JP4755875B2

JP4755875B2 - 温度補償回路

Info

Publication number: JP4755875B2
Application number: JP2005286511A
Authority: JP
Inventors: 真一郎柴野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007097056A

Description

本発明は、信号ゲインの温度変動を補償する温度補償回路に関し、特に、当該温度補償回路の条件設定を容易にする技術に関する。

従来、テレビジョン（ＴＶ）音声復調用の集積回路（ＩＣ）等において、ステレオ信号を復調したときの左（Ｌ）チャネル及び右（Ｒ）チャネル相互のセパレーションの温度特性を向上させるために、温度が変化したときにも（Ｌ＋Ｒ）信号であるメイン信号（ＭＡＩＮ）及び（Ｌ−Ｒ）信号であるサブ信号（ＳＵＢ）の信号レベル（信号ゲイン）のバランスを一定に保つ必要があった。例えば、サブ信号の処理回路においては、主にＦＭ復調回路において信号レベルの温度変化が発生し得る。このような温度変化の影響を回避するために、メイン信号、サブ信号それぞれの処理回路に温度補償回路を追加して、メイン信号とサブ信号との信号レベルの温度特性をフラットに保つようにしている。

しかし、例えば、メイン信号とサブ信号との間の信号ゲインの差異を約±０．１ｄＢ以内にする等、信号レベルの温度特性の規格が非常に厳しいため、現状の回路シミュレータでは温度補償回路の回路定数を精度良く決定することができない。そのため、回路定数について好適な条件を見いだすために、ＩＣの試作を繰り返さなければならず、手間がかかるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、好適な条件設定が容易な温度補償回路を提供することを目的とする。

本発明に係る温度補償回路は、信号処理回路での信号ゲインの温度変動を補償するものであって、制御電流を生成する制御電流生成回路と、前記制御電流に基づいて制御される増幅ゲインで信号を増幅し、前記信号ゲインを補償する増幅回路と、を有し、前記制御電流生成回路が、互いに出力電流が異なる複数の電流源と、前記複数の電流源の前記出力電流のうちの１つ又は複数の合成により前記制御電流を生成する調整回路と、を有し、前記複数の電流源は、当該電流源相互の前記出力電流の相違に応じて、前記出力電流の温度特性の傾きが異なり、前記調整回路において前記制御電流の生成に用いられる前記電流源は、前記制御電流に応じて生じる前記増幅ゲインの温度特性が前記信号ゲインの前記温度変動を補償することに基づいて選択されるものである。

他の本発明に係る温度補償回路においては、前記複数の電流源が、第１から第ｎ（ｎは２以上の自然数である）の電流源を含み、前記第ｋ（２≦ｋ≦ｎなる自然数である）の電流源の前記出力電流は、大きさが前記第１の電流源の１／２^ｋ−１倍の大きさであって、向きが前記第１の電流源とは反対に設定される。

別の本発明に係る温度補償回路は、音声多重信号からメイン信号及びサブ信号を抽出し処理する音声多重信号処理回路に用いられるものであって、前記サブ信号のゲインを調整して、前記メイン信号と前記サブ信号とのゲインバランスを操作するセパレーション調整回路を有し、当該温度補償回路が、前記セパレーション調整回路の一部を構成し、前記制御電流に基づく前記増幅ゲインに応じて、前記サブ信号のゲインを調整する。

本発明の好適な態様は、前記増幅ゲインの温度特性が、前記音声多重信号処理装置における前記サブ信号をＦＭ復調するＦＭ復調回路での前記信号ゲインの温度変動に対応して設定される温度補償回路である。

本発明によれば、制御電流生成回路は、出力電流が異なる複数の電流源と、それらの組み合わせを変えて制御電流を生成可能な調整回路とを有する。電流源は異なる出力電流を有するだけでなく、それぞれの出力電流の相違に応じた温度特性の傾きを有しているので、その組み合わせを変えることにより、制御電流の温度特性の傾きを多段階に変更することができる。ひいては、制御電流に基づいて制御される増幅回路の増幅ゲインの温度特性の傾きも多段階に設定できる。よって、電流源の組み合わせを変えることにより、増幅回路による増幅で補償対象の信号ゲインの温度特性をフラットに近づけることができる。調整回路は、例えばダイオードの破壊（ザッピング）による電流経路の再構成やスイッチ素子の断続制御により、電流源の組み合わせを容易に変えることができる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。本実施形態は、ＦＭ−ＦＭ方式である日本方式のテレビ音声多重信号を処理する音声多重信号処理回路に関する。特に本回路は、ＩＣとして構成される。図１は、当該音声多重信号処理回路のステレオ復調に関する構成の概略のブロック図である。入力端子ＩＮから入力された音声多重信号は、メイン信号系処理回路とサブ信号系処理回路とに分岐される。

