JP2901372B2

JP2901372B2 - ノイズリダクション回路

Info

Publication number: JP2901372B2
Application number: JP3109898A
Authority: JP
Inventors: 芳伊澤
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1991-04-15
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: JPH04316222A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオテープレコー
ダ等の記録・再生系に設置されてオーディオ信号のノイ
ズの軽減に用いられるノイズリダクション回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高忠実度（Ｈｉ−Ｆｉ）の再生、記録を
行うビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）の音声系統には、
図５の（Ａ）に示すように、記録媒体である磁気テープ
２にオーディオ信号を記録する記録系回路４が設置され
るとともに、図５の（Ｂ）に示すように、磁気テープ２
からオーディオ信号を再生する再生系回路６が設置され
ている。これら、記録系回路４及び再生系回路６には、
記録媒体により発生するノイズ等の不要信号を抑圧して
不要信号による音質の低下を防止するために共通にノイ
ズリダクション回路（ＮＲ）８が設置されている。この
ＮＲ８は、記録系回路４及び再生系回路６との間で逆回
路として機能する対数圧縮・伸長型のノイズ低減回路で
あって、記録時、オーディオ信号を対数圧縮し、再生
時、再生したオーディオ信号を記録時とは逆の関係で伸
長させることにより、オーディオ信号中の不要な信号成
分を抑圧させるものである。そして、記録系回路４で
は、記録時、オーディオ信号ＶＲをＮＲ８に通過させた
後、ＦＭエンファシス回路（ＥＭＰＨ）１０によって高
周波帯域が強調されてＦＭ変調器１２に加えられ、オー
ディオ信号ＶＲでキャリア信号に周波数変調が施され
る。ＦＭ変調器１２で得られたＦＭ信号は、録音増幅器
１４で増幅された後、磁気ヘッド１６を経て磁気テープ
２に記録される。また、再生系回路６では、再生時、磁
気ヘッド１６を通して磁気テープ２から検出されたＦＭ
信号が前置増幅器１８で増幅された後、ＦＭ復調器２０
に加えられてＦＭ復調が施される。ＦＭ復調器２０の復
調出力は、デエンファシス回路（ＤＥＥＭＰＨ）２２に
よって高域低減が施された後、ＮＲ８を通過させて再生
オーディオ信号ＶＰＯとして出力される。

【０００３】そして、図６は、ＮＲ８の具体的な回路構
成を示す。このＮＲ８では、スイッチ２４を通して記録
時（ＲＥＣ）には圧縮入力信号（ＣＭＰ）、再生時（Ｐ
Ｂ）には伸長入力（ＥＸＰ）が主信号経路２５に設定さ
れた低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２６に加えられ、この
ＬＰＦ２６から第１の増幅器２８に加えられて増幅され
る。この増幅器２８には、記録時に動作すべき第１の帰
還経路３０、再生時に動作すべき第２の帰還経路３２が
付加されており、これら帰還経路３０、３２はスイッチ
３４によって選択される。記録時、帰還経路３０は、増
幅器２８の出力を逆相入力側に負帰還させてその出力に
二乗伸長特性を付加する伸長回路を構成してＣＭＰ出力
にて圧縮特性を実現する。また、再生時には、帰還経路
３２から増幅器２８の出力をその逆相入力側に全帰還さ
せて増幅器２８を全帰還増幅器、即ち、バッファ回路と
して構成させ、伸長回路により二乗伸長特性をＥＸＰ出
力より得る。

