JP3128448B2

JP3128448B2 - Ｆｍ信号検波器

Info

Publication number: JP3128448B2
Application number: JP06310816A
Authority: JP
Inventors: 克巳今井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 2001-01-29
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JPH08167814A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、据え置き型ＶＴＲや携
帯用ビデオカメラなどにおける音声信号の再生装置にお
けるＦＭ信号検波器に関するもので、特にＩＣ化に適す
ると共に携帯可能なために低電源電圧でも動作可能なＦ
Ｍ信号検波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】据え置き型ＶＴＲや携帯用ビデオカメラ
などでは音声信号をＦＭ変調して記録しＦＭ信号検波器
にて再生を行っている。ＦＭ信号の搬送波と等しい周波
数で発振するＶＣＯを利用してＦＭ信号の検波を行うＩ
Ｃ化されたＦＭ信号検波器がある。そのようなもので
は、前記ＶＣＯの発振周波数を正確にＦＭ信号の搬送波
と等しい周波数に設定する必要がある。そのためには、
ＶＣＯの発振素子としてコンデンサとコイルからなるタ
ンク回路や、水晶振動子を用いたものを利用すれば正確
な発振周波数が期待できる。ところが、ＶＣＯの発振素
子としてタンク回路や水晶振動子を用いると、ＩＣ化し
た際にタンク回路や水晶振動子をＩＣの外づけとしなけ
ればならず、ＩＣの外づけ部品やピン数の増加を招くと
いう問題があった。

【０００３】そこで、入力されるＦＭ信号の搬送波周波
数が非常に正確であるという点を利用して、タンク回路
や水晶振動子を使用しないＶＣＯを使用可能としたＦＭ
信号検波器が用いられる。図２は、そのようなＦＭ信号
検波器を示すもので、入力端子（１）には音声信号、映
像信号を含む再生信号が印加される。ＢＰＦ（２）の中
心周波数はＦＭ変調されている音声信号を抽出するよう
に設定されている。ＢＰＦはＩＣ化するとその中心周波
数が変動し易くなり、調整が必要となる。そこで、図２
ではＢＰＦ（２）が、ＩＣの外づけ端子（３）を介して
可変抵抗器（４）に接続されている。可変抵抗器（４）
を調整してＢＰＦ（３）の中心周波数を調整し、音声Ｆ
Ｍ信号を最大レベルで取り出す。取り出されたＦＭ信号
は、位相比較器（５）に印加されＶＣＯ（６）からのＦ
Ｍ信号の搬送波と等しい周波数の信号と比較される。

【０００４】ＶＣＯ（６）は、ＢＰＦとリミッタとから
構成されるものでありタンク回路や水晶振動子を使用し
ないＶＣＯである。位相比較器（５）は、２つの入力信
号の位相差及び周波数差を検出するものであり、その差
の内交流分がＦＭ検波信号であり、直流分がＶＣＯ
（６）のフリーラン周波数の変動分である。

【０００５】位相比較器（５）の出力信号は、電流出力
でありフィルタ（７）のコンデンサ（８）と前記電流値
とに応じて定まる時定数で平滑される。また、フィルタ
（７）には基準電源（１０）からの基準電圧Ｖｒｅｆが
抵抗（９）を介して印加されており、無信号時のコンデ
ンサ（８）の直流電圧は基準電圧Ｖｒｅｆである。その
ため、位相比較器（５）の出力信号は、基準電圧Ｖｒｅ
ｆに重畳されて出力される。

【０００６】フィルタ（７）の出力信号は、Ｖ／Ｉ（電
圧電流変換）変換回路（１１）に印加され、電流になり
ＶＣＯ（６）の中心周波数を変化させる。そのため、Ｖ
ＣＯ（６）は、正確な周波数の入力ＦＭ信号に同期して
発振することとなり、位相比較器（５）における２つの
入力信号の位相差及び周波数差を検出することが可能と
なる。

【０００７】従って、フィルタ（７）の出力信号をバッ
ファ（１２）を介して出力端子（１３）にＦＭ検波信号
として出力することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２の
ブロックでは、初期状態におけるＶＣＯ（６）のフリー
ラン周波数が設定値（ＦＭ信号の搬送波と等しい周波
数）とならない場合があり、それがおおきくずれている
と出力端子（１３）におけるダイナミックレンジが十分
にとれなくなるという問題があった。

