JPS61158224A - 帯域制限回路 - 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、信号の振幅を圧縮・伸張することによジ、
録音媒体のダイナミックレンジを拡大するノイズリダク
ション回路において、録音媒体の高域飽和の影響を回避
するために使用される帯域デイオ信号が必要とするダイ
ナミックレンジに対して充分ではない。特にテープ速度
が遅く、トラック幅の狭いコンパクトカセットなどのよ
うな記録媒体１は、ダイナミックレンジの不足が顕著フ
ある。この欠点をカバーする手段として周知のノイズリ
ダクション回路が用いられ、記録時に信号のダイナミッ
クレンジを圧縮し再生時に伸張することによってダイナ
ミックレンジの不足を補っている。

ノイズリダクション回路としては種々の方式が考案され
ているが、［ドルビー・ノイズリダクション方式］の商
品名１知られる方式が著名で、かつ広く普及している。

ドルビー・ノイズリダクション方式も目的に応じ、いく
つかの種類があり、民生用に広く普及しているのは「Ｂ
方式」、［Ｃ方式」と呼ばれる方式ｔある。Ｃ方式はＢ
方式の発展方式〒１約２０　ｄＢのノイズ改善効果を持
つ。

第６図にそのうち、ＰルビーＣ方式を採用したノイズリ
ダクション回路α〔の−例を示す。

端子（１）に供給された入力信号は、圧縮回路（２）に
よってダイナミックレンジが圧縮された状態を記録媒体
（３）に録音される。再生時、再生信号は伸張回路（４
）により伸張復元されて出力端子（５）に取シ出される
。圧縮回路（２）と伸張回路（４）は、互いに対称な構
成を持ち、かつ対称な動作をする。

圧縮回路（２）は高しくル段αυと低レベル段（１）と
１構成され、高レベル段αＢは帯域制限回路αＪのほか
単位利得を持つ主信号路α転副信号路内に設けられた可
変高域フィルタα鴎、この可変高域フィルタ＜Ｉｓを制
御する制御回路（ｌＥ９及び主信号と副信号を加算する
加算回路αηから成る。

これに対し、低レベル段αのは、主信号路を形成する飽
和防止回路α樟、副信号路を形成する可変高域フィルタ
翰、その制御回路００及び主信号と副信号を加算する加
算回路（２Ｄから構成される。

伸張回路（４）は圧縮回路（２）と対称な回路構成とな
され、従って高レベル段Ｇυは主信号路６４）、副信号
路内に設けられた可変高域フィルタＧ（５）、これを制
御する制御回路（ト）、副信号を減算する加算器ｌ３７
）及び帯域制限回路α３）とは逆の周波数特性に選定さ
れた帯域制限回路（至）と１構成される。同様に、低レ
ベル段０２は、飽和防止回路（ＩＩと逆特性に選定され
た主信号路内の飽和防止回路（至）、副信号路を形成す
る可変高域フィルタＣ３傷、これを制御する制御回路（
４０及び再生信号から副信号を減算するだめの加算器（
４υと！構成される。

さて、このノイズリダクション回路α〔の圧縮、伸張動
作を第７図を参照して説明すると、曲線６Ｉ）。

６４）及びＩ！ｉ′７）は圧縮回路（２）の周波数特性
を示し、曲線（！５ａ　、　ｌ！５５１及び６杓は伸張
回路（４）の周波数特性を示す。

これら曲線の高域増強若しくは減衰特性は、低レベル段
ｅｚ　、　Ｃ３３及び高レベル段ａυ、Ｇυの夫々−ｔ
？１０ｄＢ増強若しくは減衰されてトータル２０　ｄＢ
の増強若しくは減衰と彦される。

