JP2005094144A

JP2005094144A - 音声信号増幅装置

Info

Publication number: JP2005094144A
Application number: JP2003321952A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ujisato; 博宇治郷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】多数の大信号が同時入力される場合の、安価な対処を可能にした音声信号増幅装置を提供する。
【解決手段】音声信号増幅装置は、各チャンネルにおけるプリアンプ１とメインアンプ２の間に介装したレベル制限回路３と、各メインアンプ２に対する入力信号が所定のレベルを超過したか否かを判定する判定回路４と、該判定回路４によって所定のレベルを超過したと判定された入力信号の数が３つに達した際、レベル制限回路３を作動させる制御回路５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の入力信号を別々に増幅してスピーカを駆動させる多チャンネル式の音声信号増幅装置に関する。

最近のオーディオ機器は、多数のスピーカを駆動させる多チャンネル式のものが多い（例えば、特許文献１参照）。この種のオーディオ機器では、過大な入力に対してだけ、増幅器の保護を目的として出力に制限をかけている。
特開２００２−３３０４９２号公報（図１）

ところで、多数のチャンネルに振幅の大きな信号が同時に入力されることがある。その場合、忠実に入力信号を再生しようとすると、増幅回路に対する供給電流が大きくなり、電源の大容量化で対応しなければならない。しかし、実際に存在する音楽ソースでは、多数のチャンネルに振幅の大きな信号が同時に入力される場合は稀で、電源の大容量化で対応するのは経済的でないが、このような音楽ソースは皆無でない。

本発明は、このような事情に鑑み、多数の大信号が同時入力される場合の、安価な対処を可能にした音声信号増幅装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するための本発明は、複数の入力信号を別々に増幅してスピーカを駆動させる多チャンネル式の音声信号増幅装置において、上記各入力信号が所定のレベルを超過したか否かを判定し、該所定のレベルを超過した入力信号の数が所定数に達した際、上記所定のレベルを超過した入力信号のレベルを制限する入力信号レベル制限手段を設けたことを特徴とする。

かかる構成によれば、所定のレベルを超過した入力信号の数が所定数に達すると、入力信号レベル制限手段が所定のレベルを超過した入力信号のレベルを制限するので、電源に対する負担が軽減される。

上記入力信号レベル制限手段は、各チャンネルにおけるプリアンプとメインアンプの間に介装したレベル制限回路と、上記各メインアンプに対する入力信号が所定のレベルを超過したか否かを判定する判定回路と、該判定回路によって所定のレベルを超過したと判定された入力信号の数が所定数に達した際、上記レベル制限回路を作動させる制御回路とで構成するのが好ましい。

かかる構成によれば、各メインアンプに対する入力信号が所定のレベルを超過したか否かが判定回路によって判定される。所定のレベルを超過した入力信号の数が所定数に達すると、制御回路がレベル制限回路を作動させて、各メインアンプに対する入力信号のうち、所定のレベルを超過したもののレベルを制限する。

上記レベル制限回路は、プリアンプとメインアンプの間の各信号ラインに一対の逆向きダイオードの一端をそれぞれ接続するとともに、これらダイオードの他端に正負の所定電圧を印加して構成するのが好ましい。

かかる構成によれば、メインアンプの入力信号が所定の電圧を超えると、ダイオードが導通し、入力信号の波形が所定の電圧でクリップする。

本発明によれば、所定のレベルを超過した入力信号の数が所定数に達すると、入力信号レベル制限手段が所定のレベルを超過した入力信号のレベルを制限するので、電源に対する負担を軽減することができ、電源の容量を大きくしなくても済む。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１と図２は本発明を実施する形態の一例であって、図１は本発明の音声信号増幅装置のブロック図である。

この音声信号増幅装置は、フロントＬｃｈ、フロントＲｃｈ、センターｃｈ、サラウンドＬｃｈ、サラウンドＲｃｈ、サブウーハｃｈの６つのチャンネルで構成されている。各チャンネルの入力信号は、プリアンプ１とメインアンプ２で増幅されてスピーカ（図示せず）を駆動する。プリアンプ１とメインアンプ２の間には、メインアンプ２の入力信号のレベルを制限するレベル制限回路３が介装されている。メインアンプ２の各チャンネルの出力信号Ｖ_o1〜Ｖ_o6は判定回路４に入力される。判定回路４は、メインアンプ２の出力信号Ｖ_o1〜Ｖ_o6が閾値（所定のレベル）Ｖ₁を超えているか否かを判定し、その結果を制御回路５に出力する。

