JPH04142806A - 交流信号のａｇｃ回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、篩、低さまざまなレベルの交流信号を一定
レベル信号に調整する自動利得制御回路（以−ト、ｒＡ
ＧＣ回路」と言う。）に関するものである。

〔従　来　例〕

電子機器においては取り扱う信号のレベルが一定である
と必要とする信号処理がじやすくなることが多々あり、
そのような場合には一般に信号処環部の前段でＡＧＣ回
路が利用される。

第６図にはその先行技術の一例が示されているが、例え
ばホトカブラ１、増幅器２、駆動回路３、及びトランジ
スタ４を備え、ホ１−カブラ１は光導電素子（以下、ｒ
Ｃｄｓセル」と言う。）と発光ダイオードＤからなって
いる。

ここで、人力信号電圧を１．ｌ’＋、ＣｄＳセルの内部
抵抗をＲとすると、」；記電圧す、は例えばＣｄＳセル
を経て負荷抵抗Ｒｆを有する増幅器２に加わり、同増幅
器２にて（Ｒｆ／Ｒ）倍された電圧す。が直流阻止用コ
ンデンサＣを介して駆動回路３に加えられるとともに、
図示しない外部回路へ送出されその利用に供されるよう
になっている。

上記ＣｄＳセルの内部抵抗Ｒは発光ダイオードＤから受
ける照射光の強さによって変化し、第７図にその一例が
示されているが照度ＬＺの変化に対して対数的にほぼ逆
比例して増減するようになっている。

上記駆動回路３は第８図（Ａ）に示すように例えば増幅
器２の交流出力電圧ｖ′ｏからそのレベルに比例した正
の直流電圧十Ｖを生成するＡ　Ｃ／　Ｉ）　Ｃ変換器３
ａと、負の基準電圧−ＶＲを有する基準電圧源３ｂと、
Ｉ−、、？＋’ｅ＝　Ａ　Ｃ／　Ｉ）　Ｃ変換器３ａに
て生成した正の直流電圧＋Ｖを−１−配置の基１１０′
市圧−ＶＲに加え合わせる加算器３ｃ、及びその加算電
圧に反転増幅してトランジスタ４のベースに加える増幅
器３．ｉにて構成されている。

−１−記のようなＡＧＣ回路において、例えば第８図（
工３）の（イ）に示すように入力端子ｖ′１が加わって
いない状態では増幅器２の出力電圧ぴ。がゼロであるか
ら、同図（ロ）に示すようにＡＣ／ＤＣＣ／鉛Ｃａの形
成する直流電圧もゼロであり、加算器３゜における加算
電圧は同図（ハ）に示すように負の基準電圧−ｖＲのみ
となる。

よって増幅器３．ｉの電圧増幅度を例えばＡとすると、
同増幅器３．Ｌは加算器３゜から加わる加算′電圧−ｖ
Ｒが入力端におていセロ（イマジナリアース）となるよ
うにその出力側から反転出力ＡＸＶＲを発し、Ｉ−ラン
ジスタのヘースに加える。この場合、上記反転出力を例
えば ＡＸＶＲ＞　　約０．６　　　［Ｖコ となるように設定しておくとトランジスタ４がオンに駆
動され、そのエミッタ電流によりホトカブラ１の発光ダ
イオードＤが発光する。ＣｄＳセルはこの照射光により
その内部抵抗Ｒが例えば第７図に示す点Ｐの近傍のＲ８
になったものとし、このＲｏｔｉ−ＣｄＳセルの初期抵
抗とする。

次に、第８図（Ｂ）の（イ）に示すように矢印の時点で
交流信号電圧ｖ１が加わると、増幅器２はＲｆ／Ｒ，を
初期の増幅度として入力電圧ｖｌを（Ｒｆ／Ｒ，）倍す
る。その出力電圧をｖ′ｏとするとす。＝−（Ｒｆ／Ｒ
，）Ｕ′ｌ・・・　・・・・（１）となる。

ＡＣ／ＤＣＣ／鉛Ｃａは同図（ロ）に示すように増幅器
２の出力電圧ぴ。から正の直流電圧Ｖを生成する。すな
わち、 Ｖ＝に１す。

−に、（Ｒｆ／Ｒ，）ｔｌ″１ ここで、ｋ□は交流−直流変換に関する定数である。

加算器３Ｇにおいては同図（ハ）に示すように」−配圧
の直流電圧■が負の基準電圧−ＶＲに加算されるから、
その加算電圧は −ｖ、、＋　ｋ１１／−ｏ−＝−・・（２）である。

