(57)【要約】【課題】  過大入力が誤って入力されても増幅器等を過大入力から保護する。【解決手段】  分岐回路１で分岐された入力信号は検波回路３で検波されて入力信号のレベルに応じた検波信号となる。この検波信号レベルが所定レベル以上となると制御回路４におけるスイッチング回路がオンして、利得遮断回路２において入力信号が大きく減衰される。これにより、過大入力レベルの入力信号が入力されても、過大入力保護回路１０から出力される入力信号のレベルは過大入力レベルを超えないレベルとなって、増幅器５を保護することができる。【選択図】  図１
2006080871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を検波して入力信号のレベルに対応するレベル信号を出力する検波手段と、
該検波手段からのレベル信号が供給されて、該レベル信号が所定のレベルを超えた際に制御信号を出力する制御手段と、
該制御手段からの制御信号により前記入力信号のレベルを減衰させる利得遮断手段とを備え、
前記入力信号が過大入力レベルとなった際に、前記制御手段から前記制御信号が出力されて、該制御信号により入力信号が前記利得遮断手段において減衰されることにより、入力信号のレベルが過大入力レベルを越えないように制御されることを特徴とする過大入力保護回路。
【請求項２】
前記利得遮断手段は、入力信号の伝達経路に減衰用のダイオードが挿入されて構成されていると共に、前記制御手段から出力される前記制御信号がオン／オフ信号とされており、オンとされた前記制御信号により前記減衰用のダイオードに流れる順電流が遮断されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の過大入力保護回路。
【請求項３】
前記制御手段は、オン／オフ信号を出力するスイッチング回路のスイッチ動作に応じて点灯する表示手段を有し、該表示手段により前記入力信号が過大入力レベルとなったことを表示するようにしたことを特徴とする請求項２記載の過大入力保護回路。
【請求項４】
前記減衰用のダイオードに順電流が流れていることに応じて点灯する表示手段が前記利得遮断手段に設けられており、該表示手段により前記入力信号が過大入力レベルとなったことを表示するようにしたことを特徴とする請求項２記載の過大入力保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号のレベルが過大入力レベルになった際に、増幅器等を過大入力から保護する過大入力保護回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の入力回路の構成の例を図１１に示す。
図１１に示す入力回路１００には増幅器が備えられて出力される信号のレベルは所定のレベルとされている。この入力回路１００において、入力端子ＩＮから入力された入力信号は切換式減衰器（ＡＴＴ）１０１により所定減衰量に切り換えられた減衰を受けて第１の増幅器（ＡＭＰ）１０２に入力される。そして、第１の増幅器１０２において増幅されて所定のレベルとされた入力信号は、利得調整器（ＧＣ）１０３により信号レベルが調整され、さらに第２の増幅器１０４により増幅される。第２の増幅器１０４により増幅された入力信号は出力端子ＯＵＴから出力される。この場合、入力信号レベルが小さく出力レベルが所定のレベル以下になる場合は、利得調整器（ＧＣ）１０３により信号レベルが調整されて、所定の出力レベルになるようにされる。また、入力信号レベルが大きく出力レベルが所定のレベル以上になる場合は、利得調整器（ＧＣ）１０３により信号レベルが調整されて、所定の出力レベルになるようにされる。さらに大きい入力信号レベルとされる場合は、切換式減衰器（ＡＴＴ）１０１により入力信号を減衰させるようにしている。これにより、出力端子ＯＵＴから出力される入力信号のレベルを所定のレベルとすることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように入力回路には、通常は入力信号を増幅する増幅器が設けられているが、増幅器には入力レベルの適正値が存在し、その適正値を超えない範囲で使用することとされている。しかし、入力レベルを適正値に調整することにより出力レベルを所定レベルとする段階等では、誤って過大な入力信号が入力されてしまう場合がある。このような過大入力状態となった時には、増幅器に使用されている半導体素子に過大入力が印加されるため破壊に至るおそれがあるという問題点があった。しかも、過大な入力レベルとなっていても測定器を接続しなければ気づかないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は過大入力が誤って入力されても増幅器等を過大入力から保護することのできる過大入力保護回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の過大入力保護回路は、入力信号が過大入力レベルとなった際に、制御信号により入力信号が利得遮断手段において減衰されることにより、入力信号のレベルが過大入力レベルを越えないように制御されるようにしたことを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
