JPH0993063A - オートゲインコントロール回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないステップ数で、広いダイナミックレン
ジでゲインを可変するＡＧＣ回路において、コストアッ
プを生じることなくノイズ問題を解消する。 【解決手段】 ゲイン可変手段でのゲイン可変範囲内に
おいて、ゲインレベルに応じたゲイン変化幅を設定す
る。即ちゲインとステップポジションの関係がノンリニ
アな状態となるように設定する。そしてゲイン可変手段
で入力信号に与えるゲインは、その際のゲインレベルに
応じたゲイン変化幅で、レベル検出手段で検出された信
号レベルに応じて変化させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えばオーディオ用
の記録装置などの電子機器において採用できるオートゲ
インコントロール回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】録音装置等において、入力信号のレベル
を一定化したり、もしくは過大レベルの入力を制限する
ための回路としてオートゲインコントロール回路（以
下、ＡＧＣ回路という）が従来より設けられている。

【０００３】このＡＧＣ回路としてはアナログ回路によ
り構成するものがあったが、近年、マイクロコンピュー
タのソフトウエア制御によるデジタルＡＧＣ回路とする
構成のものも増えている。デジタルＡＧＣ回路として構
成した場合、ＩＣ化による回路部品の削減や、低消費電
力化、低電圧化、コントロール特性の柔軟性の向上など
が利点がもたらされる。

【０００４】また、ＡＧＣ回路を単に過大入力レベルの
制限のために用いるだけでなく、これをマニュアルボリ
ューム回路としても利用し、つまり録音装置のユーザー
が録音レベルの調整を行なうための部位として兼用する
ことも行なわれている。

【０００５】ソフトウエア制御によるＡＧＣ回路の構成
としては、具体的には種々のものが考えられるが、一例
として図５にあげたようなものがある。即ち、端子４０
からの入力音声信号は入力アンプ４１を介して電子ボリ
ューム部４２に供給される。電子ボリューム部４２で
は、入力信号に対して、マイクロコンピュータによって
形成されているコントローラ４６の制御に基づいたゲイ
ンを与える。電子ボリューム部４２で所要のゲインが与
えられた信号はＡ／Ｄ変換器４３でデジタルデータに変
換され、端子４４から録音回路部などの所要の回路に出
力される。またＡ／Ｄ変換器４３の出力はレベル検出部
４５に供給される。レベル検出部４５はデジタルデータ
から入力音声信号のレベルを検出し、コントローラ４６
に供給する。

【０００６】このような構成において、コントローラ４
６は、レベル検出部４５による検出レベルに応じて電子
ボリューム部４２におけるゲインを可変制御すれば、い
わゆるＡＧＣ回路が実現されることになる。例えば入力
信号レベルが過大なレベルとなったときに、電子ボリュ
ーム部４２におけるゲインを低下させる制御を行なえば
よい。

【０００７】また、操作部４７においてユーザーが音声
信号入力レベルを設定することができる操作子を設ける
ようにし、その操作子の操作に応じてコントローラ４６
が電子ボリューム部４２におけるゲインの増減制御を行
なうようにすれば、このＡＧＣ回路はマニュアルボリュ
ーム回路としても兼用されることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ＡＧＣ回路では、次のようなノイズが発生してしまうと
いう問題点がある。まず、コントローラ４６が電子ボリ
ューム部４２におけるゲインを変化させる際に生じるク
リックノイズがあげられる。

【０００９】もう１つは、電子ボリューム部４２でのゲ
インを変化させる際に、その変化幅に起因するノイズが
ある。コントローラ４６は、入力信号レベルに応じて必
要なステップだけゲインを変化させていくことになる
が、変化幅に起因するノイズは、１ステップのゲインレ
ベルの変化幅を小さく設定すれば、変化幅に起因するノ
イズは問題のないレベルまでに低下させることができ
る。実験的には、例えば１ステップでのゲイン変化幅を
約0.25dB程度に設定すれば、このようなノイズを解消で
きた。

【００１０】ところが、上記のようにＡＧＣ回路をマニ
ュアルボリューム回路と兼用する場合は、ＡＧＣ回路に
おいてマニュアルボリューム回路として必要なだけのダ
イナミックレンジを設定する必要があり、これは例えば
７０ｄＢ以上となる。ダイナミックレンジを７０ｄＢ以
上としたときに、１ステップの変化幅を0.25dBとしてゲ
イン調整を行なうことを考えると、電子ボリュームにお
いて必要なゲイン可変ステップ数は２８０ステップ以上
となる。通常の電子ボリュームとしての素子の可変ステ
ップ数が１００ステップ程度であることを考えると、１
ステップの変化幅を0.25dBとしたい場合は、特殊な電子
ボリューム素子が必要になり、これは回路のコストアッ
プの要因となってしまう。このため、コストダウンを優
先させたい場合には、変化幅に起因するノイズは解消で
きないということになっていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
に鑑みて、例えばマニュアルボリューム回路として兼用
できるような広いダイナミックレンジを備えたＡＧＣ回
路において、コストアップを生じることなくノイズ問題
を解消できるようにするものである。

