JP5218089B2

JP5218089B2 - Signal switching circuit

Info

Publication number: JP5218089B2
Application number: JP2009010901A
Authority: JP
Inventors: 貴浩辻; 幸一郎安達; 啓道吉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: JP2010171590A

Description

本発明は、ＵＳＢコネクタを備えたオーディオ機器に関し、特にＵＳＢコネクタのデータ端子をオーディオ信号端子に兼用するための信号切換回路に関する。 The present invention relates to an audio device provided with a USB connector, and more particularly to a signal switching circuit for sharing a data terminal of a USB connector as an audio signal terminal.

近年、携帯機器の小型化、多機能化が進み、これに伴って小さい本体に多くのスイッチやコネクタを配置しなければならなくなった。このため、コネクタの小型化が進められているが、それでもまだ十分とは言えず、異なる信号を１つのコネクタで兼用する方法が考えだされていた。
携帯型のデジタルオーディオ機器では、一般にパソコン等から音楽データ等を機器にダウンロードするためのＵＳＢコネクタと、音声を聞くためのヘッドフォンコネクタとを備えている。このようなことから、ＵＳＢコネクタでヘッドフォン（イアフォン）コネクタを兼用できるようにした技術があった（例えば、特許文献１参照。）。 In recent years, portable devices have become smaller and more multifunctional, and accordingly, a large number of switches and connectors have to be arranged on a small main body. For this reason, miniaturization of connectors has been promoted, but it is still not sufficient, and a method of sharing different signals with one connector has been devised.
A portable digital audio device generally includes a USB connector for downloading music data or the like from a personal computer or the like to the device, and a headphone connector for listening to sound. For this reason, there has been a technique in which a USB connector can also be used as a headphone (earphone) connector (see, for example, Patent Document 1).

図２は、このような技術に使用されたメカニカルリレーであるＧ６Ｋ−２Ｇ−Ｙ（以下、単にリレーと呼ぶ）の内部回路例を示した図である。
ＵＳＢ信号のＶｂｕｓ信号は、抵抗Ｒを介してリレー１０１の１ピンとＵＳＢコネクタ１０２のＶｂｕｓ端子に接続され、ＵＳＢ信号のＤ＋信号はリレー１０１の５ピンに、ＵＳＢ信号のＤ−信号はリレー１０１の４ピンにそれぞれ接続されている。ＵＳＢ信号のＧＮＤ信号は、リレー１０１の８ピンとＵＳＢコネクタ１０２のＧＮＤ端子にそれぞれ接続されている。オーディオ信号のＲ信号はリレー１０１の７ピンに、オーディオ信号のＬ信号はリレー１０１の２ピンにそれぞれ接続され、オーディオ信号のＧＮＤ信号はＵＳＢ信号のＧＮＤ信号に接続されている。 FIG. 2 is a diagram showing an example of an internal circuit of G6K-2G-Y (hereinafter simply referred to as a relay) which is a mechanical relay used in such a technique.
The Vbus signal of the USB signal is connected to the 1 pin of the relay 101 and the Vbus terminal of the USB connector 102 via the resistor R, the D + signal of the USB signal is connected to the 5 pin of the relay 101, and the D− signal of the USB signal is connected to the relay 101. Each is connected to 4 pins. The GND signal of the USB signal is connected to the 8 pin of the relay 101 and the GND terminal of the USB connector 102, respectively. The R signal of the audio signal is connected to the 7th pin of the relay 101, the L signal of the audio signal is connected to the 2nd pin of the relay 101, and the GND signal of the audio signal is connected to the GND signal of the USB signal.

リレー１０１の６ピンはＵＳＢコネクタ１０２のＤ＋端子に、リレー１０１の３ピンはＵＳＢコネクタ１０２のＤ−端子にそれぞれ接続され、リレー１０１の１ピンと８ピンとの間にはダイオードＤが接続されている。リレー１０１内にはコイルＬと２つの切換スイッチＳ１，Ｓ２が内蔵され、コイルＬは１ピンと８ピンとの間に接続され、切換スイッチＳ１の共通端子は３ピンに接続されている。また、ノーマルコンタクト端子は２ピンに、ノーマルオープン端子は４ピンにそれぞれ接続され、切換スイッチＳ２の共通端子は６ピンに、ノーマルコンタクト端子は７ピンに、ノーマルオープン端子は５ピンにそれぞれ接続されている。 6 pins of the relay 101 are connected to the D + terminal of the USB connector 102, 3 pins of the relay 101 are connected to the D− terminal of the USB connector 102, and a diode D is connected between the 1 pin and the 8 pin of the relay 101. . The relay 101 includes a coil L and two changeover switches S1 and S2, the coil L is connected between the 1st pin and the 8th pin, and the common terminal of the changeover switch S1 is connected to the 3rd pin. The normal contact terminal is connected to pin 2, the normally open terminal is connected to pin 4, the common terminal of changeover switch S2 is connected to pin 6, the normal contact terminal is connected to pin 7, and the normal open terminal is connected to pin 5. ing.

