JP6904179B2 - 増幅器、音響機器および制御方法 - Google Patents

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Description

この発明は、入力信号を増幅するアンプを備えた増幅器、音響機器および増幅器を制御する制御方法に関する。
特許文献１には、第１ルーム、第２ルーム、および第３ルームにそれぞれ設置された複数のスピーカを備える音声処理装置が開示されている。
特許文献１の制御部は、第１ルーム用のメイン出力部の機能がオフ、第２ルーム用のＺｏｎｅ２出力部８の機能がオン、かつ第３ルーム用のＺｏｎｅ３出力部９の機能がオフである場合に、Ｚｏｎｅ２出力部８と接続されているアナログ音声入力端子とメイン出力部とを接続し、ＤＳＰが検出した音声信号の信号レベルが所定値未満である場合に、Ｚｏｎｅ２出力部８への電源電圧の供給を遮断する。
これにより、特許文献１の音声処理装置は、メイン出力部の音声信号のレベルが所定値未満である場合に、ＡＶアンプの消費電力を抑制する。
特開２０１５−６５５０２号公報
しかし、複数のスピーカを隣接して設置する場合、稼働中のスピーカからの音響により、電源がオフ状態のアンプに接続されたスピーカのコーン紙が振動する。当該振動により、電源がオフ状態のアンプが接続されたスピーカが音響エネルギを吸収してしまい、複数スピーカ全体として放出する音響エネルギは減殺される。
また、電源がオフ状態のアンプが接続されたスピーカは、吸収した音響エネルギにより、アンプ側に電力を戻してしまう。アンプ側に戻る電力が大きくなると素子が破損する可能性もある。
そこで、この発明は、音響エネルギの吸収を低減する増幅器、音響機器および増幅器を制御する制御方法を提供する。
本発明の増幅器は、入力信号を増幅するアンプと、前記アンプの後段に接続され、前記アンプの出力信号の電力を検出するＶＩ検出回路と、前記アンプがオフの場合に前記ＶＩ検出回路が所定値以上の電圧を検出した場合に前記アンプをオンにする、制御部と、を備える。
本発明は、音響エネルギの吸収を低減することができる。
増幅器の構成を示すブロック図である。 増幅器の動作を示すフローチャートである。 入力信号、スピーカ２の端子電圧Ｖｓｐ、およびパワーアンプ２１の関係を示す一覧図である。 複数のスピーカに接続される場合の、増幅器の構成を示すブロック図である。 パワードスピーカの構成を示すブロック図である。
図１は、本実施形態の増幅器１の構成を示すブロック図である。増幅器１は、入力Ｉ／Ｆ１１、Ａ／Ｄ変換器１２、ＤＳＰ１３、Ｄ／Ａ変換器１４、増幅回路１５、出力Ｉ／Ｆ１６、ＣＰＵ１７、ＲＯＭ１８、およびＲＡＭ１９を備えている。増幅回路１５は、パワーアンプ２１、入力検出回路２２、ＶＩ（電圧・電流）検出回路２３、およびスイッチ５０からなる。
入力Ｉ／Ｆ１１は、オーディオミキサ等のソースから音響信号を入力する。入力Ｉ／Ｆ１１は、入力した音響信号をＡ／Ｄ変換器１２に供給する。Ａ／Ｄ変換器１２は、入力したアナログの音響信号をデジタルの音響信号に変換する。
ＤＳＰ１３は、信号処理回路に相当する。ＤＳＰ１３は、ＣＰＵ１７の制御に従って、入力されたデジタルの音響信号に所定の信号処理を施す。ＤＳＰ１３は、例えば、ディレイ、イコライザ、またはコンプレッサ等の処理を行なう。
ＤＳＰ１３は、処理後の音響信号をＤ／Ａ変換器１４に入力する。Ｄ／Ａ変換器１４は、入力したデジタルの音響信号をアナログの音響信号に変換する。Ｄ／Ａ変換器１４は、信号処理を行なった後のアナログのオーディオ信号をパワーアンプ２１に入力する。なお、本発明において、Ａ／Ｄ変換器１２、ＤＳＰ１３、およびＤ／Ａ変換器１４は、必須の構成ではない。
パワーアンプ２１は、入力したアナログの音響信号を増幅し、増幅したアナログの音響信号を出力Ｉ／Ｆ１６に入力する。パワーアンプ２１のゲインは、ＣＰＵ１７が指示する。
パワーアンプ２１は、例えばＤ級アンプである。パワーアンプ２１は、入力した音響信号に基づいてＰＷＭ信号を生成する。パワーアンプ２１は、このＰＷＭ信号に基づいてＦＥＴ等の素子をスイッチングすることで、ＰＷＭ信号を増幅する。パワーアンプ２１は、増幅したＰＷＭ信号をローパスフィルタで処理し、増幅した音響信号を得る。
