JPH03135210A - 自動利得制御回路付きアンチログ回路 - 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、広義には、信号に対してアンチログ（真数）
の機能を遂行する回路に関し、狭義には、入力のＤＣ（
直流）レベルとは無関係にＡＣ（交流）出力信号を生じ
させる自動利得調整回路を具備したアンチログ回路に関
する。アンチログ回路は、その入力にログアンプ（対数
増幅器）の出力を供給すると、入力信号のＡＣ成分の線
形ビデオ出力を発生する。

（従来の技術） スペクトル分析器のような計測器には、ユーザーが広範
囲の周波数を走査することができるようにするための回
路が具備されている。そのため、オペレータは信号の周
波数特性を分析し、ブラウン管のような表示装置に表示
して、その信号の周波数スペクトルの視覚表示を得るこ
とができる。スペクトル分析器は、一般に、動作可能な
ダイナミックレンジが非常に広いから、また分析される
信号の特性の故に、入力信号に対して対数応答を示すロ
グアンプ回路が頻繁に用いられる。入力信号のダイナミ
ックレンジを圧縮するログアンプの応答特性は、オーデ
ィオ信号やビデオ信号のような多種多様な信号を分析す
るのに適している。

ログアンプの部分に加えて、基本的な復調振幅情報を得
るための線形増幅器部分も必要である。このような線形
増幅器部は、例えば、放送／通信オーディオ信号をスピ
ーカに供給する、複合ビデオ信号をビデオモニタに供給
する、あるいは時間ドメインパルスの包絡信号をオシロ
スコープに供給する等のために用いられる。

従来のスペクトル分析器においては、一般に、線形信号
出力と対数信号出力を別々に得るために、完全に別個の
２系統のハードウェア回路が用いられる。このような従
来のスペクトル分析器は、いくつかのログアンプ段を直
列接続した増幅器チェーンと、いくつかの線形増幅器段
を直列接続した増幅器チェーンとが必要である。

どちらの増幅器チェーンも、変調検波器へ信号を供給す
るための中間周波増幅段に切り換え接続することができ
る。このような従来技術のスペクトル分析器の一つの問
題点は、上にも述べたように、ログアンプ回路用と線形
増幅回路用にそれぞれ完全に独立した別々の系統のハー
ドウェア回路を一式ずつ設けなければならないと言うこ
とである。そのため、増幅器等の回路素子が多数必要と
なる上、スペクトル分析器内部で大きなプリント回路基
板スペースか費やされる結果となる。

従来技術のスペクトル分析器のもう一つの問題点は、上
記のような別個の増幅器チェーンを中間周波増幅段に対
して切り換え断接しなければならず、そのため２つの増
幅器回路の利得を周期的に調整しなければならないと言
うことである。

最近では、上記のような別個の２つの増幅器回路を用い
る従来の技術に、スペクトル分析器のハードウェアとコ
ンピュータソフトウェアを組み合わせた技術が取って代
わった。そのスペクトル分析器には、やはりログアンプ
の増幅器チェーンと変調検波器が具備されている。しか
しながら、線形増幅器チェーンはなくなり、コンビニ−
タブログラムによって未圧縮入力信号の振幅を表すデー
タ値を計算するようになっている。このスペクトル分析
器システムは、これらのソフトウェアにより生成された
データ値をブラウン管上に表示する。しかしながら、こ
のシステムにも、オーディオ信号におけるスピーカ、ビ
デオ信号におけるビデオモニタのような外部装置を駆動
する復調線形出力信号を得るためにアナログ電圧信号を
、システムのどこからも得ることができないと言う問題
がある。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の目的は、対数信号から線形振幅信号を
得ることのできるアンチログ回路を１是イ共することに
ある。

本発明のもう一つの目的は、従来ログアンプと並列に設
けられていた線形増幅器を不要として、プリント配線基
板のスペース節約を達成したアンチログ回路を提供する
ことにある。

