JP2827240B2 - ゲイン調節器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、周波数特性調節器を具備した機器におい
て、周波数特性調節器のS/Nを良好な状態に保ち、かつ
周波数特性調節器の飽和に伴うクリップ歪みの発生を防
止したゲイン調節器に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、音響機器のボリウム調整用として、例えば、実
開昭63−92418号公報により開示されている。この電子
ボリウムは、第１の押釦スイッチを押下すると、第１の
押下検出信号が制御回路に加えられ、制御回路によって
電子ボリウムの抵抗値を大きくするようにこの電子ボリ
ウムを制御し、第２の押釦スイッチを押下すると、第２
の押下検出信号が制御回路に加えられ、この制御回路に
より電子ボリウムの抵抗値が小さくなるように制御し、
第1,第２の押下検出信号を同時に制御回路に供給する
と、電子ボリウムの抵抗値が所定値になるように電子ボ
リウムを制御するようにしたものである。

また、実公昭63−111015号公報には、音質設定部によ
り再生音の音質特性を設定し、この音質設定部により音
源ごとに設定された音質特性を記憶部に記憶し、音質調
整回路により複数の音源の中から択一的に選択されたオ
ーディオ信号の音質をこの音源に応じた音質特性に基づ
き調節し、所定の音源の再生が開始したときコントロー
ル部により、記憶部からこの音源に対応する音質特性を
読み出して、音質調整回路に入力するよにしたものであ
る。

第７図は従来の周波数特性調節器（以下トーンコント
ローラと略称する）を具備した音響機器のブロック図で
ある。この第７図において、１はトーンコントローラ、
６は固定抵抗により構成された固定アッテネータ、７は
可変抵抗で構成したボリウムである。

トーンコントローラ１は特定の周波数帯域の利得、減
衰量を設定し、周波数特性を変化させるもので、オーデ
ィオ信号の周波数スペクトルを変えることができる。

一方、ボリウム７はオーディオ信号の全帯域を一律に
任意のレベルだけ減衰させるものである。

次に、動作について説明する。トーンコントローラ１
の周波数特性を第２図に示すような特性に設定した場
合、トーンコントローラのゲインは周波数帯域Ａにおい
て０〔dB〕であり、周波数帯域Ｂではａ〔dB〕である。

このときのオーディオ信号のブロック間の各点におけ
る入力点に対する相対的利得周波数特性を第８図（ａ）
〜第８図（ｃ）に示す。まず、第７図の固定アッテネー
タ６の入力信号ｉのレベルを第８図（ａ）に示すように
０〔dB〕とし、これをトーンコントローラ１の許容振幅
とする。

固定アッテネータ６の出力信号iiのレベルは第８図
（ｂ）に示すように全帯域でｂ〔dB〕減衰される。トー
ンコントローラ１での最大ブースト量（ゲインの最大
値）を考慮し、最大入力をあらかじめ低く設定しておく
必要がある。

つまり、トーンコントローラ１の許容入力にマージン
量ｂ〔dB〕を確保する必要がある。マージン量ｂ〔dB〕
の値はトーンコントローラ１での最大ブースト時におい
ても音声信号がクリップしないような値が選ばれる。

次に、第８図（ｃ）に示すように、トーンコントロー
ラ１の出力は帯域Ｂでａ〔dB〕増幅される。

〔発明が解決しようとする課題〕 従来のトーンコントローラを具備した音響機器は以上
のように構成されているので、ブーストしないときには
そのマージンは全く無駄となり、オーディオ信号のレベ
ルが必要以上に低下させられることになる。

