JPH0572766B2 - - Google Patents

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JPH0572766B2
JPH0572766B2 JP57118572A JP11857282A JPH0572766B2 JP H0572766 B2 JPH0572766 B2 JP H0572766B2 JP 57118572 A JP57118572 A JP 57118572A JP 11857282 A JP11857282 A JP 11857282A JP H0572766 B2 JPH0572766 B2 JP H0572766B2
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Japan
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terminal
signal
transistor
transistors
circuit
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JP57118572A
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Kazuo Watanabe
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/46One-port networks

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  • Signal Processing Not Specific To The Method Of Recording And Reproducing (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号圧縮器と信号伸長器とを備えた雑
音低減装置などに用いられる可変インピーダンス
装置に関する。
従来から、ある特定な通信系あるいは特定な記
録・再生系のS/N比を改善するため、その系に
信号圧縮器と信号伸長器とを備えた雑音低減装置
を用いることが知られている。
特に信号圧縮器の回路構成部品と信号伸長器の
回路構成部品とを共通に使用し、モードスイツチ
の切換えによつて信号圧縮器の機能と信号伸長器
の機能とを切換えることが可能な雑音低減装置が
ソサイテイ・オブ・エレクトロニツク・アンド・
ラジオ・テクニシアン誌 第8巻 1974年5/6
月号によつて提案されている。
第1図は、この切換可能型信号圧縮器/信号伸
長器の回路ブロツク図を示している。この種の切
換可能信号圧縮器/信号伸長器は、ドルビーB型
ノイズ・リダクシヨン・システムとして当業者間
で周知のものである(ドルビーという言葉は、ド
ルビー研究所の登録商標である)。
このドルビーB型ノイズ・リダクシヨン・シス
テムを信号圧縮器に切換えることによつて、この
システムはエンコーダとなる。信号圧縮器(エン
コーダ)は入力信号が録音テープに記録される前
に、この入力信号のダイナミツクレンジを圧縮す
る。このシステムは信号伸長器に切換ることによ
つて、このシステムはデコーダとなる。信号伸長
器(デコーダ)は入力信号に対するダイナミツク
レンジの直線性をもとに戻す。記録/再生プロセ
ス中に導入される雑音は相当に減少され、従つて
信号圧縮器−信号伸長器の組合せは雑音低減装置
として作用する。
ドルビーB型ノイズ・リダクシヨン・システム
では、通例200Hzの周波数値よりも高い信号成分
に対して信号圧縮/信号伸長の動作が行なわれ
る。
次に第1図の回路ブロツクを参照して、周知の
エンコーダ/デコーダについて詳細に説明する。
第1図に示した雑音低減装置は入力端子T1
出力端子T2との間のメイン・バスlmと、エンコ
ーダ/デコーダ切換えのためのモードスイツチ
SWと出力端子T2との間のサイド・バスlsとを有
する。
メイン・バスln上には結合回路10、反転器1
1が配置されている。
サイド・バスls上には可変フイルタ12、信号
増幅器13、制御増幅器14、整流器・平滑回路
15、オーバーシユート・サブレツサ16が配置
されている。
モードスイツチSWが端子T3に接続されている
場合は、この回路ブロツクはエンコーダとなる。