本発明のもう一つの目的は、線形出力信号を最大電圧に
調整する自動利得調整回路を具る１ηしたアンチログ回
路を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、ログアンプ出力信号のＤＣ
成分を除去することによって、アンチログ回路に要求さ
れるダイナミックレンジ条件を緩和することにある。

本発明のもう一つの目的は、線形増幅器部に可変利得段
を設ける必要のない自動利得調整回路を具備したアンチ
ログ回路を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、回路を一定の動作点に保つ
ことによって温度補償回路の必要規模を大幅に縮小した
自動利得調整回路を具備するアンチログ装置を提供する
ことにある。

本発明のもう一つの目的は、ログアンプ及び線形増幅器
の増幅器チェーンをそれぞれ別個に設けることなく対数
出力信号及び線形出力信号を共に発生し得る増幅器シス
テムを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明のアンチログ回路は、
信号を線形化する前に自動利得調整を行うようにしたも
のである。本発明のアンチログ回路は、そのダイオード
特性を利用するよう構成されたバイポーラトランジスタ
のような対数信号を線形信号に変換するためのアンチロ
グ手段、及び固定利得線形増幅器を有する。本発明のア
ンチログ回路は、さらに、固定利得線形増幅器のピーク
電圧出力を検出して反転積分器に供給するピーク検出回
路を有する。この回路は、線形出力信号の正の電圧スイ
ングと負の電圧スイングに対する積分器の時定数が異な
ることによって出力信号のピーク電圧を検出することが
できる。出力電圧が基準電圧を超えると、ピーク電圧を
表す誤差電圧が発生する。この誤差電圧は対数−線形変
換動作を実行中のトランジスタのベースに加えられて、
実質的に回路利得を制御する。対数ドメインにおいては
加算は乗算と等価であるから、増幅器の線形増幅器部に
可変利得段を設ける必要がな（なる。さらに、本発明の
アンチログ回路は、入力対数電圧のＤＣ成分を除去し、
所定の最大振幅に制御された線形電圧出力を発生する。

本発明のアンチログ回路は、好適にはログアンプと共に
用いられる。その場合、ログアンプの対数信号出力をア
ンチログ回路の入力に接続する。アンチログ回路の出力
はログアンプの入力対して線形関係を有する。

本発明の上記及びその他の目的並びに特徴及び長所につ
いては、以下の本発明の詳細な説明及び添付図面よりさ
らに容易に理解され、明らかとなるであろう。

（実施例） 以下、本発明をスペクトル分析器の中間周波段に使用す
る実施例により詳細に説明するが、これは全く例示説明
のみを目的とするものであり、本発明の一般性を何ら制
限するものではない。当業者であれば、本発明の特徴や
機能がスペクトル分析器以外の種々の用途にも利用する
ことが可能であると言うことは明らかであろう。

第１図は、従来技術における対数電圧出力及び線形電圧
出力を共に供給するための回路の一例のブロック図であ
る。この回路１０はログアンプ回路チェーン１２及び線
形増幅器回路チェーン１４よりなる。ノート１８に印加
される回路１０の入力は、この例においてはスペクトル
分析器の中間周波信号であり、ログアンプ回路チェーン
１２の入力端子２０及び線形増幅器チェーンの入力端子
２２に同時に供給される。スイッチ接点２６Ａ乃至２６
Ｃは回路機能の種類、即ち対数増幅か線形増幅かを選択
するために使用される。対数増幅機能を選択するときは
、スイッチ接点２６Ａ、　２６Ｂ及び２６Ｃがログアン
プ２８Ａ、　２８Ｂ及び２８Ｃの入力と出力を直列に接
続するよう同時に切り換えられる。この動作は、同時に
、スイッチ接点２６Ａをログアンプ２８Ａの出力端子３
０Ａへ切り換え、接点２６Ｂをログアンプ２８Ｂの出力
端子３０Ｂへ切り換え、接点２６Ｃをログアンプ２８Ｃ
の出力端子３０Ｃへ切り換えることよって行われる。

