JPS6120188B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電流変換すなわち電流レピーテイ
ング回路に関するもので、特に、たとえば差動増
幅器型位相検波器用の能動負荷として利用できる
電流レピータ回路に関するものである。

トランジスタ差動増幅器は、一例をあげるとテ
レビジヨン受像機の水平偏向系に使用する自動位
相制御回路用の位相検波器として働くように具合
よく構成することができる。その様な構成の代表
的なものゝ１つにおいては、この位相制御回路で
生成された同期ロツクされる信号を表わす矩形波
と水平同期信号とが比較される。この矩形波信号
は差動結合された２個のトランジスタの一方のま
たは両方のベースに印加され、一方水平同期パル
スはこの差動増幅器の電流源トランジスタに印加
される。両信号の位相が一致していれば、この矩
形波は水平同期パルスの中心と丁度一致して一方
の状態から他方の状態への転移を起す。両信号が
この様な関係にあると、差動増幅器の一方のトラ
ンジスタは水平同期パルスの持続時間の半分だけ
導通し、また他方のトランジスタはその水平同期
パルスの持続時間の残りの半分だけ導通する。差
動増幅器を構成する両トランジスタに平衡負荷が
接続されていればこれら両トランジスタは交互に
等大の電流を導通させる。この２つの電流は互に
逆の極性をもつてフイルタ回路に順番に供給され
て、同期ロツクされる矩形波信号と水平同期パル
スとの間の位相差を表わす制御電圧を発生する。
この矩形波中の転移が同期パルスの中心と一致し
た時点以外の時点で生ずると一方の差動増幅器ト
ランジスタの方が他方よりも長時間導通すること
になる。上記の２つの電流とこの電流によつて作
り出された制御電圧は、この位相変化をその大き
さと向きの形でこの制御電圧に反映させる。この
制御電圧は、位相検波器を含むループ回路中にあ
る水平発振器を制御して、同期ロツクされる矩形
波の位相を水平同期パルスと所望の関係をなす状
態に戻すようにするのに使用することができる。

上述の例においては、差動増幅器の両トランジ
スタによつて生成される電流の極性は同じである
から、単純にこの形のまゝ差動的に組合せること
はできない。この位相検波器を集積回路で構成す
る場合には、通常、その電流の一方を電流レピー
タを使つて反転させた後他方の電流と合成するの
が好都合である。その様な電流レピータは、米国
特許第4144545号の第１図における電流ミラー回
路３８や米国特許第3927331号の第１、２および
６図におけるトランジスタ４〜７のように、差動
増幅器の両トランジスタの出力電極間に結合され
るものである。この様な電流レピータは、大抵の
動作条件下では充分満足すべき動作特性を示すの
であるが、次の３つの要因すなわち、このレピー
タをターンオフした時のベース電流の作用による
不平衡、レピータをターンオフした時の漏れ電流
によるオフセツトおよび残留（蓄積）ベース電荷
によるターンオフの遅れ、によつて理想的な電流
の複製作用が損なわれることが判つた。上記米国
特許第3927331号中に述べられているように、そ
の第１図に示された電流レピータでは、そのレピ
ータの一方側に流れるベース電流によつて不平衡
が生ずる。この点は上記米国特許第4144545号に
示された回路においても同様である。米国特許第
3927331号の第２図に示された回路では、このベ
ース電流の不平衡を有効に減殺しているがなおオ
フ状態における漏れ電流の増幅によつて影響を受
ける。この第２図に示された回路をカツトオフ状
態にしたとき、レピータトランジスタ中の漏れ電
流が増幅されて位相検波器の出力端子に現われ
る。同米国特許の第６図に示された回路ではこの
漏れ電流の増幅は阻止される。すなわち、位相検
波器の出力端子には一個のトランジスタの漏れ電
流が現われるに過ぎない。

前述のような従来技術のどれでも、前記した３
番目の不都合すなわち電流レピータにおける残留
ベース電荷の問題を解消することはできなかつ
た。この残留ベース電荷は制御差動増幅トランジ
スタがカツトオフ状態になつた後までも電流レピ
ータの導通状態を長引かせるという不都合をもた
らす。この電流レピータによるターンオフの遅れ
（長引き）があると位相検波器によつて作り出さ
れる制御電圧に誤差が生じ、制御される水平発振
器をその正規動作周波数から離反するようにシフ
トさせることになる。これによつて、位相制御回
路の引込み範囲が非対称性を呈することになり、
或る条件下では、水平同期信号が位相制御回路の
引込み範囲を外れてもはや水平偏向系を水平同期
パルスに同期させ得ない状態となる。

