JPS5830765B2 - ト−ンコントロ−ル回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音響装置における増幅器を用いたトーンコント
ロール回路に関する。

従来、トーンコントロール回路には第１図、第２図およ
び第３図に示すＣＲ減衰型、ＢＡＸ型および負帰還型の
トーンコントロール回路が用いうしているＯＣＲ型トー
ンコントロール回路は第１図に示す如く、抵抗１．２，
３，４，５，６、可変抵抗器７．８、コンデンサ９，１
０，１１．１２からなり、抵抗およびコンデンサにより
減衰特性に周波数の選択性を持たせることで、高域、低
域の上昇もしくは下降を行わせるものである。

いまコンデンサ９，１０，１１．１２のリアクタンスが
大きく開放とみなせる周波数においては第１Ａ図の等何
回路となり、またコンデンサ９゜１０．１１．１２のり
アクタンスが小さく短絡とみなせる周波数においては第
１Ｂ図の等価回路となる。

第１Ａ図および第１Ｂ図に示した等価回路の伝達関数は
全く異なっており、同じ抵抗値変化率特性を有する可変
抵抗器を使用した場合、可変抵抗器の摺動子の位置に対
するブースト、およびカットの比率が全く異なり、可変
抵抗器の摺動子の位置に対するブースト、カット量の変
化が横軸に周波数ｆを縦軸にトーンコントロール回路の
出力比ｄＢを、パラメータに可変抵抗器の摺動子の回転
角度をとって示せば第１Ｃ図に示す如く低域と高域とで
異なる。

また回路挿入損失が大きく、入力インピーダンスが低い
欠点があった。

また、ＢＡＸ型トーンコントロール回路は第２図に示す
如く、抵抗１３，１４，１５，１６、可変抵抗器１７，
１８、コンデンサ１９，２０，２１および反転型増幅器
２２とで構威し、入力端子ＩＮと増幅器２２の反転入力
端子との間の入力インピーダンスと、出力端子ＯＵＴと
増幅器２２の反転入力端子との間の帰還インピーダンス
との比で回路の利得、および周波数特性を決定するもの
である。

いまコンデンサ１９，２０．２１のりアクタンスが大き
くて開放とみなせる周波数での等価回路は第２Ａ図に示
す如くになり、またコンデンサ１９゜２０．２１のりア
クタンスが小さくて短絡とみなせる周波数においては第
２Ｂ図に示す等価回路となる。

この第２Ａ図および第２Ｂ図から明らかな如く、伝達関
数を求めるまでもなく可変抵抗器の抵抗値変化率特性の
曲線が同一の可変抵抗器を使用したとき可変抵抗器の摺
動子の位置に対するブースト、カットの比率が異なって
いる。

また、入力信号と出力信号との間に位相の反転が存在す
ること、入力インピーダンスが低いことの欠点を有して
いる。

また、負帰還型のトーンコントロール回路は第３図に示
す如く、抵抗２３，２４，２５，２６゜２７、可変抵抗
器２８，２９、コンデンサ３０゜３Ｌ３２，３３からな
る第１図に示したＣＲ型トーンコントロール回路と同形
の回路を非反転増幅器３４の負帰還回路に接続し、高域
、低域の上昇もしくは下降を行わせるものである。

このトーンコントロール回路は第１図に示したＣＲ型ト
ーンコントロール回路のブーストとカットが逆になるの
みで、同じ抵抗値変化率特性を有する可変抵抗器を使用
した場合、可変抵抗器の摺動子の位置に対するブースト
、カット量の変化が高域と低域とで異なり、かつゲイン
を有する欠点があった。

本発明は上記にかんがみなされたもので、上記の欠点を
解消して、入力に対する出力の位相が反転せず、周波数
特性がフラット時にゲインが１であるトーンコントロー
ル回路を提供することを目的とする。

