平滑电路 【技术领域】
本发明涉及用于接收机的AGC(自动增益控制)电路等的平滑电路。
背景技术
AM接收机和FM接收机等中，采用AGC电路调节输入信号电平。该AGC电路中，当信号电平变化时，为了追随该变化，生成缓慢变化的信号，为此采用平滑电路。
图8是表示传统的平滑电路的构成的电路图。图8所示传统的平滑电路由2个电阻100、102和电容104组合构成。若向电阻100的一端施加输入电压，由于经由电阻100向电容104流入充电电流，因而电容104的端子电压上升。若令电阻100的电阻值为R1，电容104的静电电容为C，则电容104的端子电压达到规定值的时间t1可表示成R1×C。该时间t1是启动时间(Attack Time)，在用于接收机等的AGC电路的平滑电路中，设定成10～50msec左右。
另外，若中断对电阻100的一端的输入电压的施加，则由于电容104经由电阻102放电，因而电容104地端子电压降低。若令电阻102的电阻值为R2，则电容104的端子电压降低到规定值的时间t2可表示为R2×C。该时间t2是释放时间(Release Time)，在用于接收机等的AGC电路的平滑电路中，设定成200～500msec左右。
但是，上述传统的平滑电路中，若要实现10～50msec左右的启动时间和200～500msec左右的释放时间，电阻100和电容104的组合以及电阻102和电容104的组合中，必须设定大的时间常数，因而有电阻100、102、电容104的各元件常数变大，难以小型化和集成化电路的问题。例如，在集成化的场合，可实际形成的电阻的电阻值最大为500KΩ左右。采用这样的电阻的场合，若要设定100msec的释放时间t2，则C＝t2/R2＝0.2μF。但是，若考虑制造成本等，可集成化的电容的静电电容值在20pF以内，结果难以进行整个平滑电路的集成，采用了外加的大电容。
发明的公开
本发明是鉴于这样的问题点而提出的，其目的为提供可实现电路的小型化及集成化的平滑电路。
另外，本发明的其他目的为提供可容易地改变启动时间和释放时间的平滑电路。
本发明的平滑电路包括：电容；比较该电容的端子电压和输入电压的电压比较器；输入电压比端子电压相对高的场合对电容间歇地充电的充电电路；端子电压比输入电压相对低的场合从电容间歇地放出放电电流的放电电路。由于对电容进行间歇的充放电，因而即使是电容的静电电容小的场合，也可使端子电压缓慢变化，等效于设定了大的时间常数。从而，即使是设定大的时间常数的场合，也可使用小电容，可实现电路的小型化。另外，设定大的时间常数所必要的大的电阻和电容变成不必要，可减少或完全消除外加部件，因而可实现整个平滑电路或所有构成部件的集成化。
另外，上述充电电路最好包括向电容供给规定的充电电流的电流供给部和对电流供给部进行充电电流的间歇的供给动作的定时进行控制的第1定时控制部。通过控制电流供给部进行充电电流的供给动作的定时，可容易地控制电容的间歇的充电动作。
另外，上述第1定时控制部最好包括根据具有规定的占空比的脉冲信号来进行定时控制的开关。由于通过响应脉冲信号而导通或截止开关，控制电流供给部进行充电电流的供给动作，因而，可容易地通过变更脉冲信号的周期和占空比来变更充电速度等。
另外，上述电流供给部最好包括恒流电路和向电容供给与由该恒流电路生成的电流相同的充电电流的电流镜像电路。通过采用电流镜像电路，可以可靠地向电容供给与恒流电路生成的恒流相同的充电电流，稳定电容的充电动作。
另外，上述放电电路最好包括从电容放出规定的放电电流的电流放出部和对电流放出部进行放电电流的间歇的放出动作的定时进行控制的第2定时控制部。通过控制电流放出部进行放电电流的放出动作的定时，可容易地控制电容的间歇的放电动作。
另外，上述第2定时控制部最好包括根据具有规定的占空比的脉冲信号来进行定时控制的开关。由于通过响应脉冲信号而导通或截止开关，控制电流放出部进行放电电流的放出动作，因而，可容易地通过变更脉冲信号的周期和占空比来变更放电速度等。
