(57)【要約】【課題】ゲインに関する誤差が小さく、且つ、雑音が低い電子ボリューム回路を実現する。【解決手段】演算増幅器ＯＰ１と、入力端子Ｖｉｎと演算増幅器の入力端（−）との間に設けられた可変入力抵抗部ＲＩ，ＲＪと、演算増幅器の出力端Ｖｏｕｔと入力端Ｖｉｎ子との間に設けられた可変帰還抵抗部ＲＫ，ＲＬと、可変入力抵抗部を構成する各抵抗素子ＲＩ，ＲＪと可変帰還抵抗部を構成する各抵抗素子ＲＫ，ＲＬとの組合せを選択することによってゲインを可変設定する選択制御部１０と、を備え、選択制御部１０は、この電子ボリューム回路に設定されたゲインに応じて各可変入力抵抗部ＲＩ，ＲＪと、可変帰還抵抗部ＲＫ，ＲＬとの大小の組合せを選択してゲインの誤差と雑音とを抑制する。【選択図】図１
2010171886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算増幅器と、入力信号を受ける入力用導体部と前記演算増幅器の入力端との間に設けられた可変入力抵抗部と、前記演算増幅器の出力端と前記入力端との間に設けられた可変帰還抵抗部と、前記可変入力抵抗部および前記可変帰還抵抗部に制御信号を供給することによって前記可変入力抵抗部および前記可変帰還抵抗部における各抵抗値を可変制御するゲイン制御部と、を備えた電子ボリューム回路であって、
前記ゲイン制御部は、ゲインの値を相対的に低く設定するときには前記可変入力抵抗部における抵抗値を相対的に高い一の範囲の抵抗値に設定し且つ前記可変帰還抵抗部における抵抗値を前記可変入力抵抗部における前記一の範囲の抵抗値に対応した一の抵抗値に設定し、ゲインの値を相対的に高く設定するときには前記可変入力抵抗部における抵抗値を相対的に低い他の範囲の抵抗値に設定し且つ前記可変帰還抵抗部における抵抗値を前記可変入力抵抗部における前記他の範囲の抵抗値に対応した抵抗値であって前記一の抵抗値とは異なる他の抵抗値に設定することを特徴とする電子ボリューム回路。
【請求項２】
前記可変入力抵抗部は、前記一の範囲の抵抗値の抵抗で構成される第１の抵抗群と、前記他の範囲の抵抗値の抵抗で構成される第２の抵抗群と、を含み、
前記可変帰還抵抗部は、前記一の抵抗値の抵抗で構成される第３の抵抗群と、前記他の抵抗値の抵抗で構成される第４の抵抗群と、を含み、
前記選択制御部は、当該ゲインの設定値が相対的に低いときには、前記可変入力抵抗部の前記第１の抵抗群の抵抗と前記可変帰還抵抗部における前記第３の抵抗群とを組み合わせて適用するように制御し、当該ゲインの設定値が相対的に高いときには、前記可変入力抵抗部の前記第２の抵抗群の抵抗と前記可変帰還抵抗部における前記第４の抵抗群とを組み合わせて適用するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電子ボリューム回路。
【請求項３】
前記可変入力抵抗部は、前記第１の抵抗群を成す直列接続された複数の抵抗からなる抵抗列と、前記第２の抵抗群を成す直列接続された複数の抵抗からなる抵抗列と、を含み、
前記可変帰還抵抗部は、前記第３の抵抗群を成す直列接続された複数の抵抗からなる抵抗列と、前記第４の抵抗群を成す直列接続された複数の抵抗からなる抵抗列と、を含み、
前記選択制御部は、当該ゲインの設定値に応じて、前記第１の抵抗群の抵抗または前記第２の抵抗群の抵抗のうちの何れか一の抵抗または複数の直列接続抵抗を前記可変入力抵抗部における抵抗値を規定する抵抗として選択し、且つ、前記第３の抵抗群の抵抗および前記第４の抵抗群の抵抗のうちの何れか一の抵抗または複数の直列接続抵抗を前記可変帰還抵抗部における抵抗値を規定する抵抗として選択することを特徴とする請求項２に記載の電子ボリューム回路。
【請求項４】
前記可変入力抵抗部は、前記第１の抵抗群を成す一の抵抗または複数並置された抵抗と、前記第１の抵抗群に並置されて前記第２の抵抗群を成す前記第１の抵抗群の各抵抗の抵抗値よりも小さい抵抗値を有する一の抵抗または複数並置された抵抗と、を含み、
前記可変帰還抵抗部は、前記第３の抵抗群を成す一の抵抗または複数並置された抵抗と、前記第３の抵抗群に並置されて前記第４の抵抗群を成す前記第３の抵抗群の各抵抗の抵抗値よりも小さい抵抗値を有する一の抵抗または複数並置された抵抗と、を含み、
前記選択制御部は、当該ゲインの設定値に応じて、前記第１の抵抗群の抵抗または前記第２の抵抗群の抵抗のうちの何れか一の抵抗または複数の並列接続抵抗を前記可変入力抵抗部における抵抗値を規定する抵抗として選択し、且つ、前記第３の抵抗群の抵抗および前記第４の抵抗群の抵抗のうちの何れか一の抵抗または複数の並列接続抵抗を前記可変帰還抵抗部における抵抗値を規定する抵抗として選択することを特徴とする請求項２に記載の電子ボリューム回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばオーディオ装置等に適用される電子ボリューム回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、反転増幅装置の構成を示したものである。図６においてＶｉｎは入力信号が供給される入力端子、ＯＰ１は演算増幅器であり、Ｖｏｕｔは出力端子であり、ＲＡおよびＲＢは入力信号を分圧してゲインを決定する半導体抵抗である。
図６の構成での出力端子電圧Ｖｏｕｔの大きさと入力端子電圧Ｖｉｎの大きさの比であるゲインＡｖは次の式（１）で表される。
Av=Vout/Vin=-RB/RA………………（１）
また、図６の構成での出力端子Ｖｏｕｔでの雑音Ｖｎは、抵抗Ｒａおよび抵抗Ｒｂが持つ熱雑音、演算増幅器ＯＰ１が持つ雑音ＯＰｎのそれぞれの二乗和で計算され、下記式で表される。
