JPH0828044B2

JPH0828044B2 - 過変調防止回路

Info

Publication number: JPH0828044B2
Application number: JP11905989A
Authority: JP
Inventors: 芳伊澤
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH02299304A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、たとえば、ビデオテープレコーダなどのFM
記録系などに設置されて記憶すべきオーディオ信号の過
変調を防止する過変調防止回路に関する。

従来の技術従来、ビデオテープレコーダのオーディオFM記録回路
では、第４図に示すように、記録すべきオーディオ信号
として左チャネル（Ｌ）側のオーディオ信号A_iが加えら
れると、このオーディオ信号A_iが可変抵抗などからなる
レベル調整回路１を経てノイズリダクション回路（NR）
２に加えられる。このノイズリダクション回路２では、
オーディオ信号A_iに対数二乗圧縮特性が付与されてダイ
ナミックレンジが圧縮される。このノイズリダクション
回路２を経たオーディオ信号A_iは、エンファシス回路
（EMPH）３に加えられ、FM記録のSN比を改善するため高
域成分が増強された後、オーディオリミッタ４に加えら
れて過変調を防止するためのレベル制限が行われる。オ
ーディオリミッタ４では、過変調を防止するため、その
過変調レベルが設定されており、その過変調レベルをオ
ーディオ信号A_iが越えた場合に、その信号振幅の制限が
行われる。

そして、このように処理されたオーディオ信号A_iはFM
変調器５に加えられ、FM変調器５では、オーディオ信号
A_iを変調信号とし、左チャネル（Ｌ）の場合、搬送波周
波数f_Lとしてたとば、1.3MHzの搬送波を以てFM変調が行
われる。また、右チャネル（Ｒ）のオーディオ信号A_iも
右チャネル側で左チャネル側との同様の信号処理の後、
FM変調が行われる。その場合、右チャネルでは、搬送波
周波数f_Rとしてたとえば、1.7MHzの搬送波を以てFM変調
が行われる。

各左右チャネルのFM信号A_FM(L,R)は、加算回路６によ
って合成され、その合成FM信号は記録増幅器７に加えら
れる。この合成FM信号は、記録増幅器７で増幅された
後、磁気ヘッド８に加えられ、記録媒体である磁気テー
プ９に対して映像信号とともに磁気記録される。

そして、磁気テープ９に記録されている合成FM信号
は、この記録系とは逆特性を持つFM再生回路を以て再生
され、左右のチャネルごとにオーディオ信号A_iとして取
り出される。

ところで、第５図のＪに示すように、通常の音声など
の低周波信号成分L_fに三味線などの振幅幅が狭く周波数
が高いバースト音などの高周波信号成分H_fを含むオーデ
ィオ信号A_iを記録する場合、このオーディオ信号A_iを第
４図に示したFM記録回路に加えると、第５図のＫに示す
ように、ノイズリダクション回路２を以て対数二乗圧縮
特性が付与された後、エンファシス回路３を以て高域成
分の増強が図られる。第５図のＫにおいて、C_Hは上限ク
リップレベル，C_Lは下限クリップレベルを表す。このよ
うに処理されたオーディオ信号A_oは、周波数変調された
後、磁気テープ９に記録されるので、これをFM記録回路
と全く逆特性を持つFM再生回路によって再生した場合、
第５図のＭに示すように、再生オーディオ信号A_pが得ら
れる。

この再生オーディオ信号A_pと第５図のＪに示すオーデ
ィオ信号A_iとを比較した場合、第５図のＭのB_fで示すよ
うに、高周波信号成分H_fの正負振幅の片側振幅のみが欠
落し、上下非対称となるためこれがパルス的な直流電圧
の変動となり、再生音にポップ音として生じることが確
認されている。すなわち、三味線音などのバースト音を
記録し、再生した場合には、記録時のオーディオリミッ
タ４におけるクリップ処理によって高周波信号成分H_fが
非対称にクリップされることが原因で、三味線と同期す
る状態で聴感上、耳障りな異常音を生じるのである。

そこで、オーディオ信号に含まれる三味線音などのバ
ースト音の高周波信号成分が到来したとき、回路特性を
変更して高周波信号成分の記録特性を改善し、再生時、
異常音の発生を抑えた第６図に示す如き過変調防止回路
が提案されている。

