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第 5 章 ビデオ回路

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第 5 章 ビデオ回路
ビデオ・アンプ,SDI 伝送回路,同期分離回路など
第5章
ビデオ回路
q トランジスタで構成する 75 Ωドライバ付き 6 dB ビデオ・アンプ
ディスクリートで構成する 6 dB ビデオ・アンプの定
こで注意したいことがあります.Tr2 のエミッタ電流
番回路を紹介します.IC に比べて安価に構成できます.
を決めると V4 の電圧が決まります.このとき,V3 は
• エミッタ・フォロア
4.3 V なので Tr 2 が能動領域で動作するためには V CE
を 0.7 V 以上確保します.また V4 が最も低くなるのは
まず R1 と R2 の定数を決めましょう.決定するため
のポイントは,
b無信号時に Tr1,Tr2 に不要な電流が流れない
b入力インピーダンスが下がらないようにする
b Tr1 のエミッタ電流が十分確保される
ことです.ここでは R1 を 47 kΩ,R2 を 47 kΩと決め
ます. C 1 の値はビデオ信号を十分に通す帯域が必要
です.ここでは C1 と R1//R2 で決まる HPF になるので,
信号にサグを発生させないために,カットオフは
0 Hz 近辺に設定する必要があります.
– 6dB アンプ
ここでアンプのゲインを決めているのは主に R 4 と
R 5 です.無信号の際に不要な直流電流が流れないた
めには,このアンプのバイアス回路も•のエミフォロ
回路に従わなければならないので R7 = R8 = 47 kΩと
します.こうすれば, V 1 = V 5, V 2 = V 3 となって余
分な直流成分は発生しません.ちなみに V1 は 5.0 V な
ので,V2 は 5 − VBE で約 4.3 V となります.
R 5 ですが,この値を決めるにはビデオ帯域をカバ
ーできる十分な f 特が取れることが前提となるので,
通常,負荷容量を考慮すると 1 kΩ以下の値にします.
ここでは仮に 1 kΩとしてほかの定数を決めていき,
問題が発生すれば調整をしていきます.
R 5 を 1 kΩとしたので, R 4 = 500 Ωとなりますが,
Tr1,Tr2 に流すエミッタ電流によってエミッタ抵抗
ぶん r e 1 と r e 2 が生じてくるので,それも考慮します.
なので,厳密にはこのアンプのゲイン G は,
R5
G=
R4 + re1 + re2
となります.
では,Tr1,Tr2 のエミッタ電流を決めますが,こ
1 エミッタ・フォロワ部
〈図 1 − 1〉トラン
ジスタで構成する
75 Ωドライバ付
き 6 dB ビデオ・
アンプ
ビデオのシンク部分になるので,このシンクが 5.0 V
以上になるようにエミッタ電流値を決めます.また,
R 4 に流れる電流ぶんを十分確保できるだけの電流も
流れるように設定します. V 4 の位置ではビデオ信号
は 2 V p − p となるので, V 4 の電圧としては 7 V くらい
が適当です.
こうすると Tr2 のエミッタ電流は,
IEQ 2 =
10 V − 7 V
= 3 mA
1 kΩ
このエミッタ電流にするには R 6 を 4.3 V/3 mA から
1430 Ωとします.R6 を実在する 1500 Ωとすると IEQ 2
は 2.9 mA となります.そこで先ほどの re を求めてみる
と,re = 26 mV/2.9 mA = 9 Ωとなります.ただし,26
mV は熱電圧で半導体の物性で求まる値です.R4 は re
の影響が加わるので 500 Ωよりも小さい 470 Ωとします.
— 75 Ωドライブ
ビデオ出力の接続には 75 Ωのインピーダンスで受
けることが前提になっているので送り出しのインピー
ダンスも 75 Ωにします.ただ,Tr 3 の r e が数Ω存在
するので,そのぶんを考慮して R 10 は 75 Ωではなく,
68 Ωを使います.
Tr 3 に流すエミッタ電流は 1 V P − P のビデオ信号が
75 Ωを十分ドライブできるだけのものを流します.
ドライブ電流として流し込みのほうは Tr3 の供給能力
いっぱい流せるので問題ありませんが,引き込む側の
能力は Tr3 のエミッタ電流で制限されます.シンク縮
みなどを起こさないためには 1 V/75 Ω= 13.3 mA 以
上の電流を流す必要があります.ここでは余裕をみて
20 mA とすると,R9 = 6.3 V/20 mA = 315 Ωとなりま
〈赤塚 博道〉
す.