以下、本発明を実施例により説明する。

第４図は本発明の第１の実施例のトーンコントロール回
路のブロック図である。

第４図において、４０は入力インピーダンスは十分高く
、出力インピーダンスは十分低く、利得の十分大きい理
想増幅器で非反転型の増幅器である。

入力端子ＩＮに印加される入力信号電圧を増幅器４０に
印加し、増幅器４０の出力電圧をインピーダンス回路網
４１および４２の直列回路に印加して分圧し、インピー
ダンス回路網４２に印加される電圧を増幅器４０に負帰
還するとともに、増幅器４０の出力電圧をインピーダン
ス回路網４３および４４の直列回路に印加し、インピー
ダンス回路網４３と４４との共通接続点を出力端子０Ｔ
ＩＪＴに接続し、インピーダンス回路網４４に印加され
る電圧を出力するように構成する。

インピーダンス回路網４１および４２で高域回路または
低域回路を、インピーダンス回路網４３および４４で低
域回路または高域回路を構成する。

いま、上記の如く構成したトーンコントロール回路にお
いて、各高域および低域回路中の可変要素を、たとえば
前記可変要素の中点位置において、インピーダンス回路
網４１，４２，４３および４４のインピーダンス値をそ
れぞれＺｌ 、 Ｚ２ 、 Ｚ３およびＺ４どすれば、
Ｚｌ（Ｓ）＝αＺ２．Ｚ３二αＺ４の関係に設定する。

第４図に示したトーンコントロール回路の伝達関数Ｔｆ
（Ｓ）は となる。

従って、前記可変要素の中点位置において、如何なる周
波数においても伝達関数は一定値ｌとなり、全周波数に
対してフラットな特性となる。

すなわち、周波数特性がフラット時にトーンコントロー
ル回路のゲーンが１となる。

また入力に対する出力の位相が反転することもない。

つぎに第２の実施例について説明する。

第５図は本発明の第２の実施例のトーンコントロール回
路のブロック図である。

第５図において４０は第４図の場合と同様理想増幅器で
、非反転型の増幅器である。

入力端子ＩＮに印加される入力信号電圧をインピーダン
ス回路網４５および４６からなる直列回路に印加して分
圧し、インピーダンス回路網４６に印加される電圧を増
幅器４０に印加し、増幅器４０の出力電圧をトーンコン
トロール回路の出力とするとともに、増幅器４０の出力
電圧をインピーダンス回路網４７および４８からなる直
列回路に印加して分圧し、インピーダンス回路網４８に
印加される電圧を増幅器４０に負帰還するように構成す
る。

インピーダンス回路網４５および４６で高域回路または
低域回路を、インピーダンス回路網４７および４８で低
域回路または高域回路を構成する。

いま第５図に示した如く構成したトーンコントロール回
路において、各インピーダンス回路網、４５．４６，４
７および４８のインピーダンス値をＺ５ 、 Ｚ６ 、
Ｚ７およびＺ８で表わし、高域および低域回路中の可
変要素をたとえば前記可変要素の中点位置において、Ｚ
５（Ｓ）＝αＺａ（Ｓ）、Ｚ、、（Ｓ）αＺ８（Ｓ）の
関係に設定する。

Ｓはｊ２πｆである。ｆは周波数である。

第５図に示したトーンコントロール回路の伝達関数Ｔｆ
（Ｓ ）は となる。

従って、前記可変要素の中点位置において、如何なる周
波数においても伝達関数は一定値１となり、全周波数に
対してフラットな周波数特性となる。

すなわち周波数特性がフラット時にトーンコントロール
回路のゲ′インが１となる。

また入力に対する出力の位相が反転することもない。

つぎに第１の実施例の適用例について説明する。

第６図は本発明の第１の実施例のトーンコントロール回
路の適用例の回路図である。

第６図において４０は理想増幅器であり、かつ非反転増
幅器である。

増幅器４０の出力端と接地端子との間に抵抗５０、コン
デンサ５１、可変抵抗器５２、コンデンサ５３、抵抗５
４の順序に接続した直列回路を接続し、増幅器４０の出
力端と可変抵抗器５２の摺動片との間に抵抗５５を、可
変抵抗器５２の摺動片と接地端子との間に抵抗５６をそ
れぞれ接続し、可変抵抗器５２の摺動中を増幅器４０の
反転入力端子に接続して高域回路を構成し、抵抗５６に
印加される電圧を増幅器４０に負帰還するように構成す
る。