増幅器３６は加算器３ｃから加わる式（２）の電圧がそ
の入力端においてセロとなるように反転信号を出力し、
１−ランジスタ４のベースに加える。その反転信号を■
８とすると、 Ｖ　Ｂ　＝　　（Ｖ　Ｂ　＋　ｋ　１ｖｏ　）　Ａ”　
Ａ　Ｖ　ａ　　Ａ　ｋ　、　Ｖ。　　　・＝　−＝−＜
　３　）ここで、式（３）の右辺第１項は上記したよう
に入力端子ｖｔが加わっていないときのトランジスタ４
のベース電圧であるから、入力端子が加わるとベース電
圧は右辺第２項の電圧だけ小さくなってエミッタ電流が
減少する。したがって発光ダイオ−１〜Ｄの光量が減っ
て照度が低下し、ＣｄＳセルの内部抵抗が例えば第７１
８１２１に示すようにＲ８（初期値）より高い値のＲ′
になる。

これにより増幅器２の増幅度がＲｆ／Ｒ０からＲｆ／Ｒ
′に変化して／１１さくなり、次の入力端子Ｖ、に対す
る出力電圧ぴ。のレベルが低下する。したがって入力電
圧ｖｌの人力サイクルに応じて−に記の動作を複数回繰
り返すと、ＣｄＳセルの内部抵抗は例えばＲ“（第７図
）まで変化して平衡状態に達し、出力電圧ｖ′ｏは第８
図（Ｂ）の（イ）に示すようにある一定レベルに収束す
る。

この場合、一定レベルの値とは」二記式（２）に示す加
算電圧が増幅器３．Ｌの入力端で常にゼロにされること
から、 Ｖ　Ｒ＋　ｋ　１Ｖ　ｏ　＝　０ とおくと、 甘。＝　Ｖ　Ｒ／　ｋ　＋　　　　　　　　・　・・・
・（４）となり、基準電圧と定数に１によって定まる値
であることがわかる。

なお、上記より高いレベルの信号せ工が人力した場合に
はＣｄＳセルの内部抵抗Ｒが第７図に示す点Ｑ方向へ、
あるいは点Ｑを超えて変化するが、いずれにしても上記
と同様にして一定出力電圧ｔｒｏが得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記先行技術のＡＧＣ回路は、異なったレベルの入力信
号電圧ｖ′１を比較的高精度で所望の一定レベルの信号
電圧す。に調整できるという特徴を有している。

ところで上記装置においては、１〜ランジスタ４から発
光ダイオ−１−１つに流れる電流を駆動回路３が入力端
ＢＥ　１１′ｌのレベルにＪ、Ｌ；じて制御し、ＣｄＳ
セルの内部抵抗の増減による増幅器２の増幅度変化を利
用してその出力電圧Ｖ。を−走化するようにしている。

なお、入力′重圧範囲としては例えば最小１１６は数十
ｍＶ以上で最大値は１■ないし２Ｖ程度、最大値と最小
値の比は一般に数十倍以下となっている。

しかしながら、最近は装置の利用＋ｔｒｒが多岐化する
に伴って人力′重圧範囲が広がる傾向にあり、例えば入
力端子の最大値と最小値の比か１．００倍（４０ｄＢ）
を超えても一定出力す。を発することができるＡＧＣ回
路か望まれるようになってきた。

このような場合、に記先行技術の装置例においては第７
図に示すように最大照度と最小照度の比が１００対１と
なるような２点、例えば点Ｐ−Ｑ間をホトカブラ１の動
作範囲に設定することか必要となる。

ここで、発光ダイオードＤの照度と同ダイオードの内部
抵抗は対数的にほぼ逆比例するから、上記照度と同ダイ
オードに流れる電流の大きさが近似的に１対１で比例す
るものとみなすと、点Ｑにおいてトランジスタ４から上
記発光ダイオードに流し込む電流は点Ｐにおける電流の
１／１００になる。したがって、点Ｑの近傍ではトラン
ジスタをその立ち上がり付近における微小電流の状態で
動作させることになり、雑音等の影響を受けやく好まし
くない。

点Ｑの近傍においてトランジスタ４の送出電流をある程
度大きくすれば上記の難点は解消するが、それに伴って
点Ｐ近傍における電流が比例的にその１００倍の大きさ
となる。しかしながら、点Ｐ近傍の電流はトランジスタ
４や発光ダイオードＤの許容最大電力の面から制限を受
けるので、上記点Ｑ近傍の電流を増やすことは必ずしも
容易ではない。

