JPH01298579A - パルス幅変調信号再生回路 - 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〕 この発明は、パルス幅変調信号の可変速再生を行うパル
ス幅変調信号再生回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば三菱電機株式会社製造のＸ−８６型に示
された従来のデジタルテープレコーダを示すブロック接
続図を示し、図において、１は記録媒体である磁気テー
プ、２は再生ヘッド、１１はメインの再生系であるパル
ス符号変調回路（以下、ＰＣＭ復調回路という）、１３
はＰＣＭ復調回路１１によって復調されたアナログ信号
を出力する出力端子、１２はサブの再生系であるパルス
幅変調回路（以下、ＰＷＭ復調回路という）、１０はＰ
ＷＭ復調回路１２によりて復調セれたアナログ信号を出
力する出力端子、９は磁気テープ１の走行速度としての
再生速度を検知し、再生速度に比例したスピードデータ
を発生させるスピードデータ発生回路である。

次に動作について説明する。このデジタルテープレコー
ダではパルス符号変調（以下、　ＰＣＭという）および
パルス幅変調（以下、ＰＷＭという）両方式で、磁気テ
ープ上の別トラックに信号を記録しておき、再生時にＰ
ＣＭ方式、　ＰＷＭ方式の両方を再生できるようになっ
ており、それぞれ用途に合わせて再生する。ここでは、
　ＰＣＭ方式の方をメインの再生系、　ＰＷＭ方式の方
をサブの再生系と呼ぶ。

これら両方式で記録されるアナログ信号は磁気テープ１
上で、トラック位置は異なるが、磁気テープ１の長手方
向の位置は一致するようにしている。

通常、デジタルテープレコーダは、入力されたアナログ
信号を忠実に記録再生することが主目的であるため、テ
ープ速度を大幅に変化させて再生するのは困難だが、定
常速で再生すると高音質を得ることができ、これまでは
誤ル訂正符号等の処理を行いやすい上記ＰＣＭ方式が用
いられている。

しかし、一方で、再生音の頭出しや手切編集のための手
切ポイントの捜し出し、更に曲間をすばやく見つけるた
めのキューイングなど、再生速度を可変させる要求もあ
るため、音質は程々であるが可変速再生が容易なＰＷＭ
方式を用いて別トラックに記録する方法が用いられてい
る。

ここで、簡単にアナログ信号をＰＷＭ変調する概念を第
５図の信号波形図に示す。すなわち、第５図のａはアナ
ログ信号、第５図のｂは標本化定理によシ、上記アナロ
グ信号の周波数の２倍以上の周波数を持つのこぎシ波、
第５図のＣはＰＷＭ変調波形である。

このデジタルテープレコーダのＰＷＭ方式によるサブの
再生系は、第６図や第７図のように構成されている。

まず、第６図において、１は記録媒体である磁気テープ
、２は再生ヘッド、３は再生ヘッド２の出力の大小にか
かわらず常に一定の出力を出力できる自動利得制御回路
を備えたリードアンプ、４はこのリードアンプ３で再生
された信号を、ＰＷＭ波形に整形する波形整形回路、１
４〜１６はそれぞれカットオフ周波数が異なるローパス
フィルタ、９は磁気テープ１の走行速度、すなわち再生
速度を検知し、再生速度に比例したスピードデータを発
生するスピードデータ発生回路、１７はスピードデータ
発生回路９のスピードデータに応じて必要なカットオフ
周波数のローパスフィルタ１４〜１６のいずれかを選択
するセレクタ回路、１０はローパスフィルタ１４〜１６
によってＰＷＭ復調されたアナログ信号を出力する出力
端子である。

次に、もう一つの従来例である第７図について、その構
成を説明する。同図において、１は記録媒体である磁気
テープ、２は再生ヘッド、３は再生ヘッド２の出力の大
小にかかわらず常に一定の出力を出力できる自動利得制
御回路を持ったリードアンプ、４はこのリードアンプ３
で再生された信号を、２ｗＭ波形に整形する波形整形回
路、９は磁気テープ１０走行速度すなわち再生速度を検
知し、この再生速度に比例したスピードデータを発生さ
せるスピードデータ発生回路、８はスイッチドキャパシ
タ技術を用い、入力されるスピードデータによシ再生速
度に応じてカットオフ周波数をステップ状に可変できる
プログラマブルローパスフィルタ、１０はプログラマブ
ルローパスフィルタ８によってＰＷＭ復調されたアナ筒
グ信号を出力する゛出力端子である。

次に、第６図および第７図の各回路図について、その動
作を説明する。まず、この説明に先立って、ＰＷＭ方式
で記録された磁気テープ１を、走行速度を可変させて可
変速再生を行う際に、再生速度に応じてカットオフ周波
数を可変させねばならない理由を、簡単に説明する。

