JPH0787012B2

JPH0787012B2 - 過変調防止回路

Info

Publication number: JPH0787012B2
Application number: JP19396988A
Authority: JP
Inventors: 清志加納; 芳伊澤
Original assignee: Rohm Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-08-03
Filing date: 1988-08-03
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0244570A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、たとえば、ビデオテープレコーダなどのFM
記録系などに設置されて記録すべきオーディオ信号の過
変調を防止する過変調防止回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、ビデオテープレコーダのFM記録回路では、第６図
に示すように、記録すべきオーディオ信号として左チャ
ネル（Ｌ）側のオーディオ信号A_iが加えられると、この
オーディオ信号A_iが可変抵抗などからなるレベル調整回
路１を経てノイズリダクション回路（NR）２に加えられ
る。このノイズリダクション回路２では、オーディオ信
号A_iに対数二乗圧縮特性が付与されてダイナミックレン
ジが圧縮される。このノイズリダクション回路２を経た
オーディオ信号A_iは、エンファシス回路（EMPH）３に加
えられ、FM記録のSN比を改善するため高域成分が増強さ
れた後、オーディオリミッタ４に加えられて過変調を防
止するためのレベル制限が行われる。オーディオリミッ
タ４では、過変調を防止するため、その過変調レベルが
設定されており、その過変調レベルをオーディオ信号A_i
が越えた場合に、その信号振幅の制限が行われる。

そして、このように処理されたオーディオ信号A_iはFM変
調器５に加えられ、FM変調器５では、オーディオ信号A_i
変調信号とし、左チャネル（Ｌ）の場合、搬送波周波数
f_Lとしてたとえば、1.3M Hzの搬送波を以てFM変調が行
われる。また、右チャネル（Ｒ）のオーディオ信号A_iも
右チャネル側で左チャネル側と同様の信号処理の後、FM
変調が行われる。その場合、右チャネルでは、搬送波周
波数f_Rとしてたとえば、1.7M Hzの搬送波を以てFM変調
が行われる。

各左右チャネルのFM信号Ａ_FM（L,R）は、加算回路６に
よって合成され、その合成FM信号は記録増幅器７に加え
られる。この合成FM信号は、記録増幅器７で増幅された
後、磁気ヘッド８に加えられ、記録媒体である磁気テー
プ９に対して映像信号とともに磁気記録される。

そして、磁気テープ９に記録されている合成FM信号は、
この記録系とは逆特性を持つFM再生回路を以て再生さ
れ、左右のチャネルごとにオーディオ信号A_iとして取り
出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第７図のＪに示すように、通常の音声などの
低周波信号成分L_fに三味線などの振幅幅が狭く周波数が
高いバースト音などの高周波信号成分H_fを含むオーディ
オ信号A_iを記録する場合、このオーディオ信号A_iを第６
図に示したFM記録回路に加えると、第７図のＫに示すよ
うに、ノイズリダクション回路２を以て対数二乗圧縮特
性が付与された後、エンファシス回路３を以て高域成分
の増強が図られる。第７図のＫにおいて、C_Hは上限クリ
ップレベル、C_Lは下限クリップレベルを表す。このよう
に処理されたオーディオ信号A₀は、周波数変調された
後、磁気テープ９に記録されるので、これをFM記録回路
と全く逆特性を持つFM再生回路によって再生した場合、
第７図のＭに示すように、再生オーディオ信号A_Pが得ら
れる。

この再生オーディオ信号A_Pと第７図のＪに示すオーディ
オ信号A_iとを比較した場合、第７図のＭのB_fで示すよう
に、高周波信号成分H_fの正負振幅側が欠落し、これがパ
ルス的な直流電圧の変動となり、再生音にポップ音とし
て生じることが確認されている。すなわち、三味線音な
どのバースト音を記録し、再生した場合には、記録時の
オーディオリミッタ４におけるクリップ処理によって高
周波信号成分H_fが非対称にクリップされることが原因
で、三味線音と同期する状態で聴感上、耳障りな異常音
を生じる。

そこで、この発明は、オーディオ信号に含まれる三味線
音などのバースト音の高周波信号成分が到来したとき、
回路特性を変更して高周波信号成分の記録特性を改善
し、再生時、異常音の発生を抑えた過変調防止回路の実
現を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の過変調防止回路は、オーディオ信号を増幅す
るとともに、前記オーディオ信号の検波出力によってキ
ャパシタを充電し、その充電電圧に応じて前記オーディ
オ信号に対数圧縮特性を付与するノイズリダクション回
路と、このノイズリダクション回路を通過した前記オー
ディオ信号のレベルを検出し、このレベルに応じて前記
キャパシタを急速に充電させる急速充電回路とを備えた
ものである。

