JPS5937718A - 自動利得制御装置 - 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 本発明は入力信号の急激な振幅変化に対してほぼ一定の
出力振幅を得る自動利得制御装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来例を第１図に示す。入力端子１に入った入力信号は
抵抗１１とトランジスタ９および１０よ構成る減衰器１
４を通って増幅器２で増幅され出力端子３に出力信号を
生じる。この出力信号の電圧はコンパレータ５で基準電
圧源４と比較され、出力信号と基準電圧源の差に相互コ
ンダクタンスを掛は合せだコンバータ出力電流が発生す
る。出力電流は時定数コンデンサ６および時定数抵抗７
０運列回路に印加される。時定数コンデンサ６および時
定数抵抗７の端子電圧はトランジスタ８で電流変化に変
換され、トランジスタ９および１０のベース電流となる
。即ち、出力信号のピーク値が基準電圧源４０基準電圧
よシ大きくなったときは、トランジスタ９および１０の
ベース電流が流れてトランジスタ９および１０のコレク
タエミッタ間インビーダンスが低下し、減衰器１４の減
衰量が増加して入力信号が減衰され、出力信号のピーク
値を基準電圧にほぼ等しい振幅にもどすように制御をす
る。

第１図に示しだ従来の構成における減衰器１４の特性を
第２図に示す。ここで「ベース電流Ｊはトランジスタ９
および１０のベースに流れる電流である。また「減衰量
」は減衰器１４で入力信号が減衰する量である。第２図
における０点はベース電流を零から増加して行ったとき
の減衰が始まる点を示し、ベース電流にして約０６１μ
Ａである。まだベース電流が０．１ωＡに々るときのト
ランジスタ８のベース電圧即ち時定数コンデンサ６の端
子電圧をｖＴｃとすると、一般的なトランジスタでは約
１ｖである。即ち、トランジスタ８の動作範囲は、７１
０以上になる。

いま入力信号の振幅が基準電圧よりわずかに低い状態か
ら急激に大きくなったときを考える。最初コンパレータ
６の出力電流が無い状態であるので時定数コンデンサ６
の端子電圧は零である。出力電圧が基準電圧を越えるこ
とにより、コンパレータ出力電流が流れ時定数コンデン
サ６を充電し時定数コンデン、す６の端子電圧が上昇す
る。時定数コンデンサ６の端子電圧がｖＴｃになったと
き減衰器１４０ベース電流は第２図におけるの点になシ
減衰器が動作を開始する。従って出力信号の振幅は最初
入力信号と相似の変化を示しベース電流が０点になった
時から減衰を始める。

このような場合の各部の時間に対する電圧または電流変
化を第３図に示す。図に示す様に初期の状態を第１の領
域、ベース電流が０点に致るまでを第２の領域、■魚身
後を第３の領域とする。ここで第２の領域は時定数コン
デンサ６への充電中の時間であって、出力振幅が全く制
御されない状態となり一定出力を得るという本来の目的
に外れると同時に出力振幅が大きいときはシステム全体
にも悪影響をおよほす。

例えば第１図の装置をテープレコーダの自動録音レベル
調整部に使用した場合、入力信号が急激に増大したとき
第２の領域で最大録音レベルを越えて録音がなされ、す
なわち音が歪んでしまう。

また第３図に示す様に入力信号の変化があった時から出
力信号が安定するまでのアタック時間ＴＡが第２の領域
の長さによって長くなり前記音の歪み等のシステムへの
影響が長時間に渡って持続するという欠点があった。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、制御動作開
始直後から常に制御動作が行なわれる自動利得制御装置
を提供するものである。

発明の構成 本発明は、入力信号と基準電圧とを比較するコンパレー
タ出力が印加される時定数回路と、この時定数回路の端
子電圧に対応した電流を発生するコンバータを、このコ
ンバータの出力電流で制御される減衰器とを備え、無信
号時の時定数回路の端子電圧が前記コンバータ入力バイ
アス電圧にほぼ等しくなるように時定数回路の一端にバ
イアス電圧を印加し、常に減衰器を駆動可能な状態とし
て、入力信号電圧の急上昇があっても直ちに利得制御が
働くように構成した自動利得制御装置である０ 実施例の説明 第４図に本発明の一実施例の構成を示す。入力端子２０
に入った入力信号は減衰器５２を通シ、増幅器２１で増
幅され結合コンデンサ２２を経て出力端子２４で出力信
号となる。また出力信号は同時に結合コンデンサ２３を
経てコンパレータ５４に入力される。コンパレータ６４
はこのベースに前記出力信号が印加されたトランジスタ
２９およびそのベースに基準電圧が印加されたトランジ
スタ３０の差動対の電流出力をトランジスタ３１および
３２で引算し、差電流をトランジスタ３３のベース電流
として流し込み、トランジスタ３３のコレクタ電流をコ
ンパレータ出力電流として出力する０ ２８は定電流源でトランジスタ２９および３０の差動対
の動作点を決めるもので、定電圧源２７はトランジスタ
２９および３０のベースノ（イアスを与える。抵抗２６
はトランジスタ２９の−ζζススイアス抵抗である。定
電圧源２６は基準電圧であって、コンデンサ２３からの
出力信号と基準電圧の差に相互コンダクタンスを掛は合
わせたものがコンパレータ出力電流になる。

