JPS5846086B2 - 電子回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は録音時に信号ダイナミックレンジを圧縮し再生
時に前記圧縮分を伸張することにより信号伝送媒体にお
いて発生する雑音を低減するノイズリダクションシステ
ムに適用して効果を発揮する電子回路に関する。

高級音質を扱う信号伝送系（記録再生系を含む）に上記
のようなノイズリダクションシステムを適用する場合、
そのシステムのＳ／Ｎ改善度がさほど良くない状態では
雑音レベルの変調はほとんど問題にならない。

しかしＳ／Ｎ改善度が高度になされたノイズリダクショ
ンシステムにおいては雑音レベルの変調が大きく問題と
なり特にＳ／Ｈの悪い信号伝送系に適用した場合特に激
しく音源によっては実用上支障をきたす場合がある。

上記の現象について第１図及び第２図を参照して説明す
る。

第１図に示すシステムは、テープレコーダ等の録音媒体
または伝送媒体１０入力側にアナログ情報信号のダイナ
ミックレンジを圧縮する手段として録音時に用いるエン
コーダ２を配置し、かつ出刃側に圧縮された信号を元の
ダイナミック・レンジに伸張する手段として再生時に用
いるデコーダ３を配置し、雑音を低減するシステムであ
る。

エンコーダ２の電圧制御増幅器（以下ＶＣＡという）２
１とデコーダ３のＶＣＡ３１は一種の乗算器として機能
し、入力信号ｅｉに対し直流レベルＥを与えると出力信
号ｅ。

はｅｏ−Ｅ Ｘｅｉ ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ （１）となる。

ここでＥの指数はエンコード時に負号となり、デコード
時に正号となる。

マタ、エンコーダ２のレベルセンサ２２とデコーダ３の
レベルセンサ３２は信号レベルを検出スるもので、入力
信号ｅのレベルに相当する直流レベルＥを送出するもの
である。

従ってエンコーダ２に対し信号ｅｉを与えると、その出
力信号（録音媒体１への入力信号） ｅｏｌはｅｏｌ
＝Ｅｏ１１×ｅｉｌ ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ （２）となる。

この（２）式で示される信号をレベルについてみると、 Ｅｏ１＝Ｅｏ丁１ｘ Ｅｊｌ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ （３）となるので Ｅｏ１＝Ｅｉ１１′２・・・・・・・・・・・（４）と
なり、エンコード時には信号のレベル変化はログスケー
ルでし′２に圧縮される。

これに対し、録音媒体１の出力信号ｅｉ２をデコーダ３
に与えると、その出力信号ｅ。

２はｅ（，２＝ Ｅｉ２ Ｘ ｅｉ２ ””””””
””” （５）となる。

この（５）式で示される信号をレベルについてみると、 Ｅｏ２−Ｅ１２×Ｅｉ２・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ （６）となるので Ｅｏ２−Ｅｉ２２・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ （７）となり、デコード時には
信号のレベル変化がログスケールで２倍に伸張される。

第２図は、上記ノイズ・リダクション・システムの動作
特性図である。

録音時に作動するエンコーダ２の圧縮動作は直線Ａに従
う。

従って、例えば＋２０ｄＢの入力信号は＋１０ｄＢに押
えられて録音されるのでピークマージンが向上する。

また例えば−６０ｄＢの入力信号は一３０ｄＢとなるの
で、全体として入力信号のダイナミックレンジは半分に
圧縮されて録音される。

再生時に作動するデコーダ３の伸張動作は直線Ｂに従う
。

従って録音媒体１に＋１０ ｄＢで記録されていた信号
は＋２０ｄＢに復元される。

また３０ｄＢで記録されていた信号は再び一６０ｄＢに
下げられるが、同時に雑音も３０ｄＢ低下することにな
るので、エンコーダ２へ入力した一６０ｄＢの信号に関
してはエンコーダの出力時にＳ／Ｎが３０ｄＢ改善され
ていることになる。

従って、このノイズ・リダクション・システムのＳ／Ｎ
改善度は、一般に １／２ ｘ （入力信号レベル（ｄＢ））と表わすこと
ができる。

しかしながら、このシステムでは例えば−１００ｄＢの
入力信号の場合には５０ｄＢものＳ／Ｎ改善度が得られ
雑音が殆んど聞こえないのに対し、ＯｄＢの入力信号で
はＳ／Ｎ改善度がＯｄＢであるという様に、音量の音量
レベルの変化に応じて雑音が変調されることになる。

多くの音源では大音量のとき雑音はマスキング効果で聞
こえなくなるので、上述した雑音の変調は実用上問題と
ならないが、ピアノソロなどの調波構造の比較的簡単な
音源の場合には雑音がマスクされずに聞こえてしまう。

しかも、この場合には音源のリズムに伴ない雑音のレベ
ルが変化して聞こえるので、その変化の度合が大きい場
合には、同程度のレベルの雑音が一定して常時聞こえて
いる場合より、聴覚の意識レベルを刺激する程度が大き
いという欠点として現われる。

