JPS604273Y2 - 録音バイアス制御回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、交流バイアス方式のテープレコーダにおけ
るバイアス電流の制御回路に関する。

従来より、アナログ信号を記録するテープレコーダのバ
イアス供給方式としては、直流バイアス法と交流バイア
ス法の２種類がある。

この両者のうち、Ｓ／Ｎ比およびダイナミックレンジの
点から、交流バイアス法が主に利用されている。

しかしながら、交流バイアス法は、高域の周波数応答を
劣化させる欠点を有している。

その理由は次のように考えることができる。

すなわち、録音ヘツドのギャップ近傍にはバイアス磁界
が分布している。

録音テープのうち、ギャップ部の録音磁界によって録音
された部分は、テープ走行に従って前記ギャップ部を離
れて行く。

この離れて行く過程において、前記録音された部分は、
録音ヘッドのギャップ近傍に分布する前記バイアス磁界
によって、減磁される。

この減磁の程度は、録音された信号の波長が短かいほど
著しくなる。

すなわち高域周波数の応答が悪化する。

この悪化はまた、録音レベルが高くなるほど著るしく生
じる。

上記バイアス磁界による高域周波数応答の悪化の程度は
、バイアス磁界を弱めれば軽減される。

しかしながら、バイアス磁界を弱めると、磁気テープの
初期磁化曲線の非直線性にもとづく歪が増大する。

この歪は、録音レベルが低い程日立ものであり、バイア
ス磁界を除くわけには行かない。

ところが、録音レベルが大きいときは、バイアス磁界を
若干弱めても、聴感上の歪の増大はほとんど感じられな
い。

一方、比較的大きな録音レベルにおいて、バイアス磁界
を若干弱めたことによる高域周波数応答の改善は、少な
からぬものであることを知ることができた。

この考案は上記事情にもとづきなされたもので、小さな
録音レベルにおける低歪の確保と大きな録音レベルにお
ける高域周波数応答の改善が可能な録音バイアス制御回
路を提供することを目的とする。