この発明の原理に従えば、位相制御回路中の位
相検波器として充分に使用可能な差動増幅器のた
めの電流レピータを構成できる。この差動増幅器
は、エミツタを相互結合した２個のトランジスタ
を有し、この互に結合されたエミツタに結合され
た電流源トランジスタから電流を受入れるように
なつている。この２つの差動増幅用トランジスタ
のコレクタ間に、電流ミラー回路をなす第１〜第
３トランジスタが接続されている。この第１およ
び第２トランジスタのコレクタ・エミツタ間電路
は、それぞれ両差動増幅用トランジスタと、電源
に結合された抵抗器との間に直列に接続されてい
る。第１および第２トランジスタのベース電極は
相互におよび第３のトランジスタに結合されてい
る。第１、第２トランジスタの両ベース電極と上
記抵抗器との間に第４のトランジスタが結合され
ていて、これは基準電圧によつてバイアスされて
いる。

第１トランジスタに結合されている差動増幅用
トランジスタが導通して電流を流すと、電流ミラ
ー回路を構成するトランジスタは導通状態とな
り、第２トランジスタは第１トランジスタの導通
電流と実質的に同大で逆極性の電流を供給する。
この第１と第２のトランジスタは上記抵抗器と第
４トランジスタに結合されているために、第４ト
ランジスタは上記第１、第２トランジスタが電流
を流している期間中は非導通状態にされる。差動
増幅器がスイツチされて第１トランジスタに結合
されている差動増幅用トランジスタが非導通状態
になると、上記３個の電流ミラー回路トランジス
タは非導通状態になる。しかし、上記第１および
第２トランジスタはベース残留電荷を持つてお
り、この電荷は、第１トランジスタに結合されて
いる差動増幅用トランジスタがカツトオフ状態に
なつた後までも電流ミラー回路の導通状態を長引
かせるように働くものである。しかし上記第４の
トランジスタがこの導通状態の延引の発生を阻止
する。第１と第２のトランジスタが非導通になる
と、これらに結合されている第４トランジスタを
導通状態にする。第４トランジスタは、導通によ
つて第１および第２トランジスタの残留ベース電
荷を放電させて、それらが導通状態を長引かせ得
ないようにする。

次に、テレビジヨン受像機の偏向系用の自動位
相制御回路に用いる差動増幅器型位相検波器の一
部として構成した、この発明による電流レピータ
の一例を、図を参照しつゝ説明する。

図の構成において、アンテナ１０によつて受信
されたビデオ信号は、チユーナ、中間周波および
ビデオ検波段１２に供給される。検波されたビデ
オ信号は、ルミナンスおよびクロミナンス処理回
路１４に供給され、ビデオ駆動信号として映像管
１６に印加される。ビデオ信号はまた同期信号分
離回路１８に供給され、そこでビデオ情報から水
平および垂直同期信号が分離される。水平および
垂直同期信号は垂直偏向回路２０に供給される。
この回路２０は映像管に付設された偏向巻線２４
に供給するための垂直偏向信号を発生する。同期
分離回路は、水平位相制御ループ回路９０に水平
同期信号を供給する。

この水平同期信号は抵抗器３０を介して、共通
エミツタ接続されたトランジスタ３４のベースに
供給される。トランジスタ３４にはそのベース．
エミツタ接合と同じ極性ダイオード３２が分路結
合されている。トランジスタ４２はトランジスタ
３４の能動負荷となつていて、そのコレクタがト
ランジスタ３４のコレクタに、エミツタが抵抗器
４３を介して電圧源（＋）に、またベースがバイ
アス電源１００によつて与えられる基準電圧源
Vb１に結合されている。トランジスタ３４のコ
レクタは共通エミツタ接続されたトランジスタ３
６のベースに結合されている。トランジスタ４４
はトランジスタ３６に対する能動負荷となつてい
てトランジスタ４２と同じ様に接続されている。
トランジスタ４４のエミツタは抵抗器４５によつ
て＋電源に接続されている。トランジスタ３６の
コレクタは電流源トランジスタ４０のベースに結
合されている。トランジスタ４０のエミツタは、
エミツタが基準電位点（接地点）に結合され、コ
レクタが差動増幅器型位相検波器５０に電流を供
給するように結合している。このトランジスタ４
０のベース・エミツタ接合には、この接合と同じ
極性でダイオード３８が分路結合されている。