一般に、人間の可聴帯域は２０　Ｈｚ〜２０ＫＥ（ｚ程
度といわれ、可聴帯域全てをＰＷＭ変調するためには、
標本化定理によシ、最低ｆ８＝４０ＫＨｚの標本化周波
数が必要である。一方、　ＰＷＭ方式でデジタルテープ
レコーダに記録再生しようとすると、電磁変換系の制限
があシ、むやみに標本化周波数を上げることができない
。従りて、現実的には帯域を２０Ｈｚ〜１０−程度とし
、標本化周波数は２４ＫＨｚ　〜３０ＫＨｚ程度となっ
ている。

この標本化周波数のことをキャリア周波数とも呼ぶが、
このように標本化定理に基づいてアナログ信号を標本化
すると、第８図（ａ）に示すような元のアナログ信号の
周波数スペクトラム以外に、キャリア周波数ｆ、Ｃ標本
化周波数）、とのｆＩｌを中心としたサイドバンドと呼
ばれる第８図伽）に示すような新たな別の周波数スペク
トラムが追加される。従りて、ＰＷＭ変調された信号か
ら元のアナログ信号を復調するためには、追加された余
分な周波数スペクトラムを除いてやれば良く、そのため
にＰＷＭ変調された信号を、元のアナログ信号の周波数
スペクトラム範囲内ではパスバンドで、それ以上はアウ
トバンドとなるカットオフ周波数ｆ０ヲモツローパスフ
ィルタに通してやれば良込。

一方、記録時に、ある標本化周波数ｆ８でＰＷＭ変調し
て記録した磁気テープを、再生時に、テープ走行速度を
可変して可変速再生を行なうと、再生速度に比例して周
波数スペクトラムが変化し、第８図（Ｃ）に示すようＫ
、例えば再生速度が１／１０となると、元のアナログ信
号の周波数スペクトラムも１／１０となシ、標本化周波
数ｆＢもサイドバンドのスペクトラムも１／１０となる
。

従って、ＰＷＭ信号から元のアナログ信号を再生するた
めの復調フィルタであるローパスフィルタのカットオフ
周波数を固定にしたままにしておくと、標本化周波数、
サイドバンドといった標本化したことによって追加され
た余分な周波数スペクトラムが、上記ローパスフィルタ
のパスバンドに入って来て、再生音を著しく劣化させる
。

そこで再生速度に応じてカットオフ周波数を可変させる
必要がある。

次に、第６図について動作を説明する。

ある標本化周波数ｆｓでＰＷＭ記録された磁気テープ１
を再生ヘッド２で再生すると、その再生速度（テープ走
行速度）によ勺再生ヘッド２の出力レベルが変化するが
、リードアンプ３によシその入力の大小にかかわらず、
一定出力レベルになるように増幅され、その後波形整形
回路４によシ波形整形され、元のＰＷＭ信号を出力する
。

一方、スピードデータ発生回路９はテープ走行速度に比
例してスピードデータを発生し、このスピードデータに
もとづき、セレクタ回路１７が再生速度に応じたカット
オフ周波数を持つローパスフィルタ１４〜１６のいずれ
かを選択し、ＰＷＭ信号がそのローパスフィルタ１４〜
１６の１つを通過することによ、ｂ　ＰＷＭ復調され、
元のアナログ信号として出力端子１０に出力される。

一方、第７図の動作は次の通シである。

ある標本化周波数ｆｌｌでＰＷＭ記録された磁気テープ
１を再生ヘッド２で再生すると、その再生速度（テープ
走行速度）によシ、再生ヘッド２の出力レベルが変化す
るが、リードアンプ３によシその入力レベルの大小にか
かわらず、一定出力レベルになるように増幅され、その
後波形整形回路４によシ波形整形され、元のＰＷＭ信号
を出力する。

一方、スピードデータ発生回路９はテープ走行速度に比
例してスピードデータを発生し、このスピードデータは
プログラマブルローノくスフイルタ８に入力され、再生
速度に応じたカットオフ周波数のローパスフィルタにな
るようにプログラムされ、上記ＰＷＭ信号がこのプログ
ラマプルローノ（スフイルタ８を通過することによ、６
ｐｗＭ復調されて、元のアナログ信号として出力端子１
０に出力される。

この場合において、プログラマプルローノくスフイルタ
８にスイッチドキャノ（シタ技術を用いたものは、安価
であるが、プログラマブルローノくスフィルタ８でＰＭ
倍信号更に標本化しているので、上記例の周波数スペク
トラム成分以外に、更にプログラマブルローパスフィル
タの標本化周波数ＦＳによる周波数スペクトラム成分が
、第９図に示すように追加される。

