(57)【要約】【課題】幅広いダイナミックレンジを確保しつつ、低ノイズを実現可能なゲインコントロールアンプを提供する。【解決手段】入力される信号を減衰させ且つ該信号を減衰させる際の減衰率を変更可能な減衰部と、減衰部によって減衰された信号を増幅させて出力し且つ該信号を増幅させる際の増幅率を変更可能な増幅部と、減衰部に入力される信号の振幅が小さい場合における減衰部による減衰率及び増幅部による増幅率のそれぞれを、該信号の振幅がより大きい場合における該減衰率及び増幅率のそれぞれに比べて相対的に小さな値に制御する制御部と、を備える。【選択図】図２
2011160348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号を減衰させ且つ該信号を減衰させる際の減衰率を変更可能な減衰部と、
前記減衰部によって減衰された信号を増幅させて出力し且つ該信号を増幅させる際の増幅率を変更可能な増幅部と、
前記減衰部に入力される信号の振幅が小さい場合における前記減衰部による減衰率及び前記増幅部による増幅率のそれぞれを、該信号の振幅がより大きい場合における該減衰率及び増幅率のそれぞれに比べて相対的に小さな値に制御する制御部と、
を備えることを特徴とするゲインコントロールアンプ。
【請求項２】
前記減衰部は、入力される信号を減衰させる際の減衰率がそれぞれ固定であって且つ互いに減衰率が異なっている、並列に接続された複数の減衰率固定回路と、
何れかの減衰率固定回路に対して動作用電流を切り替えて供給する切り替え部と、を含んで構成されており、
前記制御部は、前記減衰部に入力される信号の振幅に応じて前記切り替え部に動作用電流の供給対象を切り替えさせることを特徴とする請求項１に記載のゲインコントロールアンプ。
【請求項３】
前記減衰率固定回路の各々は一対の差動トランジスタを有する差動回路であって、該差動トランジスタのエミッタ側に挿入されるエミッタ抵抗の抵抗値は、減衰率固定回路ごとに異なる値に設定されることを特徴とする請求項２に記載のゲインコントロールアンプ。
【請求項４】
前記減衰率固定回路の各々は一対の差動トランジスタを有する差動回路であって、該差動トランジスタのコレクタ側に挿入されるコレクタ抵抗の抵抗値は、減衰率固定回路ごとに異なる値に設定されることを特徴とする請求項２に記載のゲインコントロールアンプ。
【請求項５】
前記減衰部は、一対の差動トランジスタを有する差動回路と、該差動トランジスタを流れる電流値を変更可能な可変電流源と、を含んで構成されており、
前記制御部は、前記減衰部に入力される信号の振幅に応じて前記可変電流源に前記電流値を変更させることを特徴とする請求項１又は２に記載のゲインコントロールアンプ。
【請求項６】
基準値よりも小さな振幅を有する信号のみが入力され且つ入力された信号を増幅させる前段増幅部と、
少なくとも前記前段増幅部によって増幅された信号を減衰させる減衰部と、
前記減衰部によって減衰された信号を増幅させて出力し且つ該信号を増幅させる際の増幅率を変更可能な後段増幅部と、
前記基準値よりも小さな振幅を有する信号を前記前段増幅部に入力させる一方、該基準値以上の振幅を有する信号について該前段増幅部をバイパスさせるとともに前記減衰部に入力させる制御部と、
を備えることを特徴とするゲインコントロールアンプ。
【請求項７】
入力される信号を減衰させ且つ該信号を減衰させる際の減衰率を変更可能な減衰部と、前記減衰部によって減衰された信号を増幅させて出力し且つ該信号を増幅させる際の増幅率を変更可能な増幅部と、を有するゲインコントロールアンプを制御するための制御装置であって、
前記減衰部に入力すべき信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記振幅取得部が取得した信号の振幅に基づいて、該信号の振幅が小さい場合における前記減衰部による減衰率及び前記増幅部による増幅率のそれぞれを、該信号の振幅がより大きい場合における該減衰率及び増幅率のそれぞれに比べて相対的に小さな値に制御させる制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部が生成した制御信号を前記ゲインコントロールアンプに出力する制御信号出力部と、
を備えることを特徴とするゲインコントロールアンプの制御装置。
【請求項８】
基準値よりも小さな振幅を有する信号のみが入力され且つ入力された信号を増幅させる前段増幅部と、
少なくとも前記前段増幅部によって増幅された信号を減衰させる減衰部と、
前記減衰部によって減衰された信号を増幅させて出力し且つ該信号を増幅させる際の増幅率を変更可能な後段増幅部と、を有するゲインコントロールアンプを制御するための制御装置であって、
前記減衰部に入力すべき信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記振幅取得部が取得した信号の振幅が前記基準値よりも小さい場合には該信号を前記前段増幅部へと入力させ、該取得した信号の振幅が該基準値以上の場合には該信号に該前段増幅部をバイパスさせるとともに前記減衰部へと入力させる制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部が生成した制御信号を前記ゲインコントロールアンプに出力する制御信号出力部と、
備えることを特徴とするゲインコントロールアンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲインコントロールアンプ及びゲインコントロールアンプの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力信号を増幅して出力する際のゲイン（利得）を調節可能なゲインコントロールアンプが公知である。例えば特許文献１には、入力電圧を差動増幅する差動対を備えたオペレーショナルトランスコンダクタンスアンプにおいて、差動対である一対のトランジスタの特性差により生じる直流オフセット電圧を除去する技術が開示されており、これによりダイナミックレンジの拡大が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４７８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、入力信号を増幅して出力する電子回路である増幅部においては、該増幅部に入力可能な入力信号の振幅範囲には限りがある。そのため、従来では、入力振幅の大きい信号を処理する場合、利得（ゲイン）の可変幅が制限されるという問題があった。これを改善する方法として、増幅部の前段に入力信号を減衰させる電子回路である減衰部を挿入する方法が考えられる。この場合、ゲインコントロールアンプで増幅すべき対象となる信号を減衰部で減衰させてから後段（次段）の増幅部で増幅される。これにより、幅広いダイナミックレンジを確保することができる。
【０００５】
ところで、ゲインコントロールアンプに対する要求性能の一つとして、出力信号の低ノイズ化の実現が挙げられる。出力信号には少なからずノイズが含まれている。ノイズの典型例としては、電子回路の抵抗体中で電子が不規則な熱運動を行うために発生する雑音や、アンプの外部空間で発生した雑音電波等が挙げられる。出力信号に含まれるノイズの程度を評価する指標として、信号雑音比（signal-noise ratio、Ｓ／Ｎ比等とも略す場合がある）がある。このＳ／Ｎ比は、音源を音響機器などに通すことによって生じた雑音のレベルを、信号（シグナル）と雑音（ノイズ）との比率によって表したものである。Ｓ／Ｎ比の示す値が大きいほど相対的にノイズが小さく、低ければ相対的にノイズが大きい。
【０００６】
ゲインコントロールアンプに入力される入力信号を減衰部で減衰させると、確かに後段の増幅部に減衰部から供給される信号の振幅を小さくすることができる。しかし、減衰部において入力信号を減衰するにあたり、信号（シグナル）が減衰される一方でノイズのレベルは変化しないため、Ｓ／Ｎ比の減少（悪化）を招いてしまう。そして、後段の増幅部では、Ｓ／Ｎ比が改善されることなく信号のレベルが増幅されるため、ゲインコントロールアンプの低ノイズ化を図ることは容易ではない。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、幅広いダイナミックレンジを確保しつつ、低ノイズを実現可能なゲインコントロールアンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上述した課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るゲインコントロールアンプは、
入力される信号を減衰させ且つ該信号を減衰させる際の減衰率を変更可能な減衰部と、
前記減衰部によって減衰された信号を増幅させて出力し且つ該信号を増幅させる際の増幅率を変更可能な増幅部と、