ＵＳＢコネクタ１０２がパソコン等のＵＳＢコネクタに接続された場合は、ＵＳＢコネクタ１０２のＧＮＤ端子とＶｂｕｓ端子との間に５Ｖの電圧が印加されるため、リレー１０１のコイルＬには抵抗Ｒを介して電流が流れ、切換スイッチＳ１とＳ２の共通端子３ピンと６ピンの接続は、ノーマルオープン端子側の４ピンと５ピンに切り換わる。この結果、ＵＳＢコネクタ１０２のＤ＋端子にはＵＳＢ信号のＤ＋信号が接続されると共に、ＵＳＢコネクタ１０２のＤ−端子にはＵＳＢ信号のＤ−信号が接続され、パソコンと機器との間でデジタル信号によるデータ交信が行えるようになる。 When the USB connector 102 is connected to a USB connector of a personal computer or the like, a voltage of 5 V is applied between the GND terminal and the Vbus terminal of the USB connector 102, so that the coil L of the relay 101 is connected to the coil L via a resistor R. The current flows, and the connection between the common terminals 3 and 6 of the changeover switches S1 and S2 is switched to the 4 and 5 pins on the side of the normally open terminal. As a result, the D + signal of the USB signal is connected to the D + terminal of the USB connector 102, and the D- signal of the USB signal is connected to the D− terminal of the USB connector 102, so that the digital signal is transmitted between the personal computer and the device. Data communication by can be performed.

ＵＳＢコネクタ１０２にヘッドフォンが接続された場合は、ＵＳＢコネクタ１０２のＶｂｕｓ端子には電圧が印加されないため、コイルＬには電力が供給されず切換スイッチＳ１とＳ２の共通端子３ピンと６ピンの接続は、ノーマルコンタクト端子側の２ピンと７ピンのままである。このため、ＵＳＢコネクタ１０２のＤ＋端子にはオーディオ信号のＲ信号が入力されると共に、ＵＳＢコネクタ１０２のＤ−端子にはオーディオ信号のＬ信号が入力され、機器側からヘッドフォンに音声信号を送ることができる。 When headphones are connected to the USB connector 102, no voltage is applied to the Vbus terminal of the USB connector 102, so no power is supplied to the coil L, and the connection between the common terminals 3 and 6 of the changeover switches S1 and S2 is as follows. The 2 pins and 7 pins on the normal contact terminal side remain. For this reason, the R signal of the audio signal is input to the D + terminal of the USB connector 102, and the L signal of the audio signal is input to the D− terminal of the USB connector 102, and the audio signal is sent from the device side to the headphones. Can do.

しかし、図２では、メカニカルリレーを使用しているため、部品点数が増え、しかも形状が大きく、コストも高いものになってしまうという問題があり、これでは、せっかくヘッドフォン用のコネクタを省略して小型化した効果を相殺してしまっていた。
そこで、単純にメカニカルリレーを半導体のアナログスイッチで置き換えることが考えられるが、このようにした場合には、以下に説明するような問題が発生する。 However, since the mechanical relay is used in FIG. 2, there is a problem that the number of parts increases, the shape is large, and the cost is high. In this case, the headphone connector is omitted. The effect of miniaturization was offset.
Thus, it is conceivable to simply replace the mechanical relay with a semiconductor analog switch. However, in such a case, problems described below occur.

図３は、図２のメカニカルスイッチを半導体のアナログスイッチに置き換えた場合の回路例を示した図である。なお、図３では、説明を簡単にするためにオーディオ信号はＲ信号側だけを示している。
ＵＳＢ信号のＤ＋信号はアナログスイッチＡＳ１を介してＵＳＢコネクタ１０２のＤ＋端子に接続されている。オーディオ信号のＲ信号はコンデンサＣとアナログスイッチＡＳ２を介してＵＳＢコネクタ１０２のＤ＋端子に接続されている。アナログスイッチＡＳ１の反転制御端子とアナログスイッチＡＳ２の制御端子はインバータ回路ＩＮＶの出力端に接続され、アナログスイッチＡＳ１の制御端子とアナログスイッチＡＳ２の反転制御端子はインバータ回路ＩＮＶの入力端及びＵＳＢコネクタ１０２のＶｂｕｓ端子にそれぞれ接続されている。ＵＳＢコネクタ１０２のＶｂｕｓ端子は抵抗Ｒで接地電圧ＧＮＤにプルダウンされている。 FIG. 3 is a diagram showing a circuit example when the mechanical switch of FIG. 2 is replaced with a semiconductor analog switch. In FIG. 3, only the R signal side is shown for the audio signal in order to simplify the description.
The D + signal of the USB signal is connected to the D + terminal of the USB connector 102 via the analog switch AS1. The R signal of the audio signal is connected to the D + terminal of the USB connector 102 via the capacitor C and the analog switch AS2. The inversion control terminal of the analog switch AS1 and the control terminal of the analog switch AS2 are connected to the output terminal of the inverter circuit INV, and the control terminal of the analog switch AS1 and the inversion control terminal of the analog switch AS2 are the input terminal of the inverter circuit INV and the USB connector 102. Are connected to the Vbus terminals. The Vbus terminal of the USB connector 102 is pulled down to the ground voltage GND by a resistor R.

