JPS61181277A - クランプ回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直流から’ｌ　ＭＨｚ以上に及ぶ広帯域のビ
デオ信号等を入力し、その入力信号の振幅レベルを推移
させるクランプ回路に関するものである。

〔従来の技術〕

ビデオシステムにおけるビデオ信号の授受、例えば変調
器出力をビデオ増幅器に入力する場合や、ビデオ増幅器
出力をバッファ増幅器に接続する場合、ビデオ信号がも
つ直流バイアス点と、受ける側のビデオ増幅器やバッフ
ァ増幅器の直流バイアス点とが異なるので、両者の整合
をとるために、一般にコンデンサ結合で接続されること
が多い。

この際、ビデオ信号は低周波成分まで含むため、結合コ
ンデンサは大容量のものが使用される。ところが、大容
量の結合コンデンサを用いると、この結合コンデンサに
より直流再生が行われ、ビデ第４号の直流平均値（ＡＰ
Ｉ、）の分だけビデオ増幅器やバッファ増幅器入力の直
流バイアス点を移動させる。そのため、ビデオ増幅器や
バッファ増幅器の動作ダイナミックレンジが狭くなり、
差動位相（ＤＰ　）や差動利得（ＤＧ）の劣化、波形歪
、波形のクランプ等を出力信号に生ぜｔ７める。そこで
、このような不都合を解消するために、一般には直流バ
イアス点が移動しない、１うクランプ回路が設けられる
。

従来、このようなりランプ回路として、例えばｍ、２図
および第３図のようなものがあった。以下、その構成を
図を用いて説明する。

第２図は従来のクランプ回路を示す回路図である。この
クランプ回路／−／は、ビデオ信号発生器ユで発生した
ビデオ信号Ｖｌ　がコンデンサ３を介して入力されると
、核ビデオ信号ｖｉ　の最低レベルを所定の電位にクラ
ンプして出力するものである。

クランプ回路／−／は、電源電圧Ｖｃｃが印加される電
源端子１０、接地されたアース端子／／、ビデオ信号Ｖ
ｔ　が入力される入力端子／、２、及び出力信号Ｖｏ　
　を送出する出力端子／３を貝−えている。端子１０・
７７間には、抵抗−〇、２／の直列回路と、スイッチン
グ用のＮｐＮ型＋−ランジスタ（スイッチング手段）ム
と抵抗ユ、？の直列回路と、ダーリントン接続のエミッ
タホロワ段（エミッタホロワ増幅回路）３０とが、それ
ぞれ接続されている。抵抗ｍと２／の接続点である基準
電圧点２グは、トランジスタ：１２のペースに接続され
ている。トランジスタ、２．２のエミッタは入力端−ｆ
／２に接続されると共に、該エミッタと抵抗２３との接
続点であるクランプ電圧点君にはエミッタホロワ段３０
が接続されている。エミッタホロワ段３０は、クランプ
電圧点二５がペースに接続されたＮＰＮ型トランジスタ
３／と、このｉ・ランジスタ３／のエミッタにペースが
接続されたＮＰＮ型トランジスタ３２と、トランジスタ
、３／、　３２のエミッタ間に接続された抵抗、１３と
、トランジスタ３．２のエミッタと端子／／の間に接続
された抵抗界とにより構成され、トランジスタ３．２の
エミッタに接続された出力端子／３から出力信号■０が
送出される。

なお、第コ図中、Ｉ／はトランジスタ２２のエミッタバ
イアス電流（第１のバイアス電流）、■コはトランジス
タ３／のペース電流（第λのバイアス電流）、Ｉ３は抵
抗、１．３に流れる電流であり、■／＝　１．２　＋１
３の関係にある。ここで、ペース１１Ｌ流１．２はエミ
ッタホロワ段３０の入力バイアスとして必要である。ま
た電流■３は、トランジスタ３／。

３λの直流電流増幅率（以下、Ｈｆｅという）の変動に
よってペース電流［２が変化し、これによってエミッタ
バイアス電流■／が変動するから、この電流■／の変動
を補償するために該電流■３を流すようにしている。

以上の構成において、抵抗〃・２１間の基準電圧点Ｊに
は、両抵抗２０．２／の分圧比で決まる基準電圧Ｖｓが
印加されている。クランプ電圧点、２ｊに生ずるトラン
ジスタコニのエミッタ電位、すなわちクランプ電圧Ｖｒ
は、（基準電圧Ｖｓ−）ランジスタ２−のペース・エミ
ッタ間電圧Ｖｂｅ　）となる。また、ビデオ信号Ｖｌが
Ｏのとき、コンデンサ３は充電されてクランプ電圧Ｖｒ
に固定されている。

