JPH03815B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、信号ダイナミツクレンジの圧縮・伸
張過程を介して伝送系や録音再生系のダイナミツ
クレンジを見かけ上拡大するノイズリダクシヨン
装置に関する。

一般にノイズリダクシヨン装置は、録音時（又
は送信時）に圧縮動作を、再生時（又は受信時）
に伸張動作をそれぞれ行なわせることによつて、
録音媒体（又は信号伝送路）のダイナミツクレン
ジを見かけ上拡大するものであり、入力側に圧縮
回路を、出力側に伸張回路をそれぞれ備えて構成
されている。これらの圧縮回路や伸張回路には、
可変伝達関数回路およびその制御回路が設けられ
ており、信号レベルや周波数に応じて伝達関数を
変化させている。これらの可変伝達関数回路およ
び制御回路は、応答時定数を有しており、信号レ
ベル等が急激に変化した場合の過渡応答に問題が
生ずることがある。

たとえば、上記圧縮回路においては、一般的
に、信号レベルが小さいときに利得を大きく、信
号レベルが大きいときに利得を小さく制御してい
るが、信号レベルが急激に上昇した場合には、上
記応答時定数のために、過渡的に高利得状態のま
ま大レベル信号が入力され、極めて大きなピー
ク、いわゆるオーバーシユートを伴なつた信号が
出力される。ここで、録音媒体等には、飽和レベ
ル等の許容最大レベルが存在し、これを越えるよ
うなレベルの信号が供給されても正常な記録再生
あるいは伝送が行なえず、伸張回路側で元の信号
の正確な復元がなされなくなつてしまう。

そこで、ダイオード等を用いた振幅制限回路を
圧縮回路内に設け、上記オーバーシユートの発生
を防止することが必要とされる。

第１図は、このような振幅制限回路を設けた圧
縮回路１０の基本的構成の一例を示すものであ
る。この第１図の圧縮回路１０は、入力端子１と
出力端子２との間に配設された主信号路３、副信
号路４、および加算器５から構成される。副信号
路４は、可変遮断周波数の高域通過フイルタ６、
その遮断周波数を制御する制御回路７、および上
述の振幅制限回路８から構成される。

第２図は、この圧縮回路１０の周波数応答を説
明するためのグラフである。この第２図におい
て、上記主信号路３の伝達特性Ａは、たとえば利
得１で平坦な（フラツトな）周波数特性を有して
いる。これに対して副信号路４の伝達特性Ｂは、
ほぼ高域通過フイルタ６の特性により決定され、
信号レベルに応じて遮断周波数が変化する。すな
わち、無信号時には遮断周波数が最も低下した特
性B₁となり、信号レベルの上昇に伴なつて遮断
周波数が上昇してたとえば特性B₂となる。そし
て、圧縮回路１０の入出力端子１，２間の伝達特
性Ｃは、これらの信号路３，４の伝達特性Ａ，Ｂ
を合成したものとなり、上記無信号時に特性C₁
となり、信号レベルが上昇した状態でたとえば特
性C₂となる。このような過程を介して、入力信
号のダイナミツクレンジの圧縮が行なわれる。再
生時（又は受信時）には、圧縮回路１０に対して
相補的な伝達特性を有する伸張回路（図示せず）
により伸張動作がなされ、元のダイナミツクレン
ジに復元されることは勿論である。

次に、振幅制限回路８について説明する。第１
図の圧縮回路１０において、振幅制限回路８が無
い場合に、第３図Ａに示すようなトーンバースト
信号が時刻t₁からt₂までの間入力されると、たと
えば第３図Ｂに示すような応答波形の信号が出力
される。すなわち、時刻t₁以前はほぼ無信号状態
にあるため、高域通過フイルタ６の伝達特性は第
２図B₁のように遮断周波数が低域側にあり、時
刻t₁直後においては、制御回路７の有限の立上り
時定数のために遮断周波数の高域側へのシフトは
瞬時にはなされず、出力波形にオーバーシユート
が発生する。伝送路や録音媒体は固有のクリツピ
ングレベルあるいは許容最大レベルを有してお
り、発生したオーバーシユートがクリツピングレ
ベルを越える可能性がある。このような事態を回
避するために、振幅制限回路８により上記クリツ
ピングレベル以内のリミツタレベルＬを第３図の
ように設定し、このリミツタレベルＬを越えるオ
ーバーシユートに対して振幅制限特性を与えてい
る。

