(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流成分と交流成分とを有する入力信号を増幅する方法であって、
前記入力信号を基準値と比較するステップと、
前記比較の結果得られるいわゆる補正信号を前記入力信号から減算することによって中間信号を生成するステップと、
前記中間信号を整流するステップと、
前記整流された中間信号の平均値を評価するステップと、
前記入力信号に前記平均値を乗算するステップと、
を含み、
代替寄生信号の除去を可能にするために前記基準値が選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記補正信号の値は、前記基準信号を超える入力信号値に関しては前記基準信号値に等しく、また入力信号が前記基準信号より低いときには前記入力信号の値に等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
直流成分と交流成分とを有する入力信号を増幅する装置であって、
前記入力信号を基準値と比較するモジュールと、
前記比較の結果得られるいわゆる補正信号を前記入力信号から減算することによって中間信号を生成するモジュールと、
前記中間信号を整流するモジュールと、
前記整流された中間信号の平均値を評価するモジュールと、
前記入力信号に前記平均値を乗算するモジュールと、
を含み、
代替寄生信号の除去を可能にするために前記基準値が選択されることを特徴とする装置。
【請求項４】
前記補正信号の値は、前記基準信号を超える入力信号値に関しては前記基準信号値に等しく、また入力信号が前記基準信号より低いときには前記入力信号の値に等しいことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流成分と交流成分とを有する入力信号を増幅する方法および装置に関する。
【０００２】
本発明は特に、オーディオ信号処理用の集積回路に適用される。したがって本発明は特に、無線電話用の送受信回路に関する。
【０００３】
【従来の技術】
これらの回路は一般に、帯域幅を最適化して復調信号の信号対雑音比を改善するための装置を使用する。この装置は、二つのユニット：送信部用の圧縮器と受信部用の伸長器とも呼ばれる増幅器とからなる。これら二つのユニットは、オフセット電圧に対して非常に敏感である。したがってこれら二つのユニットは一般に、前段のユニットによって導入された如何なるオフセットも解消されるように、高域フィルタとして働くキャパシタンスに結合される。このような装置は、オフセットを解消するという利点を有するが、１個の外部コンデンサと、２個の接続パッドとを要する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一つの目的は、コンデンサとのこのような結合を使用することなく、電圧オフセットに対する増幅器の感度を低減できるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決しようとする手段】
本発明による、直流成分と交流成分とを有する入力信号を増幅する方法は、
前記入力信号を基準値と比較するステップと、
前記比較の結果得られるいわゆる補正信号を前記入力信号から減算することによって中間信号を生成するステップと、
前記中間信号を整流するステップと、
前記整流された中間信号の平均値を評価するステップと、
前記入力信号に前記平均値を乗算するステップと、
を含み、
代替寄生信号の除去を可能にするために前記基準値が選択されることを特徴としている。
【０００６】
本発明によるこの方法は実際には、オフセット電圧を除去するために、前記入力信号の時間的変化を考慮した妥協を提案する。入力信号の値は、各瞬間ごとに基準値と比較され、この比較は補正電流の発生を引き起こす。本発明は、外部のしたがって使用に高価なコンデンサの使用を回避できるようにする。本発明はまた、製造時の誤りの原因となる接続パッドの増加を回避できるようにする。
