JPS6232850B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たとえばテープレコーダにる記録、
再生時に生ずるノイズを低減するノイズリダクシ
ヨン回路に関する。

一般に、ノイズリダクシヨン回路は、テープレ
コーダ等の信号伝送系において発生する雑音や歪
を軽減し、該信号伝送系のダイナミツクレンジを
見かけ上拡大するものである。これには、たとえ
ば上記信号伝送系の入力側でレベル圧縮および高
域増強等のエンコード処理を行ない、出力側でレ
ベル伸張および高域減衰等のデコード処理を行な
う。

特に、テープレコーダのノイズ低減用として、
ドルビー方式、dbx方式（いずれも登録商標）を
含め、種々の方式のノイズリダクシヨン回路が知
られている。

まず、ドルビー方式（登録商標）は、主として
低レベル領域において、増幅、減衰による圧縮、
伸張を行ない、たとえば第１図に示すような入出
力特性（曲線Ｒが録音時、曲線Ｐが再生時を示
す。）を得るとともに、エンフアシス回路を用い
て入力側で高域増強、出力側で高域減衰を行なわ
せている。このドルビー方式は、比較的簡単な回
路で構成することが可能であり、一般家庭用のテ
ープデツキ等に多く用いられている。しかしなが
ら、ダイナミツクレンジの改善度は約10dB程度
であり、主として1KHz以上の周波数領域が改善
されるのみであり、さらにレベルマツチングがと
りにくいという欠点がある。このレベルマツチン
グ上の問題点は、第１図の入出力特性曲線から明
らかなように、低レベル領域から高レベル領域に
移るレベル近傍において、対数直線関係（ログリ
ニア関係）が保たれていないことから生ずるもの
である。

次に、dbx方式（登録商標）は、たとえば第２
図の入出力特性グラフに示すように、録音時（曲
線Ｒ参照。）に一定の圧縮比ｋで信号レベルの圧
縮を行ない、再生時（曲線Ｐ参照。）に上記圧縮
比ｋの逆数１／ｋの比率で信号レベルの伸張を行
なつている。この第２図からも明らかなように、
入出力特性がログリニアな関係を満たしているた
め、レベルマツチングがとり易く、ダイナミツク
レンジも20dB程度の大巾な改善が図れる。ま
た、ノイズ低減効果も可聴周波数である20〜
20KHzのほぼ全域にわたつて得ることができ
る。

ところが、これらの特長は主として静的な特性
上得られるものであり、動的な過渡的な特性上で
は種々の欠点が残存している。すなわち、レベル
が急激に上昇したときに、内部回路での応答の遅
れから低レベル時の高利得状態のまま高レベル入
力が増幅され、出力にいわゆるオーバーシユート
が生じ、テープ飽和による信号歪の原因となる。
また、入力信号のレベル変動に応じてノイズ成分
が変化をうけるいわゆるノイズモジユレーシヨン
現象も生じ、聴感上好ましくない。このノイズモ
ジユレーシヨンは、ノイズの周波数成分と著るし
く異なる周波数成分の入力信号、たとえばピアノ
音信号において顕著となり、大音量時にもマスキ
ング効果が得られずノイズが分離されて聴きとら
れることが原因とされている。

これらの従来より公知の方式を改善したノイズ
リダクシヨン回路もいくつか提案されている。

たとえば小、中レベル時のエンフアシス量（高
域の増強、減衰量）を大きくし、かつ大レベル時
にはエンフアシスをかけないような回路構成を用
いて、上記ノイズモジユレーシヨンの低域を図る
ノイズリダクシヨン回路が知られている。しかし
ながら、回路構成が複雑化して、各部の調整が必
要となり、また上記オーバーシユートによるテー
プ飽和は防止できない。

また、内部回路の応答速度を高めることにより
上記オーバーシユートの防止を図る構成も提案さ
れているが、上記ノイズモジユレーシヨンの低減
効果が得られない。

さらに、応答速度の比較的高速なノイズリダク
シヨン回路を２個以上用い、入力信号を２以上の
周波数帯域に分割して各ノイズリダクシヨン回路
を通して後、出力を加算するような回路も提案さ
れており、上記ノイズモジユレーシヨンおよびオ
ーバーシユートともに低減効果が得られている。
しかしながら、一般のノイズリダクシヨン回路と
同程度の回路が２個以上、分割される帯域数に応
じて必要となり、構成が複雑化して高格価とな
る。

