JP3179838B2 - ノイズ検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＦＭ信号を使用
した無線通信機における受信信号のノイズレベルの検出
等に使用される、ノイズ検出回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＦＭ信号を使用した無線通信機等
として、ノイズ検出回路を使用したものが知られてい
る。図３は、かかるＦＭ無線通信機の一構成例を概略的
に示すものであり、ＦＭ復調回路３１の復調出力を、フ
ィルタ（例えば帯域通過フィルタ等が使用される）３２
を介して、ノイズ検出回路３３へ入力している。かかる
ノイズ回路３３は、弱電界時の受信信号のＳ／Ｎ比の悪
化を検出するために使用される。

【０００３】図４に、かかるノイズ検出回路３３の概略
構成を示す。図４において、入力端子４１から取り込ま
れた入力信号は、結合コンデンサ４２によって直流分を
除去された後、演算増幅器（以下、オペアンプと記す）
４３の正入力となる。また、このオペアンプ４３の負入
力には、電源４５により抵抗素子４４を介して、一定の
バイアス電位Ｖ₄₄が与えられる。

【０００４】このオペアンプ４３は、負帰還回路４６を
備えている。かかる負帰還回路４６は、オペアンプ４３
の出力と負入力との間に設けられた抵抗素子４７と、か
かる負入力とグランドとの間に設けられた抵抗素子４８
およびバイパスコンデンサ４９とによって構成されてい
る。

【０００５】ここで、バイパスコンデンサ４９は、オペ
アンプ４３の直流利得を「１」にして、このオペアンプ
４３の誤差や直流オフセット電圧の発生を防止するため
に使用される。また、この負帰還回路４６は、かかるバ
イパスコンデンサ４９によって、交流信号に対して接地
されている。したがって、オペアンプ４３の交流利得
は、抵抗素子４７，４８の抵抗値によって決定される。

【０００６】オペアンプ４３の出力は検波回路５０の正
入力となる。また、この検波回路５０の負入力には直流
電源５１が接続されており、これによって基準電圧Ｖ₅₁
が与えられる。検波回路５０から出力された信号は、平
滑用コンデンサ５２で整流され、コンパレータ５３の正
入力となる。ここで、基準電圧Ｖ₅₁は、バイアス電圧Ｖ
₄₄よりも高くなるように設定されている。上述のオペア
ンプ４３の出力レベルは電源４５および抵抗素子４４に
よって与えられるバイアス電圧Ｖ₄₄と等しくなるので、
このように基準電圧Ｖ₅₁をバイアス電圧Ｖ₄₄よりも高く
することにより、検波回路５０の出力（平滑用コンデン
サ５２による整流後の電圧信号）を、正入力（すなわち
オペアンプ４３の出力）が負入力（すなわち基準電圧Ｖ
₅₁）よりも大きいときはハイレベルとし、逆に正入力が
負入力よりも小さいときはローレベルとすることができ
る。

【０００７】また、このコンパレータ５３の負入力には
直流電源５４が接続されており、これによって基準電圧
Ｖ₅₄が与えられる。このような構成により、コンパレー
タ５３からは、正入力としての信号入力と基準電圧Ｖ₅₄
との差が検出され、ノイズ検出回路の出力として出力端
子５５から出力される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなノイズ検出
回路において、十分なノイズ検出感度を得るためには、
オペアンプ４３の利得を十分に高くすることが望まれ
る。ここで、オペアンプ４３の交流利得Ｇ_V は、上述の
ように、負帰還回路４６の抵抗素子４７，４８の抵抗値
によって決定され、次の式で与えられる。 Ｇ_V ＝（Ｒ₄₇＋Ｒ₄₈）／Ｒ₄₈ ＝ （Ｒ₄₇／Ｒ₄₈）＋１ …(1) なお、Ｒ₄₇は抵抗素子４７の抵抗値、Ｒ₄₈は抵抗素子４
８の抵抗値である。