したがって、結局はS/Nの低下を招き、オーディオ信
号の品質の低下につながる。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、トーンコントローラでブーストしないとき
や、ブースト量の小さいときも常に良好なS/Nが確保さ
れたオーディオ信号を得ることのできるトーンコントロ
ーラを具備したゲイン調節器を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１の減衰量を設定する減衰量設定手段と、周波数特
性調節手段の前段に設置され、減衰量設定手段が設定し
た第１の減衰量と周波数特性調節手段の周波数特性設定
状態との関係により設定された第２の減衰量に基づき、
入力信号を減衰させて周波数特性調節手段に供給する第
１の電子ボリウムと、周波数特性調節手段の後段に設置
され、第１の減衰量と第２の減衰量との差である第３の
減衰量に基づき、周波数特性調節手段の出力信号を減衰
させる第２の電子ボリウムと、減衰量設定手段が設定し
た第１の減衰量と周波数特性調節手段の周波数特性設定
状態との関係により第２の減衰量を設定し、第１の減衰
量と第２の減衰量との差より第３の減衰量を設定すると
ともに、第２の減衰量，第３の減衰量，及び周波数特性
設定状態とに基づき、第１の電子ボリウム，第２の電子
ボリウム，及び周波数特性調節手段を制御する制御手段
とを備えたものである。

〔作用〕

制御手段は、減衰量設定手段が設定した第１の減衰量
と周波数特性調節手段の周波数特性設定状態との関係に
より第２の減衰量を設定し、第１の減衰量と第２の減衰
量との差より第３の減衰量を設定するとともに、第2,第
３の減衰量，及び周波数特性設定状態とに基づき、第1,
2の電子ボリウム，及び周波数特性調節手段を制御する
ことができる。

〔実施例〕

以下、この発明のゲイン調節器の実施例を図について
説明する。第１図はその一実施例の構成を示すブロック
図であり、図中の１は周波数特性調節手段としての周波
数特性調節器であるトーンコントローラ、２はアッテネ
ータとしての第１の電子ボリウムであり、トーンコント
ローラ１の前段に設けられている。

このトーンコントローラ１の後段には第２の電子ボリ
ウム３が設けられており、トーンコントローラ１、第１
の電子ボリウム２、第２の電子ボリウム３は連動するよ
うになっており、この連動動作は制御手段としてのマイ
クロプロセッサ４で制御するようになっている。

すなわち、マイクロプロセッサ４は、ゲイン調節器５
全体の減衰量である第１の減衰量を設定する減衰量設定
手段（図示せず）から設定された第１の減衰量とトーン
コントローラ１の周波数特性設定状態との関係により第
２の減衰量を設定し、第１の減衰量と第２の減衰量との
差を示す第３の減衰量を設定するとともに、第2,3の減
衰量、及びトーンコントローラ１の周波数特性設定状態
とに基づき、第1,2の電子ボリウム2,3、及びトーンコン
トローラ１を制御する。

第１の電子ボリウム２、第２の電子ボリウム３、マイ
クロプロセッサ４ででこの発明のゲイン調節器５を構成
している。

トーンコントローラ１の周波数特性が第２図に示すよ
うに周波数帯域Ｂでａ〔dB〕のゲインを持つように設定
されており、かつゲイン調節器５全体としての第１の減
衰量、すなわち第１の電子ボリウム２に対する第２の減
衰量と、第２の電子ボリウム３に対する第３の減衰量と
の和が第３図に示すようにｃ〔dB〕となるように設定さ
れているときの利得周波数特性を第４図（ａ）〜第４図
（ｃ）に示す。ｉ〜ivは第１図の各ブロック間における
オーディオ信号を示す。

第４図（ａ）において第１の電子ボリウム２の入力信
号レベルを０〔dB〕とする。これはトーンコントローラ
１の周波数特性設定がブースト量ゼロ、すなわち増幅さ
せないときにコントローラ１のクリッピング歪が発生し
ない許容レベルである。

マイクロプロセッサ４はトーンコントローラ１の周波
数特性設定状態が第２図のように設定されていることに
より、これに応じてａ〔dB〕分だけ第１の電子ボリウム
２で信号ｉを全帯域で減衰させる。これを第４図（ｂ）
のiiに示す。その結果、トーンコントローラ１の出力点
での利得周波数特性は第４図（ｂ），第４図（ｃ）のii
iのようになり、最大レベルが０〔dB〕を越えないよう
にすることができる。

