JPH04113710A - 自動レベル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、自動レベル制御装置に関し、より詳細には、
信号伝送における自動レベル制御装置に関する。例えば
、信号の記録、蓄積、再生における自動レベル制御装置
に適用されるものである。

従来技術 信号の伝送や、記録、蓄積、再生の過程で、信号レベル
を一定に保つために用いられる自動レベル制御装置（Ａ
ＧＣ）では、入力信号のレベル変動に対して出力信号レ
ベルを一定に保つために。

一般に信号のレベルを求め、利得制御信号を生成して可
変利得増幅器でレベルを制御する。信号レベルを求める
方式、信号のパワに着目する方式、信号のピーク値に着
目する方式、信号の全波あるいは半波検波値に着目する
方式などがある。また、信号レベルの検出を可変利得増
幅器の入力側で行なうフィードフォワード型、出力側で
行なうフィートバンク型の制御方式がある。いずれの方
式であっても、信号レベル検出部には残留リップルを取
り除くための時定数が挿入されていた。

すなおち、信号の伝送や、記録、蓄積、再生の過程で信
号のレベルを一定に保つために用いられる自動レベル制
御装置において、従来は利得制御信号の作成にあたり、
入力信号を自乗、半波、余波あるいはピーク検波したの
ちに時定数回路を通し、利得制御信号の平滑化を行って
いた。これは利得制御信号に残留するリップルにより入
力信号が再変調され、歪が発生するのを防止するためで
ある。

ところが、信号レベルが急速に変動するような入力信号
を処理する場合、レベルの急速な変動に追従するために
は前記時定数を小さく設定せざるを得す、歪み発生を招
いていた。このように、自動レベル制御装置には追従速
度と歪性能の相反する要求が課せられていた。

目　　　　　的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
追従速度と歪性能をより高い次元で両立させるために、
波形の概形を保存しつつ、信号レベルの制御をおこない
、信号のゼロ交差点に着目し、このゼロ交差点間の信号
レベルを一定に保つように動作すること、また、利得制
御信号を信号のゼロ交差点近傍で変化させることで、歪
、雑音の発生を低く抑えることを可能とした自動レベル
制御装置を提供することを目的としてなされたものであ
る。

構　　　成 本発明は、上記目的を達成するために、（１）入力信号
のゼロ交差点を検出する検出手段と、該ゼロ交差点検出
手段で検出されたゼロ交差点情報に基づき、あるゼロ交
差点から次のゼロ交差点までの区間の信号レベルを計算
する信号レベル計算手段と、該信号レベル計算手段によ
り計算された前記信号レベルに基づき利得制御信号を発
生する利得制御信号発生手段と、入力信号の遅延をおこ
なう遅延手段と、該遅延手段の出力を前記利得制御信号
により信号レベルを変化させて出力する可変利得増幅手
段とを具備すること、或いは、（２）入力信号のゼロ交
差点を検出する検出手段と、該ゼロ交差点検出手段で検
出されたゼロ交差点情報に基づき、あるゼロ交差点から
所定の時間が経過した後の次のゼロ交差点までの区間の
信号レベルを計算する信号レベル計算手段と、該信号レ
ベル計算手段により計算された前記信号レベルに基づき
利得制御信号を発生する利得制御信号発生手段と、入力
信号の遅延をおこなう遅延手段と、該遅延手段の出力を
前記利得制御信号により信号レベルを変化させて出力す
る可変利得増幅手段とを具備することを特徴としたもの
である。以下、本発明の実施例−に基づいて説明する。

第１図は、本発明による自動レベル制御装置の一実施例
を説明するための構成図で、図中、１０はゼロ交差点検
出手段、２０は信号レベル検出手段、２１は自乗回路、
２２は累積回路、２３は計時カウンタ、２４．２５は除
算回路、２６は平方根回路、３０は利得制御信号発生手
段、３１は蓄積回路、３２はレベル判定回路、３３は切
り替え回路、４０は遅延手段、５０は可変利得増幅手段
である。