このような状態において、ビデオ信号Ｖｔがコンデンサ
３を介して入力端子／２に与えられると、クランプ電圧
Ｖｒが変化し、トランジスタ、２２がオン、オフのスイ
ッチング動作を行なう。すると、入力端子／２において
ビデオ信号Ｖｔの最低レベルがクランプ電圧点２Ｓの電
圧Ｖｒにクランプされる。

これにより、ビデオ信号Ｖｔ　の最低レベルが、（Ｖｒ
−ｊＶｂｅ）の電位にクランプされ、その出力信号Ｖｏ
が出力端子／３から送出される。

なお、トランジスタコニのオフ時に入力端子／コの入力
インピーダンスを高くして該トランジスタ、２２のスイ
ッチング能力をよくするために、エミッタバイアス電流
Ｉ／　（−Ｉｕ＋４Ｊ）をできるだけ小さくする。こう
すると、クランプ精度が向上する。

しかし、エミッタバイア・スミ流Ｉ／は、トランジスタ
、２λのペース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを一定にしてク
ランプ電圧Ｖｒを一定にさせるため、多少の電流を流し
ておく必要がある。

第３図は従来の他のクランプ回路を示す回路図である。

なお、第２図中の要素と同一の要素には同−の符号が付
されている。

そして、このクランプ回路／−一が第２図のものと異な
る点は、第２図中のスイッチング用ＮＰＮ型トランジス
タ２．２と抵抗２３の直列回路の代りに、スイッチング
用ＮＰＮトランジスタユ乙（スイッチング手段）と抵抗
（バイアス供給手段）２７の直列回路を、端子１０・７
７間に接続したことである。

このような構成のクランプ回路／−一では、抵抗２７を
流れる電流Ｉ４（が、トランジスタ２乙のエミッタ電流
（第７のバイアス電流）Ｉ５とエミッタホロワ段３０の
バイアス電流（第２のバイアス電流）１．２とに分流す
る。そしてビデオ信号Ｖｔがコンデンサ３を介して入力
端子７．２に与えられると、基準電圧■８によりオフ状
態にあるトランジスタ２乙がオン、オフし、入力端子／
２においてビデオ信号Ｖｌ　　の最高レベルがクランプ
電圧Ｖｒにクランプされて、それに応じた出力信号Ｖｏ
が出力端子／３から送出される。

このクランプ回路／−一では、エミッタホロワ段３０に
必要なバイアス電流Ｉコが、抵抗コアを介して供給され
るので、トランジスタ２乙のエミッタ電流■Ｓが過大に
なることはない。そのため、トランジスタムのスイッチ
ング容麺゛を小さくでき、クランプ回路全体の小形化が
可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記構成の第２図のクランプ回路／−／
では、エミッタホロワ段３０のベース電流（第２のバイ
アス電流）Ｘ、２として、トランジスタ、２．２のエミ
ッタバイアス電流（第７のバイアス電流）Ｉｌｏ一部を
流用しているため、該電流Ｉ／は常時スイッチング機能
に必要なエミッタバイアス電流値より大ぎなものとなる
。しかも、トランジスタ、３／、　、３２におけるＨｆ
ｅのばらつき、あるいは温度、電源電圧等に依存するＨ
ｆｅの変動によって、前記エミッタバイアス電流値が変
化する。そのため、クランプ精度が低くなるという問題
点があった。

また、第３図のクランプ回路／−λでは、エミッタホロ
ワ段３θに必要なベース電流（第２のバイアス電流）■
−が抵抗２７を介して供給されるので、トランジスター
６のエミッタを流（第１のバイアス電流）Ｉｙが過大に
なることはないが、抵抗２７に流れる電流ニゲがベース
電流Ｉコとエミッタ電流Ｉｔとに分流されるため、第２
図のものと同様に、トランジスタ３／、　３２における
Ｈｆａのばらつき、あるいは変動によってエミッタ電流
Ｉｊが変化し、これによってクランプ精度が低くなると
いう問題点があった。

