JP2732210B2 - 信号雑音減衰装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は信号雑音減衰装置に関
し、特に主信号経路および補助信号経路を備えて雑音減
衰を行なう信号雑音減衰装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】信号伝送中に混入する高周波域雑音を減
衰させるために、イギリスのドルビー研究所ではドルビ
ーシステムを開発したことがあり、これは米合衆国特許
第３，６３１，３６５号に開示されている。

【０００３】以下、添付された図５を参照して、米合衆
国特許第３，６３１，３６５号に開示されている雑音減
衰装置について説明する。

【０００４】図５に示されている雑音減衰装置は、雑音
が含まれて入力された信号に対し、互いに異なる機能を
行なう主信号経路および補助信号経路を経由させて、２
つの経路から出力される信号を加算器により加算して低
周波成分が非線形的に振幅圧縮された信号を出力し、こ
れを信号貯蔵手段に記録し、再生時には圧縮されている
低周波域の信号振幅を伸長して原波形を再生し、相対的
に高周波雑音を減衰させた信号を再生するようにしてい
る。

【０００５】ここで用いられる加算器は一般に演算増幅
手段で具現化され、補助信号経路の出力は加算器にすぐ
接続された主信号とともに加算される。補助信号経路は
高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を含み、高域遮断周波数を
調節可能にしたことが主な特徴となっている。

【０００６】補助信号経路から入力された信号は、調整
された遮断周波数を有する高域通過フィルタを経て振幅
調整器であるリミッタを介して加算器の入力端に加えら
れる。

【０００７】係ることを半導体集積回路を用いて実際に
具現化したことが、たとえば米合衆国特許第４，５４
７，７４１号に開示されている。

【０００８】図６に、その米合衆国特許第４，５４７，
７４１号に開示された雑音減衰装置が示されている。し
かし、この雑音減衰装置は、出力電圧を決め、かつ加算
器を構成する抵抗に対する半導体ウェハ製造工程での作
業状況の変化がすぐに出力変化として現れるため、信号
の正確性が低下するという問題がある。

【０００９】このような点を解決するため、本出願人が
先に出願した韓国特許出願第９１−９８４１号において
は、まず補助信号経路上の高域通過フィルタおよび電圧
バッファを経由させて主信号経路と演算とを行なうこと
により、問題が解決されている。これは、図７に示す回
路構成図のように補助信号経路上の信号と主信号経路上
の信号とが直接電気的に結合する形態であって、従来の
相互間のインピーダンス結合が演算結果にいくらかの誤
差を発生せしめるということを防止するために、主経路
と補助経路とを分離することにより、インピーダンス結
合を生じさせず、正確な演算結果が得られるようにして
いる。

【００１０】以下、添付された図７を参照して、従来の
雑音減衰装置について説明する。図７に示すように、従
来の雑音減衰装置では、入力端１を通じて信号が入力さ
れ、加算器５には主信号経路１１が直接接続される。補
助信号経路１２は、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１３、
電圧バッファ１５およびリミッタ９を含み、これらを介
した信号が演算増幅器１０で構成される加算器５に接続
され、出力端２を通じて信号が得られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７の
回路において、主信号経路１１と補助信号経路１２との
演算は、抵抗手段を介して演算されるが、これらの抵抗
値の大きさが小さければ各経路の出力能力はよくなけれ
ばならないし、また演算用抵抗Ｒ１，Ｒ２が互いに電圧
分圧現象を誘発してしまうので、抵抗値設計は微妙な設
計要因となってしまう。

【００１２】さらに、図７の回路構成において、電圧バ
ッファ１５は演算増幅手段で実現されるが、バッファが
内部抵抗を有する場合およびその内部抵抗が抵抗の変数
と相関関係がないときは、演算結果が半導体工程変数に
より変動する可能性があって、出力に影響を及ぼすとい
うことは本出願人により認識された。

【００１３】ゆえに、本発明の目的は、従来の問題要素
を除去してより改善された信号雑音減衰装置を提供する
ことである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る信
号雑音減衰装置は、電圧信号が伝達される主信号経路、
補助信号経路および二つの経路の出力信号を加算する加
算部を有する信号雑音減衰装置において、補助信号経路
は、入力端に接続される第１電圧−電流変換手段と、第
１電圧−電流変換手段の出力に接続される可変形の第１
電流増幅部と、第１電流増幅部の出力と入力端との間に
接続されるコンデンサにより構成された遮断周波数可変
形高域通過フィルタと、高域通過フィルタの出力電圧信
号を電流に変換する第２電圧−電流変換手段と、第２電
圧−電流変換手段の出力電流を増幅する第２電流増幅部
を含み、補助信号経路の第２電流増幅部により増幅され
た電流信号に接続された加算部の反転入力端子と主信号
経路の電圧信号に接続された加算部の非反転入力端子、
さらに加算部の反転入力と加算部の出力端との間に接続
された抵抗およびリミッタを含むことを特徴としてい
る。

