JPS60237705A - 周波数復調回路 - Google Patents

周波数復調回路

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JPS60237705A
JPS60237705A JP9284084A JP9284084A JPS60237705A JP S60237705 A JPS60237705 A JP S60237705A JP 9284084 A JP9284084 A JP 9284084A JP 9284084 A JP9284084 A JP 9284084A JP S60237705 A JPS60237705 A JP S60237705A
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耕治 鹿庭
Shigeyuki Ito
滋行 伊藤
Yoshizumi Wataya
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/02—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by detecting phase difference between two signals obtained from input signal

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Signal Processing Not Specific To The Method Of Recording And Reproducing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、フェーズロックループによって形成されたI
C(集積回路)化に好適な周波数復調回路に関する。
〔発明の背景〕
従来より、情報信号を記録再生するための方法として、
周波数変調(以下、FM変調という)方式による方法が
広く用いられている。この方法をビデオテープレコーダ
(VTR)における音声信号の記録再生を例にして説明
すると、一般に、 VTRにおいては、輝度信号はFM
変調され、また、色度信号はFM変調輝度信号の周波数
帯域の下側に低減変換されて記録されておシ、その場合
、FM変調された音声信号をFM変調輝度信号の周波数
帯域と低域変換色度信号の周波数帯域との間に周波数多
重して記録する方法が知られている。
第1図はかかる音声FM多重記録方式におけるFM変復
調回路の一従来例を示すブロリク図であって、1はAG
C回路(自動利得制御回路)、2はダイナミックレンジ
圧縮回路、3はスイッチ回路、4はLPF (低域通過
フィルタ)、5は−(電圧制御形発振器)、6は位相検
波回路、7はループフィルタ、8はダイナミックレンジ
伸長回路、9は記録増幅器、10は再生増幅器、11は
磁気テープ、12は磁気ヘッドであシ、また、破線で囲
まれた部分がIC構成となっていて、101〜107が
ICピン端子である。
同図において、記録時には、スイッチ回路6は端子A側
に閉じ、VCO5がFM変調器として動作する。ICビ
ン端子101から供給された音声信号は、AGC回路1
でレベル調整され、ダイナミックレンジ圧縮回路2で所
定のダイナミックレンジとなるように圧縮される。ダイ
ナミックレンジ圧縮回路2からの音声信号は、スイッチ
回路を介してVCO5に供給される。VCO5は、供給
され次音声信号に応じて発振周波数が変化し。
FM音声信号を出力する。このFM音声信号は、ICビ
ン端子106から記録増幅器9に供給されて増幅され、
磁気ヘッド12に供給されて磁気テープ11に記録され
る。
一方、スイッチ回路5からの音声信号は、 ICピン端
子103,104間に外付けされたLPF aを介して
ダイナミックレンジ伸長回路8に供給され、そこでダイ
ナミックレンジ圧縮回路2で圧縮された分伸長され、I
Cビン端子105からモニタ信号として出力される。
次に、再生時においては、スイッチ回路3け端子B側に