【０００４】帰還経路３０は伸長回路を構成する。増幅
器２８の出力を増幅する第２の増幅器として可変利得増
幅器（ＣＣＡ）３６が設置され、このＣＣＡ３６の出力
はノイズリダクションエンファシス回路（ＮＲＥ）３８
を通して増幅器２８の逆相入力側に帰還されている。そ
して、ＣＣＡ３６には、その入力レベルに応じてＣＣＡ
３６の増幅利得を制御する制御回路４０が付加されてい
る。この制御回路４０には、ＬＰＦ４２、ウエイティン
グ回路（ＷＴＮＧ）４４、信号レベル検出手段としての
検波回路４６、電圧・電流変換回路４８が設置されてい
る。ＬＰＦ４２はノイズ等の不要信号成分を除去し、Ｗ
ＴＮＧ４４はＬＰＦ４２の出力信号に対して高域成分に
周波数的な重み付けを行う。検波回路４６は、例えば、
図７に示すように、ＷＴＮＧ４４の出力を整流しトラン
ジスタ４６１のベースで受け、それによってトランジス
タ４６１のエミッタに発生する整流電圧をアタックタイ
ム設定抵抗４６３とリカバリータイム設定抵抗４６２と
外部接続端子４６４に接続されているキャパシタ４６５
とにより規定時定数を持たせて平滑し、信号レベルに応
じた直流電圧に変換する。この検波回路４６の検波出力
は電圧レベルで与えられるため、電圧・電流変換回路４
８は、検波回路４６の出力である電圧を制御対象である
ＣＣＡ３６に対する制御電流に変換する制御電流発生手
段を構成している。したがって、このようなＮＲ８で
は、記録時はこの伸長回路が増幅器２８の帰還経路に入
るためオーディオ信号に対数圧縮を施し、再生時は増幅
器２８のバッファ出力より伸長回路をスルーに通過する
ため、再生されたオーディオ信号に伸長特性を付加する
ことで、ノイズレベルの低いオーディオ信号の記録及び
再生を可能にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
対数圧縮型のノイズリダクション回路は、理想的状態で
は、記録時に圧縮処理、再生時に伸長処理により、小レ
ベルから大レベルに至るまで、高精度なリニアリティ
（直線再現性）を以て原信号を復元することが可能であ
るが、現実には、リニアリティが損なわれる。図８は、
このノイズリダクション回路の動作特性を示し、Ａは記
録時（ＣＭＰ）の圧縮特性、Ｂは再生時（ＥＸＰ）の伸
長特性であるが、斜線で示す部分の微小レベル域でリニ
アリティが悪化することが確認された。即ち、このノイ
ズリダクション回路の問題点を列挙すれば次の通りであ
る。ａ．記録媒体が持つＣ／Ｎによって再生時に高域ノイズ
が増え、これにより、微小領域リニアリティがノイズリ
ダクション回路の持つ単体特性に対し変化する。ｂ．他機との互換性の問題で例えば、市販のソフトテー
プやカムコーダの記録テープを再生したとき、特性が一
致せずノイズ感や聴感上の違和感が感じられることがあ
った。ｃ．専門家向けの機器等、高精度化が必要なとき、その
高精度化に限界を来すおそれがあった。

【０００６】そこで、図６に示すノイズリダクション回
路における再生時の伸長動作について検討する。説明を
簡単にするため、図９に示すように、ＣＣＡ３６、信号
レベル検出手段としての検波回路４６、ＣＣＡ３６に対
する制御電流発生手段としての電圧・電流変換回路４８
で帰還増幅回路を構成した場合を想定する。ここで、Ｃ
ＣＡ３６の電流（電圧）制御感度をα、制御電流をｉｄ
とすると、その増幅率Ａｖは、Ａｖ＝α・ｉｄ・・・（１）となる。また、

【外１】を入力信号Ｖ₁の理想的な平均値、信号レベル検出手段
としての検波回路４６における検波感度をＤとすると、

【０００７】

【数１】

【０００８】となる。制御電流発生手段としての電圧・
電流変換回路４８のＶ／Ｉ変換感度Ｔを、

【０００９】

【数２】

【００１０】とすると、出力信号Ｖｏは、

【００１１】

【数３】

【００１２】となる。Ｖｏは入力号Ｖ₁の２乗に比例し
ており、これによって二乗伸長特性が得られる。ここ
で、検波回路４６又は電圧・電圧変換回路４８にエラー
が存在し、実質的に入力信号Ｖ₁に換算し、Ｖｅｒをそ
のエラー分とすると、Ｖｏ＝α・Ｄ・Ｔ（Ｖ₂−Ｖｅｒ）・Ｖ₁ ・・・（５）となる。このことは、Ｖ₁≫Ｖｅｒでは実質エラーが無
視できるが、Ｖｅｒが入力信号Ｖ₁のレベルに近づく微
小レベル領域では非線形性が生じ、これがリニアリティ
を損なう原因になっている。なお、ＣＣＡ３６に非線形
性エラーがある場合にも式（５）で近似できる。

【００１３】このため、従来のノイズリダクション回路
では、低レベルでのリニアリティの悪化については、Ｉ
Ｃ等の内部定数の合わせ込みによる初期設定により決定
され、任意に調整することができなかった。