【００１５】請求項２では、請求項１における第１電流
増幅部は、第１エミッタ共通トランジスタ対からなる第
１電流増幅手段と、その共通エミッタ端子に接続された
第１可変電流源とを含むことを特徴としている。

【００１６】請求項３では、請求項１または２における
第２電圧−電流変換手段の一入力は高域通過フィルタの
出力であり、さらに他の入力は接地されていることを特
徴としている。

【００１７】請求項４では、請求項１から３のいずれか
の項における第２電流増幅部は、それぞれ第２と第３の
エミッタ共通トランジスタ対からなる第２と第３の電流
増幅手段と、それらの共通エミッタ端子に対応して接続
された第２と第３の可変電流源とを含み、加算部への入
力は第２電流源手段から出力され、トランジスタ対の各
々と電源との間には電流ミラー回路が設けられているこ
とを特徴としている。

【００１８】請求項５では、請求項１から４のいずれか
の項における高域通過フィルタは入力端と第１電圧−電
流変換手段との間に信号減衰器をさらに含むことを特徴
としている。

【００１９】請求項６では、請求項１，２または５にお
ける第２電圧−電流変換手段はトランジスタ対を備え、
この第２電圧−電流変換手段の一入力には高域通過フィ
ルタの出力を接続し、他の入力には接地との間に抵抗手
段を接続することを特徴としている。

【００２０】請求項７では、請求項６における第２電流
増幅部は、それぞれ第２と第３のエミッタ共通トランジ
スタ対からなる第２と第３の電流増幅手段と、それらの
共通エミッタ端子に対応して接続された第２と第３の可
変電流源とを含み、抵抗手段が接続された第２電圧−電
流変換手段の一入力には第２電流増幅手段の出力が帰還
入力され、第３電流増幅手段の出力は加算部に入力され
ることを特徴としている。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明に従う信号雑音減衰装置に
対する概略的な回路ブロック図である。

【００２３】この装置は、入力端１と出力端２との間に
接続される主信号経路１１、補助信号経路１２および加
算部５０を含む。補助信号経路１２は、第１電圧−電流
変換器、可変形の第１電流増幅部、フィルタ用キャパシ
タ１９、第２電圧−電流変換器、第２電流増幅部および
リミッタ９を有する。

【００２４】図１のブロック図は図２および図３に示す
実施例として具体化される。 実施例１ 図２において、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１３は、補
助信号経路１２上のコンデンサ１９、減衰器１６、第１
電圧−電流（Ｖ−Ｉ）変換手段１７、ＰＮ接合手段２
０、可変電流増幅手段としての第１エミッタ共通トラン
ジスタ対２１および可変電流源６によって構成され、雑
音減衰装置全体としての主要特徴は高域通過フィルタの
遮断周波数が変更可能なことである。これは、第１エミ
ッタ共通トランジスタ対２１、可変電流源６およびＶ−
Ｉ変換手段１７へのノード２５を介したネガティブフィ
ードバック接続により達成される。そして、第１エミッ
タ共通トランジスタ対２１のコレクタと電源３との間に
接続されるトランジスタ対３０は、電流ミラーを構成す
る回路構成である。

【００２５】かかる構成の高域通過フィルタ１３におい
て、入力と出力との間に伝達関数Ｔ（Ｓ）の概略的な形
態は、第（１）式に示すようである。

【００２６】 Ｔ（Ｓ）＝（Ｓ＋ａ）／（Ｓ＋ｂ） （１） 第（１）式において、ａおよびｂは、回路常数により決
定され、重要なことは高域通過フィルタが１つの零点と
極点とを有することである。特に、常数ａ，ｂに対しｂ
＞＞ａであると、Ｔ（Ｓ）は、Ｓ／（Ｓ＋ｂ）で示され
るが、このことは、実際の回路においては図２の減衰器
１６の減衰比を大きくすることを意味し、回路設計の際
留意すべき１つの要素となる。

【００２７】加算部５０において、主経路信号と補助経
路信号とを互いに干渉させないように演算するために、
本発明に従い主経路信号を電圧とし、補助経路信号は電
流にしなければならない。そのため、高域通過フィルタ
の出力は電圧であるので第２電圧−電流変換手段１８で
補助経路信号が電流信号に変換されている。

【００２８】電流変換された信号は、増幅手段である第
２および第３エミッタ共通トランジスタ対２３，２４に
印加され、その出力はリミッタ９および加算部５０を介
して最終的に出力される。