【０００７】
更に本発明は、本発明の方法による増幅のためにスケルチ低減という補足的で重要な利点を提供する。この利点は特にオーディオ受信への応用に関心を持たれるものである。
【０００８】
その応用の一つで、本発明はまた、本発明による機能を実行するためのモジュールを含む装置に関する。更に一般的に本発明は、その受信連鎖が受信信号の処理内にオフセットを導入しがちな要素を含む装置、例えば無線電話に有利に実施することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
下記の説明は、当業者が本発明を実施して使用できるようにするために、提示される。この説明は、本特許出願とその要件とに関連して与えられる。好適な実施形態に対する種々の代替形態は、当業者にとって明らかであろうし、またここに開示される本発明の一般的原理は、他の実施形態に適用可能である。
【００１０】
したがって本発明は、記述された実施形態に限定されるとは見なされず、むしろ以下に説明される原理と特徴とにしたがう最も広い範囲を持つものと考えられる。
【００１１】
本発明は、図面に示された実施形態の例を参照しながら更に詳細に説明されるが、本発明はこれらの図面に限定されない。
【００１２】
図１は、オーディオ信号のアナログ処理のために一般に実施されるような増幅器の従来の機能を示すブロック図である。この増幅器は、入力信号を整流し、その整流された信号の平均値ＩＲＥＣＴを得るために、整流された信号をフィルタリングする整流ユニットＲＥＣＴを含んでいる。ＩＲＥＣＴは、ユニットＲＥＣＴの出力信号である。それからゲイン・ユニットＧＡＩＮは入力信号にこの平均値ＩＲＥＣＴを乗算する。好適な実施形態では、この入力信号は、電圧である。オフセット電圧は、その有用性の関数として与えられる周波数を有するいわゆる有用信号に加えられる時間的に連続する電圧によって定義される。オフセット電圧は、一般にオーディオデータのアナログ処理チェーンに沿った他の機能の存在によって引き起こされる寄生電圧である。
【００１３】
もし入力信号ＶＩＮ内にオフセット電圧が存在しなければ、この入力信号はデータ信号ＶＳＩＧの値にしたがって、ＶＩＮ（ｔ）＝｜ＶＳＩＧ｜×ｓｉｎωＳＩＧ．ｔと書かれる。この電圧は、二つのユニットＲＥＣＴとＧＡＩＮの入力に供給される。それからユニットＲＥＣＴは、入力信号の平均値に比例する電流ＩＲＥＣＴ＝α×｜ＶＳＩＧ｜＝α×｜ＶＩＮ｜を生成する。これは特に、図２のカーブＳ[１]とＲ[１]とＭ[１]および図３のカーブＳ'[１]とＲ'[１]とＭ'[１]とによって示される。Ｍ[１]とＭ'[１]はそれぞれ、ユニットＧＡＩＮに送られる平均値ＩＲＥＣＴである。それからユニットＧＡＩＮは、入力電圧にＩＲＥＣＴを乗算する。その結果、出力信号ＶＯＵＴ＝｜ＶＯＵＴ｜は、｜ＶＯＵＴ｜＝α×｜ＶＩＮ｜２といったものとなる。後者の式は、例えばオーディオ信号受信チェーンにおいて増幅器によって理想的に得られる増幅である。
【００１４】
もし入力信号がオフセット電圧ＶＯＦＦを含んでいれば、整流ユニットＲＥＣＴの出力は、それがＩＲＥＣＴ＝α×｜ＶＳＩＧ｜＋β（但しβ＝α×｜ＶＯＦＦ｜）といったものであるので、適正でない。｜ＶＳＩＧ｜の値が高い場合には増幅の最終結果への影響は小さい。一方、低い入力振幅に関しては、特に入力雑音に関してはこの影響は重大である。したがって特に入力雑音を削減することからなる増幅器の機能は、大きく低下するであろう。
【００１５】