さて、無信号状態ｆは可変高域フィルタ（１つ、ａｌの
カットオフ周波数は曲線ｌ！５１）に示すように最も低
下した状態にあり、信号が入力すると制御回路（１６）
　。

（社）の出力で可変高域フィルタ（Ｉｓ　、　（１１の
カットオフ周波数が上昇する。例えば、第７図曲線６漠
に示すようなスペクトルをもつ入力信号が供給されたと
きには、曲線６４）ｆ示すように周波数特性が変更され
、また曲線（４）に示す入力信号が供給されたときには
、曲線δη１示すように周波数特性が変更される。なお
、信号レベルが大きい程、また入力周波数が高い程、カ
ットオフ周波数の上昇幅が大きくなる。

曲線（至）、（ト）のような入力信号のとき、伸張回路
（４）に設けられた可変高域フィルタ（ハ）、　Ｃ３１
は曲線６！９゜（至）ｆ示されるようなカットオフ特性
となされる。

ところで、このようなノイズリダクション回路０Ｉにお
いては、圧縮記録された信号が完全に伸張復元されるた
めには、記録された信号と再生された信号が等しくなけ
ればならない。再生された信号が利得、周波数特性の誤
差あるいは飽和等により、記録された信号と差異を持つ
場合には、圧縮動作と伸張動作の対称性がくずれ、完全
には伸張復元できなくなる。特にテープ速度の遅いコン
Ａクトカセットでは、磁気テープの高域飽和を考慮しな
ければならない。

すなわち、この種の磁気テープの飽和レベルは第８図曲
線１１）”ｔ’示すようになるのに対し、音楽信号のス
ペクトルの最大値は曲線Ｉ′ＩＪのようになる。

このように中低域の飽和レベルは一般的に信号に°紛し
て余裕があるが、高域〒は飽和レベルの急激外低下によ
りネ足気味となる。

ノイズリダクション回路（ＩＩを用いない場合には、入
力信号が飽和レベルを若干越えたとしても実用上問題な
い。なぜなら、この飽和は高域部のみで発生し、時間率
にすると瞬時に過ぎないからである。

しかし、ノイズリダクション回路０〔を使用すると、こ
の飽和の影響は中低域まｆ及び、かつ時間率的にも瞬時
ｆはカく平均レベルにも影響を及ぼす。というのは、こ
の高域飽和が圧縮動作と伸張動作の対称性をくずすため
、中低域の信号もその影響を受け、かつ圧縮動作、伸張
動作は、ある時定数を伴なって行なわれるため、時間的
にも飽和の瞬間のみではなく、尾をひいて影響を受ける
。

このように、ノイズリダクション回路α［相］を用いる
と、高域飽和の影響が拡大される。そのため、高レベル
段συには第６図に示すような帯域制限回路ａ′５が設
けられている。すなわち、帯域制限回路（１３１におい
て、第８図曲線６３）に示すように信号の高域成分を予
め抑圧した上！圧縮回路（２）に信号が供給される。こ
のように高域部を抑圧すれば、高域飽和を回避〒き、磁
気テープの飽和特性とのノ々ランスを取ることができる
。抑圧を受けた高域は、再生時に逆特性を持つ帯域制限
回路Ｃ３３）によって復元される。

第９図に帯域制限回路０皺の望ましい特性を示す。

理想的な特性は磁気テープの飽和レベルが急速に低下す
る１０ｋＨ２付近から利得が低下し始め、可聴帯域上限
の２０ｋＨｚ付近から一定利得となる特性！ある。しか
し、簡単な回路によってこのような特性を満たすことは
実際には困難である。

要求される特性と、現実的な回路構成の妥協策として、
ドルビーノイズリダクション回路のＣ方式では、第１０
図Ａに示すようｆｒ、ＬＣ直列共振回路を用いている。

あるいは、また本出願人が先に「特開昭５９−１２６３
７号公報」において提案したように、第１０図Ｂに示す
如くコイルＬ及び一対のコンデンサＣ１，Ｃ２−Ｑ構成
された共振点、***振点を有するＬＣ並列共振回路が用
いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このように帯域制限回路０３）として上述し
たようなＬＣ型の共振回路を使用する場合には次のよう
な問題を惹起する。

