JPH0414306A - 雑音低減回路 - 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〕 この発明は各種の信号処理における雑音を減衰させる雑
音低減回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、従来の雑音低減回路を示すブロック図であり
、図において、信号入力端子（１０）には入力信号の高
周波成分を取り出す１次の高域通過フィルタ（２）が接
続され、この１次の高域通過フィルタ（２）の出力側に
は増幅器（８）が接続されている。この増幅器（８）の
出力側には該増幅器の出力振幅レベルを制限する第１の
振幅制限器（４）と該出力振幅レベルを該第１の振幅制
限器と同じレベルで制限する第２の振幅制限器（５）が
並列に接続されており、この第１．第２の振幅制限器（
４）、　　（５）の出力側は第１の振幅制限器（４）の
出力信号から第２の振幅制限器（５）からの出力信号を
減算する第１の減算器（７）に接続されている。入力信
号から上記第１の減算器（７）出力を減算する第２の減
算器（９）は、その出力側が信号出力端子（１１）に接
続されている。

次に動作について説明する。１次の高域通過フィルタ（
２）は信号入力端子（１０）から入力した入力信号の高
周波成分（信号の変移部及び高域雑音を含む）を抜き出
し、この抜き出した高周波成分を増幅器（８）を通して
増幅し、第１の振幅制限器（４）と第２の振幅制限器（
５）に人力する。ここで、第２の振幅制限器（５）は第
１の振幅制限器（４）と利得は異なるが、振幅制限レベ
ルは等しい。

ついで、第１の振幅制限器（４）からの出力信号と第２
の振幅制限器（５）からの出力信号とを第１の減算器（
７）に入力するにより両川力信号の差成分を抽出する。

そして、この抽出した差成分と上記入力信号とを第２の
減算器（９）に入力することにより、入力信号成分から
差成分である高域雑音を減算し、雑音の低域された出力
信号を信号出力端子（１１）に得るものである。

以下、入力信号振幅レベル別に回路の伝達特性を示し、
上記の雑音低減効果をより詳細に説明する。

まず、１次の高域通過フィルタ（２）の伝達関数は、Ｒ
を抵抗値、Ｃをコンデンサ値とすると、Ｓ・ＲＣ １＋Ｓ◆ＲＣ・・・（１） で表われる。

ここで、増幅器（８）、第１の振幅制限器（４）、第２
の振幅制限器（５）の各々の利得をＧ８．Ｇ４．Ｇ５と
し、第１．第２の振幅制限器（４１，（５）の制限レベ
ルをＬとし、入力信号の振幅レベルをｖｉｎとすると、 ｖｉｎ＜Ｌ／Ｇ８・Ｇ４ で表わされる振幅制限器の制限がかからない小信号入力
の場合、第１の減算器（７）の抽出差成分は、（１）式
より １＋５−ＲＣ ・・・　（２） と表わせるから、出力信号の振幅レベルｖ　ＯＵＴは（
２）式より Ｓ　　＠　ＲＣ ・Ｇ８・　（Ｇ４−６５）　・　ｖｉｎ・・・　（３） 従って、伝達関数は（３）式より 　ＯＵＴ ｖｉｎ １＋５−ＲＣｆｌ−０８・（Ｇ４−Ｇ；５）１″”　　
　　　　　　１＋５−ＲＣ ・・・　（４） ここで、０くＧ８・　（Ｇ４−０５）＜２ならば（４）
式は低域通過特性を持つ。

Ｇ８・　（Ｇ４−Ｇ５）−１・・・（５）また、上記（
５）式の時、上記（４）式はｖｏＵＴ　−１／（１＋５
−ＲＣ）　　　　−（６）ｖｉｎ となり、カットオフ周波数が１／２πＲＣである１次の
低域通過フィルタ特性となり、雑音低域が実現出来る。

Ｌ／Ｇ８・Ｇ４・くｖｉｎ＜Ｌ／Ｇ８・Ｇ５で表わされ
る第１の振幅制限器（４）の制限はかかるが、第２の振
幅制限器（５）の制限はかからない小信号入力の場合、
雑音レベルは０と考えられるので、第１の減算器（７）
の抽出差成分を導くと、 １＋５−ＲＣ ・・・　（７） と表わせるから −ＲＣ ・Ｇ８・　（−０５）　・　ｖｊｎ ・・　（８） 従って、 　ＯＵＴ ｖｉｎ １＋５−ＲＣ ・・・　（９） となり、高域ブースト特性を示し、雑音をブーストして
しまう。

ｖｉｎ＞Ｌ／Ｇ８　・Ｇ４ で表わされる大信号入力の場合、第１．第２の振幅制限
器（４）、（５）とも振幅制限がかかつてしますので、
第１の減算器（７）の抽出差成分は、０となり、信号出
力端子（１１）には入力信号がそのまま出力されること
となる。