この位相検波器は互にエミツタを結合した２個
のトランジスタ５２と５４を持つている。水平同
期パルスと位相比較されるべき波形は、カウンタ
９４からエミツタホロワ・トランジスタ５６を通
してこのトランジスタ５２のベースに与えられ
る。トランジスタ５６のコレクタは＋電源に接続
されている。トランジスタ４６は、コレクタをト
ランジスタ５６のベースとカウンタ９４の出力の
接続点に結合されていてこのカウンタの出力に対
する能動負荷として働く。トランジスタ４６のエ
ミツタは抵抗器４３により＋電源に結合され一方
ベースはバイアス電源１００から基準電圧Vb１
を受入れるように結合されている。トランジスタ
５４のベースはバイアス電源１００から基準電圧
Vb２を受入れるように接続されているがこの電
圧はトランジスタ５８のベース・エミツタ接合を
介して結合されるため多少低くなつている。トラ
ンジスタ５８のコレクタは＋電源に接続されてい
る。トランジスタ４８は、ベースが基準電圧Vb
２の電源に、コレクタが接地点に、エミツタがト
ランジスタ５６のベースに結合されている。トラ
ンジスタ４８は、トランジスタ５６のベースにお
ける電圧が基準電圧Vb２レベルより１ベース・
エミツタ間電圧（1Vbe）分以上に上昇すること
を阻止するもので、もしそうしないとトランジス
タ５６は飽和する。

トランジスタ５２と５４のコレクタ相互間には
電流レピータ６０が結合されている。電流レピー
タ６０は電流ミラー回路をなすように結合された
３個のトランジスタ６１、６３および６５を具え
ている。トランジスタ６１のコレクタはトランジ
スタ５２のコレクタとトランジスタ６５のベース
に結合され、トランジスタ６３のコレクタはトラ
ンジスタ５４のコレクタとフイルタ回路８０に結
合されている。トランジスタ６１と６３のベース
は相互に結合されると共にトランジスタ６５のエ
ミツタにも結合されている。トランジスタ６５の
コレクタは接地されている。トランジスタ６１と
６３のエミツタは抵抗器６２と６４によつて互に
結合され、この両抵抗器の相互接続点は、トラン
ジスタ６６のエミツタと＋電源の間に直列接続さ
れた分圧抵抗器６７と６８の接続点に結合されて
いる。トランジスタ６６は、ベースが基準Vb１
を受入れるようにバイアス電源１００に、コレク
タがトランジスタ６１と６３の相互接続されたベ
ースに結合されている。

フイルタ回路８０は、トランジスタ６３と５４
の両コレクタと接地点の間に結合されたキヤパシ
タ８１を含んでいる。このキヤパシタ８１には、
キヤパシタ８３と抵抗器８５との直列組合せが並
列接続されている。キヤパシタ８７と抵抗器８９
より成る第２の直列組合せが、キヤパシタの非接
地側端子とトランジスタ１１０のコレクタとの間
に結合されている。トランジスタ１１０のエミツ
タは接地されており、そのベースは垂直偏向回路
２０からスキユー制御パルスを受入れるように結
合されている。トランジスタ１１２は、トランジ
スタ１１０のベースおよび垂直偏向回路のスキユ
ー制御パルス出力の能動負荷として働き、コレク
タをトランジスタ１１０のベースに、エミツタを
抵抗器１１４により＋電源に、ベースをバイアス
電源１００から基準電圧Vb１を受入れるように
結合されている。

位相制御電圧はこのフイルタ回路８０によつて
発生され、水平発振器９２に印加されてその位相
と周波数を制御する。水平発振器９２の出力はカ
ウンタ９４に結合されれ、カウンタ９４はこの水
平発振信号を分周して、位相検波器５０に対する
入力信号と、第２の水平位相制御回路７０に対す
る水平同期ロツク出力信号を生成する。