上記目的を遠戚するために、この考案に係る録音バイア
ス制御回路は、録音レベルの増大に対応して録音バイア
ス電流を減少させる手段を備えている。

第１図は、この考案の好ましい具体化例の１つを示して
いる。

すなわち、端子１０および１２には、それぞれ第１チヤ
ネル録音入力信号ｅ１および第２チヤネル録音入力信号
ｅ２が与えられる。

信号ｅ１は録音アンプ１４を介して第１チヤネルの録音
ヘッドＲＨ１に接続される。

同様に、信号ｅ２は、録音アンプ１６を介して第２チヤ
ネルの録音ヘッドＲＨ２に接続される。

録音ヘッドＲＨ１は、抵抗Ｒ１およびキャパシタＣ１を
介してバイアス発振器１８に接続される。

同様に、録音ヘッドＲＨ２は、抵抗Ｒ２およびキャパシ
タＣ２を介してバイアス発振器１８に接続される。

抵抗Ｒ１およびキャパシタＣ１のインピーダンスによっ
て、録音ヘッドＲＨ１に与えられるバイアス電流ｉｂ１
の調整ができる。

同様に、抵抗Ｒ２およびキャパシタＣ２のインピーダン
スによって、録音ヘッドＲＨ２に与えられるバイアス電
流ｉｂ２の調整ができる。

前記バイアス発振器１８は、図示しないが、消去ヘッド
ＥＨにも消去電流を供給する。

バイアス発振器１８の発振出力電圧は、その給電電圧Ｅ
１に比例する。

したがって、録音ヘッドＲＨ１およびＲＨ２を流れるバ
イアス電流ｉｂｔおよびｉｂ２の大きさは、給電電圧Ｅ
１の大きさによって制御することができる。

バイアス発振器１８は、ＮＰＮ ）ランジスタＱ１のエ
ミッタから給電される。

トランジスタＱ１のコレクタは、電源十Ｖｃに接続され
る。

トランジスタＱ１のベースは、抵抗Ｒ３を介して電源＋
Ｖｃに接続される。

トランジスタＱ１のベースはまた、抵抗Ｒ４を介してＮ
ＰＮトランジスタＱ２のコレクタに接続される。

トランジスタＱ２のエミッタは接地され、そのベースは
ＮＰＮ ）ランジスタＱ３のエミッタに接続される。

トランジスタＱ３のコレクタは抵抗Ｒ５を介して電源十
Ｖｃに接続される。

抵抗Ｒ５は、トランジスタＱ３およびＱ２が導通された
ときに、電源＋ＶｃがトランジスタＱ３およびＱ２を介
して短絡されるのを防止するための抵抗である。

トランジスタＱ１〜Ｑ３および抵抗Ｒ３〜Ｒ５は、バイ
アス電流制御回路２０を構成している。

前記信号ｅ１はまた、キャパシタＣ３および抵抗Ｒ６を
介してＮＲＮ ）ランジスタＱ４のベースに入力される
。

同様に、前記信号ｅ２はまた、キャパシタＣ４および抵
抗Ｒ７を介してＮＰＮ トランジスタＱ５のベースに入
力される。

抵抗Ｒ６゜Ｒ７は、トランジスタＱ４．Ｑ５のオン・オ
フにともなうインピーダンス変化によって録音アンプ１
４．１６に与えられる信号ｅｌ、ｅ２が歪ませられるの
を、防止するためのものである。

トランジスタＱ４およびＱ５のコレクタは、それぞれ電
源＋Ｖｃに接続される。

トランジスタＱ４およびＱ５のエミッタは互いに接続さ
れ、ホールド・キャパシタＣ５を介して接地される。

キャパシタＣ５には、放電時定数調整用の抵抗Ｒ８が並
列接続される。

キャパシタＣ３と抵抗Ｒ６の接続点およびキャパシタＣ
４と抵抗Ｒ７の接続点は、それぞれ、抵抗Ｒ９およびＲ
ＩＯを介して、ＮＰＮ トランジスタＱ６のコレクタに
接続される。

トランジスタＱ６のコレクタは抵抗Ｒ１１を介して電源
十Ｖｃに接続され、そのエミッタは接地される。

トランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間には可変抵抗
ＶＲ１が接続され、可変抵抗ＶＲ１のスライダＱ６のベ
ースに接続される。