１、　コイルＬを用いるため、他の回路と結合しゃすく
、特に録音時、交流ノ々イアス信号を拾いやすく、誤動
作の原因となる。

２、　コイルＬは、構造的にみて抵抗やキャノソシタに
比較して素子値精度が劣シ、正確な特性が得に＜＜、そ
のため調整を必要とし、コスト的にも高価である。

さらに、第１０図Ａに示される共振回路の周波数特性は
、第１１図に示されるものとなるため、直列共振周波数
（２０ｋＨｚに設定されている）以上フは抑圧効果が急
速に低下する。

そのため、高域が伸びている信号を記録、再生する場合
には、第８図から明らかなように圧縮、伸張動作の対称
性がくずれ、また、記録、再生信号が可聴帯域外に現わ
れる高調波歪み成分や混変調歪み成分の影響を受は易く
なる。

そこで、この発明はこのような従来の問題点を解決した
ものであって、他の回路からの誘導を受けることなく、
無調整化を達成マき、しかも圧縮、伸張動作の対称性を
保ちうるノイズリダクション回路に適用して好適な帯域
制限回路を提案するもの１ある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上述の問題点を解決するため、この発明ｆは第１図に示
すように、信号路に設けられた第１の抵抗器Ｒ１とＣＲ
フィルタ部（１３Ａ）、（３３Ａ）とで構成される。

ＣＲフィルタ部（１３Ａ）は直列接続された第１及び第
２のコンデンサＣＩ、Ｃ２、これらコンデンサＣ１，Ｃ
２に対し並列接続された第２の抵抗器Ｒ２、コンデンサ
ｃ１．　Ｃ２の接続点ｑに接続された第３の抵抗器Ｒ３
、ＣＲフィルタ部（１３Ａ）の出力端子に得られる信号
を増幅して第３の抵抗器Ｒ３に供給する増幅器１７６）
と１構成され、その利得Ａは、Ｏ＜Ａ＜１に選定される
。

〔作用〕

上述の構成によれば、ＣＲフィルタ部（１３Ａ）のフィ
ルタ特性は第２図曲線（９３のようになり、またこのＣ
Ｒフィルタ部（１３Ａ）のインピーダンスは周波数特性
をもつの１、このインピーダンスＺｏと第１の抵抗器Ｒ
１のレジスタンスとによって第４図曲線（１１１）のよ
うな利得特性をもつから、帯域制限回路α東の総合の周
波数特性は第４図曲線（１１２）のようになり、ディッ
プ周波数ｆｏ以上の周波数帯域の利得が充分抑圧された
ものとなる。

従って、ＬＣ型の共振回路を使用しない↑、すなわちＲ
Ｃ素子のみで目的とする周波数特性が得られる。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係る帯域制限回路を、第６図に示し
たＰルビーＣ方式のノイズリダクション回路に適用した
場合の一例を示す系統図である。

同図において、０段は信号録音系に設けられたこの発明
に係る帯域制限回路、（ハ）は信号再生系に設けられた
帯域制限回路１、上述の帯域制限回路（１３）とはその
周波数特性が逆特性となるように設定される。Ｃ３，σ
騰は帯域制限回路α３）　、　Ｃ３：１１を除いた圧縮
回路及び伸張回路を示す。

帯域制限回路（１３１は次のように構成される。すなわ
ち、入力信号路にはこれと直列に第１の抵抗器Ｒ１とＯ
Ｒフィルタ部（１３Ａ）が接続される。Ｃｕ１ｔフィル
タ部（１３Ａ）は直列接続された第１及び第２のコンデ
ンサＣ１，Ｃ２を有し、これらと並列に第２の抵抗器Ｒ
２が接続されると共に、第２のコンデンサＣ２側に得ら
れる出力信号は増幅器σｅ及び第３の抵抗器Ｒ３を介し
て、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点ｑに帰還される。

