JPS5831046B2 - 信号圧縮伸長装置の副信号路構成回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、雑音低減方式の伝送装置であって主信号路で
ある直通信号路（以下主信号路という）の出力に補助的
信号路（以下副信号路という）の出力を加算的または減
算的に結合することによって全体の伝送特性が構成され
るようになった伝送装置に関し、特にかかる伝送装置に
おける圧縮及び伸長装置に関する。

音響機器等において信号路の雑音低減方式として各種の
方式が提案されているが、ＳＮ比ダイナミックレンジの
改善を主たる目的とした信号の圧縮伸長を行う方式が一
般的である。

主信号路および副信号路を有する和差方式の雑音低減方
式の一例としてドルビー社の方式があるがこれは副信号
路において高域フィルター特性を有し、装置全体の特性
として、低レベルでは実質上全域通過フィルタであり高
いレベルにおいてのみ高域フィルタまたは低域フィルタ
となるように構成されている。

従って、低レベルでは、雑音低減は広帯域に及び、テー
プおよびディスク等の音響装置の雑音の低減には有用で
ある。

第１図において和差方式による信号の圧縮伸長伝送装置
の原理図を示した。

この装置において、主信号路の利得を１、副信号路の伝
達関数をＦ （ｓ）とすると、信号圧縮プロセスと、伸
長プロセスはそれぞれ第（１）式、第（２）式で示され
る。

上式よりＢ ｏ （ｓ）−Ｅ ｉ （ｓ）となり、入力
信号に等しい出力信号が得られるものである。

第２図は、従来の圧縮伸長装置の具体的回路を示す。

本回路において、入力端子１には信号Ｅ ｉ （ｓ）又
はＥｒ（ｓ）が供給される。

入力端子１は加算器２の一方の入力端子に接続し、加算
器２の出力端子は利得に＝１の逆相増幅器３の入力端子
に接続し逆相増幅器３の出力端子は出力端子４に接続し
ている。

以上の経路が主信号路を構成しているのである。

一方副信号路は切替スイッチ５、高域フィルタ６、正相
増幅器７、重み関数増幅器８、検波回路９及び可変イン
ピーダンス素子１０によって構成されている。

かかる装置の特徴は、副信号路入力部に接続された高域
フィルタ６の受はインピーダンスを可変インピーダンス
素子１０で構成し、増幅器７の出力を重み関数増幅器８
に接続して検波回路９で信号検波を行ない、前記可変イ
ンピーダンス素子１０の制御電圧を得るもので、この制
御電圧は信号のレベルの大小に比例しかつ重み関数増幅
器８の周波数特性に比例した直流電圧となる。

この結果、副信号路全体の信号レベルに応じた周波数特
性が得られ圧縮または伸長が出来るものである。

なお、この圧縮伸長装置を送信側に用いるときはスイッ
チ５の可動接点を固定接点５ａに接触させ、受信側に用
いるときはスイッチ５の可動接点を固定接点５ｂに接触
させる。

一方、かかる従来装置は集積回路化、素子偏差等の観点
から問題があり、本出願人により提案された改良された
信号圧縮伸長装置を第３図に示す。

本装置は、第２図の装置における高域フィルタ６及び可
変インピーダンス素子１０を増幅器７の帰還系を構成す
る電圧制御可変利得回路１１及び積分器１２によって置
換し、検波回路９の出力によって電圧制御可変利得回路
１１を制御するように構成されており、他の部分は第２
図の伝送装置と同様である。

換言すれば、信号圧縮伸長装置の副信号路は増幅回路７
と、増幅回路７の出力を入力とする重み関数増幅器８と
、重み関数増幅器８の出力を検波する検波回路９と、検
波回路９の出力により利得制御されつつ増幅回路７の出
力を増幅する電圧制御可変利得回路１１と、電圧制御可
変利得回路１１の出力を積分して増幅回路の入力に減算
回路１３を介して帰還する積分回路とからなっているの
である。

すなわち、入力信号のレベル及び周波数に応じた直流電
圧により信号の圧縮又は伸長を行なうのである。

第４図は、積分回路１２を演算増幅器１４、抵抗１５及
びキャパシタ１６によって構成した場合を示しており、
この回路によって、伝送回路の動作原理を以下に説明す
る。

今、スイッチ５への入力信号ｅｉ（ｓ）、増幅器７の利
得をＫ、加算回路２への出力信号をｅｏ（ｓ）、電圧制
御可変利得回路１１の利得をＸ、抵抗１５の抵抗値をＲ
１及びキャパシタ１６のキャパシタンスをＣとすると、
第４図の伝達関数は次式となる。