すなわち、発光ダイオードに対して例えば１００倍の照
度変化を生じさせようとすると、トランジスタ４や駆動
回路３などの制御系については１００倍（４０ｄＢ）を
」川１１るダイナミックレンジが必要となるが、先行技
術例においては１−記の理由からこの要件を満足するこ
とは困難なため電圧レベルが広範囲にわたる交流信号に
は対応しきれないという問題がある。

この発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その
目的は、簡単な付加回路を設けることにより特に制御系
のダイナミックレンジを拡大することなく、′重圧レベ
ルか広範囲にわたる交流人カイ目号を一定レベルの交流
（Ｍ号に調整可能とするＡＧＣ回路を提供することにあ
る。

〔課題を解決するだめの手段〕

この発明の実施例が示されいる第１図を参照すると、Ｃ
ｄＳセルと発光ダイオードＤからなるホ１−力ブラ１−
１増幅器２、駆動回路３、及び１〜ランシメタ４等は上
記先行技術例とほぼ同様の素子が用いられ、かつ、それ
らの素子にてほぼ同様の回路が構成されている。

この発明においては、上記課題を解決すため下記イない
し二に示す手段を備えている。

イ、　ＣｄＳセルを経て加わる交流信号電圧（ｙ＋’）
を一方の入力端に受けて増幅する増幅器２の他方の入力
端に所定の直流オフセット電圧（Ｖａ）を与えるオフセ
ット設定手段２ａ。

口、上記増幅器２の交流と直流の合成増幅出力電圧から
上記オフセット電圧に基づく直流成分電圧を取り出すロ
ーパスフィルタ５゜ ハ、同ローパスフィルタ５の直流出力電圧を所定のしき
い値電圧と比較し、その大小により出力を発するヒステ
リシスコンパレータ６゜二、同ヒステリシスコンパレー
タ６の」二記出力により作動するスイッチ（Ｓ）を介し
て切換接続される負荷抵抗（Ｒ２，Ｒｉ）を含み、交流
信号入力路に上記ＣｄＳセルと直列的に設けられた増幅
度可変の増幅器７゜ 〔作　　　用〕 −に記イ〜二の手段を備えることにより、交流入力電圧
（ｖ＋）が所定レベルを超えた場合、もしくはそれ以下
となった場合には増幅器７の増幅度がコンパレータ６の
出力にて切り換えられ、駆動回路３及びトランジスタ４
などの制御系は広いダイナミックレンジを必要としない
で一１―記交流電圧（ｖ′ｔ）を一定レベルの電圧（ｖ
′ｏ）に調整することが可能となる。

〔実　施　例〕

上記第１図の増幅器７において、スイッチＳが接点り側
に接続されているときの増幅度をＡ　Ｔ　Ｌ、接点Ｈ側
に接続されているときの増幅度をＡ　７１（とすると、 Ａ２Ｂ−Ｒ２／Ｒ１・・・・・・・（５ａ）Ａ　７　Ｈ
＝Ｒ３／　Ｒ１・・・・・・・（５ｂ）である。

よって、同増幅器７の交流入力信号電圧をび１、その出
力電圧をｔｌ’ｌ’とすると、 Ｖｓ’＝−Ａ、ｔ、−Ｖ」−−−（６ａ）もしくは、 Ｖｉ’　＝　　Ａｔ）Ｉ　Ｈｖｌ　　　　・・・・・・
・・・（６ｂ）また、増幅器２の一入力端に加わる信号
に対する同増幅器の増幅度は、前記先行技術例と同様に
（Ｒｆ／Ｒ）であるから、交流入力電圧をＶｌ’、その
出力電圧をす。′とすると、 Ｖ。’＝−（Ｒｆ／Ｒ）ｖｔ’　　　−−−（７）であ
る。

ここで、オフセット設定手段２ａから」；記増幅器２の
十入力端へ例えば正の直流オフセット電圧ｖｏを加え、
その出力電圧をＶ。′とすると、この十入力端の電圧に
対する増幅度は１＋（Ｒｆ／Ｒ）であるから、 Ｖ、’＝（１＋（Ｒｆ／Ｒ））Ｖｏ・・・・・・・・・
（８）となる。

増幅器２に交流電圧ｖｌ′と直流電圧■。の両方が加わ
った場合の合成出力は式（７）と式（８）の和となるか
ら、 ｖ、′＋　ｖｏ′−−ＬＬ−ｖ−、′＋　（１＋旦）　
ｖｏＲＲ ・・・・・・（９） ｚ− である。