もし、第１の電子ボリウム２で減衰させないときは第
４図（ｂ）のiiiaに示すように最大レベルは０〔dB〕を
超え、これはトーンコントローラ１でのクリッピング歪
みの発生を招く。

次に、マイクロプロセッサ４はゲイン調節器５全体と
しての減衰量ｃ〔dB〕（第４図（ｃ））と第１の電子ボ
リウム２の減衰量ａ〔dB〕の差分ｃ−ａ〔dB〕（第４図
（ｃ））だけ第２の電子ボリウム３で減衰させ、この利
得周波数特性は第４図（ｃ）のivのようになる。

次に、各ブロック間でオーディオ信号の振幅が変化す
る様子を第５図に示す。なお、トーンコントローラ１の
周波数特性は第２図に示すように設定されているものと
する。

第１の電子ボリウム２の入力信号ｉはトーンコントロ
ーラ１の最大許容レベル（０〔dB〕）にあるものとす
る。マイクロプロセッサ４はトーンコントローラ１の周
波数特性設定状態に応じて、それと同等量の減衰量、こ
こではａ〔dB〕を第１の電子ボリウム２に制御信号Ｉに
て設定させる。

次に、トーンコントローラ１では、マイクロプロセッ
サ４からの制御信号IIにより帯域Ｂではゲインａ〔dB〕
だけ増幅され、帯域Ａではレベルに変化のないようにす
る。また、マイクロプロセッサ４は制御信号Ｉと同時に
制御信号IIIを第２の電子ボリウム３に対し発生し、ゲ
イン調節器全体としての減衰量ｃ〔dB〕から第１の電子
ボリウム２の減衰量ａ［dB］を差し引いた量（ｃ−ａ）
［dB］の減衰量を第２の電子ボリウム３に設定する。

その結果、第２の電子ボリウム３の出力信号ivは結果
的に入力信号ｉに対し、帯域Ａでｃ〔dB〕減衰され、帯
域Ｂでｃ−ａ〔dB〕減衰される。

これにより、トーンコントローラ１の出力レベルiii
は０〔dB〕を超えることがなく、しかも、トーンコント
ローラ１の周波数特性の設定は出力信号に反映されてい
ることが判る。

もし、この発明のようにせずに、トーンコントローラ
の入力が最大許容入力レベルを超えないようにする方法
としては、入力信号レベルをトーンコントローラでの増
幅を予想して、十分に小さくしておく必要があり、S/N
の低下を招き、音質の劣化につながる。

したがって、この発明の装置は良好なS/Nを保つ意味
で有意性がある。

また、上記実施例ではゲイン調節器５全体としての減
衰量がトーンコントローラ１のある帯域のゲインよりも
大きい場合を示したが、逆に上記減衰量が上記ゲインよ
りも小さいときは、第１の電子ボリウム２の減衰量は、
システム全体として設定された減衰量を越えないように
制限される。このとき、第２の電子ボリウム３の減衰量
は０〔dB〕とする。

さらに、上記実施例では、トーンコントローラ１であ
る周波数帯域を増幅させる場合を示したが、逆に減衰さ
せる場合は、マイクロプロセッサ４は第１の電子ボリウ
ム２においては減衰動作を行わせない。

次に、マイクロプロセッサ４の動作を第６図に示すフ
ローチャートにより説明する。この第６図において、ま
ずステップS1では、システムは図示しないスイッチ等の
入力装置によりある一定量の減衰量が新たに設定され、
かつ装置の電源が入った状態である。

このとき、ステップS2でシステム全体として設定され
た上記減衰量の設定値ｃ〔dB〕がマイクロプロセッサ４
により、上記スイッチ等の入力装置の設定状態から検知
される。

次に、ステップS3において、マイクロプロセッサ４は
図示しない他のスイッチ等の入力装置の設定状態から、
トーンコントローラ１のブースト量が設定されているか
否かを判断する。

このブースト量の設定が検知されたとき、ステップS4
に進み、ブースト量ａ〔dB〕が検知される。

次に、ステップS5に進み、第１の電子ボリウム２の減
衰量がａ〔dB〕とマイクロプロセッサ４により設定され
る。

次に、ステップS6において、第２の電子ボリウム３の
減衰量がｂ〔dB〕とマイクロプロセッサ４により設定さ
れる。ここでｂ＝ｃ−ａ〔dB〕が成り立つように減衰量
ｂは設定される。