【００２９】しかしながら、第２Ｖ−Ｉ変換手段１８の
構成においては、抵抗と関連された伝達手段で表示され
なければならない。このとき、第２Ｖ−Ｉ変換手段１８
の入力電圧に対する出力電流としての伝達比をｇｍ（ト
ランスコンダクタンス）記号で表わすと、全信号減衰装
置に対する伝達関数（Ｈ（Ｓ））は、ａ＜＜ｂと仮定し
て、第（２）式にように表される。

【００３０】 Ｈ（Ｓ）＝（１＋Ｔ（Ｓ）ｇｍＲ） ＝［１＋ｇｍＲ（Ｓ＋ａ）／（Ｓ＋ｂ）］ ＝［１＋ｇｍＲ（Ｓ）／（Ｓ＋ｂ）］ ＝｛ｂ＋Ｓ（１＋ｇｍＲ）｝／（Ｓ＋ｂ） （２） この右辺の式は、１つの極点および１つの零点を有し、
これは第（１）式と同様である。

【００３１】この第（２）式の形態は、本発明の目的に
合致するものであって、理論的に証明するものである。
インピーダンスに関連して演算手段において、主信号と
補助信号とは理論的に演算手段の入力インピーダンスに
より分離された状態であり、ほぼ無限大である。そのた
め工程変化によって生じる抵抗手段の変化は、Ｖ−Ｉ変
換器の電圧電流変換関数に抵抗手段が含まれているか
ら、抵抗変換によって生じる演算誤差が相殺される。図
５に示した従来例において問題になった補助経路の利得
は、Ｒ３／Ｒ２で決定されて固定されるので、演算量は
変化しなかった。ところが、この発明においては、Ｖ−
Ｉ変換手段１８とこの出力に接続された電流増幅部２
３，２４と、可変電流源７，８とにより補助経路利得が
決定されるので、Ｖ−Ｉ変換器のトランスコンダクタン
ス値が調節可能であり、そのため演算量が容易に調整で
きる利点が得られる。

【００３２】図２の実施例１において、高域通過フィル
タ出力の電圧信号を電流に変換させる第２Ｖ−Ｉ変換手
段１８に対する一例は、図４Ａから図４Ｃに示すような
ものとなっている。一般のトランスコンダクタンス増幅
回路（Ｖ−Ｉ変換器）を採用でき、図４はその一例で
り、公知であるので詳細な説明は省略する。

【００３３】第２Ｖ−Ｉ変換手段１８の出力は、その出
力と接地４との間で接続されたＰＮ接合手段２２により
電圧に変わる。そして、第２Ｖ−Ｉ変換手段１８の出力
は、電流増幅手段２３，２４で供給されて電流増幅さ
れ、次いで演算増幅器１０の反転入力端子（−）に印加
される。

【００３４】演算増幅器１０の出力と反転入力との間に
は抵抗Ｒが接続されていて、補助信号経路の電流出力を
最終的に電圧として出力するようにしている。係る補助
出力の電圧は、演算増幅器１０の非反転端子（＋）に印
加される主信号経路の信号電圧と合算されて最終出力さ
れる。このとき、重要なことは、図４において、Ｖ−Ｉ
変換を構成するトランジスタのエミッタに抵抗を含むも
のを用いなければならないことである。この場合、演算
増幅器に接続された抵抗Ｒの変化を打消す手段になるこ
ともあるためである。

【００３５】図２において、それぞれの電流増幅器は、
エミッタ共通トランジスタ対２３，２４、電流ミラー３
１，３２および共通エミッタに電流源７，８を含む構成
を有する。

【００３６】実施例２ 図３は、本発明の実施例２の構成を示す回路図である。

【００３７】図３の構成は、図２の実施例１と類似であ
るが、Ｖ−Ｉ変換器として図７Ａに示すようなエミッタ
に抵抗を含まない回路構成であることが特徴である。こ
れは、第２Ｖ−Ｉ変換手段１８の出力を受ける第３電流
増幅器２４の出力が加算部５０に印加されるようにし、
第２Ｖ−Ｉ変換手段１８の出力を受ける第２電流増幅部
２３の出力点に接地抵抗Ｒｘを接続したことに特徴があ
る。このことは、Ｒｘによりフィードバック量を調整せ
しめることを意味する。すなわち、電流増幅手段の入力
端の電圧は、１／（１＋Ｒｘ・Ｇｍ）の関数で表現さ
れ、これがＲｘの関数になることが意味されているの
で、Ｒｘで調整が行なわれる。図７の例と類似で抵抗変
化に１：１対応することが維持されるため、Ｒｘ・Ｇｍ
＞＞１であるように設計されるとき、ほぼ１：１対応す
ることがわかるので図３に示す構成は有効となってい
る。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、精密
な演算結果で信頼性のあるノイズ低減用フィルタを設計
でき、種々の工程変動に対して信頼性のあるフィルタの
設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る信号雑音減衰装置に対する概略的
な回路ブロック構成図である。