信号レベル検出手段２０内の自乗回路２１は被処理信号
ＩＳの自乗値を逐次的に出力する。一方ゼロ交差点検出
手段１０は、被処理信号１．Ｓのゼロ交′差点において
ゼロ交差点検出信号ＺＰを出力する。累積回路２２は、
ゼロ交差点検出手段１０の８力信号を受けると内部に蓄
積された前回の累積結果をクリアしたのち、自乗回路２
１の出力値の累積加算動作を開始し１次にゼロ交差点検
出信号ｚＰを受けると累積動作を停止し、累積結果Ｓを
出力する。一方、ゼロ交差点検出信号ＺＰは計時カウン
タ２３に加えられる。該計時カウンタ２３は、ゼロ交差
点検出信号を受けるとその時点のカウンタ値を出力した
後、カウンタをゼロクリアし、新たな経時を開始するよ
う構成されている。

従って、計時カウンタの出力Ｃは、ゼロ交差点からゼロ
交差点の時間間隔を示す値となる。累積回路の出力Ｓは
、除算回路２４により、計時カウンタの出力Ｃで除され
る。即ち、除算回路２４の出力値をＤとすると Ｄ＝Ｓ／Ｃ である。

除算回路２４の出力りは、第二の除算回路２５により、
希望の出力レベルに相当する数値Ｒで除される。即ち、
除算回路２５の出力値をＱとすると、 Ｑ＝Ｄ／Ｒ である。

平方根回路２６は、上記除算回路２５の出力値Ｑの平方
根を求め、出力する。この平方根回路２６の出力Ｐは、
利得制御信号発生手段３０に導かれる。

以上の動作はゼロ交差点間の実効値を計算し、希望レベ
ルの何倍に相当するかを求め、レベル補正に要する利得
の逆数を求めている。本発明の実施例では信号レベルの
尺度として実効値を用いているが、自乗回路２１のかわ
りに絶対値回路をもちい、平方根回路２６を取り除くこ
とで、被処理信号のゼロ交差点間の平均値を信号レベル
の尺度として用いてもよい。

上述の動作の傍ら、被処理信号ＩＳはゼロ交差点検出信
号ＺＰと共に、遅延手段４０に蓄積される。該遅延手段
４０は、ゼロ交差点検出信号ＺＰと、被処理信号ＩＳの
２つのチャネルを持つ先入れ先出し型（Ｆ　Ｉ　Ｆ○）
のメモリで構成され、遅延を受けたゼロ交差点検出信号
ＺＰＤと、遅延を受けた被処理信号ＩＳＤを出力する。

利得制御信号発生手段３０は、信号レベル検出手段２０
の中の平方根回路の出力Ｐを蓄積する蓄積回路３１と蓄
積回路３１の出力値があらかしめ定められた数値Ｔ１よ
り小さいか否かを判定するレベル判定回路３２、および
蓄積回路３１の出力とあらかじめ定められた数値Ｔ２を
レベル判定回路３２の出力により切り替えて出力する切
り替え回路３３とから構成される。蓄積回路３１は、先
入れ先出し型（ＦＩＦＯ）のメモリで構成され、遅延手
段４０からの遅延を受けたゼロ交差点検出信号ＺＰＤが
到来する度に蓄積した値を出力する。

切り替え回路３３は、蓄積回路３１の出力値があらかじ
め定められた数値Ｔ１より小さい場合、あらかしめ定め
られた数値Ｔ２を出力し、蓄積回路３１の出力値があら
かしめ定められた数値Ｔ１より大きい場合、蓄積回路３
１の出力値をそのまま出力するよう構成される。これら
レベル判定回路３２および切り替え回路３３は、入力信
号のレベルが小さい場合に、後に速入る可変利得増幅手
段の利得が過大に設定されるのを防止する働きを行う。