【００１４】そこで、この発明は、このような微小レベ
ル領域における圧縮特性又は伸長特性を任意に調整可能
にして高忠実度を実現したノイズリダクション回路の提
供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明のノイズリダク
ション回路は、主信号経路（２５）に設置された第１の
増幅器（２８）と、前記主信号経路における信号のレベ
ルを検出する信号レベル検出手段（検波回路４６）と、
この信号レベル検出手段で検出された前記レベルを制御
電流に変換する電圧・電流変換手段（電圧・電流変換回
路４８）と、前記第１の増幅器の出力又は帰還経路（３
０）に設置され、前記電圧・電流変換手段で得られた前
記制御電流に応じて利得が制御される第２の増幅器（可
変利得増幅器３６）と、外部からリニアリティ調整入力
を受ける入力端子（接続入力端子６０）と、前記電圧・
電流変換手段に並設されて前記入力端子からの前記調整
入力を受け、前記第２の増幅器に対して特性調整電流を
付加的に流して低レベル領域における圧縮特性又は伸長
特性を連続的又は断続的に制御する特性制御手段（特性
制御回路５０）とを備えたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】主信号経路に設置された第１の増幅器では、主
信号経路を通過する記録時又は再生時のオーディオ信号
が増幅される。この増幅器の出力信号はフィルタに加え
られ、その出力信号中の通過帯域や周波数特性が調整さ
れる。このフィルタを通過したオーディオ信号は信号レ
ベル検出手段によってそのレベルが検出され、そのレベ
ルによって第２の増幅器の利得が制御される。制御電流
発生手段として電圧・電流変換手段が設置され、この電
圧・電流変換手段及び信号レベル検出手段に対して特性
制御手段を付加し、この特性制御手段は入力端子を備え
て、外部からのリニアリティ調整入力を受けることによ
り、第２の増幅器に対して低レベル領域における圧縮特
性又は伸長特性を連続的又は断続的に特性調整電流を流
し、リニアリティの制御を可能にしている。

【００１７】

【実施例】図１は、この発明のノイズリダクション回路
の一実施例を示す。この実施例のノイズリダクション回
路は、図６及び図９に示したノイズリダクション回路に
おける伸長回路の改良にかかるものであり、共通部分に
は同一の符号を付してある。即ち、この伸長回路に設置
された可変利得増幅器（ＣＣＡ）３６は、図６のノイズ
リダクション回路における主信号経路２５の第１の増幅
器２８における第１の帰還回路３０に設置されており、
増幅器２８に対して第２の増幅器を構成している。

【００１８】このＣＣＡ３６には制御回路４０が付加さ
れており、この制御回路４０にはＣＣＡ３６の入力信号
Ｖ₁の信号レベルを検出する信号レベル検出手段として
検波回路４６が設置され、この検波回路４６の検波出
力、即ち、電圧信号を電流に変換してＣＣＡ３６の制御
電流を発生する制御電流発生手段としての電圧・電流変
換回路４８が設置されている。この電圧・電流変換回路
４８には、ＣＣＡ３６に付加された特性、即ち、外部制
御入力に基づいて圧縮特性又は伸長特性のリニアリティ
を制御する手段として特性制御回路５０が並設されてい
る。

【００１９】この特性制御回路５０には、定電流源５２
及び可変電流源５４が並設されているとともに、各定電
流源５２及び可変電流源５４はスイッチ５６を介してＣ
ＣＡ３６の制御電流入力部に接続されている。スイッチ
５６及び可変電流源５４には制御回路５８が接続され、
接続入力端子６０には外部からリニアリティ調整入力Ｖ
ｃが加えられ、これによってスイッチ５６が接点ａ、ｂ
側に切り換えられるとともに、可変電流源５４の電流
量、即ち、ＣＣＡ３６に対する特性調整電流が付加的に
与えられ、その値がリニアリティ調整入力Ｖｃによって
可変されるようになっている。

【００２０】このような構成によれば、このノイズリダ
クション回路、即ち、伸長回路の入出力特性は、定常状
態における理想状態では、式（４）に示すようになる。
実際の回路では、検波回路４６、電圧・電流変換回路４
８又はＣＣＡ３６にエラーが存在するので、式（５）の
ようになる。これがリニアリティを悪化する原因になる
ことは前述したが、Ｖｏ≒α・Ｄ・Ｔ（Ｖ₁−Ｖｅｒ）
Ｖ₁において、α・Ｄ・Ｔは回路定数であり、Ｖ₁≫Ｖ
ｅｒは式（４）となり、Ｖ₁→Ｖｅｒで非線形性となる
が、式（５）は式（４）に近似でき、実質的に入力信号
Ｖ₁に対しエラー電圧Ｖｅｒが存在する。