式（９）中、右辺第２項の直流成分はコンデンサＣによ
って阻止され、第１項の交流成分のみが駆動回路３に加
えられるとともに、外部へ送出される。また、フィルタ
５には式（９）に示す合成出力が加えられ、同フィルタ
にて第２項の直流成分電圧が取り出される。すなわち、
この発明の実施例における駆動回路３とトランジスタ４
からなる制御系は入力する交流成分電圧に応答して動作
し、同制御系とホトカプラ１の動作は前記先行技術例と
同様になる。

いま、交流入力信号が無＜Ｖ、＝Ｏであるとすると、増
幅器７の交流出力Ｖ１′は第４図（Ａ）の（イ）に示す
ように当然ゼロとなり、増幅器２の交流出力Ｖ。も同第
４図（Ａ）の（ロ）に示すようにゼロである。この場合
、トランジスタ４は先行技術例と同様に駆動回路３から
与えられる正のベース電圧ＡＸＶＲにより作動し、所定
の電流を発光ダイオードＤに流して発光させる。ＣｄＳ
セルはその照射光を受けて内部抵抗Ｒが先行技術例と同
様に第２図に示す点Ｐ近傍のＲ８になったものとすると
、このときの発光ダイオードＤの光量は最大で、ＣｄＳ
セルの抵抗Ｒ８は最低値となる。

また、増幅器２は与えられたオフセット電圧ｖｏを式（
８）に示すように増幅して直流電圧Ｖｏ’　＝　（１＋
　（Ｒｆ／　Ｒｏ））　Ｖｏ−−−（８ａ）を発する。

この出力はフィルタ５を経てコンパレータ６の一入力端
に加えられ、その十入力端のしきい値電圧と大小比較が
なされるようになっている。このフィルタ５の直流出力
を第４図（Ａ）の（ハ）に示す。

ところで、増幅器２の人力信号Ｖ、′がゼロ、したがっ
てその出力Ｖ。もゼロのときのＣｄＳセルの内部抵抗Ｒ
８は、信号１ｊ、’が加わったときの内部抵抗Ｒのいず
れよりも小さい値であるから、Ｒｏ＜Ｒ である。

よって １＋（Ｒｆ／Ｒｏ）＞１＋（Ｒｆ／Ｒ）であり、信号す
。がゼロ、したがってぴ、′がゼロのときの上記直流出
力電圧■。′は、信号Ｖ、′がゼロでない場合のいずれ
の直流出力電圧よりも大きい値となる。

ここで、第１図のコンパレータ６とその周辺回路を抜粋
した第３図（Ａ）を参照すると、同コンパレータ６は例
えば接地電位と電源電圧■ヤ間で動作するいわゆる片電
源形にされており、その−入力端には上記オフセット電
圧を増幅した直流電圧ｖｏが加えられ、十入力端におけ
るしきい値電圧と比較されるようになっている。

そして、 ■ｏ′〈シきい値′電圧 ならばコンパレータ６からは比較的高い正の飽和′電圧
ＶＨが発せられ、 Ｖｏ’＞Ｌきい値電圧 ならばコンパレータ６からは比較的低い正の飽和電圧ｖ
Ｌが発せられる。これらの出力の一例を第３図（Ｂ）の
縦軸に示す。例えば、電源電圧■オが１５Ｖで動作する
増幅器では一般に」二記電圧Ｖ１（は約１２〜１３Ｖで
、電圧ＶＬは１ｖ以下となっている。

コンパレータ６の十入力端におけるしきい値電圧は、上
記出力ＶＨ又はＶＬを抵抗Ｒ４とＲ５にて分圧し、抵抗
Ｒ５にて発生する分圧電圧ＶＨ’又はＶＬ’を基準電圧
ＶＲＥＦに加えたものであるから、それをｖＴＨ２ｖＴ
Ｌとすると、 ｖＴＨ＝ｖＲＥＦ＋Ｖ、’ ＶＴＬ＝　ＶＲＥＦ＋　ＶＬ’ となる。これらのしきい値電圧を上記第３図（Ｂ）の横
軸側に示す。

上式（１０ａ）、　（１０ｂ）において、コンパレータ
として使用する素子がきまればそのＶＨＩＶＬがわかる
から、基準電圧ＶＲＥＦと分圧抵抗Ｒ４，Ｒ，の値を勘
案することにより所望のしきい値電圧を設定することが
できる。通常Ｖｒ−の絶対値は小さいから、式（ｉｏｂ
）の右辺第２項が無視できる場合には例えばｖＴＬ＝ｙ
Ｒ，Ｆとしてもよい。