Vn2=Av・4kT・Δf・RB+ 4kT・Δf・RB＋（（1+Av）×OPn）2………………（２）
上記式（２）のｋはボルツマン定数であり、Ｔは熱力学温度でありΔｆは雑音を求める帯域である。
【０００３】
図７は、図６の反転増幅装置を適用した従来の電子ボリュームの回路図である（例えば特許文献１参照）。
図７において、Ｖｉｎは入力端子、Ｒａ１〜ＲａｍおよびＲｂ１〜Ｒｂｎは各直列接続された抵抗、Ｓａ１〜ＳａｍおよびＳｂ１〜Ｓｂｎは半導体スイッチである。
図７のように、半導体スイッチＳｂ１〜Ｓｂｎは、直列接続された抵抗Ｒａ１〜ＲａｍおよびＲｂ１〜Ｒｂｎの各一端に接続され、これらの抵抗に接続されていない側は演算増幅器ＯＰ１の−端子に接続されている。
また、ＡＧＮＤは基準電位、Ｖｏｕｔは入力信号をゲイン調整した信号の出力端子である。
【０００４】
図７の回路構成において半導体スイッチＳａｍおよびＳｂｎをオンした場合の出力端子Ｖｏｕｔに現れる電圧は下記式で表される（他の半導体スイッチは全てオフ）。
Vout=-(Ra0+Ra1+Ra2+・・・+Ram)/(Rb0+Rb1+・・・+Rbn)・Vin………………（３）
同様に半導体スイッチＳａ０およびＳｂ０をオンした場合の出力端子Ｖｏｕｔに現れる電圧は次の式（４）で表される（他の半導体スイッチは全てオフ）。
Vout=-Ra0/Rb0・Vin………………（４）
【０００５】
すなわち図７の回路では、図６の抵抗ＲＡおよびＲＢを半導体スイッチ群Ｓａ０〜ＳａｍおよびＳｂ０〜Ｓｂｎを用いて分割し、それぞれの抵抗値でゲインを調節し、半導体スイッチをそれぞれ１つずつオンさせることによって、入力端子Ｖｉｎに供給される電位を増幅または減衰して出力する構成となっている。
大きな減衰量を持たせようとする場合、上式（１）、（３）、および、（４）から入力端子側の抵抗値を出力端子側の抵抗値に対して十分大きくするか、あるいは出力端子側の抵抗値を入力端子側の抵抗値に対して十分小さくする必要がある。
しかしながら、各抵抗の抵抗値を上述のように選択するには次のような技術課題がある。
【０００６】
即ち、第一の技術課題は、半導体上に作成する場合、抵抗値を小さくすると（例えば１００Ω以下）製造バラツキの為に、製造された電子ボリューム回路ごとに目標とする減衰量（設定されたゲイン）に対して大きな誤差を生じてしまうという点である。
第二の技術課題は、上述のような第一の技術課題を解決する為に大きな抵抗値を用いた場合、減衰量を小さく設定した場合には出力端子側に現れる熱雑音が大きくなってしまうという点である。
【０００７】
次に、上述の第一の技術課題および第二の技術課題についてより詳細に説明する。
ここでは、０ｄＢと−７９ｄＢのボリューム切り替えを持つ電子ボリューム回路の例について説明する。
図８は、従来の電子ボリューム回路を表す回路図である。図８において、Ｖｉｎは入力端子、Ｖｏｕｔは出力端子、ＲＣ、ＲＤ、ＲＥは抵抗をそれぞれ表している。また、各抵抗ＲＣ、ＲＤ、ＲＥの下に抵抗値を併記している。
また、Ｓｃ１およびＳｃ２は半導体スイッチで、ＯＰ１は演算増幅器である。このような電子ボリューム回路で、ゲインを０ｄＢに設定するには、Ｓｃ１をオンにし、Ｓｃ２をオフに選択する。
【０００８】
後述の熱雑音の計算において仮定する条件として温度３００Ｋ、帯域２０ｋＨｚとすると、このとき出力端子に表れる熱雑音は、１．６２μＶｒｍｓである。
ゲインを−７９ｄＢに設定する場合はＳｃ１をオフにしてＳｃ２をオンにする。このとき出力端子に表れる熱雑音は、０．０５μＶｒｍｓである。
図８の電子ボリューム回路では、ゲインを−７９ｄＢに設定した場合に使用する帰還抵抗はＲＥでありその抵抗値は０．８９Ωである。
【０００９】
上述のように帰還抵抗値が極めて小さい場合には、帰還抵抗素子と演算増幅器との結線時の接触抵抗よりも帰還抵抗値が低い場合もあり、また、製造バラツキでも容易に変化してしまうため、設定したゲインに対する誤差が大きいという問題がある。
図９は、従来の電子ボリューム回路の他の例を表す回路図である。図９の例において、Ｖｉｎは入力端子、Ｖｏｕｔは出力端子、ＲＦ、ＲＧ、ＲＨは抵抗をそれぞれ表している。
【００１０】
また、各抵抗ＲＦ、ＲＧ、ＲＨの下に抵抗値を併記している。
また、Ｓｃ３およびＳｃ４は半導体スイッチで、ＯＰ１は演算増幅器である。このような電子ボリューム回路で、ゲインを０ｄＢに設定した場合、Ｓｃ３をオンにし、Ｓｃ４をオフに選択する。このとき出力端子に表れる熱雑音は、１８．１９μＶｒｍｓである。
ゲインを−７９ｄＢに設定する場合はＳｃ３をオフにしてＳｃ４をオンにする。このとき出力端子に表れる熱雑音は、０．１９μＶｒｍｓである。
【００１１】
図９の電子ボリューム回路では、ゲインを０ｄＢに設定した場合に使用する抵抗ＲＧの値を１ＭΩと大きな値に設定したので、−７９ｄＢ時に使用するＲＨ抵抗の値は１１２Ωとなる。
ここで、半道体上に抵抗を作成する場合、抵抗の精度は抵抗の面積の大きさで決まる。
一般的に、抵抗値が小さい抵抗よりも抵抗値が大きい抵抗の方がより多くの面積が必要となる。従って、図９の電子ボリューム回路におけるような抵抗を使用した場合には、図８における場合に比し、抵抗の面積が１２５倍と極めて大きいものとなり、設定したゲインに対する誤差を小さくすることができる。