メイン・バスln上の結合回路10と反転器11と
は線形増幅を実行する。
可変フイルタ12は、整流器・平滑回路15に
よつて発生される制御信号Scに応じて200Hz以上
の周波数の信号成分に対する伝達量を変化させ
る。より詳しく説明すると可変フイルタ12、信
号増幅器13、制御増幅器14、整流器・平滑回
路15のループによつて、モードスイツチSWの
共通端子T5における入力信号のレベルが低下す
ると可変フイルタ12よりの伝達量が増加する。
故に、入力信号レベルの低下に従つてサイド・バ
スls上の200Hz以上の周波数の信号成分は増加す
る。
回路ブロツクがエンコーダに構成されている場
合は、サイド・バスls上の信号はメイン・バスln
上の信号に加算される。従つて、第2図の振幅−
周波数特特性に示すように200Hz以上の信号成分
は信号レベルの低下に従つて次第にに大きな振幅
値をもつよいになる。
一方、モードスイツチSWが端子T4に接続され
ている場合は、この回路ブロツクはデコーダとな
る。メイン・バスln上の反転器11は信号反転器
として構成されておりモードスイツチSWの共通
端子T5はこの反転器11の出力信号が印加され
るので、サイド・バスls上には入力端子T1に印加
された入力信号と反対位相の信号が供給されるよ
うになる。従つて、サイド・バスls上の信号はメ
イン・バスln上の信号から減算されるので、デコ
ーダの出力信号の振幅−周波数特性においては
200Hz以上の信号成分は信号レベルの低下に従つ
て次第に小さな振幅値を有するようになる。
オーバーシユート・サブレツサ16は、可変フ
イルタ12に印加される端子間電圧の振幅値を制
限する。もしこのオーバーシユート・サブレツサ
16が配置されてないと、高レベルの過渡信号に
は不所望な変化が生じる。
ところで、最近の電子機器、例えば携帯用テー
プレコーダ等の技術的動向の一つに、小形かつ軽
量化がある。この様な場合、電源電池の小形のも
のが望ましく、電源電圧も例えば3V程度の低電
圧になる。
ここで、上記技術的動向にかんがみ、3V程度
の超低電圧電源で上述の如き雑音低減動作の可否
を考える。本発明者の検討によれば、電源電圧
3V程度では雑音低減装置を構成する信号圧縮器
系の各回路、また信号伸長系の各回路とも動作し
得ないことが判明した。
これは、雑音低減装置を構成する各回路につ
き、低電圧電源用に回路定数を変更する程度では
不可能である。そこで、本発明者によつて、雑音
低減装置を構成する各回路について、入念な検討
がなされた。そして、雑音低減装置を構成する上
記可変フイルタ12に関し、今般新規な技術的思
想に想到した。
依つて、本発明の目的とするところは、低電圧
電源で確実に動作する可変インピーダンス装置を
提供することにある。
以下、図面を参照して本願発明を具体的に説明
する。
第3図は本発明の一実施例による切換可能型信
号圧縮器/信号伸長器の回路ブロツクを示し、破
線IC内の部品はモノリシツク半導体集積回路内
に構成されている。丸で囲れた数字は、集積回路
の端子番号を示している。
入力端子T1と出力端子T2との間のメイン・バ
スln上には結合回路10、反転器11が配置され
ている。入力端子T1は入力結合容量C1を介して
集積回路の1番端子に接続されている。入力増幅
器20はいわゆる演算増幅器の形態に構成され、
非反転入力端子(+)、反転入力端子(−)、出力
端子を有している。この非反転入力端子(+)は
上記1番端子に接続され、この出力端子は集積回
路の3番端子として集積回路外部のモードスイツ
チSWの端子T3に接続されるとともにメイン・バ
スlnに接続されている。抵抗R1,R2から構成さ
れた負帰還回路網21が入力増幅器20の出力端
子と反転入力端子(−)との間に接続されること
により、この入力増幅器20の電圧利得が設定さ
れる。
上記負帰還回路網21の抵抗R2の一端は4番
端子に接続されたところの容量C3によつて交流
的に接地されている。基準電圧発生器22は、こ
の4番端子に電源電圧Vccの約半分のレベルに設
定された直流基準電圧VREFを供給する。1番端子
と4番端子との間には抵抗R100が接続されること
によつて、1番端子に上記直流基準電圧VREFが供
給される。従つて、入力増幅器20の出力端子の
直流電位もほぼこの直流基準電圧VREFに近いレベ
ルとなる。