入力信号が過大入力レベルとなった際に、制御信号により入力信号が利得遮断手段において減衰されることにより、入力信号のレベルが過大入力レベルを越えないように制御されるようにしたことから、後続されている増幅器等に入力される入力信号のレベルが過大入力を越えることがなく、増幅器等の半導体素子が破壊されることを防止することができるようになる。
また、オン／オフ信号を出力するスイッチング回路のスイッチ動作に応じて点灯する表示手段を設けること、あるいは、減衰用のダイオードに順電流が流れていることに応じて点灯する表示手段を設けるようにすると、入力信号が過大入力レベルとなったことを表示することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
過大入力が誤って入力されても増幅器等を過大入力から保護することのできる過大入力保護回路を提供するという目的を、入力信号が過大入力レベルとなった際に、制御信号により入力信号が利得遮断手段において減衰されることにより、入力信号のレベルが過大入力レベルを越えないように制御されることで実現した。
【０００８】
本発明の実施例にかかる過大入力保護回路を備える入力回路の構成を示す回路ブロック図を図１に示す。
図１に示す入力回路は、例えばアンテナ等から入力されたテレビ信号を増幅する入力回路とされて、入力端子ＩＮから入力された入力信号は本発明にかかる過大入力保護回路１０に入力されている。過大入力保護回路１０から出力される入力信号は増幅器５に入力されて、増幅器５からは所定のレベルとされた入力信号が出力端子ＯＵＴから出力される。過大入力保護回路１０では、入力信号が過大入力レベルとなっても過大入力とならないレベルとされた入力信号を出力するように制御している。
【０００９】
過大入力保護回路１０は、図１に示すように入力端子ＩＮから入力された入力信号を分岐する分岐回路１と、分岐回路１で分岐された分岐信号を包絡線検波する検波回路３と、検波回路３からの検波信号のレベルが所定のレベルを超えた際に制御信号を出力する制御回路４と、分岐回路１からの入力信号のレベルが過大入力レベルを超えそうになった際に、制御回路４からの制御信号により入力信号を減衰させる利得遮断回路２とから構成されている。分岐回路１においては、入力信号の一部が分岐されて、この分岐信号が検波回路３により検波されることにより入力信号のレベルに応じた直流レベルの検波信号が出力される。制御回路４はスイッチング回路からなり、入力信号のレベルが過大入力レベルを超えそうになると検波信号のレベルがスイッチング回路の基準電圧を超えてスイッチング回路がオンするようになる。スイッチング回路がオンとなると、利得遮断回路２において入力信号に大きな減衰が与えられるようになる。これにより、過大入力保護回路１０からは過大入力レベルを超える入力信号は出力されないようになる。
【００１０】
次に、分岐回路１の構成を示す回路図の２つの例を図２（ａ）（ｂ）に示す。図２（ａ）に示す分岐回路１ａは抵抗を用いた分岐回路とされており、入力信号が入力される入力端子ＩＮ１と入力信号が出力される出力端子ＯＵＴ１ａとの間を接続する接続線を有し、この接続線とアース間に抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路を接続している。そして、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点に分岐端子ＯＵＴ１ｂを接続して分岐信号を出力している。この場合、分岐端子ＯＵＴ１ｂから出力される分岐信号は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との抵抗比で入力信号を分配した信号となる。
また、図２（ｂ）に示す分岐回路１ｂはインダクタを用いた分岐回路とされており、入力信号が入力される入力端子ＩＮ１と入力信号が出力される出力端子ＯＵＴ１ａとの間を接続する接続線を有し、この接続線とアース間にインダクタＬ１とインダクタＬ２との直列回路を接続している。そして、インダクタＬ１とインダクタＬ２との接続点に分岐端子ＯＵＴ１ｂを接続して分岐信号を出力している。この場合、分岐端子ＯＵＴ１ｂから出力される分岐信号はインダクタＬ１とインダクタＬ２とのインピーダンス比で入力信号を分配した信号となる。
【００１１】
