JPS6017172B2 - デジタル式自動レベル設定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテープデッキなどに用いて好適なデジタル式目
敷レベル設定装置に関するもので、特に入力信号のダイ
ナミックレンジを圧縮することなく自動的に最適レベル
に設定できるようにしたものである。

従釆、テープデッキなどにおいて録音しようとする場合
、ＶＵメータを監視しながら加えられた入力信号を手動
の可変抵抗器で適当なしベルに調節するか、またはＡＧ
Ｃと称される自動利得制御装置により、入力信号の平均
値に応じて記録レベルを自動的に調節していた。

しかし、前者の調節の仕方では操作の煩わしさがあり、
また、後者の場合には入力信号のダイナミックレンジが
圧縮されて記録されるという問題があるため、これらを
克服するものとして、従来、次のような方式が提案され
ている。

その第１は、大きな入力信号が到来すると可変抵抗器に
連結されたモータを駆動して減衰量を増し、歪のない録
音を行なおうとするものである。これは機械的な構成部
品が増えるばかりでなく、精度の点でも十分満足なもの
ではない。第２には、信号レベルに応じた直流電圧を発
生する回路と、その直流電圧を記憶させ、その記憶信号
に応じて信号伝送路の利得を制御する回路とで構成され
、必要に応じてスイッチによって記憶信号を更新し、大
きな入力信号に応じた利得設定を行なう方法がある。こ
の場合、記憶素子にはコンデンサが用いられるのが普通
であり、電界効果トランジスタなどの入力抵抗の高い可
変抵抗素子を用いたとしてもコンデンサのリーク電流に
より長時間同一利得を維持するのが困難であった。さら
に理想的な記憶素子があったとしても、アナログ量を扱
うため、制御の直線性や制御範囲に限界があるなどの欠
点があつた。本発明は、入力信号レベルを検出し、それ
をＡＤ（アナログーデジタル）コンバータによってデジ
タル量に変換し、信号伝送路に配置された抵抗減衰器群
の減衰量をデジタル的に制御してレベル設定を行なうよ
うに構成することにより、前記従来の問題点を解決し得
るデジタル式目勤レベル設定装置を提供するものである
。

以下、本発明を図示の実施例に基いて説明する。第１図
は本発明の一実施例の要部回路構成を示すブロック図で
、図中の１および２はそれぞれ信号の入力信号と出力端
子、３は抵抗減衰器群で、これは上記入力端子１と出力
様子２間に配置されている。

レベル検出器６は入力端子１に接続され、その出力はＡ
Ｄコンバータ７、スイッチ８を経てデジタルカウンタ５
に至り、さらにデジタル制御部４を経て抵抗減衰器群３
に供給される。この第１図の構成において、入力端子１
には例えば音声信号などのアナログ信号が印加され、出
力端子２にはしベル設定されたアナログ信号が得られる
。レベル設定はスイッチ８により行なう。

スイッチ８は常開スイッチで、開放時が保持状態、短絡
時が設定状態である。レベル設定を行なおうとする時に
はスイッチ８を押して設定状態にする。入力信号はしベ
ル検出器６により信号レベルに応じた直流電圧に変換さ
れ、これはＡＤコンパ−外こよってデジタル信号、たと
えばパルス数に変換される。今、スイッチ８は短絡状態
であるから、上記パルスはデジタルカウンタ５に与えら
れる。デジタルカウンタ５は入力されたパルス数に応じ
た計数を実行し、その計数出力をデジタル制御部４に印
加する。デジタル制御部４は、デジタルカウンタ５から
次々と送られてくる計数出力のうち、最大値を検出し、
かつ保持する働きをする。すなわちピークホールド動作
をデジタル的に行ない、そのデジタル出力を抵抗減衰器
群３に制御信号として与える。抵抗減衰器群３はアナロ
グスイッチを含む抵抗減衰器群が複数個あり、各抵抗減
衰器はデジタル制御部４より与えられるデジタル出力に
応じて減衰または非減衰状態に制御され、総合の減衰量
が決定される。したがって、スイッチ８を押している設
定状態では、その期間中の最大入力に応じた減衰量が設
定される。すなわち最大入力が大きい時には減衰量が大
きくなるように設定される。スイッチ８を開放して保持
状態にすればデジタルカウン夕５へのパルス入力は遮断
されるためデジタルカウンタは計数を行なわず、設定状
態で計数値をそおまま保持し続ける。したがって抵抗減
衰器群３の減衰量も設定状態で設定された値に保持され
る。このようにレベル設定がスイッチ８を押すだけで自
動的に行なえ、かつその設定値は保持状態で全く変化し
ない。第２図は本発明の主要部について、より具体化し
た実施例を示すものであり、第１図と同一部分は同一の
符号を付している。