閉じ、VCO5、位相検波回路6およびICビン端子1
02に外付けされたループフィルタによるフェーズロッ
ククレープでもって周波数復調回路が形成される。
そこで、磁気ヘッド12によシ、磁気テープ11から再
生されたFM音声信号は、再生増幅器10で増幅され、
Vピン端子107から位相検波回路6に供給される。位
相検波回路6には、また、 VCO5の出力信号が供給
され、この出力信号によってFM音声信号は位相検波さ
れる。位相検波回路6の出力信号はループフィルタ7、
スイッチ回路を介し、VCO5に供給されるとともに、
 LPF4で帯域制限されてFM音声信号のキャリア成
分が充分に減衰され、さらに、ダイナミックレンジ伸長
回路8を通ってICピン端子105に出力される。この
ICピン端子105に得れる出力信号が周波数復調され
た音声信号である。
ところで、第1図のループフィルタにハ、第2図(−)
に示すラグリードフィルタが一般に用いられる。同図(
h)はラグフィルタであって、入・出力端子間の抵抗R
1と、出力端子、接地端子間に設けられたコンデンサC
1とからなる。ラグリードフィルタは、このラグフィル
タのコンデンサC1に直列に抵抗R2を接続したもので
ある。第5図(cL)はラグリードフィルタの振幅特性
を、同図(A)は同じく位相特性を夫々示す。第3図(
eL)における周波数へ、f!け夫々、fl:′:2π
C1・(R1+R2) ”°゛°°″−(11” = 
2yr(’1−R2・”””’ ”で表わされ、したが
って、ラグリードフィルタは、ラグフィルタに比べ、フ
ェーズロックループの位相余裕が大きく、また、引込範
囲が広くなるという特徴を有する。
しかしながら、かかるラグリードフィルタからなるルー
プフィルタの出力信号f FM復調された音声信号とす
ると、FM信号のキャリア成分が充分減衰されないため
に、第11に゛示すようにLPF 4が必要となる。し
たがって、部品点数が多くなる。特に、周波数復調回路
8IC化するに際しては、このLPF 4は外付は部品
となるために、外付部品が多くなるばかシでなく、この
ためのICピン端子が必要となシ、コストの面で問題が
ある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、フェーズ
ロックループの引き込み特性などの性能を劣化させるこ
となく、ICピン端子数を低減できるようにした周波数
復調回路を提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成する几めに、本発明は、フェーズロック
ループのループフィルタはラグフィルタ特性とリードフ
ィルタ等性を有し、位相検波回路の出力信号をラグフィ
ルタ特性で帯域制限して不要高域成分が充分に減衰した
復調信号を得、かつ、該位相検波回路の出力信号をラグ
フィルタ特性とリードフィルタ特性で帯域制限して電圧
制御形発振器の制御信号を得るようにした点に特徴があ
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
第4図は本発明による周波数復調回路の一実施例を示す
ブロック図であって、7.はループフィルタ7の入力端
子、’*−73はルー1フイk17の出力端子であシ、
第1図に対応する部分には同一符号をつけている。
第4図において、記録時には、スイッチ回路3はA側に
閉じ、ICピン端子101が供給された音声信号は、j
GC回路1でレベル調整された後、スイッチ回路3を介
してVCO5でFM変調される。
得られたFM音声信号は、記録増幅器9で増幅され、磁
気ヘッド12に供給されて磁気テープ11に記録される
。
再生時には、スイッチ回路3はB側に切換えられ、 V
CO5、位相検波器6およびループフィルタ7によるフ
ェーズロックループで周波数復調回路が形成される。こ
こで、ループフィルタ7は、入力端子71と接地端子と
の間に抵抗R1R2およびコンデンサC1が直列接続さ
れ、抵抗R1,R2の接続点に出力端子7!が、また、
抵抗R2,コンデンサC1の接続点に出力端子78が接
続されてなる、ループフィルタ7がかかる構成を有する