【０００９】即ち、今、ＦＭ信号の搬送波周波数が１.
５ＭＨＺであり、ＶＣＯ（６）のフリーラン周波数も
１.５ＭＨＺで発振することが期待されていたとする。
その状態で、ＶＣＯ（６）が１.６ＭＨＺで発振してい
たとする。すると、位相比較器（５）からは、１.５Ｍ
ＨＺと１.６ＭＨＺとの周波数差に応じた信号を発生す
る。該信号は、恒常的に発生するのでフィルタ（７）で
直流電圧ΔＶとなる。直流電圧ΔＶは基準電圧Ｖｒｅｆ
に重畳されてＶ／Ｉ変換回路（１１）に印加されＶＣＯ
（６）のフリーラン周波数を１.５ＭＨＺに補正する。
そのため、ＶＣＯ（６）を構成するＢＰＦの周波数特性
は、図３のＡからＢに変換される。基準電源（１０）か
らの基準電圧Ｖｒｅｆは、出力端子（１３）に発生する
ＦＭ検波信号が最大のダイナミックレンジで出力される
ように設定されている。その基準電圧Ｖｒｅｆの上に前
述の電圧ΔＶが重畳されると、前記ＦＭ検波信号の無信
号レベルが変動することとなり、前記ＦＭ検波信号のダ
イナミックレンジが十分に確保できず、前記ＦＭ検波信
号が歪む恐れがあった。特に、最近のＩＣは低消費電力
型のものが望まれており、低電源電圧化が進んでいる。
そのため、元々ダイナミックレンジが十分に確保できて
いないため、上記ＤＣ変動が問題となる。

【００１０】更に、図２のＦＭ信号検波器ではＢＰＦ
（２）が、ＩＣの外づけ端子（３）を介して可変抵抗器
（４）に接続されている。これは可変抵抗器（４）を調
整してＢＰＦ（３）の中心周波数を調整する必要がある
からであるが、調整作業は製造工程の煩雑化を生じさ
せ、部品の増加はコストアップを招いた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の点に鑑
みなされたもので、入力ＦＭ信号を抽出する第１ＢＰＦ
と、制御信号に応じて前記第１ＢＰＦと同一方向に中心
周波数が変化するＶＣＯと、該ＶＣＯの発振出力信号と
ＢＰＦからのＦＭ信号との位相差を検出する位相比較器
と、前記位相比較器の出力信号を平滑するとともに平滑
した信号を基準電源からの基準電圧に重畳させて出力
し、前記ＶＣＯに印加すると共にＦＭ検波信号として出
力するフィルタと、該フィルタの出力電圧が印加され該
出力電圧の直流分を阻止する直流阻止フィルタと、該直
流阻止フィルタの出力交流信号を前記基準電源からの基
準電圧に重畳させて出力するバイアス回路と、前記フィ
ルタの出力信号と前記バイアス回路の出力信号とのレベ
ル比較を行い両信号の直流レベル差を検出し、その差に
応じて前記ＶＣＯの発振周波数及び前記第１ＢＰＦの中
心周波数を制御する比較器とを備え前記ＶＣＯ及び前記
第１ＢＰＦの中心周波数の調整を行うようにしたことを
特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、フィルタの出力信号とバイア
ス回路の出力信号とのレベル比較を行い、位相比較器の
出力信号中のＤＣ変動成分を抽出し、ＶＣＯのフリーラ
ン周波数を調整している。そのため、前記フィルタから
前記ＶＣＯにフリーラン周波数調整用の直流電圧が印加
されることがなくなり、ＦＭ検波信号を前記基準電圧に
重畳させて出力できる。

【００１３】また、本発明によれば、ＶＣＯと第１ＢＰ
Ｆとを制御信号に応じて同一方向に発振周波数が変化す
るように構成し、比較器の出力を第１ＢＰＦにも印加し
ているので第１ＢＰＦの中心周波数を自動調整できる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の黒伸長回路を示すもので、
（１４）はフィルタ（７）の出力電圧が印加され該出力
電圧の直流分を阻止する直流阻止フィルタ、（１５）は
基準電源（１０）の基準電圧Ｖｒｅｆと等しい電圧を発
生する基準電源、（１６）は直流阻止フィルタ（１４）
の出力交流信号を前記基準電源（１５）からの基準電圧
に重畳させて出力するバイアス回路、（１７）は、コン
パレータで構成され前記フィルタ（７）の出力信号と前
記バイアス回路（１６）の出力信号とのレベル比較を行
い両信号の直流レベル差（交流分は相殺される）を検出
し、その差に応じた電流ＩDCを発生する比較器、（１
８）はＶＣＯ（６）の中心周波数を定める電流Ｉｏを発
生する定電流源、（２１）は電流ＩDCと電流Ｉｏとを加
算してＶ／Ｉ変換回路（１１）に供給し、ＶＣＯ（６）
の中心周波数を調整する電流を供給する電流ミラー回
路、（５０）は中心周波数がトランジスタ（５１）のコ
レクタ電流により調整可能な第１ＢＰＦである。

