KR840002901Y1 - 잡음 감쇄회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

잡음 감쇄회로

제1도 및 제2도는 각기 다른 종래의 잡음 감쇄회로의 입출력 특성을 보인 그래프.

제3도는 본 고안의 기본적 구성을 나타낸 계통회로도.

제4도는 본 고안의 실시예를 나타낸 계통회로도.

제5도는 해당 실시예의 주파수 특성 그래프.

제6도는 입출력 특성도.

제7도 내지 제9도는 동작을 설명하기 위한 파주수 특성 그래프.

제10도는 제4도의 구체적인 회로 구성예를 나타낸 회로도.

제11도는 제4도의 회로를 이용한 엔코드, 디코드의 절환 가능한 잡음 감쇄회로의 회로도.

본 고안은 예를들면, 테이프 레코드에 의해 기록, 재생할시에 발생하는 잡음을 저감시키는 잡음 감쇄회로에 관한 것이다.

일반적으로, 잡음 감쇄회로는 테이프 레코더등의 신호 전송계에서 발생하는 잡음이나 찌그러짐을 경감시켜 해당 신호 전송계의 동적범위를 현저히 확대하는 것인데, 이러한 것에는, 예를들면, 상기 신호 전송계의 입력측에서 레벨 압축 및 고역증강등의 엔코드 처리를 행하고, 출력측에서 레벨 신장 및 고역감쇄등의 디코드 처리를 행하는 것이 있다.

특히, 테이프 레코더의 잡음 저감용으로서 돌비방식 및 dbx 방식(등록상표)을 포함하여 각종방식의 잡음 감쇄회로가 알려져 있다.

우선, 돌비방식(등록상표)은 주로 저레벨 영역에 있어서, 증폭, 감쇄에 의한 압축, 신장을 행하여, 예를들면, 제1도에 도시된 바와 같이 입출력특성(곡선 R은 녹음시, 곡선 P는 재생시를 나타냄)을 얻음과 동시에, 앰파시스 회로를 이용하여 입력측에서 고역증강, 출력측에서 고역감쇄를 행한다. 이 돌비방식은 비교적 간단한 회로로 구성하는 것이 가능하므로 일반 가정용의 테이프 데코등에 많이 이용되고 있다. 그러나 동적범위의 개선도가 약 10dB정도로서, 주로 1KHz이상의 주파수영역에 개선될 뿐이고, 게다가레벨정합이 어렵다는 결점이 있다. 이 레벨정합상의 문제점은 제1도의 입출력 특성 곡선으로 부터 명백한 바와 같이 저레벨 영역으로부터 고레벨 영역으로 이동되는 레벨근방에서 대수 직선관계가 유지되지 않으므로서 생기는 것이다. 다음, dbx방식(등록상표)은 예를들면, 제2도의 입출력 특성 그래프에 보인 바와 같이, 녹음시(곡선 R 참조)에 일정한 압축비 K로 신호레벨의 압축을 행하고, 재생시(곡선 P참조)에 상기 압축비 K의 역수 1/K의 비율로 신호 레벨의 신장을 행한다.

이 dbx방식은 제2도로 부터 명백산 바와 같이 입출력 특성은 대수직선 관계를 충족시키고 있기 때문에 레벨정합이 용이하고, 동적범위도 20dB정도의 디폭적인 개선을 보이며, 또한 잡음 저감효과도 가청 주파수 대역인 20 내지 200KHz의 거의 전역에 걸쳐 얻어질 수 있다. 그러나, 이들 특징은 주로 정적인 특성상 얻어지는 것으로서, 동적인 과도적인 특성상에서는 여러가지 결점이 존재하게 된다. 즉 레벨이 급격히 상승했을때 내부 회로에서의 응답이 지연되므로 저레벨시의 고이득 상태인 채로 고레벨입력이 증폭되며, 출력에 소위 오버슈트가 생겨 테이프 포화에 의한 신호 찌그러짐의 원인이 된다. 또한, 입력신호의 레벨변동에 응하여 잡음성분이 변화를 받아, 즉, 잡음 변조현상도 발생하여, 청감상 좋지 않다. 이 잡음 변조는 잡음의 주파수 성분과 현저하게 다른 주파수 성분의 입력신호 예를들면, 피아노음 신호에 있어서 현저하며, 대음량시에도 마스킹 효과를 일으켜 잡음이 분리되어 들리는 원인으로 된다.