前記減衰部に入力される信号の振幅が小さい場合における前記減衰部による減衰率及び前記増幅部による増幅率のそれぞれを、該信号の振幅がより大きい場合における該減衰率及び増幅率のそれぞれに比べて相対的に小さな値に制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
減衰率とは、減衰前を基準とした場合の、減衰後における信号の大きさの比率の逆数として定義することができる。従って、減衰部における減衰率が大きいほど、減衰部において信号をより大きく（激しく）減衰させることを意味する。増幅率とは、増幅前を基準とした場合の、増幅後における信号の大きさの比率として定義することができる。従って、増幅部における増幅率が大きいほど、増幅部において信号をより大きく（激しく）増幅させることを意味する。
【００１０】
この構成によれば、増幅すべき対象となる入力信号の振幅が小さい場合、増幅すべき入力信号の振幅が大きい場合に比べて減衰部における減衰率が小さく制御されるので、Ｓ／Ｎ比が悪化することを抑制できる。その際、減衰部の減衰率のみならず増幅部における増幅率も、入力信号の振幅が大きい場合に比べて相対的に減ぜられるため、アンプの総ゲインが過度に大きくなることもない。また、振幅の小さな信号が入力される場合、増幅部からの出力信号が飽和する可能性が低いため、ダイナミックレンジが制限されることも好適に回避できる。
【００１１】
一方、増幅すべき対象となる入力信号の振幅が大きい場合、増幅すべき入力信号の振幅が小さい場合に比べて減衰部における減衰率が大きく制御されるので、増幅部により小さな信号を入力させることができ、該増幅部からの出力信号が飽和することもない。従って、ダイナミックレンジを幅広く確保することができる。また、振幅の大きな信号がアンプに入力される場合、アンプ全体に要求される総ゲインが比較的小さいと考えられる。従って、この場合には、Ｓ／Ｎ比を十分に高く維持することが可能であり、ノイズ性状が悪化する虞もない。また、この構成によれば、入力信号の振幅が大きい場合、減衰部の減衰率の増大に伴って増幅部における増幅率も大きな値に制御されるため、アンプの総ゲインが過度に小さくなることもない。
【００１２】
ここで、制御部は、減衰部に入力される信号の振幅にかかわらず、総ゲインが同じになるように、減衰部における減衰率及び増幅部における増幅率のそれぞれを調節することができる。
【００１３】
また、別の観点によれば、本発明に係るゲインコントロールアンプは、
基準値よりも小さな振幅を有する信号のみが入力され且つ入力された信号を増幅させる前段増幅部と、
少なくとも前記前段増幅部によって増幅された信号を減衰させる減衰部と、
前記減衰部によって減衰された信号を増幅させて出力し且つ該信号を増幅させる際の増幅率を変更可能な後段増幅部と、
前記基準値よりも小さな振幅を有する信号を前記前段増幅部に入力させる一方、該基準値以上の振幅を有する信号について該前段増幅部をバイパスさせるとともに前記減衰部に入力させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
ここで、アンプの総ゲインを一定として考えた場合、後段増幅部における増幅率が小さいほど、アンプ全体でのＳ／Ｎ比を増大させることができるため、アンプの低ノイズ化に有利である。この構成によれば、増幅すべき対象となる入力信号の振幅が基準値よりも小
さい場合、この信号は先ず前段増幅部において増幅されるため、前段増幅部をバイパスさせる場合に比べて、後段増幅部での増幅率をより小さくすることが可能である。これによりＳ／Ｎ比が高まり、アンプの低ノイズ化を好適に実現することができる。
【００１５】
一方、振幅の大きな信号まで前段増幅部で増幅させてしまうと、後段増幅部に入力される信号の振幅が過度に大きくなり、出力信号が飽和し易くなってしまう。これに対して、この構成では基準値以上の振幅を有する信号は前段増幅部をバイパスさせて、減衰部に直接導入されるため、後段増幅部に入力される信号の振幅が過度に大きくなることを抑制できる。よって、アンプからの出力信号が飽和することもなく、ダイナミックレンジを幅広く確保することができる。
【００１６】
本発明は、ゲインコントロールアンプの制御装置として捉えることができる。すなわち、本発明に係るゲインコントロールアンプの制御装置は、
入力される信号を減衰させ且つ該信号を減衰させる際の減衰率を変更可能な減衰部と、前記減衰部によって減衰された信号を増幅させて出力し且つ該信号を増幅させる際の増幅率を変更可能な増幅部と、を有するゲインコントロールアンプを制御するための制御装置であって、
前記減衰部に入力すべき信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記振幅取得部が取得した信号の振幅に基づいて、該信号の振幅が小さい場合における前記減衰部による減衰率及び前記増幅部による増幅率のそれぞれを、該信号の振幅がより大きい場合における該減衰率及び増幅率のそれぞれに比べて相対的に小さな値に制御させる制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部が生成した制御信号を前記ゲインコントロールアンプに出力する制御信号出力部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、別の観点によれば、
本発明に係るゲインコントロールアンプの制御装置は、
基準値よりも小さな振幅を有する信号のみが入力され且つ入力された信号を増幅させる前段増幅部と、
少なくとも前記前段増幅部によって増幅された信号を減衰させる減衰部と、
前記減衰部によって減衰された信号を増幅させて出力し且つ該信号を増幅させる際の増幅率を変更可能な後段増幅部と、を有するゲインコントロールアンプを制御するための制御装置であって、
前記減衰部に入力すべき信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記振幅取得部が取得した信号の振幅が前記基準値よりも小さい場合には該信号を前記前段増幅部へと入力させ、該取得した信号の振幅が該基準値以上の場合には該信号に該前段増幅部をバイパスさせるとともに前記減衰部へと入力させる制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部が生成した制御信号を前記ゲインコントロールアンプに出力する制御信号出力部と、
備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、幅広いダイナミックレンジを確保しつつ、低ノイズを実現可能なゲインコントロールアンプに関する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係るオーディオシステムの一部を示したブロック構成図である。
【図２】実施例１に係るＧＣアンプの回路構成例を示した図である。
【図３】制御用マイコンが実行する制御ルーチンの処理内容を示したフローチャートである。
【図４】実施例１に係るＧＣアンプの変形例を説明するための図である。
【図５】実施例２に係るＧＣアンプの回路構成例を示した図である。
【図６】実施例３に係るＧＣアンプの回路構成例を示した図である。
【図７】実施例４に係るＧＣアンプの回路構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２１】
＜実施例１＞
図１は、実施例１に係るオーディオシステムＡＳの一部を示したブロック構成図である。オーディオシステムＡＳは、ゲイン調節装置１及び音声信号供給装置２を備えた電子機器４と、スピーカ３とを含んで構成されている。オーディオシステムＡＳには、カーオーディオシステムも含まれる。また、ゲイン調節装置１や、これを備えた電子機器４は、他のオーディオシステムや、カーナビゲーションシステム等にも好適に搭載可能である。
【００２２】
ゲイン調節装置１は、ゲインコントロールアンプ（以下、「ＧＣアンプ」という）１０、及び制御用マイクロコンピュータ（以下、「制御用マイコン」という）１００を有する。制御用マイコン１００は、ＧＣアンプ１０を制御するための制御装置であり、その制御内容については後述する。
【００２３】
音声信号供給装置２は、音声電流（音声信号）をゲイン調節装置１に向けて供給する装置であり、例えば放送電波を受信するアンテナ（図示省略）を有し、アンテナによって受信された電波から音声信号を抽出し、ＧＣアンプ１０に出力するチューナを備えている。
【００２４】
ＧＣアンプ１０は、音声信号供給装置２から供給される音声信号（本実施例では、音声電圧）が入力され、入力された音声信号を増幅して出力することの可能な電子回路である。また、ＧＣアンプ１０は、音声信号を増幅させる際のゲイン（利得）を変更可能である。この実施例におけるＧＣアンプ１０は、外部から入力される音声信号の振幅（レベル）の大小にかかわらず出力信号の振幅が一定に保持されるようにゲイン（利得）を調節する。また、この実施例において、ＧＣアンプ１０に入力される音声信号はアナログ信号である。
【００２５】