トランジスタＱ６のコレクタからバイアス電圧Ｅ２が得
られる。

トランジスタＱ６によるバイアス電圧供給回路は、トラ
ンジスタＱ２〜Ｑ−５のベース・エミッタ間電圧の温度
変化を補償する作用も有している。

トランジスタＱ４〜Ｑ６、抵抗Ｒ６〜Ｒ１１、可変抵抗
ＶＲＩそしてキャパシタＣ３乃至Ｃ５は、制御電圧発生
回路２２を構成している。

トランジスタＱ４、Ｑ５とキャパシタＣ５の接続点には
制御電圧制御信号Ｅ３が得られる。

この制御電圧は、前記トランジスタＱ３のベースに与え
られる。

上記構成の動作は次のようになっている。

始め、可変抵抗ＶＲ１の調整によって、前記バイアス電
圧Ｅ２の大きさをトランジスタＱ２〜Ｑ５が導通する少
し手前にセットしておく。

トランジスタＱ２〜Ｑ５がシリコントランジスタのとき
は、Ｒ２をたとえば１．５〜１．８Ｖ程度にセットして
おく。

録音入力信号ｅｌ、ｅ２のレベルがゼロかごく小さいと
きは、トランジスタＱ２〜Ｑ５はカセットオフしたまま
となっている。

トランジスタＱ１が、電流増幅率ｈｐｃの十分に大きな
シリコントランジスタであり、電源十Ｖｃの電圧がＩＯ
Ｖであったとしよう。

すると、このときの給電電圧Ｅ１は９．３Ｖ程度となっ
ている。

録音ヘッドＲＨ１へのバイアス電流ｊｂｚ は、抵抗Ｒ
１を調整することで、たとえばピークバイアス電流２０
０μＡにセットされる。

このピークバイアス電流とは、次のように定義される。

たとえば、カセット形テープレコーダにおいて３３３
Ｈｚ２００ｐＷ ｂ／Ｔｒｒ！ＩＬを録音基準レベルＯ
ｄＢと考える。

そして−２０ｄＢの一定録音レベルで３３３Ｈｚの正弦
波を録音したとしよう。

この３３３Ｈｚの再生出力レベルは、バイアス電流１ｂ
□の変化によって、極大値を有するゆるやかな変化をす
る。

この再生出力レベルの極大値を与えるバイアスｔＪＥを
、ピークバイアス電流という。

このピークバイアス電流値は、使用される録音ヘッドの
種類その他によって変化する。

録音ヘッドＲＨ２へのバイアス電流ｊｂ２も、ピークバ
イアス電流２００μＡにセットされる。

信号ｅｌ、ｅ２のレベルが増大すると、信号ｅ１、ｅ２
の正の半周期間トランジスタＱ４．Ｑ５が導通されるよ
うになる。

すると、信号ｅｌ、ｅ２のレベルに応じた充電電流がホ
ールドキャパシタＣ５に供給され、制御電圧Ｅ３が大き
くなる。

この制御電圧Ｅ３の大きさは、信号ｅｌ、ｅ２のレベル
の大きさにほぼ比例して変化する。

キャパシタＣ５の充電は、トランジスタＱ４．Ｑ５の低
インピーダンスなエミッタ出力によって行なわれる。

一方、キャパシタＣ５の放電は、高インピーダンスな抵
抗Ｒ８およびトランジスタＱ３． Ｑ２の入力インピー
ダンスを介して行なわれる。

したがって、制御電圧Ｅ３の変化は立上り時間が短かく
、立下り時間の長いものとなる。

これによって、バイアス制御回路の動作に起因する聴感
上の不自然感は除かれる。

信号ｅＬｅ２のレベル増大にともなって制電圧Ｅ３が大
きくなると、トランジスタＱ２のコレクタ電流が流れる
ようになる。

すると、抵抗Ｒ３の電圧降下が大きくなって、トランジ
スタＱ１のエミッタ電圧すなわち給電電圧Ｅ１が小さく
なる。

すると、録音ヘッドＲＨＬＲＨ２のバイアス電流ｊｂ１
９ １ｂ２が減少する。

信号ｅｌ、ｅ２のレベルが十分大きくなって、トランジ
スタＱ２が完全に導通してしまうと、トランジスタＱ１
のベース電圧は、抵抗Ｒ３とＲ４の分圧比によって決定
される。

たとえば、９ Ｒ３＝Ｒ４とすると、トランジスタのベ
ース電圧はほぼ９Ｖとなる。

このとき、給電電圧Ｅ１は約１２％減の約８．３Ｖに下
っている。

したがって、信号ｅｌ、ｅ２のレベルが大きいときは、
バイアス電流ｉ、□ｇｉｂ２は、約１７８μＡに減少さ
れる。

第２図は、信号ｅｌ、ｅ２のレベルすなわち録音レベル
と、バイアス電流１ｂｘｔｌｂ２との関係の一例を示し
ている。

すなわち、同図実録で示すように録音レベルＬ３ （た
とえば−２０ｄＢ）以下では、３３３Ｈ２におけるバイ
アス電流１００％すなわち、ピークバイアス電流が与え
られている。

