JP2006013859A - ステレオセパレーション調整回路及びそのmos集積回路 - Google Patents

ステレオセパレーション調整回路及びそのmos集積回路 Download PDF

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Abstract

【課題】ダイナミックレンジを狭くせずにステレオセパレーションを調整できるようにする。
【解決手段】 コンポジット信号が入力するMOSトランジスタQ5と、基準電圧が入力するMOSトランジスタQ6のソース間に、直列に接続された抵抗R1とスイッチ素子SW1と、R2とSW2と、R3とSW3・・・を並列に接続してある。直流動作においては、抵抗R1〜R5はMOSトランジスタQ5の出力電圧に影響せず、交流動作時には、並列に接続される抵抗R1〜R5の値を変化させることで、セパレーションレベルを調整することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ステレオ信号のセパレーションレベルを調整する回路及びその回路を搭載したMOS集積回路に関する。
FM受信機には、FM信号の受信信号強度が弱いときに、左右信号のセパレーションレベル下げてモノラル受信に近づけノイズを少なくし、受信信号強度が強いときに、セパレーションレベルを高くしてステレオ受信を自動的に行うためのステレオセパレーション調整回路が設けられている。。
車載用のFM受信機では、マルチパスノイズの影響が大きいので、マルチパスノイズを除去するためにセパレーション調整回路が必須となる。
FM受信機におけるマルチパスノイズを低減するために、例えば、特許文献1には、マルチパス電波量を検出し、その検出したマルチパス電波量に応じてセパレーション量を制御することが記載されている。
また、車載用FM受信機においては、ステレオセパレーションを自動調整する場合に、受信状態が急激にかつ周期的、あるいはランダムに変化する場合、ステレオセパレーションを大きくする制御と小さくする制御が繰り返され、音声にふらつきが発生し耳障りになるという問題点がある。このような問題点を解決するために、特許文献2には、セパレーションリミット値と傾きの異なる3パターン以上の特性カーブを保持し、現在の電界強度がが前回検出された電界強度より大きいときには、よりセパレーションリミット値と傾きが大きい特性カーブを選択することが記載されている。
特開2000−49723号公報 特開平11−298426号公報
ステレオセパレーション調整回路としては、例えば、MOSトランジスタからなる差動増幅回路のソース側に可変電流源を接続し、可変電流源の電流値を変化させてセパレーションレベルを調整する回路がある。このような構成の回路では、セパレーションレベルの調整により差動増幅回路のMOSトランジスタに流れる電流が変化するので出力電圧のダイナミックレンジが狭くなるという問題点があった。
本発明の課題は、出力電圧のダイナミックレンジを確保し、かつセパレーションレベルを任意に調整できるようにすることである。
本発明のステレオセパレーション調整回路は、ステレオ複合信号を復調するための所定周波数の信号を差動増幅する第1及び第2の差動増幅回路と、前記第1の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号が入力する第1のMOSトランジスタと、前記第2の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号を反転した信号または基準電圧が入力する第2のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタのソース間に、抵抗とスイッチ素子とからなる回路が複数並列に接続された切り換え回路と、前記第1のMOSトランジスタに接続された第1の電流源と、前記第2のMOSトランジスタに接続された第2の電流源とを備え、前記スイッチ素子をオン、オフして前記第1及び第2のMOSトランジスタのソース間の抵抗値を変化させセパレーションレベルを調整する。
この発明によれば、ステレオセパレーション調整回路の出力電圧のダイナミックレンジを狭くせずにセパレーションレベルを調整することができる。
上記の第1の差動増幅回路は、例えば、図1のMOSトランジスタQ1とQ2に対応し、第2の差動増幅回路は、図1のMOSトランジスタQ3とQ4に対応する。また、第1のMOSトランジスタは、図1のMOSトランジスタQ5に対応し、第2のMOSトランジスタは、図1のMOSトランジスタQ6に対応する。さらに、複数の抵抗とスイッチ素子は、図1の抵抗R1〜R5とスイッチ素子SW1〜SW5に対応する。