制御用マイコン１００は、振幅情報取得部１００ａ、制御信号生成部１００ｂ、制御信号出力部１００ｃを有している。振幅情報取得部１００ａは、音声信号供給装置２から供給される音声信号の振幅を取得する。制御信号生成部１００ｂは、音声信号の振幅に応じてＧＣアンプ１０を制御するための制御信号を生成する。制御信号出力部１００ｃは、制御信号生成部１００ｂが生成した制御信号をＧＣアンプ１０に出力する。そして、これらの各部の機能により、制御用マイコン１００は、ＧＣアンプ１０に入力される音声信号の振幅を監視し、音声信号の振幅に応じてＧＣアンプ１０を制御する。制御用マイコン１００は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが各種処理を行う。
【００２６】
ＧＣアンプ１０においてゲインが調節された音声信号は、スピーカ３に供給される。スピーカ３は、ゲイン調節装置１のＧＣアンプ１０から出力される電気信号（出力信号）を音波に変換する装置であり、例えばＧＣアンプ１０からの出力信号に応じてボイスコイルを振動させ、コーン紙を駆動することでその出力信号に対応する音声（音波）を出力する
。
【００２７】
次に、ＧＣアンプ１０の回路構成について説明する。ＧＣアンプ１０は、ゲインを調節するための可変ゲイン回路（リニヤ回路）として構成されている。ＧＣアンプ１０は、制御用マイコン１００からの制御信号を受け、ＧＣアンプ１０に入力される音声信号の振幅が小さいときには感度を上げ、逆に入力信号の振幅が大きい場合には感度を下げて出力することによって、出力が一定となるようにゲインを調節する。
【００２８】
図２は、実施例１に係るＧＣアンプ１０の回路構成例を示した図である。ＧＣアンプ１０は、初段（前段）に設けられた減衰部１２と、この減衰部１２の後段に設けられた増幅部１３とを主要部として備える。減衰部１２は音声信号を減衰させる機能を有する回路であり、増幅部１３は音声信号を増幅させる機能を有する回路である。ＧＣアンプ１０は、音声信号供給装置２から供給される音声信号（音声電圧）を、先ず減衰部１２において減衰させる。そして、減衰部１２において減衰された信号を、増幅部１３において増幅させてからスピーカ３に向けて供給する。減衰部１２及び増幅部１３は、いわゆる差動回路によって構成されている。差動回路は、特性の等しい一対のトランジスタ（差動対）のエミッタ端子を共通に接続し、このトランジスタ対のベース端子に印加された電圧（音声信号の入力電圧）の差を増幅させて出力する電子回路である。
【００２９】
減衰部１２について説明すると、減衰部１２は、差動対を形成する一対の差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１を有する。本実施例において差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。また、減衰部１２は、定電流源１２１及び可変電流源１２２を備える。定電流源１２１は電源ラインＬ１に接続され、可変電流源１２２はアース（グラウンド）に接続されている（接地されている）。可変電流源１２１は、制御用マイコン１００からの制御信号に応じて差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１に流れる電流値を変更することができる。
【００３０】
差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１は、エミッタ端子同士が互いに接続されており、更に双方のエミッタ端子は可変電流源１２２と接続されている。また、差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１の各エミッタ端子と可変電流源１２２との間には固定抵抗ＲＥ、ＲＥが挿入されている。以下、ＲＥを「エミッタ外部抵抗」という。また、差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１の各コレクタ端子と定電流源１２１との間には、負荷（抵抗）として機能する負荷トランジスタＴｒ２、Ｔｒ２が配置されている。
【００３１】
また、差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１の各ベース端子には、音声信号供給装置２から供給される音声信号ＶＥｉｎ１，ＶＥｉｎ２を入力するための入力端子１２３ａ、１２３ｂが、一対の入力ラインＬ２，Ｌ３を介してそれぞれ接続されている。
【００３２】
増幅部１３も減衰部１２と同様、差動対を形成する一対の差動トランジスタＴｒ３，Ｔｒ３を有する差動回路である。差動トランジスタＴｒ３，Ｔｒ３も、差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１と同様に、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。増幅部１３は、電源ラインＬ１と接続されている定電流源１３１、アース（グラウンド）接続されている可変電流源１３２を備える。可変電流源１３２も、可変電流源１２２と同様、制御用マイコン１００からの制御信号に応じて差動トランジスタＴｒ３，Ｔｒ３に流れる電流値を変更することができる。
【００３３】
差動トランジスタＴｒ３，Ｔｒ３は、エミッタ端子同士が互いに接続されており、更に双方のエミッタ端子は可変電流源１３２と接続されている。また、差動トランジスタＴｒ３，Ｔｒ３のコレクタ端子同士は互いに接続され、更に双方のコレクタ端子は定電流源１３１に接続されている。ここで、増幅部１３における差動トランジスタＴｒ３のベース端
子は、減衰部１２における差動トランジスタＴｒ１のコレクタ端子と、負荷トランジスタＴｒ２のエミッタ端子との双方に対して、接続ラインＬ４，Ｌ５を介して接続されている。
【００３４】
増幅部１３における一方の差動トランジスタＴｒ３のコレクタ端子側には、増幅部１３において増幅された音声信号ＶＥｏｕｔを、外部に取り出すための出力端子１３３が出力ラインＬ６を介して接続されている。出力ラインＬ６の途中には、固定抵抗ＲＬおよび定電流源１３４が設けられるとともに先端側が接地されている配線が接続されている。増幅部１３の出力端子１３３は、スピーカ３に接続されており、増幅部１３において増幅されてから出力される音声信号がスピーカ３に供給されるようになっている。
【００３５】
本実施例における減衰部１２は、音声信号を減衰させる際の減衰率Ｅｘを変更することができる。また、増幅部１３は、音声信号を増幅させる際の増幅率Ｇａを変更することができる。減衰率Ｅｘとは、減衰部１２での減衰前における音声信号（ここでは、音声信号供給装置２からＧＣアンプ１０へと供給されてくる音声信号である）の振幅の大きさを基準とした場合の、減衰後における同振幅の大きさの比率の逆数として定義することができる。従って、減衰率Ｅｘが大きいほど、減衰部１２において音声信号をより大きく（激しく）減衰させることを意味する。また、増幅率Ｇａとは、増幅部１３での増幅前における音声信号（ここでは、減衰部１２にて減衰された後の音声信号）の振幅の大きさを基準とした場合の、増幅後における同振幅の大きさの比率として定義することができる。従って、増幅率Ｇａが大きいほど、増幅部１３において音声信号をより大きく（激しく）増幅させることを意味する。
【００３６】
上述したように、ＧＣアンプ１０では、音声信号供給装置２から入力される音声信号の振幅（レベル）の大小にかかわらず出力信号の振幅が一定に保持されるようにゲインが調節される。ここでのゲインはアンプ全体のゲインであるため、以下「総ゲイン」と称することにする。総ゲインは、外部からＧＣアンプに入力される音声信号の振幅に対する、ＧＣアンプから出力される音声信号の振幅の比率であり、減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａによって定まる。ＧＣアンプ１０は、総ゲインがその要求値と一致するように、減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａのそれぞれの値が適切な値に調節される。
【００３７】
ここで、負荷トランジスタＴｒ２，Ｔｒ２のエミッタの内部抵抗（以下、「エミッタ内部抵抗」という）をｒｅ１、差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１のエミッタ内部抵抗をｒｅ２、差動トランジスタＴｒ３，Ｔｒ３のエミッタ内部抵抗をｒｅ３とする。そうすると、減衰部１２における減衰率Ｅｘは、エミッタ内部抵抗ｒｅ２とエミッタ外部抵抗ＲＥとの和を、エミッタ内部抵抗ｒｅ１によって除した値となる[Ｅｘ＝（ｒｅ２＋ＲＥ）／ｒｅ
１]。
【００３８】
ところで、トランジスタのエミッタ内部抵抗は、熱電圧ＶＴをコレクタ電流Ｉｃで除した値として求めることができる。熱電圧ＶＴとは温度に関係した定数で、ボルツマン定数ｋ（単位[J/K]）と絶対温度Ｔ（単位[K]）の積を電子の電荷量ｑ（単位[C]）により除す