ここで数値Ｔ１とＴ２は、同し値を共用しても構わない
。この切り替え回路３３の出力を、利得制御信号発生手
段３０の出力Ｇとする。可変利得増幅手段５０は、除算
回路で構成され、遅延手段からの遅誕を受けた被処理信
号ＩＳＤを、利得制御信号発生手段の出力Ｇで除し、レ
ベル制御された信号Ｏ８を出力する。

第２図は、第１図における自動レベル制御装置の各部の
信号を示す図である。被処理信号ＩＳのゼロ交差点イに
おいて、ゼロ交差点検出手段１０はゼロ交差点検出信号
ＺＰＩを発生し、累積回路２２は被処理信号ＩＳの自乗
値である自乗回路２１の出力の累積を開始する。同時に
、計時カウンタ２３は、ゼロ交差点間隔の計時を開始す
る。

被処理信号ＩＳの次のゼロ交差点口において、ゼロ交差
点検出手段１０は、ゼロ交差点検出信号ＺＰ２を発生し
、累積回路２２は、累積を停止し、ここまでの累積結果
Ｓを出力する。計時カウンタ２３は、計時を停止し、Ｚ
ＰＩからＺＰ２の時間間隔を示す数値Ｃを出力する。数
値Ｓは、除算回路２４で数値Ｃにより除され、更に除算
回路２５で希望の出力レベルに相当する数値Ｒで除され
、数値Ｑとなる。この数値Ｑは、ＺＰＩからＺＰ２の区
間において、被処理信号ＩＳの実効値が希望する実効値
の何倍であるかを示す値である。数値Ｑは、更に平方根
回路２６により、数値Ｐとなる。

数値Ｐは、被処理信号のレベルを補正するのに用いられ
る利得値の逆数である。数値Ｐは、利得制御信号発生手
段の蓄積回路３１に蓄えられる。

一方被処理信号ＩＳとゼロ交差点検出信号ｚＰ１は遅延
手段４０により遅延を受ける。ＺＰＩが遅延手段４０か
らＺＰＤＩとして出力されたとき、この信号を用いて制
御信号発生手段の蓄積回路３１からすでに蓄積された数
値Ｐを読みだす。読みだされた数値Ｐがあらかじめ定め
られた数値Ｔ１より大きければ、この数値Ｐがそのまま
切り替え回路３３の出力Ｇとなり、また数値ＰがＴ１よ
り小さければ、あらかじめ用いられた数ＭＴ２が切り替
え回路３３の出力Ｇとなる。このＧの値を用いて、遅延
手段４０からの遅延を受けた被処理信号ＩＳＤを可変利
得増幅手段５０で除算を行い、本発明の自動レベル制御
装置の出力Ｏ８とする。

可変利得増幅手段５０は、遅延手段４０からゼロ交差点
検出信号ＺＰ２の遅延されたものＺＰＤ２が出力される
まで、Ｇによる除算を継続する。以上、一つのゼロ交差
区間について説明を行ったが。

以降ゼロ交差区間毎に数値Ｇを計算し、遅延された被処
理信号ＩＳＤを除し、Ｏ８を出力する動作を繰り返す。

第３図は、本発明による自動レベル制御装置の他の実施
例を示す図で、図中、２７はゲート回路で、その他第１
図と同し作用をする部分は第１図と同一の参照番号を付
しである６ 信号レベル検出手段２０内の自乗回路２１は被処理信号
ＩＳの自乗値を逐次的に出力する。一方ゼロ交差点検出
手段１０は、被処理信号ＩＳのゼロ交差点においてゼロ
交差点検出信号ＺＰを出力する。ゼロ交差点検出信号Ｚ
Ｐは、計時カウンタ２３に加えられる。該計時カウンタ
２３は、カウンタ出力Ｃと禁止解除出力ＮＩ＆持ち、ゼ
ロ交差点検出信号ｚＰを受けるとその時点のカウンタ値
を出力した後、カウンタをゼロクリアし、禁止解除出力
ＮＩをオフにし、新たな経時を開始する。