また、この発明の過変調防止回路では、前記急速充電回
路は、前記ノイズリダクション回路の出力側に設置され
たオーディオリミッタの過変調防止レベルと同じまたは
そのレベルより僅かに高い急速充電動作レベルを設定
し、この急速充電動作レベルを越えるオーディオ信号レ
ベルに応じて前記キャパシタを充電するように構成する
ことができる。

〔作用〕

ノイズリダクション回路に設置されたキャパシタは、オ
ーディオ信号の検波信号によって充電されるので、その
充電電圧はオーディオ信号のエンベロープに依存する。
すなわち、キャパシタの充電電圧により帰還経路の利得
を変化させ、ノイズリダクション回路として対数二乗圧
縮特性が決定される。たとえば、オーディオ信号の振幅
を制御入力としてオーディオ信号に対して対数二乗圧縮
特性を付与するものである。

そこで、この発明では、オーディオリミッタにおける振
幅制限機能を何ら操作することなく、高周波信号成分へ
の影響をノイズリダクション回路側で補償するため、オ
ーディオ信号における三味線音などのバースト音を表す
高周波信号成分の到来を待って、そのレベルが補償すべ
きレベルを越えている場合に、急速充電回路によってキ
ャパシタの充電を急速に行わせるものである。すなわ
ち、高周波信号成分が到来した場合、その高周波信号成
分のレベルに応じてキャパシタの充電が急速化され、キ
ャパシタの充電電圧が増強される。したがって、このキ
ャパシタの充電電圧を以て圧縮特性が付与されたオーデ
ィオ信号では、オーディオリミッタを通過させた際に、
波形片側欠落を防止することができ、再生時に三味線音
などのバースト音の再生に対応してポップ音などの異常
音の発生が抑制される。

また、この発明では、オーディオリミッタの設定されて
いる化変調防止レベルを基準にして急速充電回路におけ
る急速充電開始レベルを設定するので、過変調防止と相
俟って高周波信号成分の到来時の異常音の発生を抑制す
ることができる。

〔実施例〕第１図は、この発明の過変調防止回路の実施例を示す。

記録すべきオーディオ信号A_iは、対数二乗圧縮特性の付
与によってダイナミックレンジを圧縮するためのノイズ
リダクション回路20に加えられている。このノイズリダ
クション回路20には増幅器21が設置されており、この増
幅器21には、たとえば、演算増幅器が用いられる。オー
ディオ信号A_iは、増幅器21の非反転入力端子（＋）に加
えられて増幅され、その増幅出力は、その出力部と反転
入力端子（−）との間に設置された帰還回路22を以て増
幅器21の反転入力端子（−）側に帰還されている。この
帰還回路22は二乗伸長特性を付加する特性付加回路とし
て設置されており、増幅器21の出力はエンコード特性が
付加されて反転入力端子（−）側に帰還される。すなわ
ち、帰還回路22には、電流または電圧などからなる制御
入力によって増幅利得が制御される利得可変増幅器24と
ともに、その増幅出力の高域成分を低減させるエンファ
シス回路25が設置されている。また、利得可変増幅器24
には高域成分に周波数的な重み付けを行うウェイティン
グ（Weighting）回路26が並列され、ウェイティング回
路26によって高域成分の周波数的な重み付けを行った
後、オーディオ信号A_iを検波回路27で検波することによ
って得られたエンベロープを端子28に接続されたキャパ
シタ29に生じさせ、キャパシタ29で得られた検波出力が
利得可変増幅器24に制御入力として加えられている。し
たがって、ノイズリダクション回路20では、帰還回路22
が持つ二乗伸長特性によって対数二乗圧縮特性が付与さ
れたオーディオ信号A_jが得られる。

このノイズリダクション回路20を得たオーディオ信号A_j
は、エンファシス回路30を以て高域成分の増強が行わ
れ、このエンファシス回路30を経て得られたオーディオ
信号A_kはバッファ増幅器35を通してオーディオリミッタ
40に加えられる。