このような振幅制限回路８は、非線形素子を用
いて構成されるが、通常PN接合が最も一般的に
用いられる。第４図は第１図の圧縮回路１０のよ
り具体的な構成を示したものであり、対応する回
路部には同じ参照番号を付している。この第４図
における振幅制限回路８には、逆並列接続された
PN接合、すなわち、２個のダイオード１１，１
２のアノード、カソードをそれぞれ互いに逆向き
となるように並列接続したものを用いている。こ
こで、非線形素子のリミツタレベルは、素子固有
の値を持ち、自由度は小さい。たとえばシリコン
PN接合は約0.6Vの閾値を有し、これを逆並列接
続した第４図の振幅制限回路８のリミツタレベル
は約1.2V_P-Pの値となる。この値は通常設定され
る信号レベルに対してかなり大きな値であり、そ
のままでは利用できないため、振幅制限回路８の
前段（入力側）に演算増幅器１３を配設し、高域
通過フイルタ６からの出力を増幅して振幅制限回
路８に印加することにより、実質的に上記リミツ
タレベルが信号に対して最適値となるように構成
することが必要とされる。この場合、上記加算器
５となる加算抵抗１６，１７および演算増幅器１
５において、加算抵抗１６，１７の比を適当に設
定することにより、演算増幅器１３で増幅された
副信号路４の出力が主信号路３の出力に対して一
定の比率を持つて（小さな加算係数を有して）加
算されるようにすることも必要である。

ところが、このような第４図の構成において
は、幅信号路４内にリミツタレベル設定用の演算
増幅器１３が必要となるため、回路構成が複雑化
し、信号レベルを増幅して減衰するという余分な
操作により、精度やSN比等が劣化する。また、
振幅制限回路８には歪み電流が流れ、第４図の構
成では、接地回路の共通インピーダンスを介して
他の回路に影響を与える可能性がある。

さらに、このようなノイズリダクシヨン装置を
テープレコーダ等の録音再生装置に適用する場合
において、録音媒体であるテープ等の種類が異な
る場合に、その録音特性も異なり、上記リミツタ
レベルを２以上の値の間で切換選択することが望
まれる。この他、ノイズリダクシヨン方式自体を
切換える場合にも、リミツタレベルを切換える必
要がある。

本発明は、このような従来の実状に鑑みてなさ
れたものであり、リミツタレベル設定専用の上記
演算増幅器１３を不要とし、簡単な回路構成で最
適のリミツタレベル設定が行なえ、精度向上が図
れ、かつ上記歪み電流による他の回路への悪影響
を防止できるのみならず、例えば録音媒体の特性
等に応じて、２以上のリミツタレベル間での切換
選択が容易に行ない得るようなノイズリダクシヨ
ン装置の提供を目的とする。

すなわち、本発明に係るノイズリダクシヨン装
置の特徴は、入力信号が供給される主信号路と、
可変伝達関数回路及びその制御回路を含む上記入
力信号が供給される副信号路とから構成され、上
記主信号路の主信号と上記副信号路の副信号との
加算手段である演算増幅器と、上記可変伝達関数
回路の出力を電流に変換する手段と、この電流変
換手段の出力電流の切換手段と、第１、第２の振
幅制限手段とを具備し、上記演算増幅器の非反転
入力端子に上記主信号を印加し、該演算増幅器の
反転入力端子と出力端子との間に第１の抵抗を接
続し、第２の抵抗の一端を上記演算増幅器の反転
入力端子に接続し、該第２の抵抗の他端を上記第
１の振幅制限手段の一端と上記電流変換手段出力
の切換手段の一方の切換出力端子に接続し、第３
の抵抗の一端を上記第２の抵抗に接続し、該第３
の抵孔の他端を上記第２の振幅制限手段の一端と
上記切換手段の他方の切換出力端子に接続し、上
記第１及び第２の振幅制限手段の他端を上記演算
増幅器の出力端子に接続し、少なくとも上記第２
の抵抗の値から上記第１の振幅制限手段の制限特
性が設定され、少なくとも上記第３の抵抗の値か
ら上記第２の振幅制限手段の制限特性が設定する
ようにしたことである。

ここで、本発明の実施例の説明に先立ち、本件
発明者が既に提案した本発明の先行技術ともなる
ノイズリダクシヨン装置の基本構成および動作原
理について、図面を参照しながら説明する。

