(57)【要約】【課題】自動利得制御回路から過大な信号が出力されることを防止する。【解決手段】自動利得制御回路１は、入力信号を減衰させる可変減衰器１２と、可変減衰器１２における減衰量を調整するための調整電圧を生成する出力検波器１７と、入力信号が変動したことを検出するレベル変動検出回路１６と、レベル変動検出回路１６が変動を検出してから所定の期間が経過するまでの間は可変減衰器１２における減衰量を閾値以上の第１減衰量に設定し、所定の期間が経過した後に、可変減衰器１２における減衰量を調整電圧に基づく、第１減衰量よりも小さい第２減衰量に設定する減衰量設定部１８と、を有する。【選択図】図１
2019186666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を減衰させる減衰部と、
前記減衰部における減衰量を調整するための調整電圧を生成する調整電圧生成部と、
前記入力信号が変動したことを検出する変動検出部と、
前記変動検出部が前記変動を検出してから所定の期間が経過するまでの間は前記減衰部における減衰量を閾値以上の第１減衰量に設定し、前記所定の期間が経過した後に、前記減衰部における減衰量を前記調整電圧に基づく、前記第１減衰量よりも小さい第２減衰量に設定する減衰量設定部と、
を有する自動利得制御回路。
【請求項２】
前記減衰量設定部は、前記変動検出部が前記変動を検出してから、前記調整電圧生成部が前記調整電圧を生成するために要する期間が経過するまでの間は、前記減衰部における減衰量を前記第１減衰量に設定する、
請求項１に記載の自動利得制御回路。
【請求項３】
前記変動検出部は、前記変動を検出してから前記所定の期間が経過するまでの間に、前記第１減衰量に対応するリセット電圧を生成し、
前記減衰量設定部は、前記リセット電圧と前記調整電圧とを比較した結果に基づいて、前記減衰部における減衰量を前記第１減衰量に設定するか前記第２減衰量に設定するかを決定する、
請求項１又は２に記載の自動利得制御回路。
【請求項４】
前記変動検出部は、
前記入力信号に含まれる所定の周波数以上の成分を抽出することにより高域信号を生成する高域信号生成部と、
前記高域信号が所定の閾値以上である場合に前記リセット電圧を生成する電圧生成部と、
を有する、
請求項３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、入力された信号の利得を制御する自動利得制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力信号のダイナミックレンジが広い回路において、回路から出力される信号のレベルを安定化させるために自動利得制御回路が用いられている。自動利得制御回路において入力信号のレベルが急に大きくなると、自動利得制御回路から一時的に過大なレベルの信号が出力されて、後段の回路の故障や異常動作が発生してしまうことがある。特許文献１には、入力信号が入力されていない状態で自動利得制御回路の増幅器に定電圧を印加することにより、過大なレベルの信号が出力されることを防ぐ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１５２５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された自動利得制御回路において、信号が入力されている状態で入力レベルが急激に増加した場合、自動利得制御回路から過大なレベルの信号が出力されてしまい、後段の回路の故障や異常動作が発生してしまうおそれがあるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、過大な信号が出力されることを防止できる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】
【０００６】