モードスイツチSWと出力端子T2との間のサイ
ド・パスls上には可変フイルタ12、信号増幅器
13、制御増幅器14、整流器・平滑回路15、
オーバーシユート・サブレツサ16が配置されて
いる。可変フイルタ12は容量C4,C5、抵抗
R101,R102、可変インピーダンス23によつて構
成されている。
モードスイツチSWは容量C4,C5を介して集積
回路の5番端子に接続されている。この5番端子
には上記可変インピーダンス23が接続されてい
る。
可変インピーダンス23は、本発明でいう可変
インピーダンス装置であつて、第4図に示す如き
回路構成になされている。トランジスタQ1,Q3
の各ベースは、所定の基準電圧VREFに保持され
る。トランジスタQ2,Q4のベースには、入力信
号Vioが供給される。差動対に構成されたトラン
ジスタQ5,Q6の各エミツタには、後述する電圧
−電流変換器27a(以下においてV/Iコンバ
ータという)から制御信号電流SC1が供給され
る。トランジスタQ9は、後述するV/Iコンバ
ータ27bから供給される制御信号電流SC2によ
つて、トランジスタQ3,Q4を流れる電流を制御
する。
なお、V/Iコンバータ27bには、基準電源
ES2が設けられている。これを設けた目的は、5
番端子から供給される入力信号が通常の信号レベ
ルにある時、トランジスタQ3,Q4を非動作状態
に保持し、所定レベル以上の時動作状態にするた
めのものである。更に、抵抗R33は、ダイナミツ
クレンジを高くするために設けられているもので
あつて、定電流回路に換えてもよい。
上述の如き可変インピーダンス装置23におけ
るA点の入力インピーダンスを求める。A点の電
圧レベルをVAとする。この時、電圧レベルVA
トランジスタQ1,Q2の各コレクタ電流ic1,ic2
の間には、次式に示す関係がある。
ic1=−(VA・R33)/{(re1+Rn) ・(re1+Rn+2R33)} ……(1) ic2={VA/(re1+Rn)} ・〔1−{{R33/(re1+Rn+2R33}〕 ……(2) 但し、上記(1),(2)式において、Rnは抵抗R31
R32であり、re1はトランジスタQ1,Q2の各エミツ
タ等価抵抗(図示せず)である。
次いで、ic1とic2とによるトランジスタQ5,Q6
の各ベース間電圧差を求める。
VBE5−VBE6=re2(ic2−ic1) VRE5−VRE6=(re2・VA)/(re1+Rn) ……(3) 但し、re2はダイオードD1,D2の等価抵抗(図
示せず)である。
更に、A点を流れる電流をIAとすれば、 IA=(re2・VA)/{(re1+Rn)・2re3} ……(4) となる。但し、re3は一般式Q5,Q6のエミツタ等
価抵抗(図示せず)である。
そして、上記VA及びIAから入力インピーダン
スRioを求めると、 Rio=VA/IA=(re1+Rn)・(2re3/re2) ……(5) で決定される。
第4図の可変インピーダンス装置23の動作
は、次のようになる。
入力信号Vinの信号レベルが上昇すると、これ
に応じて整流器・平滑回路15の整流平滑出力レ
ベルが上昇し、V/Iコンバータ27aの出力電
流(制御信号電流)SC1のレベルが増大する。ト
ランジスタQ5,Q6は、電流SC1のレベルの増大に
よつてそれぞれのエミツタ電流が増大するので、
それぞれのエミツタ等価抵抗re3が減少する。
従つて、入力インピーダンスRinは、上記式5
から明らかなように、エミツタ等価抵抗re3に比
例するので、入力信号Vinのレベルの上昇に応じ
て減少することとなる。
入力信号Vinの信号レベルが更に上昇すること
によつて、V/Iコンバータ27bの入力電圧す
なわち整流器・平滑回路15の整流平滑出力が基
準電源ES2の電圧レベルよりも高レベルになる
と、かかるV/Iコンバータ27bから、制御信
号電流SC2が出力されることとなる。トランジス
タQ3,Q4は、トランジスタQ9が制御信号電流
SC2によつてオン状態にされ、コレクタ電流I0
形成するようになることによつて、動作状態にさ
れることとなる。
トランジスタQ3,Q4の動作によつて、入力信
号Vinに応じてもたらされるダイオードD1,D2
電流変化量が大きくなり、トランジスタQ5,Q6
のベース間に与えられる信号レベルが増大され
る。その結果、入力インピーダンスRinは、トラ