本発明は、このような従来の実情を鑑みてなさ
れたものであり、簡単な回路構成で安価な供給が
可能であり、上記ノイズモジユレーシヨンやオー
バーシユートを効果的に防止でき、しかもダイナ
ミツクレンジを20〜30dB程度拡大し得る高性能
のノイズリダクシヨン回路を提供することを目的
としている。

次に、本発明の好ましい実施例について図面を
参照しながら説明する。

第３図は本発明の基本的構成を示すブロツク図
であり、信号伝送系の出力側、たとえばテープレ
コーダの再生側に配設されるデコーダとして用い
られるものである。このノイズリダクシヨン回路
１０において、入力端子１には、たとえばテープ
レコーダの再生出力端子等からのオーデイオ信号
が供給されている。この入力端子１からの入力信
号は、加算器２を介して第１の伝送路としての利
得制御型増幅器３に送られている。この利得制御
型増幅器３の制御入力端子には、上記入力端子１
からの入力信号の一部をたとえば整流平滑して送
つている。利得制御型増幅器３からの出力は、高
域減衰用のローパスフイルタ４を介して出力端子
５に送られている。また、このローパスフイルタ
４からの出力の一部は、第２の伝送路、たとえば
ローパスフイルタ６を介し、上記加算器２に減算
信号として送られている。

第４図は、このような基本的構成をさらに具体
化したブロツク回路図である。第４図において、
上記利得制御型増幅器３としては、電圧制御型増
幅器（Voltage Controlled Amp.以下VCAとい
う。）３１を用い、このVCA３１の入力の一部を
抵抗３２を介して出力側の加算器３３に加算信号
として送るような構成としている。また、VCA
３１の入力端子と加算器２との間には、通常のリ
ミツタに対して逆の入出力特性を有するアンチリ
ミツタ回路３４を挿入接続している。また、上記
利得制御型増幅器３に制御信号を送るための制御
回路７としては、ウエイテイング用のハイパスフ
イルタ７１と整流平滑回路７２とを用いて構成し
ている。このウエイテイング用のハイパスフイル
タ７１は、上記ローパスフイルタ４の高域減衰特
性に対応して、低域と高域とが互いに逆となるよ
うな高域増強の周波数特性を有している。他の構
成は第３図と同様であるため、同じ部分に同一の
参照番号を付して説明を省略する。

これらの第３図および第４図の、利得制御型増
幅器３を含んだ第１の伝送路において、ローパス
フイルタ４は上記入力信号の高域周波数成分を大
巾に減衰するものであり、たとえば低域より高域
を約20dB程度減衰させる。また、利得制御型増
幅器３は、制御信号の電圧Ｖ_cの増加に応じて利
得Ｇが増大する特性（たとえばＧ＝Ｋ・ｖ_c、Ｇ
＝ｅ^kv〓等。ｋは増幅器によつて決まる定数。）
を有しており、入力をレベル伸張する働きがあ
る。次に、上記第２の伝送路のローパスフイルタ
６は、上記出力信号の高域成分を比較的少量減衰
するものであり、たとえば低域に対して高域を約
6dB程度減衰させる。このローパスフイルタ６か
らの出力は、入力側の加算器２に減算信号として
供給されているから、この加算器２の入出力特性
としては、やや高域増強型の特性が得られること
になる。また、このローパスフイルタ６は、周波
数全域にわたつて、一定の減衰を有している。し
たがつて、これら第１、第２の伝送路のいずれが
有力となるかによつて、ノイズリダクシヨン回路
１０の全体の特性がほぼ決定される。

第５図は、ノイズリダクシヨン回路１０全体の
周波数特性を示しており、各特性曲線に付された
数字（dB数）は上記入力信号のレベルを示す。
この第５図から明らかなように、入力レベルが低
い時には、上記第１の伝送路が有力に働くため、
大巾な高域減衰（たとえば−50dB入力時には低
減に対して高域を約20dB減衰）が行なわれる。
この高域減衰は、入力レベルが増加するに従つて
少量となり、−10dB入力では上記第２の伝送路の
影響が現われはじめ、＋10dB入力の特性は、ほぼ
第２の伝送路の特性に等しくなる。

このノイズリダクシヨン回路１０の入力と出力
との関係を第６図に示す。この第６図において、
一点鎖線は入力と出力とが等しいいわゆるフラツ
トパスの入出力特性を示し、実線がそれぞれ100
Hz、1kHz、10kHzにおけるノイズリダクシヨン
回路１０の入出力特性を示す。この第６図から明
らかなように、高域周波数ほど広いレベルにわた
つて大巾にレベル伸張が行なわれている。

