エンベロープ検出器

エンベロープ検出器（ピーク検出器とも呼ばれる）は、比較的高周波の信号を入力として受け取り、元の信号のエンベロープを出力する電子回路である。

単純なダイオード検出器。^{[ 1 ]}入力電圧（緑色のAM信号）はまずダイオードによって整流されます。出力電圧（赤色）は、コンデンサの充電と放電によって入力の上側エンベロープのすぐ下でリップルします。

ラジオ検波器で使用される単純なエンベロープ検波器はダイオード検波器です。その出力は、入力の上側エンベロープを電圧シフトしたものに近似します。回路の入力と出力の間には順方向バイアスされたダイオードがあり、半波整流を実行します。これにより、入力電圧が出力端子よりもダイオードの電圧降下分だけ高い場合にのみ、大きな電流が流れます。音声と音楽は正負の電圧振幅範囲がほぼ同じであるため、コンデンサはピーク値まで充電するだけで済みます。RC時定数は、放電が速すぎたり遅すぎたりしないように選択されます。^{[ 1 ]}

出力は、ある値のコンデンサに接続されている。${\displaystyle C}$抵抗値​${\displaystyle R}$接地と並列接続されています。入力電圧が正のピークに近づくとコンデンサが充電されます。それ以外の時は、コンデンサは抵抗器を通して徐々に放電されます。抵抗器とコンデンサは1次ローパスフィルタを形成し、カットオフ周波数より1オクターブ高い周波数では-6 dBの割合で高周波を減衰します。${\displaystyle {\tfrac {1}{2\pi RC}}}$フィルターのRC時定数${\displaystyle (\tau {=}RC)}$急速に低下するエンベロープの傾斜を追跡し、負のピーククリッピングを防ぐために各ピークでエンベロープの電圧を「補充」できるほど小さくなければならない。^{[ 2 ]}

実用的なエンベロープ検出器のほとんどは、交流音声入力をパルス状の直流信号に変換するために、半波整流または全波整流のいずれかを使用します。全波整流はエンベロープの正と負の両方のピークを追跡します。半波整流は負のピークを無視しますが、アプリケーションによっては、特に入力信号が水平軸に対して対称である場合は、これは許容できる場合があります。非常に小さなエンベロープを追跡するには、低しきい値電圧ダイオード（ゲルマニウムダイオードやショットキーダイオードなど）が好ましい場合があります。

最終結果を平滑化するためのフィルタリングは完璧であることは稀で、特にベース楽器などの低周波入力の場合、出力に多少の「リップル」が残る可能性が高い。フィルタのカットオフ周波数を下げると出力は滑らかになるが、設計者は回路の高周波特性との間で妥協する必要がある。

AMまたはFM信号​${\displaystyle x(t)}$次のように記述できます

${\displaystyle x(t)=R(t)\cos(\omega t+\varphi (t))\,}$

AMの場合、φ( t )（信号の位相成分）は一定であり、無視できます。AMでは、搬送波周波数は${\displaystyle \omega }$も定数です。したがって、AM信号に含まれるすべての情報はR ( t )に含まれています。R ( t )は信号のエンベロープと呼ばれます。したがって、AM信号は次の関数で与えられます。

${\displaystyle x(t)=(C+m(t))\cos(\omega t)\,}$

ここで、 m ( t )は元の音声周波数メッセージ、Cは搬送波振幅、R ( t )はC + m ( t )に等しい。したがって、AM信号の包絡線を抽出できれば、元のメッセージを復元できる。

FMの場合、送信される${\displaystyle x(t)}$一定のエンベロープR ( t ) = Rを持ち、無視できます。ただし、多くの FM 受信機は受信信号強度表示のためにエンベロープを測定します。

エンベロープ検出器は、高精度整流器をローパスフィルタに接続することによっても構成できる。

封筒検出器にはいくつかの欠点がある。

• 検出器への入力信号は、目的の信号付近でバンドパスフィルタ処理されなければならない。そうしないと、検出器は複数の信号を同時に復調してしまう。フィルタリングは、可変フィルタを用いるか、より実用的な方法としてスーパーヘテロダイン受信機を用いることができる。
• 製品検出器よりもノイズの影響を受けやすい。
• 信号が過変調（つまり変調指数が1より大きい）の場合、歪みが発生します。

これらの欠点のほとんどは比較的軽微であり、封筒検出器を使用する際の簡便性と低コストという利点と引き換えに、通常は許容できるトレードオフである。

エンベロープ検出器は、音楽分野ではエンベロープフォロワーと呼ばれることもあります。入力信号の振幅変化を検出し、その変化に似た制御信号を生成するために使用されます。ただし、この場合、入力信号は可聴周波数で構成されています。

エンベロープ検出器は、コンプレッサー、オートワウ、エンベロープフォローフィルターなど、他の回路の構成要素として用いられることが多い。これらの回路において、エンベロープフォロワーは「サイドチェーン」と呼ばれる回路の一部であり、入力信号の特性（この場合は音量）を記述する役割を果たす。

エキスパンダーとコンプレッサーはどちらも、エンベロープの出力電圧を利用してアンプのゲインを制御します。オートワウは、電圧を利用してフィルターのカットオフ周波数を制御します。アナログシンセサイザーの電圧制御フィルターも同様の回路です。

現代のエンベロープフォロワーは以下のように実装できます。

1. 電子ハードウェアとして直接、
2. またはデジタル信号プロセッサ（DSP）またはソフトウェアとして
3. 汎用CPU上で。

• 分析信号
• 攻撃-減衰-持続-放出エンベロープ

• エンベロープ検出器
• 封筒と封筒の復元