JPS6060563A - レベル検出器 - Google Patents

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】 この発明は、たとえばＡＧＣ回路に用いられるレベル検
出器に関し、検出の感度が温度の逆数で設定されるよう
にし、感度の検出レベル依存性を排除し、検出レベルの
低いときの感度向上を図ることを目的とする。

従来、８ミリビデオテープレコーダなどのＡＧＣ回路は
第１図に示すように構成され、同図にお５＞て、（１）
はビデオプリアンプにより形成された信号源、（２）は
信号源（１）の信号が１対の入力端子（ａ）、中）に入
力される可変減衰部であり、信号源（１）の信号を増幅
するバッファアンプ（２ａ）および、アンプ（２ａ）の
出力信号を制御端子（Ｃ）に入力された制御信号にもと
づいて可変減衰する出力可変回路（２ｂ）が設けられ、
出力可変回路（２ｂ）により減衰制御されたアンプ（２
ａ）の出力信号、すなわち被検出信号を１対の出力端子
（ｄ）　、　（ｅ）から出力する。

（３）は出力端子（ｄ）　、　（ｅ）の被検出信号が１
対の入力端子（ｆ）、＠）に入力されるレベル検出部で
あり、入力端子（ｆ）　、　（ｇ）の被検出信号のレベ
ル検出により検出信号を出力するレベル検出器（３ａ）
’および、検出器（３ａ）’の検出信号を平滑して制御
端子（１１）に制御信号を出力するローパスフィルタ（
３ｂ）が設けられている。

なお、制御端子（ｈ）の制御信号が可変減衰部（２）の
制御端子（Ｃ）に出力される。また、レベル検出器（３
ａ）’からは検出信号とともにＡＧＣによシ一定振幅に
制御されたＡＧＣ信号が出力され、該ＡＧＣ信号がレベ
ル検出部（３）の出力端子（■）から他の回路部に出力
される。

そして可変減衰部（２）の詳細は第２図に示すように構
成され、同図において、（Ｑｌ）、（Ｑ２）はアンプ（
２ａ）に設けられたＮＰＮ型の１対のトランジスタであ
り両トランジスタ（Ｑｌ　）　、　（Ｑ２）の共通エミ
ッタ回路が定電流源回路（ＴＩ）により形成されるとと
もに、トランジスタ（Ｑｌ　）　、　（Ｑ２）のコレク
タカニコレクタ抵抗（Ｒ１）　、　（Ｒ２）をそれぞれ
介して電源端子（十Ｂ）に接続され、両トランジスタ（
Ｑｌ）。

（Ｑ２）の差動増幅により入力端子（ａ）　、　（ｂ）
の信号力；増幅され、両トランジスタ（Ｑｌ　）　、　
（Ｑ２）のコレクタから出力端子（ｄ）　、　（ｅ）に
増幅された信号が出力される。

（Ｑ３　）’　、　（Ｑ４　）は出力可変回路（２ｂ）
に設けられたＮＰＮ型の１対のトランジスタであり、ト
ランジスタ（Ｑ３）のコレクタ、ベースがトランジスタ
（Ｑｌ）のコレクタに接続されるとともに、トランジス
タ（Ｑ４　）のコレクタ、ベースかトランジスタ（Ｑ２
　）のコレクタに接続され、両トランジスタ（Ｑ３）　
。

（Ｑ４）の共通エミッタ回路が制御端子（Ｃ）の制御信
号にもとづいて制御される可変電流源回路（Ｔ２）によ
り形成されている。

さらに、レベル検出部（３）の詳細は第３図に示すよう
に構成され、（Ｑ５　）　、　（Ｑ６　）は第１差動増
幅回路を形成するＮＰＮ型の１対のトランジスタであり
、両トランジスタ（Ｑ５　）　＋’　（Ｑ６　）のベー
スが入力端子（ｆ）１は）にそれぞれ接続されるととも
に、両トランジスタ（Ｑ５　）　、　（Ｑ６　）の共通
エミッタ回路が定電流源回路（Ｔ３）により形成されて
いる。

