JP2012134733A - Meter drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メータ駆動回路に関し、さらに詳しくは、針式オーディオレベルメータを駆動するメータ駆動回路に関する。 The present invention relates to a meter driving circuit, and more particularly to a meter driving circuit for driving a needle type audio level meter.
針式オーディオレベルメータ、たとえばVU(Volume Unit)メータには、人間に聴こえる音量を計測できるように対数スケールで目盛が刻まれている。 A needle type audio level meter, for example, a VU (Volume Unit) meter, has a scale on a logarithmic scale so that a volume audible to humans can be measured.
特開2002−164754号公報(特許文献1)は、針の振りを大きくして動的表示効果を高め、音量の強弱を把握しやすくした音響装置を開示する。この音響装置は、電子ボリュームへ入力する信号の電圧レベルをレベル変換器で高めに変換し、切替スイッチによりレベル変換器からの出力と電子ボリュームからの出力を切り替えて、アナログメータに表示する。これにより、電子ボリュームの通常の調整位置でも、アナログメータの針を目盛いっぱいまで動かすことができる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-164754 (Patent Document 1) discloses an acoustic device that increases the dynamic display effect by increasing the swing of the needle and makes it easy to grasp the strength of the volume. This sound device converts the voltage level of a signal input to the electronic volume to a higher level by a level converter, and switches the output from the level converter and the output from the electronic volume by a changeover switch, and displays them on an analog meter. Thereby, the needle of the analog meter can be moved to the full scale even in the normal adjustment position of the electronic volume.
対数スケールで刻まれた目盛を有する従来のオーディオレベルメータでは、針の振れ幅が人間に聴こえる音量とマッチしていないという問題があった。 In the conventional audio level meter having a scale scaled on a logarithmic scale, there is a problem that the swing width of the needle does not match the volume that can be heard by humans.
本発明の目的は、オーディオレベルメータの針の振れ幅を人間に聞こえる音量とマッチさせることができるメータ駆動回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a meter driving circuit capable of matching the amplitude of a needle of an audio level meter with a volume that can be heard by a human.
本発明によるメータ駆動回路は、オーディオ信号を対数変換する対数回路を備える。対数回路は、オペアンプと、トランジスタとを含む。オペアンプは、オーディオ信号を受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、出力端子とを有する。トランジスタは、接地されるベースと、オペアンプの出力端子に接続されるエミッタと、オペアンプの反転入力端子に接続されるコレクタとを有する。 The meter driving circuit according to the present invention includes a logarithmic circuit for logarithmically converting an audio signal. The logarithmic circuit includes an operational amplifier and a transistor. The operational amplifier has an inverting input terminal that receives an audio signal, a non-inverting input terminal that is grounded, and an output terminal. The transistor has a base that is grounded, an emitter connected to the output terminal of the operational amplifier, and a collector connected to the inverting input terminal of the operational amplifier.
本発明によれば、対数回路は、トランジスタが有するベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との間の対数特性を利用することにより、針式オーディオレベルメータに供給すべきオーディオ信号を対数変換する。その結果、オーディオレベルメータの針の振れ幅が人間に聞こえる音量とマッチする。 According to the present invention, the logarithmic circuit logarithmically converts the audio signal to be supplied to the needle type audio level meter by utilizing the logarithmic characteristic between the base-emitter voltage and the collector current of the transistor. As a result, the amplitude of the audio level meter needle matches the volume that can be heard by humans.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