オーディオ信号は、ヘッドフォンに出力するために直流成分をカットする必要があるため、カップリングコンデンサＣを経由してアナログスイッチＡＳ２に入力されている。この結果、アナログスイッチＡＳ２にはピークツーピーク電圧が正電圧と負電圧にまたがる電圧が印加される。アナログスイッチＡＳ２の電源が正電圧の片電源である場合に負電圧の信号が入力されると、接地電圧ＧＮＤから負電圧の信号に向かって大きなリーク電流が発生し、場合によっては、ラッチアップを起こして不具合の原因になる。このため、メカニカルリレーを単純に半導体スイッチに置き換えることはできなかった。 The audio signal is input to the analog switch AS2 via the coupling capacitor C because it is necessary to cut a DC component in order to output it to the headphones. As a result, the analog switch AS2 is applied with a voltage whose peak-to-peak voltage spans the positive voltage and the negative voltage. If a negative voltage signal is input when the power source of the analog switch AS2 is a single positive voltage source, a large leakage current is generated from the ground voltage GND toward the negative voltage signal. Wake up and cause malfunction. For this reason, the mechanical relay cannot be simply replaced with a semiconductor switch.

また、アナログスイッチＡＳ２のオン抵抗が大きいと、ヘッドフォンへ送る電力がロスするばかりではなく、ダンピングファクターが悪化してしまうという問題も発生する。アナログスイッチＡＳ２のオン抵抗を小さくするには、チップ上でのスイッチ素子の面積を大きくする必要があり、このようにするとチップ面積の増大とコストアップの要因になるという問題があった。 Further, when the on-resistance of the analog switch AS2 is large, not only the power to be sent to the headphones is lost, but also a problem that the damping factor is deteriorated occurs. In order to reduce the on-resistance of the analog switch AS2, it is necessary to increase the area of the switch element on the chip, which causes a problem of increasing the chip area and increasing the cost.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、メカニカルリレーを使用せずに、すべて半導体素子によって実現することができると共に半導体チップの増大を抑制することができる信号切換回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and can be realized by a semiconductor element without using a mechanical relay, and can suppress an increase in the number of semiconductor chips. The purpose is to obtain.

この発明に係る信号切換回路は、外部から入力された切換信号に応じて、デジタル信号と、ピークツーピーク電圧が正電圧と負電圧にまたがるオーディオ信号とを切り換えて、ＵＳＢコネクタのデータ端子に出力する信号切換回路において、
外部から入力された外部オーディオ信号から前記オーディオ信号を生成して出力するオーディオアンプ部と、
外部から入力された外部デジタル信号から前記デジタル信号を生成して出力する、トライステート構成をなす出力回路を有するＵＳＢアンプ部と、
前記オーディオ信号の負のピーク電圧よりも小さい電圧を生成して出力する負電圧生成回路部と、
を備え、
前記オーディオアンプ部は、低電圧側の電源として前記負電圧生成回路部からの負電圧が供給され、前記ＵＳＢアンプ部は、低電圧側の電源として、前記切換信号に応じて前記負電圧生成回路部からの負電圧又は接地電圧のいずれかが供給され、前記切換信号によって前記オーディオ信号が選択されている場合は、前記オーディオアンプ部が作動すると共に、前記ＵＳＢアンプ部は、出力端をハイインピーダンス状態にして、低電圧側の電源として前記負電圧生成回路部からの負電圧が入力され、前記切換信号によって前記デジタル信号が選択されている場合は、前記オーディオアンプ部が出力端をハイインピーダンス状態にすると共に、前記負電圧生成回路部が動作を停止して前記負電圧の出力を停止し、前記ＵＳＢアンプ部は、作動して低電圧側の電源として接地電圧が入力されるものである。 The signal switching circuit according to the present invention switches between a digital signal and an audio signal whose peak-to-peak voltage spans a positive voltage and a negative voltage in accordance with a switching signal input from the outside, and outputs it to the data terminal of the USB connector. In the signal switching circuit to
An audio amplifier that generates and outputs the audio signal from an external audio signal input from the outside;
A USB amplifier unit having an output circuit having a tri-state configuration for generating and outputting the digital signal from an external digital signal input from the outside;
A negative voltage generation circuit unit that generates and outputs a voltage smaller than the negative peak voltage of the audio signal;
With
The audio amplifier unit is supplied with a negative voltage from the negative voltage generation circuit unit as a low voltage side power source, and the USB amplifier unit is a low voltage side power source according to the switching signal as the negative voltage generation circuit. When the audio signal is selected by the switching signal when either the negative voltage or the ground voltage is supplied from the unit, the audio amplifier unit is activated, and the USB amplifier unit has a high impedance output terminal. When the negative voltage from the negative voltage generation circuit unit is input as the low voltage side power source and the digital signal is selected by the switching signal, the audio amplifier unit sets the output terminal to the high impedance state. And the negative voltage generation circuit unit stops operating to stop outputting the negative voltage, and the USB amplifier unit operates. In which the ground voltage is input as the power supply voltage side.