另外，上述电流放出部最好包括恒流电路和从上述电容放出与该恒流电路生成的电流相同的放电电流的电流镜像电路。通过采用电流镜像电路，可可靠地从电容放出与恒流电路生成的恒流相同的放电电流，稳定电容的放电动作。
另外，构成充电电路，使其包括向电容供给规定的充电电流的电流供给部和对该电流供给部进行充电电流的间歇的供给动作的定时进行控制的第1定时控制部，同时，构成放电电路，使其包括从电容放出规定的放电电流的电流放出部和对该电流放出部进行放电电流的间歇的放出动作的定时进行控制的第2定时控制部，此时，最好第1定时控制部控制的充电电流的供给定时和第2定时控制部控制的放电电流的放电定时不重复。通过改变对电容的充放电定时，可以可靠地执行对电容充电的动作和对电容放电的动作。
另外，最好还包括改变上述充电电路的充电速度和放电电路的放电速度的充放电速度设定单元。通过设置充放电速度设定单元，可以改变对电容的充电速度和放电速度，因而，可容易地实现可改变启动时间和释放时间的平滑电路。
另外，最好构成充电电路，使其包括向电容供给规定的充电电流的电流供给部和对该电流供给部进行充电电流的间歇的供给动作的定时进行控制的第1定时控制部，同时，构成放电电路，使其包括从电容放出规定的放电电流的电流放出部和对该电流放出部进行放电电流的间歇的放出动作的定时进行控制的第2定时控制部，通过充放电速度设定单元，改变第1及第2定时控制部控制的充电电流的间歇的供给时间和放电电流的间歇的放出时间。通过控制电流供给部进行充电电流的供给动作的定时和电流放出部进行放电电流的放出动作的定时，可容易地控制电容的间歇的放电动作。而且，通过改变进行充放电动作的时间本身，可容易地改变启动时间和释放时间。
另外，在第1及第2定时控制部分别包含根据具有规定的占空比的脉冲信号来进行定时控制的开关的场合，最好上述充放电速度设定单元改变充电用的脉冲信号的占空比和放电用的脉冲信号的占空比。从而，可容易地改变充电时间和放电时间。
另外，上述充放电速度设定单元最好改变电流供给部供给的充电电流和电流放出部放出的放电电流。通过改变充电电流值和放电电流值，可容易地改变启动时间和释放时间。
另外，在电流供给部及电流放出部分别由其栅极施加规定的基准电压的晶体管而构成的场合，最好上述充放电速度设定单元改变充电用的晶体管和放电用的晶体管的栅极尺寸。从而，可容易地改变充电电流值和放电电流值。
另外，最好设定上述充放电定时的脉冲信号的频率比输入信号的频率的2倍高。通过使脉冲信号的频率比输入信号的频率的2倍高，可高精度地采样输入信号的波形。相对地，若设定脉冲信号的频率为输入信号的2倍，由于存在与输入信号的振幅变成0的定时正好一致的情况，因而不可能根据输入信号的波形进行动作。另外，若脉冲信号的频率设定成比输入信号的2倍低，由于产生在输入信号的半波长的波形中一次也不输出脉冲信号的情况，因而无法根据输入信号的波形进行正确的平滑动作。
图面的简单说明
图1是表示第1实施例的平滑电路的原理方框图。
图2是表示AGC电路所包含的平滑电路的使用例的构成图。
图3是表示平滑电路的具体构成的电路图。
图4是表示第2实施例的平滑电路的原理方框图。
图5是表示平滑电路的具体构成的电路图。
图6是表示平滑电路的变形例的电路图。
图7是表示MOS型晶体管的栅极尺寸的图。
图8是表示传统的平滑电路的构成的电路图。
发明的最佳实施例
以下，参照图面说明应用本发明的一实施例的平滑电路。
第1实施例
图1是第1实施例的平滑电路的原理方框图。如图1所示，本实施例的平滑电路包括电容10，电压比较器12，充电电路14，放电电路16。电压比较器12比较电容10的端子电压和输入电压，根据该比较结果，使充电电路14或放电电路16的动作有效。充电电路14通过间歇地供给充电电流对电容10充电。例如，该充电电路14由恒流电路和开关构成，开关为导通状态时，从恒流电路对电容10供给充电电流。另外，放电电路16通过间歇地流通放电电流对电容10放电。例如，该放电电路16由恒流电路和开关构成，开关为导通状态时，从电容10放出一定的电流。
