JPS6253513A - リミツト回路及びそれを利用した周波数変調回路 - 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〕 本発明は入力信号を所定のレベルでリミットして出力す
るリミット回路及びそれを利用した周波数変調回路に関
する。

〔発明の概要〕

本発明はリミット回路及びそれを利用した周波数変調回
路において、反転入力端子に入力される信号と非反転入
力端子に入力される信号を比較する比較器と、比較器の
非反転出力の平均直流電圧を反転入力端子に帰還する第
１の帰還手段と、比較器の反転出力の平均直流電圧を非
反転入力端子に帰還する第２の帰還手段とを設け、スラ
イスレベルとともにバイアスレベルも自動的に制御する
ようにし、もって無調整でまた少ない部品点数で正確に
５０％のデユー・−ティ比の信号を得ることができるよ
うにしたものである。

〔従来の技術〕

第９図はパルスカウント方式のＦＭ復調回路のブロック
図を表している。リミッｉ・回路１に入力される周波数
変調さｈた信号（第１０図（ａ））は、そこで所定レベ
ルでリミット（波形整形）され、方形波として出力され
る（第１０図（ｂ））。

エツジパルス生成回路２は、入力される方形波信号のエ
ツジに対応して一定の幅のパルスを出力する（第１０図
（Ｃ））。エツジパルス生成回路２の出力パルスはロー
パスフィルタ３により平滑され（第１０図（ｄ））、さ
らに増幅器４により増幅されて復調信号が出力されてい
る。

斯かる復調回路においてリミット・回路１のバランスが
良好である場合は、第１１図（ａ）に示すような正弦波
の入力信号に対して第１，１４図（ｂ）に示すようなデ
ユーティが５０％の方形波が得られ、その結果第１１図
（ｅ）に示す如きエツジパルスの間隔は一定となる。従
って正弦波の周波数をｆｃとすると、エツジパルスの基
本周波数成分は２ｆｃとなる９、すなわち無変調時のス
ペクトラムは第１２図に示すようになり、また変調時の
スペクト・ラムは第１３図に示すようになるので、ロー
パスフィルタ３のカットオフ周波数を適宜選定すれば１
周波数２ｆｃの信号の側波帯域成分を除去し、ベースバ
ンド帯域成分のみを分離、抽出することが可能である。

しかしながらリミット回路１のバランスが良好でない場
合、第１４図（、）に示すような正弦波入力に対して第
・】４図（ｂ）に示すように、デユーティが５０％でな
い方形波が得られる。従ってそれに対応して生成される
エツジパルスは第１４図（ｅ）に示すように、その間隔
が一定でなくなり、その基本周波数成分はｆｃとなる。

すなわち無変調時のスペクトラムは第１５図に示すよう
になり、また変調時のスペクトラムは第１６図に示すよ
うになる。例えばビデオディスク、ビデオテープレコー
ダ等の記録再生系においては、記録媒体やピックアップ
あるいはヘッドの周波数帯域が然程広くないので、キャ
リア周波数ｆｃを余り高く設定することができない（一
般的にベースバンド帯域の最高周波数の１゜５倍程度に
する）。その結果周波数ｆｃの下側波帯域成分がベース
バンド帯域に混入することになり、その成分をローパス
フィルタ３により除去することができず、復調出力にス
プリアス妨害が現れる。例えばビデオ信号のＦＭ復調に
おいてはモアレ妨害となって画質が劣化される。

そこで従来のリミット回路１は例えば第１７図に示すよ
うに構成されている。すなわち入力信号を、反転入力端
子が抵抗１５を介して接地されている比較器コ４の非反
転入力端子に結合コンデンサ１１を介して入力させるこ
とによりその直流成分を除去する一方、一端に所定の電
圧±Ｖが各々供給されている抵抗１２、】４３により所
定のバイアスを調整して与えるようになっている。

また第１８図に示すリミット回路においては、比較器１
４の非反転入力端子を抵抗２１を介して接地する一方、
反転入力端子に供給される基準電圧（スライスレベル）
を抵抗２２と２３により調整するようにしている。

しかしながら斯かるリミッ回路は調整が必要であるばか
りでなく、温度、入力信号の周波数等によるオフセット
変化のため完全にバランスさせることが困難である欠点
があった。

そこで例えば第１９図に示すように、比較器１４の非反
転入力端子を抵抗２１により接地するとともに、反転入
力端子を抵抗１５を介して接地するようにすることがで
きる。しかしながらこの回路は、調整が不要となる反面
、各素子が持つオフセット及び素子毎のオフセットのバ
ラ付きのため、必ずしも良好なバランスを得ることがで
きない欠点がある。