出力Ｉ／Ｆ１６は、スピーカ出力用の端子を有する。出力Ｉ／Ｆ１６は、該スピーカ出力用の端子を介して、増幅した音響信号をスピーカ２に出力する。スピーカ２は、入力した音響信号に応じて放音する。
入力検出回路２２は、パワーアンプ２１の前段に接続され、パワーアンプ２１に入力される音響信号（入力信号）のレベルを検出する。ＣＰＵ１７は、入力検出回路２２の検出結果に基づいて入力信号があるか否かを判断する。例えば、ＣＰＵ１７は、入力検出回路２２で検出される入力信号のレベルが所定値以上である場合に、入力信号があると判断する。ＣＰＵ１７は、入力検出回路２２で検出される入力信号のレベルが所定値未満である場合に、入力信号がないと判断する。
ＣＰＵ１７は、本発明の制御部に相当する。ＣＰＵ１７は、記憶媒体であるＲＯＭ１８に記憶されているプログラムをＲＡＭ１９に読み出して、増幅器１を制御する。例えば、ＣＰＵ１７は、入力検出回路２２において、入力信号が検出された場合に、パワーアンプ２１をオンにし、入力信号が検出されない場合に、パワーアンプ２１をオフにする。
ＣＰＵ１７は、スイッチ５０をオンまたはオフすることにより、パワーアンプ２１への電力供給を制御する。増幅器１の電源がオンになると、スイッチ５０はオンになり、パワーアンプ２１はオンになる。ＣＰＵ１７は、入力信号が検出されない状態が所定時間以上継続した場合に、スイッチ５０をオフにして、パワーアンプ２１をオフにする。これにより、ＣＰＵ１７は、パワーアンプ２１の無駄な消費電力を低減する。また、ＣＰＵ１７は、入力信号が検出された場合に、スイッチ５０をオンすることで、パワーアンプ２１をオンにする。なお、ＣＰＵ１７は、入力検出回路２２で入力信号が検出されない時点で直ちにパワーアンプ２１をオフにしてもよい。
ＶＩ検出回路２３は、パワーアンプ２１の後段に接続され、パワーアンプ２１から出力される音響信号（出力信号）の電流値および電圧値（電力）を検出する。
ＣＰＵ１７は、ＶＩ検出回路２３で検出した出力信号の電力が所定の閾値以上である場合、パワーアンプ２１のゲインを下げる制御を行ってもよい。これにより、ＣＰＵ１７は、パワーアンプ２１の素子を保護する。
また、ＶＩ検出回路２３は、スピーカ２の端子電圧Ｖｓｐを検出する。ＣＰＵ１７は、スイッチ５０をオフにして、パワーアンプ２１をオフにしている場合において、ＶＩ検出回路２３で検出したスピーカ２の端子電圧Ｖｓｐが所定の閾値Ｖｔｈを超える場合、スイッチ５０をオンにして、パワーアンプ２１をオンにする。
スピーカ２は、入力された出力信号によってボイスコイルに通電し、磁界との電磁作用でコイルを駆動し、コーン紙に電圧（電流）に比例した変位を与える。すなわち、スピーカ２のコーン紙は、出力信号の電力によって動作が制御される。したがって、スピーカ２のコーン紙は、他のスピーカからの放音等の影響により振動したとしても、パワーアンプ２１の動作により制動される。言い換えると、パワーアンプ２１が通電状態であればスピーカ２のコーン紙の変位はパワーアンプ２１の出力電圧に支配されている。
しかし、パワーアンプ２１がオフになると、スピーカ２のコーン紙は、パワーアンプ２１によって制動されない。したがって、スピーカ２のコーン紙は、他のスピーカからの放音の影響で振動する場合がある。スピーカ２のコーン紙が可聴域で振動すると、スピーカ２は、近傍の領域の音響エネルギを吸収してしまう。スピーカ２が音響エネルギを吸収すると、放音している他のスピーカの音圧が低下して、複数のスピーカ全体として放出する音響エネルギは減殺される。
また、パワーアンプ２１の出力段の素子は、低抵抗でスピーカ２と結合されている。したがって、スピーカ２のコーン紙が振動することにより生じる逆起電力によって、パワーアンプ２１の素子に損傷を与える可能性がある。特に、ホールまたは劇場等の様な大規模空間におけるＰＡ（Ｐｕｂｌｉｃ Ａｄｄｒｅｓｓ）システムの場合、複数のスピーカを多数、隣接して設置する。また、各スピーカの音量は非常に大きくなる。したがって、複数のスピーカ間の振動が互いに大きく影響を及ぼし合うことになる。