オーディオリミッタ40では、過変調防止レベルとして電
圧源41、42を以て上限リミッティングレベルV_Hと下限リ
ミッティングレベルV_Lが電源電圧V_CCの1/2の電圧V_B（＝
V_CC/2）を中点レベルとして設定されており、上限リミ
ッティングレベルV_Hおよび下限リミッティングレベルV_L
の範囲内にオーディオ信号A_kの振幅が制限される。オー
ディオリミッタ40を以て振幅制限されたオーディオ信号
A_nは、バッファ増幅器45を経て出力端子50から取り出さ
れ、第６図に示したFM変調器５に加えられる。

そして、エンファシス回路30の出力部には、エンファシ
ス回路30から得られるオーディオ信号A_kのレベルを電圧
V_Bを基準電圧として取り出すための分圧回路を成す抵抗
61、62が直列に接続されている。これら抵抗61、62の接
続点で検出されるオーディオ信号A_k0が、キャパシタ29
をそのレベルに応じて急速充電するために設置された急
速充電回路60に加えられている。

急速充電回路60では、オーディオリミッタ40に対する上
限リミッティングレベルV_Hおよび下限リミッティングレ
ベルV_Lが基準レベルとして加えられており、これらのリ
ミッティングレベルV_H、V_Lを越える急速充電レベルV_Sが
設定され、オーディオ信号A_k0のレベルが急速充電レベ
ルV_Sを越えたとき、急速充電電流I_Sが発生する。キャパ
シタ29は、帰還回路22によるオーディオ信号A_jに基づく
充電に無関係に急速充電電流I_Sによって急速に充電され
る。

この結果、キャパシタ29の充電電圧は、急速充電回路60
による補正を受け、補正された充電電圧によって利得可
変増幅器24の利得が加減されるので、それに基づく特性
付加がオーディオ信号A_iに対して行われ、その特性付加
出力としてオーディオ信号A_jが得られる。

また、急速充電回路60に対し、その動作を解除するため
のシュイッチ70を付加することにより、そのスイッチ70
の操作によって任意に動作を選択することが可能であ
る。

そして、このような急速充電を行う場合には、第２図の
Ａに示すように、高周波信号成分H_fを持ったオーディオ
信号A_iに増幅器21に加えられたとき、キャパシタ29の充
電特性は、急速充電を伴う場合、第２図のＢのB₁に示す
ようになる。第２図のＢにおいて、B₂は急速充電を伴わ
ない場合を示す。このような急速充電を付加した場合、
エンファシス回路30を経て得られるオーディオ信号A
_kは、第２図のＣに示すように、キャパシタ29の充電電
圧の急速充電による増強に対応した振幅の減衰特性C₁が
得られ、破線で示した充電特性B₂に対応する減衰特性C₂
に比較し、大幅なレベルの減衰が得られる。

このような減衰特性が付与されたオーディオ信号A_kバッ
ファ増幅器35を経てオーディオリミッタ40に加えて振幅
制限を施すと、第３図のＤに示すように振幅が調整さ
れ、その振幅D₁は急速充電を伴わない振幅D₂に比較し、
レベル低下によってオーディオリミッタ40による波形欠
落時間が短くなる。

このような急速充電の有無によって振幅が異なった高周
波信号成分H_fを低周波信号成分L_fに重畳させてオーディ
オ信号A_nを周波数変調した後、磁気記録したものを再生
すると、急速充電を伴わない場合には、第３図のＥに示
すように、振幅レベルに非対称性の欠落が生じるのに対
し、急速充電を伴った場合には、第３図のＦに示すよう
に、高周波信号成分H_fおよび低周波数信号成分L_fの各レ
ベルが共に低下し、全体レベル対称に低下するので、三
味線音などのバースト音を表す高周波信号成分H_fに伴う
異常音の発生が抑制される。

また、オーディオリミッタ40に設定された上限リミッテ
ィングレベルV_Hおよび下限リミッティングレベルV_Lに対
応して急速充電レベルV_Sを設定した場合には、両者のレ
ベル関係の変動による不都合を防止することができる。

次に、第４図は、この発明の過変調防止回路の具体的な
回路構成例を示す。

オーディオリミッタ40には２組の差動増幅器43、44が設
置されており、差動増幅器43はトランジスタ431、432お
よび定電流源433を以て構成され、また、差動像膨器44
はトランジスタ441、442および定電流源443を以て構成
されている。トランジスタ432およびトランジスタ442の
ベース・コレクタ間は共通に接続されているので、各差
動増幅器43、44は全帰還増幅器を構成し、その入出力部
がバッファ増幅器35の出力部に接続されている。