ことにより、入力端子7.と出力端子7.との間では、
第2図(α)と比較して明らかなように1ラグリードフ
イルタが形成され、また、入力端子7.と出力端子73
との間では、第2図(A)と比較して明らか々ように、
ラグフィルタが形成される。
そこで、磁気ヘッド12によって再生されたFM音声信
号が、再生増幅器10で増幅された後、位相検波器6に
供給され、その検波出力信号がループフィルタ70入力
端子7.に供給される。出力端子7.には、検波出力信
号がラグリードフィルタで帯域制限して得られ、この信
号は制御信号としてVCOSに供給される。また、出力
端子7、には、検波出力信号がラグフィルタで帯域制限
して得られ、復調された音声信号としてICピン端子1
05から出力される。
いま、−具体例として、ループフィルタ7のラグリート
フィルタ特性が、第3図(tL)のようになシ、f、 
=16 kHz @f、 = 80 kHzとしてフェ
ーズロックループのDCループゲインが640 &J7
zであル場合に、ループフィルタフの出力端子7茸に得
られる信号をFM復調された音声信号とすると、この音
声信号の周波数特性は第5図(α)のようになる。これ
に対し、同一条件でループフィルタ7の出力端子73に
得られる周波数特性を第5図(A)に示す。
すなわち、フェーズロックループのDCループゲインを
に、ループフィルタ7の伝達関数をF(5)とすると、
フェーズロックループの伝達関数H(S)は、一般に、 で表わされる。ところで、ループフィルタ7の入力端子
ハ、出力端子77間の伝達関数F (5)は、であるか
ら、出力端子7tから得られる音声信号の周波数特性は
、第5図(α)K示すように、20kHzから1501
Ezの周波数帯域で振幅が持上げられ、しかも、I M
Hzの減衰量が一2QdB程度しかならない。
これに対して、入力端子7I、出力端子78間の伝達関
数F (S)は、 で表わされる。したがって、この出力端子7sに得られ
る音声信号の周波数特性は、第5図(h)に示すように
、40kHzまでは平坦であシ、I MHzの減衰量が
−AOtLBと力る。
したがって、ループフィルタ7の出力端子7 gに得ら
れる音声信号は充分にキャリア成分が減衰されてかり、
しかも、出力端子7.からはフェーズロックループの良
好な引込み特性を得るに充分なVCO5の制御信号が得
られる。
このように1ループフイルタ7を構成するラグリードフ
ィルタにラグフィルタ特性をもたせることによシ、余分
のLPFを設けることなしに、キャリア成分が充分に減
衰した音声信号を得るこ(!:ができ、再生音声の音声
を劣化させることなく、部品点数を低減してICビン端
子数を少なくすることができる。
第6図は本発明による周波数復調回路の他の実施例を示
すブロック図であって、13は電圧−電流変換回路、1
4は入力端子、108.109はICビン端子であシ、
第1囚に対応する部分には同一符号をつけている。
第6図において、記録時には、ICビン端子101から
入力された音声信号は、AGC回路1を介してダイナミ
ックレンジ圧縮回路2に供給され、ダイナミックレンジ
が172になるように圧縮される。その後、音声信号は
、スイッチ回路37¥−介して電圧−電流回路13(以
下、V−1変換回路という)に供給され、電流信号に変
換される。
この電流信号はVCO5に供給されてFM変調され、得
られたFM音声信号はICビン端子106から記録増幅
器9を介して磁気ヘッド12に供給され、磁気テープ1
1に供給される。
V、、−f変換回路13には、ICビン端子108を介
して抵抗R5が接続され、また、 ICビン端子109
を介して可変抵抗R4とコンデンサC3とが接続されて
おり、可変抵抗R4の他端は所定の電圧が印加される入
力端子14が接続されている。
抵抗R5はVCO5の中心周波数を決めるF−1変換回
路13の電流信号の直流電流を決定するものであシ、可
変抵抗R4は、V−1変換回路15の変換利得を変化さ
せることにより、VCO5のFM変調のデビエーシヨン
を調整するためのものである。また、コンデンサC3は
’l’−1変換回路13の発振を防止するとともに、H
