JPS5824964B2 - ノイズリダクシヨンカイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力信号をその入力レベル（ｄＢ）に応じて対
数特性的に圧縮してテープに記録し、この信号を再生し
てその再生レベル（ｄＢ）を対数特性的に伸張すること
により、記録信号のレンジを大きくとり得る様になすと
共に、記録、再生に伴う雑音の逓減を計る様にした場合
に使用するノイズリダクション回路に関し、特にこれを
簡単なスイッチング手段を利用してノイズリダクション
としての動作をなさしめ得ない様にしたものである。

本発明によるノイズリダクション回路を説明するに、第
１図に示す実施例は、スイッチＳ１及びＳ２の切換えに
よって、エンコーダ回路及びデコーダ回路を構成し、こ
れにより全体としてノイズリダクション回路を構成する
様にした場合である。

１は信号入力端子であり、これよりの入力信号は増巾器
２（その入力端子を２ａとする）を通じて対数圧縮回路
３に供給され、その出力（出力端子をＤ２とする）がス
イッチＳ２のエンコーダ接点ｅ２に供給されると共にス
イッチＳ１のデコーダ接点ｄ１に供給される。

又増巾器２の出力はスイッチＳ１のエンコーダ接点ｅ１
に供給されると共に、スイッチＳ２のデコーダ接点ｄ２
に供給される。

接点ｄ１及びｅｌに得られる信号はスイッチＳ１の切換
接点Ｓａを通じて増巾器２の負帰還となる端子２ｃ（入
力端子１の極性とは逆の極性となる端子）に供給される
。

接点ｄ２及びｅ２に得られる信号はスイッチＳ２の切換
接点ｓｂを通じて出力端子４に供給される。

増巾器２の初段トランジスタのベースを入力端子２ａと
するとき、そのエミッタを端子２ｃとすることができる
。

７は抵抗器である。対数圧縮回路３は可変インピーダン
ス手段５と一定のレベル範囲内ではゾ直線的増巾動作を
する増巾器６とを有し、可変インピータンス手段５の出
力が増巾器６を通じて可変インピーダンス手段５の制御
端子Ｇに供給される様になされている。

更にこの可変インピーダンス手段５の制御端子Ｇがスイ
ッチ８及び直流電源９を通じて接地される。

この場合の電源９の極性及び電圧は手段５の構成に応じ
て選ばれ、又は制御端子Ｇはスイッチ８を通じて接地さ
れることもある。

本発明に使用できる可変インピーダンス手段５を第２図
以下について説明する。

第２図はこの手段５に使用できるトランジスタの基本的
構成図、第３図は第２図の１−１線上断面図であって、
本例ではＭＯＳ型のＦＥＴに基本思想を導入した場合で
ある。

説明の都合上、第３図゛から説明を付記すると、この断
面図は通常のＭＯＳ−ＦＥＴその構成が大略同じである
から、詳細な説明は省略する。

１２はＮ型（またはＰ型）の半導体基体である。

基体１２の夫々所定とする位置及び所定距離りを隔てて
その上面１２ａより、Ｐ型（またはＮ型）の不純物が拡
散されてソース拡散領域１３及びドレイン拡散領域１４
（以下の説明では夫々ソース領域、ドレイン領域とする
）が形成される。

但し本例の拡散による領域形成は図のように夫々拡散面
積が異なり、ドレイン領域１４の方が小さくなされてい
るが、これは第２図で示すように電極の取出し位置がチ
ャンネルより夫々外方に存する如く選定されているため
である。

またチャンネルと対向するドレイン領域１４の不純物濃
度は電極Ｄ１ ｐ Ｄ２の取出し部分のドレイン領域の
それの同程度か、又はそれより低くなされている。

尚１５はＳｉＯ２等の絶縁層、１６は周知のように所定
の厚みに選定されたゲート酸化膜となるＳｉＯ２等の絶
縁層であって、この絶縁層１６の上面にはゲート電極Ｇ
となるＡ１等の導電層１７が被着形成され、同様にソー
ス領域１３の上面にはその全面に亘って導電層１８が被
着形成され、ソース電極Ｓとなされる。

そしてチャンネルの巾方向即ち第２図で示すｙ方向にお
けるドレイン領域１４の両端から夫々電極Ｄ１．Ｄ２が
取出される。

この場合、電極Ｄ１゜Ｄ２の取出しを容易にするため、
本例ではソースドレイン間に形成されるチャンネルより
夫々外側の位置から取出している。

この図で、左側のドレイン電極を第１のドレイン電極Ｄ
１、右側のそれを第２のドレイン電極Ｄ２とする。

なお、第２図の理解を容易となすため、ソース及びドレ
イン領域１３．１４は点線で、導電層１７．１８は実線
で、そして電極り１Ｍ Ｄ２を取出すために形成される
窓孔ｉ９ａ、１９ｂは１点鎖線で夫々示しである。