さらに、図３に分岐回路１の構成を示す他の回路図を示す。図３に示す分岐回路１ｃはトランスを用いた分岐回路とされており、第１の一次巻線Ｐ１と第１の二次巻線Ｓ１とをコアに巻回した第１のトランスＴ１と、第２の一次巻線Ｐ２と第２の二次巻線Ｓ２とをコアに巻回した第２のトランスＴ２とを備えている。第１の一次巻線Ｐ１の一端は入力信号が入力される入力端子ＩＮ１に接続されており、その他端は入力信号が出力される出力端子ＯＵＴ１ａに接続されていると共に、第２の一次巻線Ｐ２の他端に接続されている。第１の二次巻線Ｓ１の一端はアースに接続されており、その他端は第２の二次巻線Ｓ２の他端に接続されていると共に、抵抗Ｒ３の一端に接続されている。第２の一次巻線Ｐ２の一端はアースに接続されており、その他端は第１の一次巻線Ｐ１の他端に接続されている。第２の二次巻線Ｓ２の一端は分岐端子ＯＵＴ１ｂに接続されており、その他端は抵抗Ｒ３の一端に接続されている。抵抗Ｒ３の他端はアースに接続されている。この場合、分岐端子ＯＵＴ１ｂから出力される分岐信号はトランスＴ１およびトランスＴ２の巻線比で入力信号を分配した信号となる。
【００１２】
次に、検波回路３の構成を示す回路図の一例を図４に示す。図４に示す検波回路３ａは半波整流回路から構成されており、分岐回路１の分岐端子ＯＵＴ１ｂから出力された分岐信号が入力端子ＩＮ３に入力され、検波用のダイオードＤ１により半波が検波され、ダイオードＤ１のカソードとアース間に接続された平滑コンデンサＣ１により検波信号が平滑されて包絡線検波されるようになる。この検波信号は、出力端子ＯＵＴ３から出力される。また、検波回路３の他の例の回路の構成を図５に示す。図５に示す検波回路３ｂは倍電圧検波回路から構成されている。すなわち、分岐回路１の分岐端子ＯＵＴ１ｂから出力された分岐信号が入力される入力端子ＩＮ３と検波用の第１のダイオードＤ３のカソードとの間に第１のコンデンサＣ３が接続されており、アノードがアースされた第１のダイオードＤ３のカソードには検波用の第２のダイオードＤ２のアノードが接続されている。さらに、第２のダイオードＤ２のカソードには一端がアースされたコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【００１３】
この検波回路３ｂにおいて、入力端子ＩＮ３に負の入力信号が供給された際に第１のダイオードＤ３により検波されて第１のコンデンサＣ３が検波信号によりチャージされる。次いで、入力信号が正に反転すると正の入力信号にコンデンサＣ３のチャージが加算されて第２のダイオードＤ２により検波され、その検波信号は第２のコンデンサＣ２にチャージされる。これにより、倍電圧検波された検波信号がコンデンサＣ２の両端に生じ、この検波信号が出力端子ＯＵＴ３から出力される。
【００１４】
次に、制御回路４の構成を示す回路図の一例を図６に示す。図６に示す制御回路４ａはトランジスタを用いたスイッチング回路から構成されており、検波回路３の出力端子ＯＵＴ３から出力される検波信号が入力端子ＩＮ４に入力されている。入力端子ＩＮ４にはトランジスタＴＲ１のベースが接続されており、そのエミッタはアースされておりそのコレクタは出力端子ＯＵＴ４に接続されている。また、トランジスタＴＲ１のコレクタとアース間にスイッチングノイズ除去用のコンデンサＣ５が接続されている。このように、制御回路４ａはオープンコレクタ出力とされている。トランジスタＴＲ１は、入力端子ＩＮ４に入力される検波信号のレベルが閾値（例えば、約０．７Ｖ）を超えるまではオフとなっており、閾値を超えた際にオンしてコレクタからシンク電流を引き込むようになる。検波信号が閾値を超えるのは過大入力レベルを入力信号レベルが超えようとした時に設定されている。
【００１５】
また、制御回路４の他の構成を示す回路図の例を図７に示す。図７に示す制御回路４ｂは過大入力レベル以上とされた入力信号が印加されているか否かを示す表示手段を備えている。制御回路４ｂにおいて、検波回路３の出力端子ＯＵＴ３から出力される検波信号が入力端子ＩＮ４に入力されており、入力端子ＩＮ４にはトランジスタＴＲ２のベースが接続されており、そのエミッタはアースされておりそのコレクタは出力端子ＯＵＴ４に接続されている。また、トランジスタＴＲ２のコレクタとアース間に表示手段として発光ダイオードＬＥＤ１が接続されている。さらに、発光ダイオードＬＥＤ１に並列にスイッチングノイズ除去用のコンデンサＣ６が接続されている。トランジスタＴＲ２は、入力端子ＩＮ４に入力される検波信号のレベルが閾値（例えば、約０．７Ｖ）を超えるまではオフしており、閾値を超えた際にオンしてコレクタからシンク電流を引き込むようになる。検波信号が閾値を超えるのは過大入力レベルを入力信号レベルが超えようとした時に設定されていることから発光ダイオードＬＥＤ１は、入力信号レベルが過大入力レベルを超えようとするまでは点灯し、入力信号レベルが過大入力レベルを超えようとした際に消灯する。そこで、この発光ダイオードＬＥＤ１の点灯状態を見ることにより、測定器を用いることなく入力信号が過大入力レベルを超えようとしているか否かが分かるようになる。