最後にステップS7に進み、一連の制御動作を終了す
る。また、ステップS3において、トーンコントローラ１
のブースト設定量が存在せぬ場合には、直ちにステップ
S7に進む。

なお、上記実施例では、周波数特性調節器にトーンコ
ントローラ１を用いる場合を示したが、これを複数の特
定周波数のゲインをコントロールできる周波数補正器で
あるグラフィックイコライザを用いてもよい。

このとき、マイクロプロセッサ４はグラフィックイコ
ライザに設定された周波数特性により、第1,第２の電子
ボリウム2,3に減衰量を設定させる。

また、ディジタル信号処理においても、信号値は極力
減衰させないことが望ましく、また表現し得る最大値を
越えてはならないという意味において同じである。

したがって、この実施例をディジタル信号処理におい
て用いて、同等の効果を得ることに多言を要さない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、制御手段が、減衰
量設定手段の設定した第１の減衰量と周波数特性調節手
段の周波数特性設定状態との関係により第２の減衰量を
設定し、第１の減衰量と第２の減衰量との差より第３の
減衰量を設定するとともに、第２、第３の減衰量，及び
周波数特性設定状態とに基づき、第1,2の電子ボリウ
ム，及び周波数特性調節手段を制御することにより、各
々の設定値に基づいた制御が一括にできるとともにきめ
細かな制御が行え、さらに周波数特性調節手段への入力
が常時適切なものとなるように制御できるとともにゲイ
ン調節器の出力として所望の振幅の信号を得ることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるゲイン調整器の構成
を示すブロック図、第２図は同上実施例におけるトーン
コントローラの周波数特性の一例を示すグラフ、第３図
は同上実施例における第1,第２の電子ボリウムの減衰量
の和の周波数特性の一例を示すグラフ、第４図（ａ）な
いし第４図（ｃ）はこの発明のゲイン調整器の減衰量の
周波数特性を第２図および第３図の各特性に基づいて説
明するための周波数特性図、第５図はこの発明のゲイン
調整器に入力された信号の振幅が各ブロックで推移する
様子を第２図および第３図の特性に基づいて説明するた
めの説明図、第６図はこの発明におけるマイクロプロセ
ッサの制御動作を示すフローチャート、第７図は従来の
音響機器の構成を示すブロック図、第８図（ａ）ないし
第８図（ｃ）は従来の音響機器の減衰量の周波数特性を
第２図の特性に基づいて説明するための説明図である。 １…トーンコントローラ、２…第１の電子ボリウム、３
…第２の電子ボリウム、４…マイクロプロセッサ、５…
ゲイン調節器。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H03G 9/00 H03G 3/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の減衰量を設定する減衰量設定手段
   と、 周波数特性調節手段の前段に設置され、上記減衰量設定
   手段が設定した上記第１の減衰量と上記周波数特性調節
   手段の周波数特性設定状態との関係により設定された第
   ２の減衰量に基づき、入力信号を減衰させて上記周波数
   特性調節手段に供給する第１の電子ボリウムと、 上記周波数特性調節手段の後段に設置され、上記第１の
   減衰量と上記第２の減衰量との差である第３の減衰量に
   基づき、上記周波数特性調節手段の出力信号を減衰させ
   る第２の電子ボリウムと、 上記減衰量設定手段が設定した上記第１の減衰量と上記
   周波数特性調節手段の上記周波数特性設定状態との関係
   により上記第２の減衰量を設定し、上記第１の減衰量と
   上記第２の減衰量との差より上記第３の減衰量を設定す
   るとともに、上記第２の減衰量，上記第３の減衰量，及
   び上記周波数特性設定状態とに基づき、上記第１の電子
   ボリウム，上記第２の電子ボリウム，及び上記周波数特
   性調節手段を制御する制御手段と、 を備えたゲイン調節器。