本発明の他の態様は、前記第1及び第2の差動増幅回路は、38kHzの信号とその反転信号がゲートに入力する4個のMOSトランジスタからなり、前記スイッチ素子は、pチャネルMOSトランジスタとnチャネルMOSトランジスタが並列に接続されて構成されている。
このように構成することで、ステレオ複合信号の信号レベルを調整した信号と38kHzの信号を混合してステレオのR,L信号を復調できる。
本発明の他のステレオセパレーション調整回路は、ステレオ複合信号を復調するための所定周波数の信号を差動増幅する第1及び第2の差動増幅回路と、前記第1の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号が入力する第1のMOSトランジスタと、前記第2の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号を反転した信号または基準電圧が入力する第2のMOSトランジスタと、前記第1の差動増幅回路と電源との間に接続される第3のMOSトランジスタと、前記第2の差動増幅回路と電源との間に接続される第4のMOSトランジスタと、前記第3のMOSトランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる第5のMOSトランジスタと、前記第4のMOSトランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる第6のMOSトランジスタと、前記第5のMOSトランジスタと第6のMOSトランジスタのドレイン間に、抵抗とスイッチ素子とからなる回路が並列に複数接続された切り換え回路と、前記第5のMOSトランジスタに接続された第3の電流源と、前記第6のMOSトランジスタに接続された第4の電流源とを備え、前記スイッチ素子をオン、オフさせて前記第6及び第7MOSトランジスタのドレイン間の抵抗値を変化させセパレーションレベルを調整する。
この発明によれば、ステレオセパレーション調整回路の出力電圧のダイナミックレンジを狭くせずにセパレーションレベルを調整することができる。
なお、上記の第1の差動増幅回路は、例えば、図2のMOSトランジスタQ1とQ2に対応し、第2の差動増幅回路は、図2のMOSトランジスタQ3とQ4に対応する。また、第1のMOSトランジスタは、図2のMOSトランジスタQ5に対応し、第2のMOSトランジスタは、図2のMOSトランジスタQ6に対応する。また、第5のMOSトランジスタは、図2のMOSトランジスタQ11に対応し、第6のMOSトランジスタは、図2のMOSトランジスタQ12に対応する。さらに、複数の抵抗とスイッチ素子は、図2の抵抗R1〜R5とスイッチ素子SW1〜SW5に対応する。
本発明の他の態様は、前記第3及び第4のMOSトランジスタは第3及び第4のpチャネルMOSトランジスタからなり、前記第5及び第6のMOSトランジスタは、前記第3及び第4のpチャネルMOSトランジスタとそれぞれカレントミラー回路を構成する第5及び第6のpチャネルMOSトランジスタからなる。
このように構成することで、第3及び第4のpチャネルMOSトランジスタに流れる電流に比例した電流が第5及び第6のpチャネルMOSトランジスタに流れ、それらのドレイン側の抵抗値を変化させることで、セパレーションレベルを調整することができる。
本発明によれば、ステレオセパレーション調整回路のダイナミックレンジを狭くせずにセパレーションレベルを調整することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態のステレオセパレーション調整回路11の回路図である。
以下に述べるステレオセパレーション調整回路11または21は、pチャネルMOSトランジスタとnチャネルMOSトランジスタを形成できるCMOSプロセスにより製造される半導体集積回路、例えば、FMラジオ受信機用MOS集積回路基板上に搭載される。
nチャネルMOSトランジスタQ1とQ2は、差動増幅回路(第1の差動増幅回路)を構成し、nチャネルMOSトランジスタ(以下、MOSトランジスタという)Q1のゲートには、パイロット信号の2倍の周波数の38kHzの信号P38kが入力し、Q2のゲートには38kHzの信号の反転信号N38kが入力する。
MOSトランジスタQ3とQ4は、差動増幅回路(第2の差動増幅回路)を構成し、MOSトランジスタQ3及びQ4のゲートには、MOSトランジスタQ1及びQ2と同じ38kHzの信号P38kと38kHzの信号N38kが入力する。
MOSトランジスタQ1及びQ3のドレインには抵抗R6が接続され、抵抗R6の他端は電源電圧Vddに接続されている。また、MOSトランジスタQ2及びQ4のドレインには抵抗R7が接続され、その抵抗R7の他端は電源電圧Vddに接続されている。