線形信号出力を得たい場合は、スイッチ接点２６Ａが線
形増幅器３２Ａの出力端子３４Ａへ切り換えられ、接点
２６Ｂ及び２６Ｃがそれぞれ線形増幅器３２Ｂ及び３２
Ｃの出力端子３４Ｂ及び３４Ｃへ切り換えられる。ここ
で、増幅器段は、中間周波増幅器に対して所望の利得を
確保するのに必要な段数が直列に接続されると言うこと
は容易に理解できよう。

ログアンプ回路チェーン１２または線形増幅器チェーン
１４の出力は増幅器１６の入力端子３６に接続されてい
る。増幅器１６はこれらのログアンプ回路チェーン１２
または線形増幅器回路チェーン１４より供給される信号
を増幅するために使用される。増幅器１６の出力は包絡
線検波器３８の出力は入力端子４０に接続されている。

包絡線検波器３８の出力端子４２より取り出される。

第２図は、本発明のスペクトル分析器の中間周波増幅器
の一部として用いた装置の一実施例のブロック図である
。第２図の回路５０は対数増幅器段５２Ａ、　５２Ｂ、
及び５２Ｃよりなる。中間周波信号はログアンプ段５２
Ａの入力端子５４に供給される。ログアンプ段５２Ａの
出力はログアンプ段５２Ｂの入力端子５６に接続されて
いる。ログアンプ増幅器段５２Ｂの出力はログアンプ段
５２Ｃの入力端子５８に接続されている。第２図には、
増幅段は３段しか示されていないが、当業者であれば、
この系の所望の利得を確保するためには、増幅段を必要
な数だけ直列に接続することができると言うことは容易
に理解できよう。

ログアンプ段５２Ｃの出力は増幅器６２の入力端子６０
に接続されている。また、増幅器６０の出力は包絡線検
波器６６の入力端子６４に接続されている。包路線検波
器６６は、この実施例ではダイオード検波器よりなり、
その機能は中間周波信号より情報あるいはビデオ信号を
復調することにある。復調されたベースバンドの対数信
号は検波器６６の出力端子に現れる。ログアンプ段５２
Ａ１５２Ｂ、　５２Ｃ，増幅器６２及び検波器６６を含
む適切なログアンプとしては、ヒユーレット・パラカー
ド社の製造、販売になるモデル７０９０３Ａに使用され
ているものがある。

本発明によれば、ベースバンド対数信号は出力端子６８
よりアンチログ回路８０へも供給される。

アンチログ回路８０の機能は第２図のブロック図に示さ
れている。アンチログ回路８０は、出力端子６８の対数
信号に積分器（反転積分器回路）８４からの自動利得補
正用誤差信号を結合する加算回路８２を有する。加算回
路８２の出力はアンチログデバイス８６の入力に接続さ
れている。アンチログデバイス８６の出力は線形増幅器
８７の人力に接続されている。線形増幅器８７の出力は
、ピーク検波器８８の入力端子９０に接続されている。

図示実施例においては、ピーク検波器８８はダイオード
検波器よりなる。ピーク検波器８８の出力は反転積分器
回路８４の入力端子９２に接続されている。積分器回路
８４の出力端子９４は、ＤＣ成分か除去された線形出力
信号が現れる。この出力信号は、オーディオ信号の場合
はスピーカの入力信号として、ビデオ信号の場合はビデ
オモニタの入力信号として用いることができ、あるいは
モニタ用としてオシロスコープやパルスアナライザに供
給することも可能である。

第２図の回路８０は、自動利得制御回路、すなわち積分
器回路８４の出力を加算回路８２によって包絡線検波器
６６の対数信号出力と結合するため、自動利得制御の設
計構成が簡略化されている。

この回路では、信号がまだ対数ドメインにある間に自動
利得制御が行われる。対数ドメインにおける加算は乗算
と等価あるから、加算回路８２が利得制御機能を有し、
そのためアンチログデバイス８６の後に可変利得段を設
ける必要がなくなる。