本発明は、前記従来技術が持っていた問題点として、ス
イッチング用トランジスタに必要以上のバイアス電流を
流すこと、およびＨｆｅのばらつきや変動による前記バ
イアス電流の変化とによって、クランプ精度が低下する
という点について解決したクランプ回路を提供するもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記問題点を解決するために、入力信号がコ
ンデンサを介して与えられる入力端子と、電源電圧が印
加され前記入力端子に第１のバイアス電流を供給するバ
イアス供給手段と、前記入力信号及び第１のバイアス電
流に基づき前記入力信号の振幅レベルを推移させたクラ
ンプ信号をクランプ電圧点に与えるスイッチ手段と、前
記電源電圧により駆動電流が与えられかつ前記クランプ
電圧点から第２のバイアス電流が与えられ、前記クラン
プ信号を増幅して出力端子から出力する増幅回路とを備
えたクランプ回路において、前記増幅回路に接続されこ
の増幅回路を流れる前記駆動電流に基づいて前記第２の
バイアス電流をつくり、この第２のバイアス電流を前記
クランプ電圧点に与える電流供給回路を設けるようにし
たものである。

〔作用〕

本発明によれば、以上のようにクランプ回路を構成した
ので、電流供給回路は、第２のバイアス電流を増幅回路
に入力するように働く。これにより、第１のバイアス電
流の一部を、第２のバイアス電流として増幅回路へ供給
する必要がなくなる。

そのため、第１のバイアス電流値を小さくでき、しかも
この第１のバイアス電流は、増幅回路におけるＨｆｅの
ばらつきや変動に影響されず安定化する。したがって、
前記問題点を除去できるのであ　　。

る。

〔実施例〕

第１図は本発明の第７の実施例を示すクランプ回路の回
路図である。なお、第３図中の要素と同一の要素には同
一の符号が付されている。

そして、このクランプ回路ｉｏｏが、第３図のものと異
なる点は、スイッチング用トランジスタ（スイッチング
手段）コロのエミッタとトランジスタ３／のベースとの
間のクランプ電圧点Ｊに、電流供給回路／１０を付加し
たことである。

ここで、電流供給回路／１０は、ＮＰＮ型トランジスタ
／／／、／／、２を具え、一方のトランジスタ／／／の
エミッタが電源端子１０に、コレクタがトランジスタ３
／のコレクタに、それぞれ接続され、他方のトランジス
タ／／２のエミッタがトランジスタ／／／のベースに、
コレクタがクランプ電圧点３に、ベースがトランジスタ
／／／のコレクタに、それぞれ接続されている。

なお、第７図において、ＩＡはトランジスタ／／、２の
コレクタ電流であり、この電流ＩＡはクランプ電圧点君
において電流■７とエミッタホロワ３０へのバイアス電
流（第２のバイアス電流）■コとに分流される。また、
電流Ｉ７は、バイアス供給手段である抵抗コクを流れる
電流１と合流してトランジスタコロのエミッタ電流（第
１のバイアス電流）Ｉｑとなる。

以上のように構成されるクランプ回路１００において、
テレビ信号Ｖｔがコンデンサ３を介して入力端子／２に
与えられると、第３図のクランプ回路／−コと同様に、
基準電圧Ｖｓによりオフ状態にあるスイッチング用トラ
ンジスタ、２乙がオン、オフし、入力端子／ユにおいて
ビデオ信号Ｖｌの最高レベルがクランプ電圧点２Ｓの電
圧Ｖｒにクランプされ、それに応じた出力信号ｖＯがエ
ミッタホロワ段３０を介して出力端子／３から送出され
る。

ここで、エミッタホロワ段３０におけるトランジスタ３
／のコレクタ電流（駆動電流）は、トランジスタ／／／
のコレクタ電流とトランジスタ／／２のペース電流との
合流されたものとなる。そして、トランジスタ３１のＨ
ｆｅを相当大きな値に設定すると、トランジスタ／／／
を流れるコレクタ電流の４．ｅがトランジスタ／／／の
ペース電流となり、これがそのままトランジスタ／／２
のコレクタ電流■６とほぼ同一の値となる。この際、ト
ランジスタ３／のベース電流Ｉλとして必要な電流量は
、すべてトランジスタ／／２のコレクタ電流Ｉ６から分
流するように構成されるので、Ｉ　Ａ　＃　Ｉ　、２　
　となり、その結果、トランジスタ２Ａへ流れる電流Ｉ
？はほぼθとなる。

電流ｌ７−０ということは、スイッチング用トランジス
タコ４に必要なエミッタ電流Ｉ５が、すべて抵抗ニアを
通して得られる電流ｌｌＩによってのみ供給されること
を意味する。そのため抵抗コクは、トランジスタ２６で
必要なエミッタ電流値になるように、抵抗値が決められ
る。

よって、抵抗ニアには、第３図のようなエミッタホロワ
段３０へ供給すべき余分なペース電流１．２が流れず、
そのためエミッタホロワ段３０におけるＨｆｅのばらつ
きや変動による影響も受けないので、トランジスタコロ
のエミッタ電流■５が一定している。従って、クランプ
の精度が飛躍的に向上する。