この実施例においては、入力信号Ｖ′１＝○のときフィ
ルタ５からコンパレータ６に加わる直流電圧Ｖ。′と同
コンパレータ６の高い方のしきい値電圧Ｖ７Ｈとのレベ
ル関係は１、例えば第４図（Ａ）の（ハ）に示すように ■ｏ′〉■□□ に設定されている。よって装置の電源がオンとなって作
動状態に入るとコンパレータ６の出力は」二記第３図（
Ｂ）に示すように瞬間的にＶｌ＋からＶ　ｓ、に下がり
、そのしきい値電圧は同第３図（Ｂ）と上記第４図（Ａ
）の（ハ）に示すようにＶ７ｚ、へ上がる。また、コン
パレータ６のＶ　ＨからＶＬへ下がる出力により例えば
スイッチＳが接点り側に駆動され、増幅器７には負荷抵
抗Ｒ２が接続されてその増幅度は式（５ａ）で示すＡ　
Ｔ　Ｌとなる。

この状態で上記増幅器７に比較的低レベルの人力信号Ｖ
ＩＡが加わると、同増幅器７の出力１ｊｌＡは上記式（
６ａ）から ＩＪ’ｌＡ’　＝　　ＡＴＬ−ｖ′＋ｈ−（Ｒ２／　Ｒ
□）ＩＪ”＋Ａ となる。この出力電圧を第４図（Ａ）の（イ）に示す。

上記出力１／’ＩＡ’はＣｄＳセルを介して増幅器２の
一入力端に加わられ、その十入力端に加えられているオ
フセット電圧とともに増幅される。その合成出力は上記
式（９）から す。、’＋Ｖ、’＝−に’　Ｖ＋Ａ’　＋　（１＋”）
ｙ。

ＲＲ ・・・・・・・・・（９ａ） となり、コンデンサＣを通過した交流成分電圧す。４′
が駆動回路３に加えられるとともに図示しない外部回路
へ送出される。この交流成分電圧す。６′を第４図（Ａ
）の（ロ）に示す。

駆動回路３は前記先行技術例と同様にこの交流電圧す。

４′からそのレベルに比例した大きさの正の直流電圧Ｖ
を生成して負の基準電圧−ＶＲに加算し、その極性を反
転させた正の電圧をトランジシスタ４にベース電圧とし
て加え同トランジスタのエミッタ電流を制御するように
している。これにより発光ダイオードＤの光量が調節さ
れてＣｄＳセルの内部抵抗は第２図に示すように初期値
Ｒ８より大きい値ＲＡに変わり、それに応じて増幅器２
の交流人力ｖＩ八′に対する増１１＠度は入力がゼロの
ときの増幅度（Ｒｆ／Ｒ６）より小さい（ｉｌ′ｆ（１
−＜　ｆ　／ＲＡ）となり、」二記出力電圧す。６′を
一定レベルの電圧ぴ。に集束させる。すなわち、式（７
）からせ。＝　−（Ｒｆ／　ＲＡ）ＩＪ’＋Ａ上記式に
式（６ａ）を代入すると、 ぴｏ＝（Ｒｆ／ＲＡ）（Ｒ２／Ｒ□）ｖ＋Ａ　−−−（
Ｈ）となる。

ローパスフィルタ５は増幅器２から加わる上記式（９ａ
）の合成増幅電圧から式（８）に示す直流電圧■ｏ′を
抽出し、例えばコンパレータ６の一入力端に加える。こ
の抽出した直流電圧Ｖ。′を第４図（Ａ）の（ハ）に示
す。

コンパレータ６においては、フィルタ５から加わる直流
電圧■。′がその十入力端のしきい値電圧Ｖ丁、、に対
して同第４図（Ａ）の（ハ）に示すように、Ｖ　ｏ’　
＞　Ｖ　Ｔ　Ｌ であるから比較出力Ｖ　ｒ−に変化は無く、増幅器７は
増幅度Ａ　７　ｒ−（＝Ｒ２／　Ｒ１）のままで動作を
続ける。

第４図のＣＢ）は、増ｌｌａ器７にやや高いレベルの交
流信号電圧Ｖ１Ｂが入力した場合における同増幅器の出
力電圧ｖｔ　Ｂ’　（イ）と、増幅器２の交流出力電圧
す。８′（ロ）、及びフィルタ５の直流出力電圧ｖ、’
（ハ）の例を示し、第４図の（Ｃ）は増幅器７の入力電
圧ＶＩＣが更に高い場合の各出力ＶＩＣ＋ＶｌＩＣ’ｌ
Ｖｏ′を示す。なお、そのときのＣｄＳセルの内部抵抗
ＲＢ、Ｒｃの一例を第２図に示す。