（Ｒ３）、（Ｒ４）はトランジスタ（Ｑ５）のコレクタ
回路、すなわち第１差動増幅回路の一方のコレクタ回路
に設けられたコレクタ抵抗、限流抵抗の直列回路であり
、コレクタ抵抗（刊３）がトランジスタ（Ｑ５）のコレ
クタに接続され、限流抵抗（Ｒ４）が′電源端子（十Ｂ
）に接続されている。（Ｒ５）　、　（Ｒ６）はトラン
ジスタ（Ｑ６）のコレクタ回路、すなわち第１差動増幅
回路の他方のコレクタ回路に設けられたコレクタ抵抗、
限流抵抗の直列回路であり、コレクタ抵抗（Ｒ５）がト
ランジスタ（Ｑ６）のコレクタに接続され、限流抵抗（
Ｒ６）が電源端子（十Ｂ）に接続されている。

（Ｑｌ）　、　（Ｑ８）は第２差動増幅回路を形成する
ＮＰＮ型の１対のトランジスタであり、トランジスタ（
Ｑｌ）のベースが抵抗（Ｒ３）　、　（Ｒ４）の接続点
ｐ７すなわちコレクタ抵抗（Ｒ３）より電源側に接続さ
れるとともに、トランジスタ（Ｑ８）のベース力；トラ
ンジスタ（Ｑ６）のコレクタとコレクタ抵抗（Ｒ５）の
接続点ｐ、すなわちコレクタ抵抗（Ｒ５）よりトランジ
スタ側に接続され、両トランジスタ（Ｑｌ　）　、　（
Ｑｓ　）の共通エミッタ回路が定電流源回路（Ｔ４）に
より形成されている。（Ｒ７）はｌ・ランジスタ（Ｑ８
）のコレクタ抵抗である。

（Ｑ９）　、　（Ｑ１０）は第３差動増幅回路を形成す
るＮｌ’Ｎ型の１対のトランジスタであり、トランジス
タ（Ｑ９）のベース、コレクタかトランジスタ（Ｑｌ　
）　、　（Ｑ８　）のコレクタにそれぞれ接続されると
ともに、トランジスタ（ＱＩＯ）のベース、コレクタが
抵抗（Ｒ５）。

（凡６）の接続点、＊源端子（十Ｂ）にそれぞれ１妾続
され、両トランジスタ（Ｑ９　）　、　（Ｑｌ　ｏ）の
共通エミ゛ツタ回路が定電流源回路（Ｔ５）により形成
されてし）る。

（Ｑｌｌ）はベースかトランジスタ（Ｑ８）のコレクタ
に接続されたＰＮＰ型のトランジスタであり、エミッタ
が電源端子（十Ｂ）に接続されてし）る。

（Ｃ）　、　（Ｒ８）はローパスフィルタ（３ｂ）を形
成するフィルタコンデンサ、フィルタ抵抗であシ、コン
デンサ（Ｃ）、抵抗（Ｒ８）の並列回路の一端がトラン
ジスタ（Ｑｌｌ）のコレクタおよび制御端子（ｈ）に接
続され、前記並列回路の他端がアースされている。

なお、トランジスタ（Ｑ６）のコレクタに出力端子（１
）が接続されるとともに、トランジスタ（Ｑｌ）のコレ
クタが′電源端子（十Ｂ）に接続されている。

まだ、抵抗（Ｒ３）、（Ｒ５）は同−抵抗値工Ｘであり
、抵抗（Ｒ４）、（Ｅ、６）も同−抵抗値凡ｙである。

つぎに、第１図ないし第３図の動作を第４図ないし第７
図とともに説明する。

信号源（１）の信号はバッファアンプ（２すの両トラン
ジスタ（Ｑｌ）、（Ｑ２）により差動増幅され、両トラ
ンジスタ（Ｑｌ　）　、　（Ｑ２）のコレクタ、すなわ
ちアンプ（２ａ）の非反転出カ端子５反転出カ端子の間
に信号源（１）の信号を増幅した被検出信号が発生する
。

一方、制御信号にもとづく出力可変回路（２ｂ）の共通
エミッタ回路の電流変化にょ）、トランジスタ（Ｑ３　
）　、　（Ｑ４　）がそれぞれ等測的に形成するダイオ
ードの順方向抵抗値が可変制御され、該抵抗値の変化に
より被検出信号の振幅が制御される。

