JP4455647B2 - オーディオ信号増幅回路およびそれを用いた電子機器 - Google Patents
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Description
しかしながら、この方法では、ミュートトランジスタを別途設ける必要があるため、回路規模が大きくなるという問題があった。
出力端子に直列に出力抵抗を設けることにより、サブアンプから出力される信号が分圧されてスピーカに印加されるため、サブアンプの負荷駆動能力を好適に低下させることができる。
ここでの「パルス幅変調」とは、周波数を一定としてオン、オフのデューティ比を変化させるパルス幅変調の他、パルスの発生回数を変化させるパルス密度変調なども含み、「パルス幅変調された信号」とは、時間平均値がアナログ信号の振幅に対応した信号をいう。
さらに、フルCMOSで構成した場合、集積度を高めることができる。
この態様によると、無音状態においてスピーカから発生するノイズを好適に抑えることができる。
光ピックアップ212は、ディスク210にレーザを照射し、ディスク210上のピットに応じた反射光を検知し、光信号を電気信号SIG200に変換する。電気信号SIG200は、DSP300に入力される。
エラー訂正部218は、CIRC(Cross Interleave Reed−Solomon Code)方式により誤り検出を行い、ビットエラー訂正を行う。
復調部216によって復調され、エラー訂正部218によりエラー訂正されたデジタルオーディオ信号SIG10はオーディオ信号増幅回路100に出力される。
オーディオ信号増幅回路100の信号入力端子102には、エラー訂正部218から出力されるオーディオ信号SIG10が入力される。信号入力端子102に入力されたオーディオ信号SIG10は、デジタルフィルタ30および制御部34に入力される。
ΔΣ変調器32は、高次、たとえば5次のΔΣ変調器であって、1ビットのオーディオ信号SIG12をノイズシェーピングし、パルス幅変調された1ビットのオーディオ信号SIG14として出力する。オーディオ信号SIG14は、メインアンプ10およびサブアンプ20へと出力される。
第1D級アンプ14は、CMOSインバータ型のスイッチングアンプであり、電源電圧Vddおよび接地電位間に直列に接続されたN型の第1トランジスタM1、P型の第2トランジスタM2を含む。
第1トランジスタM1、第2トランジスタM2のゲート端子は、第1ゲートドライバ回路12に接続される。第1ゲートドライバ回路12は、ΔΣ変調器32から出力されるオーディオ信号SIG14にもとづき、第1D級アンプ14を駆動する。その結果、メインアンプ10によりオーディオ信号SIG14が増幅され、振幅が0V〜電源電圧Vddの間で変化するパルス幅変調されたオーディオ信号SIG16が出力される。
サブアンプ20は、メインアンプ10と同様に第2ゲートドライバ回路22、第2D級アンプ24を備え、さらに出力抵抗R1を備える。第2D級アンプ24は、第1D級アンプ14と同様にCMOSインバータ型のスイッチングアンプであり、第3トランジスタM3、第4トランジスタM4を含む。
出力抵抗R1の抵抗値は、スピーカ60のインピーダンスRLの2倍から25倍の範囲に設定することが望ましい。2倍以上とすることにより、スピーカ60に印加される電圧振幅を十分に低下させることができる。また、25倍以下とすることにより、出力抵抗R1と後段のキャパシタにより20kHz以下の帯域制限がかかるのを防止することができる。
ローパスフィルタ50は、オーディオ信号SIG20の高周波成分を除去するフィルタである。ローパスフィルタ50は、信号の伝搬経路上に直列に設けられた第1インダクタL1と、第1インダクタL1の一端と接地電位間に設けられた第1キャパシタC1とを含む。第1インダクタL1および第1キャパシタC1の回路定数は、ローパスフィルタ50のカットオフ周波数fcに応じて決定される。このカットオフ周波数fcは、オーディオ帯域である20kHz以上の値、たとえば30kHz程度に設定される。
このローパスフィルタ50によって、パルス幅変調された1ビットのオーディオ信号の高周波成分が除去され、パルス幅変調のデューティ比に応じたアナログ振幅成分を有するオーディオ信号が生成される。
無音状態の判定としてはさまざまな方法が考えられるが、たとえば所定時間、所定レベル以下の信号が持続したときに無音状態と判定することができる。
オーディオ信号SIG14はメインアンプ10、サブアンプ20に出力され、2つのD級アンプによって増幅される。メインアンプ10、サブアンプ20により増幅された信号はローパスフィルタ50を介してスピーカ60に入力され、楽曲MSC1が音声として出力される。