【００１５】尚、図１において図２と同一の回路ブロッ
クについては同一の符号を付し、説明を省略する。今、
ＦＭ信号の搬送波周波数が１.５ＭＨＺであり、ＶＣＯ
（６）のフリーラン周波数も１.５ＭＨＺで発振するこ
とが期待されていたとする。その状態で、ＶＣＯ（６）
が１.６ＭＨＺで発振したとする。すると、位相比較器
（５）からは、１.５ＭＨＺと１.６ＭＨＺとの周波数差
に応じた直流信号（ＶＣＯ（６）を搬送波周波数に戻す
ための直流信号）とＦＭ検波した交流信号ＡＣが発生す
る。該信号の内、交流信号ＡＣは、恒常的に発生するの
でフィルタ（７）で直流電圧ΔＶとなる。直流電圧ΔＶ
と交流信号ＡＣは基準電圧Ｖｒｅｆに重畳されて、ＩＣ
の外づけ端子（１９）を介してＩＣ外部に導出され直流
阻止フィルタ（１４）及び比較器（１７）に印加され
る。直流阻止フィルタ（１４）にて直流分が除去される
と、前記交流信号ＡＣのみが通過することとなりバイア
ス回路（１６）で再バイアスされて外づけ端子（２０）
から比較器（１７）に印加される。比較器（１７）の一
方の入力にはＩＣの外づけ端子（１９）から直流電圧Δ
Ｖと交流信号ＡＣが基準電圧Ｖｒｅｆに重畳された信号
が印加されている。このため、比較器（１７）において
比較動作が行われると、基準電圧Ｖｒｅｆと交流信号Ａ
Ｃは相殺されることとなり、直流電圧ΔＶのみが検出さ
れることとなる。検出された直流電圧ΔＶは、電流形式
で出力され電流ＩDCとして電流ミラー回路（２１）に供
給される。

【００１６】定電流源（１８）は、ＶＣＯ（６）の中心
周波数を定める電流Ｉoを発生するものである。前記電
流Ｉoは、電流ＩDCと加算され電流ミラー回路（２１）
に供給されＶ／Ｉ変換回路（１１）に供給される。この
ため、ＶＣＯ（６）の中心周波数は、前記電流ＩDCによ
り制御されることになる。ＶＣＯ（６）の中心周波数が
変化すると、それに応じてフィルタ（７）の直流電圧Δ
Ｖが変化し、さらに比較器（１７）の出力電流ＩDCが変
化する。即ち、帰還ループが働くようになり、フィルタ
（７）の直流電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるなる
までその動作が継続する。すると、フィルタ（７）の直
流電圧は基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなり、ＶＣＯ（６）
のフリーラン周波数が１.５ＭＨＺに調整される。

【００１７】上述の動作と同時に、フィルタ（７）の出
力電圧はＶ／Ｉ変換回路（１１）に印加され、ＶＣＯ
（６）は、入力されるＦＭ信号の位相に同期して発振す
ることとなる。従って、ＶＣＯ（６）は、フリーラン周
波数が１.５ＭＨＺに調整されるとともに入力されるＦ
Ｍ信号の位相に同期して発振することになり、ＦＭ信号
の正確な検波が可能となる。

【００１８】また、フィルタ（７）の直流電圧は基準電
圧Ｖｒｅｆと等しくなるので、検波された交流信号ＡＣ
は、所望の無信号電圧（基準電圧Ｖｒｅｆ）に重畳して
フィルタ（７）の出力端に得ることができ、電源電圧を
最大に利用したダイナミックレンジで信号が得られる。
最終的な出力は、バッファ（１２）を介して出力端子
（１３）に得ている。

【００１９】図４は、図１のＶ／Ｉ変換回路（１１）の
具体回路例を示すもので端子（３０）と端子（３１）の
間にフィルタ（７）からの電圧が印加され、差動増幅器
（３２）及び（３３）とダイオード（３４）、（３
５）、（３６）の働きにより電流に変換される。また、
図１の電流ミラー回路（２１）のトランジスタ（３７）
は、図４のトランジスタ（３７）と等しいものであり、
差動増幅器（３３）の動作電流源となる。そのため、端
子（３８）にはフィルタ（７）からの電圧が電流に変換
されたものとトランジスタ（３７）のコレクタ電流との
和の電流が流れる。