一方、増幅器４０の出力端と接地端子との間に抵抗５７
、可変抵抗器５８、抵抗５９の直列回路を接続し、抵抗
５７と可変抵抗器５８の抵抗体との共通接続点と可変抵
抗器５８の摺動子との間に、および抵抗５９と可変抵抗
器５８の抵抗体との共通接続点と可変抵抗器５８の摺動
子との間にそれぞれ各別にコンデンサ６０．６１を接続
し、かつ増幅器４０の出力端と可変抵抗器５８の摺動子
との間に抵抗６２を、可変抵抗器５８の摺動子と接地端
子との間に抵抗６３を接続して低域回路を構威し、抵抗
６３に印加される電圧を出力端子ＯＵＴに導くように構
成する。

いま抵抗５０，５４，５５，５６，５７，５９゜６２お
よび６３の抵抗値をＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４゜Ｒ５，Ｒ
６，Ｒ７およびＲ８とし、コンデンサ５１゜５２．６０
および６１の容量をＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４とし、
可変抵抗器５２の摺動子と可変抵抗器５２の抵抗体のコ
ンデンサ５１と接続された一端との間の抵抗値をｒｌ、
可変抵抗器５２の抵抗体とコンデンサ５２と接続された
他端と可変抵抗器５２の摺動子との間の抵抗値をｒ２、
同様に可変抵抗器５８の摺動子と、可変抵抗器５８の抵
抗体と抵抗５７との共通接続点との間の抵抗体の抵抗値
および抵抗５９との共通接続点との間の抵抗体の抵抗値
をそれぞれｒ３．ｒ４とする。

可変抵抗器５２および５８の回転角に対する抵抗値変化
率は第１図に示す如く線対称のものを使用する。

たとえば可変抵抗器５２の抵抗変化特性がＣ型とすれば
可変抵抗器５８の抵抗変化特性がＡ型である。

いま、可変抵抗器５２および５８を回転角に対する機械
的中央すなわち各可変抵抗器５２および５８の摺動子が
５０％の位置にあるときの可変抵抗器５２および５８の
抵抗値ｒ１〜ｒ４をそれぞれｒＣｌ ＋ ｒＣ２ｐ ｒ
Ｃ３およびｒＣ４とし蔦に選択する。

従って、可変抵抗器５２および５８が機械的中点にある
ときの第６図の伝達関数Ｔｆ（Ｓ）はＴｆ （Ｓ ）二
ｌ となり全周波数に対してフラットな周波数特性時にトー
ンコントロール回路のゲ゛インは１となる。

また可変抵抗５２または５８の摺動子の位置を変えて抵
抗値ｒｌ 、 ｒ２またはｒ３．ｒ４の比を変えて高域
、低域のブースト、カットを行うのは従来と同様である
。

いま、可変抵抗器５２および５８には回転角度に対する
抵抗変化率が第７図に示す如き線対称の可変抵抗器を用
いたのは、可変抵抗器の摺動子を右に回転させて高域お
よび低域においてブーストの、左に回転させてカットの
特性を得るためである。

従ってブーストおよびカットの特性を得るための可変抵
抗器の回転方向を上記に限定しなければ可変抵抗器の抵
抗値の変化率が線対称のものでなく同一変化率を有する
可変抵抗器でもよい。

つぎに、第６図に示したトーンコントロール回路におい
て、コンデンサ５１．５３．６０および６１のリアクタ
ンスが大きく開放とみなせる周波数における等価回路は
第６Ａ図に示す回路で表わされ、またコンデンサ５Ｌ５
３，６０および６１のリアクタンスが小さく短絡とみな
せる周波数における等価回路は第６Ｂ図に示す回路で表
わされる。

尚抵抗６２′および６３′はそれぞれ抵抗５７と６２の
並列抵抗および抵抗５９と６３の並列抵抗である。

第６Ａ図および第６Ｂ図から明きらかな如く、両図に示
した等価回路の伝達関数は同形であり、かつ第６Ａ図お
よび第６Ｂ図のＡ点において帰還側の回路と出力側の回
路とが完全に分離して考えとなるように選択すれば、高
域のブーストと低域のカット、高域のカットと低域のブ
ーストの特性は可変抵抗器の抵抗値の変化とほとんど同
じ変化をする。

