JPH07307633A - 信号減衰機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子出願以前の出願であるので 要約・選択図及び出願人の識別番号は存在しない。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、広い減衰率レンジを有する信号減衰 器に関する。更に詳述すれば、本発明は入力電圧 ｅｉのｎに乗根に比例した出力電圧ｅｏ（ｅｏ＝ を発生する信号減衰器に関する。

（従来技術およびその問題点） 受動素子を用いた信号減衰器として第１図又は 第２図に示される回路構成が従来から知られてい る。ここでＺ_１、Ｚ_２、Ｚ_３はそれぞれインピー ダンス素子を表わしている。これら各インピーダ ンス素子（３個）を調節することにより信号減衰 比、減衰比の出力インピーダンス等が任意に設定 される。

能動素子を用いた減衰器としては第３図に示さ れるような回路構成が知られている。ここで能動 素子として、ゲイン可変型の増幅器が用いられる。

即ち演算増幅器に付加されている各種インピーダ ンス素子を変化させることにより減衰率を変化さ せ、同時に減衰器自身の入力インピーダンスも任 意に設定することが可能となる。

上述した第１図ないし第３図に示される減衰器 はいずれも一定不変の減衰率を有しており、入力 電圧が広範に変化した場合には各スイッチ及びイ ンピーダンス素子を逐次切換えていかなければな らないという欠点を有する。

（発明の目的） よつて本発明の目的は、入力電圧ｅｉのｎ乗根 に比例した出力電圧ｅｏを発生させ る信号減衰器を提供せんとするものである。

（発明の概要） 本発明に係わる減衰器によれば ｅｏ：出力電圧 ｅｉ：入力電圧 ｋ ：一定の減衰率 であるから、いま出力電圧を対数変換したとする と ｌｏｇ ｅｏ ＝ （１／ｎ）ｋ・ｅｉ となる。即ち、通常の対数変換である ｌｏｇ ｅｏ ＝ ｋ・ｅｉ に比べてｎ倍の減衰レンジを有することになる。

（発明の実施例） 第４Ａ図は本発明の一実施例により信号減衰器 全体を示したブロック図、第４Ｂ図は第４Ａ図を 詳細に示したブロック図、第４Ｃ図は第４Ｂ図に 示したインピーダンス制御回路49を詳細に示した ブロック図である。

以下の説明において、入力信号又は出力信号の ＡＣ成分は小文字（ｅｉ、ｅｏ等）で表し、ＤＣ 成分は大文字（Ｅｉ、Ｉ_１等）で表す。

第４Ａ図において、入力端子40に印加された入 力電圧ｅｉは可変ゲイン増幅器45に印加される。

可変ゲイン増幅器45の出力端子41に現れた出力電 圧ｅｏは、ハイパス・フィルタ42及びＲＭＳ回路 （例えばアナログ・デバイス社製ＡＤ５36Ａ）に より帰還電流Ｉ１に変換され、増幅器45の制御信 号として用いられる。ここで帰還電流Ｉ_１の大き さは出力電圧ｅｏに比例する（即ちＩ_１＝k・ｅｏ）。

第４図に示した本実施例において、増幅器45のゲ インＧは出力電圧ｅｏに逆比例する（Ｇ∝１／ｅｏ ）。

よつて であるから、出力電圧ｅｏは入力電圧ｅｉの平方 根に比例し、減衰レンジの拡張が行われる。以下 第４Ａ図中の主要部構成例を第４Ｂ図及び第４Ｃ 図を用いて説明する。

第４Ｂ図において、増幅器45には演算幅器46が 含まれる。演算増幅器46の反転入力端子と入力端 子40の間には固定入力インピーダンス素子 410が 接続され、また同増幅器46の非反転入力端子は第 １基準電圧源（電位Ｅ_１を有する）48に接続され る。出力端子41（即ち演算増幅器46の出力端子） と同増幅器46の反転入力端子の間には可変インピ ーダンス素子47が帰還インピーダンスとして接続 されている。いま入力インピーダンス 410の値を Ｚ_１、帰還インピーダンス47の値をＺ_２とすると、 増幅器45全体のゲインＧは周知の如く−（Ｚ_２／ Ｚ_１）で与えられる。換言すれば前記ゲインＧは Ｚ_２に比例することになる。

増幅器45には、インピーダンス制御回路49も含 まれる。インピーダンス制御回路49は、前記Ｚ_２ の値がＲＭＳ回路43から送り出される直流電流Ｉ_１ の大きさに逆比例するよう、帰還インピーダンス 素子47を制御する。