さらにまた例えば特公昭５６−１５６０５３号公報に開
示されている如く、出力信号のデユーティを検出し、デ
ユーティの変化に対応して比較器の基４！電圧（スライ
スレベル）を変化させることも提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら前記公報記載の回路は、比較器の他にイン
バータ、差動増幅器を使用しているので、部品点数が多
く、またバイアス回路により常にバイアス電流を流す構
成であるところから、消費電力が大きくなる欠点があっ
た。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明のリミット回路の構成を表している。同
図において３１は反転入力端子と非反転入力端子を差動
入力とする比較器であり、結合コンデンサ１１を介して
その非反転入力端子に信号が入力されるとともに、反転
出力端子と非反転出力端子から相互に逆極性の相補的信
号が出力されるようになっている。抵抗３２とコンデン
サ３３とよりなるローパスフィルタ３４は、比較器３１
の反転出力を抵抗３５を介して非反転入力端子に負帰還
する帰還手段を構成している。また抵抗３６とコンデン
サ３７とよりなるローパスフィルタ３８は、比較器３１
の非反転出力を反転入力端子に負帰還する帰還手段を構
成している。

〔作用〕

しかしてその作用を説明する。第２図（ａ）に示すよう
な正弦波入力は、結合コンデンサ１１によりその直流成
分が除去されて比較器３１の非反転入力端子に入力され
る。比較器３１は、この入力信号と、ローパスフィルタ
３８より反転入力端子に供給されている基準電圧とを比
較し、その反転出力端子と非反転出力端子から第２図（
ｂ）。

（ｃ）に示すような相補的な方形波信号を各々出力する
。反転出力はローパスフィルタ３４により平滑され、第
２図（ｄ）に示すようなその平均直流電圧が抵抗３５を
介してバイアスとして比較器３１の非反転入力端子に負
帰還される。また比較器３１の非反転出力はローパスフ
ィルタ３８により平滑され、第２図（ｅ）に示すような
その平均直流電圧が比較器３１の反転入力端子に負帰還
される。

従って例えば第３図（ａ）に示すように入力信号のバイ
アスが低く、相対的に基準電圧が高い場合、比較器３１
の反転出力は第３図（ｂ）に示すように高レベルの期間
が長くなり、逆に非反転出力は第３図（ｃ）に示すよう
に低レベルの期間が長くなる。従って第３図（ｄ）に示
すようにローパスフィルタ３４が出力するバイアスが高
くなり、また第３図（ｅ）に示すようにローパスフィル
タ３８が出力する基準電圧（スライスレベル）が低くな
る。その結果比較器３１の反転出力と非反転出力がとも
にそのデユーティが正確に５０％になるようにサーボが
かかることになる。そこで斯かるリミット回路をＦＭ復
調回路に使用すれば、キャリア周波数ｆｃの下側波帯域
成分によるスプリアスが無くなり、画面上のモアレ妨害
を除去することができる。

尚比較器３１として単一の出力端子のものを用いる場合
は、その出力端子にインバータ等の論理素子や差動増幅
器等を接続することにより相補的出力を得るようにすれ
ばよい。

このようにバイアスと基準電圧がローパスフィルタ３４
と３８の出力により自動的に制御されるので、調整が不
要となるばかりでなく、温度、入力信号の周波数、素子
のバラ付き等があってもそれらは自動的に補正され、良
好なバランスを得ることができる。またバイアス回路に
バイアス電流を流す必要がなくなるので、消費電力も少
なくすることができる。

斯かるリミット回路はＦＭ変調回路に応用することもで
きる。第４図はその例として光学式ビデオディスクの記
録再生系のブロック図を表している。すなわちＦＭ変調
器４１により周波数変調された映像信号（第５図（ａ）
）と、ＦＭ変調器４２により周波数変調された音声信号
（第５図（ｂ））は、各々加算器４３に出力され、加算
重畳される（第５図（Ｃ））。この重畳信号はリミット
回路４４に入力されて、所定レベルでリミットされ、方
形波となって出力される（第５図（ｄ））。この方形波
信号はＥ−〇変調器４５に入力され、レーザ光を変調（
オン、オフ）する。従ってディスク４６に信号が記録さ
れる。

ディスク４６からの反射光が受光素子４７により受光さ
れ、ＲＦ倍信号出力される。このＲＦ信号はバンドパス
フィルタ４８と４９に供給され、映像信号と音声信号の
キャリア周波数成分が各々分離抽出される。そして映像
信号成分はリミット回路５０を介してＦＭｔ！を調器５
１に入力され、周波数復調されて、映像信号として出力
される。また音声信号成分はＦＭ復調器５２により周波
数復調されて音声信号として出力される。

