号処理装置を例
として詳述してきたが、この発明の適用はビデオ信号に
限定されるものではない。例えば、ＦＭラジオのオーデ
ィオ信号等についても、この発明の自動利得制御回路は
有用である。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、アナログ出力信号の振幅レベルを検出
すべく差動トランジスタ対によって生成された検出信号
について、この検出信号の立上がり部分に関し、差動ト
ランジスタ対の非線形な動作範囲における出力が含まれ
なくなるような修正を加える。しかも、例えば抵抗１本
の追加程度の僅かな回路変更によりこれを実現してい
る。これにより、僅かな回路の変更で、出力信号の振幅
レベルを従来よりも正確に一定値に制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の自動利得制御回路を採用し
た装置の一実施例としてＶＴＲの再生回路の前段部分に
ついてのものである。（ａ）はその回路図であり、
（ｂ）はその検出回路の検出特性グラフであり、（ｃ）
はその自動利得制御回路の利得制御特性グラフである。

【図２】図２は、従来の自動利得制御回路を採用したＶ
ＴＲの再生回路の前段部分についてのものである。
（ａ）はその回路図であり、（ｂ），（ｃ）はその信号
の波形例であり、（ｄ）はその検出回路の検出特性グラ
フであり、（ｅ）はその自動利得制御回路の利得制御特
性グラフである。

【符号の説明】

１ テープ ２ 再生ヘッド ３ 初段アンプ ４ 可変抵抗回路 ５ 終段アンプ ６ ＦＭ復調回路 ７ 差動トランジスタ対 ８ カレントミラー ８０ カレントミラー回路 ８１ 抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログ入力信号を受け、前記アナログ入
   力信号を可変利得増幅回路で増幅することにより、所定
   の振幅レベルを維持すべく制御されたアナログ出力信号
   を出力する自動利得制御回路を具備するビデオ信号処理
   装置において、 差動トランジスタ対を有して、前記アナログ出力信号を
   前記差動トランジスタ対の一方の入力信号として受け、
   前記所定の振幅レベルを決定するための所定値の基準信
   号を前記差動トランジスタ対の他方の入力信号として受
   け、前記差動トランジスタ対の前記一方のトランジスタ
   のコレクタ電流に応じた電流を検出電流とし、この検出
   電流を平滑化して利得制御信号を生成する利得制御信号
   生成回路を備え、 前記前記アナログ出力信号と前記基準信号との差に応じ
   て発生する前記コレクタ電流が立ち上がる非線形領域に
   おいて前記コレクタ電流について前記検出電流を発生さ
   せないバイパス回路を設け、 前記可変利得増幅回路が前記利得制御信号に応じた増幅
   率で前記アナログ入力信号を増幅することにより、前記
   アナログ入力信号の振幅レベルが変動しても前記アナロ
   グ出力信号の振幅レベルが高い精度で前記所定の振幅レ
   ベルに維持される自動利得制御回路を具備することを特
   徴とするビデオ信号処理装置。
2. 【請求項２】アナログ入力信号を受け、前記アナログ入
   力信号を可変利得増幅回路で増幅することにより、所定
   の振幅レベルを維持すべく制御されたアナログ出力信号
   を出力する自動利得制御回路において、 差動トランジスタ対を有して、前記アナログ出力信号を
   前記差動トランジスタ対の一方の入力信号として受け、
   前記所定の振幅レベルを決定するための所定値の基準信
   号を前記差動トランジスタ対の他方の入力信号として受
   け、前記差動トランジスタ対の前記一方のトランジスタ
   のコレクタ電流に応じた電流を検出電流とし、この検出
   電流を平滑化して利得制御信号を生成する利得制御信号
   生成回路を備え、 前記前記アナログ出力信号と前記基準信号との差に応じ
   て発生する前記コレクタ電流が立ち上がる非線形領域に
   おいて前記コレクタ電流について前記検出電流を発生さ
   せないバイパス回路を設け、 前記可変利得増幅回路が前記利得制御信号に応じた増幅
   率で前記アナログ入力信号を増幅することにより、前記
   アナログ入力信号の振幅レベルが変動しても前記アナロ
   グ出力信号の振幅レベルが高い精度で前記所定の振幅レ
   ベルに維持されることを特徴とする自動利得制御回路。