なお、電源（Ｖｃｃ　）投入時には、抵抗コアを介して
各トランジスタ３／、　　／／／、　　／／λへベース
電流力供給されて起動するため、該抵抗λ７は電流供給
回路／１０のスタータの役割も果している。

第９図は本発明の第２の実施例を示すクランプ回路の回
路図である。なお、第１図中の要素と同一の要素には同
一の符号が付されている。

第１の実施例において、ＮＰＮ型トランジスタ３／とＰ
ＮＰＮＰＮトランジスタ３／／　／／λにおいて、例え
ば集積回路でＰＮＰ型トランジスタとしてラテラルトラ
ンジスタ（ｌａｔｅｒａｌ　ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）を
使用したとき、ラテラルトランジスタのＨｆ・がＮＰＮ
型トランジスタのＨｆｅの％以下になる等、トランジス
タ３／とトランジスタ／／／、　　／／コのＨｆｅ間に
差がある場合、コレクタ電流ＩＡ＞ペース電流Ｉ２とな
る。すると、電流１７％０となるため、エミッタ電流■
ｔ（＝■ｐ＋Ｈ）が増加してクランプ精度を多少低下さ
せるおそれがある。

そこで、このようなおそれを除去するために、第２の実
施例では、他の構成の電流供給回路、２／。

をクランプ電圧点Δに接続している。

ここで、電流供給回路、２／θは、ＮＰＮ型トランジス
タ、２／／、ＰＮＰ型トランジスタ、２／２．　．２／
３及びＮＰＮ型トランジスタ２／ＩＩを具え、トランジ
スタ、２／／のコレクタは電源端子１０に、エミッタは
トランジスタ３／のコレクタに、それぞれ接続されてい
る。トランジスタ２／２のエミッタは電源端子１０に、
コレクタはトランジスタλ／／のベースに、それぞれ接
続されると共に、トランジスター／３のエミッタは電源
端子１０に、ベースはトランジスタ、２／コのベースに
、コレクタは自己のベースに、それぞれ接続されている
。そしてトランジスタ２／２　２／３で電流ミラー回路
を構成している。また、トランジスタ２７りのコレクタ
は、トランジスタ２／３のコレクタに、エミッタはクラ
ンプ電圧点コｓに、ベースはトランジスタコ／／のエミ
ッタに、それぞれ接続されている。トランジスタ、２／
Ｑのエミッタ電流ＩＡは、クランプ電圧Ａ３においてベ
ース電流１．２と電流Ｉ７とに分流する。

以上の構成において、トランジスタ３／のコレクタ電流
は、はぼトランジスター／ｌのエミッタ電流と等しく、
このトランジスタ、２／ｌのベース電流がトランジスタ
２／コのコレクタ電流となる。トランジスタ２／コのコ
レクタ電流は、トランジスタ３／を流れるコレクタ電流
の１／Ｈｆ、どなる。トランジスタ、２／３はトランジ
スタ２／−と共に電流ミラー回路を構成するため、トラ
ンジスタＪ／−２のコレクタ電流値と等しい電流がトラ
ンジスタ、２／３のコレクタに流れ、このコレクタ電流
がトランジスタ２／コのエミッタ電流ＩＡとなってクラ
ンプ電圧点Ｊに供給される。エミッタ電流■６は、トラ
ンジスタ３／を流れるコレクタ電流の１／Ｉ（□にほぼ
等しく、クランプ電圧点Ｊで電流タコとＩ７に分流する
。第１図の回路でＰＮＰ型トランジスタ／ｌλにおける
電流を１／Ｈｆ　ｅ倍する動作を、第９図の回路ではＮ
ＰＮ型トランジスタ２１ダで行っている。このため、第
１図のような電流Ｉ６とＩ２の間の差がなくなり、常に
Ｉ　６’＝ｉ　Ｉ　、２　となり、その結果、電流Ｉ７
−θとなる。

そのため、抵抗、２７で設定される電流１（＝Ｉｙ）な
る一定値の電流Ｉ＆がトランジスタコ６のエミッタに流
れる。従って、抵抗、２７には、エミッタホロワ段３０
へ流すための余分な電流が流れないため、エミッタホロ
ワ段３０のＨｆｅのばらつきや変化による影響を受けず
、クランプ精度の向上と安定化が実現できる。

第５図は本発明のクランプ回路を用いた応用例であり、
第２の実施例のクランプ回路２００をビデオアンプに接
続した回路図が示されている。この回路では、クランプ
回路−〇〇の出力端子／３に、エミッタ接地増幅段を構
成するトランジスタ３０００ベースが接続されている。

