JP3128449B2 - Fm信号検波器 - Google Patents

Fm信号検波器

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JP3128449B2 JP06313548A JP31354894A JP3128449B2 JP 3128449 B2 JP3128449 B2 JP 3128449B2 JP 06313548 A JP06313548 A JP 06313548A JP 31354894 A JP31354894 A JP 31354894A JP 3128449 B2 JP3128449 B2 JP 3128449B2
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

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】
【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、検波するFM信号の中心周波数に応
じて発振するVCOと、該VCOの発振出力信号と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の発振周波数を制御する比較器とを備
え前記VCO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。
【0011】
【作用】本発明によれば、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VCOに印加するフィルタと、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
るバイアス回路とを設け、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、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検波信号を前記基準電圧に重畳させて出
力できる。
【0012】
【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
である。
【0013】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ΔV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AC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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】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。
【0018】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BPFとリミッタ(42)とから構成される。BP
Fを構成する差動増幅器(43)及び(44)の相互コ
ンダクタンスgmを変えるとBPF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BPF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。
【0019】
【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。
【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

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検波するFM信号の中心周波数に応じて発
    振するVCOと、 該VCOの発振出力信号と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共に平滑した信
    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の基
    準電圧に等しい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交流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
    する比較器とよりなり前記比較器から検出された直流レベル差に応じた電流を
    前記VCOの中心周波数を定める電流に加算し供給し
    CO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。
  2. 【請求項2】 前記VCOはICに内臓されることを特
    徴とする請求項1記載のFM信号検波器。
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