【００１６】
次に、利得遮断回路２の構成を示す回路図の一例を図８に示す。図８に示す利得遮断回路２ａは直列接続されたＰＩＮダイオード（p-intrinsic-n Diode）Ｄ１１，Ｄ１２を備えている。直列接続されたＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２の内のＰＩＮダイオードＤ１２のアノードは一端が電源Ｖｃｃに接続された抵抗Ｒ１２の他端に接続され、ＰＩＮダイオードＤ１１のカソードは一端がアースされた抵抗Ｒ１１の他端に接続されている。これにより、電源Ｖｃｃ−抵抗Ｒ１２−ＰＩＮダイオードＤ１２−ＰＩＮダイオードＤ１１−抵抗Ｒ１１−アースの閉回路に順電流が供給されて、ＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２の抵抗は十分小さな値となる。そして、ＰＩＮダイオードＤ１２のアノードと抵抗Ｒ１２との接続点に高周波信号を遮断するインダクタＬ１１を介して制御回路４の出力端子ＯＵＴ４が接続されている。また、分岐回路１の出力端子ＯＵＴ１から出力された入力信号が入力端子ＩＮ２に供給され、入力信号は結合コンデンサＣ１１を介してＰＩＮダイオードＤ１１のカソードと抵抗Ｒ１１との接続点に供給されている。さらに、ＰＩＮダイオードＤ１２のアノードと抵抗Ｒ１２との接続点から結合コンデンサＣ１２を介して入力信号が出力端子ＯＵＴ２ａから出力されている。
【００１７】
ここで、入力信号レベルが過大入力レベルを超えようとするレベル以下とされた際には、制御回路４におけるスイッチング回路がオフしていることから、上述したようにＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２に順電流が供給されて、その抵抗は十分小さな値とされているため入力端子ＩＮ２に入力された入力信号はＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２により減衰を受けることなく出力端子ＯＵＴ２ａから出力されるようになる。
そして、入力信号レベルが過大入力レベルを超えようとした際には、制御回路４におけるスイッチング回路がオンすることから、この場合には利得遮断回路２ａにおけるＰＩＮダイオードＤ１２のアノードと抵抗Ｒ１２との接続点が制御回路４におけるスイッチング回路を介してアースされるようになる。これにより、抵抗Ｒ１２から流れ出した電流は制御回路４に流れ込むようになって、ＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２に順電流が供給されないようになる。すると、ＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２の抵抗値が高くなるため、入力端子ＩＮ２に入力された入力信号はＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２により大きな減衰を受けて出力端子ＯＵＴ２ａから出力されるようになる。したがって、入力信号レベルが過大入力レベルを超えようとした際には、入力信号は利得遮断回路２により大きく減衰されて過大入力レベルよりかなり小さなレベルまで減衰されて出力されるようになる。このため、過大入力保護回路１０に後続されている増幅器５における半導体素子が破壊されることを防止することができるようになる。
【００１８】
次に、利得遮断回路２の構成を示す他の回路図の例を図９に示す。図９に示す利得遮断回路２ｂは、図８に示す利得遮断回路２ａにおいて入力信号レベルが過大入力レベルを超えようとしているか否かを示す表示手段を備えるようにした回路とされている。このため、利得遮断回路２ｂにおいては、ＰＩＮダイオードＤ１１のカソードに接続されている抵抗Ｒ１１の一端を発光ダイオードＬＥＤ２を介してアースしている。すると、入力信号レベルが過大入力レベルを超えようとするレベル以下とされた際には、制御回路４におけるスイッチング回路がオフしていることから、電源Ｖｃｃ−抵抗Ｒ１２−ＰＩＮダイオードＤ１２−ＰＩＮダイオードＤ１１−抵抗Ｒ１１−ＬＥＤ２−アースの閉回路に順電流が供給されて、ＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２の抵抗は十分小さな値とされると共に、この順電流により発光ダイオードＬＥＤ２は点灯するようになる。
【００１９】
