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 RGBビデオアンプ (ペデスタルクランプ式)
[基板写真]

映像信号の直流成分の再生にペデスタルクランプ方式を採用したRGBビデオアンプです。
シンクチップクランプ方式のものよりずっと安定した映像を出力します。


性能について


RGB映像信号の増幅を目的とした回路です。
想定している映像信号の周波数は、 垂直同期周波数: 60Hz、水平同期周波数: 15kHz程度 です。
だいたいTVの信号の周波数を想定していると考えてください。

垂直60Hz、水平31kHz程度(640×480ピクセル程度)までなら 対応できると思われますが、保証はできません。 それ以上の周波数の信号については、オペアンプを変更する、など、回路の変更が必要です。
LM1881は水平同期周波数150kHzまで対応です。

増幅率は1倍〜10倍程度になります。
0.7Vp-p(パソコンの信号レベル)、1Vp-p(家庭用レベル)などの信号を5Vp-p程度まで増幅できます。
これ以上の増幅率を得たい場合は、ゲイン調整抵抗の値を変更してください。


回路について


基本的にはオペアンプを使用した非反転増幅回路です。
増幅回路の前後にクランプ回路を設けることで、 映像信号の増幅ができるようになっています。

ここで解説するビデオアンプは、 このクランプ回路にペデスタル方式を採用しています。 この方式では、ビデオ信号のバックポーチ期間に電圧の固定を行います。 バックポーチ期間の電圧すなわち黒レベルですので、 ペデスタルクランプでは黒レベルを絶対的に固定することができます。 この結果、シンクチップクランプの対応しきれない、 変動の激しい映像信号であっても、安定して処理を行うことができ、 高画質での出力が可能になります。

ただし、バックポーチ期間を検出し、固定電圧を発生する、 という機構が必要になりますので、 アンプ本体とは別にデジタル回路を実装しなければなりません。 このため、回路規模としては、 アナログ回路のみで実現できるシンクチップクランプ方式にくらべ、 格段に大きなものとなってしまいます。

また、バックポーチ期間を利用するため、これがきちんと定まっていない 映像信号はきちんと処理できません。
たとえば、秋月電子の完成品RGBデコーダはバックポーチ期間にまで 映像信号が入り込んでいるため、 このビデオアンプでは明るさが一定しません。ご注意ください。

回路図はこちら→ ビデオアンプ(ペデスタルクランプ式)回路図(1522×1000ピクセル)
サイズが大きいので適宜加工してご覧ください。
無断転載厳禁ご利用は自己責任でお願いします。

回路図には1信号分しか記載していませんのでご注意ください。
RGBアンプにする場合は破線より上の回路が3回路必要です。

電源は+5Vと+12Vが必要です。 スイッチング電源なり、レギュレータなり、 安定化されたものを用意してください。


部品リスト(RGBアンプにする場合の参考)


IC
LM6361 3個 高速広帯域オペアンプ (他のもので代用可)
LM1881 1個 シンクセパレータ
NJM4580 3個 汎用オペアンプ(他のもので代用可)
74AC04 1個 反転ゲート
74HC4066 2個 アナログスイッチ
トランジスタ
2SA1015 3個 適当な小信号用PNPトランジスタ
2SC1815 6個 適当な小信号用NPNトランジスタ
半固定抵抗
1kΩ 3個
10kΩ 6個
100kΩ 3個
抵抗
75Ω 6個
1kΩ 6個
10kΩ 9個
680kΩ 1個 金属被膜抵抗、公称誤差±1%のもの
コンデンサ
0.1μF 1個 公称誤差±5%のもの
0.1μF 22個
電解コンデンサ(耐圧16V)
10μF 6個
100μF 17個
インダクタ(コイル)
47μH 6個

特に入手しづらいようなパーツは使用していません。
LM1881以外は代用のきくパーツばかりですので、 集めるのは難しくないでしょう。

LM6361はどうやら生産が終了している模様です。
同じNational Semiconductor社から性能向上版(LMH6642など)が出ていますので、そちらを使用したほうがいいかもしれません。
少なくとも50MHzまで問題なく増幅できるオペアンプを選択してください。


製作について


まず、上の回路図の項でも述べましたが、
回路図には1信号分しか記載していませんのでご注意ください。
RGBアンプにする場合は破線より上の回路は3回路作成し、 それぞれにR、G、Bの信号を通すようにします。

注意点としてはとにかく配線が多いのでくじけないことです。
即興で部品配置+配線するとまず間違いなく混乱しますので、 事前に配線図を作成してから製作を行う方が良いでしょう。
私は感光基板を用いて専用基板を作成し、それを使用しました。


調整、動作


VR1〜VR4の4つの半固定抵抗が調整箇所です。
シビアな調整を要求するものはありませんので、 映像信号を入力して、 画面がきれいになるよう適当な調整を行ってください。

参考として、各VRは以下の要素を決定しています。

VR1
オペアンプの仮想GND電圧を決定しています。
あまり画質には関係ありませんので、 6V以下で増幅がきちんとできる、 適当な電圧が出るように調整します。

VR2
オペアンプのゲイン(増幅率)を決定しています。
色のコントラストに関係しています。

VR3 p
入力クランプ電圧を決定しています。
画面の明るいところや暗いところがつぶれないように調整します。

VR4
出力クランプ電圧を決定しています。
画面の明るさ(黒レベル)に関係しています。



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 ©masa-u 2003-2006 (webmaster(at)mbin.jp), 無断転載厳禁。リンクはご自由に。 2005年2月12日 19時24分 更新