すなわち、第５図は、本発明の先行技術として
のノイズリダクシヨン装置に示し、圧縮動作を行
なう回路構成例を示している。この第５図の圧縮
回路２０において、入力端子２１と出力端子２２
との間に、主信号路２３、副信号路２４、および
これらの信号路２３，２４の信号の加算手段とし
ての演算増幅器２５が配設されている。副信号路
２４は、可変伝達関数回路である可変遮断周波数
の高域通過フイルタ２６と、その遮断周波数を制
御する制御回路２７とを有し、高域通過フイルタ
２６の主力は、電圧のままではリミツタのレベル
適正化のために増幅が必要となることを考慮して
電圧−電流変換器３３により電流に変換され、抵
抗３４を介して演算増幅器２５の反転入力端子に
送られている。この反転入力端子と演算増幅器２
５の出力端子、すなわちこの圧縮回路２０の出力
端子２２との間に、帰還抵抗３５が接続され、電
圧−電流変換器３３の出力端子と演算増幅器２５
の出力端子２２との間に振幅制限回路２８が挿入
接続されている。また、演算増幅器２５の非反転
入力端子には主信号路２３が接続されている。

以上の構成を有するノイズリダクシヨン装置の
圧縮回路２０において、演算増幅器２５は、主信
号路２３に対してボルテージフオロワとして動作
し、副信号路２４に対しては反転増幅器として動
作する。電圧−電流変換器３３の出力電流は、抵
抗３４と抵抗３５を介して演算増幅器２５の出力
端子２２に流れ込む。このとき、電圧−電流変換
器３３によつて変換された電流の変化にともな
い、抵抗３５に生ずる電圧降下が出力信号として
寄与する。したがつて、副信号路２４に対する加
算係数は、電圧−電流変換器３３の変換係数と抵
抗３５により設定することができる。電圧−電流
変換器３３の変換係数は、副信号路２４の信号を
主信号路２３の信号に加算するために、負とする
必要がある。

一方、振幅制限回路２８は、一般にPN接合素
子を逆並列接続して構成され、本実施例において
は、２個のシリコンダイオード３１，３２のアノ
ード−カソードの向きが互いに逆となるように並
列接続したものを用いている。この振幅制限回路
２８のリミツタレベルは、約1.2V_P-Pと固有の値
を持つが、この一定のリミツタレベルは電圧−電
流変換器３３によつて変換された電流の変化にと
もない、抵抗３４，３５に生ずる電圧降下の和に
対して設定されることになるため、抵抗３４の値
を適当に選択することにより、出力端子２２にお
ける信号レベルとは独立に回路全体における実質
的なリミツタレベルを自由に設定できる。すなわ
ち、振幅制限回路２８のみに注目したときの名目
上のリミツタレベル約1.2V_P-Pのために、出力信
号レベルに制約を受けることはない。たとえば、
抵抗３４を抵抗３５の２倍の抵抗値に設定する
と、回路全体の出力端子２２から見るときの実質
的なリミツタレベルは約0.4V_P-Pとなる。この振
幅制限動作は、主信号に対して何らの影響をも及
ぼさない。

次に、本発明に係る好ましい実施例について、
第６図ないし第８図を参照しながら説明する。

第６図は本発明に係るノイズリダクシヨン装置
の第１の実施例を示し、圧縮動作を行なうための
回路構成例を示している。この第６図において、
入力端子２１、出力端子２２、主信号路２３、副
信号路２４、加算手段としての演算増幅器２５、
可変伝達関数回路としての可変遮断周波数の高域
通過フイルタ２６、制御回路２７、および電圧−
電流変換器３３は、前述した第５図の各部と同様
に構成でき、動作も同様であるため、対応する部
分に同一の参照番号を付して説明を省略する。

ここで、本発明の第１の実施例の特徴的な構成
としては、電圧−電流変換器３３からの出力電流
を切換える手段としての切換スイツチ４０と、第
１、第２の振幅制限回路４１，４２と、第１、第
２および第３の抵抗５１，５２，５３とを具備
し、演算増幅器２５の反転入力端子と出力端子と
の間に抵抗５１を接続し、抵抗５２の一端を演算
増幅器２５の反転入力端子と抵抗５１との接続点
に接続し、抵抗５２の他端を振幅制限回路４１の
一端と切換スイツチ４０の一方の切換出力端子ａ
に接続し（この接続点あるいは節をＡとする。）、
抵抗５３の一端を抵抗５２の上記他端に接続し、
抵抗５３の他端を振幅制限回路４２の一端と切換
スイツチ４０の他方の切換出力端子ｂに接続し
（この接続点あるいは節をＢとする。）、振幅制限
回路４１，４２のそれぞれの他端を演算増幅器２
５の出力端子に接続している。なお、振幅制限回
路４１や４２としては、前記第５図の振幅制限回
路２８と同様に、逆並列接続されたNP接合の構
成を用いればよい。