メイン信号系側に分岐した音声多重信号はメイン・ディエンファシス回路２に入力される。メイン・ディエンファシス回路２はメイン信号成分にディエンファシスをかけると共に、サブ信号成分及びＣＵＥ信号を除去する。メイン・ディエンファシス回路２を通過したメイン信号は、マトリクス回路４及び出力アンプ６に入力される。

一方、サブ信号系側に分岐した音声多重信号は、バンドパスフィルタ８、ＦＭ復調回路１０、サブ・ディエンファシス回路１２、ＤＣレベル調整回路１４、ＡＣレベル調整回路１６を経て、マトリクス回路４及び出力アンプ６に入力される。バンドパスフィルタ８は、音声多重信号のうちサブ信号成分を通過させる。ＦＭ復調回路１０は、バンドパスフィルタ８により抽出されたサブ信号をＦＭ復調する。サブ・ディエンファシス回路１２は、ＦＭ復調されたサブ信号にディエンファシスをかけると共に搬送波成分を除去する。ＤＣレベル調整回路１４、ＡＣレベル調整回路１６は、マトリクス回路４でのＬ，Ｒ分離（セパレーション）の精度を確保するために、サブ信号とメイン信号とのレベルのバランス（相対ゲイン）を調整する。具体的には、ＤＣレベル調整回路１４はサブ・ディエンファシス回路１２から出力されたサブ信号の直流レベル（ＤＣレベル）をメイン信号のそれに合わせる処理を行い、またＡＣレベル調整回路１６は、サブ信号の振幅をメイン信号のそれに合わせる処理を行う。

マトリクス回路４はメイン・ディエンファシス回路２から入力されたメイン信号（Ｌ＋Ｒ）と、ＡＣレベル調整回路１６から入力されたサブ信号（Ｌ−Ｒ）とを加減算することにより、Ｌ信号及びＲ信号を生成し、それぞれを出力アンプ６へ出力する。出力アンプ６は、図示しない制御回路からの切り換え信号に基づいて、出力する音声のモードを設定され、入力されたメイン信号、サブ信号、Ｌ信号、Ｒ信号のうちモノラル、ステレオ、バイリンガルのモードに応じた音声信号を増幅して出力する。例えば、ステレオモードの場合には、マトリクス回路４からのＬ信号及びＲ信号がそれぞれＬＯＵＴ端子、ＲＯＵＴ端子から出力される。

図１には図示していないが、メイン信号系、サブ信号系はそれぞれ各部で生じ得る温度依存性、すなわち温度特性を調整する回路を含み得る。特に、本実施形態のＡＣレベル調整回路１６は、本発明に係る温度補償回路を構成し、本来のセパレーションの精度向上のためのＡＣレベルの調整機能に加えて、温度特性を補償する機能を備えている。以下、このＡＣレベル調整回路１６について説明する。

図２はＡＣレベル調整回路１６の概略の構成を示すブロック図である。ＡＣレベル調整回路１６は、補助アンプ２０、温度補償用アンプ２２、制御電流生成回路２４を含んで構成される。温度補償用アンプ２２は、制御電流生成回路２４が生成する制御電流に基づいて増幅ゲインを制御され、補助アンプ２０を介してＤＣレベル調整回路１４から入力された信号を増幅する。図３は、制御電流生成回路２４の概略の構成を示す回路図である。制御電流生成回路２４は、電流値が異なる複数の電流回路３０を含み、それらが生成する電流のいずれか、又はいくつかを選択的に合成して、温度補償用アンプ２２に対する制御電流を生成する。例えば、制御電流生成回路２４はｎ個の電流回路３０-1〜３０-nを備える。例えば、電流回路３０-1は、出力電流値を決める抵抗Ｒ_１を有し、抵抗Ｒ_１は一方端を端子Ａ（電圧Ｖa）に接続され、他方端にはバッファ回路３２を介して端子Ｂ（電圧Ｖb）に応じた電圧が印加され、ＶbとＶaとの差に応じた電流Ｉ_１を流す。ちなみにここではＶb＞Ｖaとする。抵抗Ｒ_１の電流はカレントミラー回路３４-1で折り返され、さらにカレントミラー回路３４-1の出力側に設けられたもう１つのカレントミラー回路３６で折り返される。電流源３０-1はカレントミラー回路３６の出力側のトランジスタのコレクタを制御電流生成回路２４の出力端子ＯＵＴに接続され、当該出力端子から引き込む向きに電流Ｉ_１を流す。