第４図の（Ｔ３）は、増幅器７に上記より更に高レベル
の交流信号電圧ｖＩＤが入力し、コンパレータ６の比較
出力がＶＬからＶＨに転じて増幅器７の増幅度が切り換
えられる例である。すなわち、増幅器７に高レベルの信
号電圧ｖ″ＬＤが加わり、その出力ｖ、Ｄ’が同図（Ｄ
）の（イ）に示すようになったとすると、式（６ａ）か
ら Ｖ＋ｏ’＝　　（Ｒ２／Ｒ１）ＶｓＤ　　　−・＝−（
６ａ”）この場合、増幅器２の交流出力び。Ｄ′は同図
（Ｄ）（ロ）のように当初は比較的高いレベルとなる。

駆動回路３はこの高レベルの出力せ。Ｄ′を受けてそれ
に比例した大きさの正の直流電圧■を生成し、負の基準
電圧−ＶＨに加算するとともにその極性を反転した正の
電圧ｖＲ−ｖを１−ランジスタ４へベース電１１−とし
て与える。

このベース電圧は、上記交流出力び。。′から生成した
直流電圧■が大きいほど逆に小さくなるから、ｌ〜ラン
ジスタ４の送出電流が減少して発光ダイオードＤの光量
が減り、ＣｄＳセルの内部抵抗Ｒは光量の減少に逆比例
して高くなる。このため」二記増幅器２の増＠度（Ｒｆ
／Ｒ）は当初の値（Ｒｆ／Ｒｏ）から急速に下がり、そ
れに伴って出力す。Ｄも低下する。

また、増幅度の低下に応じて同図（Ｉ））の（ハ）に示
すようにオフセットの増幅電圧Ｖ。′も低下し。

例えば低い方のしきい値電圧ｙ７１．をド回るとコンパ
レータ６の比較出力がＶＬからＶｌ（に転換する。

スイッチＳはその転換出力により例えば接点Ｈ側に駆動
され、増幅器７の負荷抵抗がＲ２からＲ３に切り替わっ
て増幅度が前記式（５ｂ）に示すＡ　７Ｈ（＝＝Ｒ３／
Ｒ１）となる。

ここで、例えば抵抗Ｒ２と１り、の大きさがＲ２：＞　
Ｒ３ に設定されていると、増幅度Ａ　、　ＬとＡ７１．につ
いてＡ　７ｒ、＞Ａ　７Ｈ となり、増幅器７の出力電圧すより′は第４図（Ｄ）の
（イ）に示すように負荷抵抗が切り替わった時点から増
幅度の低下に対応した低レベルの電圧となる。

増幅器２はこの低レベルの電圧ｖ′ＩＤ′と一定レベル
のオフセット電圧Ｖ。を第４図（Ａ）〜（Ｃ）の場合と
同様に前記式（９）のとおり増幅し、上記低レベルの交
流電圧ｖＩＤ′を一定電圧す。にして出力する。このと
きのＣｄＳセルの内部抵抗をＲＤとすると、前記（７）
から Ｖ、＝　　（Ｒｆ／Ｒｏ）ＩＪ’＋。

上記式に（６ｂ）を代入すると、 １ｊ、＝（Ｒｆ／Ｒｏ）（Ｒ３／Ｒ１）ＶＩｏ　　−（
１２）となる。

この一定電圧′Ｕ′ｏを第４図（Ｄ）の（ロ）に示す。

なお、増幅器７の増幅度（Ｒ２／Ｒ□）が（Ｒ３／Ｒ１
）に切り替わる直前のＣｄＳセルの内部抵抗を例えばＲ
Ｄ′とし、このＲＤ′の値と上記一定電圧Ｖ′。の出力
時における内部抵抗ＲＤの値の一例をそれぞれ第２図に
示す。

さて、式（１１）、　（１，２）を再記すると、ｖ′Ｄ
−（Ｒｆ　／　ＲＡ　）　（ＲＺ　／　Ｒｓ、　）　１
Ｊ′Ｉ　Ａす。”（Ｒｆ／Ｒｏ）（Ｒａ／　Ｒ，）ｖ’
、Ｄ上式右辺のＲ２／　Ｒ、及びＲ３／Ｒ１は、前記式
（５ａ）、　（５ｂ）によりそれぞれ増幅度Ａ　７　ｒ
、１Ａ７１１を表しているから、 Ｖｏ＝　（Ｒｆ／　ＲＡ）ＡＴＬ−１７’ＩＡｖｏ＝（
Ｒｆ／Ｒｏ）ＡＴＬ（・ＶＩ。