第２の抵抗器Ｒ２の抵抗値をｎＲＯに設定した場合、第
３の抵抗器Ｒ３の抵抗値はＲＯ／ｎに設定され、また増
幅器σｅの利得Ａは、０〈Ａ〈１に選ばれる。

この例ｆは、１よりわずかに小さな利得Ａに設定されて
いる。

伸張回路（４）側に設けられた帯域制限回路Ｃ３濠は上
述の帯域制限回路（１３Ｊと対称的に構成されるが、そ
の周波数特性は逆特性となるように主信号路上に演算増
幅器（ハ）が設けられ、これに伸張回路（ハ）の出力と
ＯＲフィルタ部（３３Ａ）の出力が供給されるようにな
されている。

さて、上述したＯＲフィルタ部（１３Ａ）は第３図に示
す周知の橋絡Ｔ型回路に増幅器ａｅを付加した構成とな
されておシ、橋絡Ｔ型回路の伝達関数Ｔ（ｓ）は、 マ与えられ、これは、第１０図Ａに示したＬＣ型直列共
振回路の伝達関数と同じディップ特性を有し、第２図曲
線（９１）に示すような周波数特性となる。

しかし、この伝達関数は、分子及び分母の一次の項が独
立マないため、プツシの深さを最適（約１２　ｄＢ　）
に設定すると、その周波数特性が第２図のようになだら
かになシ過ぎ、実用にならない。

アップを急峻な幅の狭い特性とするために、この発明マ
は利得Ａの増幅器６ｅが設けられており、この増幅器σ
ｅを接続することによって、その伝達関数は ・・・・・・・・・（２） となシ、−次の項を分子、分母において独立に設定する
ことができる。その結果ディップの深さと幅を独立に設
定でき、例えば第２図曲線（９のに示すような周波数特
性に設定することができる。

すなわち、ＯＲフィルタ部（１３Ａ）の伝達関数を、簡
略化のため、中心周波数を１　（ｒａｄ／ｓｅｃ　）に
正規化すると、次式１表わされる。

中心周波数（Ｓ＝ｊ　）ｆｆｉは、Ｔ（Ｓ）＝Ｑａ／Ｑ
ｂ　（Ｑａ　。

Ｑｂは一次の項の係数）１あるから、ディップの深さけ
Ｑｂ／Ｑａに依存する。従って、ディップの深さが決ま
れば、ＱａとＱｂＯ比は一義的に定まる。

次にディップの幅について考える。３　ｄＢ減衰した周
波数の幅をディップの幅と定義すると、ＩＴ（Ｓｌ−１
／１／Ｔを満たす角周波数を求めればよい。条件として １）　　Ｑａ＜Ｑｂ（７′イツゾの深さがある程度深い
）２）Ｑａ＞１（ディップの幅が狭い） という条件では、３ｄＢの減衰は概略 ω＝１士函　・・・・・・・・・（４）の角周波数ｆ発
生する。これは２次伝達関数の一般的性質！ある。従っ
て幅の狭いディップを発生するには、ＱａとＱｂＯ比を
保ちつつ、Ｑａを大きくしなければ彦らない。

一方橋絡Ｔ型回路の伝達関数は、（１）式に示すも（７
）−ｔ’あッテ、コノ（１）式を”ｏ　＝　（１／ＣＲ
ｏ　）とＱａ　、　Ｑｂを用いて表わすと、 となる。ここにＱａ　、　Ｑｂは次式で与えられる。

Ｑａ　＝　ｎ　／　（２＋　Ｒ２）　　−−・（６）Ｑ
ｂ　＝　ｎ　／　２　　　　　　・・・・・−・・（７
）この式から明らか力ようにｎを大きくするとＱｂは任
意に大きくなるが、Ｑａは逆に小さく彦る。従って、デ
ィップの深さを浅くすると幅が広がシ、所定の特性が得
られなくなる。