具体的には、前記切換信号に応じて、前記ＵＳＢアンプ部への低電圧側の電源の切り換えを行う切換スイッチ部を備え、前記ＵＳＢアンプ部は、前記切換信号によって前記オーディオ信号が選択されている場合は、低電圧側の電源として前記負電圧生成回路部からの負電圧が前記切換スイッチ部から入力され、前記切換信号によって前記デジタル信号が選択されている場合は、低電圧側の電源として前記切換スイッチ部から接地電圧が入力されるようにした。 Specifically, a switching switch unit that switches a low-voltage power supply to the USB amplifier unit according to the switching signal is provided, and the USB amplifier unit selects the audio signal by the switching signal. When the negative voltage from the negative voltage generation circuit unit is input from the changeover switch unit as the low voltage side power supply, and the digital signal is selected by the switching signal, the low voltage side power supply A ground voltage is input from the changeover switch section.

また、前記ＵＳＢアンプ部は、前記切換信号によって前記オーディオ信号が選択されている場合は、動作を停止して電力消費を低減するようにしてもよい。 Further, the USB amplifier unit may stop its operation and reduce power consumption when the audio signal is selected by the switching signal.

また、前記オーディオアンプ部は、前記切換信号によって前記デジタル信号が選択されている場合は、動作を停止して電力消費を低減するようにしてもよい。 In addition, the audio amplifier unit may stop its operation and reduce power consumption when the digital signal is selected by the switching signal.

また、前記オーディオアンプ部、前記ＵＳＢアンプ部及び前記負電圧生成回路部は、１チップの半導体集積回路に集積されるようにしてもよい。 The audio amplifier unit, the USB amplifier unit, and the negative voltage generation circuit unit may be integrated in a one-chip semiconductor integrated circuit.

また、前記オーディオアンプ部、前記ＵＳＢアンプ部、前記負電圧生成回路部及び前記切換スイッチ部は、１チップの半導体集積回路に集積されるようにしてもよい。 The audio amplifier unit, the USB amplifier unit, the negative voltage generation circuit unit, and the changeover switch unit may be integrated in a one-chip semiconductor integrated circuit.

本発明の信号切換回路によれば、メカニカルリレーを用いることなく、半導体回路だけでＵＳＢ端子からヘッドフォン用等のオーディオ信号を出力することができるようにしたことから、スペースを占有する大きな回路部品が不要となり、機器及び回路の小型化を図ることができ、コストの低減を図ることができる。 According to the signal switching circuit of the present invention, an audio signal for headphones or the like can be output from a USB terminal by using only a semiconductor circuit without using a mechanical relay. This eliminates the need for reducing the size of the device and the circuit, thereby reducing the cost.

また、大きな実装面積を占めていたカップリングコンデンサが不要になったため、カップリングコンデンサを接続するための接続パッドも不要になり、その結果、大幅な小型化とコストダウンを達成することができる。
更に、アナログスイッチを使用しないため、チップ面積を大きくすることなく、オーディオ信号の出力インピーダンスを低下させることができる。
更に、１チップの半導体集積回路に集積されるようにしたことから、より一層小型化とコストの低減を図ることができる。 Further, since the coupling capacitor that occupies a large mounting area is no longer necessary, a connection pad for connecting the coupling capacitor is also unnecessary, and as a result, a significant reduction in size and cost can be achieved.
Furthermore, since no analog switch is used, the output impedance of the audio signal can be reduced without increasing the chip area.
Furthermore, since it is integrated in a one-chip semiconductor integrated circuit, further downsizing and cost reduction can be achieved.

本発明の第１の実施の形態における信号切換回路の回路例を示した図である。It is the figure which showed the circuit example of the signal switching circuit in the 1st Embodiment of this invention. 従来の信号切換回路の回路例を示した図である。It is the figure which showed the circuit example of the conventional signal switching circuit. 従来の信号切換回路の他の回路例を示した図である。It is the figure which showed the other circuit example of the conventional signal switching circuit.

次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における信号切換回路の回路例を示した図である。
図１において、信号切換回路１は、Ｒオーディオアンプ１０、Ｌオーディオアンプ２０、ＵＳＢアンプ３０、負電圧生成回路４０、インバータ回路５０、切換スイッチＳＷ１及びＵＳＢコネクタ６０で構成されている。なお、Ｒオーディオアンプ１０及びＬオーディオアンプ２０はオーディオアンプ部を、ＵＳＢアンプ３０はＵＳＢアンプ部を、負電圧生成回路４０は負電圧生成回路部を、切換スイッチＳＷ１は切換スイッチ部をそれぞれなす。 Next, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
First embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a circuit example of a signal switching circuit according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the signal switching circuit 1 includes an R audio amplifier 10, an L audio amplifier 20, a USB amplifier 30, a negative voltage generation circuit 40, an inverter circuit 50, a changeover switch SW1, and a USB connector 60. The R audio amplifier 10 and the L audio amplifier 20 form an audio amplifier unit, the USB amplifier 30 forms a USB amplifier unit, the negative voltage generation circuit 40 forms a negative voltage generation circuit unit, and the changeover switch SW1 forms a changeover switch unit.