第２図の回路８０は大きなダイナミックレンジを持つ必
要はない。自動利得制御回路８４の出力は加算回路８２
へ供給されるが、この加算回路８２は対数ドメインで動
作しており、これによって対数信号は実際に利得制御さ
れる。その結果、回路８０は中間周波段の利得セツティ
ングと無関係な振幅制御されたＡＣ出力信号を発生する
。

回路８０は、自動利得制御回路はアンチログ回路をほぼ
一定の動作点に維持するため、再低温度補償も必要であ
る。

第３図は第２図の回路８０として用いることのできる具
体的回路構成の一例の回路図である。

第３図の回路は、包絡線検波器６６の出力端子６８より
ベースバンド対数信号を入力して、この信号を線形化す
ると共に増幅する。そして、線形化された信号のピーク
電圧が検波され、積分されて、誤差電圧が作り出される
。この誤差電圧は線形信号出力振幅を制御するために用
いられる。

出力端子６８のベースバント対数信号は入力端子１００
に接続されている。ポテンショメータ１０２は回路の利
得調整用である。入力端子１００で印加された電圧は抵
抗器１０１を介してバイポーラトランジスタ１０４のベ
ースに供給される。回路のこの点までは、信号は依然と
して対数ドメイン内にある。

バイポーラトランジスタはエミッタの出力電流がベース
の入力端子の指数関数になると言う特性を有する。その
ため、トランジスタ１０４のエミソク電流はそのベース
に印加される電圧に対して指数関係または対数関係を有
する。トランジスタ１０４のエミッタは増幅器１０６の
反転入力に接続されている。増幅器１０６（例えばＨＡ
２５２５型を用いることができる）は反転演算増幅器と
して接続されている。ポテンショメータ１０８は増幅器
１０６の入力オフセット電圧の調節用である。

反転増幅器１０６の出力は増幅器１１０　（やはりＨＡ
２５２５型を用いることができる）の非反転入力に接続
されている。非反転増幅器１１０の出力は増幅器１■２
（やはりＨＡ２５２５型を用いることができる）の反転
入力に接続されている。

増幅器１０６と１１２は反転増幅器であり、増幅器１１
０は非反転増幅器であるから、増幅器１１２の出力信号
は増幅器１０６の入力信号と同じ位相を有する。これら
３つの増幅器は所望の利得と帯域幅を得るために直列に
接続して使用される。第３図の実施例におけるこれらの
増幅段の帯域幅は１メガヘルツより大きい。

増幅器１１２の出力は出力トランジスタ１２０のベース
に接続されている。出力トランジスタ１２０は、第２図
の出力端子９４に接続された出力端子１２２に接続され
る外部負荷の駆動電流を得るためのエミッタフォロワと
して接続されている。

出ノｊ端子１２２に現れる信号は、復調された線形電圧
であって、以下に詳細に説明する自動利得制御回路によ
り１ボルトのピーク出力のような最大電圧に保持される
。

出力トランジスタ１２０のエミッタの出力電圧は、演算
増幅器１１２の利得を制御するフィードバック抵抗器１
２４に接続されいてる。トランジスタ１２０のエミッタ
は抵抗器１３０にも接続されている。他方、この抵抗器
１３０は、ショットキーダイオード１３４と抵抗器１３
２との並列回路に接続されている。これらの抵抗器１３
０．１３２及びショットキーダイオード１３４は全体と
してピーク検波器回路を形成している。このピーク検波
器の出力は反転積分器１３６に入力される。反転積分器
１３６は演算増幅器１４０　（例えばＨＡ２５２５を用
いることができる）と積分コンデンサ１４２とで構成さ
れいる。

出力トランジスタ１２０のエミッタにおける出力電圧の
正スイング時に、抵抗器１３２は順方向バイアスされた
ショットキーダイオード１３４によって実質上バイパス
される。そのため、積分器１３６の積分時間は抵抗器１
３０とコンデンサ１４２によって決定される。抵抗器１
３２の抵抗値は、通常抵抗器１３０より数千倍大きい。