録音レベル１３以上になるとバイアス電流は漸次減少さ
れる。

録音レベルがＬｌ （たとえばＱｄＢ＝２００ｐＷｂ／
ＴｒｒＩＩＬ）以上になると、バイアス電流はピークバ
イアス値の９０％前後まで減少される。

この１０％前後以内のバイアス電流の減少は、−２（ｋ
ｌＢ以上の録音レベル領域では、歪の増大をもたらすこ
とはほとんどない。

それどころか、若干ではあるが、中音域から高音域にか
けての最大録音レベルが増大されるので、大レベル時の
歪はむしろ改善される。

その理由は次のように考えられる。すなわち録音テープ
には磁化されうる強さに上限がある。

したがって、録音信号の振幅成分Ａｒとバイアス信号の
振幅成分Ａｂの和が、前記上限に対応する振幅成分Ａｍ
以下の場合にのみ、有効な録音が可能となる。

すなわち、Ａｒ＋Ａｂ＜Ａｍと考えることができる。

したがって、振幅成分Ａｂを小さくすれば、相対的に振
動成分Ａｒを大きくすることができる。

Ａｂ≧Ａｍという極端な場合を考えると、録音は全く行
なわれない。

これは、消去動作の場合に相当する。

一方、前記１０％前後のバイアス電流減少によって、高
域の周波数応答はたとえば１０ＫＨｚ以上の高域で数ｄ
Ｂａｋ善される。

第２図の破線は、バイアス電圧Ｅ２を低目に設定し、か
つ信号ｅｌ、ｅ２の変化に対する制御電圧Ｅ３の変化を
大きく設定した場合の特性例を示す。

前者の設定は、可変抵抗ＶＲ１によって行なうことがで
き、後者の設定は制御電圧発生回路２２の入力回路に適
当なゲインのアンプを挿入することで行なうことができ
る。

すなわち、第２図に示された特性曲線は、録音テープお
よび録音ヘッドの種類、テープ走行速度、録音トラック
幅などに応じて、種々変更されうる。

第１図に示す可変抵抗ＶＲｌまたは上記回路２２の入力
回路に接続される可変ゲインアンプ（図示せず）は、制
御電圧発生回路２２およびバイアス電流制御回路２０に
よって設定されるところのバイアス電流の変化幅を変更
する手段を構成する。

この手段によるバイアス電流の変イｔＪＤＭＧよ、メタ
ルテープ、クロムテープ、酸化鉄テープなど使用される
テープの種類に応じて適宜変更されると；よい。

たとえば、メタルテープに対してはバイアス電流変化幅
を５％弱程度とし、酸化鉄系ノーマルテープに対しては
これを１０％以上の適当な変化幅に設定することができ
る。

第３図は第１図に示された構成の変形例を示弓す。

なお第１図と共通の部分に共通の符号を用いることで、
重複説明を避ける。

第３図に具体化例においては、バイアス電流１ｂ１の制
御を、録音ヘッドＲＨ１に並列接続された可変インピー
ダンス素子によって行なっている。

すなわち、録音ヘッドＲＨｉと抵抗Ｒ１との接続点は、
キャパシタＣ６および抵抗Ｒ１２を介してＮＰＮトラン
ジスタＱ７のベースに接続される。

トランジスタＱ７のコレクタおよびエミッタには、それ
ぞれＮＰＮトランジスタＱ８のコレクタおよびエミッタ
が接続される。

トランジスタＱ７．Ｑ８のコレクタは電源十Ｖｃに接続
され、これらのエミッタはトランジスタＱ２のコレクタ
に接続される。

トランジスタＱ８のベースはツェナダイオードの１のカ
ソードに接続される。

また、トランジスタＱ７のベースは、抵抗Ｒ１３を介し
てツェナーダイオードＺＤｌのカソードに接続される。

ツェナーダイオードの１のカソードは抵抗Ｒ１４を介し
て電源＋Ｖｃに接続され、そのアノードは接地される。

ツェナーダイオード■用は、トランジスタＱ７．ＱＢに
バイアス電圧を与えるためのものであるので、抵抗とキ
ャパシタの並列回路にヨヨって置換えてもよい。

トランジスタＱ７．Ｑ８は、同特性のものが望ましい。

トランジスタＱ？、Ｑ８の入力インピーダンスをｈｉ、
とし、ツェナーダイオードＺＤｌの内部インピーダンス
を零とみなし、２１−１．６＜Ｒ１３と考えてみよう。

すると、トランジスタＱ７のベースと接地回路間のイン
ピーダンスは２ｔ１．ｅとみなすことができる。

すると、キャパシタＣ６、抵抗Ｒ１２そしてインピーダ
ンス２１″１．ｅからなる分流回路を考えることができ
る。

すなわち、インピーダンス２）′Ｉｉｅを録音入力信号
ｅ１に応じて変えることによって、録音ヘッドＲＨＩに
与えられるバイアス電流の制御が可能となる。

トランジスタのｈＩｅの大きさは、そのエミッタ電流に
ほぼ反比例する。

すなわち、信号ｅ１の増大に対応してトランジスタＱ２
のコレクタ電流が増大すると、前記インピーダンス２ｈ
、ｅは減少される。

前記分流回路の分流電流の上限は、抵抗Ｒ１２によって
制限することができる。

したがって、第３図の構成によっても、第２図に示され
るような特性を得ることができる。

なお、第３図の構成においては、端子１０と制御電圧発
生回路２２との間にプリエンファシスアンプ２４が挿入
されている。

このプリエンファシスアンプ２４は、可聴周波数帯の中
域から高域（たとえばｌＫＨ２〜１０ＫＨ２）にかけて
数ｄＢ−ＩＱ数ｄＢゲインが上昇する周波数特性を有し
ている。