第１の水平位相制御ループ回路９０により発生
した水平同期ロツク出力信号は位相検波器７４と
パルス整形器７３に印加される。パルス整形器７
３は、傾斜（ランプ）波発生器７７による水平同
期ロツク鋸歯状波形の発生に適したパルスを発生
する。この鋸歯状波は比較器７８の１方の入力に
印加される。位相検波器７４は水平同期ロツク出
力信号を水平偏向回路７５が発生するフライバツ
クパルスと比較し、出力電圧を発生するがこの電
圧はフイルタ７６によつて波されて比較器７８
の第１入力に印加される。比較器７８は、パルス
整形器７２が水平偏向回路７５用の水平駆動パル
スを発生する時点を決定する出力信号を発生す
る。水平偏向回路７５はこの水平駆動パルスに応
じて、映像管１６の偏向巻線２２に印加される偏
向信号を発生する。水平偏向回路７５は映像管１
６のアルタ電圧も供給する。

同期信号分離器１８によつてビデオ信号から分
離された水平同期パルスはトランジスタ３４と３
６によつて２回の増幅および反転作用を受けた後
電流源トランジスタ４０に供給される。電流源ト
ランジスタ４０は、各水平同期パルス期間中導通
状態になり各同期パルスの持続時間中位相検波器
５０を付活する。

カウンタ９４は水平同期パルスと実質的に等し
い周期性を持つ矩形波を発生する。位相制御ルー
プがこの同期信号にロツクされると、カウンタの
矩形波は各水平同期パルスの中心と実質的に同期
して所定極性（すなわち、正向きまたは負向き）
の転移を示す。カウンタの矩形波は２ベース・エ
ミツタ間電圧レベル（2Vbe）とトランジスタ５
６のベースにおける4Vbeレベルとの間でスイツ
チされる。トランジスタ５８のベースは基準電圧
Vb２によつて3Vbeに保たれているので、トラン
ジスタ５４のベースにおける電圧は2Vbeレベル
に保たれ、トランジスタ５２のベースにおける信
号は1Vbeと3Vbeの間でスイツチする。位相検波
器がトランジスタ４０により導通して活かされた
とき、トランジスタ５２のベースにおける信号が
3Vbeレベルにあれば、トランジスタ５２はター
ンオンされトランジスタ５４はターンオフされ、
また上記信号が1Vbeレベルにあればトランジス
タ５２はターンオフされトランジスタ５４はター
ンオンされる。カウンタの矩形波の転移が水平同
期パルスの中心と時間的に同期して生ずれば、各
トランジスタ５２と５４はその同期パルスの持続
時間の半分の期間導通状態となる。これは位相制
御ループ９０の同期状態である。

トランジスタ５２が導通状態にされると、その
コレクタ電流によつて電流ミラー回路のトランジ
スタ６１、６３および６５は導通状態になり、こ
のトランジスタ５２のコレクタ電流はトランジス
タ６３のコレクタ電流として複製され、充電々流
としてフイルタ回路８０に供給される。この複製
であるトランジスタ６３のコレクタ電流は、トラ
ンジスタ５２のコレクタ電流がトランジスタ６１
のコレクタ電流とトランジスタ６５のベース電流
とに分割されるために、トランジスタ６５のベー
ス電流に等しい大きさだけトランジスタ５２のコ
レクタ電流よりも小さい。トランジスタ６５のベ
ース電流は、トランジスタ６１と６３のベース電
流の和をトランジスタ６５のベータ（β）値で除
した値に等しい。トランジスタ６５のベース電流
は、従つて、トランジスタ５２のコレクタ電流に
比較すると余り重要ではなく、トランジスタ６３
の上記複製コレクタ電流は事実上トランジスタ５
２のコレクタ電流に等しい。