同図において、第１図のレベル検出器６に相当するピー
ク検出器９は入力信号のピークレベルを検出する回路で
、通常は絶対値回路と時定数の短かし、平滑回路とで構
成される。パルス発生器１０はＡＤコンバータ７のクロ
ツクパルスとＡＤコンバータ７でサンプルされる毎にデ
ジタルカウンタ５をクリアするためのクリアパルスとを
発生する。ＡＮＤゲート回路１２，１３およびィンバー
タ１１はスイッチ８の操作によってデジタルカゥンタ５
を計数または保持状態に制御する働きをする。ラツチ回
路１４とコンパレータ１５は第１図におけるデジタル制
御部４を形成し、ラッチ回路１４は非ラツチ状態におい
てはデジタルカウンタ５の計数値をそのまま出力し、ラ
ッチ状態では入力に関係なく前の値を維持する働きをす
る。コンパレータ１５はデジタルカウンタ５の計数出力
Ａ，，Ａ２，Ａ３，へとラツチ回路の出力Ｂ．，Ｂ２，
＆，＆とを比較し、Ａ＞Ｂなる関係にあるときのみパル
スを出力し、このパルスがラッチ回路１４のラツチをは
ずして非ラツチ状態にし、デジタルカウンタ５の出力を
ラッチ回路１４に出力する。以上の説明から明らかなよ
うに、ラツチ回路１４とコンパレータ１５は、デジタル
カウンタ５の計数出力Ａ，，Ａ２，Ａ３，へがそれぞれ
以前のラッチ出力Ｂ，＆，＆，Ｂ４より大きい時のみラ
ツチ出力を更新し、小さい時は前の出力を保持する。

したがってデジタルカウンタ５から順次送られてくる計
数値の最大値がラッチ回路１４の出力に得られることに
なる。抵抗減衰器群３は４段の抵抗減衰器群とアナログ
スイッチで構成されている。

抵抗１６，１７、アナログスイッチ１８およびバッファ
増幅器１９は１段目の抵抗減衰器群を構成し、アナログ
スイッチ１８はそのゲートに与えられるラッチ回路１４
の出力Ｂ，が「Ｈ」（ＴＴＬロジックのハイレベル）の
時に導適状態、「Ｌ」（ＴＴＬロジックのローレベル）
の時に遮断状態となるから、結局、ラッチ回路１４の出
力Ｂ，が「Ｈ」の時に１段目の抵抗減衰器群は抵抗１６
と１７による分圧比で減衰状態を呈し、Ｂ，が「Ｌ」の
時は非減衰状態となる。バッファ増幅器１９は１段目と
２段目の抵抗減衰器の相互影響を防止する働きをする。
同機に抵抗２０，２１とアナログスイッチ２２およびバ
ッファ増幅器２３は２段目の抵抗減衰器を、抵抗２４，
２５とアナログスイッチ２６およびバッファ増幅器２７
は３段目の抵抗減衰器を、そして抵抗２８，２９とアナ
ログスイッチ３０およびバッファ増幅器３１は４段目の
抵抗減衰器をそれぞれ構成している。それらの１段目か
ら４段目までの各抵抗減衰器は縦縞接続されて抵抗減衰
器群３を形成し、各抵抗減衰器はそれぞれ減衰状態にお
いて異なる減衰量、例えばｌｄＢ、２ｄＢ、４ｄＢ、幻
Ｂに設定されている。この第２図のデジタル式目動レベ
ル設定装置においてレベル設定を行なおうとする時には
スイッチ８を押して設定状態にする。