コンパレータ出力電流は時定数コンデンサ３４および時
定数抵抗３５に流入し、時定数コンデンサ３４および時
定数抵抗３５の端子電圧が発生する。時定数コンデンサ
３４および時定数抵抗３６）端子電圧はコンバータ５３
に入力する。

コンバータ５３はトランジスタ３７および３８゜４Ｑお
よび４１，４２．定電流源３９、抵抗４４より成る利得
１の周知の増幅器である。定電圧源４５はトランジスタ
３７および３８のベースノ（イアスミ圧を与える。抵抗
４４の両端の電圧は時定数抵抗３５の両端の電圧に等し
いため抵抗４４に流れる電流は時定数抵抗３５の端子電
圧に比例する。即ちトランジスタ４２に流れるコレクタ
電流が時定数抵抗３５の端子間電圧に比例する。またト
ランジスタ４３のコレクタ電流はトランジスタ４２のコ
レクタ電流と常に等しいのでトランジスタ４３のコレク
タ電流即ちコンバータ出力電流は時定数抵抗３５の端子
電圧に比例する。

コンバータ出力電流は減衰器５２に入力しトランジスタ
４８および４７のベース電流となり抵抗４９との分圧で
信号を減衰し出力電圧をほぼ基準電圧２６に等しい振幅
に制御する。

次に本実施例の動作を説明する。入力信号の振幅がコン
パレータ基準電圧よりわずかに低い状態から急激に大き
くなった場合には、コンパレータ動作は従来例と同様で
ある。しかし、時定数コンデンサの端子電圧は時定数抵
抗３６の一端に定電圧源４５でコンバータ入力バイアス
電圧に等しいバイアス電圧が与えられているため第３図
における第１の領域においても零にならずコンバータ入
力バイアス電圧に等しい電圧となっている。更にこのバ
イアス電圧として減衰器５２の減衰特性におけるの点の
ポイントを選ぶこととすると、出力信号の振幅が急激に
大きくなってコンパレータ基準電圧が時定数コンデンサ
に充電を初めると同時に減衰器は動作を始めることが可
能である。即ち第２の領域をなくして即時に第３の領域
の動作に入ることを可能にするものである０ 上記の実施例の構成によれば、入力信号が急激に変化し
た場合であっても制御動作が常に行なわれ、過大な出力
信号がシステムの動作に影響を与えることのない優れた
自動利得制御動作を可能にする０ また、第６図に示す様に時定数コンデンサ３４ａの一端
に時定数抵抗３５ａと同様の）（イアスミ圧を加えた場
合も同様の効果を得ることができる。

第５図における３６ａ　、３７ａ　、３８ａ　、４４ａ
。

４５ａは第４図における３６．３７．３８，４４゜４５
に対応する。

更に第４図におけるスイッチ３６又は第５図におけるス
イッチ３６ａを制御動作時に開、待機時に閉にすること
により常に時定数コンデンサ３４又は３４ａの端子電圧
は定電圧源４５又は４５ａのバイアス電圧に保たれてお
り、待機から制御動作に入った直後に大きな信号入力が
あったときも第３図に示した第２の領域をなくすことが
可能である。

第６図には、上記スイッチ３６又は３６８をトランジス
タ６６に置きかえた実施例を示す。スイッチ３６又は３
６ａの開、閉動作はスイッチ６６の開−１閉動作に対応
し、スイッチ６６が開のときはトランジスタ６６は遮断
、スイッチ５６が閉のときは定電流源６７の電流がトラ
ンジスタ５５のペースに流れてトランジスタ５５は導通
となる。

ここで３７ｂ　、　３ｓｂ　、　４４ｂ　、　４ｔｓｂ
　、ｔｓ○ｂ。

５１ｂは第４図の３７．３８，４４．４５，５０゜５１
と同じものである。

更に第４図における定電圧源２６および２７の具体回路
の例を第７図に示す。第４図の定電圧源２７に相当する
のが定電圧ブロック７４で、第４図の定電圧源２６に相
当するのが抵抗６７の端子電圧である。まず定電圧ブロ
ック７４につｈて述べる。電源端子７２と接地端子７３
に接続された抵抗６１と抵抗６２の分割比ＫＲで決まる
直流電圧をＶＢとし、増幅器６３の利得を１とし、電源
端子の電圧をｖｃｃとすると、（ｉ）式が成立する。

ＶＢ＝ＫＲｖｏｏ　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・　（１）また増幅器６３の入力はコンデンサ６ｏで
接地されているため、十分に低い交流インピーダンスを
もつ。従って利得１の増幅器６３の出カフ４は直流電圧
ＶＢで十分に低い交流インピーダンスを有する定電圧源
となり、第４図における定電圧源２７に相当する。