禁止解除出力ＮＩがオフの状態では、計時カウンタ２３
は、ゼロ交差点検出信号ＺＰの入力を受は付けない。計
時開始後、あらかじめ定められた時間Ｎが経過すると、
禁止解除出力ＮＩをオンにする一方、自らもゼロ交差点
検出信号ＺＰの入力を受は付ける状態に推移する。この
状態で新たなゼロ交差点検出信号ＺＰを受けるとその時
点のカウンタ値を出力した後、カウンタをゼロクリアし
、禁止解除出力ＮＩをオフにし、新たな経時を開始する
。従って、計時カウンタの出力Ｃは５ゼロ交差点からあ
る定められた時間Ｎが経過したのちの次のゼロ交差点ま
での時間間隔を示す値となる。

ゲート回路２７は、ゼロ交差点検出信号ＺＰと禁止解除
出力ＮＩの二つの入力を有し、ゲート済みゼロ交差点検
出信号ＺＰＧを出力する。ゲート回路２７は、禁止解除
出力ＮＩがオンの状態でゼロ交差点検出信号ＺＰをその
ままゲート済みゼロ交差点検出信号ＺＰＧとして出力し
、禁止解除出力ＮＩがオフの場合は何も出力しない。す
なわち禁止解除出力Ｎ工がオフの状態ではゼロ交差点検
出信号ＺＰを後続の累積回路２２に伝達しないように構
成されている。累積回路２２は、ゲート回路２７の出力
信号ＺＰＧを受けると内部に蓄積された前回の累積結果
をクリアしたのち、自乗回路２１の出力値の累積加算動
作を開始し、次にゲート済みゼロ交差点検出信号ＺＰＧ
を受けると累積動作を停止し、累積結果Ｓを出力する。

一方、累積回路の出力Ｓは、除算回路２４により、計時
カウンタの出力Ｃで除される。すなわち、除算回路２４
の出力値をＤとすると。

Ｄ＝Ｓ／Ｃ である。

除算回路２４の出力りは、第二の除算回路２５により、
希望の出力レベルに相当する数値Ｒで除される。即ち、
除算回路２５の出力値をＱとすると、 Ｑ＝Ｄ／Ｒ である。

平方根回路２６は、上記除算回路２５の出方値Ｑの平方
根を求めて出力する。この平方根回路２６の出力Ｐは、
利得制御信号発生手段３ｏに導かれる。

以上の動作はあるゼロ交差点から、あらかじめ定められ
た時間Ｎが経過した後の次のゼロ交差点までの実効値を
計算し、希望レベルの何倍に相当するかを求め、レベル
補正に要する利得の逆数を求めている。本発明の実施例
では信号レベルの尺度として実効値を用いているが、自
乗回路２１のかわりに絶対値回路をもちい、平方根回路
２６を取り除くことで、被処理信号の区間平均値を信号
レベルの尺度として用いてもよい。

上述の動作の傍ら、被処理信号ＩＳはゲート済みゼロ交
差点検出信号ＺＰＧと共に、遅延手段４ｏに蓄積される
。遅延手段４０は、ゲート済みセロ交差点検出信号ＺＰ
Ｇと、被処理信号■Ｓの２つのチャネルを持つ先入れ先
出し型（Ｆ　Ｉ　ＦＯ）のメモリで構成され５遅延を受
けたゲート済みゼロ交差点検出信号ＺＰＤと、遅延を受
けた被処理信号ＩＳＤを出力する。

利得制御信号発生手段３０は、信号レベル検出手段２０
中の平方根回路の出力Ｐを蓄積する蓄積回路３１と、蓄
積回路３１の出力値があらかじめ定められた数値Ｔ１よ
り小さいか否かを判定するレベル判定回路３２、および
蓄積回路３１の出力とあらかじめ定められた数値Ｔ２を
レベル判定回路３２の出力により切り替えて出力する切
り替え回路３３とから構成される。蓄積回路３１は先入
れ先出し型（Ｆ　Ｉ　ＦＯ）のメモリで構成され、遅延
手段４ｏからの遅延を受けたゼロ交差点検出信号ＺＰＤ
が到来する度に蓄積した値を出力する。