제1도 및 제2도의 일점쇄선은 입력과 출력이 동일한 소위, 플래트 베이스(flat bass)의 입출력 특성을 참고하기 위해 도시된 것이다. 지금까지 종래부터 공지된 방식을 개선한 잡음 감쇄회로가 여러가지 제안되어 있다.

예를들면, 저, 중 레벨시의 앰파시스량(고역의 증강, 강쇄량)을 크게하고, 또한 고레벨시에는 앰파시스를 걸지않는 형의 회로구성을 이용하여, 상기 잡음 변조의 저감을 꾀하는 잡음 감쇄회로가 알려져 있다.

그러나 상기 오버슈트에 의한 테이프 포화는 방지할 수 없다.

또한, 내부 회로의 응답속도를 높히는 것에 의해 상기 오버슈트의 방지를 보인 구성도 제안되었지만 상기 잡음 변조의 저감효과 가얻어지지 않는다. 더우기, 응답속도가 비교적 고속인 잡음 감쇄회로를 2개 이상 이용하여, 입력신호를 2개 이상의 주파수 대역으로 분할해서 각각 접음 감쇄회로를 통과시킨 후, 출력을 가산하기 위한 회로도 제안되어 상기 잡음변조 및 오버슈트의 저감 효교를 얻고 있다. 그러나, 일반의 잡음 감쇄회로와 동일 정도의 회로가 2개 이상, 분할되는 대역수에 대응하여 필요하므로, 구성이 복잡화되어 고가로 된다.

본 고안은 이와 같은 종래의 실정을 감안한 것으로서, 간단한 회로 구성으로 염가의 공급이 가능하고, 상기 잡음 변조 또는 오버슈트를 효과적으로 방지할 수 있으로, 동적범위를 20 내지 30dB 정도 확대시킬 수 있는 고성능의 잡음 감쇄회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다음, 본 고안의 기본적 구성을 제3도를 참조하여 설명한다.

제3도에 도시된 잡음 감쇄회로(10)는 예를들면, 테이프 레코더의 입력측(녹음측)에 설치되는 엔코더로서 이용된다. 입력단자(1)에는 마이크로폰 또는 튜너등으로 부터의 오디오 신호가 공급되는데, 이 입력신호는 고역 증강용의 고역통과필터(2) 및 이득제어형 증폭기(3)를 갖는 제1의 전송로와, 저역통과필터(4)를 갖는 제2의 전송로에 공급된다. 이들 제1 및 제2 전송로로 부터의 출력은 가산기(5)에서 가산되어 출력단자(6)에 출력된다. 또한 가산기(5)로 부터의 출력의 일부는 예를들면, 정류 평활된 후, 제어신호로서 상기 이득 제어형 증폭기(3)의 제어단자에 공급된다. 이 이득제어형 증폭기(3)는 제어신호의 레벨에 응하여 이득이 변화하여, 제어신호 레벨이 작을 때에는 이득이 크게되고, 제어신호 레벨이 클때에는 이득이 작아지게 되는, 소위 레벨압축을 행한다.

따라서, 상기 제1의 전송로의 고역통과 필터(2)는 고역을 증강시키는 것으로, 예를들면 저역에 대하여 고역을 20dB정도 상승시킨다. 상기 제2어 전송로의 저역 통과필터(4)는 고역을 약간 감쇄시키는 것으로, 예를들면, 저역에 대하여 고역을 6dB 정도 낮춰준다. 이 저역통과 필터(4)는 주파수 전역에 걸쳐 일정의 감쇄(예를들면 3dB 정도의 감소)가 되게 해도 좋다.

이와 같은 구성을 갖는 잡음 감잡회로(10)는 이득제어형 증폭기(3)의 이득에 응하여 상기 제1의 전송로와 제2의 전송로의 출력의 레벨비가 변화한다. 따라서, 전체의 특성으로서는 소 레벨시에 상기 제1의 전송로의 특성이 유력해지며, 대 레벨시에는 제1의 전송로의 특성이 약해져 제2의 전송로의 특성에 근사해진다.