ンジスタQ3,Q4の動作によつて更に低下される
こととなる。
ちなみに、上述の第4図のような構成の可変イ
ンピーダンス装置23を考える課程において、本
発明者によつて、第5図に示すような構成の可変
インピーダンス装置が検討された。以下参考まで
に述べると、第5図の可変インピーダンス装置2
3を使用した場合であつて、電源電圧が2V、入
力信号Vinが0dBの大きいレベルの時、本発明者
の実験によれば、雑音低減装置のエンコード特性
(エンコード時の入力T1に対する出力T2の比)と
して第6図にf1で示すように、5KHz付近から次
第にそのレベルが上昇し始め、20KHz付近で2dB
もレベルが上昇する周波数特性が得られた。すな
わち、この場合には、入力信号Vinが0dBという
大きいレベルであるにもかかわらずに、電源電圧
が2Vという極めて低い電圧であること及び整流
器・平滑回路15における整流ダイオード15
a,15bにおいて電圧降下が有ることから、か
かる整流器・平滑回路15から充分なレベルの整
流平滑信号が得られなくなり、これに応じてV/
Iコンバータ27aからの出力すなわち制御出力
電流SC1が、可変インピーダンス装置23の入力
インピーダンスRinを低下させるのに充分な値ま
で増大されなくなつてくることになる。このよう
に、可変インピーダンス装置の入力インピーダン
スRinが小さくならない結果として、エンコード
時のサイド・バスlsにおける可変インピーダンス
装置による信号減衰の不足が生じ、サイド・バス
lsから結合回路10に比較的大きいレベルの信号
が供給されることとなり、高周波信号のレベル上
昇が生ずることとなつてしまつているのである。
第4図に示す本発明の実施例の可変インピーダ
ンス装置23を使用した場合には、同一の低電源
電圧及び入力信号Vinレベルにおいて、第6図に
f2に示したようなフラツトな周波数特性が得られ
ている。すなわち、この場合には入力信号Vinが
0dBのような通常の信号レベルを越えた大きなレ
ベルであることによつて、整流器・平滑回路15
の出力がV/Iコンバータ27bに結合された基
準電源ES2のレベルよりも大きくなり、トランジ
スタQ3,Q4が動作状態にされ、その結果、入力
インピーダンスRinが充分低下されることとなる
ものである。大きいレベルの入力信号Vinに対し
入力インピーダンスRinが充分に低下されること
に応じて、エンコード時の大きいレベルの入力信
号Vinに対するサイド・バスlsにおける可変イン
ピーダンス装置による信号減衰を充分に大きくす
ることができ、その結果、フラツトな周波数特性
を得ることができることとなつているのである。
信号増幅器13はいわゆる演算増幅器の形態に
構成され、非反転入力端子(+)、反転入力端子
(−)、出力端子を有している。この非反転入力端
子(+)は5番端子および可変インピーダンス2
3に接続されている。抵抗R3,R4から構成され
た負帰還回路網24が信号増幅器13の出力端子
と反転入力端子(−)との間に接続されることに
より、この信号増幅器13の電圧利得が設定され
ている。信号増幅器13の出力端子の出力信号は
オーバーシユート・サプレツサ16に供給され
る。
オーバーシユート・サプレツサ16は、高レベ
ルの過渡信号による不所望な変化の発生を防止す
るためのものである。オーバーシユート・サプレ
ツサ16の出力信号はバツフア25を介して結合
回路10のサイド・パスlsに伝達される。
一方、制御増幅器14はいわゆる演算増幅器の
形態に構成され、非反転入力端子(+)、反転入
力端子(−)、出力端子を有している。この反転
入力端子(+)は5番端子および可変インピーダ
ンス23に接続されている。抵抗R6,R7,R103
容量C6,C7から構成された負帰還回路網26が
接続されることにより、この制御増幅器14の電
圧利得が設定されている。6番端子は負帰還回路
網26の抵抗R103、容量C6,C7の半導体集積回
路外部での接続のため配置されている。制御増幅
器14の出力信号は整流器・平滑回路15に伝達
される。
整流器・平滑回路15はダイオードD3から構
成された整流器15aを含み、容量C8,C9、抵
抗R104,R105、ダイオードドD4から構成された平
滑回路15bを含んでいる。ダイオードD4はい
わゆるアタツク・タイムとリカバリ・タイムとを
適切な値に調整する。7番端子および8番端子は