さらに、トランジスタ（Ｑ５　）　、　（Ｑ６　）が形
成する第１差動増幅回路が定電流源回路（Ｔ３）により
駆動されるとともに、トランジスタ（Ｑｌ）　、　（Ｑ
８）が形成する第２差動増幅回路と、トランジスタ（Ｑ
９）　。

（ＱＩＯ）が形成する第３差動増幅回路とか、同−電流
の定電流源回路（Ｔ４）　、（Ｔ５）によりそれぞれ駆
動される。

そして第１差動増幅回路の共通エミッタ回路を流れる電
流をＩＩとした場合、入力端子（ｆ）　、　（ｇ）への
・へ被検出信号の非入力時には、トランジスタ（Ｑ５）
。

（Ｑ６）のコレクタ電流がＩＩ　７２になるため、接続
点Ｐの電圧Ｖｐと接続点Ｐの電圧Ｖｐとの゛雌位差はＩ
ＩＲ；に／２になり、このときトランジスタ（Ｑ８）の
ベース回路が遮断バイアスに設定されるため、トランジ
スタ（Ｑ８）の動作点が第４図の動作曲線上のα点にな
って第５図に示すトランジスタ（Ｑ８）のコレクタ電流
Ｉｃが０になり、逆に、トランジスタ（Ｑｌ）のコレク
タ電流が第２差動増幅回路のナー通エミッタ回路を流れ
る電流■２になる。

なお、第２差動増幅回路のトランジスタ（Ｑｌ）と第３
差動増幅回路のトランジスタ（ＱＩＯ）とは同一に動作
し、トランジスタ（Ｑ８）とトランジスタ（Ｑ９）とは
同一に動作する。

つきに、入力端子（ｆ）　、　（ｇ）に被検出信号が入
力されると、トランジスタ（Ｑ５　）　、　（Ｑ６　）
は対称的に動作し、トランジスタ（Ｑ６）の動作により
接続点ｐの゛重圧Ｖｐが変化してトランジスタ（Ｑ８）
のベース回路のバイアスが遮断バイアスから変化する。

そして被検出信号のレベルが所定の検出レベルになり、
トランジスタ（Ｑ８）の動作点が第４図のα点からβ点
に移行したときに、トランジスタ（Ｑｌｌ）のベース回
路のバイアスが低下してトランジスタ（Ｑｌｌ）が初め
てオン状態になるが、このとき、トランジスタ（Ｑ５）
の動作により接続点Ｐの電圧Ｖｐが第６図の実線ｌに示
すように変化するとともに、なお、第６図中のＡは接続
点ｐの信号振幅（ピク値）を示す。また、Ｂ　ＶｉＡ（
Ｒｙ／（凡ｘ−１−Ｒｙ））で示される。

すなわち、信号振幅Ａがつぎの（１）式を満足するとき
に、トランジスタ（Ｑ８）の、動作点が第４図のβ点に
移行してトランジスタ（Ｑｌｌ）がオン状態になる。

（会Ｘ］＋ＩＩｉ午埒）十づ涜−ハ坪　・（・）式なお
、式中のＮは定数、Ｋはポルツマン定数、Ｔは絶対温度
、ｑは単位電荷の電気容量を示す。

寸だ、信号振幅Ａが（１）式を満足したときのトランジ
スタ（Ｑ８）のコレクタ電流Ｉｃはつきの（２）式で示
され、（２）式の電流によシトランジスタ（Ｑｌｌ）か
オン状態になるように抵抗（Ｒ７）の抵抗値が設定され
ている。

■２ １０−■狸廊町　・・・（２）式 そしてトランジスタ（Ｑ８）のコレクタ回路の電圧、す
なわち接続点Ｐの電圧Ｖｐにもとつきレベル検出器（３
ａ）が被検出信号を検出し、このときトランジスタ（Ｑ
ｌｌ）がオン状態になり、トランジスタ／Ｃｈ、）高１
１７々々紫≠６）＋１か六捺中！口興イローパスフイル
タ（３ｂ）により平滑され、フィルタ（３ｂ）から可変
電流源回路（Ｔ２）に制御信号が出力されるさらに、可
変電流源回路（Ｔ２）の電流は制御信号の制御により、
接続点ｐ′の電圧■ｐ′が一定振幅の電圧になるように
、すなわちトランジスタ（Ｑ８）のベース回路が遮断バ
イアスになるように制御され、接続点ｐ′の電圧■ｐ′
からなるＡＧＣ信号が検出前の一定振幅の信号に制御さ
れる。

