JPH08250947A

JPH08250947A - 増幅器

Info

Publication number: JPH08250947A
Application number: JP8011157A
Authority: JP
Inventors: Simon Irving Harrison; アービングハリソンサイモン; Paul Anthony Frindle; アンソニーフリンドルポール
Original assignee: Sony United Kingdom Ltd
Current assignee: Sony Europe BV United Kingdom Branch
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 1996-09-27
Also published as: GB9501566D0; GB2297443A; US5677962A; GB2297443B

Abstract

(57)【要約】【課題】利得を２つ以上の値に切替え可能で、入力ア
ナログ信号を増幅する可変利得アナログ増幅器と、アナ
ログ・デジタル変換器と、デジタル信号を増幅する可変
利得デジタル増幅器とを含む増幅回路において、アナロ
グ増幅器の利得を切替えるとき、総合利得に現れる邪魔
な過渡的上昇を回避する。【解決手段】所要利得が減少しているときにのみ、デ
ジタル増幅器の利得の切替え時間を遅らせることによ
り、信号レベルに過渡的上昇の代わりに余り気にならな
い過渡的低下を発生させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、増幅器に関するも
のであり、もっと詳しくいえば、アナログ・デジタル変
換器と連合する又はこれを含む可変利得増幅器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
は、（アナログ音声信号のような）アナログ入力信号を
あとでデジタル処理するためにデジタル出力信号に変換
するのに使用される。例えば、Ａ／Ｄ変換器はデジタル
音声ミキシング操作卓で使用されている。

【０００３】デジタル領域で行われる処理により、Ａ／
Ｄ変換器より出力されるデジタル信号のレベルを調整す
ることは可能である。簡単にいえば、Ａ／Ｄ変換器のデ
ジタル出力に１より小さいか又は大きい利得係数を乗じ
るだけでよい（本明細書では簡単のために、増幅器の利
得が１より小さくても単に「増幅」という語を用いるこ
とにする。）。

【０００４】しかし、このようなＡ／Ｄ変換器の使い
方、特にこのレベル調整法は、入力アナログ信号のレベ
ルがＡ／Ｄ変換器の入力段の予想する信号レベルと適度
によくマッチ（整合）していることが前提となる。アナ
ログ信号のレベルが高すぎる場合には、クリッピング
（一部脱落）を生じる可能性がある。逆にアナログ信号
レベルが低すぎると、Ａ／Ｄ変換処理により過度の量子
化雑音を生じる可能性がある。

【０００５】後者の問題は、アナログ信号がマイクロホ
ンからＡ／Ｄ変換器に供給されているとき、著しく危険
である。というのは、マイクロホンからの出力信号レベ
ルが、例えば、電子音楽器やテープレコーダからのライ
ン出力に比べて非常に低いことが多いからである。した
がって、マイクロホンのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器の
入力段に供給する前に該信号を増幅するため、アナログ
前置増幅器がよく使用される。

【０００６】図１は、上述の以前に提案されたデジタル
音声（オーディオ）ミキシング操作卓１００のチャンネ
ル入力段の一部を形成する配置を示す。マイクロホン１
０は、アナログ増幅器２０に低レベルのアナログ信号を
供給する。アナログ増幅器２０の出力信号はＡ／Ｄ変換
器３０の入力に送られ、そこで、アナログ信号が対応す
るデジタル音声信号に変換される。デジタル音声信号の
レベルはそれから、基本的には上述の乗算器であるデジ
タル増幅器４０によって変えられる。アナログ増幅器２
０及びデジタル増幅器４０は共に、ユーザが操作できる
利得制御デバイス（素子）５０の制御を受けて動作す
る。この利得制御デバイス５０は、本例では、デジタル
音声ミキシング操作卓１００の一部をなし「所要利得」
制御信号を利得制御器６０に供給する。

【０００７】アナログ増幅器２０の利得は不連続の（６
ｄＢ）ステップでしか調整することができないので、こ
の増幅器は、Ａ／Ｄ変換器３０に供給される信号レベル
が大体において正しく、過度のクリッピングや量子化雑
音を避けることができる。利得の微調整は、少なくとも
０〜６ｄＢの範囲に及ぶ可変利得をもつデジタル増幅器
４０を用いて行われる。こうすれば、アナログ増幅器の
利得を次の一番低い６ｄＢステップにセットし、次にデ
ジタル増幅器４０を用いてアナログ及びデジタル増幅器
を組合せた結果所要の利得が得られるように、利得を６
ｄＢまで付け足す利得制御器６０により、どんな所望の
利得値でも得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】デジタル増幅器の利得
は一般に、利得が切替え（スイッチ）可能のアナログ増
幅器の利得より早く変化するため、上述の配置には問題
がある。図２及び３を参照して、この問題をもっと詳細
に述べる。