Ｒオーディオアンプ１０は、オーディオステレオ信号の右側信号ＡＲｉを増幅する増幅回路であり、入力されたオーディオ信号ＡＲｉを増幅してヘッドフォン駆動用のオーディオ信号ＡＲｏを生成し出力する。また、Ｒオーディオアンプ１０は制御入力端を備えており、該制御入力端には切換信号ｓｅｌｅｃｔが入力されている。Ｒオーディオアンプ１０は、切換信号ｓｅｌｅｃｔがハイレベルのときは作動し、切換信号ｓｅｌｅｃｔがローレベルになると動作を停止して消費電力がほぼ０になると共に出力端をハイインピーダンス状態にする。 The R audio amplifier 10 is an amplifier circuit that amplifies the right signal ARi of the audio stereo signal, amplifies the input audio signal ARi, and generates and outputs an audio signal ARo for driving headphones. The R audio amplifier 10 includes a control input terminal, and a switching signal select is input to the control input terminal. The R audio amplifier 10 operates when the switching signal select is at a high level. When the switching signal select is at a low level, the R audio amplifier 10 stops its operation so that power consumption becomes almost zero and the output terminal is set in a high impedance state.

同様に、Ｌオーディオアンプ２０は、オーディオステレオ信号の左側信号ＡＬｉを増幅する増幅回路であり、入力されたオーディオ信号ＡＬｉを増幅してヘッドフォン駆動用のオーディオ信号ＡＬｏを生成し出力する。また、Ｌオーディオアンプ２０も制御入力端を備えており、該制御入力端には切換信号ｓｅｌｅｃｔが入力されている。Ｌオーディオアンプ２０は、切換信号ｓｅｌｅｃｔがハイレベルのときは作動し、切換信号ｓｅｌｅｃｔがローレベルになると動作を停止して消費電力がほぼ０になると共に出力端をハイインピーダンス状態にする。 Similarly, the L audio amplifier 20 is an amplification circuit that amplifies the left signal ALi of the audio stereo signal, amplifies the input audio signal ALi, and generates and outputs an audio signal ALo for driving headphones. The L audio amplifier 20 also has a control input terminal, and a switching signal select is input to the control input terminal. The L audio amplifier 20 operates when the switching signal select is at a high level. When the switching signal select is at a low level, the operation of the L audio amplifier 20 is stopped, power consumption becomes almost zero, and the output terminal is brought into a high impedance state.

ＵＳＢアンプ３０はデジタル信号を入出力するインターフェイス回路である。ＵＳＢアンプ３０は、図示しない機器の内部回路から出力されるデジタル信号Ｄｉｇｉｔａｌが入力されると、デジタル信号Ｄｉｇｉｔａｌ＋とＤｉｇｉｔａｌ−に変換して、ＵＳＢコネクタ６０の対応するデータ端子Ｄ＋とＤ−を介して外部に出力する。また、ＵＳＢアンプ３０は、ＵＳＢコネクタ６０のデータ端子Ｄ＋とＤ−から入力されたデジタル信号Ｄｉｇｉｔａｌ＋とＤｉｇｉｔａｌ−を、デジタル信号Ｄｉｇｉｔａｌとして機器内部の図示しない回路に出力する。 The USB amplifier 30 is an interface circuit that inputs and outputs digital signals. When a digital signal Digital output from an internal circuit of a device (not shown) is input, the USB amplifier 30 converts the digital signal to Digital + and Digital−, via the corresponding data terminals D + and D− of the USB connector 60. Output to the outside. Further, the USB amplifier 30 outputs the digital signals Digital + and Digital− input from the data terminals D + and D− of the USB connector 60 to a circuit (not shown) inside the device as the digital signal Digital.

また、ＵＳＢアンプ３０も制御入力端を備えており、該制御入力端には切換信号ｓｅｌｅｃｔをインバータ回路５０で反転させた反転切換信号ｓｅｌｅｃｔＢが入力されている。更に、ＵＳＢアンプ３０のＵＳＢコネクタ６０側の出力はトライステート構成になっており、ＵＳＢアンプ３０の出力端の状態は反転切換信号ｓｅｌｅｃｔＢによって制御される。すなわち、反転切換信号ｓｅｌｅｃｔＢがローレベルである場合、ＵＳＢアンプ３０は、出力端がハイインピーダンス状態になって動作を停止し、消費電力がほぼ０になる。また、反転切換信号ｓｅｌｅｃｔＢがハイレベルである場合、ＵＳＢアンプ３０は、作動して、入力されるデジタル信号Ｄｉｇｉｔａｌの信号レベルに応じてハイ又はローレベルの信号を生成して出力する。 The USB amplifier 30 also has a control input terminal, and an inverted switching signal selectB obtained by inverting the switching signal select by the inverter circuit 50 is input to the control input terminal. Further, the output on the USB connector 60 side of the USB amplifier 30 has a tri-state configuration, and the state of the output terminal of the USB amplifier 30 is controlled by the inversion switching signal selectB. That is, when the inversion switching signal selectB is at the low level, the USB amplifier 30 stops operating because the output terminal is in a high impedance state, and the power consumption becomes almost zero. When the inversion switching signal selectB is at the high level, the USB amplifier 30 operates to generate and output a high or low level signal according to the signal level of the input digital signal Digital.