これに対し、この発明のように増幅器σｅを付加したＣ
ＲＲｄルタ部（１３Ａ）のＱａ　、　Ｑｂは、Ｑａ＝ｎ
／（２＋ｎ２（１−Ａ））　　・・・−・−（８）Ｑｂ
　＝　ｎ　／　２　　　　　　　　　　・・・・・・・
・・（９）と与えられるから、Ｑａを独立に設定するこ
とができる。

従って、第２図曲線（９２として示すように所定のディ
ップ（ディップ周波数はｆｏ）の深さを保ち、比較的狭
い幅の周波数特性を得ることができる。

ＣＲＲｄルタ部（１３Ａ）の周波数特性を定性的に説明
するならば次のようなことになる。

すなわち、増幅器σｅの出力信号レベル、つまシノード
（ハ）の信号しＲルが相対的に大きい周波数ｆは、増幅
器σ０は、減衰をよシ減する方向に作用する。従ってデ
ィップ周波数ｆＱ−ＩＩ’はノーＦ″（ハ）の信号レベ
ルが小さいので、増幅器（７６）の影響が少なくなって
、ディップ量はあまり変化しない。

これに対し、ディップ周波数ｆｏからずれたｆｌの周波
数雫は、ノード（ハ）の信号レベルが大きいの〒第３の
抵抗器Ｒ３を流れる電流が減少し、減衰量が減少する。

その結果、曲線（９乃の如く、幅の急峻なディップ特性
を実現することができる。

さて、この発明では上述したような周波数特性を有する
ＣＲＲｄルタ部（１３Ａ）に対し、第１の抵抗器Ｒ１が
直列接続されており、ＣＲＲｄルタ部（１３Ａ）を入力
側からみたインピーダンスをＺｏとした場合、帯域制限
回路（１３１はＲ１とＺｏの直列回路となり、その中点
より出力が得られるものと等価になる。そして、この場
合インピーダンスＺｏ　ハ低域では高く、高域では低下
する。その結果ノード（１０２）の利得は、第４図曲線
（１１１）に示すように高域１低下する高域減衰特性と
なる。

従って、帯域制限回路α弘の総合的な伝達特性は、第２
図曲線（９のと、第４図曲線（１１１）を合成した第４
図曲線（１１２）のような特性となる。

これによれば、ＣＲＲｄルタ部（１３Ａ）のディップ特
性と上述した高域減衰特性を合成することが１きるため
に、ディップ特性が急峻になると共に、ことが１き、入
力信号の高域成分を有効に抑圧することがマきる。

なお、ＣＲＲｄルタ部（１３Ａ）の変形として、コンデ
ンサと抵抗器を完全に置換したような変形橋絡Ｔ型回路
も考えられるが、このような変形回路ｆｆｉハその入力
インピーダンス特性が、この発明のものとは異ってしま
うために適用することが１きない。

第５図はこの発明の他の例を示し、この例では圧縮回路
（２）を伸張回路（４）としても使用するようにした場
合受ある。これは、通常ノイズリダクション回路では圧
縮動作と伸張動作が同時に行なわれることがないからで
ある。

入力端子（１２１）と帯域制限回路０３）との間には演
算増幅器（１２３）が設けられ、その出力端に上述した
圧縮回路（２）が接続されると共に、再生出力端子（１
２４）が導出される。なお、端子（１２５）は録音出力
端子である。演算増幅器（１２３）の反転入力端子には
切替スイッチ（１２２）が設けられ、録音時すなわち圧
縮動作時は演算増幅器（１２３）の出力が抵抗器Ｒｅ　
、　Ｒｄ　Ｍ分圧されて供給され、再生時すなわち伸張
動作時には出力端子（１２５）に得られる出力が抵抗器
Ｒｅ　、　Ｒｆ　Ｍ分圧されて供給されるように切替え
制御される。従って、演算増幅器（１２３）は圧縮動作
時、定利得の増幅器として動作し、伸張動作時は圧縮回
路（２）全体を負帰還路に取シ込む構成とカるから、こ
の回路全体は伸張回路として動作する。