【０００９】（１）式において、オペアンプ４３の利得
を十分に高くする（すなわち、Ｇ_V >>１とする）と、Ｒ
₄₇／Ｒ₄₈>>１となる。すなわち、抵抗素子４７，４８
は、Ｒ₄₇>>Ｒ₄₈となるように選ばれる。したがって、抵
抗素子４７としては高抵抗のものが使用され、抵抗素子
４８としては低抵抗のものが使用される。

【００１０】しかしながら、このように抵抗素子４８を
低抵抗とした場合、交流信号に対する接地を行うことが
できるようにするためには、バイパスコンデンサ４９の
静電容量を大きくしなければならない。このため、この
ノイズ検出回路を集積回路で形成する場合に、かかるバ
イパスコンデンサ４９を内蔵させることができず、外付
けにしなければならないという欠点が生じていた。

【００１１】また、上述のようにオペアンプ４３は負帰
還回路４６を備えているが、この場合、この負帰還回路
４６の利得（すなわち閉ループ利得）によって、オペア
ンプ４３の利得が小さくなる。したがって、交流利得を
十分に高くするためには、オペアンプ４３の開ループ利
得が閉ループ利得よりも十分に大きくなるようにしなけ
ればならない。しかしながら、このためには、オペアン
プ４３内に多数段の増幅回路を形成しなければならない
ため、回路構成が複雑となってしまうという欠点があっ
た。

【００１２】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであり、ノイズ検出感度に優れ、回路
構成が簡単で、且つ、外付け部品を必要としないノイズ
検出回路を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のノイズ検出回路
は、入力端子から入力された信号を増幅する第１の差動
増幅器と、この第１の差動増幅器から結合コンデンサを
介して入力した信号を増幅する第２の差動増幅器と、こ
の第２の差動増幅器の正負入力間に直流オフセット電圧
を印加するオフセット電圧印加手段と、前記第２の差動
増幅器の正出力および反転出力をそれぞれ入力してその
差にもとづいて検波を行う検波回路と、この検波回路か
ら出力された信号を整流する平滑用コンデンサと、この
平滑用コンデンサで整流された信号と基準電圧との差を
出力するコンパレータと、を具備することを特徴とす
る。

【００１４】

【作用】第１の差動アンプと第２の差動アンプとを用い
て二段の増幅器を構成し、且つ、これらの差動アンプを
結合コンデンサを用いて結合したことより、各差動アン
プの負帰還回路を不要とすることができる。したがっ
て、バイパスコンデンサを不要とすることができ、外付
け部品を無くすことができる。さらに、負帰還回路が不
要となることより、かかる負帰還回路による利得の減少
がなくなるので、その分だけ同一の利得を得るために必
要な差動アンプの回路規模は小さくなる。したがって、
ノイズ検出回路の回路構成を簡略化することができる。

【００１５】また、第２の差動アンプの入力に直流オフ
セット電圧を印加するオフセット電圧印加手段を設けた
ことにより、この第２の差動アンプの正出力および反転
出力をそのまま検波回路に入力して検波を行うことがで
きるので、この検波回路の出力は従来の２倍となる。し
たがって、第１の差動アンプおよび第２の差動アンプと
して、その分だけ利得の小さいものを使用することがで
きるので、これらの差動アンプの回路規模を小さくする
ことができ、回路構成を簡略化することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を用
いて説明する。図１は、本実施例に係わるノイズ検出回
路の構成を概略的に示す電気回路図である。同図におい
て、入力端子１から取り込まれた入力信号は、結合コン
デンサ２によって直流分を除去された後、第１の差動ア
ンプ３の正入力となる。また、この差動アンプ３の正入
力には、抵抗素子５を介して、電源４により一定のバイ
アス電位Ｖ₅ が与えられる。また、この差動アンプ３の
負入力には基準電位Ｖ₆ が供給されるが、この基準電位
Ｖ₆ も、抵抗素子６を介して、電源４から与えられてい
る。