また、電圧源400を以て設定される基準電圧V_Bを中点レ
ベルとして上限リミッティングレベルV_Hおよび下限リミ
ッティングレベルV_Lを設定するため、抵抗411、412、42
1、422が直列に接続されて電源電圧V_CCを分圧する分圧
回路が構成されている。したがって、抵抗412、421の接
続点に基準電圧V_Bが加えられているので、各抵抗411、4
12、421、422の抵抗値を適切な値に設定することによ
り、抵抗411、412の接続点から上限リミッティングレベ
ルV_Hが得られてトランジスタ431のベースに加えられ、
また、抵抗421、422の接続点から下限リミッティングレ
ベルV_Lが得られてトラジスタ441のベースに加えられて
いる。

このような構成から、バッファ増幅器35を通して得られ
たオーディオ信号A_kの正側振幅が上限リミッティングレ
ベルV_Hを越えると、トランジスタ432が導通し、その正
側振幅が圧縮されるとともに、オーディオ信号A_k負側振
幅が下限リミッティングレベルV_Lを下回ると、トランジ
スタ442が導通し、その負側振幅が圧縮される。

そして、急速充電回路60には、ウィンドコンパレータを
構成する２組の比較器63、64が設置され、比較器63の反
転入力端子（−）には上限リミッティングレベルV_H、比
較器64の非反転入力端子（＋）には下限リミッティング
レベルV_Lが加えられ、また、比較器63の非反転入力端子
（＋）と比較器64の反転入力端子（−）とには、エンフ
ァシス回路30を遠して得られたオーディオ信号A_kが基準
電圧V_Bを基準にして抵抗61、62からなる分圧回路を以て
得られるオーディオ信号A_k0が加えられている。このよ
うにオーディオ信号A_kを抵抗61、62の抵抗比によって分
圧して小さいレベルのオーディオ信号A_k0を比較器63、6
4に加え、各比較器63、64には上限リミッティングレベ
ルV_H、下限リミッティングレベルV_Lが設定されているの
で、等価的に上限リミッティングレベルV_Hより高い上限
側急速充電レベルV_SH、下限リミッティングレベルV_Lよ
り低い下限側急速充電レベルV_SLが設定される。

そこで、オーディオ信号A_kのレベルが上限側急速充電レ
ベルV_SHを越えると、比較器63がそのレベルに応じたレ
ベルを持つ比較出力を発生し、また、オーディオ信号A_k
のレベルが下限側急速充電レベルV_SL下回ると、比較器6
4がそのレベルに応じたレベルを持つ比較出力を発生
し、各比較出力は、ダイオード65またはダイオード66を
通じてスイッチング素子としてのトランジスタ67のベー
スに加えられる。ダイオード65、66は、比較器63、64の
出力を相互に絶縁するためのものである。そして、比較
器63、64の出力によって、トランジスタ67が導通する
と、トランジスタ67を通じて得られる急速充電電流I_Sが
抵抗68を遠してキャパシタ29に流れる。各比較器63、64
の比較出力は、オーディオ信号A_kのレベルに応じたレベ
ルを持つので、トランジスタ67を通じて得られる急速充
電電流I_Sの値はオーディオ信号A_kに対応したものとな
り、キャパシタ29の充電はオーディオ信号A_kに対応して
行われる。抵抗271、272は、検波回路27の出力側にキャ
パシタ29とともに設置された負荷抵抗を成す。

このようにオーディオリミッタ40に設定された上限およ
い下限リミッティングレベルV_H、V_Lと急速充電回路60の
動作領域を設定するための上限および下限急速充電レベ
ルV_SH、V_SLとを共通の電圧源41、42を成す抵抗411、41
2、421、422の抵抗分圧回路を以て設定するので、各レ
ベルの設定が共通に行われ、レベル関係の変動を防止
し、過変調を効果的に防止することができる。

そして、急速充電回路60によるキャパシタ29に対する急
速充電は、抵抗61、62の抵抗比率を任意に調整すること
ができ、急速充電を最適化することができる。

次に、第５図は、第４図に示した過変調防止回路におけ
る急速充電回路60の具体的な構成例を示す。

急速充電回路60には、二組の比較器63、64が設置され
て、比較器63はトランジスタ631、632のエミッタを共通
にしたトランジスタ差動対、比較器64はトランジスタ64
1、642のエミッタを共通にしたトランジスタ差動対を以
て構成されている。トランジスタ631のベースには、抵
抗分圧回路の抵抗411、412の接続点に得られた上限リミ
ッティングレベルV_Hが加えられ、また、トランジスタ64
1のベースには、抵抗分圧回路の抵抗421、422の接続点
に得られた下限リミッティングレベルV_Lが加えられてい
る。そして、各トランジスタ632、642のベースには、基
準電圧V_Bを基準にして抵抗61、62からなる分圧回路を通
して得られたオーディオ信号A_k0が加えられている。