本発明の自動利得制御回路は、入力信号を減衰させる減衰部と、前記減衰部における減衰量を調整するための調整電圧を生成する調整電圧生成部と、前記入力信号が変動したことを検出する変動検出部と、前記変動検出部が前記変動を検出してから所定の期間が経過するまでの間は前記減衰部における減衰量を閾値以上の第１減衰量に設定し、前記所定の期間が経過した後に、前記減衰部における減衰量を前記調整電圧に基づく、前記第１減衰量よりも小さい第２減衰量に設定する減衰量設定部と、を有する。
【０００７】
前記減衰量設定部は、前記変動検出部が前記変動を検出してから、前記調整電圧生成部が前記調整電圧を生成するために要する期間が経過するまでの間は、前記減衰部における減衰量を前記第１減衰量に設定してもよい。
【０００８】
前記変動検出部は、前記変動を検出してから前記所定の期間が経過するまでの間に、前記第１減衰量に対応するリセット電圧を生成し、前記減衰量設定部は、前記リセット電圧と前記調整電圧とを比較した結果に基づいて、前記減衰部における減衰量を前記第１減衰量に設定するか前記第２減衰量に設定するかを決定してもよい。
【０００９】
前記変動検出部は、前記入力信号に含まれる所定の周波数以上の成分を抽出することにより高域信号を生成する高域信号生成部と、前記高域信号が所定の閾値以上である場合に前記リセット電圧を生成する電圧生成部と、を有してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自動利得制御回路から過大な信号が出力されることを防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】自動利得制御回路の構成を示す図である。
【図２】入力検波器の特性を示す図である。
【図３】可変減衰器の特性を示す図である。
【図４】レベル変動検出回路の構成を示す図である。
【図５】レベル変動検出回路の動作について説明するための図である。
【図６】減衰量設定部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［自動利得制御回路１の構成］
図１は、本実施形態の自動利得制御回路１の構成を示す図である。自動利得制御回路１は、入力信号のレベルを調整し、所定の範囲の大きさの信号を出力するための回路である。
自動利得制御回路１は、カプラ１１と、可変減衰器１２と、アンプ１３と、カプラ１４と、入力検波器１５と、レベル変動検出回路１６と、出力検波器１７と、減衰量設定部１８とを有する。
【００１３】
カプラ１１は、信号を２つの系統に分配する分配器である。カプラ１１は、入力信号を可変減衰器１２と入力検波器１５とに分配する。
【００１４】
可変減衰器１２は、カプラ１１から入力された入力信号を減衰させ、減衰後の減衰信号をアンプ１３へと出力する。可変減衰器１２は、減衰量設定部１８から入力される制御電圧に基づく減衰率で入力信号を減衰する。
【００１５】
アンプ１３は、可変減衰器１２から入力された減衰信号を増幅し、増幅後の増幅信号をカプラ１４へと出力する。カプラ１４は、アンプ１３から入力された増幅信号を出力信号として出力するとともに、出力検波器１７へと出力する。
【００１６】
入力検波器１５は、カプラ１１から入力された入力信号のレベルを検波する。入力検波器１５は、入力信号のレベルに応じた電圧の入力検波信号をレベル変動検出回路１６に入力する。
【００１７】
レベル変動検出回路１６は、入力信号が変動したことを検出する変動検出部として機能する。レベル変動検出回路１６は、入力検波器１５から入力された入力検波信号の電圧（以下、入力検波電圧という）に基づいて値が変化するリセット信号を出力検波器１７に出力する。レベル変動検出回路１６は、入力検波器１５から入力された入力検波電圧の時間的な変化量を抽出し、入力検波電圧の変化量が所定のレベルを超えた場合に、入力信号が変動したことを検出する。所定のレベルは、可変減衰器１２を介してアンプ１３に信号が入力された場合にアンプ１３に悪影響を及ぼす可能性があるレベルである。
【００１８】
レベル変動検出回路１６は、入力信号のレベルの変動を検出してから所定の期間が経過するまでの間は、アンプ１３の故障を防ぐために設定された大きな減衰量（後述の第１減衰量）に対応するリセット電圧のリセット信号を生成する。レベル変動検出回路１６は、入力信号のレベルの変動を検出してから所定の期間が経過すると、リセット電圧と反対の論理値の信号を生成する。