PF (高域通過フィルタ)を構成する。
再生時には、磁気ヘッド12によ)、磁気テープ11か
ら再生されたFM音声信号は、再生増幅器10で増幅さ
れた後、ICビン端子107から位相検波回路6に供給
される。位相検波回路6はFM音声信号とVCO5の出
力信号との位相比較を行なう。位相検波回路6からの検
波出力信号は、抵抗R5とICビン端子102に接続さ
れたコンデンサC2とで構成されるラグフィルタで高域
が減衰され、復調された音声信号としてダイナミック伸
長回路8とスイッチ回路6とに供給される。
ダイナミック伸長回路8はこの音声信号のダイナミック
レンジを2倍にして元のダイナミックレンジになり、記
録再生過程で生じた雑音が低減されてICビン端子10
5から出力される。
一方、スイッチ回路3に供給された音声信号は、V−1
変換回路15で抵抗R4,コンデンサC3からなるHP
F (すなわち、リードフィルタによって高域が持上げ
られ、電流信号となってVCOSに供給される。
このように、位相検波回路6からの検波出力信号はラグ
フィルタとリードフィルタを通シ、したがって、等測的
にラグリードフィルタを通シ、制御信号としてVCO5
に供給される。
、第7図は第6図のスイッチ回路とVl変換回路の一具
体例を示す回路図であって、15は負の全帰還形増幅器
、16はスイッチ、17は定電流源、18は入力端子、
19は出力端子であり、第6図に対応する部分には同一
符号をつけている。
第7図において、記録時には、スイッチ16はREC端
子側に閉じ、トランジスタQ7.抵抗R11および電圧
源E1が定電流源を形成する。このとき、トランジスタ
QBはオフであるためにトランジスタQ5.Q6にはエ
ミッタ電流が流れず、トランジスタQ5.Q6はオフで
ある。
入力端子A(これは、スイッチ回路3の接点A (第6
図)である)からトランジスタ。5のペースに、ダイナ
ミック圧m回路2(第6図)が出力した音声信号が供給
され、スイッチ回路3を含む実線で囲まれた部分15が
負の全帰還形増幅器を構成するから、この音声信号にほ
ぼ等しい信号がトランジスタQ4のペースに供給される
。
ここで、入力端子14には、入力端子Aまたは再生時の
入力端子B(これは、スイッチ回路3の接点B(第6図
)である)の直流電圧にトランジスタのペース・エミッ
タ間電圧を加えた電圧が印加されておシ、入力端子Aに
音声信号が供給されていないときには、差動対をなすト
ランジスタQB、Q4の夫々のコレクタ電流が等しくな
るようにしている。負荷抵抗R4には、入力信号に対応
した信号電流だけが流れ、負荷抵抗R4の抵抗値を大き
くすると、トランジスタQ5.Q4のコレクタ電流の差
は小さくなり逆に、負荷抵抗R4の負荷抵抗を小さくす
るとトランジスタQ5.Q4のコレクタ電流の差は大き
くなる。このコレクタ電流の差は、入力端子Aに供給さ
れる音声信号に対応したものである。したがって、負荷
抵抗R4を変化させることにより、F−1変換回路のV
−1変換利得を調整することができる。
ところで、トランジスタQ1.Q12と抵抗R15、R
17はカレントミラー回路を形成し、トランジスタQ2
.Q10と抵抗R14,R15もカレントミラー回路を
形成し、トランジスタ゛13. (!15と抵抗R1B
、R20もカレントミラー回路を形成しておシ、また、
抵抗R13,R14,7?15.7?17R1B、 R
20は抵抗値が等しい。そこで、トランジスタQ1.Q
s、Q12のコレクタ電流は互いに等しく、着た、トラ
ンジスタQ2.Q4.Q10、 Q 13.Q 15の
コレクタ電流も互いに等しいから、電R1,は、トラン
ジスタQ 12. Q 15のコレクタ電流の差、した
がって、トランジスタQ3、Q4のコレクタ電流の差で
あり、入力端子Aから供給される音声信号に応じた信号
電流である。
一方、入力端子18には、所定の基準電圧が印加されて
お’9.ICビン端子108に接続された抵抗R5によ
シ、トランジスタ019のコレクタ電流I!が決定され
る。また、トランジスタQ16゜<;)17. QlB
と抵抗R21,R22はカレントミラー回路を形成して