第２図のように構成されたＦＥＴの記号は第４図のよう
に定める。

このＦＥＴを可変インピーダンス素子として使用する場
合はソース電極Ｓは接地される。

なお１０はバックゲート端子である。

このように接続した場合、制御電極Ｇの制御電圧ＶＱを
可変すれば出力信号の利得ｇは直線的に変化すると共に
減衰量が大きくとれしかも歪率が改善される。

次にその所似を説明する。それがため、まず第５図のよ
うなＦＥＴの等価回路を考える。

横方向の抵抗群２Ｎ２１ａ、２１ｂ・・・・・・）はド
レイン領域１４のチャンネル巾ｙ方向に８ける抵抗で一
種の拡散抵抗のようなものを構成している。

そして縦方向の抵抗群２２（２２ａ、２２ｂ・・・・・
・）は各部のチャンネルコンダクタンスである。

抵抗群２１の抵抗値を夫々ｄＲ１抵抗群２２のコンダク
タンス値を夫々ｄＧとし、今、抵抗２１ｃを流れる電流
をＩＤ（ｙ）、その両端電圧をＶＤ（ｙ）、抵抗２２ｂ
を流れる電流をｄＩ Ｄ （ｙ）とすればこれらは夫々
次式のようになる。

Ｉ Ｄ （ｙ）−ｄ ＶＤ （ｙ）
＝”（１）ｄＩＤ （ｙ）＝ ＶＤ （ｙ） ・ｄ
Ｇ ・・’ ”’（２）ここで、 である。

但し、Ｒはチャンネル抵抗、βはＦＥＴの比例定数であ
る。

次に、（１）式をｄｙで割ると、 （５）式に（３）式を代入すれば、 となるので、（６）式をさらにｙで微分すると、が得ら
れる。

一方、（２）式をｄｙで割ると、になるから、この（８
）式を（７）式に代入して移項すれば、 なる微分方程式が得られる。

依ってこの（９）式で示される微分方程式の一般解を求
めれば次式のようになる。

今、ＶＤ（０）＝ Ｖ、 、 ＶＤｔＷ）＝ Ｖ２ソし
て写像を考えた場合、ＶＤ（２Ｗ）＝Ｖ１なる境界条件
を入れて、Ｃ１，Ｃ２なる定数を消去すれば、（１０）
式は次のようになる。

この式（１１）式から電圧利得ｇ（ｇ−ｖ２／ｖ ）は
ｃｏｓ ｈの逆数即ち減衰量（ｂＢ）を表わすことが判
おける曲線２０のようになる。

この結果、制御電圧ＶＣで変化するｃｏｓ ｈの曲線２
３は （１）直線性が比較的すぐれているから減衰特性が良好
となり、 （２）減衰量もｖＧが１５Ｖで約−３０ｄＢと極めて多
くなり、なおかつ （３） ＶＧがｖｔｈ付近となるような比較的低い制
御電圧においても急激な減衰変化を伴なわないので歪率
も改善される。

ことを示している。

以上説明したようにこのＦＥＴでは、通常のＭＯ８型構
成に加え、ドレイン電極を２個にし、つまりチャンネル
巾ｙ方向におけるドレイン領域１４の両端から第１及び
第２のドレイン電極Ｄ１゜Ｄ２を取出して構成したもの
である。

従って、信号利得ｇが（１１）式で示すようにｃｏｓ
ｈの逆数に比例するような特性となるため、直線性の良
好な減衰特性を賦与でき、しかもその減衰量は従来のＭ
ＯＳ−ＦＥＴよりも多くなり、そして歪率も改善できる
大なる特徴を有する。

勿論、ＰＥＴの構成も簡単であるから廉価に提供できる
実益がある。

この様なＦＥＴ５の第１のドレインＤ１が増巾器２の出
力端子２ｂに接続され、第２のドレインＤ２が上述した
スたスイッチＳ２の接点ｅ２、スイッチＳ、の接点ｄ１
及び増巾器６の入力側に接続され制御電極Ｇが増巾器６
の出力側に接続されるものである。