【００１９】
出力検波器１７は、カプラ１４から入力された増幅信号のレベルを検波し、検波した結果に基づいて、可変減衰器１２における減衰量を調整するための調整電圧（以下、ＡＧＣ電圧という）を生成する調整電圧生成部として機能する。具体的には、出力検波器１７は、増幅信号のレベルに対応して、カプラ１４から出力される増幅信号のレベルを規定されたレベルに調整するためのＡＧＣ電圧を減衰量設定部１８に与える。
【００２０】
減衰量設定部１８は、可変減衰器１２における減衰量を調整するための制御電圧を生成し、生成した制御電圧を可変減衰器１２に与えることにより減衰量を設定する。具体的には、減衰量設定部１８は、レベル変動検出回路１６が入力信号のレベルの変動を検出してから所定の期間が経過するまでの間は可変減衰器１２における減衰量を閾値以上の第１減衰量に設定する。また、減衰量設定部１８は、所定の期間が経過した後に、可変減衰器１２における減衰量を第１減衰量よりも小さい第２減衰量に設定する。第２減衰量は、出力検波器１７から入力されるＡＧＣ電圧に対応する減衰量である。
【００２１】
減衰量設定部１８は、設定する減衰量に応じて、制御電圧を切り替える。具体的には、減衰量設定部１８は、入力信号のレベルの変動を検出してから所定の期間が経過するまでの間は、第１減衰量に対応する第１制御電圧を可変減衰器１２に入力し、所定の期間が経過した後に、第２減衰量に対応する第２制御電圧を可変減衰器１２に入力するように切り替える。
【００２２】
上記の所定の期間は、例えば、出力検波器１７が、第２減衰量に対応するＡＧＣ電圧を生成できるようになるまでの期間である。すなわち、減衰量設定部１８は、レベル変動検出回路１６が入力信号の変動を検出してから、調整電圧生成部としての出力検波器１７がＡＧＣ電圧を生成するために要する期間が経過するまでの間は、可変減衰器１２における減衰量を第１減衰量に設定する。このようにすることで、減衰量設定部１８は、入力信号が急激に増加した場合に速やかに減衰量を大きくすることで、アンプ１３に過大な電圧がかかることを防止できる。
【００２３】
そして、減衰量設定部１８は、所定の期間が経過した後に、可変減衰器１２における減衰量を、出力検波器１７が生成するＡＧＣ電圧に基づく第２減衰量に切り替える。このようにすることで、出力検波器１７が増幅信号を規定のレベルに調整できるようになった時点で、出力検波器１７が生成するＡＧＣ電圧に基づいて可変減衰器１２を動作させることができるので、自動利得制御回路１が規定のレベルの信号を出力することが可能になる。
【００２４】
上記のように減衰量を切り替えるために、減衰量設定部１８は、レベル変動検出回路１６から入力されたリセット電圧と出力検波器１７から入力されたＡＧＣ電圧とを比較した結果に基づいて、可変減衰器１２における減衰量を第１減衰量に設定するか第２減衰量に設定するかを決定する。減衰量設定部１８は、リセット電圧が第１減衰量に対応する電圧を示している場合に、減衰量を第１減衰量に設定し、リセット電圧が第１減衰量に対応する電圧を示していない場合に、ＡＧＣ電圧に基づく第２減衰量に設定する。減衰量設定部１８は、レベル変動検出回路１６から入力されたリセット電圧、及び出力検波器１７から入力されたＡＧＣ電圧のうち、小さい方の電圧を制御電圧として出力することにより、可変減衰器１２に入力する制御電圧の大きさを切り替える。
以下、主要な各部の特性及び回路構成例について説明する。
【００２５】
［入力検波器１５の特性］
図２は、入力検波器１５の特性を示す図である。図２における横軸は、入力検波器１５に入力された信号レベルを示しており、縦軸は、入力された信号レベルに対して出力される電圧を示している。入力検波器１５は、入力信号のレベルが異常であることを確実に検出できるように、入力信号の電圧として想定される範囲で、入力レベルの変化に対してほぼ線形に出力電圧が変化することが望ましい。図２に示す特性を有する入力検波器１５は、入力信号のレベルが破線の間の領域（入力レベルが−４６ｄＢｍ以上−４ｄＢｍの範囲）で変化し得る場合に好適である。