【００１７】差動アンプ３の出力は、結合コンデンサ７
によって直流分を除去された後、第２の差動アンプ８の
正入力となる。また、この差動アンプ８の正負入力間に
は、オフセット電圧印加回路９によって、直流オフセッ
ト電圧Ｖ₉ が印加される。このオフセット電圧印加回路
９は、差動アンプ８の正入力端子に一端を接続された抵
抗素子９ａと、この抵抗素子９ａの他端に接続された電
源９ｂとによって構成されている。一方、差動アンプ８
の負入力には、抵抗素子１０を介して電源４から、基準
電位Ｖ₁₀が供給されているため、差動アンプ８の正入力
の電圧はＶ₁₀−Ｖ₉ となる。

【００１８】かかる差動アンプ８の正出力および反転出
力は、それぞれ検波回路１１の入力となる。この検波回
路１１では、これらの入力を用いて、ノイズ分の検波を
行って出力する。このように差動アンプ８の正入力（す
なわち差動アンプ３の出力）が直流オフセット電圧Ｖ₉
より大きいとき、検波回路１１の出力（平滑用コンデン
サ１２による整流後の電圧信号）はハイレベルになり、
逆に正入力が直流オフセット電圧Ｖ₉ よりも小さい時は
ローレベルとなる。

【００１９】検波回路１１の出力は、平滑用コンデンサ
１２の一端およびコンパレータ１３の正入力端子に接続
されている。また、この平滑用コンデンサ１２の他端
は、接地されている。かかる構成により、検波回路１１
から出力されたノイズ信号は、平滑用コンデンサ１２で
整流されてコンパレータ１３の正入力となる。また、こ
のコンパレータ１３の負入力には電源１４が接続されて
おり、これにより基準電位Ｖ₁₄が与えられる。したがっ
て、コンパレータ１４からは正入力としての信号入力と
基準電圧Ｖ₁₄との差が検出され、ノイズ検出回路の出力
として、出力端子１５から出力される。

【００２０】上述のように、本実施例のノイズ検出回路
では、増幅器を２個の差動アンプ３，８を用いて二段に
構成した。この場合、各差動アンプ３，８の利得を低く
しても、全体として大きい利得を得ることができる。例
えば、各差動アンプ３，８の利得をそれぞれ１０とした
場合、全体としての利得は１０×１０＝１００となる。
したがって、本実施例では、差動アンプ３，８として
は、利得の小さいものを使用する。

【００２１】また、第１の差動アンプ３の出力と第２の
差動アンプ８の正入力との間に結合コンデンサ７を設け
たので、差動アンプ３の出力の直流分は、この結合コン
デンサ６で除去される。したがって、差動アンプ３の誤
差やオフセット電圧は、差動アンプ８には入力されな
い。

【００２２】このように、本実施例のノイズ検出回路で
は、二段の利得の小さい差動アンプ３，８を使用し、且
つ、結合コンデンサ６を設けて差動アンプ３の誤差やオ
フセット電圧を除去することとしたので、これらの差動
アンプ３，８の負帰還回路が不要となる。このため、上
述の従来のノイズ検出装置（図４参照）で用いられてい
たバイパスコンデンサ４９は、本実施例のノイズ検出回
路では不要となる。また、結合コンデンサ２，７は小さ
い静電容量のもので十分なので、集積回路に内蔵するこ
とが可能である。このため、本実施例のノイズ検出回路
では、バイパスコンデンサが不要となる。

【００２３】また、本実施例のノイズ検出回路では、こ
のように差動アンプ３，８の負帰還回路が不要となるこ
とにより、負帰還回路によって利得が減少することがな
くなる。したがって、その分だけ差動アンプ３，８とし
て利得の小さいものを使用することができる。このた
め、差動アンプ３，８内にそれぞれ形成される増幅回路
の段数を少なくするすることができるので、ノイズ検出
回路の回路構成を簡単にすることができる。

