(57)【要約】【課題】回路面積の縮小を図りつつ、大振幅の入力信号が入力された場合にも適切に利得を制御して所定の振幅範囲の出力信号を出力することが可能な自動利得制御回路を提供する。【解決手段】自動利得制御回路は、入力端子を介して入力された入力信号を設定された利得で増幅し、得られた信号を出力信号として出力端子から出力し、前記利得が調整可能なアンプ回路と、前記出力信号の振幅と第１の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第１の比較結果信号を出力する第１のコンパレータと、前記出力信号の振幅と前記第１の比較電圧よりも小さい第２の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第２の比較結果信号を出力する第２のコンパレータと、前記第１の比較結果信号および前記第２の比較結果信号に基づいて、前記アンプ回路の利得を制御する制御回路と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子を介して入力された入力信号を設定された利得で増幅し、得られた信号を出力信号として出力端子から出力し、前記利得が調整可能なアンプ回路と、
前記出力信号の振幅と第１の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第１の比較結果信号を出力する第１のコンパレータと、
前記出力信号の振幅と前記第１の比較電圧よりも小さい第２の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第２の比較結果信号を出力する第２のコンパレータと、
前記第１の比較結果信号および前記第２の比較結果信号に基づいて、前記アンプ回路の利得を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記出力信号の振幅が前記第１の比較電圧よりも大きい場合には、前記アンプ回路の利得が段階的に減少するように制御し、
前記出力信号の振幅が前記第２の比較電圧よりも小さい場合には、前記アンプ回路の利得が段階的に増加するように制御し、
前記出力信号の振幅が前記第１の比較電圧以下かつ前記第２の比較電圧以上である場合には、前記アンプ回路の利得を維持するように制御する
ことを特徴とする自動利得制御回路。
【請求項２】
前記制御回路は、
第１の期間毎に、前記出力信号の振幅が前記第１の比較電圧よりも大きい場合には、前記アンプ回路の利得が減少するように制御し、
第２の期間毎に、前記出力信号の振幅が前記第２の比較電圧よりも小さい場合には、前記アンプ回路の利得が増加するように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の自動利得制御回路。
【請求項３】
前記第１の期間は、前記第２の期間よりも短いことを特徴とする請求項２に記載の自動利得制御回路。
【請求項４】
第１の期間毎に前記アンプ回路の利得が減少する利得差は、前記第２の期間毎に前記アンプ回路の利得が減少する利得差と等しい
ことを特徴とする請求項２または３に記載の自動利得制御回路。
【請求項５】
入力端子を介して入力された入力信号を設定された利得で増幅し、得られた信号を出力信号として出力端子から出力し、前記利得が調整可能なアンプ回路と、
前記入力信号の振幅と第１の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第１の比較結果信号を出力する第１のコンパレータと、
前記入力信号の振幅と前記第１の比較電圧よりも小さい第２の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第２の比較結果信号を出力する第２のコンパレータと、
前記入力信号の振幅と前記第２の比較電圧よりも小さい第３の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第３の比較結果信号を出力する第３のコンパレータと、
前記入力信号の振幅と前記第３の比較電圧よりも小さい第４の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第４の比較結果信号を出力する第４のコンパレータと、
前記第１の比較結果信号ないし前記第４の比較結果信号に基づいて、前記アンプ回路の利得を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記入力信号の振幅が前記第１の比較電圧よりも大きい場合には、前記アンプ回路の利得を減少するように制御し、
前記入力信号の振幅が前記第２の比較電圧よりも大きい場合には、前記アンプ回路の利得が減少するように制御し、
前記入力信号の振幅が前記第３の比較電圧よりも小さい場合には、前記アンプ回路の利得を増加するように制御し、
前記入力信号の振幅が前記第４の比較電圧よりも小さい場合には、前記アンプ回路の利得が増加するように制御し、
前記入力信号の振幅が前記第２の比較電圧以下かつ前記第３の比較電圧以上である場合には、前記アンプ回路の利得を維持するように制御する
ことを特徴とする自動利得制御回路。
【請求項６】
前記制御回路は、