这样，本实施例的平滑电路对电容10进行间歇的充放电动作。从而，即使设定电容10的静电电容为小的场合，也可使其两端电压缓慢变化，可获得与具有大时间常数的电路，即使用具有大静电电容值的电容和具有大电阻值的电阻的场合同等的充放电特性。另外，充电电路14和放电电路16中，控制向电容10供给或从电容10放出规定的电流，由于这些供给、放出动作间歇进行，因而，可设定此时的电流值为适于集成化的某程度大的值。从而，可集成化整个平滑电路。另外，由于电容等的外加部件变得不必要，因而可显著小型化整个平滑电路。
接着，说明上述本实施例的平滑电路的具体构成及其应用例。
图2是表示AGC电路所包含的平滑电路的使用例的构成图，表示接收机中根据电场强度进行增益控制的AGC电路的部分构成。作为该接收机，可考虑直接变换接收机和其他的超外差式接收机等。
图2中，接收机的载波信号输入振幅检波电路20，对该输入的载波信号进行半波或全波整流。电容22用于除去振幅检波电路20整流后的信号所包含的载波。若用该电容22除去载波，则若载波未进行振幅调制，为了可获得直流电压，后级的平滑电路24变得不必要。但是，实际上，不仅AM波，即使是FM波，当产生任何振幅变化，想检出接收电场强度时，平滑电路24是必要的。
平滑电路24平滑化由电容22除去载波后的信号的电压电平。平滑化后的电压施加到高输入阻抗的缓冲器26，从该缓冲器26输出AGC动作所必要的控制用DC信号。
图3是表示平滑电路24的具体构成的电路图。如图3所示，平滑电路24包括电容10、恒流电路40、晶体管42、44、50、54、56、开关46、52，电压比较器60、逻辑乘电路62、64。
电流镜像电路由2个晶体管42、44构成，生成与从恒流电路40输出的恒流相同的充电电流。另外，该充电电流的生成定时由开关46确定。
开关46由反相电路1，模拟开关2和晶体管3构成。模拟开关2通过并联p沟道晶体管和n沟道晶体管的各源极·漏极而构成。逻辑乘电路62的输出信号直接输入n沟道晶体管的栅极，同时，将由反相电路1对该输出信号的逻辑反相后的信号输入p沟道晶体管的栅极。从而，该模拟开关2在逻辑乘电路62的输出信号为高电平时变成导通状态，反之在低电平时变成截止状态。另外，晶体管3用于，当模拟开关2为截止状态时，通过以低电阻连接晶体管44的栅极·漏极，可靠地停止晶体管44进行的电流供给动作。
开关46若成为导通状态，则恒流电路40所连接的一个晶体管42的栅极和另一个晶体管44的栅极成为连接的状态，因而，另一个晶体管44的源极·漏极间也流过与一个晶体管42连接的恒流电路40所生成的恒流大致相等的电流。该电流作为充电电流供给电容10。反之，开关46若成为截止状态，则晶体管44的栅极成为与漏极连接的状态，因而该充电电流的供给停止。
上述恒流电路40及2个晶体管42、44对应于电流供给部。开关46、逻辑乘电路62对应于第1定时控制部。
另外，通过在上述晶体管42和恒流电路40中设置晶体管50，构成用以设定电容10的放电电流的电流镜像电路，其动作状态由开关52确定。开关52具有与开关46相同的构成。该开关52根据逻辑乘电路64的输出信号的逻辑控制导通或截止状态，该输出信号为高电平时成为导通状态，低电平时成为截止状态。
开关52若成为导通状态，则恒流电路40所连接的一个晶体管42的栅极和另一个晶体管50的栅极成为连接的状态，因而另一个晶体管50的源极·漏极间也流过与恒流电路40所生成的恒流大致相等的电流。该电流成为放出电容10所积蓄的电荷的放电电流。