【００２１】そこで、このノイズリダクション回路で
は、特性制御回路５０によって固定値であるＤ・Ｔに故
意にオフセットΔＩを設けるようにしたものである。こ
の結果、式（５）は、Ｖｏ≒α・Ｄ・Ｔ（Ｖ₂−Ｖｅｒ＋ΔＶ）・Ｖ₁ ・・・（６）となる。即ち、オフセット電圧ΔＶはオフセット電流Δ
Ｉによって設定されて正、負方向に値を適切に設定する
ことにより特性を自由に設定することができ、エラー電
圧Ｖｅｒと、オフセット電流ΔＩでオフセット電圧ΔＶ
を変更し、Ｖｅｒ＝ΔＶ・・・（７）に調整すれば、エラー電圧を相殺することもできる。こ
の結果、リニアリティが強制的にオフセット電流ΔＩに
よって変更され、所望のリニアリティが得られる。この
リニアリティの調整は、任意のリニアリティ調整電圧Ｖ
ｃの加減によって行うことができる。図２は、このリニ
アリティの調整動作を示し、ＣＣＡ３６の低レベル増幅
（ＬＥＶｄｏｗｎ）、低レベル減衰（ＬＥＶｕｐ）を示
す。

【００２２】次に、図３は、この発明のノイズリダクシ
ョン回路の具体的な回路構成例を示し、図１に示したノ
イズリダクション回路と共通部分には同一符号を付して
ある。入力端子６１には入力信号Ｖ₁が加えられ、この
入力信号Ｖ₁は検波回路４６の整流回路６２に加えら
れ、整流される。整流回路６２には両波整流回路が用い
られ、その整流出力電流ｉが取り出される。

【００２３】この整流回路６２の出力側には整流出力電
流ｉを受けるバッファ回路６４が設置されている。即
ち、整流回路６２の出力部にベース・コレクタを共通に
したトランジスタ６６が設置され、このトランジスタ６
６のベース・コレクタとベースが共通化されたトランジ
スタ６８が設置されている。トランジスタ６６のエミッ
タと基準電位点、即ち、接地点との間には、抵抗７０が
直列に接続され、また、トランジスタ６８のエミッタと
基準電位点、即ち、接地点との間には、抵抗７４が直列
に接続されている。

【００２４】トランジスタ６８のコレクタは正側電源ラ
インに接続され、トランジスタ６８のエミッタには、整
流出力電流ｉの抵抗７０による発生電圧が出力される。
この出力電圧をリカバリータイム設定抵抗７４、アタッ
クタイム設定抵抗７８並びに外部接続端子８０に接続さ
れているキャパシタ８２で規定された時定数で平滑する
ことにより、入力信号Ｖ₁の信号レベルを表す直流電
圧、即ち、レベル検出電圧が得られる。

【００２５】この信号レベル検出手段として設置された
検波回路４６の出力側には、ＣＣＡ３６に対する制御電
流ｉｄを発生する制御電流発生手段として電圧・電流変
換回路４８が設置されている。この電圧・電流変換回路
４８には増幅器８４が設置され、検波回路４６で得られ
たレベル検出電圧がその正相入力側に加えられている。
この増幅器８４の出力側にはＣＣＡ３６に制御電流ｉｄ
を流すためのトランジスタ８６が設置されている。この
トランジスタ８６のベースには増幅器８４の出力が加え
られ、エミッタと接地点との間には電圧・電流変換抵抗
８８が接続され、この抵抗８８に発生した電圧が増幅器
８４の逆相入力側に帰還されて全帰還増幅器が構成され
ている。

【００２６】また、トランジスタ８６とＣＣＡ３６との
間には、カレントミラー回路９２が設置され、トランジ
スタ８６に得られた制御電流ｉｄをカレントミラー回路
９２を通してＣＣＡ３６に流すようにしている。即ち、
トランジスタ８６のコレクタと正側電源ラインとの間に
は、ベース・コレクタを共通化したトランジスタ１００
と抵抗１０２の直列回路が接続されているとともに、正
側電源ラインとＣＣＡ３６との間にトランジスタ１０４
及び抵抗１０６の直列回路が接続され、トランジスタ１
０４のベースとトランジスタ１００のベース・コレクタ
とが共通に接続されている。

【００２７】そして、特性制御回路５０には電圧比較器
が設置されている。即ち、一対のトランジスタ１０８、
１１０のエミッタを抵抗１１２、１１４を介して共通化
した差動回路１１６が設置され、この差動回路１１６に
は能動負荷としてトランジスタ１１８、１２０及び抵抗
１２２、１２４からなるカレントミラー回路１２６が接
続されている。また、差動回路１１６のトランジスタ１
０８には可変抵抗１２８によってリニアリティ調整電圧
Ｖｃが加えられ、トランジスタ１１０のベースには電圧
源１３０によって基準電圧Ｖｒが加えられている。この
差動回路１１６における抵抗１１２、１１４の接続中点
と電源ラインとの間にはスイッチング信号ＳＷによって
動作が切り換えられる定電流源１３２が接続されてい
る。