제4도는 이와 같은 기본적 구성을 구체화한 본 고안의 일실시예를 보인 계통도이다. 이 잡음 감쇄회로(100)에서 제3도와 대응하는 부분에는 동일 참조번호를 사용한다. 제1의 전송로의 고역통과필터(2)는 고역 주파수의 레벨을 저역에 대하여 약 20dB 높여, 이득제어형 증폭기(3)의 가산기(31)에 공급한다. 이 이득제어형 증폭기(3)는 전압제어형 증폭기(32); 이하 VCA로 칭함)의 출력의 일부를 저항(33)를 통하여 입력측의 가산기(31)에 감산신호로서 보내는 바와 같이, 소위부 궤환형증폭기를 구성하며, 입력레벨이 어느 정도 이상으로 될때 출력 레벨이 포화하는 바와 같은 입력특성을 갖는다. 또한, VCA (32)의 출력단자와, 출력의 가산기(5)와의 사이에는 리미터회로(34)를 삽입시켜, 과도적인 레벨의 급상승에 의한 오버슈트를 제한케 한다. 제2의 전송도의 저역 통가필터(4)는, 예를들면, 주파수 전역에 걸쳐 3dB의 감쇄를 시키며, 게다가, 저역(예. 1KHz이하)의 레벨에 대하여 고역을 약 6db 감쇄시킨다. 가산기(5)는 제1 및 제2의 전송로로 부터의 출력을 가산하여, 출력단자(6)에 보낸다. 가산기(5)의 출력의 일부로 부터 이득제어용의 신호를 뽑아내기 위한 제어회로부(7)는 상기 고역통과필터(2)의 주파수 특성과 동일한 특성을 갖는 웨이팅(weighting) 회로(71)와, 이 웨이팅 회로(71)로 부터의 출력을 정류 평활하는 정류평활회로(72)로 구성된다. 이 정류평활회로(72)로 부터의 직류의 제어신호는 이득제어형 증폭기(3)의 VCA (32)의 제어 단자에 보내진다.

이 잡음 감쇄회로(100)의 동작은 제5도에 도시된 바와 같이, 저레벨 입력시에 제1의 전송로로 부터의 출력레벨이 제2의 전송로 보다도 커져, 고역통과필터(2)의 특성이 유력하게 나타난다. 입력레벨이 커짐에 따라 제1의 전송로의 출력레벨이 제2의 전송로의 출력 레벨에 가까워지게 되고, 따라서, 제2의 전송로의 출력 레벨쪽이 커져, 저역통과필터(4)의 특성에 가깝게 된다. 또한, 이득제어형 증폭기(3)는 레벨압축을 행하고, 급격한 레벨 상승시에는 리이터 회로(34)가 작용하여 오버슈트를 방지해준다.

잡음 감쇄회로(100)의 입출력특성은, 예를들면, 제6도에 도시된 바와같다. 제6도에는 각각 다른 주파수 100Hz, 1Hz, 10Hz에서의 입출력 특성 곡선이 도시되어 있는데, 이로부터 높은 주파수에서 넓은 레벨에 걸쳐 대폭적으로 레벨압축이 행해지는 것을 알 수 있다. 일점쇄선은 입출력 레벨이 동일한 플레트 베이스의 특성을 참조로 하여 보인 것이다.

여기서, 이득제어형증폭기(3)의 VCA (32)의 이득 G는 제어전압 Vc에 대하여,

G=K/Vc……(1)

의 관계에 있다. (1)식의 K는 VCA(32)에 의해 정해진 이득제어 계수이다. 이 (1)식으로 부터 명백한 바와같이, 제어전압 Vc가 커질때, 이득 G는 작아지고, Vc가 작아질때 이득 G는 커진다. VCA (32)로서는

G=e^-K·Vc……(1)'

의 관계식을 만족할 수 있는 앰프를 이용해도 좋다. 게다가 상기 저역통과필터(4)의 전달함수 F_L및 고역통과필터(2)의 전달함수 F_H를 각각

로 한다. 이들(2),(3)식에서 T_L1,T_L2,T_H1,T_H2는 필터(4),(2)의 특성에 의해 정해진 정수이며, g_L,g_H는 각 필터의 주파수 특성에서 저역과 고역의 레벨차(예로서, 6dB,20dB)이다.

다음에, 입력단자(1)에 대한 입력을 x, 출력단자(6)로 부터의 출력을 y, 이득제어형 증폭기(3)로 부터의 출력을 z로 할때,

G(x.F_H.Z.N)=z……(4)

GxF_H-GNZ=z

Z(1+GN)=GF_H.x

로 된다. 상기 N은 부궤환 저항(33)에 의한 궤환량이다. 따라서, 이득제어형 증폭기(3)로 부터의 출력 z는

로 된다. 또한, 출력단자(6)의 출력 y는

로 되므로

로 된다. 여기서, 상기 제어전압 Vc는 출력 y가 웨이팅 회로(71) 및 정류평활회로(72)를 통과하는 것에 의해 얻어지는 것이므로,

Vc=│y.F_H│ ……(8)

로 나타난다. 이 (8)식을 상기 (1)식에 대입하면,

G=k/│y.F_H│ ……(9)

가 얻어지며, 이 (9)식을 상기(7)에 대입하면

로 된다.