しかしながら、ゲインを０ｄＢに設定すると、大きな抵抗値のために熱雑音が大きくなり、低い雑音を求める要求仕様に対してはこれを満たすことができなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２５４８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述のような第一および第二の課題に鑑みてなされたものであり、ゲインに関する誤差が小さく、且つ、雑音が低い電子ボリューム回路を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するべく、本願では次に列記するような電子ボリューム回路を提案する。
本発明の一つのアスペクトとしての電子ボリューム回路は：
演算増幅器と、入力信号を受ける入力用導体部と前記演算増幅器の入力端との間に設けられた可変入力抵抗部と、前記演算増幅器の出力端と前記入力端との間に設けられた可変帰還抵抗部と、前記可変入力抵抗部および前記可変帰還抵抗部に制御信号を供給することによって前記可変入力抵抗部および前記可変帰還抵抗部における各抵抗値を可変制御するゲイン制御部と、を備えた電子ボリューム回路であって、
前記ゲイン制御部は、ゲインの値を相対的に低く設定するときには前記可変入力抵抗部における抵抗値を相対的に高い一の範囲の抵抗値に設定し且つ前記可変帰還抵抗部における抵抗値を前記可変入力抵抗部における前記一の範囲の抵抗値に対応した一の抵抗値に設定し、ゲインの値を相対的に高く設定するときには前記可変入力抵抗部における抵抗値を相対的に低い他の範囲の抵抗値に設定し且つ前記可変帰還抵抗部における抵抗値を前記可変入力抵抗部における前記他の範囲の抵抗値に対応した抵抗値であって前記一の抵抗値とは異なる他の抵抗値に設定することを特徴とする。
【００１５】
上記のアスペクトとしての電子ボリューム回路では、その選択制御部によって、当該ゲインの値を相対的に低く設定するときには前記可変入力抵抗部における抵抗値を相対的に高い一の範囲の抵抗値に設定し且つ前記可変帰還抵抗部における抵抗値を前記可変入力抵抗部における前記一の範囲の抵抗値に対応した一の抵抗値に設定する。
一方、当該ゲインの値を相対的に高く設定するときには前記可変入力抵抗部における抵抗値を相対的に低い他の範囲の抵抗値に設定し且つ前記可変帰還抵抗部における抵抗値を前記可変入力抵抗部における前記他の範囲の抵抗値に対応した抵抗値であって前記一の抵抗値とは異なる他の抵抗値に設定する。
上述のようにして、演算増幅器の入力抵抗と帰還抵抗との組合せを適切に選択することによって、ゲインに関する誤差が小さく、且つ、雑音が低い特性を得る。
【発明の効果】
【００１６】
ゲインに関する誤差が小さく、且つ、雑音が低い電子ボリューム回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一つの実施の形態としての電子ボリューム回路を表す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態としての電子ボリューム回路を示す回路図である。
【図３】本発明の電子ボリューム回路の特性を従来との比較において説明するための図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態としての電子ボリューム回路を表す回路図である。
【図５】本発明に適用される選択制御部の構成例を表すブロック図である。
【図６】反転増幅装置を適用した従来の電子ボリュームの回路図である。
【図７】図６の反転増幅装置を適用した従来の電子ボリュームの回路図である。
【図８】従来の電子ボリューム回路を表す回路図である。
【図９】従来の電子ボリューム回路の他の例を表す回路図である。
【図１０】従来技術について説明するための電子ボリュームの回路図である
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明することにより本発明を明らかにする。
図１は、本発明の一つの実施の形態としての電子ボリューム回路を表す回路図である。本例の電子ボリューム回路は、ゲインの値として０ｄＢと−７９ｄＢとを選択的に設定可能なボリュームとして具現される電子ボリューム回路の例である。
図１の回路図において、ＯＰ１は演算増幅器、Ｖｉｎは入力用導体部としての入力端子、Ｖｏｕｔは出力用導体部としての出力端子、ＲＩ、ＲＪ、ＲＫ、および、ＲＬはそれぞれ抵抗を表し、図中各抵抗の下に抵抗値を併記している。
【００１９】
図示のとおり、抵抗ＲＩおよびＲＪは入力用導体部と演算増幅器ＯＰ１の一方の入力端（本例の場合は反転入力端）との間に並置されて可変入力抵抗部Ｒinを成している。
このうち抵抗ＲＪは相対的に抵抗値の大きい第１の抵抗群Ｇ１をなし、抵抗ＲＩは相対的に抵抗値の小さい第２の抵抗群Ｇ２を成している。
尚、図示の例の場合は、第１の抵抗群Ｇ１および第２の抵抗群Ｇ２は、各一つの抵抗で構成されているが、各群とも複数の抵抗が選択可能に並置されて構成され得る。
一方、抵抗ＲＫおよびＲＬは、演算増幅器ＯＰ１の出力端と前記入力端との間に設けられた可変帰還抵抗部Ｒfbを成している。
【００２０】
このうち抵抗ＲＫは相対的に抵抗値の大きい第３の抵抗群Ｇ３をなし、抵抗ＲＬは相対的に抵抗値の小さい第４の抵抗群Ｇ４を成している。
上述の可変帰還抵抗部についても、第３の抵抗群Ｇ３および第４の抵抗群Ｇ４は、各一つの抵抗で構成されているが、複数の抵抗が選択可能に並置されて構成され得る。
また、Ｓｃ５，Ｓｃ６，Ｓｃ７およびＳｃ８はそれぞれ半導体スイッチ（以下、スイッチ）で、これらのスイッチＳｃ５，Ｓｃ６，Ｓｃ７およびＳｃ８は、選択制御部１０から各対応する制御信号Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、および、Ｃ８が供給されてそのオン・オフが制御される。