制御回路５は、判定回路４によって閾値Ｖ₁を超過したと判定された出力信号の数が所定数（例えば３）に達した際に、レベル制限回路３に対してスイッチＳＷ₁，ＳＷ₂を閉じる信号を出力する一方、所定のレベルＶ₁を超過した出力信号の数が所定数に達していない場合には、これらスイッチＳＷ₁，ＳＷ₂を開く信号を出力する。レベル制限回路３は、プリアンプ１とメインアンプ２の各信号ラインに抵抗ｒを挿入するとともに、各信号ラインに一対の逆向きダイオードＤ₁，Ｄ₂の一端を接続し、これらダイオードＤ₁，Ｄ₂の他端にスイッチＳＷ₁，ＳＷ₂を介して正負の所定電圧Ｖ₂を印加してある。

図２は図１のブロック図の主要部分の回路図を示している。
判定回路４は、６つのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６で構成され、メインアンプ２の各チャンネルの出力信号Ｖ_o1〜Ｖ_o6がダイオードｄ１と抵抗ｒ１を介してトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベースに入力される。ダイオードｄ１の両端は抵抗ｒ２，ｒ３を介して設置されている。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のコレクタには抵抗Ｒ１〜Ｒ６と抵抗Ｒ７，８を介して電源電圧＋Ｂが印加されている。つまり、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のＯＮ／ＯＦＦする閾値はベース回路の抵抗ｒ１，ｒ２，ｒ３によって決定される。

制御回路５は３つのトランジスタＴｒ７〜Ｔｒ９で構成されている。トランジスタＴｒ７のエミッタには電源電圧＋Ｂが印加されるとともに、エミッタとベースの間には抵抗Ｒ９が並列接続されている。トランジスタＴｒ７のベースとトランジスタＴｒ８のコレクタは抵抗Ｒ１０を介して接続されている。トランジスタＴｒ８のエミッタには抵抗Ｒ８を介して電源電圧＋Ｂが印加されるとともに、トランジスタＴｒ８のベースには抵抗Ｒ１０，１１を介して電源電圧＋Ｂが印加されている。トランジスタＴｒ８のベースは抵抗Ｒ１３を介して接地されている。

つまり、常時はトランジスタＴｒ８のエミッタ電位がベース電位よりも高く、トランジスタＴｒ８がＯＦＦ状態を維持しているが、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のうちの３つ以上がＯＮになると、トランジスタＴｒ８はエミッタ電位が低下してＯＮになる。抵抗Ｒ１〜Ｒ１３の値は、このようにトランジスタＴｒ８が動作するように決めてある。

トランジスタＴｒ７のコレクタは、トランジスタＴｒ９のエミッタと接続されるとともに、コンデンサＣを介して接地されている。トランジスタＴｒ９のエミッタとベースの間には抵抗Ｒ１４が並列接続されるとともに、そのベースは抵抗Ｒ１５を介して接地されている。つまり、トランジスタＴｒ８がＯＦＦの場合、トランジスタＴｒ７もトランジスタＴｒ９もＯＦＦになっているが、トランジスタＴｒ８がＯＮになると、トランジスタＴｒ７とトランジスタＴｒ９がＯＮになる。コンデンサＣにはトランジスタＴｒ７のＯＮの期間に電荷が蓄えられているので、トランジスタＴｒ７がＯＦＦになった後も、コンデンサＣの電荷が放電される間はトランジスタＴｒ９がＯＮ状態を維持することになる。

レベル制限回路３はスイッチＳＷ₁，ＳＷ₂がＦＥＴ１，２で構成されている。すなわち、各ダイオードＤ１，２の他端がＦＥＴ１，２のドレーンに接続されるとともに、ＦＥＴ１，２のソースには所定の電圧±Ｖ₂が電源電圧±Ｂを分圧して印加されている。この電圧Ｖ₂は、判定回路４の閾値Ｖ１の入力側換算値Ｖ₁／ａ（ａはメインアンプ２の利得）よりも大きく設定してある。さらに、ＦＥＴ１，２のゲートはそれぞれ抵抗Ｒ１６，１７を介してトランジスタＴｒ９のコレクタと接続されている。