【００２４】加えて、本実施例のノイズ検出回路では、
オフセット電圧印加回路９によって、差動アンプ８の正
負入力間に直流オフセット電圧Ｖ₉ を印加する構成とし
たので、この差動アンプ８の正出力および反転出力をそ
のまま検波回路１１に入力して検波を行うことができ
る。すなわち、本実施例の検波回路１１では、差動アン
プ８の正出力および反転出力の差を用いて検波を行って
いる。したがって、従来のノイズ検出回路（図４参照）
のように検波回路の負入力に基準電圧を供給する場合と
比べて、同じ回路構成で、出力信号を２倍にすることが
できる。すなわち、本実施例では、検出回路１１の利得
を従来の２倍にした場合と同じ出力を得ることができ
る。このため、本実施例のノイズ検出回路では、二段の
差動アンプ３，８による利得を従来のノイズ検出回路で
使用されていたオペアンプ４３の半分としても、この従
来のノイズ検出回路と同じ利得を得ることができる。よ
って、その分だけ差動アンプ３，８内にそれぞれ形成さ
れる増幅回路の段数を少なくすることができるので、こ
の点でも、ノイズ検出回路の回路構成を簡単にすること
ができる。

【００２５】このように、本実施例では、回路の構成が
簡単で、且つ、高い利得を得ることができ、従ってノイ
ズ検出感度に優れた、ノイズ検出回路を実現している。

【００２６】図２に、本実施例のノイズ検出回路の具体
的な回路構成の一例を示す。本図において、図１と同じ
符号を付した構成部分はそれぞれ図１と同じものを示
す。第１の差動アンプ３は、トランジスタ１６ａ，１６
ｂおよび定電流源１６ｃからなる１段の差動増幅回路
と、抵抗素子１７と、トランジスタ１８ａおよび定電流
源１８ｂからなるエミッタフォロアとによって構成され
ており、差動増幅回路で増幅された入力信号をエミッタ
フォロアでさらに増幅して出力する。

【００２７】また、第２の差動アンプ８は、トランジス
タ１９ａ，１９ｂおよび定電流源１９ｃからなる１段の
差動増幅回路と、抵抗素子２０ａ，２０ｂによって構成
されており、エミッタフォロアは備えていない。

【００２８】検波回路１１は、トランジスタ２１ａ，２
１ｂおよび定電流源２１ｃからなる差動増幅回路と、ト
ランジスタ２２ａ，２２ｂからなるカレントミラー回路
と抵抗素子２２ｃとによって構成されている。

【００２９】オフセット電圧印加回路９の電源９ｂは、
抵抗素子２３と定電流源２４とによって構成されてお
り、この定電流源２４によって抵抗素子２３に発生する
電圧降下を用いて、オフセット電圧を生成している。

【００３０】このように、本実施例では、差動アンプ
３，８を、あわせて２個の差動増幅器と１個のエミッタ
フォロアとで構成している。これに対して、従来のノイ
ズ検出回路（図４参照）で同じ利得を得たい場合には、
上述のように負帰還回路が必要なことや検波回路の負入
力を基準電圧としなければならないことにより、通常、
オペアンプ４３を３〜４段の差動増幅器で構成しなけれ
ばならなくなる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ノイズ検出感度に優れ、回路構成が簡単で、且
つ、外付け部品を必要としないノイズ検出回路を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるノイズ検出回路の構
成を示す電気回路図である。

【図２】図１に示したノイズ検出回路の要部の具体的な
回路構成を示す電気回路図である。

【図３】ノイズ検出回路を使用したＦＭ無線通信機の一
構成例を概略的に示すブロック図である。

【図４】従来のノイズ検出回路の一構成例を示す電気回
路図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２，７ 結合コンデンサ ３，８ 差動アンプ ４，１４ 電源 ５，６，１０ 抵抗素子 ９ オフセット電圧印加回路 １１ 検波回路 １２ 平滑用コンデンサ １３ コンパレータ １５ 出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03F 1/00 - 3/72 H04B 1/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力端子から入力された信号を増幅する第
   １の差動増幅器と、 この第１の差動増幅器から結合コンデンサを介して入力
   した信号を増幅する第２の差動増幅器と、 この第２の差動増幅器の正負入力間に直流オフセット電
   圧を印加するオフセット電圧印加手段と、 前記第２の差動増幅器の正出力および反転出力をそれぞ
   れ入力してその差にもとづいて検波を行う検波回路と、 この検波回路から出力された信号を整流する平滑用コン
   デンサと、 この平滑用コンデンサで整流された信号と基準電圧との
   差を出力するコンパレータと、 を具備することを特徴とするノイズ検出回路。