第１の期間毎に、前記入力信号の振幅が前記第１の比較電圧または前記第２の比較電圧よりも大きい場合には、前記アンプ回路の利得を減少するように制御し、
第２の期間毎に、前記入力信号の振幅が前記第３の比較電圧または前記第４の比較電圧よりも小さい場合には、前記アンプ回路の利得を増加するように制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の自動利得制御回路。
【請求項７】
前記第１の期間は、前記第２の期間よりも短いことを特徴とする請求項６に記載の自動利得制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンプ回路の利得を自動的に制御する自動利得制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動利得制御（ＡＣＧ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路には、例えば、アンプ回路の出力信号の振幅に基づいて、アンプ回路の利得を切り替えるものである。
【０００３】
上記自動利得制御回路では、音声信号のような低周波の信号を適用する場合、フィルタの時定数が大きくなる。これにより、実装上の面積が増大する。
【０００４】
ここで、従来の自動利得制御回路には、出力信号の振幅と２つのレベルとを比較し、この比較結果に応じた信号のデューティ比に基づいて、出力信号の振幅が所定のレベルに維持されるように、アンプ回路の利得を制御するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この従来の自動利得制御回路によれば、アナログ的な時定数を生成するための回路が不要となり、回路面積を縮小することができる。
【０００６】
しかし、この従来の自動利得制御回路は、大振幅の入力信号が入力された場合におけるアンプ回路の利得の詳細な制御については、言及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３２２１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、回路面積の縮小を図りつつ、大振幅の入力信号が入力された場合にも適切に利得を制御して所定の振幅範囲の出力信号を出力することが可能な自動利得制御回路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】
【０００９】
本発明の一態様に係る自動利得制御回路は、入力端子を介して入力された入力信号を設定された利得で増幅し、得られた信号を出力信号として出力端子から出力し、前記利得が調整可能なアンプ回路と、前記出力信号の振幅と第１の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第１の比較結果信号を出力する第１のコンパレータと、前記出力信号の振幅と前記第１の比較電圧よりも小さい第２の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第２の比較結果信号を出力する第２のコンパレータと、前記第１の比較結果信号および前記第２の比較結果信号に基づいて、前記アンプ回路の利得を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記出力信号の振幅が前記第１の比較電圧よりも大きい場合には、前記アンプ回路の利得が段階的に減少するように制御し、前記出力信号の振幅が前記第２の比較電圧よりも小さい場合には、前記アンプ回路の利得が段階的に増加するように制御し、前記出力信号の振幅が前記第１の比較電圧以下かつ前記第２の比較電圧以上である場合には、前記アンプ回路の利得を維持するように制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の態様に係る自動利得制御回路は、入力端子を介して入力された入力信号を設定された利得で増幅し、得られた信号を出力信号として出力端子から出力し、前記利得が調整可能なアンプ回路と、前記入力信号の振幅と第１の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第１の比較結果信号を出力する第１のコンパレータと、前記入力信号の振幅と前記第１の比較電圧よりも小さい第２の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第２の比較結果信号を出力する第２のコンパレータと、前記入力信号の振幅と前記第２の比較電圧よりも小さい第３の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第３の比較結果信号を出力する第３のコンパレータと、前記入力信号の振幅と前記第３の比較電圧よりも小さい第４の比較電圧とを比較し、この比較結果に応じた第４の比較結果信号を出力する第４のコンパレータと、前記第１の比較結果信号ないし前記第４の比較結果信号に基づいて、前記アンプ回路の利得を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記入力信号の振幅が前記第１の比較電圧よりも大きい場