이(10)식을 기초로 계산을 행하면, 제5도에 도시된 바와 같은 주파수 특성 그래프에 거의 일치하는 것이 확인된다.

다음, 제7도는 이득제어형증폭기(3)의 출력측의 점(이것을 리미터 포인트라함)에서의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다. 이 도면으로 부터 명백한 바와같이 입력 레벨이 높을수록 압축비가 증대하여 리미터호로(34)를 삽입하는 것이 가능하게 되어있다.

이상은 1개의 신호를 주파수 변화시켜 얻은 1개신호 특성에 대한 것이나, 실제의 오디오 신호중에는 서로 레벨이 다른 2개 이상의 신호가 혼합 존재해 있다. 잡음 감쇄회로(100)에 있어서의 2대 신호 특성은 제8도 또는 제9도와 같다. 즉, 제8도는 제1의 신호로서 400Hz의 신호를 +20dB 내지 -70dB까지 10dB마다 변화시키고, 제2의 신호로서 -100dB정도의 신호를 100Hz부터 25KHz까지 변화시킬때의 응답, 즉 이득의 변화를 보인 것이다. 또한 제9도는 제1의 신호로서 10KHz의 신호를 이용하며, 그밖의 것은 제8도와 동일한 조건에서의 이득의 변하를 보인 것이다. 이와 같이, 프리앰파시스의 곡선이 입력레벨에 의해 변화하는 가변 프리앰파시스를 갖는 것이 명백하다. 이 가변프리앰파시스에 의해 소 레벨입력시에는 대폭적인 고역증강이 행해져 잡음 변조의 저감이 행해지고, 그의 필요 없는 대 입력시에는 거의 플래트 특성으로서 신호가 테이프상에 기록된다.

이상의 설명으로 부터도 명백한 바와 같이, 본 고안에 관계되는 실시예에 의하면, 간단한 회로 구성으로서 염가의 공급이 가능할뿐만 아니라, 가변 프리앰파시스를 무조정으로 행할 수 있으며, 앰파시스량을 크게 취하여 잡음변조를 대폭 저감할 수 있다. 또한, 리미터 회로를 삽입할 수 있고, 오버슈트에 의한 과도적인 테이프포화를 방지할 수 있다.

다음, 제10도는 제4도에 보인 계통회로의 더욱 구체적인 구성예를 보인 것으로, 대응하는 부분에는 동일의 참조번호를 붙인다.

즉, 제10도에서, 상기 제1의 전송로중의 상기 고역통과 필터(2)로서는 저항(21)과 콘덴서(22)와의 직렬회로를 연산증폭기(35)의 입력저항(23)에 병렬 접속하여 구성한다. 연산증폭기(35)의 출력단자와 부입력단자간에는 부궤환 저항(33)을 접속하고, 이부궤환 저항(33)에는 병렬로 가변저항소자(36)를 접속함으로서 이득제어형증폭기(3)를 구성한다. 가변저항소자(36)는 제어회로부(7)로 부터의 제어신호에 응답하여 저항치가 변한다. 예를들면, 제어신호에 의해 발광 다이오드등의 발광소자가 구동되게 하고 cds 포토트랜지스터등의 수광소자로 수광되게 하는 것에 의해 실현될 수 있다.

이밖에, 일반적인 트랜지스터나 FET 등을 이용하여 구성해도 좋다. 또한 리미터회로(34)는 각각 순방향으로 2개, 역방향으로 2개씩 직렬 접속된 다이오드를 병렬 접속시켜 구성한다. 다음에, 상기 제2의 전송로중의 저역통과필터(4)로 서는 저항(41)과 연산증폭기(42)의 입력저항(43)과의 접속점을 콘덴서(44)를 통하여 접지시켜 구성한다. 연산증폭기(42)는 상기 제1의 전송로를 통해 전송되는 신호에 대하여 위상 정합이 행해지게 하는 것이다. 제1의 전송로의 연산증폭기(35)로 부터의 출력과, 제2의 전송로의 연산증폭기(42)로 부터의 출력은, 가산기(5)에 의해 가산된다.