但是，由于流过晶体管50的电流无法从电容10直接取出，因而本实施例中，在晶体管50的源极侧，连接有由晶体管54、56构成的其他电流镜像电路。
2个晶体管54、56的栅极彼此连接，晶体管54中流过上述放电电流时，另一个晶体管56的源极·漏极间也流过相同电流。该晶体管56的漏极与电容10的高电位侧的端子连接，流过晶体管56的电流通过放出电容10积蓄的电荷而生成。
上述恒流电路40及4个晶体管42、50、54、56对应于电流放出部。开关52、逻辑乘电路64对应于第2定时控制部。
另外，电压比较器60进行正极端子所施加的电容10的端子电压和负极端子所施加的平滑电路24的输入电压的大小比较。该电压比较器60具有非反相输出端子和反相输出端子，正极端子所施加的电容10的端子电压比负极端子所施加的输入电压大的场合，从非反相输出端子输出高电平的信号，从反相输出端子输出低电平的信号。反之，正极端子所施加的电容10的端子电压比负极端子所施加的输入电压小的场合，从非反相输出端子输出低电平的信号，从反相输出端子输出高电平的信号。
逻辑乘电路62的一个输入端子输入规定的脉冲信号，另一个输入端子与电压比较器60的非反相输入端子连接。从而，电容10的端子电压比平滑电路24的输入电压大的场合，从逻辑乘电路62输出规定的脉冲信号。
另外，逻辑乘电路64的一个输入端子输入规定的脉冲信号，另一个输入端子与电压比较器60的反相输入端子连接。从而，电容10的端子电压比平滑电路24的输入电压小的场合，从逻辑乘电路64输出规定的脉冲信号。
平滑电路24具有上述构成，接着说明其动作。
平滑电路24的动作开始时，在电容10未充电的场合和平滑电路24的输入电压有上升倾向的场合，电容10的端子电压成为比平滑电路24的输入电压低的状态。此时，逻辑乘电路62输出脉冲信号，逻辑乘电路64不输出脉冲信号。从而，仅仅开关46间歇地成为导通状态，以成为该导通状态的定时向电容10供给规定的充电电流。该充电动作持续，直到电容10的端子电压相对比平滑电路24的输入电压高。
另外，在因该充电动作而使电容10的端子电压超过平滑电路24的输入电压的场合和该输入电压有下降倾向，且该输入电压比电容10的端子电压低的场合，逻辑乘电路64输出脉冲信号，逻辑乘电路62不输出脉冲信号。从而，仅仅开关52间歇地成为导通状态，以成为该导通状态的定时从电容10放出规定的放电电流。该放电动作持续，直到电容10的端子电压相对比平滑电路24的输入电压低。
但是，上述平滑电路24中，设定对电容10的充放电定时的脉冲信号(逻辑乘电路62、64输出的脉冲信号)的频率，必须设定成比输入电压比较器60的非反相输入端子的输入信号的频率的2倍高的值。从而，可高精度地采样输入信号的波形，进行平滑动作。相对地，若脉冲信号的频率设定为输入信号的2倍，由于存在与输入信号的振幅变成0的定时正好一致的情况，因而不能根据输入信号的波形进行动作。另外，若脉冲信号的频率设定成比输入信号的2倍低，由于产生在输入信号的半波长的波形中一次也不输出脉冲信号的情况，因而无法根据输入信号的波形进行正确的平滑动作。
另外，设定对电容10的充放电定时的2种脉冲信号，必须使输出定时相互不重叠。通过改变对电容10的充放电定时，可以可靠地进行电容10的充电动作和电容10的放电动作。
第2实施例
如图3所示的具体构成的平滑电路24中，确定充电电流的供给定时的脉冲信号的周期和占空比与确定放电电流的供给定时的脉冲信号的周期和占空比相同，但是，它们也可以，例如，将输入逻辑乘电路64的脉冲信号的占空比设定成比输入图3所示逻辑乘电路62的脉冲信号的占空比小。从而，释放时间可设定成比启动时间长。
图4是第2实施例的平滑电路的原理方框图。如图4所示，本实施例的平滑电路124包括电容10、电压比较器12、充电电路14、放电电路16、充放电速度设定部18。图4所示平滑电路与图1所示第1实施例的平滑电路的不同在于追加了充放电速度设定部18。