第６図において、記録すべきオーディオ信号A_iは、対
数二乗圧縮特性の付与によってダイナミックレンジを圧
縮するためのノイズリダクション回路20に加えられてい
る。このノイズリダクション回路20には増幅器21が設置
されており、この増幅器21には、たとえば、演算増幅器
が用いられる。オーディオ信号A_iは、増幅器21の非反転
入力端子（＋）に加えられて増幅され、その増幅出力
は、コントロール電流によって利得が変化する電流コン
トロール増幅器22に加えられる。電流コントロール増幅
器22の出力はNRエンファシス回路24により周波数特性を
持たせた上で前記増幅器21の反転入力端子（−）に帰還
経路23を通して帰還されている。

更にノイズリダクション回路20には増幅器21の出力で
あるオーディオ信号A_iの高域成分に周波数的な重み付け
を行うウェイティング（Weighing）回路26が設けられて
おり、このウェイティング回路26によって高域成分に周
波数的な重み付けを行った後、オーディオ信号A_iを検波
回路27で検波することによって得られた信号を抵抗R₁を
介してキャパシタ29に生じさせ、キャパシタ29で得られ
た検波出力が電圧・電流変換回路28に加えられている。
更に、この電圧・電流変換回路28の出力が電流コントロ
ール増幅器22に加えられている。従って、ノイズリダク
ション回路20では、電流コントロール増幅器22,検波回
路27,電圧・電流変換回路28等により構成された帰還経
路25が持つ二乗伸長特性によって対数二乗圧縮特性が付
与れさたオーディオ信号A_jが得られる。

このノイズリダクション回路20を経たオーディオ信号
信号A_jは、エンファシス回路30を以て高域成分の増強が
行われ、このエンファシス回路30を経て得られたオーデ
ィオ信号A_kはオーディオリミッタ40に加えられる。

オーディオリミッタ40では、過変調防止レベルとして
上限リミッティングレベルV_Hと下限リミッティングレベ
ルV_Lとが設定されており、上限リミッティングレベルV_H
および下限リミッティングレベルV_Lの範囲内にオーディ
オ信号A_kの振幅が制限される。オーディオリミッタ40を
以て振幅制限されたオーディオ信号A_nは、FM変調器50に
加えられる。

そして、エンファシス回路30の出力側にはエンファシ
ス回路から得られるオーディオ信号のレベルを検出して
オーディオ信号のピークレベルを圧縮する信号を発生す
るピークレベル圧縮信号形成回路80が設けられている。
このピークレベル圧縮信号形成回路80には、エンファシ
ス回路30から得られるオーディオ信号A_kのピークレベル
電圧V_Bを基準電圧として取り出すための分圧回路を成す
抵抗61,62が直列に接続されている。これら抵抗61,62の
接続点で検出されるオーディオ信号A_k0が、キャパシタ2
9をそのレベルに応じて急速充電するために設置された
急速充電回路60に加えられている。

急速充電回路60では、オーディオリミッタ40に対する
上限リミッティングレベルV_Hおよび下限リミッティング
レベルV_Lが基準レベルとして加えられており、これらの
リミッティングレベルV_H，V_Lを越える急速充電レベルV_s
が設定され、オーディオ信号A_k0のレベルが急速充電レ
ベルV_sを越えたとき、急速充電電流I_sを発生する。抵抗
61,62の分圧によってオーディオリミッティングレベル
と急速充電レベルとの関係をわずかにずらして設定して
いる。キャパシタ29は、帰還経路25によるオーディオ信
号A_jに基づく充電に無関係に急速充電電流I_sによって急
速に充電される。

この結果、キャパシタ29の充電電圧は、急速充電回路
60による補正を受け、補正された充電電圧を変換して得
られた電流によって電流コントロール増幅器22の利得が
増加するので、それに基づく特性付加がオーディオ信号
A_iに対して行われ、急速充電レベルを超えた部分の信号
圧縮が行われる。その特性付加出力としてオーディオ信
号A_jが得られる。