なお、この時の折シ返し雑音成分としてＦｓ　−ｆＢが
最もレベルが高く、Ｆｓ−ｆＢの折シ返し雑音が再生速
度によって可聴帯域に入りてくると、再生音を著しく劣
化させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のパルス幅変調信号再生回路は以上のように構成さ
れているので、第６図に示すようにローパスフィルタ１
４〜１６として例えばパッシブローパスフィルタやアク
ティブローパスフィルタを用いるものでは、再生速度を
大幅に可変させたい場合に、再生速度に応じたカットオ
フ周波数を持つローパスフィルタ１４〜１６をさらに多
数個必要とし、不経済になるなどの問題点があった。ま
た、第７図に示すようにスイッチドキャパシタ技術を用
いたプログラマブルローパスフィルタ８を用いたもので
は、再生速度を大幅に可変させても、それに応じてカッ
トオフ周波数も可変できるという利点がある反面、プロ
グラマプルローノくスフイルタ８の入力信号を更に標本
化しているため、ＰｗＭ変調時の標本化周波数！８以外
にプログラマブルローパスフィルタ８の標本化周波数Ｆ
Ｂ　−サイドバンドが周波数スペクトラムに追加されて
おシ、プログラマブルローパスフィルタ８の標本化周波
数Ｆ、とＰＷＭ変調時の標本化周波数ｆ、との差、す々
わちＦ　、　−ｆ　、の周波数が折シ返し雑音となムそ
れが再生速度に応じて可聴帯域に入ると、再生音を著し
く劣化させるなどの問題点がありた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、再生速度を大幅に変化させても、それに応じ
てカットオフ周波数を可変できるとともに１上記折シ返
し雑音の発生を防止することによシ、再生音の劣化を防
ぐことができるパルス幅変調信号再生回路を得ることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るＰＷＭ信号再生回路は、波形整形回路の
ＰＷＭ信号からＰＷＭ変調時の標本化周波数成分を減算
器にて減算し、上記ＰＷＭ信号の周波数スペクトラムか
ら上記標本化周波数成分の周波数スペクトラムを削除し
た信号を、プログラマブルローパスフィルタに通過させ
て、２ｗＭ復調するようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるＰＷＭ信号再生回路は、波形整形後の
ＰＷＭ信号からＰＷＭ変調時の標本化周波数成分を削除
した信号をグログラマブルローノ（スフイルタに通過さ
せるため、プログラマプルローノくスフィルタの標本化
周波数ＦＢとＰＷＭ変調時の標本化周波数ｆＩＳとの間
の折シ返し雑音ＦＳ−ｆ８を削除でき、ＦＢ−ｆｓが可
聴帯域に入る様な再生速度になった場合にも、再生音を
劣化させないようにする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１は記録媒体である磁気テープ、２は再生
ヘッド、３は再生ヘッド２の出力の大小にかかわらず、
常に一定の出力を出力できる自動利得制御回路を有する
リードアンプ、４はリードアンプ３で再生された信号を
ＰＷＭ波形に整形する波形整形回路、５は波形整形回路
４で波形整形されたＰＷＭ信号に対し１８０’位相差を
持りたＰＷＭ信号を発生させる１８００位相器、６は波
形整形回路４で波形整形されたＰＷＭ信号と、１８００
位相器５で発生させた１８００位相差を持つＰＷＭ信号
とによシ、ＰＷＭ変調時の標本化周波数を発生させる標
本化周波数抽出器、７は波形整形回路４で波形整形され
たＰＷＭ信号と、標本化周波数抽出器６で抽出した標本
化周波数との間で減算を行う減算器、８はスイッチドキ
ャパシタを用い入力されるスピードデータによシカット
オフ周波数をステップ状に可変可能なプログラマブルロ
ーパスフィルタ、９は磁気テープ１の走行速度、すなわ
ち再生速度を検知し、再生速度に比例したスピードデー
タを発生させるスピードデータ発生回路、１０はＰＷＭ
信号がプログラマブルローパスフィルタ８を通過するこ
とによシ、復調されて元のアナログ信号に戻シ、そのア
ナログ信号を出力する出力端子である。

次に動作について説明する。

ある標本化周波数ｆ、でＰＷＭ記録された磁気テープ１
を再生ヘッド２で再生すると、再生速度（テープ走行速
度）の変化によシ、第２図（ａ）のように再生ヘッド２
の出力レベルが変化するが、リードアンプ３によシ、そ
の入力の大小にかかわらず、第２図伽）のように一定出
力レベルまで増幅され、その後波形整形回路４によシ第
２図（ｃ）のように波形整形され、元のＰＷＭ信号が出
力される。