この欠点を目立たなくするための一方法として、第３図
の構成が知られている。

これは、第４図すの特性を持つディエンファシス回路３
３により録音媒体１の高域雑音が多く含まれる帯域の利
得を下げ、雑音そのものを聞こえにくくするものである
。

このディエンファシス回路の挿入により楽音の高域も減
衰してしまうので、エンコードの際、これと逆関数の関
係にある第４図ａに示す特性のプリエンファシス回路２
３を挿入する必要がある。

こうしてエンコードの際、高域を上昇させると、録音媒
体の飽和レベルに対するピークマージンが小さくなり、
高域が歪む可能性が大きくなるので、レベルセンサの感
度を高域で高くしてより大きく圧縮する第４図ＣＫ、示
す特性のウェイティング回路２４．３４が用いられる。

しかし、このように施策しても、小形セカットテープレ
コーダのように録音レベルが高く、飽和レベルが低く、
帯域のせまい録音媒体に用いた場合、スペクトラム構造
が単純な音源の場合は雑音の変調が目立つばかりでなく
、スペクトラムが全帯域にわたる音源でレベルが高い場
合は高域の飽和により高域が再生されず、歯切れの悪い
、広がりの少ない再生音しか得られない。

第５図に、一般のカセットテープレコーダの録音再生周
波数特性の一例を示す。

これより高レベルになるほど、高域の特性が悪化するこ
とがわかる。

すなわち、エンコードしない楽音であっても大レベルで
録音される場合は高域が再生されないため音質の劣化を
きたすが、高域をエンファシスしたエンコード信号を録
音する場合、この劣化がさらに著しい。

雑音レベルの変調を聞えなくするため、エンファシス量
を太き（とると高域の飽和が問題になる。

しかし、雑音レベルの変調は比較的信号レベルが小さい
時に問題になり、高域飽和は、大信号時に問題になるの
で、エンファシス量を小レベル時に大きくとり大レベル
時に小さくするように可変エンファシスにすればこの欠
点を補う事ができる。

第６図はこの特性を実現したエンコーダの回路である。

この図中６５は演算増幅器である。６４は抵抗Ｒ１を通
して流れこむ電流のＡｅ倍の電流が出力へ流れ込むよう
な電圧制御電流増幅器である。

第７図はこの電圧制御電流増幅器６４の一回路側を示す
もので演算増幅器７１と４個のトランジスタＱ１〜Ｑ４
を図のように接続してなる。

この回路の入出力電流の関係は で表わされる。

さて第６図の伝達関数は図中の各定数を用いて下の式で
表わされる。

そして上式の右辺の左側のカッコの中の −Ａ８＝Ｇ とお（と、とのコツコの中の部分のｉ の特性は第８図に示すようにＧをパラメタにして表わさ
れる。

右辺の右側の式は静的な高域プリエンファシスになる。

この電圧制御電流増幅器６４の増幅率Ａｅを、信号レベ
ルが小さい時に大きくし信号レベルが大きい時に小さく
するように制御すれば所望の特性が得られる。

また第９図は同じくデコーダの回路図例を示すもので、
図中９１はこれに入力される電流のＡｄ倍の電流が出力
に流れこむような電圧制御電流増幅器で、９２は演算増
幅器である。

この回路の伝達関数の逆関数は、第６図の場合にならっ
てで表わされるので一−一二 を満たせば第６図
Ｒ１ＲｆＡｄ のエンコーダの伝達関数と全く逆のものが得られる。

また□二Ｇとおけば、上式の右辺の左側 ｆＡｄ のカッコの中の特性はＧをパラメタにして、第１０図の
ように表わせる。

さて本発明になる電子回路は、第６図のエンコーダと、
第９図のデコーダの回路を切換えるようにしたもので、
その実施例を第１２図に示す。

すなわちこれは第１のノードｎ１と第２０ノードｎ２と
の間に接続された第１の抵抗器Ｒ１と、前記第２のノー
ドｎ１と第３のノードｎ３との間に接続された第２の抵
抗器Ｒ２と、前記第３のノードｎ３と第４のノードｎ４
との間に接続され第３のノードｎ３から流れ込む電流値
に制御電圧Ｖ。

により制御された電流増幅度を乗じた電流値が第４のノ
ードｎ４から流れ込むようにする電流増幅器１１３と、
前記第４０ノードｎ４に反転入力端が接続され第５のノ
ードｎ５に出力端が接続された演算増幅器１１４と、前
記第５のノードｎ５と第６のノードｎ６との間に接続さ
れた第３の抵抗器Ｒ３と、前記第６０ノードｎ６と第４
のノードｎ４との間に接続された第４の抵抗器Ｒ４と、
前記第１０ノードｎ１と第４０ノードｎ４との間に接続
される抵抗器Ｒ５、抵抗器Ｒ６、コンデンサＣ１の第１
の直列回路と、前記第３０ノードｎ３と第５のノードｎ
５との間に接続され抵抗Ｒ７、抵抗Ｒ８、コンデンサＣ
２の第２の直列回路と、前記第２の直列回路の抵抗器Ｒ
７及び抵抗器Ｒ８の接続部ｎ８即ち第２の直列回路の抵
抗の２分点に第１の端子ａが接続され第２の端子すが前
記第■の直列回路の抵抗器Ｒ５及び抵抗器Ｒ６の接続部
ｎ７即ち第１の直列回路の抵抗の２分点に接続され共通
端子がアース電位点ＧＮＤに接続された第１のスイッチ
装置１２２と、前記第６のノードｎ６に第１の端子ａが
接続され第２の端子すが前記第２のノードｎ２に接続さ
れ共通端子がコンデンサＣ３、抵抗器Ｒ９の直列回路を
介してアース電位点に接続される第２のスイッチ装置１
２１と、前記第１のノードｎ１に接続される入力端子Ｉ
Ｎと、前記第５０ノードｎ５に接続される出力端子ＯＵ
Ｔとから戒り、前記制御信号Ｖ。

