JP3630742B2 - 再生装置 - Google Patents

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  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は再生装置に関し、特にはデジタルデータを再生し、等化処理を施す装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の装置として従来より、ビデオ信号をデジタル信号として磁気テープに記録・再生するデジタルVTRが知られている。
【0003】
また、この様なデジタルVTRに限らず、再生信号に対して処理を施す装置においては種々のフィルタが用いられている。
【0004】
ここで、フィルター回路を集積回路上に構成する方法について、図を用いて説明する。図9は「National Technical Report Vol.39 No.6 Dec 1993 ビデオムービー用Y/C 1チップ IC AN2400」に示されるジャイレータと呼ばれる回路の一例で、端子Aから端子A′間を流れる電流iと両端子間の電圧Vの関係は次式となる。
【0005】
【外1】
Figure 0003630742
ただし、I、Iは直流電流iは交流電流
これより
【0006】
【外2】
Figure 0003630742
となり、RとCを用いて等価インダクタを集積回路上に実現できることになる。そして、Iを固定し、Iを可変すれば等価L値を変化させることが可能である。
【0007】
つぎに、集積回路で±20%程度発生する抵抗やコンデンサの絶対値のバラつきによるフィルター特性の変化を抑える方法について図10を用いて説明する。
【0008】
図中、点線で示した2次ローパスフィルタの目標とする遮断周波数を、水晶発振器の発振周波数と同じとする。そして遮断周波数で90°遅れた信号と、水晶発振器出力との位相差が90°となるように位相検波器で位相差を検出して図9及び式(2)における基準電流Iを変化させ、目標の遮断周波数となるようにL値を補正するフィードバックループを形成している。
【0009】
集積回路の特徴として、各抵抗間、各コンデンサ間の相対値のバラつきは極めて小さく、フィルター回路で用いるインダクタのすべてを図9に示したジャイレータで構成し、ジャイレータの基準電流Iを同時に制御することにより様々な各フィルターの遮断周波数をそれぞれ正規の値に調整できるものである。
【0010】
つぎに、前述のデジタルVTRなど画像信号を処理するフィルター回路についてさらに説明する。
【0011】
輝度信号などの広帯域なパルス波形を伝送するためには、通過帯域内の群遅延特性ができるだけ平坦である必要がある。
【0012】
群遅延特性が平坦でないと、リンギング、スミアーといった画面上の歪みが目立つなど、振幅特性が仕様を満足するだけでは良好なフィルター回路とはならない。
【0013】
そこで、従来では、図11に示すように少くとも1段のLCネットワークによる振幅フィルターの後段に、2〜3段の群遅延フィルターを設けることが一般的である。振幅フィルターの振幅および群遅延特性が図12(a)、図12(b)であるとする。この振幅フィルターの群遅延特性を補正するために、オペアンプと並列LCネットワーク、およびオペアンプと並列LCネットワークによる2段の群遅延フィルターを用い、それぞれ図12(c)に示す群遅延特性で低域の群遅延を分担して与え、トータルな特性として図12(d)に示すような帯域内にリップルが残るもののおよそ平坦な群遅延特性を得ていた。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の様な従来の等化回路に用いられているフィルター回路は以上のように構成されているので、遮断周波数の調整は可能であるが、フィルターとして重要なファクターであるQに対しては何も考慮されていなかった。
【0015】
即ち、図11に示す振幅フィルターである2次ローパスフィルターの伝達関数は次式となる。
【0016】
【外3】
Figure 0003630742
【0017】
この様に、図11に示すフィードバックループで遮断周波数を目標のものにしても、Qは大きく変化してしまう。たとえば、コンデンサの値が0.8倍になったとすると、フィードバックループにより(2)式におけるIが(0.8)倍になって、Lが1.25倍されて遮断周波数は保たれているが、Qは1.25倍となり図13(a)のように遮断周波数でピークを生じるようになる。