【００２１】
即ち、制御信号Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、および、Ｃ８によって各スイッチＳｃ５、Ｓｃ６、Ｓｃ７およびＳｃ８のオン・オフが制御される結果、入力可変抵抗としてのＲＩおよびＲＪはその何れかが有効に機能するように選択されて、同様に有効に機能するように選択された可変帰還抵抗としてのＲＫおよびＲＬの何れかと組み合わされて、この電子ボリューム回路のゲインが設定される。
即ち、ゲインを０ｄＢに設定した場合、選択制御部１０からの制御信号Ｃ５、Ｃ７によってスイッチＳｃ５とＳｃ７をオンにし、制御信号Ｃ６、Ｃ８によってスイッチＳｃ６とＳｃ８をオフにする。
この設定では、入力可変抵抗としてのＲＩと可変帰還抵抗としてのＲＫとの組合せが選択される。
【００２２】
上述の設定において出力端子Ｖｏｕｔに表れる熱雑音は、１．６２μＶｒｍｓである。
一方、ゲインを−７９ｄＢに設定する場合は、制御信号Ｃ５、Ｃ７によってスイッチＳｃ５とＳｃ７をオフにし、制御信号Ｃ６、Ｃ８によってＳｃ６とＳｃ８をオンにする。
この設定の場合は、入力可変抵抗としてのＲＪと可変帰還抵抗としてのＲＬとの組合せが選択される。出力端子Ｖｏｕｔに表れる熱雑音は、０．１９μＶｒｍｓである。
【００２３】
図１の構成では入力側の抵抗値、即ち、可変入力抵抗部の抵抗を大小２通り選択できる。このような構成により、ゲインを−７９ｄＢに設定した場合、即ち、相対的に低いゲインを選択した場合には、可変入力抵抗部の抵抗を大きくすることにより（図１：ＲＪ＝１ＭΩ）、出力側の抵抗値、即ち、可変帰還抵抗部の抵抗を従来方法（図８：ＲＥ＝０．８９Ω）より大きく設定する（図１：ＲＬ＝１１２Ω）ことを可能とし、ゲインに対する誤差を既述の従来技術におけるよりも少なくすることができる。
また、出力端子Ｖｏｕｔに表れる熱雑音は、減衰量が大きいとき（低いゲインを設定したとき）にのみ大きな抵抗値を使用することによって大きな増加はなく、数μＶｒｍｓ程度の低雑音の要求仕様にも対応できる。
【００２４】
次に、雑音を所定値以下、例えば３μＶｒｍｓ以下、ゲインを０ｄＢ〜−７９ｄＢの範囲で−１ｄＢ刻みで選択可能な可変減衰量を持つ電子ボリューム回路の他の実施の形態について、従来技術との比較において説明する。
図２は、本発明の第２の実施の形態としての電子ボリューム回路を示す回路図である。
図２において、Ｖｉｎは入力用導体部としての入力端子、Ｖｏｕｔは出力用導体部としての出力端子、ＡＧＮＤは基準電位をそれぞれ表している。
【００２５】
また、Ｒ１０，Ｒ１１，・・・Ｒ１７は直列接続された第２の抵抗群Ｇ２２の抵抗、Ｒ２０，Ｒ２１，・・・Ｒ２７は直列接続された第１の抵抗群の抵抗Ｇ２１であって、何れも可変入力抵抗部Ｒinに属する。
また、Ｒ３０，Ｒ３１，・・・Ｒ３３は直列接続された第４の抵抗群Ｇ２４の抵抗、Ｒ４０，Ｒ４１，・・・Ｒ４６は直列接続された第３の抵抗群Ｇ２３の抵抗であって、何れも可変帰還抵抗部Ｒfbに属する。
更に、Ｓ１０，Ｓ１１，・・・Ｓ１７、Ｓ２０，Ｓ２１，・・・Ｓ２７、Ｓ３０，Ｓ３１，・・・Ｓ３３、および、Ｓ４０，Ｓ４１，・・・Ｓ４５は半導体スイッチである各スイッチである。
【００２６】
上述の第２の抵抗群Ｇ２２の抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，・・・Ｒ１７、および、第４の抵抗群Ｇ２４の抵抗Ｒ３０，Ｒ３１，・・・Ｒ３３は相対的に高いゲイン（減衰量が相対的に少ないゲイン）を得る場合に用いる本例における「抵抗列１」に属している。
また、第１の抵抗群Ｇ２１の抵抗Ｒ２０，Ｒ２１，・・・Ｒ２７、および、第３の抵抗群Ｇ２３の抵抗Ｒ４０，Ｒ４１，・・・Ｒ４６は相対的に低いゲイン（減衰量が相対的に大きいゲイン）を得る場合に用いる本例における「抵抗列２」に属している。
【００２７】
尚、各スイッチは、選択制御部２０からの各対応する制御信号Ｃ１０，Ｃ１１，・・・Ｃ１７、Ｃ２０，Ｃ２１，・・・Ｃ２７、Ｃ３０，Ｃ３１，・・・Ｃ３３、および、Ｃ４０，Ｃ４１，・・・Ｃ４５によってそれらのオン・オフが制御される。
直列接続された抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，・・・Ｒ１７のうちＲ１０は入力端子Ｖｉｎと接続され、また、直列接続された抵抗Ｒ２０，Ｒ２１，・・・Ｒ２７のうちＲ２０は入力端子Ｖｉｎと接続されている。
【００２８】
半導体スイッチＳ１０，Ｓ１１，・・・Ｓ１７は直列接続された抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，・・・Ｒ１７にそれぞれ接続され、抵抗が接続されていない側は演算増幅器ＯＰ１の−側の端子（反転入力端）に接続される。
また、半導体スイッチＳ２０，Ｓ２１，・・・Ｓ２７は直列接続された抵抗Ｒ２０，Ｒ２１，・・・Ｒ２７にそれぞれ接続され、抵抗が接続されていない側は演算増幅器ＯＰ１の−側の端子に接続されている。
【００２９】
さらに、半導体スイッチＳ３０，Ｓ３１，・・・Ｓ３３は直列接続された抵抗Ｒ３０，Ｒ３１，・・・Ｒ３３にそれぞれ接続され、抵抗が接続されていない側は演算増幅器ＯＰ１の−側の端子に接続されている。
また、半導体スイッチＳ４０，Ｓ４１，・・・Ｓ４５は直列接続された抵抗Ｒ４０，Ｒ４１，・・・Ｒ４５にそれぞれ接続され、抵抗が接続されていない側は演算増幅器ＯＰ１の−側の端子に接続されている。