以上のような構成を有するノイズリダクシヨン
装置の圧縮回路５０において、主信号路２３に対
する副信号路２４の加算係数は、抵抗５１によつ
て設定される。この加算係数は、切換スイツチ４
０の状態には依存しない。いま、切換スイツチ４
０が端子ａ側に切換接続されて、電圧−電流変換
器３３からの副信号路電流が上記接続点（あるい
は節）(A)に加えられた場合の前記実質的な第１の
リミツタレベルは、抵抗５１と抵抗５２の電圧降
下の和により定まる。この第１のリミツタレベル
は、上記加算係数とは独立に、すなわち抵抗５２
の抵抗値により自由に設定できる。次に、切換ス
イツチ４０が端子ｂ側に切換接続されると、副信
号路電流は上記接続点（あるいは節）(B)に加えら
れ、実質的な第２のリミツタレベルは抵抗５１，
５２、および５３の電圧降下の和により定まり、
上記加算係数および第１のリミツタレベルとは独
立に設定可能である。

すなわち、上記第１、第２、第３の抵抗５１，
５２，５３の抵抗値をそれぞれR₁，R₂，R₃とす
るとき、上記第１のリミツタレベルは、前記名目
上のリミツタレベル、すなわち振幅制限回路４１
や４２の固有のリミツタレベル（約1.2V_P-P）を
R₁／R₁＋R₂倍したものとなり、また、上記第２のリ ミツタレベルは同様にR₁／R₁＋R₂＋R₃倍したものと なる。そして、切換スイツチ４０を切換えること
により、これらの第１、第２のリミツタレベルの
いずれか一方を選択して設定できる。

なお、ノイズリダクシヨン装置の伸張回路は、
上記圧縮回路５０と対称的なあるいは相補的な回
路を別個に構成してもよいが、一般に、テープレ
コーダ等の録音再生装置においては、録音、再生
のいずれか一方のモードのみが選択されることに
鑑み、スイツチ切換えにより圧縮、伸張のいずれ
かの動作が選択的に行なわれるように構成するの
が好ましく、この場合には、たとえば高域通過フ
イルタ２６の入力端子に切換スイツチを挿入接続
して、伸張動作が選択されたときには、出力端子
２２からの出力を反転して高域通過フイルタ２６
に印加すればよい。

次に、第７図は上記第６図に示す第１の実施例
のより具体的な回路構成例を示している。この第
７図において、５６，５７はそれぞれ正、負の電
源供給端子である。切換スイツチ２９は、上述し
た圧縮、伸張動作切換用であり、一方の切換端子
ｃが入力端子２１に、他方の切換端子ｅが出力端
子２２からの出力を反転する反転増幅器３０の出
力端子に、それぞれ接続されている。この切換ス
イツチ２９からの出力が可変遮断周波数の高域通
過フイルタ２６に印加され、このフイルタ２６か
らの出力は、上記電圧−電流変換器３３の一部と
なる差動トランジスタ回路３６により電流変換さ
れる。差動トランジスタ回路３６を構成するトラ
ンジスタ３７，３８のコレクタには上記第６図の
切換スイツチ４０に対応する第１および第２の電
流スイツチ４３，４４が接続されており、その負
荷には電流反転（カレントミラー）回路４５，４
６が接続され、それぞれ出力電流は上記節(A)およ
び(B)に加えられる。そして、これらの電流スイツ
チ４３，４４の切換制御端子４７，４８のいずれ
か一方に高電位を選択的に印加することにより、
差動トランジスタ回路３６の出力電流が上記節(A)
あるいは節(B)のいずれか一方に選択的に送られ
る。したがつて、端子４７，４８の電位により上
記第１、第２のリミツタレベルの切換えが可能と
なる。また、切換スイツチ２９を端子ｃ側に切換
接続することにより圧縮動作が、端子ｅ側に切換
接続することにより伸張動作がそれぞれ行なわ
れ、これらの圧縮、伸張動作は互いに相補的とな
る。