合には、前記アンプ回路の利得を減少するように制御し、前記入力信号の振幅が前記第２の比較電圧よりも大きい場合には、前記アンプ回路の利得が減少するように制御し、前記入力信号の振幅が前記第３の比較電圧よりも小さい場合には、前記アンプ回路の利得を増加するように制御し、前記入力信号の振幅が前記第４の比較電圧よりも小さい場合には、前記アンプ回路の利得が増加するように制御し、前記入力信号の振幅が前記第２の比較電圧以下かつ前記第３の比較電圧以上である場合には、前記アンプ回路の利得を維持するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様に係る自動利得制御回路によれば、回路面積の縮小を図りつつ、大振幅の入力信号が入力された場合にも適切に利得を制御して所定の振幅範囲の出力信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様である実施例１に係る自動利得制御回路の構成の一例を示す図である。
【図２】図１の自動利得制御回路の入力信号の振幅、出力信号の振幅、およびアンプ回路の利得の関係の一例を示す波形図である。
【図３】本発明の一態様である実施例２に係る自動利得制御回路の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した各実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の一態様である実施例１に係る自動利得制御回路の構成の一例を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、自動利得制御回路は、入力端子１と、出力端子２と、アンプ回路３と、第１のコンパレータ４と、第２のコンパレータ５と、制御回路６と、を備える。
【００１６】
アンプ回路３は、入力端子１を介して入力された入力信号を設定された利得で増幅し、得られた信号を出力信号として出力端子３から出力するようになっている。このアンプ回路３は、利得が調整可能になっている。なお、入力信号は、例えば、音声信号等の低周波の信号である。
【００１７】
第１のコンパレータ４は、出力信号の振幅と第１の比較電圧ＶｔｈＨとを比較し、この比較結果に応じた第１の比較結果信号を出力するようになっている。
【００１８】
第２のコンパレータ５は、出力信号の振幅と第１の比較電圧ＶｔｈＨよりも小さい第２の比較電圧ＶｔｈＬとを比較し、この比較結果に応じた第２の比較結果信号を出力するようになっている。
【００１９】
制御回路６は、第１の比較結果信号および第２の比較結果信号に基づいて、アンプ回路３の利得を制御するようになっている。
【００２０】
具体的には、この制御回路６は、出力信号の振幅が第１の比較電圧ＶｔｈＨよりも大きい場合には、アンプ回路３の利得が段階的に減少するような制御になっている。すなわち、この制御回路６は、第１の期間Ｔａ毎に、出力信号の振幅が第１の比較電圧ＶｔｈＨよりも大きい場合には、アンプ回路３の利得が減少するような制御になっている。
【００２１】
一方、制御回路６は、出力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＬよりも小さい場合には、アンプ回路３の利得が段階的に増加するような制御になっている。すなわち、制御回路６は、第２の期間Ｔｂ毎に、出力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＬよりも小さい場合には、アンプ回路３の利得が増加するような制御になっている。
【００２２】
また、制御回路６は、出力信号の振幅が第１の比較電圧ＶｔｈＨ以下かつ第２の比較電圧ＶｔｈＬ以上である場合には、アンプ回路３の利得を維持するような制御になっている。
【００２３】
なお、第１の期間Ｔａは、第２の期間Ｔｂよりも短く設定されている。また、第２の期間Ｔｂは、入力信号の周期よりも長く設定されている。
【００２４】
また、制御回路６は、予め規定された最小の最小利得と予め規定された最大の最大利得との範囲内で、アンプ回路３の利得を制御するようになっている。
【００２５】
次に、以上のような構成を有する自動利得制御回路の動作の一例について説明する。
【００２６】
図２は、図１の自動利得制御回路の入力信号の振幅、出力信号の振幅、およびアンプ回路の利得の関係の一例を示す波形図である。
【００２７】
図２に示すように、初期状態では、入力信号の振幅が小さく、これにより、出力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＬより小さく、アンプ回路３の利得が最大利得に調整されている。
【００２８】
そして、時間ｔ１において、アンプ回路３は、大振幅の入力信号が入力されると、その振幅に応じた出力信号を出力する。このとき、出力信号の振幅が第１の比較電圧ＶｔｈＨよりも大きくなる。
【００２９】
そこで、制御回路６は、第１の期間Ｔａ毎に、第１の比較結果信号に基づいて、出力信号の振幅が第１の比較電圧ＶｔｈＨ以下になるまで、アンプ回路３の利得が減少するように制御する（時間ｔ１〜時間ｔ２）。
【００３０】