2 6dBアンプ部
3 75Ωドライブ部
VCC
V2
R4
V3
R8
470Ω
R3
1.5k
V5
R6
1.5k
47k
V6
R 10
fT が50MHz以上で
hFE が100くらいの
ものを選ぶ
C3
1000μ
R9
330Ω
vout
2VP-P
68Ω
C 5 47μ
V4
V1
R2
10V
Tr3
2SD
1937
47k
Tr2
2SD1937
47μ
47k
1k
C 4 0.1μ
vin
1VP-P
C1
Tr1
2SD
1937
(松下)
R7
C 2 0.1μ
R1
47k
R5
GND
2004 年 1 月号
137
r OP アンプを使った 75 Ωドライバ付き 6 dB ビデオ・アンプ
サが必要ないことです.0 V 基準でアンプされているの
ディスクリート回路と比べると実装面積も小さく性
能も出しやすい回路です.
で,0 V を中心としてビデオ信号 2 Vp − p が出力されます.
この回路ではまず OP アンプの基準電位を 0 V にす
るため,入力ビデオ信号をコンデンサ C 1 ,C 2 で DC
実装の際の注意点としては,この OP アンプは高い
周波数特性をもっているので,とくに電源のデカップ
カットしています.ここで C 2 をわざわざ並列に入れ
てあるのは高周波特性を良くするためです.
リングのコンデンサはできるだけ IC の電源ピンの近
くに配置するようにしてください.こうすることで,
また R1 の 10 kΩは C1,C 2 にチャージされた電位を
不要なノイズの発生や発振を防ぐことができます.
〈赤塚 博道〉
放電し IC1 の 3 番ピンの電位が 0 V になるように入れ
たものです.IC 1 には二つの OP アンプが入っている
〈図 2− 1〉OP アンプを使った 75 Ωドライバ付き 6 dB ビデオ・アンプ
ので,一方を 6 dB アンプとして,もう一方を 75 Ωド
ライブ用として使用しています.
I C1 AD8058ARM
(アナログ・デバイセズ)
6 dB アンプ用回路は非反転入力を使用しており,
VCC
VDD 8
1
R2
アンプ・ゲインは,1 + R2/R3 で決まります.ここで
は R2 を 2.2 kΩ,R3 を 2.2 kΩとしています.この抵抗値
2.2k
C 2 0.1μ
でゲインが決まるので精度の高い金皮抵抗(0.5 %)を
使います.
3
1VP-P C 47μ
1
R1
2VP-P
6
−
4 VSS
−5V
うになります.そして,ドライブ抵抗として直列に
vout
75Ω
+
VSS
もう一つのアンプは 75 Ωドライブのバッファ回路
となっているので,帰還抵抗が 0 Ωになり回路図のよ
7
−
+
vin
+5V
R4
2
5
R3
10k 2.2k
C3
75 Ωを入れれば完了です.
この回路の特徴は 75 Ωとシリーズに入るコンデン
C4
C6
C5
47μ
0.1μ 47μ 0.1μ
GND
s プログレッシブ信号を扱える 6 回路入りビデオ・アンプ
周波数特性が 10 MHz までほぼフラットなので,約
なります.ただし,− 5 V の追加が必要になります.
9 MHz の帯域をもつプログレッシブ信号を扱えます.
この IC を使った回路構成の特徴は出力ビデオ信号
一般的な注意点としては電源のデカップリングのコ
ンデンサ C7 ∼ C10 はできるだけ IC の近くに配置する
が 0 V を基準にしてある点です.こうすることのメリ
ことです.また,グラウンドの強化も必要です.ドラ
ットは,75 Ωドライブの際に容量の大きなコンデン
サを使わずに出力が可能な点です.大きなコンデンサ
イブ回路でかなり電流が流れるのでグラウンドがしっ
かりしていないとチャネル間のクロストークが発生す
を使わないので,スペース的にもコスト的にも優位に
る可能性があります.
〈図 3 − 1〉プログレッシブ信号を扱える
6 回路入りビデオ・アンプ
vout 1
vout 2
vout 3
vout 4
vout 5
2VP-P
2VP-P
2VP-P
2VP-P
2VP-P
R8
75Ω
R7
〈赤塚 博道〉
R9
R 10
75Ω
R 11
75Ω
75Ω
R 12
vout 6
2VP-P +5V C 10
47μ
R
13
75Ω
75Ω
C9
0.1μ
10k
C 8 47μ
36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19
1
2
3
4
5
6
R 1 47k
C1
47μ
138
7
LA73053
(三洋)
C 7 0.1μ
8
−5V
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
R 2 47k R 3 47k
C2
47μ
C3
47μ
R 4 47k
R 5 47k R 6 47k
C4
47μ
vin 1
vin 2
vin 3
vin 4
vin 5
vin 6
1VP-P
1VP-P
1VP-P
1VP-P
1VP-P
1VP-P
GND
2004 年 1 月号
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