平滑回路15bの容量量C8,C9、抵抗R104,R105
の半導体集積回路外部での接続のため配置されて
いる。平滑回路15bの出力電圧は、V/Iコン
バータ27a,27bに供給される。
V/Iコンバータ27a,27bは、平滑回路
15cの出力電圧に相当した制御信号電流SC1
SC2をその出力に発生する。制御信号電流SC1
SC2の大きさに従つて、可変フイルタ12を構成
する可変インピーダンス装置23のインピーダン
ス値が上述の如く制御される。
可変フイルタ12、制御増幅器14、整流器・
平滑回路15、電圧−電流変換器27はモードス
イツチSWの共通端子T5における信号レベルの低
下に従つて可変インピーダンス23のインピーダ
ンス値を制御するため、信号増幅器13とオーバ
ーシユート・サプレツサ16とを介してサイド・
パスlsに伝達される200Hz以上の周波数の信号成
分のレベルが増加する。
結合回路10はメイン・バスln上に配置された
抵抗R3とサイド・パスls上に配置された抵抗R9
により構成され、抵抗R8と抵抗R9の共通接続点
にはメイン・パスln上の信号成分とサイド・パス
ls上の信号成分との加算成分の信号が得られる。
反転器11はいわゆる演算増幅器の形態に構成
され、非反転入力端子(+)、反転入力端子
(−)、出力端子を有している。非反転入力端子
(+)は4番端子に接続され、反転入力端子(−)
は上記R8,R9の共通接続点に接続され、出力端
子は2番端子に接続されている。反転器11の出
力端子と反転入力端子(−)との間に接続さた抵
抗R10の抵抗値と上記抵抗R8,R9の抵抗値とを適
切に設定することにより2番端子より得られる切
換可能型信号圧縮器/信号伸長器の出力信号のレ
ベルを設定することが可能である。
モードスイツチSWが端子T3に接続されている
場合は、その共通端子T5にはメイン・パスln
の入力増幅器20の出力信号が伝達される。この
場合メイン・パス上の信号成分とサイド・パス上
の信号成分とは加算されるので、この回路ブロツ
クはエンコーダとして動作する。
一方、モードスイツチSWが端子4に接続されて
いる場合は、その共通端子には反転器11の出力
信号が伝達される。この場合、サイド・バスls
の信号はメイン・パスln上の信号から減算される
ので、この回路ブロツクはデコーダとして動作す
る。
尚、9番端子は制御回路28に接続されてい
る。9番端子がスイツチによつて接地電位に接続
されると制御回路28は電圧−電流変換器27の
動作を停止する。さらに10番端子は電源電圧供給
端子、11番端子は接地端子である。
サイド・パスls上の制御増幅器14の非反転入
力端子(+)は信号増幅器13の出力端子にDC
結合されている。可変インピーダンス23は可変
フイルタ12の抵抗R101,R102を介して基準電圧
発生器22より基準電圧VREFが供給されている。
制都増幅器14の非反転入力端子(+)における
入力インピーダンスと反転入力端子(−)におけ
る入力インピーダンスとは極めて大きくさらに負
帰還回路26を介して出力端子から反転入力端子
へ100パーセント直流負帰還がほどこされるため、
制御増幅器14の非反転入力端子(+)、反転入
力端子(−)、出力端子の各直流電位はほぼ上記
基準電圧VREFに近いレベルに設定される。従つ
て、整流・平滑回路15の動作点はほぼこの基準
電圧VREFに近いレベルの電位に設定される。
制御増幅器14の負帰還回路網26には直流阻
止容量C6が設置されているため、負帰還回路網
26の抵抗R7には直流電流が流れない。
従つて、制御増幅器14の非反転入力端子
(+)と反転入力端子(−)とにそれぞれ流れ込
む直流入力電流i′(+)IN,i′(-)INと出力端子における
電圧V0′は下式で与えられ、制御増幅器14の出
力電圧V0′は極めて小さなDCオフセツト電圧V′pff を有するにすぎない。
V0′=VREF−(R101+R102)i′(+)IN +R6・i′(-)IN〕VREF−V′pff ……(2) 尚、上記実施例によれば基準電圧発生器22よ
り発生される直流基準電圧VREFを電源電圧Vcc
約半分のレベルに設定することによつて、信号増
幅器13、制御増幅器14、入力増幅器20、反
転器11の各出力直流レベルを電源電圧Vccの約
半分のレベルに維持することができるので、各出
力におけるダイナミツクレンジを大きな値にする