そして、上述のような急速充電を行う場合には、第７
図のＡに示すように、高周波信号成分H_fを持ったオーデ
ィオ信号A_iが増幅器21に加えられたとき、キャパシタ29
の充電特性は、急速充電を伴う場合、第７図のＢのB₁に
示すようになる。第７図のＢにおいて、B₂は急速充電を
伴わない場合を示す。このように急速充電を付加した場
合、エンファシス回路30を経て得られるオーディオ信号
A_kは、第７図のＣに示すように、キャパシタ29の充電電
圧の急速充電による増強に対応した振幅の減衰特性C₁が
得られ、破線で示した充電特性B₂に対応する減衰特性C₂
に比較し、瞬時のレベルの減衰が得られる。

このような減衰特性が付与されたオーディオ信号A_kを
オーディオリミッタ40に加えて振幅制限を施す、第８図
のＤに示すように振幅が調整され、その振幅D₁は急速充
電を伴わない振幅D₂に比較し、レベル低下によってオー
ディオリミッタ40による波形欠落時間が短くなる。

このような急速充電の有無によって振幅が異った高周
波信号成分H_fを低周波信号成分L_fに重畳させてオーディ
オ信号A_nを周波数変調した後、磁気記録したものを再生
すると、急速充電を伴わない場合には、第８図のＥに示
すように、振幅レベルに非対称性の欠落が生じるのに対
し、急速充電を伴った場合には、第８図のＦに示すよう
に、高周波信号成分H_fおよび低周波信号成分L_fの各レベ
ルが共に低下し、全体レベルが対称に低下するので、三
味線音などのバースト音を表す高周波信号成分H_fに伴う
異常音の発生が抑制される。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の過変調防止回路では、ピー
クレベルの圧縮を充分早くすると、キャパシタ29に急速
な充電がなされるが、放電時間は通常のノイズリダクシ
ョンの動作時定数と同じ設定になっているので、急速な
充電により充電電圧が高くなった分、ノイズリダクショ
ンのリカバリー時間が長くなってしまい、入力のオーデ
ィオレベルが恰も低下しているかのような印象を与えて
しまう。即ち、第６図の回路において、ピークレベル圧
縮信号形成回路80を働かせないときの自己録音・再生波
形（第９図）に対しピークレベル圧縮信号成形回路80を
働かせた場合には第10図のようにオーディオ信号の振幅
が全体的に縮んだ（即ちオーディオ信号のレベルが低く
なった）ようになり、元のレベルに戻るまでのリカバリ
ー時間が長くかかる。このリカバリー時間は、記録時に
キャパシタ29を急速充電してピークレベル圧縮を急速に
行うアタック時間が5msec位であるのに対し、70msecと
いう長い時間になる。

尚、第９図，第10図においてRSは記録系において第６
図のオーディオリミッタ40に入る前の波形、従ってFMエ
ンファシス30の出力の信号波形であり、PSは再生系にお
けるライン出力信号波形、従って上記テープからの再生
信号をFM復調し、更にディエンファシスや、ノイズリダ
クション，デコード回路等を経た後の再生オーディオ信
号波形である。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、
オーディオ信号のピークレベルを急速に圧縮するように
してもリカバリー時間が長くならないように工夫した新
規な過変調防止回路を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段上記の目的を達成するため本発明の過変調防止回路
は、オーディオ信号を検波しその検波出力によって第１
のキャパシタを充電し該充電電圧に応じて前記オーディ
オ信号に対数圧縮特性を付与するノイズリダクション回
路と、該ノイズリダクション回路を通過した前記オーデ
ィオ信号のレベルを検出し該検出出力によって第２のキ
ャパシタを急速に充電するピークレベル圧縮信号形成回
路と、前記第２のキャパシタの出力によっても前記対数
圧縮特性を施こすように前記第２のキャパシタの出力を
前記ノイズリタクション回路へ供給する手段とを備えた
構成となっている。

作用このような構成によると、ピークレベル圧縮信号はノ
イズリダクション用の第１のキャパシタとは分離され、
この第１のキャパシタの充放電に関与しない。そして、
ピークレベル圧縮信号は専用の第２のキャパシタで処理
するので、ノイズ圧縮のアタック及びリカバリーを早く
成すことができる。