すなわち、レベル検出器（８ａ）’は、被検出信号の振
幅が大きくなってトランジスタ（Ｑ８）のベース回路の
バイアスが遮断バイアスから変化したときに、被検出信
号を検出するように構成され、たとえは被検出信号に対
する接続点ｐ′の電圧■Ｐ′を調整設定することにより
、前記遮断バイアスから変化するときの被検出信号のレ
ベル、すなわち検出レベルを可変設定できる。

ところで（１）式を変形することにより、っぎの（３）
式を得ることができる。

さらに、（３）式のＡ）０であるから、っぎの（４）式
０　を得ることができる。

ＩＩＲｙ＞２（千）　・・、（４１式 そしてレベル検出器（３ａ）’の感度は（３）式にもと
つきつぎの（５）式のようになる。なお、（５）式のＺ
はｑ／（２■の定数であΦ。

そして（５）式の感度（ＡＡ／Ａ）と電圧（■目砂）と
の関係は、温度Ｔの値にもとつき第７図に示すようにグ
ラフ表示される。

なお、第７図の実線ｔｌ、も２．Ｌ３は温・度ＴがＴ１
．Ｔ２゜Ｔ３のときそれぞれを示し、Ｔ４　（Ｔ２　＜
　Ｔ３　である。また、破線Ｖは第４図のβ点を検出レ
ベルとするときを示し、破線Ｖ′はコレクタ電流ＩＣか
β点の電流より大きいときに初めてトランジスタ（Ｑｌ
ｌ）がオン状態になるように設定したとき、すなわち検
出レベルを第４図のβ点よシ高く設定したときを示す。

さらに、第７図において、（ＡＡ／Ａ）の絶対値が００
ときに最も感度が良い状態である。

そして第７図から明瞭なように、たとえば検出レベル点
、を破線Ｖのβ点に設定した場合、温度の上昇により感
度は８１点から８２点、　８３点に移行して低下し、ま
た、検出レベルを破線Ｖ′の点から破線Ｖのβ点に移行
する表、感度は８４’からＳ】点まして低下する。

すなわち、第３図のレベル検出器（３ａ）’の感度が（
５）式ニ示すｊ−５に１／（Ｔ−Ｉ＋ＲｙＺ）＜ＯＫナ
ルにメ、感度が温度および検出レベルに依存し、温度の
上昇によって感度が悪化すると七もに、被検出信号の検
出レベルを低くする程感度が悪化する。

一方、８ミリビデオテープレコーダは携帯化を図るため
に、小型、軽量化することが望まれ、この場合電源電圧
を低く設定するとともに被検出信号およびＡＧＣ信号の
振幅を小さくして消費電力を少なくする必要がある。

しかし、前述のようにレベル検出器（３ａ）’の感度が
検出レベルの低下に従って悪化するため、被検、ｌ　信
号ｏ　振幅がレベル検出器（３ａ）’の感摩の細メ冬受
け、被検出信号の振幅を小さくして消費′屯カを少なく
することには限界が生じる。

この発明は、前記の点に留意してなされたものであシ、
被検出信号が入力される第】差動増幅回路と、該第１差
動増幅回路の一方のコレクタ回路に一方のベース回路が
接続されるとともに、前記第゛Ｉ差動増幅回路の他方の
コレクタ回路に曲方のベース回路が接続された第２差動
増幅回路を備え、該第２差動増幅回路の一方または他方
のコレクタ回路から検出信号を得るレベル検出器におい
て、前記一方のコレクタ回路のコレクタ抵抗より′電源
側に前記一方のベース回路を接続するとともに、前記他
方のコレクタ回路のコレクタ抵抗よりトランジスタ側に
前記他方のベース回路を接続し、前記被検出信号の非入
力時に前記他方のベース回路を遮断バイアスに保持し、
かつ、前記第１差動増幅回路の共通エミッタ回路にコレ
クタ、エミッタが直列挿入された定電流用のトランジス
タと、該トランジスタのベースおよび定電流源回路にコ
レクタ、ベースが接続された制御用のトランジスタと、
該トランジスタのエミッタ電流にょシ順バイアスされる
ダイオード回路とを備え、前記制御用のトランジスタと
前記ダイオード回路により前記共通エミッタ回路の電流
を温度の１次係数項の電流に制御することを特徴とする
レベル検出器を提供するものである。