により利得及び周波数特性とを同時に制御しかつ前記第
１のスイッチ装置１２２及び第２のスイッチ装置１２１
の共通端子を第１の端子ａ側及び第２の端子す側への切
換えと前記制御信号ＶＣの極性及びバイアス値の切換え
とを同時に行なうことにより互に逆関数の２つの信号伝
達特性が得られる電子回路である。

前記第１のスイッチ装置１２２及び第２のスイッチ装置
１２１の共通端子をそれぞれ第１の端子ａに導通状態と
した時がエンコーダであって、この時、Ｒ１＋Ｒ２＝Ｒ
１、Ｒ５＋Ｒ６＝ＲｒｔＣＩＣｒ＋ Ｃ３＝ＣｅｔＲ９
＝Ｒｅｔ Ｒ３＝Ｒ４＝−を満たせば第６図と全く等価
となる。

また第１のスイッチ装置１２２，１２１を第２の端子す
に導通状態としてＣ３＝Ｃｅ＋Ｒ９＝Ｒｅ＋Ｒｘ＝Ｒｚ
＝ ＋Ｃ２＝ＣｒｌＲ７＋Ｒ８＝ＲｒｌＲ３＋Ｒ４＝
Ｒ５を満たせば全く第９図と等価になる。

以上記述したとおり本発明による電子回路を用いればＳ
／Ｎ改善度の高いノイズリダクションシステムのエンコ
ーダとデコーダを簡単な回路で切換えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ノイズリダクションシステムの基本的な構成
を示す図、第２図は、同システムの入出力レベル特性の
図、第３図は、従来の改良されたノイズリダクションシ
ステムの構成を示す図、第４図は、第３図の各部の周波
数レスポンス特性を示す図、第５図は、一般のカセット
テープレコーダの録音再生周波数特性の一例を示す図、
第６図は、改良されたノイズリダクションシステムのエ
ンコーダの主要部の回路図、第７図は、ノイズリダクシ
ョンシステムに用いられる電圧制御電流増幅器の回路図
例、第８図は、第６図の回路で、抵抗Ｒ８を無限大にし
た時の特性図、第９図は、改良されたノイズリダクショ
ンシステムのデコーダの主要部の回路図、第１０図は、
第９図の回路で抵抗Ｒｅを無限大にした時の特性図、第
１１図は、本発明に係る電子回路の一実施例を示す回路
図である。 １２１．１２２・・・・・・スイッチ装置、ｎ１〜ｎ８
・・・・・・ノード、ｎ１〜ｎ９・・・・・・抵抗器、
Ｃ］〜Ｃ３・・・・・・コンデンサ、１１３・・・・・
・電流増幅器、１１４・・・・・・演算増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１０ノード及び第２のノードの間に接続される第
   １の抵抗器と、前記第２のノード及び第３のノードの間
   に接続される第２の抵抗器と、前記第３のノード及び第
   ４のノードの間に接続され前記第３のノードから流れこ
   む電流値に制御電圧により制御された電流増幅度を乗じ
   た電流値が前記第４のノードから流れこむようにする電
   流増幅器と、前記第４のノードに入力端が接続され第５
   のノードに出力端が接続される演算増幅器と、前記第５
   のノード及び第６のノードの間に接続される第３の抵抗
   器と、前記第６のノード及び第４のノードの間に接続さ
   れる第４の抵抗器と、前記第１０ノード及び第４のノー
   ドの間に接続され抵抗器及びコンデンサの第１の直列回
   路と、前記第３のノード及び第５０ノードの間に接続さ
   れ抵抗器及びコンデンサの第２の直列回路と、この第２
   の直列回路の抵抗２分岐部に第１の端子が接続され第２
   の端子が前記第■の直列回路の抵抗２分岐部に接続され
   た共通端子がアース電位点に接続される第１のスイッチ
   装置と、前記第６０ノードに第１の端子が接続され第２
   の端子が前記第２のノードに接続され共通端子がコンデ
   ンサ及び抵抗器の直列回路を介してアース電位点に接続
   される第２のスイッチ装置と、前記第１０ノードに接続
   される入力端子と、前記第５のノードに接続される出力
   端子とを具備したことを特徴とする電子回路。