電流回路３０-2〜３０-nは、抵抗Ｒ_１に代えてそれぞれ抵抗Ｒ_２〜Ｒ_ｎを有する点、及び当該抵抗で生じる電流Ｉ_２〜Ｉ_ｎがカレントミラー回路３４のみ、すなわちカレントミラー回路３６に相当するものを備えていない点で、電流回路３０-1と相違する。抵抗Ｒ_ｋ（２≦ｋ≦ｎ）は、
Ｒ_ｋ＝Ｒ_１・２^ｋ
となるように設定され、これにより
Ｉ_ｋ＝Ｉ_１／２^ｋ
となる。また、電流回路３０-kは、カレントミラー回路３４-kの出力側のトランジスタのコレクタを出力端子ＯＵＴに接続され、当該出力端子へ向けて電流Ｉ_ｋを流す。すなわち、電流回路３０-1と電流回路３０-2〜３０-nとは出力する電流の向きが反対となるように構成されている。

これら電流回路３０のいずれを動作させて出力電流Ｉ_１〜Ｉ_ｎを出力させるかは、定電流源３８から各電流回路３０のバッファ回路３２への駆動電流の供給をオン／オフするスイッチ素子４０-1〜４０-nを用いて制御される。各スイッチ素子４０-1〜４０-nは図示しない制御回路からの信号ＣＮＴに基づいてオン／オフ状態を切り換えられる。電流回路３０-kはスイッチ素子４０-kがオン状態とされ、対応するバッファ回路３２に駆動電流を供給されると電流Ｉ_ｋを出力する。複数のスイッチ素子４０がオン状態とされた場合には、対応する複数の電流回路３０の出力電流を合成した電流が出力端子ＯＵＴに生じる。出力端子ＯＵＴに生じた電流は温度補償用アンプ２２に供給され、その増幅ゲインを制御する。

なお、ここでは、スイッチ素子４０を用いて各電流回路３０のオン／オフ状態を設定しているが、ザッピングによる電流経路の切断により電流回路３０のオン／オフを不可逆的に設定する構成とすることもできる。

本実施形態では、各電流回路３０が生成する電流が２倍ずつ相違することから、各電流回路３０をバイナリのビットに対応付けて説明することにし、電流回路３０-kを第ｋビットに対応付ける。電流Ｉ_ｋの大きさに応じて、第１ビットをＭＳＢ（Most Significant Bit）、第ｎビットをＬＳＢ（Least Significant Bit）とすることができ、またビット値“１”は対応する電流回路３０がオン状態であり、一方、ビット値“０”は対応する電流回路３０がオフ状態であることを意味する。

電流回路３０は、温度変化に対して出力電流が変化するように構成される。この温度特性は例えば、抵抗Ｒ_１〜Ｒ_ｎの温度変化により生じさせることができる。或る温度変化に対する抵抗Ｒ_ｋそれぞれの変化率は基本的に同じであること、及び抵抗Ｒ_ｋと電流Ｉ_ｋとの積は各電流回路３０それぞれにて基本的に同じであることから、電流Ｉ_ｋが大きいほどその温度変化も大きく、温度特性の傾きも大きくなる。ちなみに、例えば、抵抗Ｒ_ｋが温度上昇に伴い増加する場合には、電流Ｉ_ｋの大きさは減少する。