従って、伝達関数は ｖＯＵＴ　　、１　　　　　　　　　−（１０）ｌｎ と表わせる。

従って、大きな信号変移部分において、振幅制限器によ
る出力信号の波形欠落は発生しない。ただし、この期間
、あくまでも入力信号そのものを出力しているため、雑
音低減効果はない。つまり、雑音低減効果があるのは、
小信号入力時だけであり、大信号入力時は入力信号をそ
のまま出力し、小信号入力時は逆に雑音をブーストして
しまうという弊害がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の雑音低減回路は以上のように構成されているので
、信号変移が中程度の部分、すなわち、第１の振幅制限
器（４）の制限にはかかるが、第２の振幅制限器（５）
の制限にはかからない程度の信号変移部分に重畳された
雑音に対しては、雑音成分もブーストしてしまうという
問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消することを課題に
なされたもので、信号変移が中程度の部分に重畳された
雑音に対しても、雑音成分を低減できる雑音低減回路を
得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る雑音低減回路は、入力信号より高周波成
分を取り出す高域通過フィルタからの出力信号の増幅後
の振幅レベルを制限する第１．第２の振幅制限器の差出
力を出力し、この差出力を上記高域通過フィルタの前段
に設けた第１の減算器に雑音を含んだ高周波成分として
帰還する第２の減算器を具備したものである。

〔作用〕

この発明における雑音低減回路は、第１．第２の振幅制
限器の差出力を雑音を含んだ高周波成分として高域通過
フィルタの前段に設けた第１の減算器に帰還して入力信
号から減算することにより、入力信号の信号変移が中程
度の部分に重畳された雑音に対しても雑音レベルを低減
することかでき、しかも、大きな信号変移部における雑
音残留期間も大幅に短くすることを可能とする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、信号入力端子（］Ｃ０には入力信号から雑
音を含んだ高周波成分を減算する第１の減算器（１）が
接続され、この第１の減算器（１）の出力側には高周波
成分を抜き出す高域通過フィルタ（２）が接続されてい
る。

この高域通過フィルタ（２）の出力側には増幅器（３）
が接続され、この増幅器（３）の出力側には該増幅器の
出力振幅レベルを制限する第１の振幅制限器（４）と該
出力振幅レベルを該第１の振幅制限器（４）と同じレベ
ルで制限する第２の振幅制限器（５）が並列に接続され
ている。

そして、この第１．第２の振幅制限器の出力側は第１の
振幅制限器（４）の出力信号から第２の振幅制限器（５
）からの出力信号を減算する第２の減算器（６）に接続
され、この第２の減算器（６）の出力側は上記第１の減
算器（１）に接続されている。また、この第１の減算器
（１）の出力側が信号出力端子（１１）に接続されてい
る。

次に上記実施例の動作を、入力信号振幅レベル別に回路
の伝達特性を示し、それにより雑音低減効果を説明する
。

まず、１次の高域通過フィルタ（２）の伝達関数は、Ｒ
１は抵抗値、Ｃ１はコンデンサ値とすると、 −ＲＩＣ１ １＋５−ＲＩＣＩ　　　　　　　　　・・・（１１）で
表われる。

ここで、増幅器（３）、第１の振幅制限器（４）、第２
の振幅制限器（５）の各々の利得をＧ３．Ｇ４．Ｇ５と
し、第１．第２の振幅制限器（４）、　　（５）の制限
レベルをＬとし、入力信号の振幅レベルをｖｉｎとする
と、 ｖｉｎ＜　　（Ｇ５／Ｇ４）　　拳　Ｌの場合で表わさ
れる振幅制限器の制限がかからない程小信号入力の場合
、出力信号の振幅レベルをｖ　ＯＵＴとすると、第２の
減算器（６）の抽出差成分は、（１１）式より Ｓ争ＲＩＣ１ １＋５−ＲＩＣＩ ・Ｇ３　・（Ｇ４−Ｇ゛５）　　・ｖＯＬＩＴ　　　−
（１２）と表わせるから、出力信号の振幅レベルＶ　Ｏ
ＵＴは（１２）式より −ＲＩＣＩ ・Ｇ３　・　（Ｇ４−０５）　・　ｖＯＵＴ・・・　（
１３） 従って、伝達関数は（１３）式より 　ＯＵＴ ｖｉｎ １＋５ＲＩＣ１ｆｌ＋Ｇ３・　（Ｇ４−Ｇ５）１・・・
　（１４） となり、カットオフ周波数が１／２πＲＩ　Ｃ１（１＋
ＧＢ　（Ｇ４・Ｇ５））で１／２πＲＩ　Ｃ１まで一６
ｄＢ１０ｃｔの特性で１／２πＲＩ　Ｃ１以上の周波数
では、振幅が１／　ｆｌ十ＧＢ　（０４−Ｇ５）ｌ一定
となる低域通過フィルタ特性を持ち、雑音低減が実現で
きる。