そこで、ＣＰＵ１７は、パワーアンプ２１をオフにしている場合に、ＶＩ検出回路２３で検出したスピーカ２の端子電圧Ｖｓｐが所定の閾値Ｖｔｈを超える場合、スイッチ５０をオンにして、パワーアンプ２１をオンにする。パワーアンプ２１がオンになると、スピーカ２のコーン紙は、出力信号の電力によって動作が制御される。これにより、本実施形態の増幅器１は、他のスピーカの音響エネルギを吸収することを防止し、他のスピーカの音圧を維持する。また、本実施形態の増幅器１は、スピーカ２のコーン紙が振動することで生じる逆起電力によってアンプ２１の素子が損傷することを防止する。
図２は、増幅器１の動作を示すフローチャートである。増幅器１の電源がオンして、ＣＰＵ１７が起動すると、増幅器１は、図２のフローチャートに示す動作を行なう。まず、ＣＰＵ１７は、入力検出回路２２で検出された入力信号のレベルに基づいて、入力信号を検出したか否かを判断する（Ｓ１１）。
ＣＰＵ１７は、入力信号を検出した場合に、パワーアンプ２１がオンになっているか否かを判断する（Ｓ１２）。ＣＰＵ１７は、パワーアンプ２１がオフになっている場合には、スイッチ５０をオンすることで、パワーアンプ２１をオンにして（Ｓ１３）、Ｓ１１の判断に戻る。ＣＰＵ１７は、Ｓ１２の判断においてパワーアンプ２１がオンになっていると判断した場合、何もせずにＳ１１の判断に戻る。
ＣＰＵ１７は、Ｓ１１の判断において入力信号を検出しない場合、その状態が所定時間持続しているかを判断する（Ｓ１４）。入力信号を検出しない時間Ｔが所定時間Ｔｔｈ以下である場合には、何もせずにＳ１１の判断に戻る。ＣＰＵ１７は、入力信号を検出しない時間Ｔが所定時間Ｔｔｈを超えた場合、パワーアンプ２１がオンになっているか否かを判断する（Ｓ１５）。ＣＰＵ１７は、パワーアンプ２１がオンになっている場合には、パワーアンプ２１をオフにする（Ｓ１６）。これにより、ＣＰＵ１７は、パワーアンプ２１の無駄な消費電力を低減する。ＣＰＵ１７は、パワーアンプ２１がオフになっている場合には、Ｓ１６の処理をスキップする。
次に、ＣＰＵ１７は、ＶＩ検出回路２３で検出したスピーカ２の端子電圧Ｖｓｐが所定の閾値Ｖｔｈを超えたか否かを判断する（Ｓ１７）。ＣＰＵ１７は、ＶＩ検出回路２３で検出したスピーカ２の端子電圧Ｖｓｐが所定の閾値Ｖｔｈを超えた場合、スイッチ５０をオンにして、パワーアンプ２１をオンにして（Ｓ１８）、Ｓ１１の判断に戻る。ＣＰＵ１７は、Ｓ１７の判断において、ＶＩ検出回路２３で検出したスピーカ２の端子電圧Ｖｓｐが閾値Ｖｔｈ以下であると判断した場合には、さらに、入力信号を検出したか否かを判断する（Ｓ１９）。ＣＰＵ１７は、入力信号がないと判断した場合には、Ｓ１７の判断を繰り返す。ＣＰＵ１７は、入力信号があると判断した場合には、Ｓ１２の判断に戻り、パワーアンプ２１がオンになっているか否かを判断する。
図３は、入力信号、スピーカ２の端子電圧Ｖｓｐ、およびパワーアンプ２１の電源の関係を示す一覧表である。図３の一覧表の上欄に示す様に、入力検出回路２２において入力信号を検出した場合には、パワーアンプ２１はオンになる。入力検出回路２２が入力信号を検出しない場合には、パワーアンプ２１はオフになる。ただし、図３の一覧表の下欄に示す様に、入力検出回路２２が入力信号を検出せずにパワーアンプ２１がオフの場合でも、ＶＩ検出回路２３で検出したスピーカ２の端子電圧Ｖｓｐが所定の閾値を超える場合、パワーアンプ２１がオンになる。
以上の様にして、本実施形態の増幅器１は、パワーアンプがオフになって制動できないスピーカにおいて、稼働中の他のスピーカからの音圧により振動が発生して、音響エネルギを吸収することを防止することができる。また、増幅器１は、吸収した音響エネルギにより生じる逆起電力から、アンプの素子を保護することができる。
次に、図４は、変形例１に係る増幅器１Ａの構成を示すブロック図である。図１と共通する構成については同一の符号を付す。
増幅器１Ａの入力Ｉ／Ｆ１１は、複数のチャンネルの音響信号を入力する。増幅器１Ａは、チャンネル毎にＡ／Ｄ変換器１２、Ｄ／Ａ変換器１４、および増幅回路１５を備えている。ＤＳＰ１３は、チャンネル毎の音響信号に、それぞれ所定の信号処理を施す。