実際に、ＶＳＩＧがＶＯＦＦと比較して高い振幅を持っている場合のＶＩＮ＝ＶＳＩＧ＋ＶＯＦＦといった入力信号ＶＩＮに関しては、β＝α×｜ＶＯＦＦ｜が無視できるので、ＩＲＥＣＴ＝α×｜ＶＳＩＧ｜＋βは、ほぼ  α×｜ＶＳＩＧ｜となる。それで増幅器の機能は適正となり、｜ＶＯＵＴ｜は｜ＶＳＩＧ｜２に比例しており、｜ＶＳＩＧ｜２は｜ＶＩＮ｜２にも近似している。これは例えば、信号の振幅と比較して低いオフセット電圧の場合に、図２のカーブＳ[２]とＲ[２]とＭ[２]とによって示される。
【００１６】
ＶＩＮ＝ＶＮＯＩＳＥ＋ＶＯＦＦといった入力信号に関しては、α×｜ＶＮＯＩＳＥ｜が無視できるので、ＩＲＥＣＴ＝α×｜ＶＮＯＩＳＥ｜＋βは、ほぼβとなる。これは低振幅入力信号の場合、図２のカーブＳ[３]とＲ[３]とＭ[３]と（データ信号の振幅と比較して高いオフセット電圧の場合）、図３のカーブＳ'[２]とＲ'[２]とＭ'[２]およびＳ'[３]とＲ'[３]とＭ'[３]とによって示される。この場合、雑音は減らされず、また増幅器の出力はＶＯＵＴ＝β｜ＶＩＮ｜＝α×｜ＶＯＦＦ｜｜ＶＩＮ｜は、ほぼα×｜ＶＯＦＦ｜２となる。したがってこの出力は｜ＶＳＩＧ｜２に比例せず、適正でない。したがって増幅器は、低い振幅の信号を排除しない。
【００１７】
この問題に対する従来の解は、入力信号の直流成分を除去するために増幅器を高域フィルタ（例えばコンデンサ）に結合することである。これは、増幅器に結合される外部コンデンサと二つの追加の接続パッドとの存在を必要とするので集積スペースの点から不経済である。
【００１８】
図４を参照すると、本発明は、整流ユニットＲＥＣＴのある特定の構造を提案している。増幅器のユニットＲＥＣＴ内に従来から実施された機能のチェーンは、整流ステップＲＥＤで入力信号を整流することと、それからステップＭＥＡで平均整流信号ＩＲＥＣＴを計算することとからなっている。好適な実施形態では、入力信号は電圧ＶＩＮであり、この電圧ＶＩＮは、ステップＴＦＲＭで入力電流と呼ばれる電流ＩＩＮに変換される。この後者のステップは、従来の電圧から電流への変換手段によって、例えば抵抗器を用いて行われる。次にこの電流は、整流されて、従来から実現されている機能のチェーンにしたがって平均される。本発明は、整流ユニットＲＥＣＴの入力にフィードバック・ループを加えることを提案する。このループの実現は、入力として入力信号、ここでは電圧ＶＩＮを受信して、いわゆる補正電流ＩＣＯＲを生成する電流生成ユニットＧＥＮを用いて都合良く達成される。それからこの電流ＩＣＯＲは、ステップＳＵＢで入力電流ＩＩＮから減算される。中間電流ＩＩＮＴが得られ、それからこの電流は、電流ＩＲＥＤに整流されて前述の機能のチェーンにしたがって電流ＩＲＥＣＴとして平均される。
【００１９】
本発明によれば補正電流ＩＣＯＲは、入力信号ＶＩＮまたはＩＩＮを基準値と比較することによって生成される。
【００２０】
図５は、三つの場合の補正電流の生成を示している。図５ａ、５ｂはそれぞれ、オフセット電流ＩＯＦＦ（オフセット電圧ＶＯＦＦに対応する）と比較された高振幅入力信号ＩＩＮに関する補正電流と低振幅信号（これに関するＩＩＮＴはゼロに等しい）に関する補正電流との生成を表している。本発明によれば電流ＩＩＮは、基準値ＩＭＡＸと比較される。本発明の好適な実施形態では、また図５によれば、入力電流ＩＩＮは、各瞬間ごとに基準値ＩＭＡＸと比較される。ＩＭＡＸよりも小さいＩＩＮの値の場合、ＩＣＯＲはＩＩＮに等しく、またＩＭＡＸよりも大きいＩＩＮの値の場合、ＩＣＯＲはＩＭＡＸに等しい。次に、こうして得られた交番補正電流は、中間信号を得るために入力電流ＩＩＮから減算される。可能な最大オフセット電圧（または本方法が電流強度を使っている場合には可能な最大オフセット電流強度）を補正するためにＩＭＡＸが選択される。しかしながらこの場合、高い信号振幅は除去されることがあるので、ＩＭＡＸは余り大きすぎてはならない。したがってＩＭＡＸは、これら二つの量の間の中間値である。関連のアプリケーション（受信チェーンとアナログ・オーディオ信号処理）では、最大オフセット電流強度に固定された電流強度ＩＭＡＸは、高い振幅を有意な程度に不明確にしないことを可能にする。この理由は、高い値の欠点がこの値より低い振幅を有する信号が除去されるためである。本発明の更なる利点は、増幅時のスケルチの低減を可能にすることからなる。これは、例えば受話口を増幅器の出力に当てたときの受信器の音質を改善する。