ことにより求まる定数である（ＶＴ＝ｋ×Ｔ／ｑ  ｋ：1.38×10-23[J/K]，ｑ：1.60×10-19[C]）。常温（例えば、２７℃）であれば、熱電圧ＶＴは２６ｍＶとなる。従って、トランジスタのコレクタ電流Ｉｃを可変制御することにより、ｒｅ１、ｒｅ２などのエミッタ内部抵抗を変化させ、以って減衰率Ｅｘを変更することができる。すなわち、可変電流源１２１によって、差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１、及び負荷トランジスタＴｒ２，Ｔｒ２におけるコレクタ電流Ｉｃを可変制御することにより、減衰率Ｅｘを変更することができる。
【００３９】
増幅部１３における増幅率Ｇａは、固定抵抗ＲＬをエミッタ内部抵抗ｒｅ３によって除
した値である（Ｇａ＝ＲＬ／ｒｅ３）。そのため、増幅部１３においても、可変電流源１３２によって、差動トランジスタＴｒ３，Ｔｒ３のコレクタ電流Ｉｃを可変制御することにより、エミッタ内部抵抗ｒｅ３を変化させ、増幅率Ｇａを変更することができる。
【００４０】
次に、ＧＣアンプ１０の減衰部１２による減衰率Ｅｘと、増幅部１３による増幅率Ｇａｖの制御内容について説明する。ＧＣアンプ１０に要求される総ゲインが一定であれば、減衰率Ｅｘが大きいほど増幅率Ｇａもより大きな値とする必要があり、逆に減衰率Ｅｘが小さいほど増幅率Ｇａもより小さな値とする必要がある。ところで、減衰部１２における減衰率Ｅｘが大きいほど、増幅部１３に入力される音声信号の振幅を小さくすることが可能であるため、ダイナミックレンジの確保の観点からは有利である。しかし、減衰率Ｅｘを常に大きな値に設定した場合、Ｓ／Ｎ比（信号雑音比）が小さくなることでノイズ性状の悪化が懸念される。
【００４１】
すなわち、減衰部１２において音声信号（シグナル）が減衰される一方、ノイズ（ＧＣアンプ１０内部で発生するノイズのほか、ＧＣアンプ１０の外部空間で発生したノイズも含まれる）のレベルは変化しない。そのため、音声信号の減衰前に比べてＳ／Ｎ比の減少（悪化）を招いてしまう。そして、減衰部１２にて減衰された後の音声信号が入力される増幅部１３では、Ｓ／Ｎ比が改善されることなく増幅される。そのため、減衰部１２における減衰率Ｅｘを大きくすると、ダイナミックレンジの拡大には有効であるものの、ＧＣアンプ１０における出力信号の低ノイズ化を実現し難くなる場合があるという背反がある。
【００４２】
そこで、本実施例では、音声信号供給装置２からＧＣアンプ１０へ供給される音声信号、すなわちＧＣアンプ１０にて増幅すべき対象となる音声信号（以下、「増幅対象音声信号」と称す）の振幅に応じて、減衰部１２における減衰率Ｅｘ、及び増幅部１３における増幅率Ｇａのそれぞれを調節するようにした。具体的には、制御用マイコン１００の制御信号生成部１００ｂは、振幅取得部１００ａが取得した増幅対象音声信号の振幅に基づいて、該増幅対象音声信号の振幅が小さい場合における減衰部１２による減衰率Ｅｘ及び増幅部１３による増幅率Ｇａのそれぞれを、該振幅がより大きい場合における減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａのそれぞれに比べて相対的に小さな値に制御させる制御信号を生成する。そして、制御信号出力部１００ｃは、制御信号生成部１００ｂが生成した制御信号をＧＣアンプ１０に出力することで、ＧＣアンプ１０の減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａが制御される。ここで、増幅対象音声信号の振幅が小さい場合に、減衰部１２による減衰率Ｅｘをより小さな値に制御し、減衰部１２においてあまり激しく信号を減衰させないのは、振幅の小さな微弱な音声信号はノイズに埋もれやすく、一旦ノイズに埋もれてしまうとその後に増幅させても復元するのが困難であるからである。
【００４３】
図３は、制御用マイコンが実行する制御ルーチンの処理内容を示したフローチャートである。まず、ステップＳ１１においては、振幅取得部１００ａが、増幅対象音声信号の振幅を取得する。増幅対象音声信号の振幅は、種々の公知な電子回路等を用いて取得することができる。
【００４４】
ステップＳ１２では、制御信号生成部１００ｂによって、増幅対象音声信号の振幅が、ＤＲ（ダイナミックレンジ）優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上であるかどうかが判定される。このＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒとは、後述する「ダイナミックレンジ優先モード」と「ノイズ低減優先モード」のうち、ダイナミックレンジ優先モードを選択することで増幅部１３への入力信号の振幅を低減しないと、増幅部１３からの出力信号が飽和する虞があると判断される振幅である。また、ＧＣアンプ１０は、増幅部１３から出力信号の波形を取得し、その出力波形が飽和している場合に増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒに到達していると判定しても良い。増幅部１３の出力波形も、種々
の公知な電子回路を利用して取得することができる。
【００４５】
ステップＳ１１において、増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上であると判定された場合、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、制御信号生成部１００ｂは、モード選択フラグＦｇをダイナミックレンジ優先モードに設定（セット）する。モード選択フラグＦｇは、制御信号生成部１００ｂのＲＡＭに設けられた記憶領域である。本ステップの処理が終了するとステップＳ１４に進む。一方、ステップＳ１１において、増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上であると判定された場合、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、制御信号生成部１００ｂは、モード選択フラグＦｇをノイズ低減優先モードに設定（セット）する。本ステップの処理が終了するとステップＳ１４に進む。
【００４６】
ステップＳ１４では、制御信号生成部１００ｂは、モード選択フラグＦｇがダイナミックレンジ優先モードとノイズ低減優先モードの何れにセットされているかを読み込み、その読み込み結果に基づいてＧＣアンプ１０を制御する制御信号を生成する。
【００４７】
「ダイナミックレンジ優先モード」は、増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上である場合に選択されるＧＣアンプ１０の制御モードであり、「ノイズ低減優先モード」は、同信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒより小さい場合に選択されるＧＣアンプ１０の制御モードである。そして、「ダイナミックレンジ優先モード」及び「ノイズ低減優先モード」を相対的に比較すると、後者は前者に比べて減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａのそれぞれが相対的に小さな値として設定されている。
【００４８】
本実施例では、増幅対象音声信号の振幅が小さい場合、ＧＣアンプ１０からの出力信号が飽和する虞がないため、Ｓ／Ｎ比が増大するように減衰率Ｅｘｖを小さめに設定（制御）して、出力信号の低ノイズ化を図るようにした。逆に、増幅対象音声信号の振幅が大きい場合には出力信号が飽和する可能性が高いため、ＧＣアンプ１０の低ノイズ化よりも、幅広いダイナミックレンジの確保を優先するようにした。
【００４９】
ここで、減衰率Ｅｘの制御値を大きな値にするほど、増幅率Ｇａもより大きな値として制御しないとＧＣアンプ１０の総ゲインが同等とならない。そこで、本実施例では、増幅対象音声信号の振幅に応じて減衰率Ｅｘを制御し、その制御値に基づいて減衰率Ｅｘを調節する。また、本実施例では、ダイナミックレンジ優先モード及びノイズ低減優先モードの相互の切り替え時において、ＧＣアンプ１０の総ゲインに変動がないように、減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａを調節するようにする。これは、後述する他の実施例においても適用なし得る制御である。尚、ＧＣアンプ１０の総ゲインとは、予め定められた一定値であっても良いし、ユーザやその他の外部環境からの要求に応じて可変設定される可変値であっても良い。
【００５０】
以上より、ステップＳ１４では、モード選択フラグＦｇがノイズ低減優先モードにセットされている場合、ダイナミックレンジ優先モードにセットされている場合に比べて、減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａｖのそれぞれが相対的に小さな値に制御されるように、その制御信号が生成される。本ステップの処理が終了すると、ステップＳ１５に進む。
【００５１】