時刻T3に楽曲MSC2が開始されると、制御部34は直ちにイネーブル信号SEN1をローレベルに落とし、メインアンプ10をオンする。時刻T3において、メインアンプ10を再びオンするとき、サブアンプ20によってローパスフィルタ50の第1キャパシタC1、DCブロックキャパシタC2は電荷が充電された状態となっているため、ポップ音ノイズなどを発生させることなく、速やかに楽曲MSC2のオーディオ信号SIG14を増幅することができる。
一方、本実施の形態に係るオーディオ信号増幅回路100では、無音状態において、サブアンプ20によりローパスフィルタ50を駆動し続けることにより、メインアンプ10を再びオンする際に、ポップ音ノイズが発生するのを防止することができる。
Claims (9)
- 後段のローパスフィルタが接続される信号出力端子と、
オーディオ信号を増幅し、前記信号出力端子に接続される前記ローパスフィルタへと出力するメインアンプと、
前記メインアンプと並列に設けられ、前記オーディオ信号を増幅して前記信号出力端子に接続される前記ローパスフィルタへと出力するサブアンプであって、前記メインアンプより駆動能力が低く設定されるサブアンプと、
前記メインアンプのオンオフを制御する制御部であって、前記オーディオ信号が無音状態と判定されたとき、前記メインアンプをオフする制御部と、
を備え、
前記サブアンプは、
前記メインアンプと同型のアンプと、
当該アンプの出力と前記信号出力端子の間に設けられた出力抵抗と、
を含むことを特徴とするオーディオ信号増幅回路。 - 前記出力抵抗の抵抗値は、前記ローパスフィルタの出力側に負荷として接続されるスピーカのインピーダンスの2倍から25倍の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号増幅回路。
- 前記サブアンプを構成するトランジスタのサイズは、前記メインアンプを構成するトランジスタのサイズの1/1.5倍から1/10倍の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号増幅回路。
- 前記オーディオ信号は、ΔΣ変調器から出力されるパルス幅変調された信号であって、
前記メインアンプおよびサブアンプはD級アンプであることを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号増幅回路。 - 前記メインアンプは、
CMOS(Complementaly Metal Oxide Semiconductor)インバータ型のD級アンプと、
前記D級アンプを構成するトランジスタのゲート電圧を制御するゲートドライバ回路と、 を含み、
前記ゲートドライバ回路は、当該メインアンプがオフの状態において、前記D級アンプを構成するトランジスタのゲート電圧を固定することを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号増幅回路。 - 前記制御部は、所定のデジタル信号処理を経て復調されたデジタルオーディオ信号を監視し、当該デジタルオーディオ信号のレベルが所定時間以上、所定のしきい値レベルを下回ったときに無音状態と判定することを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号増幅回路。
- 前記メインアンプ、前記サブアンプならびに前記制御部は、ひとつの半導体集積回路に集積化されたことを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号増幅回路。
- 前記ローパスフィルタは、
その一端が前記信号出力端子に接続されたインダクタと、
前記インダクタの他端と接地端子の間に設けられた第1キャパシタと、
前記インダクタの他端と後段のスピーカの入力端子の間に設けられた第2キャパシタと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号増幅回路。 - 請求項1から8のいずれかに記載のオーディオ信号増幅回路と、
前記オーディオ信号増幅回路から出力されるパルス幅変調されたオーディオ信号の高周波成分を除去するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力信号により駆動されるスピーカと、
を備えることを特徴とする電子機器。
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