従って、いま可変抵抗器５２および５８にＣ型またはＡ
型の回転角度対抵抗値変化率が一定の割合で変化する特
性を有する可変抵抗器を使用すれば、低域のブーストお
よびカット、高域のブーストおよびカットの各特性は、
第８図に示す如く横軸に周波数ｆを、縦軸にトーンコン
トロール回路の出力比ｄＢを、パラメータに可変抵抗器
の回転角度をとって示せば可変抵抗器５２および５８の
回転角度に対してほぼ同じ割合で変化する特性が得られ
る。

また、前述の如く可変抵抗器５２．５８にそれぞれＣ型
、Ａ型の回転角度対抵抗値変化率を有する可変抵抗器を
用いれば、上記と同様に可変抵抗器５２および５８の回
転角度に対してほぼ同じ割合で変化するブーストおよび
カット特性が得られるとともに可変抵抗器５２および５
８の同一回転方向に対してブーストまたはカットの特性
が得られる。

つぎに第６図に示したトーンコントロール回路の変形実
施例について説明する。

第９図は第６図に示したトーンコントロール回路の変形
実施例の回路図であり、第９図に示したトーンコントロ
ール回路は第６図に示したトーンコントロール回路の高
域回路と低域回路とを相互に入れ替えたものであり、低
域回路は抵抗６４゜６５．６６．６８、可変抵抗器６７
、コンデンサ６９．７０からなり第６図に示した回路の
低域回路と同形の回路で構威し、増幅器４０の出力を分
圧して増幅器４０の反転入力端子に負帰還し、高域回路
は抵抗７１．７５，７６．７７、可変抵抗器７３、コン
デンサ７２．７４からなり第６図に示した回路の高域回
路と同形の回路で構成し、増幅器４０の出力を分圧して
出力端子ＯＵＴに出力するように構成する。

この第９図に示したトーンコントロール回路においても
、抵抗６６．６８，６４，６５，７１ 。

７５．７６および７７の抵抗値をＲｌｏ、Ｒ１１，Ｒ１
□。

Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ１６およびＲ１□としコン
デンサ６９゜７０．７２および７５の容量をＣ１ｏ、Ｃ
１□、Ｃ１２およびＣ１３とし、可変抵抗器６７の摺動
子が機械的中点に位置しているときの可変抵抗器６７の
抵抗体と抵抗６６および６８との接続点と、可変抵抗器
６７の摺動子との間の抵抗体の抵抗値をｒｌｏＣおよび
ｒｌｌｃとし、また可変抵抗器７３の摺動子が機械的中
点に位置しているときの可変抵抗器７３の抵抗体とコン
デンサ７２および７４との接続点と、可変抵抗器７３の
摺動子との間の抵抗体の抵抗値をｒ１２ｃおよびｒ１３
ｃとした場合 に選択すれば、第６図に示したトーンコントロールと同
様に周波数特性のフラットの時にトーンコントロール回
路のゲインは１となるとともに、高域および低域のブー
ストおよびカット特性は可変抵抗器６７および７３の抵
抗値の変化とほとんど同じ変化をし、可変抵抗器６７お
よび７３の回転角度対抵抗値変化率が一定の割合で変化
するＡ型またはＣ型の特性を有する可変抵抗器を用いれ
ば第８図と同一のブーストおよびカット特性を得ること
ができる。