【００２０】図５は、図１のＶＣＯ（６）の具体回路例
を示すもので端子（４０）と端子（４１）とを入出力と
する第２ＢＰＦ（４７）とリミッタ（４２）とから構成
される。第２ＢＰＦ（４７）を構成する差動増幅器（４
３）及び（４４）の相互コンダクタンスｇｍを変えると
第２ＢＰＦ（４７）の中心周波数が変化する。差動増幅
器（４３）及び（４４）の相互コンダクタンスｇｍは、
差動増幅器（４３）及び（４４）の動作電流源（４５）
及び（４６）の値を変えれば良い。そこで、図４の端子
（３８）に流れる電流を前記動作電流源（４５）及び
（４６）に設定すれば、Ｖ／Ｉ変換回路（１１）の出力
電流に応じて第２ＢＰＦ（４７）の中心周波数が変化
し、ＶＣＯ（６）の中心周波数が変化することとなる。

【００２１】図１のＶＣＯ（６）は、図５に限られず例
えばマルチバイブレータでも構成できる。マルチバイブ
レータの発振周波数は、マルチバイブレータを構成する
差動増幅器の動作電流源とコンデンサの容量値に応じて
定めることができる。図１のＶＣＯ（６）と第１ＢＰＦ
（５０）とは、制御信号に応じて同一方向に中心周波数
が変化する関係であればよい。

【００２２】図１の第１ＢＰＦ（５０）は、図５の端子
（４０）と端子（４１）とを入出力とする第２ＢＰＦ
（４７）と同一の回路構成で作ることができる。回路が
同一構成の状態で、第２ＢＰＦ（４７）が１.５ＭＨＺ
に調整されるならば、同様に第１ＢＰＦ（５０）も１.
５ＭＨＺに調整できる。すなわち、電流Ｉoと電流ＩDC
とが加算された電流が流れる電流ミラー回路（２１）に
トランジスタ（５１）を電流ミラー接続している。この
ようにすれば、トランジスタ（５１）にも調整用の電流
が流れ第１ＢＰＦ（５０）の中心周波数を自動調整でき
る。

【００２３】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、フィ
ルタの出力信号とバイアス回路の出力信号とのレベル比
較を行い、位相比較器の出力信号中のＤＣ変動成分を抽
出し、該ＶＣＯのＤＣ変動成分に応じてＶＣＯのフリー
ラン周波数を調整している。そのため、前記フィルタか
ら前記ＶＣＯにフリーラン周波数調整用の直流電圧が印
加されることがなくなり、ＦＭ検波信号の無信号電圧を
前記基準電圧に設定できる。その結果、電源電圧を最大
に利用したダイナミックレンジでＦＭ検波信号が得ら
れ、低電源電圧でも動作可能なＩＣ化に適したＦＭ信号
検波器が得られる。

【００２４】又、本発明によれば、ＶＣＯ内の第２ＢＰ
Ｆの回路構成と第１ＢＰＦの回路構成とを同じにし、比
較器の出力を第１ＢＰＦにも印加しているので第１ＢＰ
Ｆの中心周波数を自動調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＦＭ信号検波器を示すブロック図であ
る。

【図２】従来のＦＭ信号検波器を示すブロック図であ
る。

【図３】従来のＦＭ信号検波器の説明に供するための特
性図である。

【図４】図１のＦＭ信号検波器の具体回路例を示す回路
図である。

【図５】図１のＦＭ信号検波器の具体回路例を示す回路
図である。

【符号の説明】

（５）位相比較器（６）ＶＣＯ（７）フィルタ（１４）直流阻止フィルタ（１６）バイアス回路（１７）比較器（４７）第２ＢＰＦ（５０）第１ＢＰＦ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力ＦＭ信号を抽出する第１ＢＰＦと、制御信号に応じて前記第１ＢＰＦと同一方向に中心周波
数が変化するＶＣＯと、該ＶＣＯの発振出力信号と第１ＢＰＦからのＦＭ信号と
の位相差を検出する位相比較器と、前記位相比較器の出力信号を平滑するとともに平滑した
信号を基準電源からの基準電圧に重畳させて出力し、前
記ＶＣＯに印加すると共にＦＭ検波信号として出力する
フィルタと、該フィルタの出力電圧が印加され該出力電圧の直流分を
阻止する直流阻止フィルタと、該直流阻止フィルタの出力交流信号を前記基準電源から
の基準電圧に重畳させて出力するバイアス回路と、前記フィルタの出力信号と前記バイアス回路の出力信号
とのレベル比較を行い両信号の直流レベル差を検出し、
その差に応じて前記ＶＣＯの発振周波数及び前記第１Ｂ
ＰＦの中心周波数を制御する比較器と、を備え前記ＶＣ
Ｏ及び前記第１ＢＰＦの中心周波数の調整を行うように
したことを特徴とするＦＭ信号検波器。
【請求項２】前記ＶＣＯはＩＣに内蔵されることを特
徴とする請求項１記載のＦＭ信号検波器。