第（３）式の利得対角周波数特性を第５図に示す。

第５図から明らかのように、Ｘ＝１において高域遮断角
周波数にωＯである高域フィルタを構成する。

ｘ＜１ 、ｘ＞１においては、図に示したように遮断角
周波数が変化する。

すなわち電圧制御可変利得回路１１の利得を変化させる
ことによって高域フィルタの遮断角周波数を変化させる
ことが可能である。

この原理を用いて従来の高域フィルタに代る構成ができ
、かつ重み関数増幅器８の周波数特性を任意に変化させ
ることによって所要の副信号路の信号レベルに応じた周
波数特性を得ることができる。

ここで、重み関数をＧ（ｓ）とすると利得Ｘとの関係は
次式となる。

第（６）式に所要の重み関数を代入して解くと、信号レ
ベルに応じた周波数特性が得られる。

この副信号路の伝達関数Ｆ（ｓ）を第（１）式および第
（２）式に基づいて信号の圧縮及び伸長を行なうことが
できるのである。

ところが従来の信号圧縮伸長装置の副信号路内に使われ
ている高域フィルタ６は無信号時に検波回路９の出力電
圧が零であるため、可変インピーダンス素子１０に使わ
れているＦＥＴは、一定の抵抗値となるため固有の角周
波数を有する高域フィルタとなる。

一方副信号路を構成する際に、副信号路増幅器７の帰還
系に電圧制御可変利得回路１１および積分器１２をもっ
て構成した第３図及び第４図に示した装置においては、
高域遮断角周波数が回路１１の利得Ｘにより決定される
ため、Ｘ＜１のとき、遮断角周波数が限りなく低周波と
なり、必要帯域外になることがある。

この結果、必要以上の周波数帯域成分を、主信号路に加
算または減算することになる。

これを防止するためと、前述のように従来装置との互換
性を考慮した場合、固有遮断角周波数を設定する必要が
生じてくる。

本発明は上記の点を考慮してなされたものであり、外付
部品も少なく、素子偏差が小さく、集積回路化に適した
構成であって、従来装置との互換性を有し優れた特性を
有する信号圧縮伸長装置の副信号路構成回路を提供する
ことを目的とする。

以下、本発明による信号圧縮伸長装置について説明する
。

第６図は、本発明による信号圧縮伸長装置の副信号路構
成回路を示している。

この副信号路構成回路においては、電圧制御可変利得回
路１１が固定利得設定端子１８を有し、回路１１の総合
利得がこの端子１８に供給される所定電圧により定まる
固定利得と検波器９からの出力に応じた可変利得との和
に等しくなっている他は、第４図の副信号路構成回路と
同様である。

今、副信号路への入力信号をｅｉ（ｓ）、増幅器７の利
得をＫ、副信号路の出力信号ｅｏ（ｓ） 、電圧制御可
変利得回路１１の固定利得をＸＯ１可変利得をＸ、抵抗
１５の値をＲ、コンデンサ１６の容量をＣとすると第６
図副信号路の伝達関数は次式となる。

ただし ω０ ＝ Ｉ ／ＲＣ 第（７）式よりＸ＜１のとき高域遮断角周波数はにωＯ
ｘＯで決定し、固有の角周波数を有することがわかる。

このように電圧制御可変利得回路１１に固有利得と可変
利得を与えることによって前述のような従来の可変イン
ピーダンス手段による副信号路構成と互換性のある副信
号路の構成が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、信号圧縮伸長方式の伝送装置の構成図、第２
図は従来の信号圧縮伸長装置を示す図、第３図は、本発
明に係る信号圧縮伸長装置を示す図、第４図は第３図の
装置の一部具体例を示す図、第５図は、第４図の回路の
特性を示す図、第６図は、本発明による信号圧縮伸長装
置の副信号路の構成を示す図である。 主要部分の符号の説明、１・・・・・・入力端子、２・
・・・・・加算回路、３・・・・・・逆相増幅器、４・
・・・・・出力端子、５・・・・・・スイッチ、７・・
・・・・正相増幅器、８・・・・・・重み関数増幅器、
９・・・・・・検波回路、１１・・・・・・電圧制御可
変利得回路、１２・・・・・・積分器、１３・・・・・
・減算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主信号路及び副信号路からなる信号圧縮伸長装置の
   副信号路構成回路であって増幅手段と前記増幅手段の出
   力を入力とする重み関数増幅器と、前記重み関数増幅器
   の出力を検波する検波回路と、前記検波回路の出力によ
   り利得制御されつつ前記増幅手段の出力を増幅する電圧
   制御可変利得回路と、前記電圧制御可変利得回路の出力
   を積分して、前記増幅手段の入力に帰還する積分手段と
   からなり、前記電圧制御可変利得回路が固定利得と前記
   検波回路の出力に応じて変化する可変利得との和の利得
   を有するように構成されていることを特徴とする副信号
   路構成回路。