【0018】
一方、図11に一例を示す群遅延フィルター1の伝達関数はRとRが等しいとすると次式となる。
【0019】
【外4】
Figure 0003630742
【0020】
この様な群遅延フィルタの振幅特性は平坦、群遅延特性はf付近でQに応じたピークを持つ。振幅フィルターと同様コンデンサの値が0.8倍になったとすると、Qは0.8倍となり、群遅延フィルター1および2の群遅延特性は図13(c)のようにピークが低くなってしまう。
【0021】
従って、遮断周波数をフィードバックループにより保つことができても、振幅特性でピークを持つためリンギングを生じ、さらに群遅延特性の中低域の落ち込みも増大してスミアーを生じて映像信号が大きく歪み、非常に見苦しい画像となる問題点があった。
【0022】
本発明は前記のような問題を解決するためになされたもので、とくに集積回路上にフィルター回路を構成する際に、抵抗やコンデンサの絶対値のバラツキの影響を吸収し、良好な振幅特性および群遅延特性の等化処理を施すことが可能な装置を提供することを目的としている。
【0023】
【課題を解決するための手段】
前記課題を考慮して、本願発明は、データを再生する再生手段と、基準電流により制御可能なジャイレータにより構成された等価インダクタとコンデンサとからなるLCネットワークと、前記基準電流により制御可能なジャイレータにより構成された等価抵抗と抵抗素子とからなる抵抗ネットワークとをそれぞれ構成要素とする複数のフィルタから構成され、前記再生手段により再生されたデータを波形等化する波形等化手段とを備え、前記複数のフィルタにおける、前記等価インダクタを構成するジャイレータと前記等価抵抗を構成するジャイレータとに対して供給する前記基準電流を変化させて前記複数のフィルタの遮断周波数と共振の鋭さQとを制御することにより、前記波形等化手段の等化特性を調整する構成とした。
【0024】
【作用】
本発明は前述のように構成したので、回路規模を大型化することなく等化特性を最適に制御することができる。
【0025】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【0026】
図1は本発明の実施例としてのデジタルVTRの再生系の構成を示すブロック図である。
【0027】
図1において、画像・音声等のデータが記録された磁気テープ101をトレースするヘッド102から得られる微小な再生信号は、ヘッドアンプ103で50〜60dB増幅される。
【0028】
ヘッドアンプ103からの再生信号は後述の構成の再生イコライザ104によりその周波数・振幅特性が制御され、データ検出回路105に出力する。
【0029】
データ検出回路105は再生イコライザ104により等化されたデータのレベルを所定のしきい値と比較することによりデジタルデータを得、D−フリップフロップ110及び位相検波器106に出力する。
【0030】
位相検波器106はデータ検出回路105からの出力データと逓倍回路109からのクロックとの位相差を検出して位相誤差電圧としてループフィルタ107に出力する。
【0031】
ループフィルタ107はこの位相誤差信号に対してフィルタリング処理を施して発振器108及び再生イコライザ104に負帰還する。発振器108から出力された信号は逓倍回路109により2倍の周波数に逓倍され、装置各部の動作クロックとして出力される。
【0032】
このように構成することにより、再生データに同期したクロックを安定して得ることができる。
【0033】
なお、再生イコライザ104及び発振器108の具体的な制御方法については後述する。
【0034】
D−フリップフロップ110はデータ検出回路105の出力データを前述のクロックでラッチし、復調器111に出力する。復調器111はラッチされたデータに対して、逆I−NRZI等のデジタル復調処理を施し、エラー訂正復号回路112に出力する。
【0035】
エラー訂正復号回路112は記録時に付加されたパリティデータを用いて再生データ中のエラーを訂正し、信号処理回路113で記録時と逆の逆量子化、逆DCT等の処理を施して再生画像データを得る。
【0036】
次に、本実施例における再生イコライザ104の構成及びその制御について説明する。
【0037】
図2は図1の再生イコライザ104の構成を示す図で、前述の様に振幅フィルタ−と群遅延フィルタ−から構成されている。
【0038】