トランジスタ３００のコレクタとエミッタには、それぞ
れ抵抗３０／、３０：１が接続され、該コレクタから取
出された出力が、エミッタホロワ段を構成するトランジ
スタ３０３０ベースに与えられる。トランジスタ３θ３
のエミッタには抵抗３０’ｌが接続され、これから出力
が取出されて出力端子３０Ｓから送出される。

以上のような構成において、例えば、電源電圧（１り　
） Ｖｃｃ　＝＝　！；　Ｖ　、　　負荷７ｓΩという条件
下で、抵抗３０１＝ｇθΩ、抵抗３０／＝／、／θΩ、
抵抗３０’ｌ　＝　１００Ωという回路定数を選定する
ことにより、次のような特性が得られた。

利得　　　　　　　・・・＃ｄＢ ダイナミックレンジ・・・　２ｖ 差動位相ＤＰ　　　　・・・０．７度 差動利得ＤＧ　　　　・・・ｏ、ｉ％ このように、クランプ回路２００をビデオアンプに接続
することにより、低い電源電圧Ｖｃｃで、波形歪のない
広いダイナミックレンジと、小さなりＰｌＤＧをもつビ
デオアンプを提供できる。

また、本発明のクランプ回路を変調器や、その他の信号
処理回路の入力側に接続するなど、種々の応用が可能で
ある。

なお、上記第１．第２の実施例において、第７のバイア
ス電流を供給するバイアス供給手段を、抵抗：１７で構
成したが、これをトランジスタ等を用いて構成してもよ
い。また、スイッチング手段としてＮＰＮ型トランジス
タ、２６を用いているが、これ（／Ｓ） をＰＮＰ型トランジスタ等の他のトランジスタで構成し
てもよい。さらに、増幅回路としてエミッタホロワ増幅
器３０を用いているが、これを他の増幅回路で構成して
もよい。さらにまた、本発明では、第１図および第７図
の電流供給回路ｌ／θ、コ１０の回路構成に限定されず
、種々の変形が可能であることは、いうまでもない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、増幅回路
を流れる駆動電流に基づいて第２のバイアス電流をつく
る電流供給回路を設け、この電流供給回路から出力され
る第２のバイアス電流を増幅回路に与えるようにしたの
で、スイッチング手段に与える第１のバイアス電流の一
部を増幅回路へ与える必要がなくなる。そのため、第１
のバイアス電流値を小さくでき、しかもこの第１のバイ
アス電流は、増幅回路のＨｆｅのばらつきや変動に影響
されず安定化する。したがってクランプ精度が向上する
という効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明の第１の実施例を示すクランプ回路の回
路図、第２図および第３図は従来のクランプ回路の回路
図、第４図は本発明の第２の実施例を示すクランプ回路
の回路図、第５図は本発明の応用例を示すビデオアンプ
の回路図である。 ３・・・コンデンサ、７．２・・・入力端子、／３・・
・出力端子、２Ｓ・・・クランプ電圧点、２１−・・・
トランジスタ（スイッチング手段）、２７・・・抵抗（
バイアス供給手段）、３０・・・エミッタホロワ増幅器
（増幅器）、１００．２００・・・クランプ回路、／１
０・・・電流供給回路、／ＩＩ、　／／２゜２／／、　
２／ｌ、　２／、３．２／４１−）　ラ７ジスタ、Ｖｃ
ｃ　−電源電圧、ｖｌ・・・入力信号、Ｖｏ・・・出力
信号、Ｖｒ・・・クランプ電圧、■コ・・・第２のバイ
アス電流、Ｉ５・・・第１のバイアス電流。 出願人代理人　　柿　本　恭　成 ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号がコンデンサを介して与えられる入力端子と、
   電源電圧が印加され前記入力端子に第１のバイアス電流
   を供給するバイアス供給手段と、前記入力端子に接続さ
   れ、前記入力信号および第１のバイアス電流に基づきオ
   ン、オフして前記入力信号の振幅レベルを推移させたク
   ランプ信号をクランプ電圧点に与えるスイッチング手段
   と、前記電源電圧により駆動電流が与えられかつ前記ク
   ランプ電圧点から第２のバイアス電流が与えられて、前
   記クランプ信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路の
   出力信号を送出する出力端子とを備えたクランプ回路に
   おいて、 前記増幅回路に接続されこの増幅回路を流れる前記駆動
   電流に基づいて前記第２のバイアス電流をつくり、この
   第２のバイアス電流を前記クランプ電圧点に与える電流
   供給回路を設けたことを特徴とするクランプ回路。