ステップＳ１５では、制御信号出力部１００ｃは、制御信号生成部１００ｂが生成した制御信号をＧＣアンプ１０に出力する。具体的には、減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａを制御するための制御信号を、減衰部１２の可変電流源１２１及び増幅部１３の可変電流源１３２に出力し、その制御電流値を調整させる。本ステップの処理が終了すると、本ルーチンを一旦終了させる。
【００５２】
本制御によれば、増幅対象音声信号の振幅が小さい場合、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、これによってＧＣアンプ１０における出力信号の低ノイズ化を実現できる。また、このように振幅の小さい増幅対象音声信号がＧＣアンプ１０に入力されるような作動領域では出力波形が飽和する可能性も低く、ダイナミックレンジが制限される虞がない。一方、増幅対象音声信号の振幅が大きい場合、減衰部１２における減衰率Ｅｘを大きな値に制御することでダイナミックレンジを幅広く確保することができる。また、このように振幅の大きい増幅対象音声信号がＧＣアンプ１０に入力される作動領域の場合、ＧＣアンプ１０に要求される総ゲインが比較的小さい場合が多い。そのため、このような作動領域では必ずしもノイズ低減優先モードにてＧＣアンプ１０を作動させなくても、Ｓ／Ｎ比を十分に高く維持することが可能であり、低ノイズ化を好適に実現することができる。
【００５３】
以上より、本実施例におけるＧＣアンプ１０によれば、ダイナミックレンジを確保しつつ低ノイズを実現することが可能である。また、ＧＣアンプ１０の制御装置としての制御用マイコン１００によれば、ダイナミックレンジを確保しつつ低ノイズを実現するようにＧＣアンプ１０を好適に制御することができる。
【００５４】
次に変形例について説明する。この変形例では、ステップＳ１１においてＧＣアンプ１０に入力すべき増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ未満であると判定された場合、ステップＳ１３の処理に進む前に制御用マイコン１００は現在のＧＣアンプ１０のＳ／Ｎ比を取得し、Ｓ／Ｎ比の取得値が所定の規定値以上であるか否かを判定しても良い。Ｓ／Ｎ比の取得値が規定値以上であると判定された場合、出力信号へのノイズの影響が殆ど無いほどＳ／Ｎ比が充分に大きいと判断することができる。従って、この場合には、ノイズ低減優先モードではなくダイナミックレンジ優先モードにてＧＣアンプ１０を制御すべく、ステップＳ１２に進むと良い。一方、Ｓ／Ｎ比が規定値よりも小さいと判定された場合、ノイズの低減を優先させるべきであると判断され、ステップＳ１３に進むと良い。
【００５５】
また、他の変形例としては、制御用マイコン１００は、増幅対象音声信号の振幅が小さくなるに従い、減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａが徐々に小さくなるように、これらを制御しても良い。これにより、増幅対象音声信号の振幅が小さいほど減衰率Ｅｘが小さい値に制御されるので、Ｓ／Ｎ比のより細やかな向上効果が期待できる。また、減衰部１２による減衰率Ｅｘが小さいときほど増幅部１３における増幅率Ｇａも小さくなるように調節されるため、ＧＣアンプ１０の総ゲインを適正な値に精度良く制御できる。
【００５６】
本実施例の構成によれば、制御用マイコン１００から可変電流源１２１への制御信号値を増幅対象音声信号の振幅に応じてリニアに変化させることにより、減衰率Ｅｘをより細やかに制御することができる。但し、減衰部１２における減衰率Ｅｘを可変制御するにあたり、他の手法、手段を採用することは何ら妨げられない。例えば、減衰部１２に挿入している固定抵抗のエミッタ外部抵抗ＲＥを、その抵抗値を変更可能な可変抵抗とし、この可変抵抗の抵抗値を変更することで減衰率Ｅｘを調節するようにしても良い。
【００５７】
また、本実施例では制御用アイコン１００からの制御信号によって、減衰部１２における減衰率Ｅｘ、及び増幅部１３における増幅率Ｇａを調節しているが、制御用マイコン１００と同等の機能を有する電子回路をＧＣアンプ１０内部に組み込むようにしても良い。例えば図４に示すように、可変ゲイン回路部１０Ａと、制御回路部１０Ｂを基板上に集積し、双方の回路を配線で接続してこれらの機能を集約した集積回路（Integrated Circuit、IC）として構成することもできる。可変ゲイン回路部１０Ａは、図２に示した電子回路と実質的に同等の回路である。また、制御回路部１０Ｂは、上述した制御用マイコン１００に係る振幅取得部１００ａ、制御信号生成部１００ｂ、制御信号出力部１００ｃと実質的に同等の機能を有する電子回路である。
【００５８】
この構成の場合、制御回路部１０Ｂは、増幅対象音声信号の振幅を検出し、振幅の検出値がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上である場合に、ＧＣアンプ１０の制御モードを「ダイナミックレンジ優先モード」にさせる制御信号を可変ゲイン回路部１０Ａに向けて発信する。一方、制御回路部１０Ｂは、増幅対象音声信号の振幅の検出値がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ未満である場合、ＧＣアンプ１０の制御モードを「ノイズ低減優先モード」にさせる制御信号を可変ゲイン回路部１０Ａに向けて発信する。これにより、制御回路部１０Ｂは、増幅対象音声信号の振幅が小さい場合における減衰部１２による減衰率Ｅｘ及び増幅部１３による増幅率Ｇａのそれぞれを、該振幅がより大きい場合における減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａのそれぞれに比べて相対的に小さな値に制御することができる。この構成においては、制御回路部１０Ｂが本発明における制御部に相当する。
【００５９】
この構成によれば、ＩＣ内において、ＧＣアンプ１０を「ダイナミックレンジ優先モード」と「ノイズ低減優先モード」の何れによって制御すべきか実質的に判別されるため、制御用マイコン１００の負荷を軽減したり、制御用マイコン１００自体の設置を省略することができる。尚、図４に係る説明のように、制御用マイコン１００と同等の機能を有する制御回路部１０ＢをＧＣアンプの内部に組み込むという技術思想は、後述する各実施例においても同様に適用することができる。
【００６０】
＜実施例２＞
次に、第２の実施例におけるＧＣアンプ２０について説明する。図５は、実施例２に係るＧＣアンプ２０の回路構成例を示した図である。ＧＣアンプ２０は、減衰部２２及び増幅部１３を備える。増幅部１３に関しては、図２に示したものと同じ構成を採用しており、その図示を省略している。ＧＣアンプ２０は、減衰部２２が実施例１のＧＣアンプ１０と相違しており、以下、その相違点を中心に説明する。
【００６１】
ＧＣアンプ２０に係る減衰部２２は、入力される信号を減衰させる際の減衰率がそれぞれ固定（一定）であって且つその減衰率が互いに異なっている並列に接続された第１及び第２入力段回路２２Ａ，２２Ｂを備えている。ここで、「減衰率が固定」とは、第１入力段回路２２Ａ（第２入力段回路２２Ｂ）における信号の減衰率が可変ではなく、一定値を示す意味である。第１入力段回路２２Ａ及び第２入力段回路２２Ｂのそれぞれは、本発明における減衰率固定回路に対応する。
【００６２】
第１入力段回路２２Ａは、差動対を形成する一対の差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４を有する。また、第２入力段回路２２Ｂは、差動対を形成する一対の差動トランジスタＴｒ５，Ｔｒ５を有する。これらの差動トランジスタには、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタが採用されている。第１入力段回路２２Ａ側の差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４に関し、エミッタ端子同士が互いに接続されており、これらは更に定電流源２２１Ａと接続されている。また、差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４の各エミッタ端子と定電流源２２１Ａとの間には、各エミッタ端子側から順に固定抵抗（エミッタ外部抵抗）ＲＥ１，ＲＥ１、スイッチ２２２Ａが配置されている。
【００６３】
第２入力段回路２２Ｂ側の差動トランジスタＴｒ５，Ｔｒ５に関しても、エミッタ端子同士が互いに接続されており、これらは更に定電流源２２１Ｂと接続されている。差動トランジスタＴｒ５，Ｔｒ５の各エミッタ端子と定電流源２２１Ｂとの間には、各エミッタ端子側から順に固定抵抗（エミッタ外部抵抗）ＲＥ２，ＲＥ２、スイッチ２２２Ｂが配置されている。尚、エミッタ外部抵抗ＲＥ１とエミッタ外部抵抗ＲＥ２とは、互いに抵抗値が異なる値に設定されている。
【００６４】