切り替え回路３３は、蓄積回路３１の出力値があらかじ
め定められた数値Ｔ１より小さい場合、あらかじめ定め
られた数値Ｔ２を出力し、蓄積回路３１の出力値があら
かじめ定められた数値Ｔ１より大きい場合、蓄積回路３
１の出力値をそのまま出力するよう構成される。これら
レベル判定回路３２および切り替え回路３３は、入力信
号のレベルが小さい場合に、後に述へる可変利得増幅手
段の利得が過大に設定されるのを防止する働きを行う。

ここで数値Ｔ１とＴ２は、同し値を共用しても構わない
。この切り替え回路３３の出力を、利得制御信号発生手
段３０の出力Ｇとする。可変利得増幅手段５ｏは、除算
回路で構成され、遅延手段からの遅延を受けた被処理信
号ＩＳＤを、利得制御信号発生手段の出力Ｇで除し、レ
ベル制御された信号ＯＳを出力する。

第４図は、第３図における自動レベル制御装置の各部の
信号を示す図である。被処理信号ＩＳのゼロ交差点イに
おいて、ゼロ交差点検出回路１０はゼロ交差点検出信号
ＺＰＩを発生し、累積回路２２は被処理信号ＩＳの自乗
値である自乗回路２１の出力の累積を開始する。同時に
、計時カウンタ２３は、ゼロ交差点間隔の計時を開始し
、禁止解除出力ＮＩをオフにする。被処理信号ＩＳの次
のゼロ交差点口において、ゼロ交差点検出手段１ｏは、
セロ交差点検出信号ＺＰ２を発生するが。

まだあらかしめ定められた時間Ｎが経過していないので
計時カウンタ２３はＺＰ２を無視して計時を続行し、ま
たゲート回路２７の働きによりｚＰ２は累積回路２２に
は伝達されない。時間Ｎが経過すると、計時カウンタ２
３は、ゼロ交差点検出信号ＺＰを一受は付ける状態にな
り、また禁止解除出力ＮＩをオンにする。被処理信号Ｉ
Ｓの次のゼロ交差点ハにおいて、ゼロ交差点検出手段１
０は、セロ交差点検出信号ＺＰ３を発生し、計時カウン
タ２３は、計時を停止し、ＺＰＩからＺＰ３の時間間隔
を示す数値Ｃを出力する。累積回路２２は、ゲート回路
２７をへてゲート済みセロ交差点検出信号ＺＰＧ３を受
け、累積を停止し、ここまでの累積結果Ｓを出力する。

数値Ｓは、除算回路２４で数値Ｃにより除され、更に除
算回路２５で希望の出力レベルに相当する数値Ｒで除さ
れ、数値Ｑとなる。この数値Ｑは、ＺＰＩからＺＰ３の
区間において、被処理信号ＩＳのパワが希望するパワの
何倍であるかを示す値である。

数値Ｑは、更に平方根回路２６により、数値Ｐとなる。

数値Ｐは、被処理信号のレベルを補正するのに用いられ
る利得値の逆数である。数値Ｐは、利得制御信号発生手
段の蓄積回路３１に蓄えられる。

一方、被処理信号ＩＳとゲート済みゼロ交差点検出信号
ＺＰＣＩは遅延手段４ｏにより遅延を受ける。ゼロ交差
点検出信号ＺＰＧＩが遅延手段４０からＺＰＤＩとして
出力されたとき、この信号を用いて制御信号発生手段の
蓄積回路３１がらすでに蓄積された数値Ｐを読みだす。

読みだされた数値Ｐがあらかじめ定められた数値Ｔ１よ
り大きければ、この数値Ｐがそのまま切り替え回路３３
の出力Ｇとなり、また数値ＰがＴ１より小さければ、あ
らかじめ用いられた数値Ｔ２が切り替え回路３３の出力
Ｇとなる。

