JP2549449B2

JP2549449B2 - 雑音低減回路

Info

Publication number: JP2549449B2
Application number: JP2117165A
Authority: JP
Inventors: 公司長谷川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPH0414306A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は各種の信号処理における雑音を減衰させる
雑音低減回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、従来の雑音低減回路を示すブロック図であ
り、図において、信号入力端子（10）には入力信号の高
周波成分を取り出す１次の高域通過フィルタ（２）が接
続され、この１次の高域通過フィルタ（２）の出力側に
は増幅器（８）が接続されている。この増幅器（８）の
出力側には該増幅器の出力振幅レベルを制限する第１の
振幅制限器（４）と該出力振幅レベルを該第１の振幅制
限器と同じレベルで制限する第２の振幅制限器（５）が
並列に接続されており、この第1,第２の振幅制限器
（４），（５）の出力側は第１の振幅制限器（４）の出
力信号から第２の振幅制限器（５）からの出力信号を減
衰する第１の減衰器（７）に接続されている。入力信号
から上記第１の減算器（７）出力を減算する第２の減算
器（９）は、その出力側が信号出力端子（11）に接続さ
れている。

次に動作について説明する。１次の高域通過フィルタ
（２）は信号入力端子（10）から入力した入力信号の高
周波成分（信号の変移部及び高域雑音を含む）を抜き出
し、この抜き出した高周波成分を増幅器（８）を通して
増幅し、第１の振幅制限器（４）と第２の振幅制限器
（５）に入力する。ここで、第２の振幅制限器（５）は
第１の振幅制限器（４）と利得は異なるが、振幅制限レ
ベルは等しい。

ついで、第１の振幅制限器（４）からの出力信号と第
２の振幅制限器（５）からの出力信号とを第１の減算器
（７）に入力することにより両出力信号の差成分を抽出
する。そして、この抽出した差成分と上記入力信号とを
第２の減算器（９）に入力することにより、入力信号成
分から差成分である高域雑音を減算し、雑音の低減され
た出力信号を信号出力端子（11）に得るものである。

以下、入力信号振幅レベル別に回路の伝達特性を示
し、上記の雑音低減効果をより詳細に説明する。

まず、１次の高域通過フィルタ（２）の伝達関数は、
Ｒを抵抗値、Ｃをコンデンサ値とすると、で表われる。

ここで、増幅器（８）、第１の振幅制限器（４）、第
２の振幅制限器（５）の各々の利得をG8,G4,G5とし、第
1,第２の振幅制限器（４），（５）の制限レベルをＬと
し、入力信号の振幅レベルをｖinとすると、ｖinL/G8・G4 で表わされる振幅制限器の制限がかからない小信号入力
の場合、第１の減算器（７）の抽出差成分は、（１）式
よりと表わせるから、出力信号の振幅レベルvOUTは（２）式
より従って、伝達関数は（３）式よりここで、０＜G8・（G4−G5）＜２ならば（４）式は低
域通過特性を持つ。

G8・（G4−G5）＝１ …（５）また、上記（５）式の時、上記（４）式はとなり、カットオフ周波数が1/2πRCである１次の低域
通過フィルタ特性となり、雑音低減が実現出来る。

L/G8・G4・ｖinL/G8・G5 で表わされる第１の振幅制限器（４）の制限はかかる
が、第２の振幅制限器（５）の制限はかからない中信号
入力の場合、第２の振幅制限器（５）の出力雑音レベル
は０と考えられるので、第１の減算器（７）の抽出差成
分を導くと、と表わせるから、従って、となり、高域ブースト特性を示し、雑音をブーストして
しまう。

ｖinL/G8・G4 で表わされる大信号入力の場合、第1,第２の振幅制限器
（４）、（５）とも振幅制限がかかってしまうので、第
１の減算器（７）の抽出差成分は、０となり、信号出力
端子（11）には入力信号がそのまま出力されることとな
る。

従って、伝達関数はと表わせる。

従って、大きな信号変移部分において、振幅制限器に
よる出力信号の波形欠落は発生しない。ただし、この期
間、あくまでも入力信号そのものを出力しているため、
雑音低減効果はない。つまり、雑音低減効果があるの
は、小信号入力時だけであり、大信号入力時は入力信号
をそのまま出力し、中信号入力時は逆に雑音をブースト
してしまうという弊害がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の雑音低減回路は以上のように構成されているの
で、信号変移が中程度の部分、すなわち、第１の振幅制
限器（４）の制限にはかかるが、第２の振幅制限器
（５）の制限にはかからない程度の信号変移部分に重畳
された雑音に対しては、雑音成分もブーストしてしまう
という問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消することを課題
になされたもので、信号変移が中程度の部分に重畳され
た雑音に対しても、雑音成分を低減できる雑音低減回路
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る雑音低減回路は、入力信号から雑音を
含んだ高周波成分を減算する第１の減算器と、この第１
の減算器からの出力信号より高周波成分を取り出す高域
通過フィルタと、この高域通過フィルタからの出力信号
を増幅する増幅器と、この増幅器からの出力信号の振幅
レベルを制限する第１の振幅制限器と、前記増幅器から
の出力信号を前記第１の振幅制限器とは異なる利得で増
幅し、この増幅された出力信号の振幅レベルを前記第１
の振幅制限器と同じレベルに制限する第２の振幅制限器
と、前記第１の振幅制限器の出力信号から前記第２の振
幅制限器の出力信号を減算する第２の減算器と、この第
２の減算器の出力を前記雑音を含んだ高周波成分として
前記第１の減算器に帰還する帰還路と、を具備したもの
である。