【００３０】
次に、図２の半導体スイッチの制御について説明を行う。
既述のように、各スイッチＳ１０，Ｓ１１，・・・Ｓ１７、Ｓ２０，Ｓ２１，・・・Ｓ２７、Ｓ３０，Ｓ３１，・・・Ｓ３３、および、Ｓ４０，Ｓ４１，・・・Ｓ４５は、選択制御部２０からの各対応する制御信号Ｃ１０，Ｃ１１，・・・Ｃ１７、Ｃ２０，Ｃ２１，・・・Ｃ２７、Ｃ３０，Ｃ３１，・・・Ｃ３３、および、Ｃ４０，Ｃ４１，・・・Ｃ４５によってそれらのオン・オフが制御される。
【００３１】
この電子ボリューム回路に対するゲインの設定値が０ｄＢ〜−３１ｄＢといった範囲の相対的に高いゲイン（減衰量が相対的に少ないゲイン）を得る場合には「抵抗列１」の抵抗を使用する。
即ち、各スイッチＳ１０，・・・Ｓ１７のうち１つをオンにし、また、スイッチＳ３０，Ｓ３１，・・・Ｓ３３のうち１つをオンすることによって１ｄＢずつ減衰量を調節できるようになっている。
【００３２】
より具体的には、０ｄＢ〜−７ｄＢに設定する場合は、スイッチＳ３０をオンにし、０ｄＢの場合はＳ１０をオンにする。
また、ゲイン−１ｄＢの場合はスイッチＳ１１をオン、ゲイン−７ｄＢの場合はスイッチＳ１７をオンとする。オンとしたスイッチ以外は全てオフとする。
さらに、ゲイン−８ｄＢ〜−１５ｄＢ、−１６ｄＢ〜−２３ｄＢ、−２４ｄＢ〜３１ｄＢの場合も、同様に、出力側の抵抗（可変帰還抵抗）を選択するスイッチを選択して、入力側（可変入力抵抗）を選択するスイッチで抵抗値を選択することによって１ｄＢずつゲインを調節する。
【００３３】
一方、この電子ボリューム回路に対するゲインの設定値が−３２ｄＢ〜−７９ｄＢといった範囲の相対的に低いゲイン（減衰量が相対的に大きいゲイン）を得る場合には「抵抗列２」の抵抗を使用する。
即ち、スイッチＳ２０，・・・Ｓ２７のうち１つをオン、スイッチＳ４０，Ｓ４１，・・・Ｓ４５のうち１つをオンすることによって１ｄＢずつ減衰量を調節する。
【００３４】
スイッチの制御はゲインを０ｄＢ〜−３１ｄＢの範囲で設定する場合と同様に、選択制御部２０からの各対応する制御信号によって該当するスイッチのオン・オフを制御して１ｄＢずつゲインを調節する。
ここで、ゲインを−３２ｄＢ以下に設定する場合に、使用する抵抗列を「抵抗列１」から「抵抗列２」に切り替える理由は、後述するように、目標とする所定値、例えば３μＶｒｍｓ以下に雑音を抑える為である。
【００３５】
図１０は、図２と同様のボリューム設定範囲を有する電子ボリューム回路を、図７を参照して説明したような構成の従来技術によって実現する場合の例である。
図１０の電子ボリューム回路におけるスイッチの制御は、入力側の抵抗（可変入力抵抗）で−１ｄＢずつゲインを調節し、出力側の抵抗（可変帰還抵抗）で−８ｄＢずつゲインを調節する。
【００３６】
例えば、ゲインを０ｄＢ〜−７ｄＢに設定する場合は、スイッチＳｂ０をオンし、ゲイン０ｄＢの場合はスイッチＳａ０をオン、−１ｄＢの場合はＳａ１をオン、−７ｄＢの場合はＳａ７をオンにする。
ゲインを−８ｄＢ〜−１５ｄＢに設定する場合や、−７２ｄＢ〜−７９ｄＢに設定するといった場合も同様であり、出力側（可変帰還抵抗）で８ｄＢごとに抵抗を選択して、入力側（可変入力抵抗）で１ｄＢずつ抵抗を選択する。
【００３７】
図３は、電子ボリューム回路におけるゲインの設定値に対する出力端子Ｖｏｕｔに現れる雑音を、前掲の式（２）を用いて算出してグラフに示したものである。図３において縦軸は雑音（μＶｒｍｓ）を、横軸はゲイン（ｄＢ）を示している。
そして、本発明の電子ボリューム回路の出力に現れる雑音を実線で、従来の電子ボリューム回路の出力に現れる雑音を点線で示し、目標とする雑音の数値を太い実線で示している。
本発明および従来の各電子ボリューム回路の出力に現れる雑音の値は、図２の実施の形態の電子ボリューム回路および図１０の従来の電子ボリューム回路の例について、次に示す表１および表２の抵抗値を夫々当てはめて算出したものである。
【００３８】
【表１】
2010171886.tif 000003
【００３９】
【表２】
2010171886.tif 000004
【００４０】
表１は、図２の実施の形態における、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，・・・Ｒ１７および抵抗Ｒ２０，Ｒ２１，・・・Ｒ２７、ならびに、抵抗Ｒ３０，Ｒ３１，・・・Ｒ３３および抵抗Ｒ４０，Ｒ４１，・・・Ｒ４５の抵抗値を示したものである。
表２は、図１０の従来の電子ボリューム回路における、抵抗Ｒａ０，Ｒａ１，・・・Ｒａ６およびＲｂ０，Ｒｂ１，・・・Ｒｂ９の各抵抗の値を示したものである。表１、および表２の各抵抗の値は製造バラツキを考慮して１００Ω以上の抵抗値とした。
【００４１】
ここで、抵抗列２に注目してみると、図２の実施の形態における抵抗Ｒ２０，Ｒ２１，・・・Ｒ２７の抵抗値は、図１０に示す従来の電子ボリューム回路における抵抗Ｒａ０，Ｒａ１，・・・Ｒａ６の各抵抗値と同じ値である。
また、図２の実施の形態における抵抗Ｒ４０，Ｒ４１，・・・Ｒ４５の抵抗値は、図１０に示す従来の電子ボリューム回路における抵抗Ｒｂ４，Ｒｂ５，・・・Ｒｂ９の各抵抗値と同じ値である。
しかし、図２の実施の形態では、図１０の従来の電子ボリューム回路における抵抗Ｒｂ０，Ｒｂ１，・・・Ｒｂ２の各抵抗を有していない。
【００４２】
更に、「抵抗列１」に注目してみると、図１０の従来の電子ボリューム回路は抵抗列１を有していないのに対し、図２の実施の形態においては「抵抗列１」を成す抵抗Ｒ１０，Ｒ１，・・・Ｒ１７および抵抗Ｒ３０，Ｒ３１，・・・Ｒ３３が存在する。