以上説明したように、本発明に係る実施例によ
れば、実域減衰（デイーエンフアシス）の特性曲
線が入力レベルに応じて変化する可変エンフアシ
スの機能を有しており、小レベル入力時には大巾
な高域減衰が行なわれてノイズモジユレーシヨン
の低域がなされ、その必要のない大レベル入力時
には、ほぼフラツトなやや高域増強の特性で、テ
ープ上の信号の再生が行なわれる。さらに、テー
プレコーダの入力側エンコーダで挿入されたオー
バーシユート防止用のリミツタに対するアンチリ
ミツタ回路３４を挿入接続できる。

ここで、第３図や第４図に示すブロツク回路を
具体的な回路として構成する場合の一例を第７図
に示す。この第７図の回路において、第３図や第
４図の各ブロツクと対応する部分には同一の参照
番号を付している。

まず、上記加算器２としては、２個の加算抵抗
２１，２２の出力端を共通接続して構成してお
り、この出力端はオペアンプ２３の負入力端子に
接続されている。一方の加算抵抗２１の入力端は
上記入力端子１に接続され、また他方の加算抵抗
２２の入力端は、上記第２の伝送路の出力を反転
して減算信号とするための反転用のオペアンプ２
４の出力端子に接続されている。次に、オペアン
プ２３の出力側は、上記第１の伝送路に対応し、
オペアンプ３５、負帰還抵抗３６、入力抵抗３
７、およびこの入力抵抗３７に並列接続された可
変抵抗素子３８により、上記利得制御型増幅器３
を構成している。ここで、可変抵抗素子３８は、
上記制御回路７からの制御信号に応じて抵抗値が
変化するものである。たとえば制御信号により発
光ダイオード等の発光素子を点灯駆動し、この発
光素子からの光を受光型の可変抵抗素子である
CdS光導電セル等で受けるような構成を用いるこ
とができる。上記アンチリミツタ回路３４として
は、ダイオードを２個順方向に直列接続したもの
と、２個逆方向に直列接続したものとを並列接続
して構成し、これを上記入力抵抗３７に並列に接
続している。上記ローパスフイルタ４としては、
抵抗４１とコンデンサ４２とから成るハイパスフ
イルタをオペアンプ３５の負帰還抵抗３６と並列
接続することにより得ている。オペアンプ３５の
出力は出力端子５に送られている。また、このオ
ペアンプ３５の出力の一部は、上記第２の伝送路
となるローパスフイルタ６に送られており、この
ローパスフイルタ６は、抵抗６１，６２の接続点
をコンデンサ６３を介して接地することにより構
成している。このローパスフイルタ６からの出力
は、オペアンプ２４で反転されて加算抵抗２２に
送られることにより、上記入力信号に対して減算
される。さらに、入力端子１からの上記入力信号
の一部を、制御回路７のウエイテイング用のハイ
パスフイルタ７１に送つている。このハイパスフ
イルタ７１としては、コンデンサ７３と抵抗７４
の直列回路と、コンデンサ７５と抵抗７６との直
列回路とを並列に接続したものを用いており、上
記ローパスフイルタ４となるオペアンプ３５の負
帰還回路中のハイパスフイルタの周波数特性にほ
ぼ等しい特性となつている。このハイパスフイル
タ７１の出力は、オペアンプ７１で増幅されて整
流平滑回路７２で両波整流および平滑されて直流
の制御電圧信号となる。この制御電圧信号によ
り、たとえばフオトダイオード等を点灯駆動し、
CdSフオトセル等の受光型の可変抵抗素子３８の
抵抗値を変化させて、利得制御型増幅器３の利得
を制御する。

このように、簡単な回路構成にもかかわらず、
無調整で上述した可変エンフアシスの機能、すな
わち入力レベルに応じてデイーエンフアシス量
（高域減衰量）が変化する機能を持たせることが
できる。したがつて、入力が低レベルのときに
は、大巾な高域減衰がなされ、ノイズモジユレー
シヨンが有効に防止でき、ダイナミツクレンジの
拡大効果も大きく、オーバーシユート発生も防止
し得るノイズリダクシヨン回路を安価に供給でき
る。