ここで、抵抗61の抵抗値をR₁、抵抗62の抵抗値をR₂とす
ると、各比較器63、64に設定される上限および下限急速
充電レベルV_SH、V_SLは、に上限リミッティングレベルV_Hおよび下限リミッティン
グレベルV_Lに対応して設定される。上限急速充電レベル
V_SHは、抵抗比（R₁＋R₂）/R₁によって上限リミッティン
グレベルV_Hより高く、また、下限急速充電レベルV
_SLは、抵抗比（R₁＋R₂）/R₁によって下限リミッティン
グレベルV_Lより低く設定される。

そこで、オーディオ信号A_kが上限急速充電レベルV_SHを
越えると、トランジスタ632が導通し、また、オーディ
オ信号A_kが下限急速充電レベルV_SLを下回ると、トラン
ジスタ642が導通する。これらの導通の結果、動作電流I
₀がトランジスタ632またはトランジスタ642に流れ、出
力回路として設置された電流ミラー回路650のトランジ
スタ651に流れる。電流ミラー回路650は、前記実施例の
ダイオード65に対応するものであり、トランジスタ651
に流れる電流は、電流ミラー効果によってトランジスタ
652および抵抗653に流れ、トランジスタ67のベースに分
流される。この結果、トランジスタ67には急速充電電流
I_Sが流れ、抵抗68を通してノイズリダクション回路20の
キャパシタ29に供給されるのである。

このように、上限および下限リミッティングレベルV_H、
V_Lに対応して設定された上限および下限急速充電レベル
V_SH、V_SLの範囲をオーディオ信号A_kのレベルが脱したと
き、そのオーディオ信号A_kにレベルに応じて急速充電が
行われる。

なお、実施例ではビデオテープレコーダにおけるFM変調
記録回路を例に取って説明したが、この発明はFM変調に
よる過変調防止に用いることができ、ビデオテープレコ
ーダの磁気記録に限定されるものではない。

〔発明の効果〕以上説明したように、この発明によれば、低周波信号成
分に三味線音などのバースト音を表す高周波信号成分が
重畳しているオーディオ信号の過変調を防止することが
でき、たとえば、ビデオテープレコーダなどのFM記録系
において、磁気記録したオーディオ信号を再生した場
合、高周波信号成分の再生に対応する異常音の発生を防
止することができる。

また、この発明によれば、オーディオリミッタに設定さ
れる過変調防止レベルに対応して急速充電レベルを設定
しているので、両者のレベル設定を高精度に行うことが
できるとともに、両者のレベル関係の変動を防止でき、
オーディオリミッタによる過変調防止と相俟って高周波
域の過変調を確実に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の過変調防止回路の実施例を示すブロ
ック図、第２図および第３図は第１図に示した過変調防
止回路の動作を示す図、第４図は第１図に示した過変調
防止回路の具体的な回路構成例を示す回路図、第５図は
第４図に示した過変調防止回路における急速充電回路の
具体的な回路構成を示す回路図、第６図は従来のビデオ
テープレコーダにおけるFM記録回路を示すブロック図、
第７図は第６図に示したFM記録回路におけるオーディオ
リミッタの動作を示す図である。 20……ノイズリダクション回路 29……キャパシタ 40……オーディオリミッタ 60……急速充電回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーディオ信号を増幅するとともに、前記
オーディオ信号の検波出力によってキャパシタを充電
し、その充電電圧に応じて前記オーディオ信号に対数圧
縮特性を付与するノイズリダクション回路と、このノイズリダクション回路を通過した前記オーディオ
信号のレベルを検出し、このレベルに応じて前記キャパ
シタを急速に充電させる急速充電回路とを備えた過変調
防止回路。
【請求項２】前記急速充電回路は、前記ノイズリダクシ
ョン回路の出力側に設置されたオーディオリミッタの過
変調防止レベルと同じまたはそのレベルより高い急速充
電動作レベルを設定し、この急速充電動作レベルを越え
るオーディオ信号レベルに応じて前記キャパシタを充電
するようにした請求項１記載の過変調防止回路。