【００１２】このため、ゲイン可変手段でのゲイン可変
範囲内において、ゲインレベルに応じたゲイン変化幅を
設定する。そしてゲイン可変手段で入力信号に与えるゲ
インは、その際のゲインレベルに応じたゲイン変化幅
で、レベル検出手段で検出された信号レベルに応じて変
化させる制御を行なうようにする。また、さらに入力信
号がゼロレベルとなるタイミングにおいて、ゲイン可変
手段のゲインを変化させるようにする。

【００１３】ゲイン変化幅に起因するノイズは、入力信
号レベルが大きいレベルであるときに顕著なものとな
り、ゲインレベルが小さくなればなるほど、そのノイズ
は小さくなる。従って逆に言えば、ゲインレベルが小さ
いレンジにおいて１ステップでのゲイン変化幅を大きく
とっても実用上問題はない。そしてゲインレベルが大き
いレンジにおいて１ステップでのゲイン変化幅を小さく
するようにする。このようにゲインレベルとゲイン変化
幅の関係をノンリニアな状態とすることで、ノイズを解
消できる。また、ゲイン変化時のクリックノイズについ
ては、入力信号がゼロレベルとなるタイミングでゲイン
を変化させるようにすれば解消できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４により本発明の
実施の形態を説明する。この例は、実施の形態としての
ＡＧＣ回路を搭載した記録装置とする。図１は記録装置
の要部、特にＡＧＣ回路としての構成部分を示したブロ
ック図である。

【００１５】入力端子部１には、マイク入力端子２、ラ
イン入力端子３が設けられている。マイク入力端子２に
は外部のマイクロホンが接続され、マイクロホンによっ
て得られた音声信号が入力される。またライン入力端子
３には他の機器、例えばＣＤプレーヤ、テーププレーヤ
などの再生装置や放送受信装置などが接続され、それら
の機器から出力されるアナログ音声信号が入力される。

【００１６】入力端子部１には入力検出部４が設けられ
ている。入力検出部４は、例えばマイク入力端子２及び
ライン入力端子３としてのジャックの状態を検出するも
のであり、マイクロホンや他の機器との接続コードのプ
ラグが挿入されている状態と、接続されていない状態で
スイッチが切り換わる機構により形成される。つまり、
マイク入力端子２とライン入力端子３のどちらのジャッ
クに接続プラグが接続されているかを検出する部位とな
る。この入力検出部４によりマイク接続かライン接続か
が検出されるが、その検出情報はコントローラ１４に供
給される。

【００１７】マイク入力端子２から入力されたアナログ
音声信号はマイク入力アンプ５を介して入力スイッチ７
のＴ_M 端子に供給される。またライン入力端子３から入
力されたアナログ音声信号はライン入力アンプ６を介し
て入力スイッチ７のＴ_L 端子に供給される。入力スイッ
チ７で選択された音声信号は電子ボリューム部８に供給
され、所要のゲインが与えられ、そのレベルが増幅もし
くは減衰される。

【００１８】電子ボリューム部８の出力はＡ／Ｄ変換器
９においてデジタルデータに変換され、エンコーダ１０
に供給される。エンコーダ１０では、この記録装置にお
いて記録媒体にデータを記録するための所要のエンコー
ド処理を行なう。例えば変調処理、エラー訂正符号の付
加、各種制御データの付加等を行ない、記録フォーマッ
トに即した記録データを生成する。記録データは録音部
１１に供給され、記録ヘッドの動作により記録媒体に記
録される。エンコーダ１０及び録音部１１は、記録媒体
として採用する光磁気ディスクや磁気テープの種別、及
びその記録フォーマットに応じた構成がとられれば良
い。

【００１９】Ａ／Ｄ変換器９の出力は、レベル検出部１
２にも供給される。このレベル検出部はデジタルデータ
としての音声信号のレベルを検出していき、そのレベル
情報をコントローラ１４に供給する。なお、レベル検出
部１２は、エンコーダ１０の一部として構成することが
できる。特にエンコーダ１０としてのＩＣにおいて入力
信号のレベル検出機能が設けられている場合は、それを
レベル検出部１２として利用することで回路構成の簡略
化を計ることができる。