以上の回路は、テープレコーダ等の信号伝送系
の出力側（再生側）に設置されるデコーダの例で
あるが、該信号伝送系の入力側（テープレコーダ
の録音側等）には、このデコーダに対して入出力
特性が完全に逆となるようなエンコーダを設置す
ればよい。このエンコーダは、一般的な逆特性を
有する回路の構成法により容易に得ることがで
き、第８図にその代表的な一例を示す。この第８
図に示すノイズリダクシヨン回路２００において
は、利得Ａの増幅器２１０の負帰還回路中に、上
記デコーダのノイズリダクシヨン回路１０（伝達
関数をＢとする。）を挿入接続することにより、
このノイズリダクシヨン回路２００の伝達関数が
Ａ／１＋ＡＢとなり、ABが１より十分大きいとき、こ の伝達関数はほぼ1/Bとなつて、デコーダの回路
１０の逆の（あるいは対称的な）入出力特性、す
なわちエンコーダ特性が得られる。

ここで、第８図においては、デコーダ、エンコ
ーダの切換可能なノイズリダクシヨン回路２００
が示されている。すなわち、ノイズリダクシヨン
回路２００の入力端子２０１は、オペアンプ２１
０の正入力端子に接続されており、このオペアン
プ２１０の出力端子は、エンコード出力端子２０
２、およびデコード用のノイズリダクシヨン回路
１０の入力端子１に接続されている。また、オペ
アンプ２１０の負入力端子は、切換スイツチ２１
１の共通端子（又は固定端子）に接続されてい
る。この切換スイツチ２１１は、２個の切換端子
ｄ、ｅを有し、切換端子ｄは負帰還用の抵抗２１
２を介してオペアンプ２１０の出力端子に接続さ
れ、切換端子ｅは、デコード用のノイズリダクシ
ヨン回路１０の出力端子５に接続されている。こ
の出力端子５は、ノイズリダクシヨン回路２００
のデコード出力端子２０３として用いられる。な
お、デコード用のノイズリダクシヨン回路１０
は、第４図と対応する部分に同一の参照番号を付
すことにより、説明を省略する。

以上のような構成を有するノイズリダクシヨン
回路２００において、切換スイツチ２１１を端子
ｄ側に切換接続したとき、オペアンプ２１０は抵
抗２１２を負帰還抵抗とする負帰還型増幅器とな
つて、入力端子２０１からの入力信号を単に増幅
してデコード用のノイズリダクシヨン回路１０の
入力端子１に送る。この増幅された入力信号は、
回路１０でデコードされて、出力端子２０３から
出力され、ノイズリダクシヨン回路２００はデコ
ーダとして働く。

次に、切換スイツチ回路２１１を端子ｅ側に切
換接続したとき、オペアンプ２１０からの出力の
一部がデコード用の回路１０を介し、切換スイツ
チ２１１を介してオペアンプ２１０に負帰還され
るから、前述したように上記ABの値が１より十
分大きい条件において、出力端子２０２からの出
力は入力端子２０１の入力信号をエンコードした
ものとなる。

このノイズリダクシヨン回路２００によれば、
前述した第３図、第４図の場合と同様に、簡単な
構成でかつ無調整で可変エンフアシス機能を有
し、ノイズモジユレーシヨンやオーバーシユート
等を防止し得るようなノイズリダクシヨン回路の
提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ異なる従来の
ノイズリダクシヨン回路の入出力特性を示すグラ
フである。第３図は本発明の実施例の基本的構成
を示すブロツク回路図、第４図は本発明のより具
体的な実施例を示すブロツク回路図、第５図は該
実施例の周波数特性グラフ、第６図は入出力特性
図、第７図は第４図の具体的な回路構成例を示す
回路図、第８図は第４図の回路を用いたエンコー
ド、デコード切換可能なノイズリダクシヨン回路
を示すブロツク回路図である。 １……入力端子、２……加算器、３……利得制
御型増幅器、４……ローパスフイルタ、５……出
力端子、６……ローパスフイルタ、１０，２００
……ノイズリダクシヨン回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力信号が送られる加算器と、 この加算器からの出力を制御信号に応じた利得
   で増幅する利得制御型増幅器と、 この利得制御型増幅器からの出力を低域より高
   域を減衰させるローパスフイルタと、 このローパスフイルタの出力の一部を通過させ
   て上記加算器に減算信号として供給する利得が固
   定された伝送路と、 通過する信号レベル応じて上記利得制御型増幅
   器の利得を増加するための上記利得制御信号を発
   生する制御回路とを有し、 信号レベルが小レベルのとき主に上記ローパス
   フイルタの高域増強特性を有し、信号レベルが大
   レベルのとき主に上記伝送路の逆特性を有するこ
   とを特徴とするノイズリダクシヨン回路。