図2において、振幅フィルタ−の抵抗Rと直列に等価抵抗ER(17)を接続した抵抗ネットワーク1、群遅延フィルタ−1の抵抗R(7)と直列に等価抵抗ER(18)を接続した抵抗ネットワーク2、群遅延フィルタ−2の抵抗R(13)と直列に等価抵抗ER(19)を接続した抵抗ネットワーク3を新たに設けられている。
【0039】
次に動作として説明する。図7においてコンデンサCの代りに抵抗R00を使用すると、端子Aから端子A′を流れる電流iと両端子間の電圧Vの関係は次式となる。
【0040】
【外5】
Figure 0003630742
これより、
【0041】
【外6】
Figure 0003630742
となり、等価インダクタと同様にジャイレータの基準電流Iを変化させて、等価抵抗値を変化させることができる。
【0042】
なお、本実施例では各ジャイレータは集積回路上に同様の回路形式、マスク構成で作らていれる。
【0043】
そして本実施例においては、抵抗やコンデンサが中心値(設計値)である場合のジャイレータ基準電流Iで、各等価抵抗が直列に接続された抵抗とほぼ同じ抵抗値であり、かつ、抵抗ネットワークの合成抵抗値(RNET)が図9に示した構成におけるQの調整用抵抗値(Rx)と等しく選ぶ。
【0044】
コンデンサの変化率をXとすると、各抵抗ネットワークの合成抵抗値は次式となる。
【0045】
【外7】
Figure 0003630742
【0046】
式(6)によるコンデンサの変化率をXと、等価インダクタ、抵抗ネットワークの合成抵抗値、およびQの概算値を図3に示す。
【0047】
図より明らかなように本実施例では、コンデンサが±20%変化した場合でもQの変化は
【0048】
【外8】
Figure 0003630742
に抑えられる。
【0049】
従って、フィードバックループにより遮断周波数を目標の周波数に調整し、かつ、Qの変動を小さくすることが可能となり、振幅特性、群遅延特性とも良好なフィルタ−回路が集積回路上に実現できるものである。
【0050】
即ち、最適な等化特性を有する等化回路を得ることができる。
【0051】
図4は本実施例における発振器108の構成を示す図である。図4において、電圧制御電流源20でLとCとによる2次フィルタ(共振回路)と駆動し、その2次フィルタの共振周波数
【0052】
【外9】
Figure 0003630742
で発振する。
【0053】
また、発振器108の発振周波数を決めるフィルタ−4の周波数特性は、ジャイレータの基準電流が中心値であると図5のように再生データの伝送速度(再生クロック周波数)fbの1/2であるfb/2に鋭いピークを持つ特性であるのでfb/2を中心周波数として発振する。そして、発振器108の出力を逓倍回路109で周波数を2倍して周波数fbのクロックとして再生系デジタル回路へ供給している。
【0054】
本実施例では、図4のインダクタLは図9に示したジャイレータにより構成されており、ループフィルタ107の出力によりジャイレータの基準電流を制御することにより発振周波数を制御して、再生データに同期したクロックを得ることができる。
【0055】
また、群遅延フィルタ−2とフィルタ−4それぞれで用いるコンデンサの値(CとC)を同じものにすれば、ジャイレータの浮遊容量も含めて群遅延フィルタ−2の遮断周波数を常にfb/2とすることができ、この群遅延フィルタ−2を基準として群遅延フィルター1で使うコンデンサの値(C)を容易に求めることができる。
【0056】
この様に、各フィルタのR値、C値の絶対値の変動量を、データ検出用のPLL回路から得られる発振器108の制御信号であるジャイレータの基準電流で検出し、同じ基準電流で再生イコライザの各フィルタにおけるジャイレータを制御して遮断周波数を正規の周波数に調整することによって再性イコライザ特性の変化を小さくできるものである。
【0057】
なお、前述の実施例では新たにジャイレータを追加して等価抵抗および抵抗ネットワークを形成したが、図6に示す2次ローパスフィルターは、等価インダクタを構成するジャイレータのコンデンサCと並列に抵抗R00を追加すれば等価抵抗が実現できる。さらに、図7に示す2次ローパスフィルターは、等価インダクタを構成するジャイレータのコンデンサCと直列に抵抗R00を追加すれば並列接続した抵抗ネットワークが実現できるなど様々な組み合わせが考えられ、Qの変化を吸収する等価抵抗を含む抵抗ネットワークを有する構成であれば前述の実施例と同様の動作が期待できる。
【0058】
また、前述の実施例ではコンデンサの絶対値が変化した場合を例にして動作を説明したが、抵抗の絶対値が変化した場合、さらに抵抗とコンデンサの両者が変化する場合であっても同様の動作が期待できる。