MOSトランジスタQ1,Q2のソースにはMOSトランジスタQ5のドレインが接続され、MOSトランジスタQ3,Q4のソースには、MOSトランジスタQ6のドレインが接続されている。そして、MOSトランジスタQ5のゲートにはステレオ複合信号(コンポジット信号)が入力し、MOSトランジスタQ6のゲートには、基準電圧Refが入力する。
MOSトランジスタQ5とQ6のソース間には、直列に接続された抵抗R1とスイッチ素子SW1と、抵抗R2とスイッチSW2と、抵抗R3とスイッチSW3と、抵抗R4とスイッチSW4と、抵抗R5とスイッチSW5が並列に接続された切り換え回路が接続されている。
スイッチ素子SW1〜SW5は、例えば、pチャネルMOSトランジスタとnチャネルMOSトランジスタが並列に接続されたトランスファーゲートからなる。このスイッチ素子SW1〜SW5をオン、オフさせる制御端子(図示せず)には、受信信号強度表示信号(RSSI:Received Signal Strength Indicator)をA/D変換したデジタル値が与えられおり、受信信号強度が所定値以下のときには、受信信号強度に応じてセパレーションレベルを小さくするような信号が与えられる。
MOSトランジスタQ5のソースと接地との間には電流源I1が接続され、MOSトランジスタQ6のソースと接地との間には、同じ出力電流の電流源I1が接続されている。
MOSトランジスタQ1とQ3のドレインは、ステレオのR信号(右信号)の出力端子となっている。
MOSトランジスタQ2とQ4のドレインは、ステレオのL信号(左信号)の出力端子となっている。
次に、以上のような回路の動作を説明する。図1のステレオセパレーション調整回路11は、ステレオコンポジット信号がMOSトランジスタQ5により増幅され、その増幅された信号とパイロット信号の2倍の周波数の38kHzの信号が混合されて、ステレオのR,L信号を出力する回路である。
FMステレオ信号を復調する場合、FM信号の受信信号強度によって最適なセパレーションレベルが存在する。実施の形態のステレオセパレーション調整回路11は、MOSトランジスタQ5,Q6のソース間に接続される抵抗値を変化させることによりセパレーションレベルを可変している。
ステレオコンポジット信号が入力していない状態においては、MOSトランジスタQ5,Q6のゲートのバイアス電圧が同一であるとすると、MOSトランジスタQ5とMOSトランジスタQ6のソース電位は等しくなる。従って、スイッチ素子SW1〜SW5の中のどのスイッチ素子をオンさせても抵抗R1〜R5には電流は流れないので抵抗R1〜R5は負荷として影響しない。従って、抵抗R1〜R5の値は、MOSトランジスタQ5、Q6の電圧利得に影響しない。
他方、FM信号が受信され、MOSトランジスタQ5のゲートにステレオコンポジット信号が入力しているときには、MOSトランジスタQ5とQ6の交流的なソース電位は異なるので、MOSトランジスタQ5とQ6のソース間の抵抗R1〜R5にはコンポジット信号と基準電圧Vrefとにより決まるソース電位の電圧差と、そのときの抵抗値とに応じた電流が流れる。
ソース接地回路の電圧利得は、相互コンダクタンスをgm、ソース側の抵抗をR1〜R4の合成抵抗を(R1〜R4)とすると、(1/gm)≪(R1〜R4)の関係を満たすとき、ドレイン側の負荷抵抗とソース側の抵抗(R1〜R4)との比に比例する。従って、スイッチ素子SW1〜SW5をオン、オフさせてソース側の抵抗値を変化させることでMOSトランジスタQ5とQ6の利得を変化させ、ステレオセパレーション調整回路11のセパレーションレベルを調整することができる。
このとき、スイッチ素子SW1〜SW5をオン、オフさせてソース間の抵抗値を変化させても、上述したようにMOSトランジスタQ5,Q6の直流バイアス電圧には影響しないので、MOSトランジスタQ1とQ3、Q2とQ4の信号出力電圧のダイナミックレンジは制限されない。
なお、図1の回路の上側にMOSトランジスタQ5,Q6を配置し、下側に差動増幅回路を配置する構成にして、差動増幅回路側に切り換え回路を設けても良い。
次に、図2は、本発明の第2の実施の形態のステレオセパレーション調整回路21の回路図である。
以下の説明では、図1の回路と同じ部分には、同じ符号を付けてそれらの説明を省略する。MOSトランジスタQ1とQ3のドレインと電源Vddとの間には、pチャネルMOSトランジスタQ9が接続され、pチャネルMOSトランジスタQ9のゲートはドレインに接続されている。
MOSトランジスタQ2とQ4のドレインと電源Vddとの間には、pチャネルMOSトランジスタQ10が接続され、pチャネルMOSトランジスタQ10のゲートはドレインに接続されている。
pチャネルMOSトランジスタQ11は、pチャネルMOSトランジスタQ9とカレントミラー回路を構成し、両者のゲートは互いに接続されている。また、pチャネルMOSトランジスタQ12は、pチャネルMOSトランジスタQ10とカレントミラー回路を構成し、両者のゲートは互いに接続されている。