負電圧生成回路４０は、コンデンサによるチャージポンプを利用したＤＣ−ＤＣコンバータであり、Ｒオーディオアンプ１０及びＬオーディオアンプ２０から出力されるオーディオ信号ＡＲｏ及びＡＬｏにおけるピークツーピーク電圧の負側の最低電圧よりも小さい負電圧Ｖｓｓを生成して出力する。
負電圧生成回路４０から出力された負電圧Ｖｓｓは、Ｒオーディオアンプ１０とＬオーディオアンプ２０の各負側電源端子にそれぞれ供給され、更に、切換スイッチＳＷ１の端子Ａに供給されている。
また、負電圧生成回路４０も制御入力端を備えており、該制御入力端には切換信号ｓｅｌｅｃｔが入力されている。負電圧生成回路４０は、切換信号ｓｅｌｅｃｔがハイレベルのときは負電圧Ｖｓｓを出力し、切換信号ｓｅｌｅｃｔがローレベルのときは動作を停止して負電圧Ｖｓｓの供給を停止する。 The negative voltage generation circuit 40 is a DC-DC converter using a charge pump with a capacitor, and is the lowest voltage on the negative side of the peak-to-peak voltage in the audio signals ARo and ALo output from the R audio amplifier 10 and the L audio amplifier 20. A smaller negative voltage Vss is generated and output.
The negative voltage Vss output from the negative voltage generation circuit 40 is supplied to each negative power supply terminal of the R audio amplifier 10 and the L audio amplifier 20, and is further supplied to the terminal A of the changeover switch SW1.
The negative voltage generation circuit 40 also has a control input terminal, and a switching signal select is input to the control input terminal. The negative voltage generation circuit 40 outputs the negative voltage Vss when the switching signal select is at a high level, and stops the operation and stops the supply of the negative voltage Vss when the switching signal select is at a low level.

切換スイッチＳＷ１は制御端子を備えた切換スイッチであり、切換スイッチＳＷ１の共通端子ＣはＵＳＢアンプ３０の低電圧側の電源端子に接続されている。また、切換スイッチＳＷ１の端子Ｂは接地電圧ＧＮＤに接続され、切換スイッチＳＷ１の制御端子には切換信号ｓｅｌｅｃｔが入力されている。切換スイッチＳＷ１は、切換信号ｓｅｌｅｃｔがハイレベルのときは共通端子Ｃを端子Ａに接続し、切換信号ｓｅｌｅｃｔがローレベルになると共通端子Ｃを端子Ｂに接続する。 The changeover switch SW1 is a changeover switch having a control terminal, and the common terminal C of the changeover switch SW1 is connected to the power supply terminal on the low voltage side of the USB amplifier 30. The terminal B of the changeover switch SW1 is connected to the ground voltage GND, and the changeover signal select is input to the control terminal of the changeover switch SW1. The changeover switch SW1 connects the common terminal C to the terminal A when the changeover signal select is high level, and connects the common terminal C to the terminal B when the changeover signal select becomes low level.

このような構成において、切換信号ｓｅｌｅｃｔがハイレベルである場合は、ＵＳＢコネクタ６０はオーディオ信号に接続される。切換信号ｓｅｌｅｃｔがハイレベルであるため、負電圧生成回路４０は負電圧Ｖｓｓを生成して出力する。Ｒオーディオアンプ１０及びＬオーディオアンプ２０もそれぞれ作動し、対応して入力されたオーディオ信号ＡＲｉ及びＡＬｉを増幅して、オーディオ出力信号ＡＲｏ及びＡＬｏを生成して出力する。Ｒオーディオアンプ１０とＬオーディオアンプ２０には正負両電源電圧Ｖｄｄ及びＶｓｓがそれぞれ入力されており、出力されるオーディオ出力信号ＡＲｏとＡＬｏの各ピークツーピークは正電圧から負電圧にまたがった電圧になっている。 In such a configuration, when the switching signal select is at a high level, the USB connector 60 is connected to the audio signal. Since the switching signal select is at the high level, the negative voltage generation circuit 40 generates and outputs the negative voltage Vss. The R audio amplifier 10 and the L audio amplifier 20 also operate, amplify the correspondingly input audio signals ARi and ALi, and generate and output audio output signals ARo and ALo. Both the positive and negative power supply voltages Vdd and Vss are input to the R audio amplifier 10 and the L audio amplifier 20, respectively, and each peak-to-peak of the output audio output signals ARo and ALo changes from a positive voltage to a negative voltage. It has become.

また、切換スイッチＳＷ１の共通端子Ｃは端子Ａに接続されているため、ＵＳＢアンプ３０の低電圧側電源端子には負電圧Ｖｓｓが入力されている。更に、ＵＳＢアンプ３０の出力端はハイインピーダンス状態であり、しかも低電圧側の電源には負電圧Ｖｓｓが入力されているため、ＵＳＢコネクタ６０のデータ端子Ｄ＋とＤ−に負電圧が現れても、ＵＳＢアンプ３０へ電流が流れ込むことはない。 Since the common terminal C of the changeover switch SW1 is connected to the terminal A, the negative voltage Vss is input to the low voltage side power supply terminal of the USB amplifier 30. Furthermore, since the output terminal of the USB amplifier 30 is in a high impedance state and the negative voltage Vss is input to the power supply on the low voltage side, even if a negative voltage appears at the data terminals D + and D− of the USB connector 60. No current flows into the USB amplifier 30.