ことができる。
以上に述べた如く、本発明の可変インピーダン
ス装置によれば、電源電圧が超低電圧であつても
所望のインピーダンスに制御することができる。
そして、上記可変インピーダンス装置を雑音低減
装置に用いれば、上記インピーダンス制御によ
り、極めて良好な周波数特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は雑音低減装置の回路構成の一例を示す
ブロツクダイヤグラム、第2図は周波数特性図、
第3図は本発明の可変インピーダンス装置を適用
した雑音低減装置の回路図、第4図は可変インピ
ーダンス装置の回路図、第5図は本願発明をなす
過程において本発明者によつて検討された可変イ
ンピーダンス装置の回路図、第6図は周波数特性
図である。 23……可変インピーダンス装置、Q1,Q2
Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8……トランジスタ、Q9
……制御用トランジスタ、27a,27b……電
圧−電流変換器、SC1,SC2……制御信号電流、
Vio……入力信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1基準電圧VREFが供給される第1端子にベ
    ースが共通接続された第1導電型の第1、第2ト
    ランジスタQ1,Q3と、入力信号Vinが供給される
    第2端子にベースが共通接続された第1導電型の
    第3、第4トランジスタQ2,Q4と、第1接続点
    と回路の基準電位点との間にも設けられた第1抵
    抗R33と、上記第1、第3トランジスタQ1,Q2
    エミツタと上記第1接続点との間にそれぞれ設け
    られた第2、第3抵抗R31,R32と、コレクタが
    上記第2、第4トランジスタQ3,Q4のエミツタ
    に共通接続されエミツタが上記回路の基準電位点
    に接続された第1導電型の第5トランジスタQ9
    と、電源端子Vccと上記第1、第2トランジスタ
    Q1,Q3の共通コレクタとの間に接続された第1
    負荷手段D1と、上記電源端子Vccと上記第3、第
    4トランジスタQ2,Q4の共通コレクタとの間に
    接続された第2負荷手段D2とからなる第1増幅
    器と、 ベースが上記第1、第2トランジスタQ1,Q3
    の共通コレクタに接続されコレクタが上記第2端
    子に接続された第2導電型の第6トランジスタ
    Q5と、エミツタが上記第6トランジスタQ5のエ
    ミツタと共通接続されベースが第3、第4トラン
    ジスタQ2,Q4の共通コレクタに接続された第2
    導電型の第7トランジスタQ6と、ベース・コレ
    クタが上記第7トランジスタQ6のコレクタに接
    続されエミツタが上記回路の基準電位点に接続さ
    れた第1導電型の第8トランジスタQ8と、コレ
    クタが上記第2端子に接続されベースが上記第8
    トランジスタQ8のベースに接続されエミツタが
    上記回路の基準電位点に接続された第1導電型の
    第9トランジスタQ7とからなる第2増幅回路と、 を備え、 上記第2端子の入力信号Vinを整流器・平滑回
    路15を介して受けることによつて電流信号に変
    換された第1変換信号SC1を形成する第1コンバ
    ータ27aのかかる第1変換信号SC1を上記第
    6、第7トランジスタQ5,Q6の共通エミツタに
    供給するように成し、上記整流器・平滑回路15
    の出力が所定レベル以上になつたときのかかる整
    流器・平滑回路15の出力に応答して電流信号に
    変換された第2変換信号SC2を形成する第2コン
    バータのかかる第2変換信号SC2を上記第5トラ
    ンジスタQ9のベースに供給するように成し、上
    記第1、第2増幅器によつて上記第2端子に可変
    インピーダンスを与えるようにしてなることを特
    徴とする可変インピーダンス装置。
JP57118572A 1982-07-09 1982-07-09 可変インピ−ダンス装置 Granted JPS5910035A (ja)

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