つぎに第２の実施例の適用例について説明する。

第１０図は本発明の第２の実施例のｌ・−ンコントロー
ル回路の適用例の回路図である。

第１０図において４０は理想増幅器であり、かつ非反転
増幅器である。

入力端子ＩＮと接地端子との間に抵抗７８、コンデンサ
７９、可変抵抗器８０、コンデンサ８１、抵抗８２の直
列回路を接続するとともに、可変抵抗器８０の摺動子と
入力端子ＩＮおよび接地端子との間にそれぞれ抵抗８３
および８４を各別に接続し、可変抵抗８０の摺動子を増
幅器４０の非反転入力端子に接続して、入力端子ＩＮお
よび接地端子との間に印加される入力信号電圧を分圧し
て増幅器４０に印加するようにして高域回路を構成し、
一方、増幅器４０の出力を出力端子ＯＵＴに導き、かつ
出力端子ＯＵＴと接地端子との間に抵抗８７、可変抵抗
器８８、抵抗８９の直列回路を接続し、可変抵抗器８８
の摺動子と出力端子ＯＵＴおよび接地端子との間にそれ
ぞれ抵抗８５および８６を各別に接続するとともに、可
変抵抗器８８の摺動子と、可変抵抗８８の抵抗体の両端
との間にそれぞれコンデンサ９０および９１を各別に接
続し、可変抵抗器８８の摺動子を増幅器４０の反転入力
端子に接続して増幅器４０の出力を分圧して増幅器４０
に負帰還するようにして低域回路を構成する。

この第１０図に示したトーンコントロール回路において
も、抵抗７８．８２．８３，８４．８５゜８６．８７お
よび８９の抵抗値をＲ３□、Ｒ３□＋ Ｒ３３ｊＲ、Ｒ
、Ｒ、ＲおよびｌＲ３ｇとし、コンデ３４ ３５
３６ ３７ンサ７９，８１，９０および
９１の容量をＣ３□。

Ｃ３゜、Ｃ３３およびＣ３４とし、可変抵抗器８０の抵
抗体のコンデンサ８０との接続点およびコンデンサ８１
との接続点と可変抵抗器８０の摺動子が機械的中点にあ
るときの摺動子との間の抵抗値をｒ３□。

、ｒ３□。とじ、可変抵抗器８８の抵抗体の抵抗８７お
よび８９との接続点と可変抵抗器８８の摺動子が機械的
中点にあるときの摺動子との間の抵抗値をｒ３３（＋
ｒ３４Ｃとした場合 に選択し、可変抵抗器８０および８８にＣ型またはＡ型
の回転角対抵抗値変化率特性の可変抵抗器を用いれば第
６図に示した適用例と同一の作用効果を得ることができ
る。

つぎに第１０図に示したトーンコントロール回路の変形
実施例について説明する。

第１１図は第１０図に示したトーンコントロール回路の
変形実施例の回路図であり、第１０図に示したトーンコ
ントロール回路の高域回路と低域回路を相互に入れ替え
たものであり、低域回路は抵抗９２，９４，９８，９９
、可変抵抗器９３゜コンデンサ９５．９６からなり、第
１０図に示した回路の低域回路と同形の回路で構成し、
高域回路は抵抗１００，１０１．１０２，１０６、可変
抵抗器１０４、コンデンサ１０３，１０５からなり第１
０図に示した回路の高域回路と同形の回路で構成する。

第１１図に示したトーンコントロール回路において各可
変抵抗器にＣ型またはＡ型の回転角対抵抗値変化率特性
の可変抵抗器を用い、各抵抗の抵抗値およびコンデンサ
の容量比を第１０図のトーンコントロール回路の場合と
同様に選択すれば、第１０図に示したトーンコントロー
ル回路と同様の作用を行い、周波数特性のフラット時に
トーンコントロール回路のゲ゛インは１となるとともに
、第８図に示したと同様の高域および低域のブーストお
よびカット特性を得ることができる。