そして、時間ｔ２において、出力信号の振幅が第１の比較電圧ＶｔｈＨ以下かつ第２の比較電圧ＶｔｈＬ以上になると、制御回路６は、アンプ回路３の利得を維持するように制御する（時間ｔ２〜時間ｔ３）。
【００３１】
次に、時間ｔ３において、アンプ回路３は、振幅が小さくなった入力信号が入力されると、その振幅に応じた出力信号を出力する。このとき、出力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＬよりも小さくなる。
【００３２】
そこで、制御回路６は、第２の期間Ｔｂ毎に、第２の比較結果信号に基づいて、出力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＬ以上になるまで、アンプ回路３の利得が増加するように制御する（時間ｔ３〜時間ｔ４）。
【００３３】
ここで、既述のように、第２の期間Ｔｂは、入力信号の周期よりも長く設定されている。これにより、制御回路６が、その周期が第２の期間Ｔｂより短い低周波の入力信号の振幅の変化により、アンプ回路３の利得を増加させることを回避することができる。
【００３４】
すなわち、定常的に出力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＬより小さい場合に、制御回路６は、アンプ回路３の利得を増加させる。これにより、利得の制御がより安定することになる。
【００３５】
そして、時間ｔ４において、出力信号の振幅が第１の比較電圧ＶｔｈＨ以下かつ第２の比較電圧ＶｔｈＬ以上になると、制御回路６は、アンプ回路３の利得を維持するように制御する。
【００３６】
次に、時間ｔ５において、アンプ回路３は、振幅がより小さくなった入力信号が入力されると、その振幅に応じた出力信号を出力する。このとき、出力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＬよりも小さくなる。
【００３７】
そこで、制御回路６は、第２の期間Ｔｂ毎に、第２の比較結果信号に基づいて、出力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＬ以上になるまで、アンプ回路３の利得が増加するように制御する（時間ｔ５〜時間ｔ６）。
【００３８】
ここで、既述のように、制御回路６は、予め規定された最小の最小利得と予め規定された最大の最大利得との範囲内で、アンプ回路３の利得を制御するようになっている。したがって、時間ｔ６において、アンプ回路３の利得が最大利得に達すると、制御回路６は、アンプ回路３の利得を最大利得に維持するように制御する。次に入力信号の振幅の変化があるまで、アンプ回路３は、安定した振幅の出力信号を出力することになる。
【００３９】
また、既述のように、第１の期間Ｔａは、第２の期間よりも短く設定されている。さらに、ここでは、例えば、第１の期間Ｔａ毎にアンプ回路３の利得が減少する利得差は、第２の期間Ｔｂ毎にアンプ回路３の利得が減少する利得差と等しく設定されている。
【００４０】
このため、大振幅の入力信号が入力された場合にも、自動利得制御回路は、急峻にアンプ回路３の利得を下げることができる。したがって、所定の振幅範囲の出力信号を出力することができる。これにより、例えば、出力信号が入力されるシステムで動作が飽和するのを防ぐことができる。
【００４１】
以上のように、本実施例に係る自動利得制御回路によれば、回路面積の縮小を図りつつ、大振幅の入力信号が入力された場合にも適切に利得を制御して所定の振幅範囲の出力信号を出力することができる。
【実施例２】
【００４２】
既述の実施例１では、アンプ回路の出力信号の振幅に基づいて、アンプ回路の利得を制御する構成について説明した（フィードバック制御）。
【００４３】
しかし、入力信号の振幅に基づいて、アンプ回路の利得を制御するようにしもよい（フィードフォワード制御）。なお、この場合、実施例１と同様に、利得の調整を複数のステップで行う場合には、ステップ数に応じてコンパレータの数を増加させる必要がある。
【００４４】
このように、実施例２では、アンプ回路の入力信号の振幅に基づいて、アンプ回路の利得を制御する構成について説明する（フィードフォワード制御）。なお、実施例２においては、代表的な４個のコンパレータを用いた場合について説明するが、さらにコンパレータの数を増加させても同様の作用効果を奏することができる。
【００４５】
図３は、本発明の一態様である実施例２に係る自動利得制御回路の構成の一例を示す図である。
【００４６】
図３に示すように、自動利得制御回路は、入力端子１と、出力端子２と、アンプ回路３と、第１のコンパレータ２０１と、第２のコンパレータ２０２と、第３のコンパレータ２０３と、第４のコンパレータ２０４と、制御回路２０６と、を備える。
【００４７】
実施例１と同様に、アンプ回路３は、入力端子１を介して入力された入力信号を設定された利得で増幅し、得られた信号を出力信号として出力端子３から出力するようになっている。このアンプ回路３は、利得が調整可能になっている。なお、入力信号は、例えば、音声信号等の低周波の信号である。
【００４８】
第１のコンパレータ２０１は、入力信号の振幅と第１の比較電圧ＶｔｈＨ１とを比較し、この比較結果に応じた第１の比較結果信号を出力するようになっている。
【００４９】