前掲の図３の特性によれば、雑音の大きさはゲインが小さくなるに従って小さくなることがわかる。この理由としては、第１点としてゲインが小さい為に演算増幅器ＯＰ１が出力に与える雑音の影響も小さくなること、第２点としてゲインが小さくなると雑音にそのまま影響を与える出力側の抵抗（帰還抵抗）が小さくなり熱雑音が小さくなることなどが挙げられる。
【００４３】
以下、表１の抵抗値を用いて雑音の計算例を示す。
図２の実施の形態において、スイッチＳ１７とＳ３３をオンにしてゲインを−３１ｄＢに設定した場合の雑音Ｖｎ−３１の計算は前掲の式（２）より以下のようになる。
Vn-312=10(-31/20)・4kT・Δf・R33＋4kT・Δf・R33
＋(（1＋10(-31/20)）・OPn)2………（５）
ここで、雑音を算出する為に用いた定数はｋ＝１．８３・１０−２３ＪＫ−１、Ｔ＝３００Ｋ、Δｆ＝２０ｋＨｚ、演算増幅器ＯＰ１が持つ雑音ＯＰｎは０．９３μＶｒｍｓとした。
【００４４】
この式（５）に表１の抵抗値を代入すると以下の値になる。
V n-31=1.036μVrms………………（６）
次に、スイッチＳ２０とＳ４４をオンにしてゲインを−３２ｄＢに設定した場合の雑音Ｖｎ−３２も同様に計算する。
Vn-322=10(-32/20)・4kT・Δf・(R40+R41・・＋R44)＋4kT・Δf・（R40＋R41・・＋R44)
＋(（1＋10(-32/20)）・OPn)2………（７）
この式（７）に表１の抵抗値を代入すると以下の値になる。
V n-32=2.169μVrms………………（８）
【００４５】
これら式（５）、（７）による計算結果（６）、（８）から、ゲインを−３１ｄＢに設定した場合よりも−３２ｄＢに設定した場合のほうが雑音は大きい傾向を呈するものの、それらの値は目標とする雑音３μＶｒｍｓ以下という仕様を満たしていることが分かる。
本発明と従来技術とを比較するために、図７の従来技術と同様の回路構成の図１０において、スイッチＳａ７とＳｂ３をオンにしてゲインを−３１ｄＢに設定した場合の雑音Ｖｎ−３１の計算をしてみる。
【００４６】
図７の従来技術と同様の構成の図１０において、ゲインを−３１ｄＢに設定した場合の雑音Ｖ２ｎ−３１の計算は、前掲の式（２）より以下のようになる。
V2n-312=10(-31/20)・4kT・Δf・(Rb3+Rb4・・・ +Rb9)
＋4kT・Δf・(Rb3+Rb4・・・ +Rb9)
＋((1＋10(-31/20))・OPn)2………（９）
この式（９）に表１で示した抵抗値を代入すると以下の値になる。
V 2n-31=  3.240μVrms………………（１０）
式（１０）に示すように、図１０に示す従来の電子ボリューム回路においては、スイッチＳｂ３をオンにして抵抗値が大きい抵抗Ｒｂ３を選択したために、目標とする雑音３μＶｒｍｓ以下という仕様を満たしていない。
【００４７】
これに対し、前掲の式（５）、（７）による計算結果（６）、（８）に示すように、本発明の図２の実施の形態においては、スイッチＳ３３をオンにして抵抗値が小さい抵抗Ｒ３３を選択しているので、目標とする雑音３μＶｒｍｓ以下という仕様を満たすことができる。
上述のとおり、従来の電子ボリューム回路のように抵抗列を変化させずに構成した場合、熱雑音のために、目標とする雑音３μＶｒｍｓ以下という仕様を０ｄＢ〜−３２ｄＢの範囲に亘って満たせなくなる。
【００４８】
これに対し図２の実施の形態では、ゲイン−３２ｄＢ以下では目標とする雑音レベルを満たせることが既知である為、ゲイン−３２ｄＢ以下で使用する抵抗列についてはその値を従来と同じものとしている。
そして、そのままでは目標とする雑音レベルが満たせないゲイン−３１ｄＢ以上での範囲では、別の抵抗列を適用することによって、ゲインの設定が０ｄＢ〜−７９ｄＢまでの全範囲に亘って雑音レベルに関する要求仕様を満足することができる構成としている。
【００４９】
以上から、図２の実施の形態では、図７に示した従来技術を用いた図１０の電子ボリューム回路ではその出力端子側にあった大きな値の抵抗を設けず、小さな値の抵抗のみを適用し、且つ、大きな減衰量のゲインを設定する場合にしか使用しないという制限を行うように制御している。
更に、減衰量を小さく（ゲインを大きく）設定する場合には、新たに０ｄＢ時の雑音を満足するような抵抗列および抵抗を適用するように制御している。
図２の実施の形態では、上述のようにすることによって、広い範囲で的確な可変減衰量および低い雑音を得ることができる。
【００５０】
図４は、本発明の第３の実施の形態としての電子ボリューム回路を表す回路図である。
図４の実施の形態では、既述の図２の実施の形態に、更に２入力選択機能を付加した回路構成が採用されている。
図４の電子ボリューム回路において、既述の図２の電子ボリューム回路と同じ記号にハイフンのついた添字を附してある各素子は既述のものと同じ機能および定数を有するものであり、各個にはそれら各素子の説明は省略する。
図４の電子ボリューム回路において、Ｒ１０−１、Ｒ１１−１、・・・Ｒ１７−１は直列接続された可変入力抵抗であり、それぞれ図１の抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、・・・Ｒ１７と同じ値である。
【００５１】
また、スイッチＳ１０−１、Ｓ１１−１、・・・Ｓ１７−１は直列接続された可変入力抵抗Ｒ１０−１、Ｒ１１−１、・・・Ｒ１７−１にそれぞれ接続されており、図２のスイッチＳ１０、Ｓ１１、・・・Ｓ１７に相応するものである。