次に、第８図は本発明の第２の実施例を示し、
前述した第１の実施例における第１、第２、第３
の抵抗５１，５２，５３に対応する抵抗６１，６
２，６３を設け、第３の抵抗６３の上記一端を、
第２の抵抗６２の上記一端、すなわち演算増幅器
２５の反転入力端子と第１の抵抗６１との接続点
に接続している。この場合に、切換スイツチ４０
を端子ａ側に切換接続したときの上記実質的な第
１のリミツタレベルは、振幅制限回路４１固有の
上記名目的なリミツタレベルのR₁／R₁＋R₂倍のなる のに対し、切換スイツチ４０を端子ｂ側に切換接
続したときの第２のリミツタレベルは、振幅制限
回路４２固有のリミツタレベルのR₁／R₁＋R₂倍とな る。したがつて、抵抗６２，６３の抵抗値R₂，
R₃をそれぞれ独立に設定することによつて、上
記第１、第２のリミツタレベルをそれぞれ独立に
設定することができ、これらのリミツタレベルを
切換スイツチ４０により容易に切換選択可能とな
る。この第８図に示す第２の実施例において、他
の構成および動作は、前述した第１の実施例と同
様であるため、第６図や第７図と対応する部分に
は同一の参照番号を付して説明を省略する。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る
ノイズリダクシヨン装置によれば、従来のような
リミツタレベル設定専用の演算増幅器が不要とな
り、主信号と副信号とを加算する手段としての演
算増幅器２５を１個用いるのみで、最適な実質的
リミツタレベルの設定が行なえる。したがつて、
回路構成が簡略化され、従来のように信号レベル
を持ち上げてリミツタレベルを設定した後に減衰
させるという余分な操作が省かれて精度向上が実
現できるのみならず、主信号に対してはボルテー
ジフオロワとして動作するために、利得が従来の
ような抵抗比に依存せず、精度が高い。また、振
幅制限回路を流れる歪み電流が従来のように接地
回路を介して流れることを防止でき、他の回路へ
の影響を防止できる。さらに、２以上のリミツタ
レベルを設定してこれらを切換スイツチにより切
換選択することが容易に実現でき、例えば録音媒
体であるテープの種類やノイズリダクシヨン方式
の切換え等に応じて副信号路のリミツタレベルの
切換が容易に行なえる。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるも
のではなく、たとえば３個以上の振幅制限回路お
よび４個以上の抵抗を用いて、３以上のリミツタ
レベルの間で切換選択を可能とすることも容易に
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はノイズリダクシヨン装置の圧縮回路の
基本構成を示すブロツク図、第２図は第１図の回
路の伝達特性を示すグラフ、第３図はトーンバー
スト信号の入出力応答を示すタイムチヤート、第
４図は第１図の回路の従来の具体例を示す回路図
である。第５図は本発明の先行技術としてのノイ
ズリダクシヨン装置の圧縮回路を示す回路図であ
る。第６図は本発明の第１の実施例となるノイズ
リダクシヨン装置の圧縮回路を示す回路図、第７
図は該第１の実施例の具体的回路構成を示し圧
縮、伸張動作切換可能とした構成を示す回路図で
ある。第８図は本発明の第２の実施例としての圧
縮、伸張動作切換可能なノイズリダクシヨン装置
を示す回路図である。 ２１……入力端子、２２……出力端子、２３…
…主信号路、２４……副信号路、２５……加算手
段としての演算増幅器、２６……可変遮断周波数
の高域通過フイルタ、２７……制御回路、２８，
４１，４２……振幅制限回路、３３……電圧−電
流変換器、４０……切換スイツチ、５１，６１…
…第１の抵抗、５２，６２……第２の抵抗、５
３，６３……第３の抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力信号が供給される主信号路と、可変伝達
   関数回路及びその制御回路を含み上記入力信号が
   供給される副信号路とから構成され、 上記主信号路の主信号と上記副信号路の副信号
   との加算手段である演算増幅器と、 上記可変伝達関数回路の出力を電流に変換する
   手段と、 この電流変換手段の出力電流の切換手段と、 第１、第２の振幅制限手段とを具備し 上記演算増幅器の非反転入力端子に上記主信号
   を印加し、該演算増幅器の反転入力端子と出力端
   子との間に第１の抵抗を接続し、第２の抵抗の一
   端を上記演算増幅器の反転入力端子に接続し、該
   第２の抵抗の他端を上記第１の振幅制限手段の一
   端と上記電流変換手段出力の切換手段の一方の切
   換出力端子に接続し、第３の抵抗の一端を上記第
   ２の抵抗に接続し、該第３の抵抗の他端を上記第
   ２の振幅制限手段の一端と上記切換手段の他方の
   切換出力端子に接続し、上記第１及び第２の振幅
   制限手段の他端を上記演算増幅器の出力端子に接
   続し、少なくとも上記第２の抵抗の値から上記第
   １の振幅制限手段の制限特性が設定され、少なく
   とも上記第３の抵抗の値から上記第２の振幅制限
   手段の制限特性が設定されるようにしたことを特
   徴とするノイズリダクシヨン装置。