【００２６】
［可変減衰器１２の特性］
図３は、可変減衰器１２の特性を示す図である。図３における横軸は可変減衰器１２に入力される制御電圧を示しており、縦軸は減衰量を示している。このように、本実施の形態においては、可変減衰器１２に入力される制御電圧が大きくなるにつれて減衰量が小さくなることが想定されているが、本発明は、逆の特性を有する可変減衰器１２にも適用することができる。
【００２７】
［レベル変動検出回路１６の構成］
図４は、レベル変動検出回路１６の構成を示す図である。図５は、レベル変動検出回路１６の動作について説明するための図である。レベル変動検出回路１６は、低域通過フィルタ１６１と、減算器１６２と、コンパレータ１６３とリセット回路１６４とを有する。低域通過フィルタ１６１及び減算器１６２は、入力信号に含まれる所定の周波数以上の成分を抽出することにより高域信号を生成する高域信号生成部として機能する。リセット回路１６４は、入力信号に含まれる高域信号が所定の閾値以上である場合にリセット電圧を生成する電圧生成部として機能する。
【００２８】
低域通過フィルタ１６１は、入力検波器１５から入力された入力検波電圧に含まれる高域成分を除去する低域通過フィルタである。図５（ａ）の破線に示す信号が低域通過フィルタ１６１に入力された場合、低域通過フィルタ１６１は、入力検波電圧に含まれている高域成分が除去された、図５（ａ）の実線に示す低域成分信号を出力する。低域通過フィルタ１６１の時定数は、リセット状態を解除するまでの時間が、出力検波器１７が生成するＡＧＣ電圧に基づく可変減衰器１２の減衰量が最大になるまで変化させるのに必要な時間よりも長くなるように設定されていることが好ましい。
【００２９】
減算器１６２は、入力検波電圧と、低域通過フィルタ１６１から入力された低域成分信号の電圧との差分の電圧を生成する減算回路である。減算器１６２が有する抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５の値は、例えば全て同一である。図５（ｂ）の実線は、減算器１６２が生成する差分電圧を示している。図５（ｂ）に示すように、入力検波器１５から入力された入力検波信号に含まれている高域成分が抽出されて、パルス状の差分信号が出力されることがわかる。減算器１６２が、高域成分を抽出することで、入力信号が増加する直前の入力信号のレベルによらず、入力信号が増加した大きさに対応するレベルの差分信号を生成することができる。
【００３０】
コンパレータ１６３は、減算器１６２が生成する差分電圧を所定の閾値電圧ＶＴＨと比較するための電圧比較器である。図５（ｂ）においては、閾値電圧ＶＴＨが破線で示されている。コンパレータ１６３は、差分電圧＞閾値電圧ＶＴＨの場合にハイレベルの信号を出力し、差分電圧≦閾値電圧ＶＴＨの場合にロウレベルの信号を出力する。閾値電圧ＶＴＨは、リセット回路１６４が、第１減衰量に対応するレベルのリセット信号を生成するか否かの閾値となる電圧である。
【００３１】
閾値電圧ＶＴＨは、入力信号のレベルがどれだけ増加した場合に可変減衰器１２における減衰量を大きくする必要があるかによって定められる。入力信号のレベルと入力検波器１５が出力する電圧との関係は、図２に示した入力検波器１５の特性に基づいて特定できる。したがって、閾値電圧ＶＴＨは、図２に示した入力検波器１５の特性に基づいて決定される、アンプ１３に入力することが許容される電圧の最大値に対応する入力検波電圧として定められる。
【００３２】
図２に示す特性データの傾きは約２５ｄＢ／Ｖであり、検波器出力電圧が１．０Ｖ大きくなると、入力レベルが２５ｄＢ増加したことを意味する。したがって、閾値電圧ＶＴＨ＝０．２Ｖである場合、検波器出力電圧が０．２Ｖ大きくなった時点、すなわち入力信号のレベルが約５ｄＢ増加した時点で可変減衰器１２の減衰量が第１減衰量になるように、コンパレータ１６３がハイレベルの信号を出力することになる。