スイッチＳ１７−１およびＳ１７−２は、それぞれ演算増幅器ＯＰ１の−端子側と接続されたスイッチＳＢおよびＳＡに接続されている。
Ｖｉｎ１とＶｉｎ２は入力端子であり、入力端子Ｖｉｎ１に抵抗Ｒ１０−１が接続され、入力端子Ｖｉｎ２に抵抗Ｒ１０−２が接続されている。また、抵抗Ｒ１０−１は図２におけるＲ１０と同じ値である。
【００５２】
抵抗Ｒ２０−１、Ｒ２１−１、・・・Ｒ２７−１は直列接続された可変入力抵抗であり、抵抗Ｒ２０−１は図６のＲ２０と同じ値を持っている。また、Ｒ２０−１はスイッチＳＣおよびＳＤと接続されており、スイッチＳＣおよびＳＤの抵抗に接続されていない側は入力端子Ｖｉｎ１とＶｉｎ２にそれぞれ接続されている。
各スイッチＳ１０−１、Ｓ１１−１、・・・Ｓ１７−１、および、スイッチＳ１０−２、Ｓ１１−２、・・・Ｓ１７−２、ならびに、Ｓ２０−１、Ｓ２１−１、・・・Ｓ２７−１には、選択制御部４０から各対応する制御信号Ｃ１０−１、Ｃ１１−１、・・・Ｃ１７−１、および、制御信号Ｃ１０−２、Ｃ１１−２、・・・Ｃ１７−２、ならびに、制御信号Ｃ２０−１、Ｃ２１−１、・・・Ｃ２７−１が供給されて、それらのオン・オフが制御される。
【００５３】
次に図４におけるスイッチの制御について説明する。スイッチＳ１０−１、Ｓ１１−１、・・・Ｓ１６−１は、図２におけるスイッチＳ１０，Ｓ１１，・・・Ｓ１６と同様にそのオン・オフが制御され、スイッチＳ１７−１とＳ１７−２は図２におけるスイッチＳ１７と同様にそのオン・オフが制御される。他のスイッチについても、図２における対応するスイッチと同様にそのオン・オフが制御される。
【００５４】
一方、スイッチＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤは、以下に示す条件のときオンとなる。
即ち、スイッチＳＡは、ゲイン設定が０ｄＢ〜−３１ｄＢの範囲で入力端子Ｖｉｎ１に入力される信号が選択された場合にオンとなる。
スイッチＳＢは、ゲイン設定が０ｄＢ〜−３１ｄＢの範囲で入力端子Ｖｉｎ２に入力される信号が選択された場合にオンとなる。
スイッチＳＣは、ボリューム設定が−３２ｄＢ〜−７９ｄＢの範囲で入力端子Ｖｉｎ１に入力される信号が選択された場合にオンとなる。
スイッチＳＤは、ボリューム設定が−３２ｄＢ〜−７９ｄＢの範囲で入力端子Ｖｉｎ２に入力される信号が選択された場合にオンとなる。
【００５５】
次に、目標とするＳ／（Ｎ＋Ｄ）を９０ｄＢと仮定して、図４の電子ボリューム回路の入力選択スイッチとＳ／（Ｎ＋Ｄ）に関して説明を行う。
一般に、半導体入力選択スイッチをＣＭＯＳで作成する場合、入力信号の振幅の大きさによってバックバイアス効果でオン抵抗が変化する。
オン抵抗の変化はＳ／（Ｎ＋Ｄ）を劣化させる。ここで、入力信号が入力選択スイッチＳＣ又はＳＤを通ることによって、Ｓ／（Ｎ＋Ｄ）が６０ｄＢに劣化したと仮定する。
【００５６】
ゲインを０ｄＢに設定した場合に、−３２ｄＢ以下の時に使用する抵抗列と同様な場所（入力端子）に入力選択スイッチを設置すると、出力信号が０ｄＢと大きい為に、半導体入力選択スイッチによるＳ／（Ｎ＋Ｄ）が直接影響し、Ｓ／（Ｎ＋Ｄ）＝６０ｄＢとなってしまい目標を達成できない。
この為、ゲインが０ｄＢ〜−３１ｄＢといった大きな出力信号を出す場合の入力選択スイッチＳＡおよびＳＢは電気的な変化が少ない演算増幅器ＯＰ１の−端子に接続される。
【００５７】
これに対して、ゲインを−３２ｄＢに設定した場合、入力端子に直接入力選択スイッチを接続しても出力信号が−３２ｄＢ小さくなるために、出力端子に表れるＳ／（Ｎ＋Ｄ）は３２＋６０＝９２ｄＢとなり、目標を達成できることになる。
従って、ゲインが−３２ｄＢ以下であるような減衰量が大きい範囲で使用する、１ＭΩの抵抗列の入力端子側に入力選択スイッチを設けることが可能になる。
これにより、各入力信号に関して１ＭΩの抵抗を共通に用いることができ、半導体上に作成する場合の面積を削減することができる。
【００５８】
図４の実施の形態では入力選択機能が２つの場合を示したが、選択する入力信号の数が多ければ多いほど本発明の面積を削減する効果が顕著に発揮される。
また、図２の実施の形態ではゲインの設定値を０ｄＢ〜−７９ｄＢまで−１ｄＢ刻みで可変減衰量を持つ電子ボリューム回路の例について詳述したが、任意の可変減衰範囲で任意の分解能をもって可変調整可能に構成することができる。
【００５９】
図５は、本発明の電子ボリューム回路に適用される選択制御部の構成例を表すブロック図である。
図５の選択制御部５０は、操作部５１と、デコード部５２と、出力部５３とを含んで構成される。
操作部５１は、例えば、音量調整ダイヤルやアップダウンスイッチのようなユーザによる音量（従って、ゲイン）調節操作を受け、この調節操作を受付ける。
デコード部５２は、操作部５１に対する操作に応じた回転角やカウント値などの変化を、対応する一の抵抗または複数の半導体スイッチのオン・オフ制御の指令である２値信号等のデジタル信号に変換する。
【００６０】
出力部５３は、上述のようなデコード部５２の出力に基づいて、各該当する半導体スイッチのオン・オフ制御のための制御を出力する。
尚、図５の選択制御部５０は、制御信号Ｃ１０−１、Ｃ１１−１、・・・Ｃ１７−１、および、制御信号Ｃ１０−２、Ｃ１１−２、・・・Ｃ１７−２、ならびに、制御信号Ｃ２０−１、Ｃ２１−１、・・・Ｃ２７−１をその出力部５３から出力するように構成され、図４の本発明の第３の実施の形態としての電子ボリューム回路に適合するものである。
【００６１】