したがって、この発明のレベル検出器によると、第１差
動増幅回路の共通エミッタ回路の電流が、温度の１次係
数項の電流に制御されるため、レベル検出器の感度か温
度の逆数のみに依存し、感度の検出レベル依存性が排除
され、検出レベルの低いときの感度向上を計ることがで
きるものである。

つぎに、この発明を、その１実施例を示した第８図とと
もに詳細に説明する。

同図において、第３図と同一記号は同一もしく１２）は
ＮＰＮ型の定電流用のトランジスタであシ、コレクタが
トランジスタ（Ｑ５　）　、　（Ｑ６　）のエミッタニ
接続されるとともに、エミッタがエミッタ抵抗（Ｒ８）
を介してアースされている。

（Ｑｌ３）はＮＰＮ型の制御用のトランジスタであり、
コレクク、ベースがトランジスタ（Ｑｌ２）のベースお
よび定電流源回路（Ｔ６）に接続されている。（Ｑｌ４
）はダイオード回路を形成するＮＰＮ型のトランジスタ
であり、コレクタ、ベースがトランジスタ（Ｑｌ３）の
エミッタに接続されるとともにエミッタがアースされて
いる。

そしてトランジスタ（Ｑｌ２）のベース、エミッタ間電
圧はトランジスタ（Ｑｌ３−）のベース、エミッタ間電
圧に制御され、また、抵抗（Ｒ８）の電圧降下はトラン
ジスタ（Ｑｌ４）のベース、エミッタ間電圧に制御され
る。

ところでトランジスタ（Ｑｌ　２）　、　（Ｑｌ　３）
　、　（Ｑｌ　４）のベース、エミッタ間電圧は等しく
電圧Ｖｂｅであり、このとき各トランジスタ（Ｑｌ２）
〜（Ｑｌ４）のベース。

エミッタ間電圧がいわゆるダイオード特性の電圧になる
ため、電圧Ｖｂｅはつきの（６）式で示される。

ＫＴ　Ｉ。

■ｂ　ｅ　＝　ｑ　ｌ’ｑ、：　■＋＋＋　（６）式な
お、■０はベース、エミッタ間の電流、Ｉｓは飽和電流
を示す。

そこで第１差動増幅回路の共通エミッタ回路を流しる電
流ＩＩは、トランジスタ（Ｑｌ４）のベース。

エミッタ間電圧によシ制御され、っぎの（７）式に示す
ように絶対温度Ｔの１次係数項の電流になる。

そして（７）式の電流■１を（３）式に代入することに
ょシつきの（８）式を得る。

の動作点が第４図のβ点に移行してトランジスタ（Ｑｌ
ｌ）がオン状態になるための接続点Ｐの信号振幅Ａが（
８）式で示される。

したがって、レベル検出器（３ａ）の感度は温度の逆数
のみに佐左（−威唯小協中り７メ市！士力Ｊルユ・旧ト
険され、検出レベルの低いときの感度は第３図の場合よ
り向上し、検出レベルの低いときの感度の向上を図るこ
とができる。

壕だ、（５）式の感度が負値になるのに対して（９）式
の感度が正値になり、さらに、オン状態になるときのト
ランジスタ（Ｑｌｌ）の温度係数も正値になるため、検
出の安定化を図ることができる。

そして被検出信号のレベルを低くしても感度か悪化しな
いだめ、第３図の場合よや振幅の小さな被検出信号をレ
ベル検出器（３ａ）によシ検出してＡＧＣ信号を出力で
き、８ミリビデオテープレコーダなどを第３図の場合よ
り著しく小型、軽量化することかでき、小型、軽量化を
図る機器に適用して非常に有効である。