【００３３】
リセット回路１６４は、コンパレータ１６３からハイレベルの信号が入力された後に、ハイレベルの信号が所定の時間以上継続した場合にリセット電圧を出力するリセットＩＣである。リセット回路１６４が、ハイレベルの信号が所定の時間以上継続した場合にリセット電圧を出力することにより、減算器１６２の出力電圧が閾値電圧ＶＴＨ付近で変化した場合のチャタリングを防止できる。
【００３４】
［減衰量設定部１８の構成］
図６は、減衰量設定部１８の構成を示す図である。減衰量設定部１８は、レベル変動検出回路１６から入力されるリセット電圧と、出力検波器１７から入力されるＡＧＣ電圧とのうち、小さい電圧を選択する回路を有する。具体的には、減衰量設定部１８は、トランジスタ１８１と、トランジスタ１８２と、最小値回路１８３とを有する。
【００３５】
トランジスタ１８１及びトランジスタ１８２は、デジタルトランジスタである。トランジスタ１８１及びトランジスタ１８２は、レベル変動検出回路１６からハイレベルのリセット信号が出力された場合に、第１減衰量に対応する電圧を出力する。トランジスタ１８１のベースにハイレベルのリセット信号が入力されると、トランジスタ１８１がオンすることにより、トランジスタ１８１のベースがロウレベルになる。その結果、最小値回路１８３に、トランジスタ１８２のコレクタに供給される電圧Ｖｃ＿ｍａｘが出力される。
【００３６】
Ｖｃ＿ｍａｘは、可変減衰器１２に入力可能な最大の制御電圧、又は設計上使用する可変減衰器１２の減衰量が最小になる場合の制御電圧と等しい電圧である。例えば、可変減衰器１２に入力可能な最大の制御電圧とする場合、Ｖｃ＿ｍａｘ＝３．０Ｖとなる。また、図３の特性を有する可変減衰器１２において減衰量を−１０ｄＢ以上にする場合、Ｖｃ＿ｍａｘ＝２．３Ｖとなる。ここでは、Ｖｃ＿ｍａｘ＝３．０Ｖとする。
【００３７】
図５（ｂ）においてリセット電圧がロウレベルになると、トランジスタ１８２のコレクタの電圧が０Ｖとなり、最小値回路１８３が出力する制御電圧は０Ｖとなり、可変減衰器１２の減衰量は最大となる。また、リセット電圧がハイレベルになると、ＡＧＣ電圧がリセット電圧よりも小さくなり、最小値回路１８３が、ＡＣＧ電圧を制御電圧として出力する。
【００３８】
［自動利得制御回路１による効果］
以上説明したように、入力信号の電圧のレベルが大きく変動すると、減衰量設定部１８は、レベル変動検出回路１６が入力信号のレベルの変動を検出してから所定の期間が経過するまでの間、可変減衰器１２における減衰量を閾値以上の第１減衰量に設定する。減衰量設定部１８がこのように動作することで、入力信号のレベルが急激に増加した場合であっても、後段の回路（例えばアンプ１３）に過大電圧が印加されることを防止できる。
【００３９】
また、減衰量設定部１８は、所定の期間が経過した後に、可変減衰器１２における減衰量を、出力検波器１７が出力するＡＧＣ電圧に基づく第２減衰量に設定する。減衰量設定部１８がこのように動作することで、入力信号のレベルの増加に対応して出力検波器１７が動作できるようになった後に、ＡＧＣ電圧に基づいて減衰量を調整できるようになる。
【００４０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【００４１】
１  自動利得制御回路
１１  カプラ
１２  可変減衰器
１３  アンプ
１４  カプラ
１５  入力検波器
１６  レベル変動検出回路
１７  出力検波器
１８  減衰量設定部
１６１  低域通過フィルタ
１６２  減算器
１６３  コンパレータ
１６４  リセット回路
１８１  トランジスタ
１８２  トランジスタ
１８３  最小値回路
【図１】
2019186666.tif 000003
【図２】
2019186666.tif 000004
【図３】
2019186666.tif 000005
【図４】
2019186666.tif 000006
【図５】
2019186666.tif 000007
【図６】
2019186666.tif 000008