次に、切換信号ｓｅｌｅｃｔがローレベルである場合は、ＵＳＢコネクタ６０はデジタル信号に接続される。切換信号ｓｅｌｅｃｔがローレベルになると、ＵＳＢアンプ３０は動作を開始し、逆に、Ｒオーディオアンプ１０とＬオーディオアンプ２０は、それぞれ動作を停止して各出力端をそれぞれハイインピーダンス状態にする。負電圧生成回路４０も動作を停止して負電圧Ｖｓｓが出力されなくなる。更に、切換スイッチＳＷ１の共通端子Ｃは端子Ｂ側に接続され、ＵＳＢアンプ３０の低電圧側電源電圧が接地電圧ＧＮＤに接続される。 Next, when the switching signal select is at a low level, the USB connector 60 is connected to a digital signal. When the switching signal select becomes a low level, the USB amplifier 30 starts operating, and conversely, the R audio amplifier 10 and the L audio amplifier 20 stop operating and put each output terminal into a high impedance state. The negative voltage generation circuit 40 also stops operating and the negative voltage Vss is not output. Further, the common terminal C of the changeover switch SW1 is connected to the terminal B side, and the low-voltage power supply voltage of the USB amplifier 30 is connected to the ground voltage GND.

すなわち、ＵＳＢアンプ３０から出力された各デジタル信号Ｄｉｇｉｔａｌ＋及びＤｉｇｉｔａｌ−が、ＵＳＢコネクタ６０のデータ端子Ｄ＋及びＤ−から対応して出力されるようになる。このとき、Ｒオーディオアンプ１０とＬオーディオアンプ２０の各出力端はそれぞれハイインピーダンス状態であることから、デジタル信号Ｄｉｇｉｔａｌ＋及びＤｉｇｉｔａｌ−がＲオーディオアンプ１０とＬオーディオアンプ２０に流れ込むことはない。逆に、Ｒオーディオアンプ１０とＬオーディオアンプ２０の各出力信号が、デジタル信号Ｄｉｇｉｔａｌ＋及びＤｉｇｉｔａｌ−に影響を与えることもなくなる。 That is, the digital signals Digital + and Digital− output from the USB amplifier 30 are output correspondingly from the data terminals D + and D− of the USB connector 60. At this time, since the output terminals of the R audio amplifier 10 and the L audio amplifier 20 are in a high impedance state, the digital signals Digital + and Digital− do not flow into the R audio amplifier 10 and the L audio amplifier 20. Conversely, the output signals of the R audio amplifier 10 and the L audio amplifier 20 do not affect the digital signals Digital + and Digital−.

また、ＵＳＢアンプ３０の低電圧側の電源には接地電圧ＧＮＤが接続されているため、ＵＳＢアンプ３０から出力されるデジタル信号Ｄｉｇｉｔａｌ＋とＤｉｇｉｔａｌ−の電圧が負電圧になることも防止することができる。
なお、本第１の実施の形態では、切り換え信号として専用の切換信号ｓｅｌｅｃｔを使用したが、図３の従来例で示したように、ＵＳＢコネクタのＶｂｕｓ電圧を反転した信号を切換信号ｓｅｌｅｃｔとして使用してもよい。 Further, since the ground voltage GND is connected to the power source on the low voltage side of the USB amplifier 30, it is possible to prevent the digital signals Digital + and Digital− output from the USB amplifier 30 from becoming negative voltages. .
In the first embodiment, the dedicated switching signal select is used as the switching signal. However, as shown in the conventional example of FIG. 3, a signal obtained by inverting the Vbus voltage of the USB connector is used as the switching signal select. May be.

このように、本第１の実施の形態における信号切換回路は、半導体素子だけで切換回路を実現したことから、これらすべての回路を１チップの半導体装置に搭載することができ、しかも、従来大きな実装面積を占めていたカップリングコンデンサが不要になったことから、カップリングコンデンサを接続するための接続パッドも不要になり、この結果、大幅な小型化とコストダウンを図ることができる。また、オーディオ信号を出力する経路にアナログスイッチが入らないようにしたことから、チップ面積を大きくすることなく出力インピーダンスを低下させることができる。 As described above, the signal switching circuit according to the first embodiment realizes the switching circuit by using only the semiconductor elements. Therefore, all of these circuits can be mounted on a one-chip semiconductor device. Since the coupling capacitor that occupies the mounting area is no longer necessary, a connection pad for connecting the coupling capacitor is also unnecessary, and as a result, significant downsizing and cost reduction can be achieved. In addition, since the analog switch is not inserted in the path for outputting the audio signal, the output impedance can be reduced without increasing the chip area.