［作用］この発明における雑音低減回路は、第1,第２の振幅制
限器の差出力を雑音を含んだ高周波成分として高域通過
フィルタの前段に設けた第１の減算器に帰還して入力信
号から減算することにより、入力信号の信号変移が中程
度の部分に重畳された雑音に対しても雑音レベルを低減
することができ、しかも、大きな信号変移部における雑
音残留期間も大幅に短くすることを可能とする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、信号入力端子（10）には入力信号から雑
音を含んだ高周波成分を減算する第１の減算器（１）が
接続され、この第１の減算器（１）の出力側には高周波
成分を抜き出す高域通過フィルタ（２）が接続されてい
る。

この高域通過フィルタ（２）の出力側には増幅器
（３）が接続され、この増幅器（３）の出力側には該増
幅器の出力振幅レベルを制限する第１の振幅制限器
（４）と該出力振幅レベルを該第１の振幅制限器（４）
と同じレベルで制限する第２の振幅制限器（５）が並列
に接続されている。

そして、この第1,第２の振幅制限器の出力側は第１の
振幅制限器（４）の出力信号から第２の振幅制限器
（５）からの出力信号を減算する第２の減算器（６）に
接続され、この第２の減算器（６）の出力側は上記第１
の減算器（１）に接続されている。また、この第１の減
算器（１）の出力側が信号出力端子（11）に接続されて
いる。

次に上記実施例の動作を、入力信号振幅レベル別に回
路の伝達特性を示し、それにより雑音低減効果を説明す
る。

まず、１次の高域通過フィルタ（２）の伝達関数は、
R1は抵抗値、C1はコンデンサ値とすると、で表われる。

ここで、増幅器（３）、第１の振幅制限器（４）、第
２の振幅制限器（５）の各々の利得をG3,G4,G5とし、第
1,第２の振幅制限器（４），（５）の制限レベルをＬと
し、入力信号の振幅レベルをｖinとすると、ｖin（G5/G4）・Ｌの場合で表わされる振幅制限器の制限がかからない程小
信号入力の場合、出力信号の振幅レベルをvOUTとする
と、第２の減算器（６）の抽出差成分は、（11）式よりと表わせるから、出力信号の振幅レベルvOUTは（12）式
より従って、伝達関数は（13）式よりとなり、カットオフ周波数が1/2πR1 C1｛１＋G3（G4・
G5）｝で1/2πR1 C1まで−6dB/octの特性で1/2πR1 C1
以上の周波数では振幅が1/｛１＋G3（G4−G5）｝一定と
なる低域通過フィルタ特性を持ち、雑音低減が実現でき
る。

（G5/G4）・ＬｖinＬで表わされる第１の振幅制限器（４）の制限はかかる
が、第２の振幅制限器（５）の制限はかからない中信号
入力の場合、第２の振幅制限器（５）の出力雑音レベル
は０と考えられるので、第２の減算器（６）の抽出差成
分を導くと、と表わせるから従って、となり、カットオフ周波数が1/2πR1C1（G3・G5）で1/2
πR1C1まで−6dB/octの特性で、1/2πR1C1以上の周波数
では、振幅が1/G3・G5一定となる低域通過フィルタ特性
を持ち、雑音低減が実現できる。

ｖinＬで表わされる大信号入力の場合、第1,第２の振幅制限器
（４），（５）はともに制限がかかるので、第２の減算
器（６）の抽出差成分は、０となり、帰還がかからない
状態と同じになるので、信号出力端子（11）には入力信
号がそのまま出力されることとなり、伝達関数は、と表わせる。

従って、大信号入力の場合は、従来回路と同様に大き
な信号変移部分において、振幅制限器による出力信号の
波形欠落は発生しないが、雑音は入力の状態のまま残留
する。但し、この場合でも、小信号入力時のカットオフ
周波数を従来回路と同じにすると、（６）式、（14）式
より RC＝R1C1｛１＋G3（G4−G5）｝となるから、大きな信号変移部分での時定数が、従来回
路では、小信号変移部分と同じRCであるのに対し、この
発明回路では帰還がほぼ０になることからR1C1（＝RC/
｛１＋G3（G4−G5）｝）となり、大きな信号変移部分に
おける残留雑音期間を第２図に示すように大幅に短くす
ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、高域通過フィルタ
で入力信号から取り出した高周波成分を増幅第1,第２の
振幅成分器に入力し、第２の減算器から出力した上記両
振幅制限器の差出力を上記高域通過フィルタの前段に設
けた第１の減算器に雑音を含んだ高周波成分として帰還
して、上記入力信号から減算するように構成したので、
入力信号の中信号変移部分に重畳された雑音に対しても
雑音低減効果があるばかりでなく、大きな信号変移部に
おける雑音残留帰還も短くするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による雑音低減回路を示す
ブロック図、第２図は波形応答と雑音処理期間を表示し
た回路動作の説明図、第３図は従来の雑音低減回路を示
すブロック図である。図において（１）は第１の減算器、（２）は高域通過フ
ィルタ、（３）は増幅器、（４），（５）は第1,第２の
振幅制限器、（６）は第２の減算器である。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号から雑音を含んだ高周波成分を減
算する第１の減算器と、この第１の減算器からの出力信号より高周波成分を取り
出す高域通過フィルタと、この高域通過フィルタからの出力信号を増幅する増幅器
と、この増幅器からの出力信号の振幅レベルを制限する第１
の振幅制限器と、前記増幅器からの出力信号を前記第１の振幅制限器とは
異なる利得で増幅し、この増幅した出力信号の振幅レベ
ルを前記第１の振幅制限器と同じレベルに制限する第２
の振幅制限器と、前記第１の振幅制限器の出力信号から前記第２の振幅制
限器の出力信号を減算する第２の減算器と、この第２の減算器の出力を前記雑音を含んだ高周波成分
として前記第１の減算器に帰還する帰還路と、を具備してなる雑音低減回路。