トランジスタ６１と６３が電流を流通させると
それらのエミツタ電流は抵抗器６２、６４および
６８を通して流れる。抵抗器６８を流れる電流に
よつてその両端間にある電圧降下が生じ、抵抗器
６７と６８の接続点における低レベル電圧が抵抗
器６７によつてトランジスタ６６のエミツタに印
加される。この低レベル電圧によつてトランジス
タ６６は非導通とされるので、トランジスタ６６
のコレクタからトランジスタ６１と６３のベース
およびトランジスタ６５のエミツタには電流が供
給されない。電流ミラー回路のトランジスタ６
１、６３および６５が導通しているときトランジ
スタ６６は非導通であるから、上記トランジスタ
は上記の如くトランジスタ５２のコレクタ電流を
正確に複製する。もしこの時トランジスタ６６が
導通させられると、トランジスタ６３のコレクタ
電流は減少し、電流レピータ６０の精度に悪影響
を及ぼす。

差動増幅器がスイツチしてトランジスタ５２が
ターンオフされトランジスタ５４がターンオンさ
れたときは、トランジスタ５４によつてフイルタ
回路８０に供給される放電々流から差引かれる電
流がトランジスタ６３から供給されないように、
電流レピータ６０がすぐに非導通にすることが望
ましい。この時トランジスタ６３に流れる電流が
あると位相制御ループ９０の引込み範囲が非対称
となり前述したように同期化させ得なくなる。こ
の発明の原理に従つて、トランジスタ６６は、差
動増幅器がスイツチした後におけるトランジスタ
６３による不所望な導通状態の長引きを阻止する
ように働く。トランジスタ５２がターンオフする
と電流ミラートランジスタ６１、６３および６５
の電流は無くなり従つてこれらのトランジスタは
ターンオフし始める。これがターンオフするにつ
れてトランジスタ６１、６３のエミツタ電流は減
少し、そのベース領域にはターンオフに逆らう残
留電荷が残る。トランジスタ６１と６３の減少す
るエミツタ電流は抵抗器６８を流れる電流を減少
させ、抵抗器６７、６８の接続点における電圧は
上昇し始める。この上昇電圧は抵抗器６７によつ
てトランジスタ６６のエミツタに印加され、トラ
ンジスタ６６を導通状態にさせる。そこでトラン
ジスタ６６は、トランジスタ６１と６３の残留ベ
ース電荷が流れることができ従つてこれを除き得
る電路を作り、残留ベース電荷は急速に除去され
る。更に、トランジスタ６６の導通はトランジス
タ６３のベース電圧を増大させてこれを充分非導
通状態に保つ。これによつてトランジスタ６３に
よる漏れ電流の流れが阻止される。もしこの作用
が無ければフイルタ回路８０に供給される電流に
不所望な変化が生ずる。

トランジスタ６６はトランジスタ６１、６３の
導通と逆の関係でターンオンおよびターンオフさ
れるものとして説明したが、図示の回路はトラン
ジスタ６６の導通がトランジスタ６１、６３の導
通と逆向きに制御される限りある程度前述の改善
を得ることができる。たとえば、トランジスタ６
６は、トランジスタ６１と６３がターンオフされ
るとき高導通状態となり、またトランジスタ６１
と６３が電流を流すとき僅かに導通状態であるよ
うに、バイアスすることができる。電流レピータ
６０をこの様にバイアスすると、複製される電流
に極く僅かの誤差を生ずるがその誤差は或る応用
面では無視し得る程度である。更に、図示の例で
は抵抗器６２と６４は共に抵抗器６７と６８の相
互接続点に接続されているが、トランジスタ６６
の導通を制御するには何れか一方の抵抗器のみを
上記接続点に接続するだけで充分である。図示の
ように両抵抗器を使用するとトランジスタ６６の
スイツチ速度範囲に亘つてより良い制御ができ
る。

テレビジヨンの表示装置に、ビデオ再生装置あ
るいはテープレコーダから合成ビデオ信号を供給
することが望ましい場合が屡々ある。通常その様
なテープレコーダはテープを横切つて機械的に走
査する複数個の再生ヘツドを使用している。一般
的な１形式では、それぞれ垂直フイールドの時間
に等しい時間に亘つてテープを交互に走査する２
個のヘツドを使用している。表示される情報の欠
損や途切れを防ぐために、後続フイールドの走査
は第１ヘツドによる走査の終了と事実上同時に第
２ヘツドによつて開始される。しかし、テープに
働く張力あるいはテープに働く機械的なテープ移
送力の大きさが再生時とそのテープに対する記録
時とで僅かに相違するので、再生される情報中に
おける相連続する水平同期パルス相互間の時間が
記録されているそれと異なることになり、特に両
走査ヘツド間で切換えが生ずる期間中において異
なつたものとなる。そのため、位相制御ループ９
０中の水平発振器を同期化するのに使用し得る水
平同期パルスの位相に不連続性または階段状変化
を生ずることになる。この位相の階段状変化は通
常は垂直走査期間の終了直前の水平走査線約５本
分に生ずる。