この様な回路に３いて、今スイッチ８がオフであり、Ｓ
ｌ及びＳ２が夫々実線図示の切換状態にあるとき即ちエ
ンコーダ回路としたときの動作を説明する。

端子１に供給された信号は、増巾器２により増巾されて
端子２ｂに得られ、この信号が更に対数特性圧縮回路３
に供給されることになるので、出力端子４には、入力信
号が第６図に示す特性曲線２３によって圧縮された信号
換言すれば入力信号レベル（ｄＢ）が犬となる程大きく
抑圧された信号が得られることになる。

即ち入力信号は信号レベル（ｄＢ）に対して対数特性的
に圧縮されることとなる。

しかして出力端子４が磁気記録再生装置の入力側に接続
されるときは、上述の如くして圧縮された信号がテープ
上に記録される。

尚この状態では増巾器２の入力側には抵抗器７を通じて
負帰還信号が供給される様になされている。

次にスイッチ８が上述と同様にオフの状態でスイッチＳ
１及びＳ２が点線図示の切換状態にあるとき即ちデコー
ダ回路としたときの動作を説明する。

この場合は上述の如き磁気記録再生装置のｗカ端が入力
端子１に接続され、出力端子４には必要に応じて増巾器
を介してスピーカが接続される。

このスイッチＳ１及びＳ２の点線図示の切換状態では、
対数特性圧縮回路３よりの出力が増巾器２の負帰還端子
２ｃに供給されることになり、出力端子４には、増巾器
２の出力が得られることになる。

この状態では増巾器２には対数圧縮回路３が負帰還系と
して挿入されることになり、従って入力端子１に供給さ
れる信号レベルが低い場合には、この回路３を通ずる信
号のレベルが入力信号に対して比較的大きい為に、増巾
器２に対して大きな負帰還がか＼ることとなり、従って
それ丈は出力信号は低く抑えられる。

次に入力信号のレベルが高い場合には、この回路３を通
ずる信号のレベルが入力信号に対して比較的小となる為
に増巾器２に対する負帰還量が上述した入力信号の大き
さの割には小となり、従って増巾器２の増巾器は大きく
なる。

即ちこの回路３を通ずる帰還量が対数特性的であること
から、増巾器２の出力が対数特性的に伸張され、この信
号が出力端子４に得られることになる。

次にスイッチＳ１及びＳ２の実線図示状態で、即ちエン
コーダ状態でスイッチ８をオンすると、可変インピーダ
ンス手段５の制御電極Ｇに一定の直流電圧が印加される
。

又は制御電極Ｇが接地される。

しかるときは、可変インピーダンス手段５の利得ｇが一
定値に固定されるので、上述したエンコーダ動作はなく
なり、即ち利得Ｇが一定の増巾器となる。

尚可変インピータンス手段５の入力端子及び出力端子（
本例では第１及び第２のドレイン端子Ｄ１及びＤ２）間
を短絡しても同様の状態を得ることができるが、この端
子Ｄ１及びＤ２間で正の利得がある場合には、この様な
手段であると損失を生ずることになり、好ましくない。

しかし乍ら上述した本発明による構成によれば、可変イ
ンピーダンス手段５の利得ｇを一定に保持するのみであ
るから損失はない。

尚上述した各スイッチＳ１．Ｓ２及び８はいずれも機械
的に表示しであるが、これらはいずれも電子スイッチン
グで構成することが可能である。

第１図の例ではスイッチＳ１及びＳ２を切換えることに
よってエンコーダ回路及びデコーダ回路を構成する様に
した場合であるが、第７図に示す様にエンコーダ回路の
みで構成することもできる。

よってこの回路の第１図と対応する部分に同一符号を附
してその説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるノイズリダクション回路の一例の
接続図、第２図は本発明の回路は使用できる電界効果ト
ランジスタの一例を示す一部の平面図、第３図はそのＩ
−１線上の断面図、第４図はそのシンボル図、第５図は
その等何回路、第６図はその特性曲線図、第７図は他の
実施例を示す接続図である。 １は信号入力端子、２は増巾器、３は対数圧縮回路、５
はこの回路を構成する可変インピーダンス手段、４は出
力端子、８はスイッチである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変インピーダンス手段を有し、その出力が制御端
   子に制御信号として帰還されることによって上記可変イ
   ンピーダンス手段を通ずる信号の利得が上記制御信号の
   変化に対して対数曲線的に変化される対数圧縮回路が構
   成され、上記制御端子と直流電圧の零をも含む一定の直
   流電源との間にノイズリダクション動作のオン・オフス
   イッチが接続されてなることを特徴とするノイズリダク
   ション回路。