ＦＭ復調時におけるリミット回路５０の動作は前述した
場合と同様であるので、その詳述は省略する。そこでＦ
Ｍ変調時におけるリミット回路４４の動作を説明するに
、第５図（ｄ）に示す如く、リミット回路４４が出力す
る方形波のデユーティ比は５０％ではなく、その周波数
変化が映像情報を、またデユーティ変化が音声情報を各
々担っている。そこでリミット回路４４として第１図に
示す如き構成の回路を使用する場合、帰還手段を構成す
るローパスフィルタ３４．３８のカットオフ周波数を、
音声ＦＭ信号のキャリア周波数より充分低く（例えば１
／１００以下に）する。このようにすると音声ＦＭ信号
に対してはリミッタの制御動作が追従しないので音声情
報（デユーティ変化）が正しく伝達される一方、映像Ｆ
Ｍ信号に対しては平均のデユーティ比が５０％になるよ
うにリミット回路４４が動作する。そこで再生系におい
てリミット回路５ｏにより方形波に波形整形すれば、デ
ユーティ比が５０％の信号を得ることができる。

いまリミット回路４４に無変調の映像キャリアω。と無
変調の音声キャリアω、の重畳信号が入力されるとする
と、この入力信号のスペクトラムは第６図に示すように
なる。このときリミット回路４４の出力のスペクトラム
は第７図に示すようになる。すなわち出力信号には、周
波数ω。、ω□の成分の他に、周波数ω。±２ω１、周
波数２ω。±ω□の成分が各々発生する。

これに対してリミット回路４４が従来の如くバランスが
良好でない場合、その出力のスペクトラムは第８図に示
すようになる。すなわち第７図に示した場合の成分に加
え、さらに周波数ω。±ω１、周波数２ω。の成分が各
々発生する。その解析は、ｒｓｉｇｎａｌ　　Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇｉｎ　　０ｐｔｉｃａｌ　　Ｖｉｄｅｏ　
　ＤｉｓｃＲｅｃｏｒｄｉｎｇＪ　　（ＩＥＲ，Ｅ　　
Ｃｏｎｆ。

ｐｒｏｃ、　　’　　７Ｂ）に詳述されているのでその
詳述は省略するが、周波数ω。、ω１以外の成分はスプ
リアスであるため、少ない方が好ましいことは明らかで
ある。

〔効果〕

以上の如く本発明はリミット回路及びそれを利用した周
波数変調回路において９反転入力端子に入力される信号
と非反転入力端子に入力される信号を比較する比較器と
、比較器の非反転出力の平均直流電圧を反転入力端子に
帰還する第１の帰還手段と、比較器の反転出力の平均直
流電圧を非反転入力端子に帰還する第２の帰還手段とを
設け、スライスレベルとともにバイアスレベルも自動的
に制御するようにしたので、正確に５０％のデユーティ
比の信号を得ることができるばかりでなく。

消費電力をより少なくすることが可能である。また回路
構成も簡単になり、少ない部品点数で安価にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリミット回路の回路図、第２図及び第
３図はその動作波形図、第４図はそのリミット回路を利
用した周波数変復調回路のブロック図、第５図はその動
作波形図、第６図及び第７図はそのスペクトラム図、第
８図は従来のリミット回路を用いた場合のスペクトラム
図、第９図は従来のパルスカウント方式のＦＭ復調回路
のブロック図、第１０図、第１１図及び第１４図はその
動作波形図、第１２図、第１３図、第１５図及び第１６
図はそのスペクトラム図、第１７図乃至第１９図は従来
のリミット回路の回路図である。 １・・・リミット回路 ２・・・エツジパルス生成回路 ３・・・ローパスフィルタ　　４・・・増幅器１１・・
・結合コンデンサ　　１４・・・比較器３１・・・比較
器 ３４．３８・・・ローパスフィルタ ４１．４２・・・ＦＭ変調器 ４３・・・加算器 ４４．５０・・・リミット回路 ４５・・・Ｅ−０変調器　　４６・・・ディスク４７・
・・受光素子 ４８．４９・・・バンドパスフィルタ ５１．５２・・・ＦＭ復調器 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）反転入力端子に入力される信号と非反転入力端子
   に入力される信号を比較する比較器と、該比較器の非反
   転出力の平均直流電圧を該反転入力端子に帰還する第１
   の帰還手段と、該比較器の反転出力の平均直流電圧を該
   非反転入力端子に帰還する第２の帰還手段とを有するこ
   とを特徴とするリミット回路。
2. （２）第１の信号により第１のキャリアを周波数変調す
   る第１の変調器と、第２の信号により第２のキャリアを
   周波数変調する第２の変調器と、該第１の変調器の出力
   信号と該第２の変調器の出力信号を加算する加算器と、
   該加算器の出力信号をリミットするリミット回路とを有
   する周波数変調回路において、 該リミット回路は、反転入力端子に入力される信号と非
   反転入力端子に入力される信号を比較する比較器と、該
   比較器の非反転出力の平均直流電圧を該反転入力端子に
   帰還する第１の帰還手段と、該比較器の反転出力の平均
   直流電圧を該非反転入力端子に帰還する第２の帰還手段
   とを有することを特徴とする周波数変調回路。