JP5263217B2 - 増幅器 - Google Patents
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Description
したがって、通常の負帰還増幅回路として使用している状態での入出力利得は、以下に示すとおりとなる。なお、通常の負帰還増幅回路として使用している状態とは、出力Voが±Vcc内の範囲にあり、クリップが生じていない状態である。
また、
が得られる。ここで、利得Aが十分に大きければ、
と見なすことができる。また、通常の負帰還増幅回路として使用している状態において、オペアンプ21の正相入力端子と逆相入力端子とは同電位のイマジナリショート状態にあり、正相入力端子は接地電位GNDに接続されているため、Viは0とすることができる。
が成り立つ。ただし、クリップ時の出力信号Voの電位が、電源電位−Vccに満たない仕様のオペアンプを用いている場合には、−Vccに代えて、クリップ時の出力信号Voの電位を用いてViを算出するようにする。もちろん実験的にViを求めるようにしてもよい。
となる。すなわち、イマジナリショートが成り立っているため、逆相入力端子の電位Viは1mv以下となり、ほぼ0と見なすことができる。
となる。すなわち、10%の過大入力によりクリップが生じると、逆相入力端子の電位Viは、クリップが生じていない場合と比較して約90倍の大きさとなる。同様に、20%、30%、40%、50%の過大入力の場合の逆相入力端子の電位Viを求めると、図4に示すように、それぞれ181.82mV、272.73mV、363.64mV、454.55mVが得られる。本図からも明らかなように、クリップ発生時において過大入力の程度と逆相入力端子電位Viとは線形の関係となり、逆相入力端子の電位Viから、過大入力の程度を定量的に把握することができる。
また、上述した実施形態では、オペアンプ21の正相入力端子の電位が0V(接地電位)であるため、逆相入力端子の電位ViがVi>0のとき、イマジナリーショートの関係が崩れ、クリップが発生したことを検知できるが、より一般的には、オペアンプの正相入力端子と逆相入力端子との間の電位差が0Vを超えたとき、クリップが発生したことを検知できる。すなわち、制御回路40は、オペアンプの正相入力端子と逆相入力端子との間の電位差を検出し、検出した電位差と基準電位Vrefとをコンパレータ41で比較すればよい。
また、上述した実施形態では、負帰還増幅回路20として反転増幅器を用いて構成したが、これをオペアンプを用いた正転増幅器で構成してもよいことは勿論である。この場合には、VCA30の出力信号Vsをオペアンプの正相入力端子に供給し、オペアンプの逆相入力端子と接地電位GNDとの間に抵抗R1を設け、オペアンプの逆相入力端子と出力端子との間に抵抗R2を設ければよい。この場合にも、上述した実施形態と同様にクリップが発生するのは、イマジナリーショートの関係が崩れるときである。
したがって、オペアンプの正相入力端子と逆相入力端子との間の電位差を監視することによって、クリップを検知することができる。この点は、上述した実施形態と同様である。そこで、オペアンプの正相入力端子と逆相入力端子との間の電位差を検出し、検出した電位差と基準電位Vrefとをコンパレータ41で比較すればよい。なお、基準電位Vrefを0Vとする場合には、コンパレータ41の一方の入力端子とオペアンプの正相入力端子とを接続し、コンパレータ41の他方の入力端子とオペアンプの逆相入力端子とを接続すればよい。
Claims (8)
- 入力信号の振幅を調整して第1信号を出力する可変利得手段と、
オペアンプを用いて、前記第1信号を増幅して出力信号を生成する負帰還増幅手段と、
前記オペアンプの正相入力端子と逆相入力端子との間の電位差と、前記入力信号に許容される過大入力の程度に応じて調整される基準電位とを比較する比較手段を備え、前記基準電位に応じた程度の入力まではクリップの発生が許容され、かつ、前記基準電位に応じた程度を上回る入力によるクリップが発生しないように、前記比較手段の比較結果に基づいて前記可変利得手段の利得を制御する制御手段とを具備し、
前記基準電位は、前記過大入力の発生時における前記入力信号の電位に比例する
増幅器。 - 前記可変利得手段は、制御信号に従って前記入力信号の振幅を調整し、
前記制御手段は、前記比較手段の出力信号を積分する積分手段を備え、前記積分手段の出力信号を前記制御信号として前記可変利得手段に供給する、
ことを特徴とする請求項1に記載の増幅器。 - 前記積分手段は、前記比較手段の出力信号の立ち上がり時と立ち下がり時とで時定数が異なることを特徴とする請求項2に記載の増幅器。
- 前記立ち上がり時の時定数は前記立ち下がり時の時定数より小さいことを特徴とする請求項3に記載の増幅器。
- 前記負帰還増幅手段は、反転増幅器である
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の増幅器。 - 前記負帰還増幅手段は、
前記正相入力端子が接地された前記オペアンプと、
前記可変利得手段の出力端子と前記オペアンプの前記逆相入力端子との間に設けられた第1抵抗と、
前記オペアンプの出力端子と前記逆相入力端子との間に設けられた第2抵抗とを含む
ことを特徴とする請求項5に記載の増幅器。 - 前記負帰還増幅手段は、正転増幅器である
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の増幅器。 - 前記負帰還増幅手段は、
前記正相入力端子が前記可変利得手段の出力端子に接続された前記オペアンプと、
前記オペアンプの前記逆相入力端子と接地電位との間に設けられた第1抵抗と、
前記オペアンプの出力端子と前記逆相入力端子との間に設けられた第2抵抗とを含む
ことを特徴とする請求項7に記載の増幅器。
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