即ち とする。

ところが前述ゲインＧ＝ｋ_２・Ｚ_２ であるから となり、前述ゲインは帰還電流Ｉ_１に逆比例する ことになる。

次に第４Ｃ図を用いて、帰還インピーダンス素 子47の値Ｚ_２が帰還電流Ｉ_１に逆比例するように 動作する回路の構成例を説明する。

第４Ｃ図において、インピーダンス制御回路49 には、演算増幅器 412、コンデンサ 413、インピ ーダンス素子 414から成る積分回路が含まれる。

また演算増幅器 412の非反転入力端子は第２基準 電圧源 416（電位Ｅ_２を有する）に接続される。

演算増幅器 412の出力端子は発光ダイオード（Ｌ ＥＤ） 415に接続される。またインピーダンス素 子 414の一端は、ローパス・フィルタ 418を介し て出力端子41に接続される。なお入力端子40と入 力インピーダンス素子 410の間には、低周波成分 （又はＤＣ成分）除去の為のハイパス・フィルタ 411が挿入されている。従って単にＤＣ成分のみ を除去せんとする場合、フィルタ 411としてコン デンサを用いればよい。これはＲＭＳ回路43の前 段に接続されているフィルタ42についても同様で ある。なぜならＲＭＳ回路43は出力電圧ｅｏ（交 流成分）の実効値に比例した直流電流Ｉ_１を送出 するため、ＤＣ成分は不要となるからである。

ＬＥＤ 415の発光量に対応したインピーダンス 値Ｚ_２を得るため、インピーダンス素子47として フォト・セルが用いられる。フォト・セルは入射 光量に応じてその抵抗値を大幅に（10進で数桁の レンジを有する）変化させる素子である。またイ ンピーダンス素子 414及び積分コンデンサ 413の 各定数は、出力電圧ｅｏの小さな変化にも十分応 答するよう選択される。よって可変抵抗素子であ るフォト・セル47のインピーダンス値Ｚ_２は、定 常状態において次式で与えられる。

Ｚ_２＝（Ｅ_１−Ｅ_２）／Ｉ_１ ここでＥ_１及びＥ_２は上述の如く、第１基準電源 48及び第２基準電源 416の電位である。

Ｚ_２＝（Ｅ_１−Ｅ_２）／Ｉ_１となる理由は次の通 りである。

(1) 演算増幅器46の反転入力端子は電位Ｅ_１と なる。

(2) 定常状態にあっては、積分コンデンサ 413 に流入する直流電流Ｉ_２は零となるため、イ ンピーダンス素子 414及びフィルタ 418にお ける電圧降下も零となり、出力端子41におけ るＤＣ成分ＥｏはＥ_２に等しくなる。即ち、 このようになるようＺ_２が変化する。

(3) よって可変インピーダンス素子47の端子間 電圧は（Ｅ_１−Ｅ_２）となる。

からである。

ここでＩ_１はｅｏに応じて変化するが、（Ｅ_１− Ｅ_２）は常に一定である。

そのため となる。

以上詳細した如くＬＥＤ 415を含むフィードバッ ク・ループにより Ｉ_１＝ｋ_０・ｅｏ であって しかも演算増幅器46の総合ゲインＧは Ｇ＝ｋ_２・Ｚ_２ であるから となる。

また であるから となる 故に となり、広範囲なレンジを有す る信号減衰器が提供される。

なお直流インピーダンスと交流インピーダンス は異なる場合があるため、正確に となるためには、帰還インピーダンス素子47の交 流インピーダンスもＩ_１に逆比例していなければ ならない。即ち設計上、直流インピーダンスに比 例した交流インピーダンスを有するように注意し なければならない。同様にゲインＧの周波数特性 もフラットになるようインピーダンス素子 410を 選定する必要がある。

またハイパス・フィルタ42、 411としてコンデ ンサを用いることは既に述べた通りであるが、測 定の必要に応じて別個のハイパス・フィルタ（所 定のカットオフ周波数ｆｓを有する）を用いるこ とも可能である。この場合、ローパス・フィルタ 418はｆｓ以下の周波数のみを通貨させるよう構 成しておかなければならない。

第５図は本発明の他実施例による信号減衰器を 示したブロック図である。本実施例と第４Ａ図に 示した実施例との相違は、フィードバック・ルー プに一対のマルチプライヤ56が挿入されているこ とである。従ってマルチプライヤ56の出力電流Ｉ_３ は出力端子51における電圧ｅｏの３乗に比例する。

即ち であるから ｅｏ＝Ｇ・ｅｉ ｅｏ^４＝ｋｅｉ よって入力電圧の４乗根に比例した出力電圧が得 られるため、前記実施例（第４Ａ図参照）より更 に減衰レンジを拡張した信号減衰器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来技術による信号減衰 器を示した図、第４Ａ図ないし第４Ｃ図は本発明 の一実施例による信号減衰器全体を示したブロッ ク図、第５図は、本発明の他実施例による信号減 衰器全体を示したブロック図である。 40：入力端子、 41：出力端子、 42：ハイパス・フィルタ、43：ＲＭＳ回路、 45：可変ゲイン増幅器、 47：可変インピーダンス素子、 49：インピーダンス制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力信号中の直流成分がほぼ一定であり、
   制御 信号に比例する強度の光に照射される光検知器の 抵抗に比例する増幅度で入力信号を増幅する増幅 器と、前記増幅器に対し前記制御信号を与える手 段とを設け、前記制御信号は前記増幅器の出力の （ｎ−１）乗に比例するように発生され、もって 前記入力信号の振幅の広い範囲に渡って前記入力 信号のｎ乗根に比例する出力を前記増幅器に出力 させる信号減衰器。