【０００９】図２は、所要利得を上げる場合の図１の入
力段の利得変化を示す模式グラフである。図２には、所
望の利得調整１１０（即ち、ユーザが制御デバイス５０
により設定し図１で「所要利得」信号によって表された
利得）、デジタル増幅器４０の利得変化１２０、アナロ
グ増幅器２０の利得変化１３０並びにデジタル及びアナ
ログ増幅器を組合せて得られる総合利得１４０が示され
ている。

【００１０】所要利得１１０が増加するに従い、アナロ
グ増幅器の利得１３０は最初一定であり、デジタル増幅
器の利得のみ増加する。しかし、或る点１５０で、デジ
タル増幅器の利得はその最大（６ｄＢ）に達する。した
がって、この点で、アナログ増幅器の利得は６ｄＢだけ
急に上がり、デジタル増幅器の利得は、０ｄＢに急に下
がり再び０ｄＢから増加し始める。

【００１１】しかし、アナログ増幅器２０の利得変化が
デジタル増幅器４０の利得変化より遅いので、デジタル
増幅器の利得が０ｄＢに下がってからアナログ増幅器の
利得が所要の６ｄＢだけ上がるまでに、短い期間１６０
（恐らく２〜３ミリ秒）を要する。したがって、この短
い期間に、デジタル増幅器４０の出力信号に過渡的なカ
ット又は低下が生じる。

【００１２】図３は、所要利得１１０を下げる場合の図
２と類似のグラフである。所要利得１１０が減少するに
つれ、デジタル増幅器の利得が最小の０ｄＢになる点１
８０に達する。この点で、アナログ増幅器の利得は１ス
テップの６ｄＢだけ下にスイッチされ、デジタル増幅器
の利得は、６ｄＢまで急に上がり６ｄＢから再び下がり
始める。

【００１３】前と同様に、アナログ増幅器の利得１３０
はデジタル増幅器の利得より遅く変化する。ただし、今
度は、デジタル増幅器の利得が６ｄＢだけ上昇してから
アナログ増幅器の利得が所要の６ｄＢだけ低下するまで
に、短い期間１９０を要する。このため、この期間１９
０に、デジタル増幅器４０及びアナログ増幅器２０を組
合せた総合利得に過渡的な６ｄＢの急上昇（ブースト）
２００を生じる。

【００１４】したがって、デジタル及びアナログ増幅器
の切替わり時間の間の遅延は、図１におけるマイクロホ
ン入力信号に適用される利得に望ましくない過渡的な低
下又は上昇を引起こす。よって、本発明の課題は、上述
の問題点を解消することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の増幅器は、入力
アナログ信号を増幅して中間アナログ信号を発生し、利
得が２つ以上の不連続な利得値の間で切替え可能な可変
利得アナログ増幅器と、上記中間アナログ信号を対応す
る中間デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換
器と、上記中間デジタル信号を増幅する可変利得デジタ
ル増幅器と、所要の利得に応答して、上記アナログ増幅
器の不連続な利得値の１つ及び上記デジタル増幅器の利
得値を選択し、選択された利得値を組合せた結果が上記
所要の利得にほぼ等しくなるようにする利得制御手段で
あって、上記アナログ増幅器の新しい別個の利得値を選
択するとき、上記所要利得が増加しているか又は減少し
ているかを検出する手段と、上記所要利得が減少してい
るとの検出に応答して、上記アナログ増幅器の利得切替
え期間より長い所定期間だけ、上記デジタル増幅器の利
得値におけるステップ（階段的）変化を遅らせる手段と
を含む利得制御手段とを具える。

【００１６】本発明は、入力信号の利得における過渡的
な低下が、過渡的な上昇より主観的に余り気にならない
との認識に基くものである。所要の利得が減少するとき
に、図１の配置において過渡的上昇が現れるので、本発
明による増幅器は、所要利得が減少しているときにの
み、デジタル増幅器の利得の切替え時間を遅らせる。こ
れは、デジタル増幅器の利得におけるステップ変化（例
えば６ｄＢ増加）をアナログ増幅器の利得におけるステ
ップ減少の僅か後に行わせ、信号レベルに過渡的カット
（過渡的上昇でなく）を発生させることである。

【００１７】この素晴らしく簡単な問題解決法は、２つ
の増幅器を同時に切替えようとする代替的方法に比べ、
厳密に正確なタイミング（これは、例えば、デジタル音
声ミキシング操作卓においてデジタル及びアナログ増幅
器が幾らか離れて配置されている場合、特に問題であ
る。）を必要としないので、有利である。本発明はま
た、切替え期間を増幅器の間で正確に反復できるアナロ
グ増幅器を必要としない。