入力信号はピーク検出器９により正負いずれかのピーク
レベルに対応した直流電圧に変換され、これはＡＤコン
パ−夕７によって一定期間毎にサンプルされ、そのサン
プル値は例えばパルス数に変換されて一定期間毎にＡＮ
Ｄゲート回路１２に送られる。今、スイッチ８は押され
て短絡状態にあるから、ＡＮＤゲ−ト回路１２の他方の
入力端子にはィンバータ１１を経て「Ｈ」レベルが印加
されており、前記ＡＤコンバータ７の出力パルスはデジ
タルカウンタ５の計数入力端子（ＩＮ）に与えられるこ
とになる。ＡＮＤゲート回路１ ３にはインバータ１
１を経た「Ｈ」レベルとパルス発生器１０からクリア用
のパルスとが印加され、その出力がデジタルカウンタ５
のクリア入力に与えられる。パルス発生器１０からのク
リア用パルスは、ＡＤコンバータ７が一定期間毎にサン
プルするのに同期し、かつＡＤコンバータ７がサンプル
値をパルス数に変換して出力する直前に発生される。要
するに、デジタルカウンタ５のクリア入力端子（ＣＬ）
に印加されるクリアパルスは、それ以前の計数値を累積
しないようにデジタルカウンタ５の計数値を０にクリア
し、次のサンプル値に相当する計数に備えさせる。した
がって、デジタルカウンタ５は、入力信号のピークレベ
ルの一定期間毎のサンプル値に相当する計数値を出力る
。この計数値は前述したラツチ回路１４およびコンパレ
ータ１５による最大値保持動作により、スイッチ８を押
している期間の最大値がラッチ回路１４の出力Ｂ，＆，
＆，＆に得られる。ラッチ回路１４の出力は抵抗減衰器
群３の各アナログスイッチ１８，２２，２６，３０‘こ
接続され、１段目から４段目までの抵抗減衰器を減衰状
態もしくは非減衰状態に制御し、抵抗減衰器群３の総合
減衰量を制御する。この例では入力信号のピークレベル
が非常に高く、ラッチ回路１４の出力Ｂ，，＆，Ｂ３，
＆が全て「Ｈ」になると各抵抗減衰器は全て減衰状態と
なり、その減衰量は１母Ｂとなり、入力端子１に与えら
れた信号を１母艦減衰させて出力端子２に送り出すこと
になる。また、入力信号のピークレベルが非常に低く、
例えばラッチ回路１４の出力が全て「Ｌ」となると抵抗
減衰器群３は非減衰状態となり、入力信号を減衰させる
ことなく出力端子２に送り出すことになる。したがって
出力端子２には概略一定レベルの信号が得られることに
なる。スイッチ８を離すとＡＮＤゲート回路１２および
１３の入力には「Ｌ」レベルが与えられるためデジタル
カウンタ５の計数入力端子（ＩＮ）およびクリア入力（
ＣＬ）にはパルスが印加されず計数およびクリア動作を
行なわない。

したがってラッチ回路１４の出力は以前の計数値を保持
し続ける。このようにスイッチ８は短絡時が設定状態、
開放時が保持状態であり、設定状態で入力信号のピーク
値を計測し、そのピーク値に相当したレベル設定を実行
し、保持状態では、そのレベル設定を保持し続ける。第
１図および第２図で説明したデジタル式目勤レベル設定
装置は、例えばテープデッキの録音レベル設定に用いる
ことができる。

その場合、出力端子２がテープデッキの録音増幅器に接
続され、磁気へッド‘こ記録電流が供給される。スイッ
チ８の設定状態で抵抗減衰器群３の減衰量は例えば磁気
テープの最大記録レベルに入力信号のピークが記録され
るように設定される。このようにすれば、入力信号のピ
ークレベルが磁気テープの最大記録レベルに記録され、
それ以外の信号レベルでは最大記録レベル以下に記録さ
れる。

したがって、入力信号は磁気テープの飽和ひずみを受け
ることなく記録され、ひずみの生じない記録が自動的に
行なえることになる。本発明のデジタル式目動レベル設
定装置は、スイッチ８を押すだけで最適レベル設定が実
行されるため操作の煩わしごから解放される上に、入力
信号のダイナミックレンジが圧縮されて記録される心配
もない。