（Ｇ５／Ｇ４）　　・Ｌ＜ｖｉｎ＜し て表わされる第１の振幅制限器（４）の制限はかかるが
、第２の振幅制限器（５）の制限はかからない小信号入
力の場合、雑音レベルは０と考えられるので、第２の減
算器（６）の抽出差成分を導くと、 −ＲＩＣ１ １＋Ｓ　−ＲＩＣｌ ・Ｇ３　・　（０−Ｇ５）　　・ｖＯＵＴ　　　　−（
１５）と表わせるから −ＲＩＣＩ ・Ｇ３・　（０−６５）　・ｖＯＵＴ ・・・　（１６） 従って、 ｖＯＵＴ　　　　　　　１＋Ｓ　ｅ　ＲＩ　Ｃ１ｖｉｎ
　　　”　　　１−５　−　ＲＩ　　Ｃ１（Ｇ３　　・
　Ｇ５）となり、カットオフ周波数が１／２πＲＩＣ１
（Ｇ３・Ｇ５）で１／２πＲＩ　Ｃ１まて一６ｄＢ／　
ｏ　ｃ　ｔの特性で、１／２πＲＩＣ１以上の周波数で
は、振幅が１／Ｇ３・Ｇ５一定となる低域通過フィルタ
特性を持ち、雑音低減が実現できる。

ｖ　ｉｌ＞　Ｌ で表わされる大信号入力の場合、第１．第２の振幅制限
器（４）、　　（５）はともに制限がかかるので、第２
の減算器（６）の抽出差成分は、０となり、帰還がかか
らない状態と同じになるので、信号出力端子（１１）に
は入力信号がそのまま出力されることとなり、伝達関数
は、 　０ＬＩＴ 、　−１・・・（１８） ｌｎ と表わせる。

従って、大信号入力の場合は、従来回路と同様に大きな
信号変移部分において、振幅制限器による出力信号の波
形欠落は発生しないが、雑音は入力の状態のまま残留す
る。但し、この場合でも、小信号入力時のカットオフ周
波数を従来回路と同じにすると、（６）式、（１４）式
よりＲＣ−ＲＩＣＩ　　ｆｌ＋Ｇ３　（Ｇ４−Ｇ５）１
となるから、大きな信号変移部分での時定数が、従来回
路では、小信号変移部分と同じＲＣであるのに対し、こ
の発明囲路では帰還がほぼＯになることがらＲＩ　Ｃ１
（−ＲＣ／　ｆｌ十Ｇ３　（Ｇ４−Ｇ５）ｌ）となり、
大きな信号変移部分における残留雑音期間を第２図に示
すように大幅に短くすることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、高域通過フィルタで
入力信号から取り出した高周波成分を増幅後節１．第２
の振幅制限器に入力し、第２の減算器から出力した上記
両振幅制限器の差出力を上記高域通過フィルタの前段に
設けた第１の減算器に雑音を含んだ高周波成分として帰
還して、上記入力信号から減算するように構成したので
、入力信号の生信号変移部分に重畳された雑音に対して
も雑音低減効果があるばかりでなく、大きな信号変移部
における雑音残留期間も短くするという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による雑音低減回路を示す
ブロック図、第２図は波形応答と雑音処理期間を表示し
た回路動作の説明図、第３図は従来の雑音低減回路を示
すブロック図である。 図において（１）は第１の減算器、（２）は高域通過フ
ィルタ、（３）は増幅器、（４）、　　（５）は第１．
第２の振幅制限器、（６）は第２の減算器である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　弁理士　吉　１）研　二 （外２名） 回路すｔｌＶＴＯ説８８ｍ 第８８ ５、補正の対象 平成 ２年１２月２８日 明細書の発明の名称、特許請求の範囲及び発明の詳細な
説明の欄及び図面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号から雑音を含んだ高周波成分を減算する第１の
   減算器と、 この第１の減算器からの出力信号より高周波成分を取り
   出す高域通過フィルタと、 この高域通過フィルタからの出力信号を増幅する増幅器
   と、 この増幅器からの出力信号の振幅レベルを制限する第１
   の振幅制限器と、 前記増幅器からの出力信号の振幅レベルを前記第１の振
   幅制限器と同じレベルに制限する第２の振幅制限器と、 前記第１の振幅制限器の出力信号から前記第２の振幅制
   限器の出力信号を減算し減算出力を前記雑音を含んだ高
   周波成分として前記第１の減算器に入力する第２の減算
   回路とを備えた雑音低域回路。