このアンプ２４を設けた要旨は次の通りである。

この考案は、本来、大入力時の高域周波数応答の改善に
ある。

したがって、低域の入力に対しては、とりたててバイア
ス電流の制御を行なう必要がない。

一方、高域入力に対しては低域入力よりも敏感にバイア
ス電流制御が行なわれることが望ましい。

ｌＫＨ２前後の中域信号に対しては、人間は高調波歪に
敏感である。

したがって、中域以下の録音入力に対しては、むしろバ
イアス電流制御は控え目にした方が好ましい場合がある
。

一方、ボＨｚ前後以上の高域入力信号に対しては、高域
波歪は感じにくい。

なぜならば、テープ録音時に生じる歪は３次以上の高調
波が主であり、５ＫＨｚ以上の３次調波（１５ＫＨｚ以
上）はほとんど聴き取れない。

さらに、高域大入力に中〜低域信号が重畳している場合
の問題も少ない。

このときは、中〜低域信号の高調波は高域信号にマスク
されるからである。

それに、バイアス電流制御を行なわなくても、アナログ
録音方式においては、大入力信号の録音に際しての少な
からぬ歪の発生は本質的に避けられない。

この考案に係るバイアス制御回路が、Ｂタイプドルビー
システムのようなノイズリダクション・システムととも
に用いられるときは、プリエンファシスアンプ２４とし
ては、前記システムの録音プリエンファシス用アンプを
流用することができる。

また、前記バイアス電流制御とともに、録音アンプ旦の
高域補償量の制御を併用することも有益である。

すなわち、録音入力信号ｅ１のレベルの増大に応じてバ
イアス電流ｉ、□を減少させるとともに、録音アンプの
エミッタ回路に接続されたＬＣピーキング回路（第１図
参照）の選択度“Ｑｔｔを下げる。

この“Ｑ９９の制御は、図示しな。いが、次のようにし
て行なうことができる。

すなわち、インダクタンスＬと接地回路間に電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）のドレイン〜ソースを挿入する。