以上説明した如く本発明によれば、増幅器は非反転増幅
器が用いられるため入力に対する出力の位相は反転しな
い。

また、周波数特性がフラット時のゲインは１となるため
多数の増幅器が直列に接続される前置増幅器等に挿入す
る場合に、ゲインの設定が容易となる。

また、高域回路と低域回路との間に全く干渉がなく、高
域回路と低域回路とを完全に分離して考えて良く、各定
数の設定が容易となる。

また、高域回路および低域回路を構成する抵抗の抵抗値
、コンデンサの容量および可変抵抗器の回転角対抵抗変
化率特性を選択することにより、高域および低域のブー
ストおよびカット量の変化を高域回路および低域回路で
同一とすることが容易に行える効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＣＲ減衰型トーンコントロール回路の回
路図。 第１Ａ図および第１Ｂ図は第１図のトーンコントロール
回路の等価回路。 第１Ｃ図は第１図のトーンコントロール回路の特性曲線
。 第２図は従来のＢＡＸ型トーンコントロール回路の回路
図。 第２Ａ図および第２Ｂ図は第２図のトーンコントロール
回路の等価回路。 第３図は従来の負帰還型トーンコントロール回路の回路
図。 第４図は本発明の第１の実施例のトーンコントロール回
路のブロック図。 第５図は本発明の第２の実施例のトーンコントロール回
路のブロック図。 第６図は第４図の適用例のトーンコントロール回路の回
路図。 第６Ａ図および第６Ｂ図は第６図のトーンコントロール
回路の等価回路。 第７図は可変抵抗器の回転角度対抵抗値変化率特性曲線
。 第８図は第６図のトーンコントロール回路の特性曲線。 第９図は第６図のトーンコントロール回路の変形実施例
の回路図。 第１０図は第５図の適用例のトーンコントロール回路の
回路図。 第１１図は第１０図のトーンコントロール回路の変形実
施例の回路図。 ４０；非反転増幅器、４１，４２，４３，４４゜４５．
４６，４７および４８；インピーダンス回路網、５２，
５８，６７．７３，８０，８８，９３および１０４：可
変抵抗器、５ｔ 、５３，６０゜６１．６９，７０，７
２，７４，７９，８１，９０゜９１．９５，９６，１０
３および１０５：コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負帰還型トーンコントロール回路であって非反転増
   幅器の出力端に前記非反転増幅器の出力電圧を分圧する
   第１のおよび第２のインピーダンス回路網を接続し、前
   記第１のおよび第２のインピーダンス回路網により高域
   または低域回路を構成し、かつ前記第２のインピーダン
   ス回路網に印加される電圧を前記非反転増幅器に帰還し
   、前記非反転増幅器の出力電圧を分圧する第３および第
   ４のインピーダンス回路網を接続し、前記第３のおよび
   第４のインピーダンス回路網を前記第１および第２のイ
   ンピーダンス回路網が高域回路のときは低域回路で構成
   し前記第１のおよび第２のインピーダンス回路網が低域
   回路のときは高域回路で構成し、かつ前記第４のインピ
   ーダンス回路網に印加される電圧をトーンコントロール
   回路の出力とし、トーンコントロール回路の周波数特性
   のフラット時に前記第１のおよび第２のインピーダンス
   回路網のインピーダンス比と前記第３のおよび第４のイ
   ンピーダンス回路網のインピーダンス比とをともに零を
   除く同一の実数となるように構成したことを特徴とする
   トーンコントロール回路。 ２ 負帰還型トーンコントロール回路であって入力端子
   に印加される入力電圧を分圧する第１のおよび第２のイ
   ンピーダンス回路網を接続し、前記第１のおよび第２の
   インピーダンス回路網により高域または低域回路を構成
   し、かつ前記第２のインピーダンス回路網に印加される
   電圧を非反転増幅器の非反転入力端子に印加し、前記非
   反転増幅器の出力をトーンコントロール回路の出力とす
   るとともに、前記非反転増幅器の出力端にその出力電圧
   を分圧する第３のおよび第４のインピーダンス回路網を
   接続し、前記第３のおよび第４のインピーダンス回路網
   を前記第１のおよび第２のインピーダンス回路網が高域
   回路のときは低域回路で構成し前記第１および第２のイ
   ンピーダンス回路網が低域回路のときは高域回路で構成
   し、かつ前記第４のインピーダンス回路網に印加される
   電圧を前記非反転増幅器の反転入力端子に帰還し、トー
   ンコントロール回路の周波数特性がフラットの時に前記
   第１のおよび第２のインピーダンス回路網のインピーダ
   ンス比と前記第３のおよび第４のインピーダンス回路網
   のインピーダンス比とをともに零を除く同一の実数とな
   るように構成したことを特徴とするトーンコントロール
   回路。