おり、トランジスタ018のコレクタ電流はトランジス
タ019のコレクタ電流I。
に等しい。このために、トランジスタQ20のコレクタ
電流はIl+1.となる。ここで、トランジスタQ20
.021と抵抗R23,R24とでカレントミラー回路
が形成されておシ、この結果、トランジスタQ21のコ
レクタ電流I、は、1、 =1. +I。
となる。出力端子19はvco 5 (第6図)K接続
されており、音声信号に応じた電流信号I、と直流電流
I、の和電流1.がこのVCO5の入力電流となる。こ
の場合、直流電流I、がVCO5の中心周波数を決定し
、電流信号I、がVCO5のデビエーシ冒ンを決める。
このために、VCO5の変調感度にバラツキがあっても
、V−1変換回路において、抵抗R4を調整することに
よってVCO5に供給される信号電流1mを変化させる
ことができるから、従来技術のように入力端子Aから供
給される音声信号の振幅レベルを変化させることなく、
:rco 5ノテヒエーシヨンを調整することができる
。
第7図において、再生時には、スイッチ16がPB端子
側に閉じ、トランジスタQB、抵抗J?12および電圧
源E1によって定電流源φ工形酸される。この場合、ト
ランジスタQ7はオフとなるから、トランジスタQ5.
Q4はオフとなる。
入力端子Bには、抵抗R3とコンデンサc2とから力る
ラグフィルタからの音声信号が供給される。この場合も
記録時と同様に、トランジスタQ5.Q6のコレクタ電
流の差電流は入力端子Bから供給された音声信号に応じ
たものであシ、この差電流は信号電流11としてトラン
ジスタQ20のコレクタに供給される。そして、出力端
子19にこの信号電流11と直流電流I!との和電流I
3が現われ、これがvco 5 (第6図)に供給され
る。
なお、 ICビン端子109に接続されたコンデンサC
3は、全帰還形増幅器15の位相余裕を大きくして発振
を防止し、かつ、帰還信号の高域を抑圧して全帰還形増
幅器15を低域での利得が1であるリードフィルタ(E
PF )としている。このリードフィルタの遮断周波数
fcは、抵抗R4とコンデンサC3とで決まり、 ’C” 2KI14.C5 と表わされる。したがって、VCO5に入力される制御
信号は、位相検波回路6の検波出力信号を、コンデンサ
C2(!:抵抗R3からなるラグフィルタと上記リード
フィルタを通すことによって、したがって、ラグリード
フィルタを通すことによって得られたことになる。
また、とのV−1変換回路は、上述したように、記録時
、入力端子Aに供給される音声信号の振幅レベルを変化
させることなく、VCO5でのデビエーシ冒ンを所定の
値に設定するように、信号電流の振幅レベルを設定して
いるから、再生時には、記録時に入力端子、(K供給さ
れる音声信号と同一振幅レベルの音声信号が入力端子B
に供給される。
第8図は第6図のVCO5の一具体例を示す回路図であ
って、20〜23は定電流源であり、第6図、第7図に
対応する部分には同一符号をつけている。
このVCO5はエミッタ結合非安定マルチバイブレータ
である。こ4のマルチバイブレータの発振周期Tは、第
7図にしたF−1変換回路から端子19を介して供給さ
れる電流I3によシ、コンデンサC10の充電電圧が、 20R100,r 1100+R101” となるに要する充電時間の2倍であるから、となる。し
たがって、発振周波数fは、となり、電流I3の変化に
対する発振周波数fの変化量(すなわち、VCO5の変
調感度)は、であるから、第7図に示したV−1変換回
路で電流変換された音声信号に応じて発振周波数fが制
御される。この際、第7図における負荷抵抗R4の抵抗
値を変化させることにより、r−1変換回路のV−1変
換利得を変化させることができるから、VCO5の変調
感度にバラツキがあっても、VCO5のデビエーシコン
f一定fることかできる。
以上のように、この実施例では、V−1変換回路13を
設けることにより、記録すべき音声信号の根部しベル苓
菅仕吠ぜスrシカ(−VCO5のデビエーシlンを調整
することができ、しかも、VCO5の発振中心周波数の