第２のコンパレータ２０２は、入力信号の振幅と第１の比較電圧ＶｔｈＨ１よりも小さい第２の比較電圧ＶｔｈＨ２とを比較し、この比較結果に応じた第２の比較結果信号を出力するようになっている。
【００５０】
第３のコンパレータ２０３は、入力信号の振幅と第２の比較電圧ＶｔｈＨ２よりも小さい第３の比較電圧ＶｔｈＬ１とを比較し、この比較結果に応じた第３の比較結果信号を出力するようになっている。
【００５１】
第４のコンパレータ２０４は、入力信号の振幅と第３の比較電圧ＶｔｈＬ１よりも小さい第４の比較電圧ＶｔｈＬ２とを比較し、この比較結果に応じた第４の比較結果信号を出力するようになっている。
【００５２】
制御回路２０６は、第１の比較結果信号ないし第４の比較結果信号に基づいて、アンプ回路３の利得を制御するようになっている。
【００５３】
具体的には、この制御回路２０６は、入力信号の振幅が第１の比較電圧ＶｔｈＨ１よりも大きい場合には、アンプ回路３の利得を減少するように制御するようになっている。さらに、制御回路２０６は、入力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＨ２よりも大きい場合には、アンプ回路３の利得が減少するように制御するようになっている。
【００５４】
好ましくは、制御回路２０６は、第１の期間Ｔａ毎に、入力信号の振幅が第１の比較電圧ＶｔｈＨ１または第２の比較電圧ＶｔｈＨ２よりも大きい場合には、アンプ回路３の利得を減少するように制御する。
【００５５】
一方、制御回路２０６は、入力信号の振幅が第３の比較電圧ＶｔｈＬ１よりも小さい場合には、アンプ回路３の利得を増加するように制御するようになっている。さらに、制御回路２０６は、入力信号の振幅が第４の比較電圧ＶｔｈＬ２よりも小さい場合には、アンプ回路３の利得が増加するように制御するようになっている。
【００５６】
好ましくは、制御回路２０６は、第２の期間Ｔｂ毎に、入力信号の振幅が第３の比較電圧ＶｔｈＬ１または第４の比較電圧ＶｔｈＬ２よりも小さい場合には、アンプ回路３の利得を増加するように制御するようになっている。
【００５７】
また、制御回路２０６は、入力信号の振幅が第２の比較電圧ＶｔｈＨ２以下かつ第３の比較電圧ＶｔｈＬ１以上である場合には、アンプ回路３の利得を維持するように制御するようになっている。
【００５８】
なお、実施例１と同様に、第１の期間Ｔａは、第２の期間Ｔｂよりも短く設定されている。また、第２の期間Ｔｂは、入力信号の周期よりも長く設定されている。
【００５９】
また、制御回路２０６は、予め規定された最小の最小利得と予め規定された最大の最大利得との範囲内で、アンプ回路３の利得を制御するようになっている。
【００６０】
以上のような構成を有する自動利得制御回路の動作は、実施例１の自動利得制御回路動作と類似する。
【００６１】
すなわち、実施例１と同様に、第２の期間Ｔｂは、入力信号の周期よりも長く設定されている。これにより、制御回路２０６が、その周期が第２の期間Ｔｂより短い低周波の入力信号の振幅の変化により、アンプ回路３の利得を増加させることを回避することができる。
【００６２】
したがって、定常的に出力信号の振幅が第３、第４の比較電圧ＶｔｈＬ１、ＶｔｈＬ２より小さい場合に、制御回路２０６は、アンプ回路３の利得を増加させる。これにより、利得の制御がより安定することになる。
【００６３】
また、既述のように、実施例１と同様に、制御回路２０６は、予め規定された最小の最小利得と予め規定された最大の最大利得との範囲内で、アンプ回路３の利得を制御するようになっている。したがって、アンプ回路３の利得が最大利得に達すると、制御回路２０６は、アンプ回路３の利得を最大利得に維持するように制御する。次に入力信号の振幅の変化があるまで、アンプ回路３は、安定した振幅の出力信号を出力することになる。
【００６４】
また、既述のように、第１の期間Ｔａは、第２の期間よりも短く設定されている。さらに、ここでは、例えば、第１の期間Ｔａ毎にアンプ回路３の利得が減少する利得差は、第２の期間Ｔｂ毎に前記アンプ回路の利得が減少する利得差と等しく設定されている。
【００６５】
このため、大振幅の入力信号が入力された場合にも、自動利得制御回路は、急峻にアンプ回路３の利得を下げることができる。したがって、所定の振幅範囲の出力信号を出力することができる。これにより、例えば、出力信号が入力されるシステムで動作が飽和するのを防ぐことができる。
【００６６】
以上のように、本実施例に係る自動利得制御回路によれば、実施例１と同様に、回路面積の縮小を図りつつ、大振幅の入力信号が入力された場合にも適切に利得を制御して所定の振幅範囲の出力信号を出力することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  入力端子
２  出力端子
３  アンプ回路
４  第１のコンパレータ
５  第２のコンパレータ
６、２０６  制御回路
２０１  第１のコンパレータ
２０２  第２のコンパレータ
２０３  第３のコンパレータ
２０４  第４のコンパレータ
【図１】
2011015229.tif 000003
【図２】
2011015229.tif 000004
【図３】
2011015229.tif 000005