そしてこのＦＥＴのゲートに、前記制御電圧Ｅ３の大き
さに反比例した電圧を与える。

すくると、録音入力信号ｅ１のレベル増大にともなって
前記ＦＥＴの内部抵抗が増加するので、大入力時の高域
補償量が減少される。

この補償量の減少による高域減衰は、バイアス電流減少
による高域周波数応答の改善によって相殺でき、結果と
して高域におけるダイナミックレンジの改善が可能とな
る。

第４図〜第６図はバイアス電流制御回路即の変形例を示
す。

第４図においては、抵抗Ｒ１５およびＲ１６、キャパシ
タＣ７およびＣ８そしてＦＥＴＱ９を含む橋絡Ｔ形回路
によって、バイアス電流ｉ、１を制御している。

ＦＥＴＱｇは、可変抵抗ＶＲ２のスライダから取出され
るバイアス電圧ＪＥ４によって、あらかじめカットオフ
されている。

ＦＥＴＱ９のゲートに与えられる制御電圧Ｅ３が最小の
ときは、ＦＥＴＱ９の内部インピーダンスは最大である
。

このとき、録音ヘッドＲＨ１に与えられるバイアス電流
は、前述したピークバイア：スニ対応した大きさに設定
される。

録音入力レベルの増大にともなって制御電圧Ｅ３力状き
くなると、これに応じてＦＥＴＱ９の内部インピーダン
スが減少する。

すると、録音ヘッドＲＨ３へ流れるバイアス電流も減少
される。

第５図においては、バイアス電流に対する分流回路にフ
ォトカプラ２６を利用している。

すなわち、制御電圧Ｅ３の増大に応じてフォトカプラ２
６内の抵抗素子のインピーダンスが減少する。

すると、キャパシタＣ６、抵抗Ｒ１２およびフォトカプ
ラ２６からなる分流路へ分流されるバイアス電流が増え
る。

したがって、制御電圧Ｅ３の増大に応じて、録音ヘッド
ＲＨ１を流れるバイアス電流の大きさは減少する。

なお、抵抗Ｒ１８は、フォトカプラの発光ダイオード（
ＬＥＤ）に過大電流が流れるのを防止することを主な目
的として設けられている。

第６図においては、ＮＰＮトランジスタＱＩＧの入力イ
ンピーダンスｈ＋ｅｔおよびＰＮＰトランジスタＱｌｌ
の入力インピーダンスｈＩｅ２と、抵抗Ｒ１２およびキ
ャパシタＣ６によって、前記分流回路を形成している。

すなわち、制御電圧Ｅ３の増大に応じてインピーダンス
ｈ、ｅ１＋ｈ１ｅ□カ減少される。

したがって、制御電圧Ｅ３の増大に応じて録音ヘッドＲ
Ｈ１〜供給されるバイアス電流は減少される。

以上述べたように、この考案に係る録音バイアス制御回
路を備えたテープレコーダにおいては、録音レベルが低
いときは低歪の録音が可能であり、録音レベルが高いと
きの高域周波数応答を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るバイアス制御回路の具体化例を
示す回路図、第２図は第１図の回路構成によって得られ
る特性例を示すグラフ、第３図は第１図の変形例を示す
回路図、第４図乃至第６図は第３図に示されたバイアス
電流制御回路量１の変形例を示す回路図である。 １４．１６・・・・・・録音アンプ、１８・・・・・・
バイアス発振器、２０・・・・・・バイアス電流制御回
路、２２・・・・・・制御電圧発生回路、２４・・・・
・・プリエンファシス・アンプ、２６・・・・・・フォ
トカプラ、ＲＨｉ、ＲＨ２・・・・・・録音ヘッド、Ｃ
５・・・・・・ホールド・キャパシタ。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）交流バイアス方式のテープレコーダにおいて、録
   音ヘッドにバイアス電流を供給するバイアス発振器と、
   録音入力レベルの大きさに対応した大きさを有するもの
   であってこの録音入力レベルの変化に対し応答の立上り
   がはやく立下りがおそい制御信号を発生する制御信号発
   生回路と、前記バイアス発振器および前記制御信号発生
   回路に接続され前記制御信号の大きさに応じて前記バイ
   アス電流の大きさを変化させるバイアス電流制御回路と
   を備え、前記バイアス電流の大きさが前記録音入力レベ
   ルの増大に対してははやく減少され前記録音入力レベル
   の減少に対してはおそく増大されることを特徴とする録
   音バイアス制御回路。
2. （２） 前記テープレコーダは録音再生周波数特性を
   補償する録音補償回路を有し、この録音補償回路は録音
   補償量を変更する制御素子を有し、この制御素子には前
   記制御信号に対応する信号が与えられ、前記バイアス電
   流の減少にともなって前記録音補償量が減少されること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載の録
   音バイアス制御回路。
3. （３） 前記テープレコーダは前記録音入力に対して
   周波数特性上のプリエンファシスを行なうプリエンファ
   シス回路を有し、このプリエンファシス回路によって周
   波数分布が変更されたところの録音入力に対応する信号
   に前記制御信号が対応することを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項または第２項に記載の録音バイアス
   制御回路。
4. （４）前記バイアス電流制御回路はエミッタ出力インピ
   ーダンスの低いエミッタホロワを含み、前記バイアス発
   振器がこのエミッタホロワのエミッタ出力によって給電
   され、このエミッタ出力が前記制御信号に応じて変化す
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載の録音バイアス制御回路。
5. （５）前記バイアス電流制御回路は前記バイアス発振器
   から前記録音ヘッドに与えられるところの前記バイアス
   電流を分流する分流回路を含み、この分流回路によるバ
   イアス電流分流量が前記制御信号に応じて変化すること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項ないし第４
   項のいずれかに記載の録音バイアス制御回路。