スイッチ２２２Ａは、第１入力段回路２２Ａ及び定電流源２２１Ａの間の導通、遮断状
態を切り替えることが可能である。スイッチ２２２Ｂは、第２入力段回路２２Ｂ及び定電流源２２１Ｂの間の導通、遮断状態を切り替えることが可能である。また、入力ラインＬ２，Ｌ３のそれぞれは途中で二股に分岐している。分岐した入力ラインＬ２は、一方の差動トランジスタＴｒ４のベース端子、一方の差動トランジスタＴｒ５のベース端子にそれぞれ接続されている。また、分岐した入力ラインＬ３は、他方の差動トランジスタＴｒ４のベース端子、他方の差動トランジスタＴｒ５のベース端子にそれぞれ接続されている。
【００６５】
スイッチ２２２Ａ及びスイッチ２２２Ｂは、図１に示した制御用マイコン１００と電気配線（この配線の図示は省略している）を介して接続されており、制御用マイコン１００によって各スイッチが制御される。より具体的には、制御用マイコン１００は、スイッチ２２２ＡをＯＮ（導通）状態にする場合、スイッチ２２２ＢをＯＦＦ（遮断）状態に制御する。この場合、第２入力段回路２２Ｂと定電流源２２１Ｂとが遮断されるため、第２入力段回路２２Ｂは作動せずに、第１入力段回路２２Ａのみが作動する。
【００６６】
また、制御用マイコン１００は、スイッチ２２２ＡをＯＦＦ状態にする場合、スイッチ２２２ＢをＯＮ状態に制御する。この場合、第１入力段回路２２Ａと定電流源２２１Ａとが遮断されるため、第１入力段回路２２Ａは作動せずに、第２入力段回路２２Ｂのみが作動する。スイッチ２２２Ａ，２２２Ｂは、第１回路２２Ａ及び第２回路２２Ｂの何れかに対して電源電流（動作用電流）を切り替えて供給する。本実施例ではスイッチ２２２Ａ，２２２Ｂが本発明における切り替え部に対応する。
【００６７】
ここで、差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４のエミッタ内部抵抗をｒｅ４、差動トランジスタＴｒ５，Ｔｒ５のエミッタ内部抵抗をｒｅ５で表す。また、第１入力段回路２２Ａの作動時における減衰率を「第１入力段減衰率Ｅｘ１」と称し、第２入力段回路２２Ｂの作動時における減衰率を「第２入力段減衰率Ｅｘ２」と称す。そうすると、第１入力段減衰率Ｅｘ１は、差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４のエミッタ内部抵抗ｒｅ４とエミッタ外部抵抗ＲＥ１との和を、負荷トランジスタＴｒ２，Ｔｒ２のエミッタ内部抵抗ｒｅ１によって除した値になる[Ｅｘ１＝（ｒｅ４＋ＲＥ１）／ｒｅ１]。
【００６８】
一方、第２入力段減衰率Ｅｘ２は、差動トランジスタＴｒ５，Ｔｒ５のエミッタ内部抵抗ｒｅ５とエミッタ外部抵抗ＲＥ２との和を、負荷トランジスタＴｒ２，Ｔｒ２のエミッタ内部抵抗ｒｅ１によって除した値になる[Ｅｘ２＝（ｒｅ５＋ＲＥ２）／ｒｅ１]。なお、増幅部１３における増幅率Ｇａについては、実施例１における説明の通りであり、繰り返しの説明を省略する。
【００６９】
本実施例では、第１入力段減衰率Ｅｘ１の方が第２入力段減衰率Ｅｘ２よりも小さくなるように、エミッタ外部抵抗ＲＥ１及びＲＥ２のそれぞれが調節されている（Ｅｘ１＜Ｅｘ２）。これによれば、制御用マイコン１００が、スイッチ２２２ＡをＯＮ状態、且つスイッチ２２２ＢをＯＦＦ状態に制御することで、減衰部２２において増幅対象音声信号を減衰させる際の減衰率を小さく抑え、出力信号の低ノイズ化を優先する「ノイズ低減優先モード」にてＧＣアンプ１を動作させることができる。一方、制御用マイコン１００が、スイッチ２２２ＡをＯＦＦ状態、且つスイッチ２２２ＢをＯＮ状態にすることで、減衰部２２における減衰率をより大きくすることができ、幅広いダイナミックレンジの確保を優先する「ダイナミックレンジ優先モード」にてＧＣアンプ１を動作させることができる。
【００７０】
次に、制御用マイコン１００が実施する具体的処理内容について説明する。尚、図４に示した構成を採用する場合には、「制御用マイコン１００」を「制御回路部１０Ｂ」と読み替え、且つ「ＧＣアンプ２０」を可変ゲイン回路部１０Ａと読み替えることができる。尚、可変ゲイン回路部１０Ａとは、図５に示したＧＣアンプ２０と実質的に同等な回路構成を意味する。
【００７１】
制御用マイコン１００（制御回路部１０Ｂ）は、音声信号供給装置２からＧＣアンプ２０（可変ゲイン回路部１０Ａ）に供給される増幅対象音声信号の振幅に応じて、第１入力段回路２２Ａ及び第２入力段回路２２Ｂのうち、動作用電流の供給対象を切り替えるべくスイッチ２２１Ａ，２２１Ｂを制御し、上述したノイズ低減優先モード及びダイナミックレンジ優先モードの切り替えを行う。
【００７２】
制御用マイコン１００（制御回路部１０Ｂ）は増幅対象音声信号の振幅を取得し、その取得値がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上であるか否かを判定する。ここで、増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上であると判定された場合、制御用マイコン１００（制御回路部１０Ｂ）はＧＣアンプ２０（可変ゲイン回路部１０Ａ）の制御モードを「ダイナミックレンジ優先モード」として制御する。一方、増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ未満であると判定された場合、制御用マイコン１００（制御回路部１０Ｂ）はＧＣアンプ２０（可変ゲイン回路部１０Ａ）の制御モードを「ノイズ低減優先モード」として制御する。
【００７３】
尚、この実施例では、便宜上、第１入力段減衰率Ｅｘ１を第２入力段減衰率Ｅｘ２よりも小さく設定しているが、これらの大小関係が逆であっても構わない。この場合、ノイズ低減優先モードでの制御時には、スイッチ２２２ＡをＯＦＦ状態、且つスイッチ２２２ＢをＯＮ状態に制御し、ダイナミックレンジ優先モードでの制御時には、スイッチ２２２ＡをＯＮ状態、且つスイッチ２２２ＢをＯＦＦ状態に制御すると良い。これにより、ダイナミックレンジを確保しつつ低ノイズを実現することが可能となる。
【００７４】
また、減衰率がそれぞれ固定であって且つその減衰率が互いに異なる第１〜第ｎ入力段回路（ｎは２以上の自然数）を並列接続すれば良く、本実施例で示した第１及び第２入力段回路２２Ａ，２２Ｂの回路構成はその一例であり、更に多くの減衰率が相違する入力段回路を接続しても良いのは勿論である。この実施例では、動作用電流の供給対象を第１及び第２入力段回路２２Ａ，２２Ｂの何れにするか（どちらの回路を動作させるか）を判別すべく増幅対象音声信号の振幅に対して単一の閾値を設定する例を説明したが、減衰部２２において並列接続する減衰率が相違する入力段回路の数を増やすことに伴い、上記閾値を段階的に複数設定すると良い。これにより、増幅対象音声信号の振幅に応じて、減衰部２２の減衰率をより細やかに制御することができる。
【００７５】
＜実施例３＞
次に、第３の実施例におけるＧＣアンプ３０について説明する。図６は、実施例３に係るＧＣアンプ３０の回路構成例を示した図である。ＧＣアンプ３０は、減衰部３２及び増幅部１３を備える。ここでは、図５に示した減衰部２２と本実施例に係る減衰部３２を対比し、両者の相違点を中心に説明する。なお、この図において増幅部１３は回路構成の図示を省略しているが、図２に示したものと同じ回路構成を有する。
【００７６】
図６に示した減衰部３２も、図５に示した減衰部２２と同様、入力される信号を減衰させる際の減衰率がそれぞれ固定であって且つその減衰率が互いに異なっている並列に接続された第１及び第２入力段回路３２Ａ，３２Ｂを備える。この図において、第１入力段回路３２Ａの差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４のコレクタ端子側には、固定抵抗（以下、「コレクタ外部抵抗」という）ＲＣ１，ＲＣ１及びコレクタ外部抵抗ＲＣ２，ＲＣ２が挿入されている。より詳しくは、差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４のコレクタ端子と定電流源１２１との間に、定電流源１２１側から、コレクタ外部抵抗ＲＣ１，ＲＣ１及びコレクタ外部抵抗ＲＣ２，ＲＣ２が直列に挿入されている。
【００７７】
図中の定電流源２２１Ａ，２２１Ｂ、スイッチ２２２Ａ，２２２Ｂは、図５に示したも
のと同等である。また、第１入力段回路３２Ａにおける差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４の各エミッタ端子と定電流源２２１Ａとの間には、エミッタ外部抵抗ＲＥ，ＲＥが挿入されている。また、第２入力段回路３２Ｂにおける差動トランジスタＴｒ５，Ｔｒ５の各エミッタ端子と定電流源２２１Ｂとの間には、第１入力段回路３２Ａにおけるものと抵抗値の等しいエミッタ外部抵抗ＲＥ，ＲＥが挿入されている。
【００７８】