これにより Ｒｏ／ＲＡ＝（Ａ７Ｈ／Ａ７Ｊ（ＩＪ”＋ｏ／すＩＡ）
ここで、Ａ、　７　Ｈ／　Ａ　７１．は増幅度の比で定
数であるから、 ｋ　２”　Ａ　７　Ｈ／　Ａ　７Ｌ とおくと、 ＲＤ／　Ｒ７１＝　ｋ２（Ｖ＋ｏ／　１ｊ＋ＡＩ・・（
１３）となる。式（１３）によると、ＣｄＳセルの内部
抵抗の比は入力端子の比と１次比例の関係になっている
ことがわかる。上式において、例えばに２＝１゜−２４
＝ Ｏ，１，０，０５とおいたときの入力電圧と内部抵抗の
関係を第５図に示す。同図のに２−１とはＡ　７　Ｌ＝
Ａ７Ｉ（のことであるから増幅器７の増幅度は切り換え
ない場合であり、前記先行技術例がこれに該当する。

いま、ｋ２＝１の特性において例えば装置が取り扱う入
力電圧びＩＤの最低レベルは点Ａに示す甘１Ａに等しく
、その最高レベルは点Ｃに示すように上記ＶＩＡの１０
０倍の大きさとし、Ａ−Ｃ間の入力電圧ｖ１Ｄに対して
一定レベルの電圧す。を出力するものとすると、ＣｄＳ
セルの内部抵抗ＲＤは最小値ＲＡからその１００倍の大
きさまで変化させる必要があり、制御系としては４０ｄ
Ｂ以上のダイナミックレンジが要求されることになる。

ここで、例えば入力電圧ｖｉａが点Ａの最低電圧ｖ′１
Ａと等しい大きさから点Ｂに示すその１０倍の大きさの
電圧までは増幅器７が増幅度Ａ　７Ｌで動作し、１０倍
を超えるとその増幅度が上記Ａ　Ｔ　Ｌの１／１０のＡ
　７　Ｈｌすなわちに２＝０．１に切り換えるようにす
ると、式（１３）から Ｒｏ／ＲＡ＝０．１（１０ｙｌＡ／　ｖ＋Ａ）＝１ これにより、 ＲＤ＝ＲＡ すなわち、点ＢにおけるＣｄＳセルの内部抵抗ＲＤは点
Ａ′における内部抵抗ＲＡと等しくなり、ｋ。

１のときの特性Ｂ−Ｃはに２＝０．１上の特性Ａ′Ｂ′
に置き換えられたとみなすことができる。したがって、
入力電圧１ｊｌＤのレベルが更にｖ′ＩＡの１０倍から
１．００倍まで高くなったとしても、ＣｄＳセルの内部
抵抗ＲＤの変化はＲＡと等しい値からその１０倍までと
なり、増幅度がＡ　７　Ｌｇ　Ａ　７　Ｈいずれの場合
でも制御系のダイナミックレンジは２０ｄＢ以上あれば
足りる。

ちなみに、同第５図において例えばに２＝０．０５、す
なわち増幅器７の増幅度Ａ７．）をＡ　Ｔ　Ｌの１／２
０とし、入力電圧Ｖ＋Ｏのレベルが点１〕に示すように
最低電圧ＶＩＡの２０倍を超えたとき上記増幅度をＡ７
ＬからＡ　７　＋１に切り換えるようにすると、ｋ、＝
１における特性Ｄ−Ｅはに２＝０．０５Ｊ二のＡ″ｔＤ
ｎに置き換えられる。これにより、例えば入力電圧１１
−、Ｄが最低電圧す、八からその４００倍（５２ｃｌＢ
）まで変わってもＣｄＳセルの内部抵抗の変化は２０倍
となり、制御系に２６ｄＢ以上のダイナミックレンジが
あればそれらの入力電圧に十分対応できる。

上記は最低入力レベルの電圧ｖ′ｉＡを基準とし、それ
より高くなる入力電圧び、Ｄから一定レベルの電圧す。

を生成する場合を説明したが、例えば最高入力レベルの
電圧ｖ１Ｄを基準とし、それより低くなる入力電圧す、
Ａから一定レベルの電圧１／′ｏを生成する場合もその
内容は」二記と同様であることは容易に理解できる。