１信号切換回路
１０Ｒオーディオアンプ
２０Ｌオーディオアンプ
３０ＵＳＢアンプ
４０負電圧生成回路
５０インバータ回路
６０ＵＳＢコネクタ
ＳＷ１切換スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal switching circuit 10 R audio amplifier 20 L audio amplifier 30 USB amplifier 40 Negative voltage generation circuit 50 Inverter circuit 60 USB connector SW1 changeover switch

特表２００６−５１９５２２号公報Special table 2006-519522 gazette

Claims

外部から入力された切換信号に応じて、デジタル信号と、ピークツーピーク電圧が正電圧と負電圧にまたがるオーディオ信号とを切り換えて、ＵＳＢコネクタのデータ端子に出力する信号切換回路において、
外部から入力された外部オーディオ信号から前記オーディオ信号を生成して出力するオーディオアンプ部と、
外部から入力された外部デジタル信号から前記デジタル信号を生成して出力する、トライステート構成をなす出力回路を有するＵＳＢアンプ部と、
前記オーディオ信号の負のピーク電圧よりも小さい電圧を生成して出力する負電圧生成回路部と、
を備え、
前記オーディオアンプ部は、低電圧側の電源として前記負電圧生成回路部からの負電圧が供給され、前記ＵＳＢアンプ部は、低電圧側の電源として、前記切換信号に応じて前記負電圧生成回路部からの負電圧又は接地電圧のいずれかが供給され、前記切換信号によって前記オーディオ信号が選択されている場合は、前記オーディオアンプ部が作動すると共に、前記ＵＳＢアンプ部は、出力端をハイインピーダンス状態にして、低電圧側の電源として前記負電圧生成回路部からの負電圧が入力され、前記切換信号によって前記デジタル信号が選択されている場合は、前記オーディオアンプ部が出力端をハイインピーダンス状態にすると共に、前記負電圧生成回路部が動作を停止して前記負電圧の出力を停止し、前記ＵＳＢアンプ部は、作動して低電圧側の電源として接地電圧が入力されることを特徴とする信号切換回路。 In a signal switching circuit that switches between a digital signal and an audio signal whose peak-to-peak voltage spans a positive voltage and a negative voltage according to a switching signal input from the outside, and outputs it to the data terminal of the USB connector.
An audio amplifier that generates and outputs the audio signal from an external audio signal input from the outside;
A USB amplifier unit having an output circuit having a tri-state configuration for generating and outputting the digital signal from an external digital signal input from the outside;
A negative voltage generation circuit unit that generates and outputs a voltage smaller than the negative peak voltage of the audio signal;
With
The audio amplifier unit is supplied with a negative voltage from the negative voltage generation circuit unit as a low voltage side power source, and the USB amplifier unit is a low voltage side power source according to the switching signal as the negative voltage generation circuit. When the audio signal is selected by the switching signal when either the negative voltage or the ground voltage is supplied from the unit, the audio amplifier unit is activated, and the USB amplifier unit has a high impedance output terminal. When the negative voltage from the negative voltage generation circuit unit is input as the low voltage side power source and the digital signal is selected by the switching signal, the audio amplifier unit sets the output terminal to the high impedance state. And the negative voltage generation circuit unit stops operating to stop outputting the negative voltage, and the USB amplifier unit operates. Signal switching circuit, wherein a ground voltage is input as the power supply voltage side.

前記切換信号に応じて、前記ＵＳＢアンプ部への低電圧側の電源の切り換えを行う切換スイッチ部を備え、前記ＵＳＢアンプ部は、前記切換信号によって前記オーディオ信号が選択されている場合は、低電圧側の電源として前記負電圧生成回路部からの負電圧が前記切換スイッチ部から入力され、前記切換信号によって前記デジタル信号が選択されている場合は、低電圧側の電源として前記切換スイッチ部から接地電圧が入力されることを特徴とする請求項１記載の信号切換回路。 In accordance with the switching signal, the USB amplifier unit includes a changeover switch unit that switches a low-voltage power supply to the USB amplifier unit, and the USB amplifier unit is low when the audio signal is selected by the switching signal. When a negative voltage from the negative voltage generation circuit unit is input from the changeover switch unit as a voltage side power supply and the digital signal is selected by the changeover signal, the low voltage side power supply from the changeover switch unit 2. The signal switching circuit according to claim 1, wherein a ground voltage is input.

前記ＵＳＢアンプ部は、前記切換信号によって前記オーディオ信号が選択されている場合は、動作を停止して電力消費を低減することを特徴とする請求項１又は２記載の信号切換回路。 3. The signal switching circuit according to claim 1, wherein the USB amplifier unit stops operation and reduces power consumption when the audio signal is selected by the switching signal. 4.

前記オーディオアンプ部は、前記切換信号によって前記デジタル信号が選択されている場合は、動作を停止して電力消費を低減することを特徴とする請求項１、２又は３記載の信号切換回路。 4. The signal switching circuit according to claim 1, wherein the audio amplifier section stops operation and reduces power consumption when the digital signal is selected by the switching signal. 5.

前記オーディオアンプ部、前記ＵＳＢアンプ部及び前記負電圧生成回路部は、１チップの半導体集積回路に集積されることを特徴とする請求項１記載の信号切換回路。 2. The signal switching circuit according to claim 1, wherein the audio amplifier unit, the USB amplifier unit, and the negative voltage generation circuit unit are integrated in a one-chip semiconductor integrated circuit.

前記オーディオアンプ部、前記ＵＳＢアンプ部、前記負電圧生成回路部及び前記切換スイッチ部は、１チップの半導体集積回路に集積されることを特徴とする請求項２記載の信号切換回路。 3. The signal switching circuit according to claim 2, wherein the audio amplifier unit, the USB amplifier unit, the negative voltage generation circuit unit, and the changeover switch unit are integrated in a one-chip semiconductor integrated circuit.