さらにモータなどの機械部品を使用せず純電子的に行な
えるため、コストダウンも容易である。また、従来のア
ナログ式のものに比較すれば、デジタル信号による制御
を行なうため精度が数段優れたものを実現できる上に、
保持状態での保持時間は電源を入れている限り永久であ
り、リーク電流による設定レベルのドリフトなどは全く
心配がないなどの数々の特長がある。第３図は本発明の
他の実施例を示すものであり、第２図と同一部分は同一
の符号を付している。この第３図はしベル設定の範囲を
広げ、かつ入力信号レベルと伝送路の減衰量をｄＢ値で
関係づけて制御する自動レベル設定装置をテープデッキ
に応用した実施例である。同図において、マイクロホン
３８で拾われた音声信号は増幅器３９で増幅され抵抗減
衰器群（０）３′に加えられる。抵抗減衰器群（１）３
は抵抗減衰器群（０）３′に縦続接続され、その出力は
増幅器４０を経てＶＵメータ４１および録音用磁気ヘッ
ド４２に供給される。一方、増幅器３９の出力は第１図
のレベル検出器６や第２図のピーク検出器９に相当する
対数圧縮器３４、全波整流回路３５を経てＡＤコンバー
タ７に導かれ、スイッチ８を介してＢＣＤカウンタ（１
）３２に供給される。ラッチ回路（１）１４および（０
）１４′の出力端子は抵抗減衰器群（１）３および（ロ
）３′に接続されているとともにコンパレータ（１）１
５および（０）１５′にも接続され、さらにデコーダド
ラィバー（１）３６および（０）３６′を介して数字表
示器（１）３７および（０）３７′に接続されている。
以上の構成において、増幅器３９からの音声信号は対数
圧縮機３４により信号レベルの対数に比例した出力が取
り出される。

すなわち広い入力信号レベルをｄＢ値で表現できるよう
に圧縮される。対数圧縮された信号は全波整流回路３５
により、入力信号の正成分は正に、そして負成分は正に
反転され、コンデンサによって平滑されて出力される。
ここでの整流時定数は入力信号のピークレベルに対して
十分応答するように例えばｌｏｗｓｅｃ以下に選ばれる
。したがって全波整流回路３５の出力には、入力信号の
ピークレベルの対数に比例した直流電圧が得られる。こ
れはＡＤコンバータ７でパルス数に変換され、スイッチ
８が押されて設定状態にある時にはＢＣＤカウンタ（１
）３２に入力される。ＢＣＤカウンタ（１）３２は十進
数の１の桁を計数し、その桁上げパルスはＢＣＤカウン
タ（０）３３に供給され、８ＣＤカウンタ（０）３３は
十進数の１０の桁を計数する。したがって、ＢＣＤカウ
ンタ（１）３ ２および（０）３３により、０から９９
までの計数が可能となり、入力信号のピークレベルの■
Ｂから９虹Ｂまでを表現できることになる。計数値はコ
ンパレータ（１）１５，（０）１５′およびラツチ回路
（１）１４，（０）１４′により最大値が保持され、そ
のデジタル出力は抵抗減衰器群（１）３，（０）３′に
供給される。抵抗減衰器群（１）３は減衰量が１船、２
船、４船、釘Ｂの各抵抗減衰器を有し、ラッチ回路（１
）１４の出力により、その減衰、非減衰が制御され、的
Ｂから虫旧までｌｄＢステップで減衰量を変化させる。
抵抗減衰器群（０）３′は減衰量がそれぞれ１のＢ、２
功旧、４比旧、８戊旧の抵抗減衰器を有し、ラツチ回路
（０）１４′の出力により、その減衰、非減衰が制御さ
れ、山Ｂから９０Ｂまで１Ｑ旧ステップで減衰量を変化
させ得る。したがって入力信号のピークレベルが比旧か
ら９ｇ旧まで変化するのに対応し信号伝送路の減衰量を
戊旧から９９旧まで変化させることができ、約１０ＭＢ
の範囲にわたって１船ステップで出力信号のピークレベ
ルが一定値になるように制御することができる。さらに
、ラツチ回路（１）１４および（ロ）１４′の出力はデ
コーダドライバー（１）３６および（ロ）３６′によっ
て十進数に変換された後、発光ダイオード使用の７セグ
メントの数字表示器（１）３７および（Ｄ）３７′を駆
動し、信号伝送路の減衰量が船値で数字表示される。

もちろん数字表示器による表示は減衰量に限らず、例え
ば設定された信号レベルを表示することも容易にできる
。この数字表示は記録レベルの記憶や、入力ピークレベ
ルのモニターとして活用することができる。テープデッ
キの録音回路において、従来の可変抵抗器による減衰量
を用いていたとすると、使用者はＶＵメータを監視しな
がら可変抵抗器を操作してレベル設定するわけであるが
、この場合、ＶＵメータは時々刻々と指示値が変化する
ものであり、最適レベルに設定するには相当の熟練を必
要とする。