【００２８】このノイズリダクション回路の動作を説明
すると、スイッチング信号ＳＷによって定電流源１３２
が動作状態になったとき、リニアリティ調整動作が行わ
れる。即ち、差動回路１１６に定電流源１３２から定電
流が供給されている場合、可変抵抗１２８を調整し、リ
ニアリティ調整電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒより小さくなる
と（Ｖｃ＜Ｖｒ）、トランジスタ１０８が導通する。こ
のとき、トランジスタ１０８に流れる電流はカレントミ
ラー回路１２６を通してトランジスタ１００側から定電
流を引き込む。この結果、ＣＣＡ３６に定電流が供給さ
れ、この定電流がオフセット電流ΔＩとなる。抵抗１１
２、１１４によりリニアリティ調整電圧Ｖｃの制御感度
を自由に設定できる。また、省略すれば段階的に可変で
きる。

【００２９】また、リニアリティ調整電圧Ｖｃを基準電
圧Ｖｒより大きくすると（Ｖｃ＞Ｖｒ）、トランジスタ
１０８に代わってトランジスタ１１０が導通し、トラン
ジスタ１１０に流れる定電流がトランジスタ８６に供給
される。トランジスタ８６に供給される定電流分だけＣ
ＣＡ３６に供給されるべき電流が削減され、この結果、
負のオフセット電流ΔＩがＣＣＡ３６に供給されること
になる。

【００３０】このように、リニアリティ調整電圧Ｖｃの
レベルに応じてＣＣＡ３６の増幅利得が調整され、その
結果、リニアリティの調整が行われることになる。

【００３１】なお、図１に示した実施例では、特性制御
回路５０に定電流源５２及び可変電流源５４を設置した
場合について説明したが、図４に示すように、スイッチ
５７を介して単一の可変電流源５３を設置し、この可変
電流源５３によってＣＣＡ３６のオフセット電流を調整
するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、次のような効果が得られる。ａ．回路系で発生しているエラー電圧に対し、オフセッ
ト電流の調整、設定により、従来の圧伸特性に較べ格段
に精度の高いリニアリティを実現することができる。ｂ．テープ系Ｃ／Ｎ、ノイズによるリニアリティエラー
や、他機との互換に対し、例えば段階的にオフセット電
圧を選び、外部制御信号により切替ないし調整を行うこ
とにより、圧縮又は伸長特性のリニアリティを容易に改
善又は故意に変更することができる。ｃ．しかも、リニアリティの調整は複雑な回路を用いる
ことなく、簡単な構成によって実現でき、その操作も容
易である。ｄ．特性制御手段はＩＣ内に圧伸回路と合わせて内蔵す
ることにより、入力端子に加えられる外部制御入力、即
ち、外部からのリニアリティ調整入力により、容易に制
御可能な高精度なノイズリダクション回路を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のノイズリダクション回路の一実施例
を示すブロック図である。

【図２】図１に示したノイズリダクション回路の動作特
性を示す図である。

【図３】この発明のノイズリダクション回路の具体的な
回路構成例を示す回路図である。

【図４】図１に示したノイズリダクション回路における
特性制御回路の変形例を示す回路図である。

【図５】ＶＴＲにおける記録系回路及び再生系回路を示
すブロック図である。

【図６】従来のノイズリダクション回路を示すブロック
図である。

【図７】図６に示したノイズリダクション回路の検波回
路を示す回路図である。

【図８】従来のノイズリダクション回路における動作特
性を示す図である。

【図９】図６に示したノイズリダクション回路の伸長回
路を示すブロック図である。

【符号の説明】

２５主信号経路２８第１の増幅器３０帰還経路３６可変利得増幅器（第２の増幅器）４２低域通過フィルタ４６検波回路（信号レベル検出手段）４８電圧・電流変換回路（電圧・電流変換手段）５０特性制御回路（特性制御手段）６０接続入力端子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主信号経路に設置された第１の増幅器
と、前記主信号経路における信号のレベルを検出する信号レ
ベル検出手段と、この信号レベル検出手段で検出された前記レベルを制御
電流に変換する電圧・電流変換手段と、前記第１の増幅器の出力又は帰還経路に設置され、前記
電圧・電流変換手段で得られた前記制御電流に応じて利
得が制御される第２の増幅器と、外部からリニアリティ調整入力を受ける入力端子と、前記電圧・電流変換手段に並設されて前記入力端子から
の前記調整入力を受け、前記第２の増幅器に対して特性
調整電流を付加的に流して低レベル領域における圧縮特
性又は伸長特性を連続的又は断続的に制御する特性制御
手段と、を備えたことを特徴とするノイズリダクション回路。