この出力Ｇの値を用いて、遅延手段４０からの遅延を受
けた被処理信号ＩＳＤを可変利得増幅手段５０で除算を
行い、本発明の自動レベル制御装置の出力Ｏ８とする。

可変利得増幅手段５０は、遅延手段４０からゼロ交差点
検出信号ＺＰ３の遅延されたものＺＰＤ３が出力される
まで、Ｇによる除算を継続する。以上、一つのゼロ交差
区間について説明を行ったが、以降ゼロ交差区間毎に数
値Ｇを計算し、遅延された被処理信号ＩＳＤを除し、Ｏ
８を出力する動作を繰り返す。

効　　　果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、以下
のような効果がある。

（１）請求項１に対応する効果：被処理信号のゼロ交差
点から次のゼロ交差点までの区間の信号レベルを求め、
このレベルからこの区間の信号レベルの補正に必要な利
得値を計算し、可変利得増幅器により信号のレベルを補
正する。ゼロ交差点間の利得は時間と共に変化せず、一
定の値であるのでセロ交差点間の波形形状は変形されず
に保存される。また１時定数を用いていないために信号
レベルの変化に高速に追従できる。

（２）請求項２に対応する効果：被処理信号のゼロ交差
点からあらかじめ定められた時間Ｎが経過した後のゼロ
交差点までの区間の信号レベルを求め、このレベルから
この区間の信号レベルの補正に必要な利得値を計算し、
可変利得増幅器により信号のレベルを補正する。ゼロ交
差点区間毎の信号レベルが大きく異なるような信号に対
し、波形形状の変形を抑制する効果を持つ。

（３）請求項１，２に対応する効果：該当区間内の波形
形状が保存されるために歪、雑音の発生を低く抑えるこ
とが可能なうえ、時定数を用いないために信号レベルの
変化に高速に追従することができ、上記追従性能と歪性
能を高い水準で満足できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による自動レベル制御装置の一実施例
を説明するための構成図、第２図は、第１図における自
動レベル制御装置の各部の信号を示す図、第３図は、本
発明による自動レベル制御装置の他の実施例を示す図、
第４図は、第３図における自動レベル制御装置の各部の
信号を示す図である。 １０・・ゼロ交差点検出手段、２０・・・信号レベル検
出手段、２１・・自乗回路、２２・・累積回路、２３・
・・計時カウンタ、２４．２５・・・除算回路、２６・
・・平方根回路、３０・・利得制御信号発生手段、３１
・蓄積回路、３２・・レベル判定回路、３３・・切り替
え回路、４０・・・遅延手段、５０・・・可変利得増幅
手段。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力信号のゼロ交差点を検出する検出手段と、該ゼ
   ロ交差点検出手段で検出されたゼロ交差点情報に基づき
   、あるゼロ交差点から次のゼロ交差点までの区間の信号
   レベルを計算する信号レベル計算手段と、該信号レベル
   計算手段により計算された前記信号レベルに基づき利得
   制御信号を発生する利得制御信号発生手段と、入力信号
   の遅延をおこなう遅延手段と、該遅延手段の出力を前記
   利得制御信号により信号レベルを変化させて出力する可
   変利得増幅手段とを具備することを特徴とする自動レベ
   ル制御装置。 ２、入力信号のゼロ交差点を検出する検出手段と、該ゼ
   ロ交差点検出手段で検出されたゼロ交差点情報に基づき
   、あるゼロ交差点から所定の時間が経過した後の次のゼ
   ロ交差点までの区間の信号レベルを計算する信号レベル
   計算手段と、該信号レベル計算手段により計算された前
   記信号レベルに基づき利得制御信号を発生する利得制御
   信号発生手段と、入力信号の遅延をおこなう遅延手段と
   、該遅延手段の出力を前記利得制御信号により信号レベ
   ルを変化させて出力する可変利得増幅手段とを具備する
   ことを特徴とする自動レベル制御装置。