【００１８】デジタル増幅器の利得は、アナログ増幅器
の不連続な利得値間の間隔にほぼ等しい範囲に亘って可
変であるのがよい。本発明は、音声信号、特にマイクロ
ホン出力信号のような低レベル音声信号に関連して使用
するのに適している。したがって、本発明による増幅器
は、デジタル音声処理装置の音声入力段として有用であ
る。本発明はまた、かような入力段を有するデジタル音
声処理装置をも包含する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を具
体的に説明する。図４は、本発明の実施例を示すブロッ
ク図である。図４に示すデジタル音声ミキシング操作卓
１００のマイクロホン入力段は、図１と同様にマイクロ
ホン１０に接続された利得切替えアナログ増幅器２０を
有し、その出力はＡ／Ｄ変換器３０に供給される。Ａ／
Ｄ変換器３０のデジタル化された出力は、可変利得デジ
タル増幅器４０に送られ、その出力は操作卓１００の入
力チャンネルに供給される。操作卓１００にある利得制
御デバイス５０は、利得制御器２６０に「所要利得」信
号を供給し、利得制御器２６０は、アナログ増幅器２０
及びデジタル増幅器４０の利得を制御する。構成要素１
０，２０，３０，４０，５０及び１００の動作は、上述
した図１における対応要素の動作と同一であり、利得制
御器２６０の動作は、後述の差異を除き上述の利得制御
器６０の動作に似ている。

【００２０】利得制御器２６０により発生された、デジ
タル増幅器４０の利得を制御する利得制御情報は、デジ
タル増幅器４０に直接か又は遅延回路２５５を介して供
給される。利得制御情報を遅らせる選択はスイッチ２６
５によって行われ、該スイッチはまた識別回路２５０に
よって制御される。

【００２１】識別（又は類似の）回路２５０は、所要
（要求された）利得が増加しているか又は減少している
かを検出する。識別回路２５０は、所要利得が減少して
いることを検出すると、スイッチ２６５を制御して遅延
回路２５５の遅延出力を選択させる。所要利得が増加し
ていることを検出したときは、遅延回路２５５の遅延出
力は選択されない。

【００２２】遅延回路２５５による遅延は、デジタル増
幅器４０の利得における０ｄＢから６ｄＢへのステップ
上昇を所定期間だけ遅らせる。ただし、アナログ増幅器
２０の利得における６ｄＢだけの低下は直ちに開始され
る。遅延回路２５５による遅延は、通常の増幅器間変動
及び超過時間を考慮して、使用するアナログ増幅器の切
替え期間より長くなるように予め選定する。例えば、使
用する特定のアナログ増幅器の設計の切替え期間が約３
ミリ秒と５ミリ秒の間で変動する場合、遅延回路２５５
は、デジタル増幅器の利得の切替え時間に１０ミリ秒の
遅延を課すことになる。

【００２３】これらの方策の作用を図５及び６に示す。
図５は、図４の実施例の作用を示す模式グラフ（実際は
上述の図２と同じ）であり、所望の利得調整１１０（即
ち、ユーザが制御デバイス５０で設定し、図４の所要利
得信号によって表される利得）、デジタル増幅器４０の
利得変化１２０、アナログ増幅器２０の利得変化１３０
並びにデジタル及びアナログ増幅器を組合せて得られる
総合利得１４０が示されている。

【００２４】図５では所要利得が増加しているので、識
別回路２５０は、デジタル増幅器の切替え時間に遅延を
加えさせない。したがって、切替え時間に、上述の図２
に示した過渡的カットと同一の過渡的カット（低下）１
７０が生じる。

【００２５】図６は、所要利得１１０を下げるときの図
４の実施例の作用を示す模式グラフである。この場合、
識別回路２５０は、遅延回路２５５の出力を選択して、
デジタル増幅器の利得の０ｄＢから６ｄＢへの切替えを
上述の所定期間だけ遅らせる。

【００２６】点１８０において、デジタル増幅器４０の
利得は０ｄＢに達する。したがって、アナログ増幅器の
利得は６ｄＢだけ低下する（これは、切替え遅延期間２
７０の後に生じる。）が、デジタル増幅器の利得は、遅
延回路２５５が課した所定の遅延期間（２６０で示
す。）が過ぎるまで０ｄＢから６ｄＢに変化しない。

【００２７】これらの方策の結果、信号の総合利得１４
０は過渡的上昇（図３）の代わりに６ｄＢの過渡的カッ
ト２７５を受けるが、これは、主観的に過渡的上昇より
遙かに邪魔にならない。