実施例以下、本発明の実施例について説明する。本発明を実
施した第１図において、第６図の先行技術と同一部分に
は同一の符号を付して重複説明を省略する。本実施例に
おいて、65はピークレベル圧縮信号形成回路80に設けら
れた第２のキャパシタであり、充電抵抗R₃を介して急速
充電回路60に接続されると共に放電抵抗R₄と、第２の電
圧・電流変換回路85に接続されている。この第２の電圧
・電流変換回路85の出力電流は加算回路90でノイズリダ
クション用の第１の電圧・電流変換回路28からの出力電
流に重畳され、電流コントロール増幅器22へ印加され
る。即ち、本実施例ではピークレベル圧縮信号形成用の
キャパシタ65がノイズリダクション用の第１のキャパシ
タ29とは別個に設けられており、第1,第２のキャパシタ
29,65の出力電圧は電流に変換した状態で互いに加算さ
れるのである。従って、急速充電回路60で形成された電
流I_sによって第２のキャパシタ65が充電されるが、充電
抵抗R₃とによる時定数を短かくし、それによって電流コ
ントロール増幅器22での急速なレベル圧縮をオーディオ
信号に施すことができる。また、放電抵抗R₄の値も例え
ばR₃と同値に選ぶことによって電流コントロール増幅器
22での圧縮状態を迅速に解くことができる。

第１の電圧・電流変換回路からのノイズリダクション
電流I_NR，ピークレベル圧縮電流をI_PLCとすると、電流
コントロール増幅器22のゲインA_vの変化量（従って利得
変化温度）ΔA_vは、となる。ここで、I_PLCを一定とすると、ΔA_vは第２図に
示すようになる。この第２図から窺知できるようにI_NR
の小さいとき程、同じI_PLCに対しΔA_vが大きくなる。換
言すればオーディオ信号入力が小さいレベルから大きい
レベルに変化するとき程、I_PLCの利きが大きくなる。

第３図は第１の回路においてピークレベル圧縮信号形
成回路80がON状態のときのオーディオ信号の波形を第10
図に対応して示している。本実施例ではピークレベル圧
縮を受けた後、元の状態に復帰するリカバリー時間が短
かい（例えば15msec）ので、信号波形RSの振幅は全体的
に小さくならない。従って、三味線音などの成分に対し
ピークレベルの圧縮が行われても、それに伴なってオー
ディオ信号が低レベルになったような印象を与えること
がない。

発明の効果本発明によれば、ピークレベル圧縮信号はノイズリダ
クション回路のアタック，リカバリー時定数とは独立に
時定数設定できるので、ピークレベル圧縮のアタック時
間を短かくしても、そのリカバリー時間が従来のように
長くなってしまうということがなく、迅速なリカバリー
を実現できる。即ち、三味線音等に対するピークレベル
圧縮作用の余波を受けて該三味線など全体の音量が低下
し余韻が欠徐したり音の切れが悪くなることなく、オフ
セット等による耳ざわりなノイズを防止できる。

また、ノイズリダクション用の第１のキャパシタの出
力とピークレベル圧縮信号形成用の第２のキャパシタの
出力を合成するようにしていることにより、入力信号が
微小レベルから急激に立ち上がる程、ピークレベル圧縮
の利きが強くなり、ピークレベル圧縮の目的がより効果
的に達せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した過変調防止回路のブロック図
であり、第２図及び第３図はその説明図である。第４図
は従来のFM記録回路を示すブロック図であり、第５図は
その問題点を示す信号波形図である。第６図は従来の過
変調防止回路のブロック図であり、第７図，第８図，第
９図及び第10図はその説明図である。 20……ノイズリダクション回路,29……第１のキャパシ
タ,65……第２のキャパシタ,80……ピークレベル圧縮信
号形成回路,90……加算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーディオ信号を変調処理する前に過変調
防止を施こす過変調防止回路であって、オーディオ信号
を検波しその検波出力によって第１のキャパシタを充電
し該充電電圧に応じて前記オーディオ信号に対数圧縮特
性を付与するノイズリダクション回路と、該ノイズリダ
クション回路を通過した前記オーディオ信号のレベルを
検出し該検出出力によって第２のキャパシタを急速に充
電するピークレベル圧縮信号形成回路と、前記第２のキ
ャパシタの出力によっても前記オーディオ信号に対数圧
縮特性を施こすように前記第２のキャパシタの出力を前
記ノイズリダクション回路へ供給する手段とを備えた過
変調防止回路。