波形整形回路４で出力されたＰＷＭ信号は、１８０°位
相器５を通ることによシ、第２図（ｄ）のように元のＰ
ＷＭ信号に対し、１８０°位相差を持ったＰＷＭ信号と
される。波形整形回路４で出力されたＰＷＭ信号と、１
８０°位相器５で発生させた１８０°位相差を持つＰＷ
Ｍ信号とを標本化周波数抽出器６に入力することで第２
図（ｅ）のようにＰＷＭ変調時の標本化周波数成分を抽
出し、その後、波形整形回路４で出力されたＰＷＭ信号
と、標本化周波数抽出器６で出力された標本化周波数成
分とを減算器７に入力することで、ＰＷＭ信号の持つ周
波数スペクトラムから標本化周波数成分を削除し、第２
図（ｆ）のような標本化周波数成分を削除したＰＷＭ信
号を得る。減算器７から出力される標本化周波数成分が
削除されたＰＷＭ信号は、再生速度に比例してスピード
データを発生させるスピードデータ発生回路９からのそ
のスピードデータによシ、再生速度に応じたカットオフ
周波数をプログラムするプログラマブルローパスフィル
タ８を通ってＰＷＭ復調され、第２図（ロ）のように元
のアナログ信号を出力端子１０に出力する。

上記の動作説明のうち、本質の部分を周波数スペクトラ
ムの角度から見てみたのが第３図で、第３図（ａ）は波
形整形回路４で出力されたＰＷＭ信号の主たる周波数ス
ペクトラム、第３図伽）は標本化周波数抽出器６で出力
される標本化周波数成分の主たる周波数スペクトラム、
第３図（Ｃ）は減算器Ｔにおいて、　ＰＷＭ信号の持つ
周波数スペクトラムから標本化周波数成分を削除した、
主たる周波数スペクトラム、第３図（ｄ）はプログ２マ
プルローバスフイルタを通過したあとの主たる周波数ス
ペクトラム（ただし、プログラマブルローパスフィルタ
８のカットオフ周波数ｆ０によりｆｃ以上周波数成分は
減衰される）である。

従って、プログラマブルローパスフィルタ８の標本化周
波数に対する折シ返し雑音のうち、レベルの高いＦｓ（
プログラマブルローパスフィルタ８の標本化周波数）−
ｆｓ（ＰＷＭ変調時の標本化周波数）の成分が削除され
るので、出力端子１０の再生音の質が向上する。

なお、上記実施例では記録再生方式にＰＷＭ方式を使用
したがＰＡＭ方式を使用しても、上記実施例と同様の効
果を奏する。

また、１チヤンネルのＰＷＭ信号を高周波クロックによ
シカラントし、そのカウント数よシ標本化周波数と等し
い方形波を作成し、この方形波信号を上記ＰＷＭ信号か
ら減算し、復調フィルタでアナログ信号に復調すること
もできる。

さらに、２チヤンネルのＰＷＭ信号を記録する際、１８
００の位相差をもたせて記録し、再生時に２チヤンネル
のＰＷＭ信号よシ標本化周波数と等しい方形波を作成し
、その信号をＰＷＭ信号から減算して、復調フィルタで
アナログ信号に復調することもできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればＰＷＭ変調されたＰＷ
Ｍ信号からＰＷＭ変調時の標本化周波数成分を削除した
後、入力データーによシカットオ７周波数をステップ状
に可変可能なプログラマブルローパスフィルタによりｐ
ｗＭ復調を行うように構成したので、プログラマブルロ
ーパスフィルタ特有の標本化周波数Ｆ、に対するＰＷＭ
変調時の標本化周波数ｆ８の差、すなわちＦｓ−ｆＢの
折シ返し雑音の発生を防止することができ、再生音質の
良好な再生速度可変型のＰＷＭ再生回路が得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるパルス幅変調信号再
生回路を示すブロック接続図、第２図は第１図のブロッ
ク各部の、動作説明をするための信号波形図、第３図は
第１図の動作説明をするための周波数スペクトラム図、
第４図は従来のデジタルテープレコーダにおける再生系
回路を示すブロック接続図、第５図はＰＷＭ変調の概念
を示す信号波形図、第６図および第７図は従来のパルス
幅変調信号再生回路を示すブロック接続図、第８図は第
６図に示すパルス幅変調信号再生回路の動作を説明する
周波数スペクトラム図、第９図は第７図に示すパルス幅
変調信号再生回路の動作を説明する周波数スペクトラム
図である。 ４は波形整形回路、７は減算器、８はプログラマブルロ
ーパスフィルタ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 再生されるパルス幅変調信号を波形整形する波形整形回
   路と、この波形整形回路から得たパルス幅変調信号とこ
   のパルス幅変調信号から抽出した標本化周波数成分との
   減算を行って、上記パルス幅変調信号の周波数スペクト
   ラムから上記標本化周波数成分の周波数スペクトラムを
   削除する減算器と、この減算器が出力するパルス幅変調
   信号を、上記再生の速度に応じたカットオフ周波数にて
   パルス幅復調するプログラマブルローパスフィルタとを
   備えたパルス幅変調信号再生回路。