なお、前記実施例では、レベル検出器（３ａ）にトラン
ジスタ（Ｑ５）　、　（Ｑ６）の第１差動増幅回路およ
び、トランジスタ（Ｑ７）、（Ｑ８）の第２差動増幅回
路とともに、トランジスタ（Ｑ９　）　、　（ＱＩＯ）
の第３差動増幅回路を設け、該第３差動増幅回路によシ
動作の安定を図るようにしだが、基本的には第１゜第２
差動増幅回路のみを設けても同様の効果を得ることがで
きる。

また、ダイオード回路をトランジスタ（Ｑｌ４）により
形成したが、ダイオードにより形成しても同様の効果を
得ることができ、さらに、ダイオード回路に複数のトラ
ンジスタまたはダイオードの直列回路を設けてもよい。

また、前記実施例ではＡＧＣ回路に適用するために、ト
ランジスタ（Ｑｌｌ）からローパスフィルタ（３ｂ）に
検出信号を出力するとともに、トランジスタ（Ｑ６）の
コレクタからＡＧＯ信号を取り出すように構成したか、
ＡＧＣ回路以外の回路、たとえば各種センサの出力信号
のレベル検出を行なう回路に適用する場合は、検出信号
のみを出力すればよい。

さらに、前記実施例ではトランジスタ（Ｑ８）のコレク
タ回路、すなわち第２差動増幅回路の他方のコレクタ回
路にトランジスタ（Ｑｌｌ）を接続して検出信号を得る
ようにしたが、トランジスタ（Ｑｌ）のコレクタ、すな
わち第２差動増幅回路の一方のコレクタ回路にトランジ
スタ（Ｑｌｌ）を接続して検出信号を得るようにしても
よく、まだ、トランジスタ（Ｑ８）またはトランジスタ
（Ｑｌ）のコレクタ電圧を直接検出信号としてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡＧＣ回路のブロック図、第２図は第１図の可
変減衰部の結線図、第３図はレベル検出部の結線図、第
４図は第３図のトランジスタ（Ｑ８）の動作点説明図、
第５図は第３図の第２差動増幅回路の結線図、第６図は
第３図のトランジスタ（Ｑｌ）。 （Ｑ８）のベースに入力される信号振幅の波形図、第７
図は第３図のレベル検出器の感度曲線図、第８図はこの
発明のレベル検出器の１実施例の結線図である。 （３ａ）　−Ｌ／ベベル出器、（Ｑ５）　、　（Ｑ６）
　・・・第１差動増幅回路を形成するトランジスタ、（
Ｑｌ　）、　（Ｑ８　）・・・第２差動増幅回路を形成
するトランジスタ、（Ｑｌ２）・・・定電流用のトラン
ジスタ、　（Ｑｌ３）・・・制御用のトランジスタ、（
Ｑｌ　４）・・・ダイオード回路を形成するトランジス
タ、（Ｒ３）、（Ｒと）・・コレクタ抵抗、（Ｒ８）・
・・エミッタ抵抗、（Ｔ６）・・・定電流源回路。 第１”図 第２図 第３図 １　１ 第４図 時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　被検出信号が入力される第１差動増幅回路と、該第
   １差動増幅回路の一方のコレクタ回路に一方のベース回
   路が接続されるとともに、前記第】差動増幅回路の他方
   のコレクタ回路に他方のベース回路が接続された第２差
   動増幅回路を備え、該第２差動増幅回路の一方または他
   方のコレクタ回路から検出信号を得るレベル検出器にお
   いて、前記一方のコレクタ回路のコレクタ抵抗より電源
   側に前記一方のベース回路を接続するとともに、前記他
   方のコレクタ回路のコレクタ抵抗よりトランジスタ側に
   前記他方のベース回路を接続し、前記被検出信号の非入
   力時に前記他方のベース回路を遮断バイアスに保持し、
   かっ、前記第】差動増幅回路の共通エミッタ回路にコレ
   クタ、エミッタが直列挿入された定電流用のトランジス
   タと、該トランジスタのベースおよび定電流源回路にコ
   レクタ。 ベースが接続された制御用のトランジスタと、該トラン
   ジスタのエミッタ電流により順ノくイアスされるダイオ
   ード回路とを備え、前記制御用ノトランジスタと前記ダ
   イオード回路により前記共通エミッタ回路の電流を温度
   の１次係数項の電流に制御することを特徴とするレベル
   検出器。