その様な位相の階段状変化があるとき、水平発
振器９２に対する位相制御ループ９０の制御は、
その水平発振器の位相を変化させて同期信号の別
の位相に合わせてしまうようになる。しかし、フ
イルタ回路８０のループ利得特性は、通常、垂直
帰線期間の終了前に制御発振器と水平同期信号の
間に完全な同期を与えるほど大きな割合で制御発
振器が変化することを防止している。そのため表
示される映像に歪を正ずる可能性がある。

フイルタ回路８０は、スキユー制御トランジス
タ１１０に対するキヤパシタ８７と抵抗器８９の
結合によつて、位相制御ループ９０に対し２種類
の時定数を与える。各垂直フイールドの大部分の
期間はトランジスタ１１０はオン状態とされてい
て抵抗器８９とキヤパシタ８７はフイルタ回路８
０の一部である。この状態では、フイルタ回路８
０は遅い比較的雑音余裕度をもつた時定数を呈
し、これが水平発振器９２の位相変化速度を制御
する。各フイールドの終了に向つて、垂直偏向回
路２０のためにスキユー制御パルスが生成され、
これが垂直帰線期間の間中トランジスタ１１０を
非導通状態にする。このとき、抵抗器８９とキヤ
パシタ８７はフイルタ回路８０から実効的に除か
れ、そのためフイルタ回路は、テープレコーダか
ら与えられる新しい水平同期パルスの位相に水平
発振器を急速にスキユーさせ得る速い時定数を持
つことになる。このスキユー制御機構は、NTSC
方式で１フイールドの256番目の走査線期間トラ
ンジスタ１１０をターンオフし次フイールドの12
番走査線の期間中再びターンオンさせるスキユー
制御パルスで試験した。

【図面の簡単な説明】

図はテレビジヨン受像機の偏向系における自動
位相制御回路に用いる差動増幅器型位相検波器の
一部として構成したこの発明による電流レピータ
の一例構成を示す回路図である。 ５０……差動増幅器型位相検波器、５２，５４
……差動増幅器を構成する第１、第２トランジス
タ、４０……電流源トランジスタ、６１，６３…
…電流ミラー回路を構成する第３、第４トランジ
スタ、６６……第５トランジスタ、６８……抵抗
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エミツタが相互に結合されており一方のベー
   ス電極に印加された入力信号に応動する第１およ
   び第２トランジスタと、コレクタ・エミツタ間電
   路が上記第１および第２トランジスタの相互結合
   されたエミツタと基準電位点との間に直列結合さ
   れた電流源トランジスタとを含む差動増幅器の、
   上記第１および第２トランジスタのコレクタ電極
   の間に結合された電流レピータ回路であつて； それぞれのコレクタ電極が上記第１および第２
   のトランジスタのコレクタ電極にそれぞれ結合さ
   れかつそれぞれのベース電極が互に結合された第
   ３および第４のトランジスタと、上記第３と第４
   のトランジスタの少なくとも一方のエミツタ電極
   を電圧源に結合する抵抗器とを有し、上記第１ト
   ランジスタのコレクタ電流の実質的に複製である
   コレクタ電流が上記第４トランジスタを流れるよ
   うな、上記第１トランジスタのコレクタ電流を複
   製する電流ミラー回路と；コレクタ・エミツタ間
   電路が上記第３および第４トランジスタのベース
   電極と上記抵抗器の間に直列にされ、上記第３お
   よび第４トランジスタが非導通のとき所定大きさ
   の電流を導通させるようにまた上記第３および第
   ４トランジスタが電流を導通させているとき自己
   の導通度を低下させるようにバイアスされる第５
   トランジスタと；を具備することを特徴とする電
   流レピータ回路。