図４は、６ビット、すなわちｎ＝６の場合の制御電流生成回路２４が生成する制御電流の温度特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。同図において、横軸が温度、縦軸が制御電流Ｉgcである。ここでは第１ビットの電流回路３０-1が生成する電流の向きを正にとっている。また、各温度特性曲線に対応付けられた値ＢＮは、各電流回路３０のオン／オフ状態に応じて定まる６ビットのバイナリを十進数で表したものである。上述の制御電流生成回路２４は、ＭＳＢに対応する電流回路３０-1だけ、他の電流回路３０と出力電流の向きが反対になるように構成しているため、ＢＮが０から３１までの範囲においては、ＢＮが大きいほど、任意の温度におけるＩgcは負の範囲にて減少し、またＢＮが大きいほど、温度特性の傾きは正の範囲にて増加する。ＢＮ＝３１はＭＳＢ以外の全てのビットに対応する電流回路３０-1〜３０-6がオンした状態であり、このときのＩgcが、電流回路３０の組み合わせにより或る温度で実現されるＩgcのうちの最小値となる。一方、ＢＮ＝３２はＭＳＢに対応する電流回路３０-1のみがオンする状態であり、このときのＩgcが、電流回路３０の組み合わせにより或る温度で実現されるＩgcのうちの最大値となる。ＢＮが３２から６３までの範囲においては、ＢＮが大きいほど、任意の温度におけるＩgcは正の範囲にて減少し、またＢＮが大きいほど、温度特性の傾きは負の範囲にて増加する。

このように制御電流生成回路２４は、ＭＳＢに対応する電流回路３０-1の出力電流を他の電流回路３０と反対にしたことにより、電流回路３０の組み合わせ方に応じて、温度特性の傾きを０を中心としてほぼ対称に正負いずれにも設定可能である。また、Ｉgcの温度特性の傾きを、ＢＮ＝３２に対応する最小値とＢＮ＝３１に対応する最大値との間で、同程度の間隔で段階的に変更設定することができる。ちなみに、制御電流生成回路２４においては、Ｉgcのレベル自体も０を中心としてほぼ対称かつほぼ等間隔に設定可能である。

制御電流生成回路２４が出力する温度補償用アンプ２２に対する制御電流Ｉgcの温度特性の傾きを正負に跨って段階的に設定できることとしたことにより、温度補償用アンプ２２の増幅ゲインの温度特性についても傾きを正負に跨って段階的に設定できる。そこで、サブ信号の処理系に設けたＡＣレベル調整回路１６において、電流回路３０の組み合わせ方を選択して温度補償用アンプ２２の増幅ゲインの温度特性を適当に設定することによって、当該サブ信号の処理系全体での信号レベルの温度変化を相殺することが可能となる。例えば、ＦＭ復調回路１０においては信号レベルの温度変化が発生しやすいが、温度補償用アンプ２２と制御電流生成回路２４とによって、その温度変化を打ち消して、信号レベルの温度特性をフラットに近づけることができる。

温度補償用アンプ２２の増幅ゲインをその温度特性に基づいて設定する結果、サブ信号のＡＣレベルをメイン信号のＡＣレベルに合わせるＡＣレベル調整回路１６の機能の精度が甘くなり得る。そこでＡＣレベル調整回路１６は、補助アンプ２０を備えている。補助アンプ２０の増幅ゲインは、温度特性補償の観点から温度補償用アンプ２２に設定した増幅ゲインによるＡＣレベルの調整不足を補うように設定される。

温度補償用アンプ２２に対する制御電流Ｉgcを供給する電流回路３０の組み合わせは、その組み合わせを変えて、サブ信号のレベルの温度特性を測定し、それらのうちフラットに近い特性を与えるものに決定することができる。図５は、電流回路３０の組み合わせを変えて測定したサブ信号レベルの温度特性の一例を示すグラフである。同図において、横軸が周囲温度、縦軸はＡＣレベル調整回路１６から出力されるサブ信号の出力レベルである。各温度特性曲線は下から順番に、ＢＮ値を３ずつ変化させたものに対応し、一番下がＢＮ＝０に対応し、一番上がＢＮ＝６３に対応する。この例では、本音声多重信号処理回路に対して規格として定められる使用環境温度範囲である−２０℃〜７０℃において、ＢＮ＝１２、すなわち、第３ビットに対応する電流回路３０-3及び第４ビットに対応する電流回路３０-4をオンにして他の４つの電流回路３０をオフにする組み合わせにおいて、温度特性が最もフラットに近くなる。そこで、以降、制御電流生成回路２４を当該組み合わせに構成することで好適な温度特性が実現され得る。すなわち、本発明によれば、好適な温度特性を与える構成・条件を決定する際に、一旦、製造したＩＣにて回路構成を変更して温度特性を調整することができるので、試作を繰り返す等の手間を省くことができ、容易に当該構成・条件を決定することができる。