次に、この音声信号増幅装置の動作について説明する。

入力信号は、プリアンプ１とメインアンプ２で増幅されて各チャンネルの判定回路４に入力される。入力された信号が閾値Ｖ₁を超えていると、対応するチャンネルのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がＯＮになる。ＯＮ状態のトランジスタ数が３未満の場合は、トランジスタＴｒ７〜Ｔｒ９とＦＥＴ１,２がＯＦＦであるため、レベル制限回路３は作動せず、入力信号がそのまま増幅されてスピーカに出力される。

ＯＮ状態のトランジスタ数が３以上になると、トランジスタＴｒ７〜Ｔｒ９とＦＥＴ１，２がＯＮになり、レベル制限回路３が作動する。つまり、図２に示すような波形の上下が所定レベル（±Ｖ₂）でクリープされた信号がメインアンプ２に入力される。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベースには入力信号Ｖ_O1〜Ｖ_O6をダイオードｄ１で半波整流した波形が入力されるため、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は入力信号Ｖ_O1〜Ｖ_O6が正の期間でのみＯＮになるが、上述のようにトランジスタＴｒ７がＯＦＦした後も、トランジスタＴｒ９は所定の時間だけＯＮ状態を維持するので、信号波形の負側のクリープが可能になるように時定数（コンデンサＣと抵抗Ｒ１４，１５の値）を決定してある。なお、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベースに入力信号Ｖ_O1〜Ｖ_O6の全波整流波形を入力することで、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が入力信号Ｖ_O1〜Ｖ_O6の全期間でＯＮするようにしてもよい。

この音声信号増幅装置では、振幅の大きな信号が同時に３つ以上入力されると、レベル制限回路３が作動して、メインアンプ２に対する入力信号のレベルを制限するので、電源に対する負担を軽減することができ、電源の容量を大きくしなくても済む。なお、振幅の大きな信号が同時に入力される場合は稀であるので、入力信号のレベル制限によって歪が発生しても、聴覚上の影響はあまりない。

なお、本発明の音声信号増幅装置は以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。
例えば、以上の実施形態では、判定回路４にはメインアンプ２の出力信号Ｖ_O1〜Ｖ_O6を入力しているが、判定回路４に対する入力信号には、ある程度のレベルを有する信号、例えばプリアンプ１の出力信号や増幅途中の信号を用いればよい。
また、レベル制限回路３はプリアンプ１とメインアンプ２の間に介装してあるが、プリアンプ１の内部に設けてもよい。

本発明の音声信号増幅装置は、家庭用や業務用の各種音響機器への適用が可能である。

本発明の音声信号増幅装置のブロック図である。同ブロック図の主要部分の回路図である。

符号の説明

１プリアンプ
２メインアンプ
３レベル制限回路
４判定回路
５制御回路

Claims

複数の入力信号を別々に増幅してスピーカを駆動させる多チャンネル式の音声信号増幅装置において、上記各入力信号が所定のレベルを超過したか否かを判定し、該所定のレベルを超過した入力信号の数が所定数に達した際、上記所定のレベルを超過した入力信号のレベルを制限する入力信号レベル制限手段を設けたことを特徴とする音声信号増幅装置。
上記入力信号レベル制限手段は、各チャンネルにおけるプリアンプとメインアンプの間に介装したレベル制限回路と、上記各メインアンプに対する入力信号が所定のレベルを超過したか否かを判定する判定回路と、該判定回路によって所定のレベルを超過したと判定された入力信号の数が所定数に達した際、上記レベル制限回路を作動させる制御回路とで構成したことを特徴とする請求項１に記載の音声信号増幅装置。
上記レベル制限回路は、プリアンプとメインアンプの間の各信号ラインに一対の逆向きダイオードの一端をそれぞれ接続するとともに、これらダイオードの他端に正負の所定電圧を印加して構成したことを特徴とする請求項２に記載の音声信号増幅装置。