【００２０】コントローラ１４はマイクロコンピュータ
により形成される。この図１においてＡＧＣ回路として
機能する部位は、電子ボリューム部８、Ａ／Ｄ変換器
９、レベル検出部１２、及びコントローラ１４によるＡ
ＧＣ制御機能部位となるが、このコントローラ１４によ
るＡＧＣ制御機能としてはソフトウエアで構成される。
即ち、レベル検出部１２からのレベル情報に応じて、電
子ボリューム部８に対してゲイン制御指令Ｓ_VOL を出力
し、電子ボリューム部８において入力信号に与えられる
ゲインレベルを制御することで、ＡＧＣ動作が実現され
る。ゲイン制御指令Ｓ_VOL はゲインアップもしくはダウ
ン、及びそのゲイン変化の際の変化幅を指定する制御情
報となる。

【００２１】また、電子ボリューム部８はマニュアルボ
リューム部としての機能も兼用される部位となってい
る。この記録装置において録音動作を行なう場合、ユー
ザーは録音する入力信号のレベルを調整することになる
が、このため、録音レベルアップキー１５及び録音レベ
ルダウンキー１６が設けられ、この操作情報がコントロ
ーラ１４に供給されるようにしている。

【００２２】コントローラ１４は上記のようにレベル検
出部１２からのレベル情報に応じてゲイン制御指令Ｓ
_VOL を発生し、電子ボリューム部８のゲインを調整する
だけでなく、録音レベルアップキー１５の操作に応じて
電子ボリューム部８のゲインをアップさせ、また録音レ
ベルダウンキー１６の操作に応じて電子ボリューム部８
のゲインをダウンさせるように、ゲイン制御指令Ｓ_VOL
を発生させることになる。これにより、電子ボリューム
部８でのゲインレベルは、基本的に録音レベルアップキ
ー１５または録音レベルダウンキー１６の操作により調
整されたレベルとされたうえで、実際の音声信号入力時
（録音時）には、その入力レベルに応じて自動的にゲイ
ンレベルがアップ／ダウンされることになる。

【００２３】またコントローラ１４には入力検出部４か
らの検出情報が供給されるが、コントローラ１４はその
検出情報に応じて入力スイッチ７の切換制御を行なう。
つまりマイクロホンが接続された場合はＴ_M 端子を、ま
たライン接続された場合はＴ_L 端子を選択させる。さら
にコントローラ１４は、ライン入力かマイク入力かに応
じてゲイン制御指令Ｓ_VOL を発生させ、電子ボリューム
部８において入力音源に対して最適なゲインレベルを設
定することができる。

【００２４】表示部１３は、コントローラ１４の制御に
基づいて各種表示動作を行なう。例えば録音時には入力
レベルの表示を行なうことになるが、このためにコント
ローラ１４はレベル検出部１２からのレベル情報を用い
て表示制御することになる。

【００２５】電子ボリューム部８の構成として２つの例
を図２、図３に示す。図２の例では、電子ボリューム部
８は可変抵抗部２２、オペアンプ２４、ゼロクロス検出
部２６、ボリューム制御部２７を有している。図１にお
ける入力スイッチ７の出力は図２の端子２１から可変抵
抗部２２に供給される。

【００２６】この場合可変抵抗部２２では摺動子２３に
より全抵抗値を抵抗値Ｒｉ，Ｒｆに分割するものとなる
が、ここで抵抗値Ｒｉは入力抵抗、抵抗値Ｒｆは帰還抵
抗として機能し、オペアンプ２４とともに反転アンプを
形成することになる。つまり端子２５からの電子ボリュ
ーム部８の出力としては、入力信号に対してＲｆ／Ｒｉ
のゲインが与えられることになる。図１で説明したよう
に電子ボリューム部８が単にＡＧＣ機能のためのアッテ
ネータとされるだけでなく、マニュアルボリュームとし
ての機能も兼ねる場合、ゲインレベルの可変レンジは＋
２０ｄＢ〜−６３ｄＢ程度に設定される。

【００２７】Ｒｆ／Ｒｉの値は摺動子２３により可変さ
れるものであり、この摺動子２３の可変動作はボリュー
ム制御部２７によって行なわれる。ボリューム制御部２
７はコントローラ１４から供給されるゲイン制御指令Ｓ
_VOL に基づいて、指定された変化幅によりゲインをアッ
プ又はダウンさせるように摺動子２３を可変駆動する。