なお、帯域制限トシ路０りにおいて、抵抗器Ｒａ　、　
Ｒｂで第１の抵抗器Ｒ１がへ唆されるが、これら抵抗器
Ｒａ　、　Ｒｂは通常のノイメ′１ダクション回路←〔
において信号記録時、入力信号Ｊ所定レベルま１減衰さ
せる抵抗減衰器として使用′れているものｆあつて、本
例ｔはこれらを第１の抵抗器Ｒ１としても使用した場合
↑ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明マはＲ，Ｃの無誘導受動
素子だけで所定の周波数特性を有する帯域制限回路を構
成することができるから、従来に比し次のような特徴を
有する。

１、　　ＣＲ回路のみで構成しであるために、誘導によ
る結合を生じない。特に交流、？イアス信号による誘導
を軽減できる。

２、　　ＣＲ回路ｆ構成しであるため、ＬＣ回路よシ素
子値精度を高めることが〒き、とれによって特性精度を
向上でき無調整化が可能となる。

３、共振周波数以上の周波数帯域ｆも抑圧効果を持たせ
ることができる。その結果として可聴帯域外に発生した
高調波歪み成分、混変調歪み成分の影響や高域ノイズ成
分、交流ノ々イアス信号の漏れ等の影響を低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る帯域制限回路の一例をｌｌ ドルビーＣ型ノイズリダクション回路に適用した場合の
系統図、第２図及び第４図はその動作説明に供する特性
曲線図、第３図は橋絡Ｔ型回路の接続図、第５図はこの
発明の他の例を示す第１図と同様な系統図、第６図はこ
の発明の説明に供するドルビーＣ型ノイズリダクション
回路の一例を示す系統図、第７図〜第９図及び第１１図
はその動作説明に供する特性曲線図、第１０図は従来の
帯域制限回路の一例を示す接続図である。 （１１１１１はドルビーＣ型ノイズリダクション回路、
（２）は圧縮回路、（４）は伸張回路、（ｌＩ）、０υ
は高レベル段、（１２１、ｏａハ低ｖ　ヘル段、α句、
αａ　、　Ｃ３ｓ　、　ｃｌｓハ可変高域フィルタ、（
＋ｅ）　、　（２０１、（１）、顛は制御回路、０ね、
（至）は飽和防止回路、（１３）　、　Ｃ３渇は帯域制
限回路、Ｒ１−Ｒ３は第１〜第３の抵抗器、Ｃ１，Ｃ２
は第１及び第２のコンデンサ、（１３Ａ）　、　（３３
Ａ）はＣＲフィルタ部、（７１は増幅器である。 特開昭６ｌ−１５８２２４（７） 訃１崖嘴−− 銖 ｔ（達□ 鷺舘− ’ＤＬ１−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 信号の振幅及び周波数により回路特性を制御し、信号の
   ダイナミツクレンジの圧縮及び伸張を行なうノイズリダ
   クシヨン回路に使用され、信号の高域を抑圧して圧縮し
   、更に伸張後高域抑圧を復元する帯域制限回路において
   、信号路と直列に第１の抵抗器と第１及び第２のコンデ
   ンサが接続され、この第２のコンデンサより出力端子が
   導出されると共に、直列接続された上記第１及び第２の
   コンデンサと並列に第２の抵抗器が接続され、上記第１
   及び第２のコンデンサの接続点に第３の抵抗器が接続さ
   れ、この第３の抵抗器と上記出力端子との間に、この出
   力端子に得られる信号が供給され、その利得が１以下に
   選定された増幅器が接続されてなる帯域制限回路。