充放电速度设定部18进行改变充电电路14对电容10的充电速度和放电电路16对电容10的放电速度的设定，该充放电速度设定部18对应于充放电速度设定单元，具体内容如后述。
本实施例的平滑电路，通过充放电速度设定部18设定电容10的充电速度和放电速度。从而，可以改变在AGC电路等中采用该平滑电路的场合的启动时间和释放时间。
图5是平滑电路124的具体构成的电路图。如图5所示，平滑电路124包括电容10、恒流电路40、晶体管42、44、50、54、56、开关46、52、电压比较器60、逻辑乘电路62、64、分频器70。如图5所示平滑电路124与图3所示第1实施例的平滑电路24相比，追加了对应于充放电速度设定部18(充放电速度设定单元)的分频器70。与图3所示平滑电路24基本相同的构成附加上相同符号，省略其详细说明。
分频器70将输入逻辑乘电路62的一个输入端子的脉冲信号以规定的分频比分频并输出。逻辑乘电路64的一个输入端子输入分频器70输出的规定的脉冲信号，另一个输入端子与电压比较器60的反相输出端子连接。从而，电容10的端子电压比平滑电路124的输入电压小的场合，从逻辑乘电路64输出规定的脉冲信号。
但是，若比较从2个逻辑乘电路62、64输出的2种脉冲信号，由于逻辑乘电路62输出的脉冲信号的占空比比逻辑乘电路64输出的脉冲信号的占空比大，因而，若考虑分别从2个逻辑乘电路62、64输出相同时间量的脉冲信号的场合，则单位时间的充电速度变得比放电速度快。从而，启动时间变得比释放时间短。
另外，本实施例中，由于仅仅是电压比较器60的2个输出端子之一变成高电平，因而不会从2个逻辑乘电路62、64同时输出脉冲信号，可以可靠且稳定地进行电容10的充电动作或放电动作。
另外，本发明不限于上述实施例，在本发明的精神的范围内可进行各种变形。例如，上述第2实施例中，为了使2个逻辑乘电路62、64输出不同占空比的脉冲信号，采用了分频器70，但也可以分别生成不同占空比的脉冲信号，向2个逻辑乘电路62、64分别输入。但是，分别生成的2种脉冲信号必须不是同时分别输入2个逻辑乘电路62、64，若存在同时输入的可能性，则可以设置限制电路，强制限制其中一方的脉冲信号的输入。
另外，上述第2实施例中，为了改变电容10的充电速度和放电速度，改变各个晶体管44、50成为导通状态的单位时间的比例，但是，通过改变这些晶体管的栅极尺寸，也可以改变充电电流和放电电流。
图6是平滑电路的变形例的电路图。图6所示平滑电路124A与图5所示平滑电路124的不同点在于，除去了分频器70，同时将2个晶体管44、50替换成改变了栅极尺寸的2个晶体管44A、50A。
图7是表示MOS型晶体管(FET)的栅极尺寸的图。即使栅极电压相同，通过改变栅极宽度W和栅极长度L来改变沟道电阻，因而可改变流过源极·漏极间的电流。该变形例中，由于想使充电电流大、启动时间短，因而将晶体管44A的栅极宽度W设定成大的值，栅极长度L设定成小的值。另一方面，由于想使放电电流小、释放时间长，因而将晶体管50A的栅极宽度W设定成小的值，栅极长度L设定成大的值。这样，通过改变晶体管44A、50A各自的栅极尺寸，也可以容易地改变启动时间和释放时间。此时，晶体管44A、50A成为充电电路14和放电电路16的一部分，具有作为充放电速度设定单元的功能。
工业上利用的可能性
如上所述，根据本发明，由于对电容进行间歇的充放电，因而即使是电容的静电电容小的场合，也可使端子电压缓慢变化，等效于设定了大的时间常数。从而，即使是设定大的时间常数的场合，也可使用小电容，可实现电路的小型化。另外，设定大的时间常数所必要的大的电阻和电容变成不必要，可减少或完全消除外加部件，因而可实现整个平滑电路或所有构成部件的集成化。通过设置充放电速度设定单元，可以改变对电容的充电速度和放电速度，因而，可容易地实现可改变启动时间和释放时间的平滑电路。