以上、本発明を音声多重信号処理回路における信号レベルの温度特性補償に適用した実施形態を説明したが、本発明は他の回路における信号レベルの温度特性補償にも適用することができる。また、上述の実施形態のように音声多重信号処理回路におけるステレオ復調のセパレーション調整を行うＡＣレベル調整回路１６に本発明を適用することで、セパレーション調整回路と温度補償回路との構成の共通化が図られ、従来別途設けられていた温度補償回路を省くことが可能となり、ＩＣチップの縮小化を図ることができる。

また、補償対象の温度特性が取り得る傾きの範囲を想定できる場合には、それに合わせて制御電流生成回路２４を構成することができる。具体的には、例えば、補償対象の温度特性の傾きが負の領域に属することが知られている場合には、カレントミラー回路３６を廃し、電流回路３０-1の出力電流の向きを他の電流回路３０-2〜３０-nと同じに構成する。これにより、制御電流Ｉgcの温度特性の傾きが取り得る範囲が正側へシフトし、補償対象の負の傾きを有する温度特性に好適に対応可能となる。また、電流回路３０相互間での出力電流の相違を上述の２倍ずつの変化より大きくして補償可能な傾きの範囲を広げることができる。一方、補償対象の温度特性の傾きの変動範囲が狭い範囲であることが想定されるような場合には、電流回路３０相互間での出力電流の相違を上述の２倍ずつの変化より小さくして、温度補償用アンプ２２の増幅ゲインの傾きの変化ステップをより細かく設定し、温度特性の補償精度を高めることもできる。

音声多重信号処理回路のステレオ復調に関する構成の概略のブロック図である。本発明の実施形態に係るＡＣレベル調整回路の概略の構成を示すブロック図である。制御電流生成回路の概略の構成を示す回路図である。ｎ＝６の場合の制御電流生成回路が生成する制御電流の温度特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。制御電流生成回路における電流回路の組み合わせを変えて測定したサブ信号レベルの温度特性の一例を示すグラフである。

符号の説明

２メイン・ディエンファシス回路、４マトリクス回路、６出力アンプ、８バンドパスフィルタ、１０ＦＭ復調回路、１２サブ・ディエンファシス回路、１４ＤＣレベル調整回路、１６ＡＣレベル調整回路、２０補助アンプ、２２温度補償用アンプ、２４制御電流生成回路、３０電流回路。

Claims

信号処理回路での信号ゲインの温度変動を補償する温度補償回路であって、
制御電流を生成する制御電流生成回路と、
前記制御電流に基づいて制御される増幅ゲインで信号を増幅し、前記信号ゲインを補償する増幅回路と、
を有し、
前記制御電流生成回路は、
互いに出力電流が異なる複数の電流源と、
前記複数の電流源の前記出力電流のうち任意に選択される１つ又は複数の合成により前記制御電流を生成する調整回路と、
を有し、
前記複数の電流源は、当該電流源相互の前記出力電流が大きいほど、前記出力電流の温度特性の傾きが大きくなり、
前記調整回路は、前記制御電流に応じて生じる前記増幅ゲインの温度特性が前記信号ゲインの前記温度変動を補償することに基づいて前記複数の電流源の中から選択されたものを選択的に当該制御電流生成回路の出力端子に接続するスイッチを備え、又は予め前記出力端子に接続された前記複数の電流源のうち前記選択されたもの以外を前記出力端子から切断可能に構成されていること、
を特徴とする温度補償回路。
請求項１に記載の温度補償回路において、
前記複数の電流源は、第１から第ｎ（ｎは２以上の自然数である）の電流源を含み、
前記第ｋ（２≦ｋ≦ｎなる自然数である）の電流源の前記出力電流は、大きさが前記第１の電流源の１／２^ｋ−１倍の大きさであって、向きが前記第１の電流源とは反対に設定されること、
を特徴とする温度補償回路。
音声多重信号からメイン信号及びサブ信号を抽出し処理する音声多重信号処理回路に用いられる請求項１又は請求項２に記載の温度補償回路であって、
前記サブ信号のゲインを調整して、前記メイン信号と前記サブ信号とのゲインバランスを操作するセパレーション調整回路を有し、
当該温度補償回路は、前記セパレーション調整回路の一部を構成し、前記制御電流に基づく前記増幅ゲインに応じて、前記サブ信号のゲインを調整すること、
を特徴とする温度補償回路。
請求項３に記載の温度補償回路において、
前記増幅ゲインの温度特性は、前記音声多重信号処理装置における前記サブ信号をＦＭ復調するＦＭ復調回路での前記信号ゲインの温度変動に対応して設定されること、
を特徴とする温度補償回路。