図６に示すように、第１入力段回路３２Ａ及び第２入力段回路３２Ｂを接続する節点（交点）は、コレクタ外部抵抗ＲＣ１とコレクタ外部抵抗ＲＣ２との間に位置している。従って、スイッチ２２２ＡをＯＮ（導通）状態にしつつ、スイッチ２２２ＢをＯＦＦ（遮断）状態にすると、第１入力段回路３２Ａにおける差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４のコレクタ外部抵抗としては、ＲＣ１，ＲＣ１及びＲＣ２，ＲＣ２の双方が作用（機能）する。一方、スイッチ２２２ＡをＯＦＦ状態にしつつ、スイッチ２２２ＢをＯＮ状態にすると、コレクタ外部抵抗ＲＣ２，ＲＣ２には電流が流れない。従って、この状態での第２入力段回路３２Ｂにおける差動トランジスタＴｒ５，Ｔｒ５のコレクタ外部抵抗としては、ＲＣ１，ＲＣ１のみが実質的に作用（機能）する。
【００７９】
第１入力段回路３２Ａの作動時における第１入力段減衰率Ｅｘ１’は、差動トランジスタＴｒ４，Ｔｒ４のエミッタ内部抵抗ｒｅ４とエミッタ外部抵抗ＲＥとの和を、コレクタ外部抵抗ＲＣ１とコレクタ外部抵抗ＲＣ２との和によって除した値になる[Ｅｘ１’＝（
ｒｅ４＋ＲＥ）／（ＲＣ１＋ＲＣ２）]。また、第２入力段回路３２Ｂの作動時における
第２入力段減衰率Ｅｘ２’は、差動トランジスタＴｒ５，Ｔｒ５のエミッタ内部抵抵抗ｒｅ５とエミッタ外部抵抗ＲＥとの和を、コレクタ外部抵抗ＲＣ１によって除した値になる[Ｅｘ２’＝（ｒｅ５＋ＲＥ）／ＲＣ１]。
【００８０】
以上のように、本実施例の減衰部３２では、差動トランジスタのコレクタ側に挿入されるコレクタ外部抵抗の総抵抗値が、第１入力段回路３２Ａと第２入力段回路３２Ｂとでは異なっている。尚、ここでいう第１入力段回路３２Ａでのコレクタ外部抵抗の総抵抗値とはＲＣ１及びＲＣ２の和を指し、第２入力段回路３２Ｂでのコレクタ外部抵抗の総抵抗値とはＲＣ１を指す。
【００８１】
コレクタ外部抵抗ＲＣ１及びＲＣ２の各々の値を適正な値に設定することで、第１入力段減衰率Ｅｘ１’及び第２入力段減衰率Ｅｘ２’を所望の値に設定することができる。本実施例では、第１入力段減衰率Ｅｘ１’の方が第２入力段減衰率Ｅｘ２’よりも小さくなるように、コレクタ外部抵抗ＲＣ１及びＲＣ２の抵抗値がそれぞれ設定されている（Ｅｘ１’＜Ｅｘ２’）。
【００８２】
本実施例においても、制御用マイコン１００は、音声信号供給装置２からＧＣアンプ３０へと供給される増幅対象音声信号の振幅に応じて、スイッチ２２１Ａ，２２１Ｂの導通、遮断状態を制御し、ノイズ低減優先モード及びダイナミックレンジ優先モードの切り替えを行う。その際の具体的な処理内容は実施例２で説明したものと同様であり、ここでの説明は省略する。尚、実施例３においても、実施例２と同様に、図４に示した構成を採用することができる。この場合、制御用マイコン１００の役割を、「制御回路部１０Ｂ」が果たすことになる。
【００８３】
制御用マイコン１００（制御回路部１０Ｂ）は、増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒより小さい場合、ＧＣアンプ３０のＳ／Ｎ比が悪化し易い条件下にあるため、「ノイズ低減優先モード」にてＧＣアンプ３０を制御する。一方、増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上である場合、増幅部１３からの出力信号が飽和し易い条件下にあるため、「ダイナミックレンジ優先モード」にてＧＣアンプ３０を制御する。これにより、ダイナミックレンジを確保しつつ低ノイズを実現すること
が可能となる。
【００８４】
尚、本実施例に係るＧＣアンプ３０によれば、第１入力段回路３２Ａ及び第２入力段回路３２Ｂにおいて、差動対（差動トランジスタ）におけるコレクタ電流の電流値を互いに等しくすることができ、更には、エミッタ外部抵抗も互いに等しくすることができる。これにより、減衰部３２において減衰率を制御する際の制御誤差（ばらつき）を小さくすることができる。
【００８５】
本実施例においてはスイッチ２２２Ａ，２２２Ｂが本発明における切り替え部に対応する。尚、本実施例では、第１入力段減衰率Ｅｘ１’を第２入力段減衰率Ｅｘ２’よりも小さく設定する場合を例示的に説明したが、これらの大小関係が逆であっても構わない。この場合、ノイズ低減優先モード時には、スイッチ２２２ＡをＯＦＦ状態、且つスイッチ２２２ＢをＯＮ状態に制御し、ダイナミックレンジ優先モード時には、スイッチ２２２ＡをＯＮ状態、且つスイッチ２２２ＢをＯＦＦ状態に制御すると良い。
【００８６】
＜実施例４＞
次に、第４の実施例におけるＧＣアンプ４０について説明する。図７は、実施例４に係るＧＣアンプ４０の回路構成例を示した図である。本実施例では、減衰部４２の前段に、前段増幅部４４が配置されていることで他の実施例と相違する。
【００８７】
図７に示すように、ＧＣアンプ４０は、初段に前段増幅部４４、次段に減衰部４２、後段に増幅部１３が配置されている。増幅部１３は、実施例２に示したものと同等であり、以下の実施例では「後段増幅部」と称呼する。すなわち、後段増幅部１３は、減衰部４２において減衰された信号を増幅させるとともに、その増幅率Ｇａを変更可能な電子回路である。ＧＣアンプ４０における減衰部４２は、減衰率Ｅｘが固定である点、すなわち減衰率Ｅｘが一定に制御される点で、図２に示した減衰部１２と相違する。すなわち、図７に示すように、減衰部４２においては、図２における可変電流源１２２の代わりに定電流減４２１を配置している。
【００８８】
前段増幅部４４は、基準振幅よりも小さな振幅を有する音声信号のみが入力され、入力された音声信号を増幅させる機能を有する。本実施例では、基準振幅に既述のＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒを適用する場合を例として説明する。前段増幅部４４は、後段増幅部１３と異なり、音声信号を増幅させる際の増幅率Ｇａは固定（一定）である。より具体的には、前段増幅部４４は、差動対を形成する一対の差動トランジスタＴｒ６，Ｔｒ６を有する。更に、前段増幅部４４は、電源ラインＬ１と接続された定電流源４４１、アース接続された定電流源４４２を有する。
【００８９】
差動トランジスタＴｒ６，Ｔｒ６の各エミッタ端子は互いに接続されており、これらは更に定電流源４４２と接続されている。また、各エミッタ端子と定電流源４４２との間には、各エミッタ端子側から順に固定抵抗（エミッタ外部抵抗）ＲＥ３，ＲＥ３、及び電源スイッチ４４３が配置されている。この電源スイッチ４４３がＯＮ（導通）状態のときには前段増幅部４４へと動作用電流が供給され、ＯＦＦ（遮断）状態のときに上記動作用電流の供給が停止される。また、差動トランジスタＴｒ６，Ｔｒ６の各コレクタ端子側には、固定抵抗（以下、「コレクタ外部抵抗」という）ＲＣ３，ＲＣ３が挿入されている。
【００９０】
ＧＣアンプ４０において、入力端子１２３ａと接続された入力ラインＬ２は、途中から第１分岐ラインＬ７と第２分岐ラインＬ８に分岐している。また、入力端子１２３ｂと接続された入力ラインＬ３は、途中から第３分岐ラインＬ９と第４分岐ラインＬ１０に分岐している。
【００９１】
第１分岐ラインＬ７は、前段増幅部４４における差動トランジスタＴｒ６，Ｔｒ６の一方のベース端子に接続され、他方のベース端子には第３分岐ラインＬ９が接続されている。第２分岐ラインＬ８は、減衰部４２における差動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ１の一方のベース端子に接続されており、他方のベース端子には第４分岐ラインＬ１０が接続されている。また、図示のように、第２分岐ラインＬ８及び第４分力ラインＬ１０は、前段増幅部４４における差動トランジスタＴｒ６，Ｔｒ６の各コレクタ端子と各コレクタ外部抵抗ＲＣ３，ＲＣ３との間の部分とも節点（交点）を介して接続されている。
【００９２】
第１分岐ラインＬ７〜第４分岐ラインＬ１０の各々の途中には第１〜第４の切り替えスイッチ（４４４〜４４７）がそれぞれ設けられている。制御用マイコン１００は、各切り替えスイッチ４４４〜４４７、及び上述の電源スイッチ４４３のＯＮ、ＯＦＦを切り替えることで、これらを第１切り替え状態と第２切り替え状態との何れかに制御する。第１切り替え状態及び第２切り替え状態の各状態については後述する。
【００９３】
ここでＧＣアンプ４０の総ゲインを一定として考えた場合、後段増幅部１３における増幅率Ｇａを小さくするほど、アンプ全体でのＳ／Ｎ比が大きくなり、低ノイズ化の実現に有利となる。そこで、本実施例では、後段増幅部１３における増幅率Ｇａの低減を図るべく、初段に前段増幅部４４を設け、前段増幅部４４において予め増幅対象音声信号を増幅させることとした。
【００９４】
しかしながら、振幅の大きな増幅対象音声信号まで前段増幅部４４で増幅させてしまうと、後段増幅部１３に入力される信号の振幅が過剰に大きくなり、出力信号が飽和し易くなってしまう。そこで、本実施例では、増幅対象音声信号の振幅に応じて、前段増幅部４４に入力させるか、或いは前段増幅部４４をバイパスさせて減衰部４２へと直接導くかを決定するようにした。
【００９５】