図1を参照して、本発明の実施の形態によるメータ駆動回路10は、針式オーディオレベルメータ12を駆動するために、半波整流ピークホールド回路14と、ゲイン切換回路16と、対数回路18と、加算回路20と、整流回路22と、減衰回路24とを備える。たとえばプリアンプ(図示せず)から出力されたオーディオ信号S1がメータ駆動回路10に入力される。メータ駆動回路10の出力信号S7は針式オーディオレベルメータ12に入力される。
Referring to FIG. 1, a
半波整流ピークホールド回路14は、入力されたオーディオ信号S1を半波整流し、かつ、そのピークを検出して保持する。半波整流ピークホールド回路14は、具体的には図2に示されるように、オペアンプ141及び142と、ダイオード143及び144と、キャパシタ145と、抵抗146〜149とを含む。ダイオード143のアノードはオペアンプ141の反転入力端子に接続され、カソードはオペアンプ141の出力端子に接続される。入力されたオーディオ信号S1は抵抗146を介してオペアンプ141の非反転入力端子に与えられる。抵抗147及びダイオード144は直列に接続され、オペアンプ141の出力端子とオペアンプ142の非反転入力端子との間に接続される。抵抗148はオペアンプ141の反転入力端子とオペアンプ142の反転入力端子との間に接続される。キャパシタ145及び抵抗149は互いに並列に接続され、オペアンプ142の非反転入力端子と接地GNDとの間に接続される。オペアンプ142の出力端子及び反転入力端子は短絡される。
The half-wave rectification peak hold
オペアンプ141はボルテージフォロワとして機能する。ただし、オーディオ信号S1の負成分はダイオード143及び144によって遮断される。オーディオ信号S1の正成分のみがキャパシタ145を充電し、キャパシタ145がオーディオ信号S1のピーク電圧を保持する。オペアンプ142もまたボルテージフォロワとして機能する。よって、オペアンプ142はキャパシタ145によって保持されたピーク電圧をそのまま出力する。入力されたオーディオ信号S1の電圧が保持されたピーク電圧よりも低い場合、キャパシタ145は抵抗149によって放電される。他方、入力されたオーディオ信号S1の電圧が保持されたピーク電圧よりも高い場合、キャパシタ145は再充電される。このような充放電を繰り返すことにより、オーディオ信号S1が急峻に立ち上がると出力信号S2も急峻に立ち上がるが、オーディオ信号S1が急峻に立ち下がっても出力信号S2は緩やかに立ち下がる。よって、音量が急に大きくなるとオーディオレベルメータ12の針は速やかに振れるが、音量が急に小さくなってもオーディオレベルメータ12の針はゆっくりしか戻らない。半波整流ピークホールド回路14の出力信号S1はゲイン切換回路16に入力される。
The
ゲイン切換回路16は、ゲイン(増幅率)をたとえば1倍又は10倍に切り換える。切り替えは、手動で行われてもよく、あるいは入力信号(半波整流ピークホールド回路14の出力信号)S2の大きさに応じて自動的に行われてもよい。ゲインが1倍の場合、入力信号S2はゲイン切換回路16を通過する。ゲインが10倍の場合、入力信号S2は10倍に増幅される。ゲイン切換回路16の出力信号S3は対数回路18に入力される。
The
対数回路18は、半波整流ピークホールド回路14及びゲイン切換回路16を介して入力されたオーディオ信号S1(ゲイン切換回路16の出力信号S3)を対数変換する。対数回路18は、具体的には図3に示されるように、オペアンプ181及び182と、NPNトランジスタ183及び184と、抵抗185〜190と、キャパシタ191及び192とを含む。好ましくは、NPNトランジスタ183の温度特性とNPNトランジスタ184の温度特性とはほぼ同じである。NPNトランジスタ183及び184は好ましくは互いに近接して設けられ、さらに好ましくは1つの半導体素子で形成される。
The
オペアンプ181は、半波整流ピークホールド回路14及びゲイン切換回路16を介して入力されたオーディオ信号S1(入力信号S3)を受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、出力信号S4を供給する出力端子とを有する。NPNトランジスタ183は、接地されるベースと、オペアンプ181の出力端子に接続されるエミッタと、オペアンプ181の反転入力端子に接続されるコレクタとを有する。入力信号S3は抵抗185を介してオペアンプ181の反転入力端子に与えられる。抵抗186は、オペアンプ181の出力端子に接続される一方端子と、他方端子とを有する。抵抗187は、抵抗186の他方端子に接続される一方端子と、接地される他方端子とを有する。オペアンプ182は、基準電圧Vrefを受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、NPNトランジスタ184のエミッタに接続される出力端子とを有する。NPNトランジスタ184は、抵抗186の他方端子及び抵抗187の一方端子に接続されるベースと、NPNトランジスタ183のエミッタに接続されるエミッタと、電源VCCに接続されるコレクタとを有する。よって、NPNトランジスタ183のエミッタは、NPNトランジスタ184及び抵抗186を介してオペアンプ181の出力端子に接続される。抵抗188は、オペアンプ182の出力端子とNPNトランジスタ183及び184のエミッタとの間に接続される。オペアンプ182の反転入力端子は抵抗189を介して電源VCCに接続される。オペアンプ182の非反転入力端子は抵抗190を介して接地される。
The
好ましくは、NPNトランジスタ183の異常発振を防止するために、キャパシタ191がオペアンプ181の反転入力端子と出力端子との間に接続される。好ましくは、NPNトランジスタ184の異常発振を防止するために、キャパシタ192がオペアンプ182の反転入力端子と出力端子との間に接続される。
Preferably, a
抵抗186の値をR1、抵抗187の値をR2とすると、出力電圧Voは入力電圧Vinと次の式(1)で表わされる関係を有する。
When the value of the
Vo=(R1/R2)×log(Vin/Vref) …(1) Vo = (R1 / R2) × log (Vin / Vref) (1)
図4は、入力電圧Vinと出力電圧Voとの間の特性を示す。 FIG. 4 shows the characteristics between the input voltage Vin and the output voltage Vo.