出力Ｉ／Ｆ１６には、複数のスピーカ２が接続される。出力Ｉ／Ｆ１６は、複数のスピーカ出力用の端子を有する。出力Ｉ／Ｆ１６は、チャンネル毎にスピーカ２を接続して、チャンネル毎の出力信号を出力する。
各チャンネルの増幅回路１５は、図１に示したものと同様に、パワーアンプ２１、入力検出回路２２、ＶＩ検出回路２３、およびスイッチ５０を備える。ＣＰＵ１７は、チャンネル毎に、図２に示したフローチャートの動作を行なう。
これにより、増幅器１Ａは、複数のスピーカのそれぞれについて、無駄な消費電力を抑えながらも、稼働中のチャンネルのスピーカからの音圧により停止中のスピーカに振動が発生して、音響エネルギを吸収することを防止する。また、増幅器１Ａは、吸収した音響エネルギにより生じる逆起電力から、各チャンネルのアンプの素子を保護する。
次に、図５は、増幅器１とスピーカ２とを一体型にしたパワードスピーカ１Ｂの構成を示すブロック図である。パワードスピーカ１Ｂは、増幅器１と、スピーカ２と、を備える音響機器の一例である。その他の構成は、図１に示した増幅器１と同じ構成を有する。
増幅回路１５を内蔵したパワードスピーカ１Ｂにおいても、ＣＰＵ１７は、パワーアンプ２１をオフにしている場合に、ＶＩ検出回路２３で検出したスピーカ２の端子電圧Ｖｓｐが所定の閾値を超える場合、スイッチ５０をオンにして、パワーアンプ２１をオンにする。
したがって、増幅回路１５を内蔵したパワードスピーカ１Ｂにおいても、無駄な消費電力を抑えながら、稼働中の他のスピーカからの音圧により振動が発生して、音響エネルギを吸収することを防止することができる。また、パワードスピーカ１Ｂにおいても、吸収した音響エネルギにより生じる逆起電力から、アンプの素子を保護することができる。
１，１Ａ…増幅器
１Ｂ…パワードスピーカ
２…スピーカ
１１…入力Ｉ／Ｆ
１２…Ａ／Ｄ変換器
１３…ＤＳＰ
１４…Ｄ／Ａ変換器
１５…増幅回路
１６…出力Ｉ／Ｆ
１７…ＣＰＵ
１８…メモリ
１９…ＲＡＭ
２１…パワーアンプ
２２…入力検出回路
２３…ＶＩ検出回路
５０…スイッチ

Claims (7)

  1. 入力信号を増幅するアンプと、
    前記アンプの後段に接続され、前記アンプの出力信号の電力を検出するＶＩ検出回路と、
    前記アンプがオフの場合に前記ＶＩ検出回路が所定値を超える電圧を検出した場合に前記アンプをオンにする、制御部と、
    を備えた増幅器。
  2. 前記アンプの前段に接続され、前記アンプの前記入力信号のレベルを検出する入力検出回路を備え、
    前記制御部は、前記入力検出回路の検出結果に基づいて前記入力信号が検出された場合に、前記アンプをオンにし、前記入力信号が検出されない場合に前記アンプをオフにする、
    請求項１に記載の増幅器。
  3. 前記制御部は、前記入力信号が検出されない時間が所定時間を超える場合に、前記アンプをオフにする、
    請求項２に記載の増幅器。
  4. 前記入力信号に所定の信号処理を施す信号処理回路をさらに備える、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の増幅器。
  5. 複数のスピーカが接続され、
    前記アンプおよび前記ＶＩ検出回路を、前記複数のスピーカのそれぞれについて複数備えた、
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の増幅器。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の増幅器と、
    前記出力信号を入力して放音するスピーカと、
    を備えた音響機器。
  7. 入力信号を増幅するアンプの出力信号の電力を検出し、
    前記アンプがオフの場合に、前記出力信号において所定値を超える電圧を検出した場合に前記アンプをオンにする、
    増幅器の制御方法。
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