MOSトランジスタQ11とQ12のドレイン間には、直列に接続された抵抗R1とスイッチ素子SW1と、抵抗R2とスイッチ素子SW2と、抵抗R3とスイッチ素子SW3と、抵抗R4とスイッチ素子SW4と、抵抗R5とスイッチ素子SW5が並列に接続された切り換え回路が接続されている。
MOSトランジスタQ11のドレインと接地間には電流源I2が接続され、MOSトランジスタQ12のドレインと接地間には電流源I2が接続されている。このMOSトランジスタQ11とQ12のドレインからステレオのR信号、L信号が出力される。
ここで、図2の回路の動作を説明する。ステレオコンポジット信号が入力していない状態では、MOSトランジスタQ11とQ12のゲートには同じ直流バイアス電圧が与えられ、MOSトランジスタQ11とQ12のドレインは同じ電位になっている。従って、スイッチ素子SW1〜SW5をオン、オフ制御して抵抗値を変化させても、抵抗R1〜R5には電流は流れないのでR信号とL信号の直流レベルは変化しない。
他方、FM信号が受信され、MOSトランジスタQ5のゲートにステレオコンポジット信号が入力しているときには、MOSトランジスタQ9,Q10には、交流のR信号とL信号に応じた電流が流れるので、MOSトランジスタQ11,Q12にもそれに比例した電流が流れる。
交流動作時には、MOSトランジスタQ11とQ12のドレイン電圧は異なるので、ドレイン間の抵抗R1〜R5には、そのときの電圧差と抵抗値に応じた電流が流れる。
ソース接地回路の電圧利得は、ドレイン側の抵抗値に比例するので、スイッチ素子SW1〜SW5をオン、オフさせてドレイン側の抵抗値を増加させ、あるいは減少させることでMOSトランジスタQ11,Q12の利得を変化させることができる。これにより、セパレーションレベルを調整することができる。
このとき、スイッチ素子SW1〜SW5をオン、オフさせて抵抗値を変化させても、MOSトランジスタQ11,Q12の直流出力電圧は変化しないので、MOSトランジスタQ11とQ12の出力電圧のダイナミックレンジは変化しない。
上述した実施の形態によれば、ステレオのR、L信号のダイナミックレンジを狭くせずに、セパレーションレベルを変化させることができる。また、スイッチ素子SW1〜SW5により接続が切り換えるられる抵抗R1〜R5は、直流電流が流れないので回路の消費の増加を抑制できる。
本発明は、上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成しても良い。
(1)抵抗R1〜R5とスイッチ素子SW1〜SW5は、図1のMOSトランジスタQ5,Q6のソース間に限らず、MOSトランジスタQ1、Q4のドレイン間に接続しても良い。切り換え回路は、5個の抵抗とスイッチ素子からなるものに限らず、調整範囲に応じて必要な個数の抵抗とスイッチ素子で構成すれば良い。
(2)セパレーション調整回路の構成は、図1、或いは図2に示す回路に限らず、公知な他の回路を用いても良い。
(3)本発明は、FMラジオに限らず、周波数変調されたステレオ信号を受信する他の受信機にも適用できる。
第1の実施の形態のステレオセパレーション調整回路の回路図である。 第2の実施の形態のステレオセパレーション調整回路の回路図である。
符号の説明
11,12 ステレオセパレーション調整回路
Q1〜Q9 MOSトランジスタ
R1〜R5 抵抗
SW1〜SW5 スイッチ素子



Claims (6)

  1. ステレオ複合信号を復調するための所定周波数の信号を差動増幅する第1及び第2の差動増幅回路と、
    前記第1の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号が入力する第1のMOSトランジスタと、
    前記第2の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号を反転した信号または基準電圧が入力する第2のMOSトランジスタと、
    前記第1及び第2のMOSトランジスタのソース間に、抵抗とスイッチ素子とからなる回路が複数並列に接続された切り換え回路と、
    前記第1のMOSトランジスタに接続された第1の電流源と、
    前記第2のMOSトランジスタに接続された第2の電流源とを備え、
    前記スイッチ素子をオン、オフして前記第1及び第2のMOSトランジスタのソース間の抵抗値を変化させセパレーションレベルを調整するステレオセパレーション調整回路。
  2. 前記第1及び第2の差動増幅回路は、38kHzの信号とその反転信号がゲートに入力する4個のMOSトランジスタからなり、
    前記スイッチ素子は、pチャネルMOSトランジスタとnチャネルMOSトランジスタが並列に接続されて構成されている請求項1記載のステレオセパレーション調整回路。