上記のように、対数回路18は、入力電圧Vin及び基準電圧Vrefの比を対数変換し、かつ、抵抗値R1及びR2の比によってゲインを変えることができる。入力信号Vinが基準電圧Vrefと等しい場合、ゲインに関係なく、対数回路18の出力電圧Voは0(ゼロ)になる。したがって、入力電圧Vinのレベルが大きい場合、対数回路18はその機能を十分に発揮する。たとえば、R1/R2が20の場合、入力電圧Vinが1000倍になった場合でも、出力電圧Voは+60dBになる。
As described above, the
ここで、オペアンプ182、NPNトランジスタ184、及び抵抗187〜190は、省略されてもよい。この場合、NPNトランジスタ183のエミッタは、抵抗186を介してオペアンプ181の出力端子に接続される。この場合でも、オペアンプ181及びNPNトランジスタ183は入力信号S3を対数変換することができる。
Here, the
しかしながら、この場合、入力電圧Vinと出力電圧Voとの間の特性は、NPNトランジスタ183の温度に応じて変動するおそれがある。バイポーラトランジスタは一般に、ベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との間の関係が温度に応じてシフトするという温度特性を有するからである。
However, in this case, the characteristic between the input voltage Vin and the output voltage Vo may vary depending on the temperature of the
したがって、このような温度特性を相殺するために、オペアンプ182、NPNトランジスタ184、及び抵抗187〜190を省略しない方が望ましい。
Therefore, in order to cancel out such temperature characteristics, it is desirable not to omit the
加算回路20は、対数回路18の出力電圧Voに所定のバイアス電圧Vbを加算する。加算回路20は、具体的には図5に示されるように、オペアンプ201と、抵抗203〜206とを備える。対数回路18の出力電圧Voは、抵抗202を介してオペアンプ201の反転入力端子に与えられる。抵抗203及び204は直列に接続され、電源VCCと接地GNDとの間に接続される。抵抗203及び204は、抵抗203の値をR3、抵抗204の値をR4とすると、次の式(2)で表わされるバイアス電圧Vbを発生する。
The
Vb=(R4/(R3+R4))×VCC …(2) Vb = (R4 / (R3 + R4)) × VCC (2)
バイアス電圧Vbは抵抗205を介してオペアンプ201の反転入力端子に与えられる。抵抗206は、オペアンプ201の反転入力端子と出力端子との間に接続される。オペアンプ201の非反転入力端子は接地される。
The bias voltage Vb is applied to the inverting input terminal of the
図4に示されるように、加算回路20の出力電圧は、抵抗202、205、206の値が同じである場合、対数回路18の出力電圧Voよりもバイアス電圧Vbだけ高くなる。なお、抵抗202、205、206の値を異ならせることにより、対数回路18の出力電圧Voに加算する所定のバイアス電圧を適宜設定することが可能である。
As shown in FIG. 4, the output voltage of the
整流回路22は、ダイオード(図示せず)を含み、加算回路20の出力信号S5を整流する。図4に示されるように、対数回路18の出力信号S5は負になる場合がある。整流回路22はこの負の出力信号S5を遮断する。これにより、オーディオレベルメータ12に逆電圧が印加され、オーディオレベルメータ12が破壊されるのを防止することができる。整流回路22の出力信号S6は減衰回路24に入力される。
The
減衰回路24は、反転増幅回路(図示せず)を含み、入力信号S6をオーディオレベルメータ12に適合するように「1」未満のゲインで増幅する。なお、減衰回路24の代わりに「1」以上のゲインで増幅する増幅回路が用いられてもよい。
The
以上、本発明の実施の形態によれば、対数回路18はNPNトランジスタ183が有するベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との間の対数特性を利用することにより、針式オーディオレベルメータ12に供給すべきオーディオ信号S1を対数変換する。その結果、オーディオレベルメータ12の針の振れ幅が人間に聞こえる音量とマッチする。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the
また、NPNトランジスタ183の温度特性がNPNトランジスタ184の温度特性によって相殺されるので、周辺温度が変動しても、オーディオレベルメータ12の針の振れ幅は変動しない。
Further, since the temperature characteristic of the
また、整流回路22が対数回路18の出力信号S4(本例では加算回路20の出力信号S5)を整流するので、対数回路18の出力信号S4から負成分が取り除かれる。その結果、オーディオレベルメータ12に逆電圧が印加されない。
Further, since the
また、対数回路18がオーディオ信号S1を対数変換しても、加算回路20が対数回路18の出力電圧Voに所定のバイアス電圧Vbを加算するので、オーディオ信号S1の入力レンジが広くなる。
Even if the
また、各種回路を保護するために、オーディオ信号が大きすぎるのか又は無信号なのかを判別する場合、半波整流ピークホールド回路14、ゲイン切換回路16、対数回路18、加算回路20、整流回路22、及び減衰回路24の出力のうち、いずれから信号を検出してもよい。半波整流ピークホールド回路14以降の出力であれば、直流信号を検出することができる。対数回路18以降の出力であれば、オーディオ信号のレベルが小さい場合、たとえば0〜−50dBVの場合でも、信号を容易に検出することができる。
When it is determined whether the audio signal is too large or no signal in order to protect various circuits, the half-wave rectification
半波整流ピークホールド回路14、ゲイン切換回路16、加算回路20、整流回路22、及び減衰回路24の中から選ばれる1又は2以上の回路は省略されてもよい。
One or more circuits selected from the half-wave rectification
対数回路18において、NPNトランジスタ183,184の代わりにPNPトランジスタを用いてもよい。また、オペアンプ182の反転入力端子は、抵抗189を介して電源VCCに接続され、かつ、他の抵抗を介して接地電位に接続されてもよい。この場合、抵抗189と他の抵抗によって電源電圧を分圧してVrefを調整できる。また、オペアンプ182の反転入力端子は、抵抗189を介して電源VCCに接続され、かつ、図示しないツェナーダイオードを介して接地電位に接続されてもよい(ツェナーダイオードのカソードがオペアンプ182の反転入力端子に接続される)。この場合、Vrefをツェナーダイオードによって設定できる。
In the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。 While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.