이 가산기(5)는 가산저항(51),(52)의 출력측을 공통 접속시켜 구성시킨다. 가산기(5)로 부터의 출력은 연산증폭기(53)를 통하여 출력단자(6)에 출력된다. 연산증폭기(53)로 부터의 출력의 일부는 제어회로부(7)의 웨이팅 회로(71)에 공급된다. 이 웨이팅회로(71)는 저항(73)과 콘덴서(74)의 제1의 직렬회로와, 저항(75)와 콘덴서(74)의 제2의 직렬 회로의 병렬 접속으로 구성되며, 상기 고역통과필터(2)와 거의 동일한 특성을 갖는다. 이 웨이팅회로(71)로 부터의 출력은 연산증폭기(77)에서 증폭되어, 정류 평활회로(72)에 공급된다. 이 정류 평활회로(72)로 부터의 출력에 의해 발광 다이오드 등이 구동되고, cds 광도전셀등의 가변 저항 소자(36)의 저항치가 변화된다.

여기서, 제4도 회로는 테이프 레코더등의 신호 전송계의 입력측(녹음측)에 이용되는 엔코더를 나타내고 있지만, 신호 전송매체의 출력측(테이프 레코더의 재생측 등)에는 상기 엔코더와 완전히 반대 입력 특성으로 되는 바와 같은 디코더가 필요하다. 이 디코더는 일반적인 역회로의 구성법에 의해 얻을수 있는데, 제11도에 그 일예가 도시되어 있다. 이 제11도에 도시된 잡음 감쇄회로(200)에서는, 증폭기(210)의 부궤환 회로중에 상기 엔코더용의 잡음 감쇄회로(100)를 삽입접속 시키는 것에 의해 회로(100)에 대하여 역의 디코더 특성의 회로를 얻는다.

즉, 제11도에서, 입력단자(201)는 연산증폭기(210)의 정입력 단자에 접속되고, 이 연산증폭기(210)의 출력단자는 디코드 출력단자(202) 및 엔코드용의 잡음 감쇄회로(100)의 입력단자(1)에 접속된다. 또한, 연산증폭기(210)의 부입력단자는 절환 스위치(211)의 공통단자(혹은 고정단자)에 접속된다. 이 절환 스위치(211)는 2개의 절환단자 e,d를 갖고 있는데, 절 환단자는 e부 궤환용의 저항(212)을 통하여 연산증폭기(210)의 출력단자에 접속되며, 절환단자 d는 엔코드용의 잡음감쇄회로(100)의 출력단자(6)에 접속된다.

이 출력단자(6)는 전체의 잡음 감쇄회로(200)의 엔코드 출력단자(203)으로 된다. 또한 엔코드용의 잡음감쇄회로(100)는 제4도와 동일한 구성으로 할 수 있기 때문에, 동일의 부분에 동일의 참조번호를 붙여 설명을 생략한다.

제11도에 도시된 잡음 감쇄회로(200)는 절환 스위치(211)를 단자 e측으로 절환 접속했을 때 연산증폭기(201)로 부터의 출력이 엔코드용의 잡음 감쇄회로(100)의 입력단자(1)로 보내져, 이 회로(100)에서 엔코더되어 출력단자(203)로 부터 출력되므로, 결국, 엔코더로서 구동된다

이에 대하여, 절환 스위치(211)를 단자 d측으로 절환 접속했을 때는 연산증폭기(210)로 부터의 출력이 엔코드용의 잡음 감쇄회로(100)를 통하고, 절환스위치(211)를 통하여 연산증폭기(210)의 부입력단자에 궤환되므로, 결국 출력단자(202)로 부터의 출력은 입력단자(201)로 부터의 입력신호를 디코드 시킨 것으로 된다. 이것은 이득 A, 부궤환회로의 전달함수 B일때의 부궤환 증폭기의 이득에서, A를 1보다 훨씬 크게 하면 거의로 되어, B의 역특성이 얻어진다는 것으로 부터도 명백하다.

Claims (1)

1. 입력단자(1)로 부터의 입력신호를 고역 증강시키는 고역통과 필터(2)와, 이 고역통과 필터로 부터의 출력을 이득제어신호에 따른 이득으로 증폭시키는 이득제어형 증폭기(3)와, 상기 입력신호의 일부가 입력되는 저역통과 필터(4)와, 상기 이득제어형 증폭기로 부터의 출력과 상기 저역통과 필터(4)로 부터의 출력을 가산하는 가산기(5)와 상기 가산기(5)로 부터의 출력의 일부를 상기 이득제어신호로서 상기 이득제어형 증폭기(3)에 공급하는 제어회로 부(7)로 구성시킨 것을 특징으로 하는 잡음 감쇄회로.