【００２８】またボリューム制御部２７が摺動子２３を
可変駆動するタイミングは、ゼロクロス検出部２６によ
って設定される。ゼロクロス検出部２６は電子ボリュー
ム部８の出力信号を監視しており、ゼロレベルとなるタ
イミングでボリューム制御部２７に対してタイミング信
号を出力する。ボリューム制御部２７では上記したゲイ
ン制御指令Ｓ_VOL に基づく摺動子２３の制御を、タイミ
ング信号が供給されたタイミングで実行することにな
る。信号がゼロレベルとなるタイミングでゲインを変化
させることで、いわゆるクリックノイズを解消できる。

【００２９】次に、電子ボリューム部８の構成として図
３の例では、可変抵抗部３２、オペアンプ３４、ゼロク
ロス検出部３６、ボリューム制御部３７を有している。
この場合、図１における入力スイッチ７の出力は図３の
端子３１から可変抵抗部３２に供給される。可変抵抗部
３２では摺動子３３により全抵抗値を抵抗値Ｒｈ，Ｒｌ
に分圧するものとなる。そして、その分圧抵抗値がオペ
アンプ３４の非反転入力への入力抵抗となる。つまり可
変抵抗部３２とオペアンプ３４で非反転アンプが形成さ
れることになる。

【００３０】従って端子３５からの電子ボリューム部８
の出力としては、入力信号に対してＲｌ／（Ｒｈ＋Ｒ
ｌ）のゲインが与えられる。なお、この場合０ｄＢ以上
にゲインを上げることはできないため、マニュアルボリ
ュームとしての機能も兼ねるためにゲインレベルの可変
レンジを＋２０ｄＢ〜−６３ｄＢ程度に設定したい場合
は、後段にアンプが必要となる。

【００３１】摺動子３３により可変動作はボリューム制
御部３７によって行なわれる。ボリューム制御部３７は
コントローラ１４から供給されるゲイン制御指令Ｓ_VOL
に基づいて、指定された変化幅によりゲインをアップ又
はダウンさせるように摺動子３３を可変駆動する。また
このようにボリューム制御部３７が摺動子３３を可変駆
動するタイミングは、ゼロクロス検出部３６からのタイ
ミング信号により、信号がゼロレベルとなるタイミング
で行なわれるように制御される。

【００３２】この図２又は図３のように構成される電子
ボリューム部８に対してコントローラ１４が行なうゲイ
ン可変制御について説明する。本例における電子ボリュ
ーム部８のゲインとコントローラ１４の制御動作におけ
るステップポジションの関係を図４に示す。電子ボリュ
ーム部８におけるゲイン変化は＋２０ｄＢ〜−６３ｄＢ
の間で可能とされるが、これがコントローラ１４により
１２８ステップで制御される。

【００３３】＋２０ｄＢ〜−６３ｄＢのレンジ、つまり
８３ｄＢのダイナミックレンジに対して１２８ステップ
で変化させるとすると、単純に計算した場合、１ステッ
プ当たりのゲイン変化幅は約０．６５ｄＢとなる。とこ
ろが、ゲイン変化時にノイズを生じさせないようにする
には、ゲイン変化幅は約０．２５ｄＢ程度とすることが
好適であると、実験的にわかった。このため＋２０ｄＢ
〜−６３ｄＢのレンジを１２８ステップで制御する場合
に、１ステップ当たり約０．６５ｄＢでゲインを可変し
ていくことは適当でない。一方ゲイン変化幅を約０．２
５ｄＢ程度としたい場合は、ステップ数として２〜３倍
程度に増やさなければならず、これも適当でない。

【００３４】ここで、ゲイン変化時にノイズを生じさせ
ないステップ幅は、ゲインが小さくなればなるほど、大
きくできるということがある。つまり低ゲイン時には、
或る程度大きい変化幅でもノイズの影響はない。そこで
本例では、図４のように電子ボリューム部８のゲインと
ステップポジションの関係がノンリニアな状態となるよ
うに設定し、１２８ステップで＋２０ｄＢ〜−６３ｄＢ
のレンジでゲインを可変設定できるようにしている。

【００３５】即ち、次の（表１）のように、各ゲインレ
ベルに応じて変化幅とステップ数を設定する。なお、こ
の（表１）における『Ａ』〜『Ｅ』のレンジにおけるゲ
インとステップの関係は、それぞれ図４に示す『Ａ』〜
『Ｅ』のようになる。

【００３６】

【表１】

【００３７】コントローラ１４はゲインの値と１ステッ
プ当たりのゲイン変化幅をこのように設定しており、電
子ボリューム部８のゲインを変化させる際には、その１
ステップ当たりのゲイン変化幅を、そのときのゲインレ
ベルに応じて制御することになる。