10 メータ駆動回路
12 針型オーディオレベルメータ
14 半波ピークホールド回路
16 ゲイン切換回路
18 対数回路
20 加算回路
22 整流回路
24 減衰回路
141,142,181,182,201 オペアンプ
183,184 NPNトランジスタ
146〜149,185〜190,202〜206 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (5)
オーディオ信号を対数変換する対数回路を備え、
前記対数回路は、
前記オーディオ信号を受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、出力端子とを有する第1のオペアンプと、
接地されるベースと、前記第1のオペアンプの出力端子に接続されるエミッタと、前記第1のオペアンプの反転入力端子に接続されるコレクタとを有する第1のトランジスタとを含む、メータ駆動回路。 A meter driving circuit for driving a needle type audio level meter,
It has a logarithmic circuit that logarithmically converts the audio signal,
The logarithmic circuit is
A first operational amplifier having an inverting input terminal for receiving the audio signal, a grounded non-inverting input terminal, and an output terminal;
A meter driving circuit comprising: a first transistor having a grounded base; an emitter connected to an output terminal of the first operational amplifier; and a collector connected to an inverting input terminal of the first operational amplifier.
前記対数回路はさらに、
前記第1のオペアンプの出力端子に接続される一方端子と、他方端子とを有する第1の抵抗と、
前記第1の抵抗の他方端子に接続される一方端子と、接地される他方端子とを有する第2の抵抗と、
基準電圧を受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、第1のトランジスタのエミッタに接続される出力端子とを有する第2のオペアンプと、
前記第1の抵抗の他方端子及び前記第2の抵抗の一方端子に接続されるベースと、前記第1のトランジスタのエミッタに接続されるエミッタと、前記第2のオペアンプの反転入力端子に接続されるコレクタとを有する第2のトランジスタとを含む、メータ駆動回路。 The meter driving circuit according to claim 1,
The logarithmic circuit further includes:
A first resistor having one terminal connected to the output terminal of the first operational amplifier and the other terminal;
A second resistor having one terminal connected to the other terminal of the first resistor and the other terminal grounded;
A second operational amplifier having an inverting input terminal receiving a reference voltage, a non-inverting input terminal grounded, and an output terminal connected to the emitter of the first transistor;
A base connected to the other terminal of the first resistor and one terminal of the second resistor, an emitter connected to the emitter of the first transistor, and an inverting input terminal of the second operational amplifier. And a second transistor having a collector.
前記対数回路の出力電圧に所定のバイアス電圧を加算する加算回路を備える、メータ駆動回路。 The meter driving circuit according to claim 1, further comprising:
A meter driving circuit comprising an adding circuit for adding a predetermined bias voltage to the output voltage of the logarithmic circuit.
前記対数回路の出力電圧を整流する整流回路を備える、メータ駆動回路。 The meter drive circuit according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
A meter drive circuit comprising a rectifier circuit that rectifies the output voltage of the logarithmic circuit.
オーディオ信号を対数変換する対数回路と、
前記対数回路の出力電圧に所定のバイアス電圧を加算する加算回路とを備える、メータ駆動回路。 A meter driving circuit for driving a needle type audio level meter,
A logarithmic circuit for logarithmically converting the audio signal;
A meter driving circuit comprising: an adding circuit for adding a predetermined bias voltage to the output voltage of the logarithmic circuit.
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