具体的には、制御用マイコン１００は、振幅取得部１００ａにおいて増幅対象音声信号の振幅を取得し、制御信号生成部１００ｂにおいて増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上であるか否かを判定する。
【００９６】
ここで、制御信号生成部１００ｂは、増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒよりも小さい場合、ＧＣアンプ４０の各スイッチを上述した第１切り替え状態に制御させる制御信号を生成する。そして、このように制御信号生成部１００ｂにおいて生成された制御信号は、制御信号出力部１００ｃからＧＣアンプ４０の各スイッチに向かって出力される。そうすると、第１の切り替えスイッチ４４４がＯＮ、第２の切り替えスイッチ４４５がＯＦＦ、第３の切り替えスイッチ４４６がＯＮ、第４の切り替えスイッチ４４７がＯＦＦ、電源スイッチ４４３がＯＮに制御される。その結果、前段増幅部４４に動作用電流が供給されるとともに、入力端子１２３ａ，１２３ｂが第１分岐ラインＬ７、第３分岐ラインＬ９と導通する。
【００９７】
従って、ＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒより小さな振幅を有する増幅対象音声信号がＧＣアンプ４０に供給されると、この増幅対象音声信号はまず前段増幅部４４に入力され、該該前段増幅部４４によって増幅される。前段増幅部４４によって増幅された信号は、その後、減衰部４２において所定の減衰率で減衰され、後段増幅部１３において増幅される。また、後段増幅部１３においての増幅率Ｇａは、ＧＣアンプ４０の総ゲインが所望の値になるような適正な値に制御される。
【００９８】
一方、制御信号生成部１００ｂは、増幅対象音声信号の振幅がＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上である場合、ＧＣアンプ４０の各スイッチを上述した第２切り替え状態に制御させる制御信号を生成する。そして、制御信号生成部１００ｂにおいて生成された制御
信号は、制御信号出力部１００ｃからＧＣアンプ４０の各スイッチに向かって出力される。そうすると、第１の切り替えスイッチ４４４がＯＦＦ、第２の切り替えスイッチ４４５がＯＮ、第３の切り替えスイッチ４４６がＯＦＦ、第４の切り替えスイッチ４４７がＯＮ、電源スイッチ４４３がＯＦＦに制御される。その結果、前段増幅部４４への動作用電流の供給が停止されるとともに、入力端子１２３ａ，１２３ｂが第２分岐ラインＬ８、第４分岐ラインＬ１０と導通する。
【００９９】
従って、ＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上の振幅を有する増幅対象音声信号がＧＣアンプ４０に供給されると、この増幅対象音声信号は前段増幅部４４を迂回させられ、直接、減衰部４２に入力されるとともに該減衰部４２にて減衰される。そして、減衰部４２で減衰された信号は、後段増幅部１３において設定増幅率Ｇａｖに応じた増幅率Ｇａで増幅される。ここでも、後段増幅部１３においての増幅率Ｇａは、ＧＣアンプ４０の総ゲインが所望の値になるような適正な値に制御される。
【０１００】
以上のように、本実施例においては、制御用マイコン１００は、振幅取得部１００ａが取得した増幅対象音声信号の振幅に基づいて、ＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒよりも小さな振幅を有する増幅対象音声信号を前段増幅部４４に入力させる一方、ＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上の振幅を有する増幅対象音声信号について前段増幅部４４をバイパスさせるとともに減衰部４２に入力させる。これにより、ＧＣアンプ４０によれば、ダイナミックレンジを確保しつつ低ノイズを実現することが可能である。また、ＧＣアンプ４０の制御装置としての制御用マイコン１００によれば、ダイナミックレンジを確保しつつ低ノイズを実現するようにＧＣアンプ４０を好適に制御することができる。
【０１０１】
また、本実施例においても、実施例１乃至３と同様に、図４に示した構成を採用することができる。この場合、上述した制御用マイコン１００の行う処理内容は、図４に示した制御回路部１０Ｂによって行うことができる。すなわち、制御回路部１０Ｂは、ＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒよりも小さな振幅を有する増幅対象音声信号を前段増幅部４４に入力させる一方、該ＤＲ優先モード移行振幅Ｖａｄｒ以上の振幅を有する増幅対象音声信号については前段増幅部４４をバイパスさせるとともに減衰部４２に入力させる制御を行う。この場合、制御回路部１０Ｂが本発明における制御部に対応する。
【０１０２】
ここで例示として、ＧＣアンプ４０の総ゲインを２０とし、前段増幅部４４での増幅率を１６、減衰部４２での減衰率を８とする。ここで、総ゲインが２０とは、ＧＣアンプ全体で音声信号の振幅が２０倍（「×２０」とも表記できる）に増幅されたことを意味する。また、前段増幅部４４における増幅率が１６とは、該前段増幅部４４において音声信号の振幅が１６倍（「×１６」とも表記できる）に増幅されたことを意味する。また、減衰部４２における減衰率が８とは、該減衰部４２において音声信号の振幅が１／８倍（「×１／８」とも表記できる）に減衰されたことを意味する。
【０１０３】
ＧＣアンプ４０が第２切り替え状態に制御されると、増幅対象音声信号が前段増幅部４４を迂回し、減衰部４２においてもとの１／８倍の大きさまで減衰されるため、トータルとして２０の総ゲインを得るためには、後段増幅部１３での増幅率を１６０に設定する必要がある。これに対して、第１切り替え状態に制御する場合、増幅対象音声信号が予め前段増幅部４４においてもとの１６倍の大きさまで増幅されるため、後段増幅部１３での増幅率を１０に設定すれば良いことになる。
【０１０４】
従って、双方における制御を比較すると、第２切り替え状態に比べて、第１切り替え状態の方が、後段増幅部１３における増幅率Ｇａをより小さな値に制御することが可能となる。これにより、Ｓ／Ｎ比をより好適に高めることができ、ノイズを小さくすることができる。すなわち、増幅対象音声信号の振幅が小さい場合、この信号を前段増幅部４４に入
力させて予め増幅させることにより、ＧＣアンプ４０の総ゲインを確保しつつ後段増幅部１３での増幅率Ｇａを低減することができる。これにより、アンプ全体でのＳ／Ｎ比が向上し、低ノイズ化を好適に図ることができる。また、ＧＣアンプ４０に振幅の大きな増幅対象音声信号が供給された場合には、該信号に前段増幅部４４を迂回させることにより、後段増幅部１３に入力される信号の振幅が過度に大きくなることを抑制できる。これにより、ＧＣアンプ４０からの出力信号が飽和することも抑制され、ダイナミックレンジも幅広く確保することができる。
【０１０５】
尚、本実施例に係るＧＣアンプ４０では、減衰部４２の減衰率Ｅｘを固定（一定）としているが、実施例１のように、その減衰率Ｅｘを変更可能であっても良い。この場合、定電流減４２１の代わりに可変電流源１２２を配置し、実施例１と同様、制御用マイコン１００によって可変電流源１２２の電流値を可変制御しても良いし、実施例２又は３に係る回路構成を採用し、各スイッチを切り替えることによって減衰率Ｅｘを可変制御しても良い。
【０１０６】
更に、制御用マイコン１００は、減衰部４２における減衰率Ｅｘ及び後段増幅部における増幅率Ｇａの制御に際して、増幅対象音声信号の振幅が小さい場合における該減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａのそれぞれを、増幅対象音声信号の振幅がより大きい場合における減衰率Ｅｘ及び増幅率Ｇａのそれぞれに比べて、相対的に小さくなるように制御しても良い。これにより、増幅対象音声信号の振幅が小さい場合には、Ｓ／Ｎ比を積極的に高めることができ、低ノイズ化をより好適に促進することができる。また、増幅対象音声信号の振幅が大きい場合には、より確実にダイナミックレンジを確保することができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明に係るゲインコントロールアンプ、ゲイン調節装置はこれらに限定されるものではなく、可能な限りこれらの組合せを含むことができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１・・・ゲイン調節装置
２・・・音声信号供給装置
３・・・スピーカ
１０・・・ゲインコントロールアンプ
１２・・・減衰部
１３・・・増幅部
１００・・・制御用マイコン
【図１】
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【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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