「効　　　果コ 以」−５詳細に説明したようにこの発明によるＡＧＣ回
路は例えばレベルの異なった交流信号電圧１／′ｊを人
力増幅器７で受け、その出力？１’を発光ダイオードと
ＣｄＳセルからなるホトカプラ１の上記ＣｄＳセルを経
て増幅器２に加えるとともに同増幅器に直流のオフセッ
ト電圧■。を与え、その合成増幅出力中の交流電圧を駆
動回路３に加えて同駆動回路３とトランジスタ４を含む
制御系により」二記発光ダイオードに流れる電流を制御
し、その光景変化に基づ＜　ＣｄＳセルの抵抗値変化に
て増幅器２の増幅度を変え上記電圧Ｖ、′を一定レベル
の電圧Ｖ。に調節するようにしている。

更に、このＡＧＣ回路においては例えは上記増幅器２の
合成増幅出力からオフセンｌ−電圧■。に基づく直流分
Ｖ。′をローパスフィルタ５にて抽出し、ヒステリシス
コンパレータ６に加えてそのしきい値電圧ｖＴＬと比例
するようになっている。そして例えば」−起電圧Ｖ。′
がしきい値電圧ＶＴＬを下回ると同コンパレータの比較
出力により駆動されるスイッチＳを介して上記人力増幅
器７の負荷抵抗を切り換え、所定のレベルを超える入力
端子に対しては同人力増幅器の増幅度を低下させるよう
になっている。

したがってこの発明によれば、増幅度切換後におけるＣ
ｄＳセルの抵抗値変化範囲は増幅度切換前の抵抗値変化
範囲とほぼ等しくすることができ、ホ１−カプラに対す
る制御系のダイナミックレンジを特に拡大しないで入力
レベルが広範囲にわたる交流信号に対応可能なＡＧＣ回
路を実現することができる。

また、トランジスタから発光ダイオードに供給する最低
電流を増加させることができ、更にコンパレータにヒス
テリシス特性を持たせているので雑音等による妨害を受
けにくく、安定な動作が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明によるＡＧＣ回路の実施
例に係り、第１図はその全体構成を示すブロック線図、
第２図はＣｄＳセルの動作説明用特性図、第３図（Ａ）
はコンパレータ周辺部回路の抜粋図、第３図（Ｂ）はコ
ンパレータの動作説明用特性図、第４図は増幅器及びフ
ィルタの動作説明用信号レベル図、第５図は増幅度切換
動作説明図、第６図は従来装置の構成を示すブロック線
図、第７図は同装置におけるＣｄＳセルの動作説明用特
性図、第８図（Ａ）は同装置の駆動回路の構成を示すブ
ロック線図、第８図（Ｂ）は同装置の動作説明用レベル
図である。 図中、１はホトカブラ、２，７は増幅器、３は駆動回路
、４は１〜ランジスタ、５はフィルタ、６はコンパレー
タ、２ａはオフセット設定手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光ダイオードとその照射光の強弱により内部抵
   抗が変化するＣｄＳセルとからなるホトカプラの上記発
   光ダイオードにトランジスタから電流を供給して発光さ
   せ、上記ＣｄＳセルを経て入力する交流信号を増幅器に
   て増幅するとともに、同増幅器の出力を駆動回路が受け
   て上記入力信号のレベルの高、低に応じ上記発光ダイオ
   ードの光量が減少又は増加するように上記トランジスタ
   の送出電流を制御し、上記増幅器の増幅度を変化させて
   その増幅出力をほぼ一定電圧となす交流信号のＡＧＣ回
   路において、 上記ＣｄＳセルを介して交流信号電圧が加えられる上記
   増幅器に所定の直流オフセット電圧を加えるためのオフ
   セット設定手段と、 上記増幅器から交流と直流の合成増幅出力を受け、上記
   オフセット電圧に基づく直流電圧を抽出するローパスフ
   ィルタと、 該ローパスフィルタにて得られた直流電圧をあらかじめ
   設定されたしきい値電圧と比較し、その大小に対応した
   比較出力を発するヒステリシスコンパレータとを備え、
   かつ、 同ヒステリシスコンパレータの比較出力により駆動され
   るスイッチにて負荷抵抗が切り替わる増幅度可変の増幅
   器が上記交流信号の入力路に上記ＣｄＳセルと直列的に
   設けられていることを特徴とする交流信号のＡＧＣ回路
   。