【００２１】
効果的なことに本発明は、良好な品質を表し、スケルチ低減だけでなくオフセットに対する低感度をも有する増幅を得ることを可能にする。最終的に得られる回路は、改良されて結果的に極めて高品質なものになる。このような利点は、決定的に重要である可能性がある。スケルチ低減機能は実際には、データ信号の下限に対応する値にＩＭＡＸを固定することによって得られる。このスケルチは、それがＩＭＡＸの値未満である限り、増幅から排除される。値ＩＭＡＸは、集積回路上のハードウエアによって都合良く決定できる。図５ａ、５ｂはまた、補正電流ＩＣＯＲを入力電流ＩＩＮから減算することによって得られた中間信号ＩＩＮＴと、整流された中間信号ＩＲＥＣＴの平均値とを示す。したがって本発明は、｜ＶＳＩＧ｜に比例するＩＲＥＣＴの値を取得することを可能にする。特に本発明は、低振幅信号の寄与を除去できるようにする。本発明は、高振幅の信号に関する｜ＶＳＩＧ｜に対する比例性には極めて僅かしか影響を与えない。
【００２２】
図６は、オフセット電圧を持ち、補正を持たない信号（Ｃ１）と、オフセット電圧を持たず、補正を持たない信号（Ｃ２）と、本発明による補正を持つ信号（Ｃ３）とが与えられる従来の増幅器によって生成される増幅を示す利得図を示し、これによってそのような動きを示している。
【００２３】
本発明による方法の各ステップで示された機能を当業者に利用可能なソフトウエア手段および／またはハードウエア手段によって実現する多くの方法がある。これらの図が略図的である理由は、このことである。したがってこれらの図は種々のユニットによって実行される種々の機能を示しているが、これは単一のソフトウエア手段および／またはハードウエア手段が幾つもの機能を実行できるということを排除しない。またこれは、ソフトウエア手段および／またはハードウエア手段の組合せが一つの機能を実行できるということも排除しない。
【００２４】
本発明は提示された実施形態にしたがって説明されたが、当業者は、提示された実施形態には変形体が存在することと、これらの変形体は本発明の精神と範囲との内に留まることとを直ちに認めるであろう。
【００２５】
したがって多くの修正形態は、前述の請求項に記載の精神と範囲とから除外されるすべてのものを除いて、当業者によって実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】受信用増幅器の従来の機能を示すブロック図。
【図２】高振幅信号のための補正を持たない従来の増幅器の機能を示す図。
【図３】低振幅信号のための補正を持たない従来の増幅器の機能を示す図。
【図４】本発明による補正を有する増幅器のブロック図。
【図５】本発明による補正信号と本発明によって得られた中間信号とこの整流された中間信号の平均値との生成を示す図。
【図６】この増幅の補正の働きを示す利得図。
【符号の説明】
ＶＩＮ  入力信号
ＴＦＲＭ  ステップ
ＴＦＲＭ  ステップ
ＳＵＢ  ステップ
ＩＩＮＴ  中間電流
ＲＥＤ  整流ステップ
ＩＲＥＤ  電流
ＭＥＡ  ステップ
ＩＣＯＲ  補正電流
ＩＲＥＣＴ  平均整流信号
ＲＥＣＴ  整流ユニット
ＶＯＵＴ  出力信号
ＧＡＩＮ  ゲイン・ユニット
ＧＥＮ  電流生成ユニット
【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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