次に定電圧源２６に相当する抵抗６７の端子電圧は抵抗
６７の抵抗値と抵抗ｅ７に流れる電流■６□で決まる。

Ｉ６□は、トランジスタ６９および７０より成る第１の
カレントミラーの出力電流（トランジノタロ９のコレク
タ電流）とトランジスタ６５および６６より成る第２の
カレントミラーの出力電流（トランジスタ６６のコレク
タ電流）との差の電流である。ここで第１のカレントミ
ラーの出力電流は定電流源７１の電流に等しくなる。

また第２のカレントミラーの出力電流工Ｃ６６は、ミラ
ー比をＫＢ　　抵抗６４の抵抗値をＲ６４トランジスタ
６５０ベースエミツタ間電圧をｖＢＥ　ｅ。

と′すると、 ここで（１）式を代入すると（３）式になる。

きをもってリニアに変化する量であシ、第１のカレント
ミラーの出力電流のｖｃｃに対する傾きが負の傾きをも
って変化することになる。

ここでコンパレータ基準電圧（定電圧源２６の電圧）の
ｖｃｃに対する傾きの影響をみる。第４図において、コ
ンパレータ５４の出力電流が増加すると減衰器６２の制
御電流が増加するため電源の電流が増加する。一般に電
源はある出力抵抗を有しているので電流が増加すると電
源電圧Ｖ。０は減少する。すなわちコンパレータ５４の
出力電流が増加するとｖｃｃは減少する。仮に定電圧源
２６の電圧すなわちコンパレータ基準電圧がｖｃｃに対
して正の傾きをもって変化すると、コンパレータ５４の
出力電流が増加すると、コンパレータ基準電圧が下がる
ことになり、コンパレータ基準電圧が下がることによっ
てよりコンパレータ５４の出力電流が増加する正帰還動
作をおこす。この正帰還動作は入力信号が変動したとき
の出力信号の変化を急激な変化にしてしまう。

この様にコンパレータ基準電圧はｖｃｃに対して負の傾
きをもつ必要があシ、第７図の回路はこれを満足するも
のである。第７図の２５０．２９ｃ。

３０　ｃは第４図における２５，２９．３０と同じもの
である。

更に第８図に、第４図における定電圧源４５の具体回路
を示す。本回路はトランジスタ８２のベースエミッタ間
電圧Ｖ　　　に対して抵抗８０のＢＥ８２　　　　　　
　　ａ 値Ｒ８ｏと抵抗８１の値Ｒ８，の比を掛は合わせた８２
のコレクタに発生し、第４図における定電圧源４５の機
能をもつものである。第８図の３５ｄ。

、３ｅｄ、４４ｄは第４図の３５．３６．４４と同じも
のである。

発明の効果 以上の様に本発明によれば、信号入力の振幅が変化する
過渡状態や、制御動作開始直後においても常に利得制御
がかかるとともに、電源の出力抵抗が上昇しても正帰還
による異常な動作を起こさない優れた構成を有するもの
である。したがって例えば本発明をテープレコーダの自
動録音レベル調整部に使用することによシ、瞬間的に大
きな信号が入った時でも歪みなく録音再生可能となる。

さらに時定数回路の両端をショートしておくことにより
、待機状態から自動利得制御可能状態に切換えたとき同
時に大入力があった時にも直ちに利得制御ができる優れ
た自動利得制御装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動利得制御装置の構成図、第２図は減
衰器の特性線図、第３図（′７）〜に）は従来例の各部
の時間とレベル変化の関係を示す波形図、第４図は本発
明の一実施例を示す回路図、第５図。 第６図は本発明の他の実施例を示す要部構成図、第７図
、第８図は第４図中の要部の具体構成図である。 ２１・・・・・・増幅器、２４・・・・・・出力端子、
２６・・・・・・基準電圧、３４・・・−・時定数コン
デンサ、３５・・・・・・時定数抵抗、３６・・・・・
・スイッチ、５２暢・拳・・・減衰ａ　、５３・・・・
・脅コンバータ、５４−・・拳・・コンパレータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２ＦｌｌＪ べ゛−ス’ｅ−−ＪＬ 第　３　図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　基準電圧と出力信号を比較しコンパレータ出力電
   流を発生するコンパレータと、コンパレータ出力電流で
   駆動され出力信号の急激な変化に対する応答時間を決定
   する時定数コンデンサおよび時定数抵抗と、この時定数
   コンデンサおよび時定数抵抗の端子電圧に対応したコン
   バータ出力電流を発生するコンバータと、コンバータ出
   力電流で駆動される減衰器を備え、無信号時の時定数コ
   ンデンサおよび時定数抵抗の端子電圧が前記コンバータ
   の入カバイア冬電圧に略々等しくなる様に時定数コンデ
   ンサ又は時定数抵抗の一端にバイアス電圧を与えたこと
   を特徴とする自動利得制御装置。 （２）時定数抵抗の両端をショートすることにより、自
   動利得制御動作の待機状態となすことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の自動利得制御装・、置。 （３）　　コンパレータの基準電圧源の電圧が電源電圧
   に対して負の傾きをもつ仁とを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の自動利得制御装置。