【００２８】遅延回路２５５の出力は、識別回路が所要
利得信号における負の勾配を検出した時に選択するよう
にできるが、デジタル増幅器の利得を急増すべき時点
（又は極めて僅か前）においてのみ選択するようにもで
きる。この後者の配置とするには、利得制御器２６０か
ら識別回路及びスイッチにデジタル増幅器の利得が０ｄ
Ｂに近いことを示す信号を供給するという、小さな修正
を図４に施す必要があろう。この指示信号をそれから、
減少しつつある所要利得の検出と組合せて遅延回路２５
５の出力を選択するようにしてもよい。遅延回路２５５
の出力が先に選択されると、デジタル増幅器の利得に僅
かな変化、即ちグリッチがあるかも知れないが、これ
は、通常の状態では、遅延回路２５５による遅延期間の
間所要利得信号は余り変化しないから、本当に極めて小
さいであろう。（利得制御器が、デジタル増幅器４０に
絶対的でなくインクリメンタルな（１つずつ増加する）
利得制御情報を送信すると共に、必要なときに利得を０
又は６ｄＢに戻すリセット指示信号を送信するよう構成
すれば、上述の如きどんなグリッチも軽減できるであろ
う。）

【００２９】図６では、デジタル増幅器の利得は、遅延
期間２６０の間僅かに減少し続けている。しかし、他の
具体例では、この期間におけるデジタル増幅器の利得を
一定に保つことができるであろう。

【００３０】上述の実施例では、利得制御器（並びに関
連する識別回路２５０、遅延回路２５５及びスイッチ２
６５）及びデジタル増幅器を操作卓１００とは別個のユ
ニットとして示した。しかし、これら２つのユニットは
勿論、該デジタル操作卓の制御及び信号処理作用の中に
組入れてもよい。同様に、２つ以上のアナログ増幅器、
Ａ／Ｄ変換器及びデジタル増幅器を単一のユニットに構
成することも考えられる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
所要の利得が減少しているときに現れる邪魔な過渡的上
昇を、余り気にならない過渡的低下に変えることができ
るので、アナログ及びデジタル増幅器を組合せて使用す
る場合に総合利得に生じる過渡的上昇の影響を軽減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のデジタル音声ミキシング操作卓のマイク
ロホン入力段を示す概略図である。

【図２】所要利得が増加しているときの図１の入力段の
利得変化を示す模式グラフである。

【図３】所要利得が減少しているときの図１の入力段の
利得変化を示す模式グラフである。

【図４】本発明を実施したデジタル音声ミキシング操作
卓のマイクロホン入力段を示す概要図である。

【図５】所要利得が増加しているときの図４の入力段の
利得変化を示す模式グラフである。

【図６】所要利得が減少しているときの図４の入力段の
利得変化を示す模式グラフである。

【符号の説明】

２０アナログ増幅器３０アナログ・デジタル変換器４０デジタル増幅器２５０検出手段（識別回路）２５５遅延回路２６５スイッチ２６０利得制御器２５０〜２６０利得制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力アナログ信号を増幅して中間のアナ
ログ信号を発生し、利得が２つ以上の不連続な利得値の
間で切替え可能な可変利得アナログ増幅器と、上記中間のアナログ信号を対応する中間のデジタル信号
に変換するアナログ・デジタル変換器と、上記中間のデジタル信号を増幅する可変利得デジタル増
幅器と、所要の利得に応答して、上記アナログ増幅器の不連続な
利得値の１つ及び上記デジタル増幅器の利得値を選択
し、選択された利得値を組合せた結果が上記所要の利得
にほぼ等しくなるようにする利得制御手段であって、上
記アナログ増幅器の新しい別個の利得値を選択すると
き、上記所要利得が増加しているか又は減少しているか
を検出する手段と、上記所要利得が減少しているとの検
出に応答して、上記アナログ増幅器の利得切替え期間よ
り長い所定期間だけ、上記デジタル増幅器の利得値にお
けるステップ変化を遅らせる手段とを含む利得制御手段
とを具えた増幅器。
【請求項２】上記デジタル増幅器の利得は、上記アナ
ログ増幅器の不連続な利得値の間の間隔にほぼ等しい範
囲に亘って可変である請求項１の増幅器。
【請求項３】入力アナログ信号がアナログ音声信号で
ある請求項１又は２の増幅器。
【請求項４】入力段が請求項３の増幅器を含むデジタ
ル音声処理装置用の音声入力段。
【請求項５】請求項４の入力段を含むデジタル音声処
理装置。