【図２】図１の信号雑音減衰装置に対する実施例１を示
した詳細回路構成図である。

【図３】図１に示した信号雑音減衰装置に対する実施例
２を示した詳細回路構成図である。

【図４】図２および図３に示したＶ−Ｉ変換器に対する
具体的回路図である。

【図５】従来の第１の信号雑音減衰装置に対する概略的
な回路ブロック構成図である。

【図６】従来の第２の信号雑音減衰装置に対する概略的
な回路ブロック構成図である。

【図７】従来の第３の信号雑音減衰装置に対する概略的
な回路ブロック構成図である。

【符号の説明】

１ 入力端 ２ 出力端 ３ 電源 ４ 接地 ６，７，８ 可変電流源 ９ リミッタ １０ 演算増幅器 １１ 主信号経路 １２ 補助信号経路 １３ 高域通過フィルタ（ＨＰＦ） １４ 電圧−電流変換器 １６ 減衰器 １７ 第１電圧−電流（Ｖ−Ｉ）変換手段 １８ 第２電圧−電流（Ｖ−Ｉ）変換手段 ２０，２２ ＰＮ接合手段 ２１ 第１エミッタ共通トランジスタ対（第１電流増幅
手段） ２３ 第２エミッタ共通トランジスタ対（第２電流増幅
手段） ２４ 第３エミッタ共通トランジスタ対（第３電流増幅
手段） ２５ ノード ３０ トランジスタ対 ３１，３２ 電流ミラー ５０ 加算部

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧信号が伝達される主信号経路、補助
   信号経路および前記二つの経路の出力信号を加算する加
   算部を有する信号雑音減衰装置において、 前記補助信号経路は、入力端に接続される第１電圧−電
   流変換手段と、前記第１電圧−電流変換手段の出力に接
   続される可変形の第１電流増幅部と、前記第１電流増幅
   部の出力と前記入力端との間に接続されるコンデンサに
   より構成された遮断周波数可変形高域通過フィルタと、
   前記高域通過フィルタの出力電圧信号を電流に変換する
   第２電圧−電流変換手段と、前記第２電圧−電流変換手
   段の出力電流を増幅する第２電流増幅部を含み、 前記補助信号経路の前記第２電流増幅部により増幅され
   た電流信号に接続された前記加算部の反転入力端子と前
   記主信号経路の電圧信号に接続された前記加算部の非反
   転入力端子、さらに前記加算部の反転入力と前記加算部
   の出力端との間に接続された抵抗およびリミッタを含む
   ことを特徴とする、信号雑音減衰装置。
2. 【請求項２】 前記第１電流増幅部は、第１エミッタ共
   通トランジスタ対からなる第１電流増幅手段と、その共
   通エミッタ端子に接続された第１可変電流源とを含むこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の信号雑音減衰装置。
3. 【請求項３】 前記第２電圧−電流変換手段の一入力は
   高域通過フィルタの出力であり、さらに他の入力は接地
   されていることを特徴とする、請求項１または２に記載
   の信号雑音減衰装置。
4. 【請求項４】 前記第２電流増幅部は、それぞれ第２と
   第３のエミッタ共通トランジスタ対からなる第２と第３
   の電流増幅手段と、それらの共通エミッタ端子に対応し
   て接続された第２と第３の可変電流源とを含み、前記加
   算部への入力は前記第２電流源手段から出力され、前記
   トランジスタ対の各々と電源との間には電流ミラー回路
   が設けられていることを特徴とする、請求項１から３の
   いずれかの項に記載の信号雑音減衰装置。
5. 【請求項５】 前記高域通過フィルタは入力端と前記第
   １電圧−電流変換手段との間に信号減衰器をさらに含む
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれかの項に記
   載の信号雑音減衰装置。
6. 【請求項６】 前記第２電圧−電流変換手段はトランジ
   スタ対を備え、この第２電圧−電流変換手段の一入力に
   は高域通過フィルタの出力を接続し、他の入力には接地
   との間に抵抗手段を接続することを特徴とする、請求項
   １，２または５に記載の信号雑音減衰装置。
7. 【請求項７】 前記第２電流増幅部は、それぞれ第２と
   第３のエミッタ共通トランジスタ対からなる第２と第３
   の電流増幅手段と、それらの共通エミッタ端子に対応し
   て接続された第２と第３の可変電流源とを含み、前記抵
   抗手段が接続された前記第２電圧−電流変換手段の一入
   力には前記第２電流増幅手段の出力が帰還入力され、前
   記第３電流増幅手段の出力は前記加算部に入力されるこ
   とを特徴とする、請求項６に記載の信号雑音減衰装置。