  3. ステレオ複合信号を復調するための所定周波数の信号を差動増幅する第1及び第2の差動増幅回路と、
    前記第1の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号が入力する第1のMOSトランジスタと、
    前記第2の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号を反転した信号または基準電圧が入力する第2のMOSトランジスタと、
    前記第1の差動増幅回路と電源との間に接続される第3のMOSトランジスタと、
    前記第2の差動増幅回路と電源との間に接続される第4のMOSトランジスタと、
    前記第3のMOSトランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる第5のMOSトランジスタと、
    前記第4のMOSトランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる第6のMOSトランジスタと、
    前記第5のMOSトランジスタと第6のMOSトランジスタのドレイン間に、抵抗とスイッチ素子とからなる回路が並列に複数接続された切り換え回路と、
    前記第5のMOSトランジスタに接続された第3の電流源と、
    前記第6のMOSトランジスタに接続された第4の電流源とを備え、
    前記スイッチ素子をオン、オフさせて前記第6及び第7MOSトランジスタのドレイン間の抵抗値を変化させセパレーションレベルを調整するステレオセパレーション調整回路。
  4. 前記第3及び第4のMOSトランジスタは第3及び第4のpチャネルMOSトランジスタからなり、
    前記第5及び第6のMOSトランジスタは、前記第3及び第4のpチャネルMOSトランジスタとそれぞれカレントミラー回路を構成する第5及び第6のpチャネルMOSトランジスタからなる請求項4記載のステレオセパレーション調整回路。
  5. ステレオ複合信号を復調するための所定周波数の信号を差動増幅する第1及び第2の差動増幅回路と、
    前記第1の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号が入力する第1のMOSトランジスタと、
    前記第2の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号を反転した信号または基準電圧が入力する第2のMOSトランジスタと、
    前記第1及び第2のMOSトランジスタのソース間に、抵抗とスイッチ素子とからなる回路を複数並列に接続した切り換え回路と、
    前記第1のMOSトランジスタに接続された第1の電流源と、
    前記第2のMOSトランジスタに接続された第2の電流源とを備え、
    前記スイッチ素子をオン、オフして前記第1及び第2のMOSトランジスタのソース間の抵抗値を変化させセパレーションレベルを調整するステレオセパレーション調整回路を搭載したMOS集積回路。
  6. ステレオ複合信号を復調するための所定周波数の信号を差動増幅する第1及び第2の差動増幅回路と、
    前記第1の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号が入力する第1のMOSトランジスタと、
    前記第2の差動増幅回路と縦続接続され、ゲートにステレオ複合信号を反転した信号または基準電圧が入力する第2のMOSトランジスタと、
    前記第1の差動増幅回路と電源との間に接続される第3のMOSトランジスタと、
    前記第2の差動増幅回路と電源との間に接続される第4のMOSトランジスタと、
    前記第3のMOSトランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる第5のMOSトランジスタと、
    前記第4のMOSトランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる第6のMOSトランジスタと、
    前記第5のMOSトランジスタと第6のMOSトランジスタのドレイン間に、抵抗とスイッチ素子とからなる回路が並列に複数接続された切り換え回路と、
    前記第5のMOSトランジスタに接続された第3の電流源と、
    前記第6のMOSトランジスタに接続された第4の電流源とを備え、
    前記スイッチ素子をオン、オフさせて前記第6及び第7MOSトランジスタのドレイン間の抵抗値を変化させセパレーションレベルを調整するステレオセパレーション調整回路を搭載したMOS集積回路。

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