これに対し第３図に示すごときデジタル式目勤レベル調
節装置を用いれば、ＶＵメータを監視する必要はなく、
使用者は単にスイッチ８を一定時間押した後離せば自動
的に最適レベルに設定されるため極めて容易に良質な録
音を行なうことができる。この装置において、全く飽和
ひずみの生じない録音をしようとすれば、録音しようと
するソースを設定状態で一度計測してから保持状態に切
換えて記録するのが理想的であるが、ＦＭ放送や通常の
音楽を録音する場合はスイッチ８を数秒から数十秒設定
状態にするだけで十分ピークレベルが検知される。

以上詳述したように、本発明は入力信号レベルを検出し
、ＡＤコンバータでデジタル量に変換した後、その最大
値を求め、その値を保持して信号伝送路に配置された抵
抗減衰器群の減衰量をデジタル的に制御してレベル設定
を行なうように構成したため、テープデッキの録音回路
におけるレベル設定などに利用すれば、テープでの飽和
ひずみを生じない良質な録音を自動時に行なうことがで
きるという非常にすぐれた効果を得ることができるもの
である。

さらに本発明は利得の設定をデジタル的に行なうため高
精度で、かつ設定利得のドリフトが全くないという優れ
た特長も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的ブロック構成図、第２図は本発
明の−実施例の要部回路構成図、第３図は本発明の他の
実施例の要部回路構成図である。 １・・・・・・入力端子、２・・・・・・出力端子、３
，３′・・・・・・抵抗減衰器群、４・・・・・・デジ
タル制御部、５・・・・・・デジタルカウンタ、６……
レベル検出器、７・・・・・・ＡＤコンバータ、８……
スイツチ、９……ピーク検出器、１４・・・・・・ラッ
チ回路、１５，１５′・・…・コンパレータ、３４・・
・・・・対数圧縮器、３５・・・．・．全波整流回路、
３６，３６′・・・・・・デコーダドラィバー、３７，
３７′・・・・・・数字表示器。 第１図第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力端子と出力端子間のアナログ信号伝送路中に配
   置された抵抗減衰器群と、前記入力端子の入力信号のピ
   ークレベルを検出するレベル検出器と、そのレベル検出
   器の出力をデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、
   そのＡＤコンバータのデジタル出力が入力され、かつデ
   ジタル入力に応じて計数を実行するデジタルカウンタお
   よび、そのデジタルカウンタの計数最大値を保持し、前
   記抵抗減衰器群の信号減衰量を制御するデジタル制御部
   を具備し、前記アナログ信号伝送路の入力信号レベルに
   応じて前記抵抗減衰群の減衰量を制御するように構成す
   るとともに、前記入力信号のピークレベル検出は所定時
   間のみ行なわせ、それ以外はデジタルカウンタの計数を
   停止させて前記抵抗減衰器群の減衰量を一定に保持する
   ように構成したことを特徴とするデジタル式自動レベル
   設定装置。 ２ デジタル制御部は、ラツチ回路とコンパレータを含
   めて成り、デジタルカウンタの計数出力と前記ラツチ回
   路の出力とを前記コンパレータに入力し、前記計数出力
   が前記ラツチ回路の出力よりも大きい時のみ、そのラツ
   チ回路のラツチ動作を解放し、それ以外はラツチ動作を
   続けるごとく構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のデジタル式自動レベル設定装置。 ３ 抵抗減衰器群は、抵抗による減衰器と、それを減衰
   状態と非減衰状態に制御する複数個のアナログスイツチ
   を含めて構成され、ラツチ回路の出力により前記アナロ
   グスイツチをオン、オフすることにより前記抵抗減衰器
   群の減衰量を制御するように構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載のデジタル式自動レベ
   ル設定装置。 ４ レベル検出器の出力は、入力信号レベルの対数に比
   例した出力とし、抵抗減衰器群の減衰量はデシベル値で
   設定するように構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のデジタル式自動レベル設定装置。 ５ ＡＤコンバータは、レベル検出器の出力電圧に比例
   したパルス数を発生するように構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のデジタル式自動レ
   ベル設定装置。６ ＡＤコンバータは、レベル検出器の
   出力電圧を一定期間毎にデジタルパルス数に変換し、か
   つ一定期間毎にデジタルカウンタの計数値をクリアする
   ように構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のデジタル式自動レベル設定装置。 ７ ラツチ回路の出力は、抵抗減衰器群を制御するとと
   もに表示器にも与えられて前記抵抗減衰器群の減衰量ま
   たは信号伝送路の信号レベルを表示するように構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のデ
   ジタル式自動レベル設定装置。