【0059】
さらに、前述の実施例では振幅フィルターの特性を固定とした例について説明したが、たとえば画質調整回路など高域のゲインを微調整する場合では、図8に示すように振幅フィルターを構成する等価抵抗ER17のジャイレータの基準電流にオフセット電流を加算する第1の電流加算回路22と、群遅延フィルターを構成する少くとも1つの等価抵抗のジャイレータの基準電流にオフセット電流を加算する第2の電流加算回路23を設け、振幅フィルターの選択度の変化に同調して群遅延フィルターのQも微調整する構成とすれば、良好な群遅延特性を保ったまま高域のゲインを調整することが可能である。
【0060】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、良好な波形等化処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例としてのデジタルVTRの構成を示すブロック図である。
【図2】図1の等化回路の構成を示す図である。
【図3】図1の等化回路のCの変化率とQとの関係を示す図である。
【図4】図1の発振器の構成を示す図である。
【図5】図4の回路の周波数特性を示す図である。
【図6】図2におけるフィルタの他の例を示す図である。
【図7】図2におけるフィルタの更に他の例を示す図である。
【図8】図1の等化回路の他の例を示す図である。
【図9】本発明の本実施例におけるジャイレータの構成を示す図である。
【図10】従来のVTRにおけるフィルタの特性の制御回路の構成を示す図である。
【図11】従来の等化回路の構成を示す図である。
【図12】図11に示した回路の特性を示す図である。
【図13】図11に示した回路の特性を示す図である。
【符号の説明】
104 等化回路
105 データ検出回路
107 ループフィルタ
108 発振器

Claims (5)

  1. データを再生する再生手段と、
    基準電流により制御可能なジャイレータにより構成された等価インダクタとコンデンサとからなるLCネットワークと、前記基準電流により制御可能なジャイレータにより構成された等価抵抗と抵抗素子とからなる抵抗ネットワークとをそれぞれ構成要素とする複数のフィルタから構成され、前記再生手段により再生されたデータを波形等化する波形等化手段とを備え、
    前記複数のフィルタにおける、前記等価インダクタを構成するジャイレータと前記等価抵抗を構成するジャイレータとに対して供給する前記基準電流を変化させて前記複数のフィルタの遮断周波数と共振の鋭さQとを制御することにより、前記波形等化手段の等化特性を調整することを特徴とする再生装置。
  2. 前記LCネットワークを構成要素とするフィルタから構成され、クロックを発生する発振手段と、前記波形等化手段から出力されたデータと前記クロックとの位相差を検出する位相差検出手段を備え、前記位相差検出手段の出力を前記基準電流として前記波形等化手段を構成するフィルタにおける等価インダクタ及び等価抵抗と、前記発振手段を構成するフィルタにおける等価インダクタとを制御することにより、前記遮断周波数と共振の鋭さQ及び、前記クロックの周波数を制御することを特徴とする請求項1記載の再生装置。
  3. 前記複数のフィルタは振幅制御フィルタと群遅延フィルタとを含むことを特徴とする請求項1記載の再生装置。
  4. 前記基準電流に対して所定のオフセット電流を加算し、前記振幅フィルタにおける前記等化抵抗を構成するジャイレータに供給する加算手段を備えたことを特徴とする請求項3記載の再生装置。
  5. 基準電流により制御可能なジャイレータにより構成された等価インダクタとコンデンサとからなるLCネットワークと、前記基準電流により制御可能なジャイレータにより構成された等価抵抗と抵抗素子とからなる抵抗ネットワークとを構成要素とし、入力信号の振幅を制御する振幅制御フィルタと、前記LCネットワークと前記抵抗ネットワークとを構成要素とし、前記振幅制御フィルタの群遅延特性を補正する群遅延フィルタとを備えたイコライザにより再生データを波形等化する装置であって、
    前記振幅制御フィルタにおける前記等価インダクタ及び前記等価抵抗を構成するジャイレータを制御する前記基準電流と、前記群遅延フィルタにおける前記等価インダクタ及び前記等価抵抗を構成するジャイレータを制御する前記基準電流とを変化させて前記イコライザの波形等化特性を調整することを特徴とする再生装置。
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