【００３８】例えばレベル検出部１２で検出された信号
レベルに基づいて電子ボリューム部８のゲインを１ステ
ップ分下げるように制御する場合において、そのときの
ゲインレベルが＋１０ｄＢであったと仮定すると、コン
トローラ１４は、０．２５ｄＢだけゲインを下げるとい
う内容のゲイン制御指令Ｓ_VOL を発生させるものであ
る。また、１ステップ分ゲインを上げるべき場合におい
て、そのときのゲインレベルが−５０ｄＢであったと仮
定すると、コントローラ１４は、４．０ｄＢだけゲイン
を上げるという内容のゲイン制御指令Ｓ_VOL を発生させ
る。

【００３９】このようにゲインの可変レンジの中でゲイ
ンとステップポジションの関係がノンリニアな状態とな
るように設定することで、１２８ステップで＋２０ｄＢ
〜−６３ｄＢという広いレンジでゲインを可変設定でき
るようになる。そして、ゲイン変化幅が大きいことに起
因するノイズについては、その影響が表われるハイゲイ
ンレベル時（＋２０ｄＢ〜＋３ｄＢ）において、ゲイン
変化幅が０．２５ｄＢとなるようにしていることで、解
消できる。また、このように１２８ステップで広いレン
ジでのゲイン可変をカバーできるようにしたことで、マ
ニュアルボリューム部として兼用されるＡＧＣ回路にお
いてコストダウンが実現できる。

【００４０】なお、この例ではマニュアルボリューム部
として兼用するために広いダイナミックレンジが必要と
されるＡＧＣ回路について説明したが、マニュアルボリ
ューム兼用以外の事情であっても、少ないステップ数で
広い可変レンジが必要とされるＡＧＣ回路において本発
明は有効である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のオートゲイ
ンコントロール回路は、ゲイン可変手段でのゲイン可変
範囲内において、ゲインレベルに応じたゲイン変化幅を
設定し、ゲイン可変手段で入力信号に与えるゲインは、
その際のゲインレベルに応じたゲイン変化幅で、レベル
検出手段で検出された信号レベルに応じて変化させるよ
うにしたため、少ないステップ数で広いレンジでのゲイ
ン可変を実現でき、例えばマニュアルボリューム部とし
て兼用されるＡＧＣ回路においてコストダウンが実現で
きるとともに、ゲイン変化幅に起因するノイズを解消で
きるという効果がある。

【００４２】さらに、入力信号がゼロレベルとなるタイ
ミングにおいて、ゲイン可変手段のゲインを変化させる
ようにすることで、ゲイン可変時のクリックノイズも解
消できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のＡＧＣ回路を含む記録装
置のブロック図である。

【図２】実施の形態の電子ボリューム部のブロック図で
ある。

【図３】実施の形態の電子ボリューム部の他の例のブロ
ック図である。

【図４】実施の形態の電子ボリューム部でのゲインとス
テップポジションの関係の説明図である。

【図５】デジタルＡＧＣ回路のブロック図である。

【符号の説明】

１ 入力端子部 ２ マイク入力端子 ３ ライン入力端子 ４ 入力検出部 ７ 入力スイッチ ８ 電子ボリューム部 ９ Ａ／Ｄ変換器 １０ エンコーダ １１ 録音部 １２ レベル検出部 １３ 表示部 １４ コントローラ １５ 録音レベルアップキー １６ 録音レベルダウンキー ２２，３２ 可変抵抗部 ２３，３３ 摺動子 ２４，３４ オペアンプ ２６，３６ ゼロクロス検出部 ２７，３７ ボリューム制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号に対するゲインを可変すること
   ができるゲイン可変手段と、 入力信号のレベルを検出するレベル検出手段と、 前記ゲイン可変手段でのゲイン可変範囲内において、ゲ
   インレベルに応じたゲイン変化幅を設定しているととも
   に、前記ゲイン可変手段で入力信号に与えるゲインを、
   その際のゲインレベルに応じたゲイン変化幅で、前記レ
   ベル検出手段で検出された信号レベルに応じて変化させ
   る制御を行なう制御手段と、 を備えて構成されることを特徴とするオートゲインコン
   トロール回路。
2. 【請求項２】 入力信号がゼロレベルとなるタイミング
   を検出するゼロクロス検出手段を備え、前記制御手段
   は、ゼロクロス検出手段によって検出されたタイミング
   で前記ゲイン可変手段のゲインを変化させることを特徴
   とする請求項１に記載のオートゲインコントロール回
   路。