また、入力信号レベルが過大入力レベルを超えようとした際には、制御回路４におけるスイッチング回路がオンすることから、利得遮断回路２ｂにおけるＰＩＮダイオードＤ１２のアノードと抵抗Ｒ１２との接続点が制御回路４におけるスイッチング回路を介してアースされるようになる。これにより、抵抗Ｒ１２から流れ出した電流は制御回路４に流れ込むようになって、ＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２に順電流が供給されないようになって、発光ダイオードＬＥＤ２は消灯するようになる。そこで、この発光ダイオードＬＥＤ２の点灯状態を見ることにより、測定器を用いることなく入力信号が過大入力レベルを超えようとしているか否かが分かるようになる。利得遮断回路２ｂにおける他の動作は利得遮断回路２ａの動作を同様であるので、その説明は省略する。
【００２０】
次に、過大入力保護回路１０を備える入力回路と過大入力保護回路１０を備えていない入力回路における入出力特性を対比して図１０に示す。
図１０を参照すると、過大入力保護回路１０を備えていない入力回路においては、入力信号レベルが半導体素子が破壊されるレベルに近づいても、入力信号レベルは抑制されることなく半導体素子破壊レベルを超えてしまうようになる。これに対して、過大入力保護回路１０を備えている入力回路においては、入力信号レベルが半導体素子が破壊されるレベルに近づいた際に、入力信号レベルが大きく減衰されるようになり半導体素子破壊レベルを出力レベルが超えないようになる。これにより、増幅器等の半導体素子が破壊されることを防止することができるようになる。
【００２１】
なお、この半導体素子破壊レベルを過大入力レベルとしたため、入力信号レベルが過大入力レベルを超えようとした際に制御回路４におけるスイッチング回路をオンするようにしたが、過大入力レベルを半導体素子破壊レベルから一定値だけ低いレベルに設定することにより、入力信号レベルが過大入力レベルに達した際に制御回路４におけるスイッチング回路をオンして利得遮断回路２において入力信号を減衰すればよいようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上の説明ではテレビ受信信号が入力される入力回路の過大入力保護回路としたが、本発明はこれに限るものではなく、信号が入力される一般的な入力回路に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例にかかる過大入力保護回路を備える入力回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明の実施例の過大入力保護回路における分岐回路の構成を示す回路図の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例の過大入力保護回路における分岐回路の構成を示す回路図の他の例である。
【図４】本発明の実施例の過大入力保護回路における検波回路の構成を示す回路図の一例である。
【図５】本発明の実施例の過大入力保護回路における検波回路の構成を示す回路図の他の例である。
【図６】本発明の実施例の過大入力保護回路における制御回路の構成を示す回路図の一例である。
【図７】本発明の実施例の過大入力保護回路における制御回路の構成を示す回路図の他の例である。
【図８】本発明の実施例の過大入力保護回路における利得遮断回路の構成を示す回路図の一例である。
【図９】本発明の実施例の過大入力保護回路における利得遮断回路の構成を示す回路図の他の例である。
【図１０】過大入力保護回路を備える入力回路と過大入力保護回路を備えていない入力回路における入出力特性を対比して示すグラフである。
【図１１】従来の入力回路の構成を示す回路ブロック図の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  分岐回路
２，２ａ，２ｂ  利得遮断回路
３，３ａ，３ｂ  検波回路
４，４ａ，４ｂ  制御回路
５  増幅器
１０  過大入力保護回路
１００  入力回路
１０２  増幅器
１０４  増幅器
Ｃ１  平滑コンデンサ
Ｃ１１  結合コンデンサ
Ｃ１２  結合コンデンサ
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６  コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  ダイオード
Ｄ１１，Ｄ１２  ＰＩＮダイオード
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１  インダクタ
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２  発光ダイオード
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１１，Ｒ１２  抵抗
Ｔ１，Ｔ２  トランス
ＴＲ１，ＴＲ２  トランジスタ
Ｖｃｃ  電源
【図１】
2006080871.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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