図１の第１の実施の形態としての電子ボリューム回路に適合する選択制御部１０、および、図２の第２の実施の形態としての電子ボリューム回路に適合する選択制御部２０についても、制御信号の出力数は異なるが、上述同様の、操作部、デコード部、および、出力部を含んでいる点では、図５の選択制御部５０と差異がない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明電子ボリューム回路は、ゲインに関する誤差が小さく、且つ、雑音が低い電子ボリューム回路として、例えばオーディオ装置等に適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０，２０，４０，５０                              選択制御部
５１                                                操作部
５２                                                デコード部
５３                                                出力部
ＲＡ                                                抵抗
ＲＢ                                                抵抗
ＯＰ１                                              演算増幅器
ＡＧＮＤ                                            基準電圧
Ｖｉｎ                                              入力端子
Ｖｏｕｔ                                            出力端子
Ｒａ０，Ｒ  ａ１，Ｒａ２，・・・Ｒａｎ            抵抗
Ｒｂ０，Ｒｂ１，Ｒｂ２，・・・Ｒｂｍ                抵抗
Ｓａ０，Ｓａ１，Ｓａ２，・・・Ｓａｎ          半導体スイッチ
Ｓｂ０，Ｓｂ１，Ｓｂ２，・・・Ｓｂｍ          半導体スイッチ
Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，・・・Ｓｃｎ          半導体スイッチ
Ｃ5，Ｃ6，Ｃ7，Ｃ8                            制御信号
Ｃ10，Ｃ11，・・・Ｃ17                        制御信号
Ｃ20，Ｃ21，・・・Ｃ27                        制御信号
Ｃ30，Ｃ31，・・・Ｃ33                        制御信号
Ｃ40，Ｃ41，・・・Ｃ45                        制御信号
Ｃ10-1，Ｃ11-1，・・・Ｃ17-1                  制御信号
Ｃ10-2，Ｃ11-2，・・・Ｃ17-2                  制御信号
Ｃ20-1，Ｃ21-1，・・・Ｃ27-1                  制御信号
ＲＣ，ＲＤ，ＲＥ，ＲＦ，ＲＧ，ＲＨ，ＲＩ，ＲＪ，ＲＫ，ＲＬ  抵抗
Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，・・・Ｒ１６                    抵抗
Ｒ２０，Ｒ２１，Ｒ２２，・・・Ｒ２６                    抵抗
Ｒ３０，Ｒ３１，Ｒ３２，・・・Ｒ３６                    抵抗
Ｒ４０，Ｒ４１，Ｒ４２，・・・Ｒ４６                    抵抗
Ｒ５０，Ｒ５１，Ｒ５２，・・・Ｒ５６                    抵抗
Ｒ６０，Ｒ６１，Ｒ６２，・・・Ｒ６９                    抵抗
Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，・・・Ｓ１６                    抵抗
Ｓ２０，Ｓ２１，Ｓ２２，・・・Ｓ２６                    抵抗
Ｓ３０，Ｓ３１，Ｓ３２，・・・Ｓ３６                    抵抗
Ｓ４０，Ｓ４１，Ｓ４２，・・・Ｓ４６                    抵抗
Ｓ５０，Ｓ５１，Ｓ５２，・・・Ｓ５６                    抵抗
Ｓ６０，Ｓ６１，Ｓ６２，・・・Ｓ６９                    抵抗
Ｒ１０−１，Ｒ１１−１，Ｒ１２−１・・・Ｒ１７−１      抵抗
Ｒ１０−２，Ｒ１１−２，Ｒ１２−２・・・Ｒ１７−２      抵抗
Ｒ２０−１，Ｒ２１−１，Ｒ２２−１・・・Ｒ２７−１      抵抗
ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ                                  半導体スイッチ
【図１】
2010171886.tif 000005
【図２】
2010171886.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010171886.tif 000010
【図７】
2010171886.tif 000011
【図８】
2010171886.tif 000012
【図９】
2010171886.tif 000013
【図１０】
2010171886.tif 000014