出力トランジスタ１２０の出力信号の負スイング時には
、ダイオード１３４が逆方向バイアスされて、抵抗器１
３０及び１３２が回路に組み入れられる。その結果、抵
抗器１３２は抵抗器１３０より値が数千倍大きいため、
コンデンサ１４２の放電時定数は極めて大きくなる。こ
のように、出力電圧の正スイングと負スイングに対する
時定数が大きく異なる結果、積分コンデンサ１４２は、
実際上、トランジスタ１２０のエミッタに生じるビーク
出ノ〕電圧に充電された状態を保つことができる。スペ
クトル分析器の中間周波段に用いる場。、このピーク検
波器の時定数は、例えば、正電圧スイングに対して１０
０ミリ秒、負電圧スイングに対して５００ミリ秒とすれ
ば良い。

反転積分器１３２の非反転入力には抵抗器１６０及び＋
６２よりなる電圧分割器によって１ボルトの基準電圧か
与えられている。そのため、反転積分器１３６は出力信
号振幅が１ボルトを超えると誤差電圧を発生する。この
誤差電圧は、コンデンサ１５２と抵抗器１５４からなる
ローパスフィルタを通過した後、結線１５０を通ってト
ランジスタ１０４のベースの印加電圧に加算される。こ
のようにして、最終的に出力信号振幅を最大重ボルトに
制限する作用が得られる。

（発明の効果） 本発明の回路は数多くの長所を有する。第１に、利得制
御信号を対数ドメインにある入力信号に加算するため、
可変利得段を具備した線形増幅器は不要である。対数ド
メインにおける加算は線形ドメインにおける乗算と等価
であるから、対数信号をアンチログデバイスによって処
理する前にトランジスタ１０４のベースで対数入力信号
と誤差信号とを加算することによって利得制御を行うこ
とができる。第２には、ＡＣ信号をあらゆる入力電圧振
幅に対して１ボルトのピークレベルに保つよう、ピーク
検波回路及び積分回路によって入力信号の全てのＤＣ成
分が除去される。その結果、本発明の回路は、線形増幅
器回路が通常必要とするような広いダイナミックレンジ
は不要であり、また再生変調信号は中間周波段の増幅器
利得セツティングとは無関係に再生することができる。

以上、本発明を一特定の実施例により説明してきたが、
当業者であれば本発明に対して種々の変更、修正、及び
改良を行うことは容易である。このような変更、修正、
及び改良は本願中に明確に記載されていなくとも、本願
の一部をなすものであり、本発明の要旨及び範囲内に包
括されるものとする。例えば、本発明の線形化回路をス
ペクトル分析器以外の電子装置に用いることが可能なこ
とは当業者にとって明白である。従って、以上の本願の
説明はもっばら例示説明を目的となすものであり、本発
明に対し何ら制限的な意味を課すものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、別の独立したログアンプチェーン及び線形ア
ンプチェーンを用いた従来技術の中間周波数増幅段の概
略的ブロック図である。 第２図は、中間周波数アセンブリ内の本発明の詳細な説
明した概略的ブロック図である。 第３図は、第２図に示す機能を実行するために用いるこ
とができる回路の概略図である。 ５０・・・回路、 ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ・・・対数増幅器、５４．５６
．５８，６０．６４・・・入力端子、６２・・・増幅器
、 ６６・・・包絡線検波器、 ６８・・・出力端子、 ８０・・・アンチログ回路、 ８２・・・加算回路、 ８４・・・積分器、 ８６・・・アンチログ回路、 ８８・・・ピーク検波器、 ９０．９２・・・入力端子、 ９４・・・出力端子、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　第２の信号が第１の信号の指数関数となるように、
   前記第１の信号を前記第２の信号に変換するためのアン
   チログ手段； 前記第２の信号を増幅して、出力信号を発生するための
   増幅器手段と； 前記出力信号のピーク振幅を検出して、前記ピーク振幅
   が基準電圧を越えた場合に誤差信号を発生するためのフ
   ィードバック手段と；さらに、 入力信号と前記誤差信号を加算して、前記アンチログ手
   段に対する前記第１の信号発生するための手段とから成
   ることを特徴とする、アンチログ回路。