調整とデビエーシ璽ンの調整とを独立に行なうことがで
きる。
このために、最適なフェーズロックループ特性が得られ
、高品質の摺復調音声信号が得られる。
また、V−1変換回路13に設けたリードフィルタ(H
PF )と位相検波回路6の次段に設けた抵抗R3とコ
ンデンサC2とからなるラグフィルタとによってラグリ
ードフィルタが構成され、これがフェーズロックループ
のループフィルタをなし、ているから、このラグリード
フィルタからVCO5の制御信号が得られるとともに、
上記ラグフィルタから不要高域成分が充分に減衰された
FM復調音声信号が得られる。したがって、別にこのよ
うなFM復調音声信号を得るためのLPFを必要とせず
、部品点数の削減を実現できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、フェーズロック
ループを形成するループフィルタを、FM復調音声信号
の不要高域成分を充分減衰させるためのLPFにも兼用
可能となシ、使用部品点数が低減し、特に、IC化に際
して外付は部品とICピン端子数の削除が達成できるも
のであって、上記従来技術の欠点を除いて優れた機能の
周波数復調回路を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の周波数復調回路の一例を示すブロック図
、第2図(−)はラグリードフィルタを示す回路図、同
図<h>はラグフィルタを示す回路図、第3図(g)、
 (A)はラグリードフィルタの特性図、第4図は本発
明による周波数復調回路の一実施例を示すブロック図、
第5図((り、 (b)は夫々第4図のループフィルタ
のラグリードフィルタ特性、ラグフィルタ特性による音
声信号の周波数特性を示す特性図、第6図は本発明によ
る周波数復調回路の他の実施例を示すブロック図、第7
図は第6図のスイッチ回路と電圧−電流変換回路の一具
体例を示す回路図、第8図は第6図の電圧制御形見振器
の一具体例を示す回路図である。 3・・・スイッチ回路 5・・・電圧制御形発撮器6・
・・位相検波回路 7・・・ループフィルタ7□・・・
入力端子 7!+ 7. ・・出力端子13・・・電圧
−電流変換回路 101 ・・・音声信号が入力されるI’Cビン端子1
05・・・復調された音声信号が出力されるICビン端
子 代理人弁理士 高 橋 明 夫 閉2図 (b) (幻

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 位相検波回路とループフィルタと電圧制御形発
    振器とからなるフェーズロックループで形成され、周波
    数変調された情報信号の位相検波出力信号が該ループフ
    ィルタを介して該電圧制御形発振器に供給されるように
    した周波数復調回路において、前記ループフィルタは、
    前記位相検波出力信号が供給される入力端子と第1の出
    力端子との間でラグリードフィルタ特性を、かつ、該入
    力端子と第2の出力端子との間でラグフィルタ特性を夫
    々有し、該第1の出力端子に前記電圧制御形発振器の制
    御電圧を出力し、該第2の出力端子に復調された前記情
    報信号を出力するように構成したことを特徴とする周波
    数復調回路。
  2. (2) 特許請求の範囲第(1)項において、前記入力
    端子、接地端子間に第1の抵抗、第2の抵抗およびコン
    デンサが直列接続され、かつ、前記第1の出力端子が該
    W、1.第2の抵抗の接続点に、前記第2の出力端子が
    該第1の抵抗と該コンデンサとの接続点に夫々接続され
    てなることを特徴とする周波数変調回路。
  3. (3) 特許請求の範囲第+11項において、前記ルー
    プフィルタは、前記入力端子、前記@1の出力端子間に
    ラグフィルタとリードフィルタとが直列接続され、該ラ
    グフィルタの出力端子に前記第2の出力端子が接続され
    てなることを特徴とする周波数復調回路。
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