(57)【要約】【課題】従来の電力増幅装置は、増幅する信号レベルに応じて電源電圧を変化させることにより、電力消費削減を図っていたが、回路が複雑でコストがかかり、さらにホームシアターシステムに利用した場合、音声に遅延が生じることから映像との同期ずれが生じてしまう。【解決手段】低域用電力増幅回路と中・高域用電力増幅回路の入力信号の音量を調整するボリュームと、音量を制御するとともにボリューム位置検出信号を出力するボリューム制御回路と、低域電力増幅回路の出力信号の振幅を検出する信号レベル検出回路と、低域用電力増幅回路と中・高域用電力増幅回路に電源を供給する電圧可変電源回路と、信号レベル検出回路の検出結果とボリューム制御回路から出力されるボリューム位置検出信号に基づいて、電圧可変電源回路の電圧を制御する電源電圧制御回路とを構成することにより、電力消費の削減及び音声遅延の回避を達成する。【選択図】図１
2010016440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号の低域周波数のみを増幅する低域用電力増幅回路と、低域以外の中域、高域周波数の信号を増幅する中・高域用電力増幅回路と、前記低域用電力増幅回路と前記中・高域用電力増幅回路の入力信号の音量を調整するボリュームと、前記ボリュームで調整する音量を制御するとともにボリューム位置検出信号を出力するボリューム制御回路と、前記低域電力増幅回路の出力信号の振幅を検出する信号レベル検出回路と、前記低域用電力増幅回路と前記中・高域用電力増幅回路に電源を供給する電圧可変電源回路と、前記信号レベル検出回路の検出結果と前記ボリューム制御回路から出力されるボリューム位置検出信号に基づいて、前記電圧可変電源回路の電圧を制御する電源電圧制御回路とを構成することを特徴とするオーディオ増幅装置。
【請求項２】
オーディオ信号を増幅する電力増幅回路と、前記電力増幅回路の入力信号の音量を調整するボリュームと、前記ボリュームで調整する音量を制御するとともにボリューム位置検出信号を出力するボリューム制御回路と、前記電力増幅回路の出力信号の振幅を検出する信号レベル検出回路と、前記電力増幅回路に電源を供給する電圧可変電源回路と、前記信号レベル検出回路の検出結果と前記ボリューム制御回路から出力されるボリューム位置検出信号に基づいて、前記電圧可変電源回路の電圧を制御する電源電圧制御回路とを構成することを特徴とするオーディオ増幅装置。
【請求項３】
前記ボリュームの出力の後に設け、当該出力を前記低域用電力増幅回路に出力する振幅抑制回路をさらに構成することを特徴とする請求項１記載のオーディオ増幅装置。
【請求項４】
前記ボリュームの出力の後に設け、当該出力を前記電力増幅回路に出力する振幅抑制回路をさらに構成することを特徴とする請求項２記載のオーディオ増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号レベルに応じて電源電圧を変化させることにより、電力消費削減を図った電力増幅装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、増幅する信号レベルに応じて電源電圧を変化させることにより、電力消費削減を図った電力増幅装置は、増幅回路に入力される信号のレベルを検出しこれに応じて電源電圧を制御するとともに、信号レベル検出後遅延回路を通して電力増幅回路に入力する構成が知られている（例えば、特許文献１）。また、ボリュームの位置を検出し、検出したボリューム位置により電源電圧を制御する方式のものもある（例えば、特許文献２）。
【０００３】
図９は、第１の従来例にかかる電力増幅装置の構成を示す。入力１に音声信号が入力され、この音声信号は信号レベル検出回路７に入力される。信号レベル検出回路７から出力される検出信号は電源電圧制御回路８に送られ、電源電圧制御回路８は音声信号のレベルが高いときは電圧可変電源回路６の出力電圧を高く、音声信号のレベルが低い時は電圧可変電源回路６の出力電圧を低くなるように制御し、電力増幅回路３の電力損失ができるだけ少なくなるように動作する。一方、入力１に入力された音声信号はＡ／Ｄコンバータ１２でデジタル信号化され遅延回路１３に入力され、一定時間遅延された後、Ｄ／Ａコンバータ１４によりアナログ信号に戻され電力増幅回路３に入力されスピーカ出力９に出力される。図１０は、電圧可変電源回路６と電力増幅回路３の出力信号の関係を示す。信号が一定レベル以下のAで示す期間では電圧可変電源回路６の出力電圧は低く電力消費は抑えられ、信号レベルが一定以上になったBで示す期間では電圧可変電源回路６の電圧が高くなり大振幅の出力が出せるようになる。図１０（ａ）は遅延回路１３の遅延時間がゼロの場合の波形、図１０（ｂ）は一定の遅延時間を設定した場合の波形をそれぞれ示す。遅延時間がゼロの場合に音声信号のレベルが急激に大きくなったときは、電圧可変電源回路６の出力電圧は急には変化できず、図１０（ａ）の遅延時間ゼロの場合に示したように信号波形に歪が生じる。この信号波形の歪を防止するために、信号レベルの検出を行った後で一定の遅延時間を設け、信号レベルの変化を遅らせるようにした波形が図１０（ｂ）の遅延時間ありの波形であり、遅延時間を適当な値に設定することにより信号波形の歪発生を防止することができる。
【０００４】
図１１は、第２の従来例にかかる電力増幅装置の構成を示す。入力１に入力された音声信号はボリューム制御回路５によって制御されるボリューム２により振幅が変化させられた後電力増幅回路３に入力される。またボリューム制御回路５が設定したボリューム設定値の信号が電源電圧制御回路８に入力され、この値に応じて電源電圧制御回路８は電圧可変電源回路６の出力電圧を変化させる。図１１において入力１に入力される信号の最大レベルは一般的に決まっており、それにより、ボリューム位置によって電力増幅回路３の出力信号レベルの最大レベルも決まる。図１２は、出力信号最大レベルとボリューム位置との関係の一例を示す。図１２に示した例では、電圧可変電源回路６の出力は電圧Aと電圧Bの２段階に変化する。最大出力信号の振幅がボリューム位置３８で電圧Aを越えるそれ以上のボリューム位置では最大出力レベルの信号を出力した時に信号が歪んでしまうことを表している。この歪を防止するためにボリューム位置が３８以上であるという信号がボリューム制御回路５から電源電圧制御回路８に送られた時には電圧可変電源回路６の出力を電圧Bにあげるよう制御する。これによりボリューム位置が低く信号レベルも低いと想定される時は電源電圧を下げて電力消費を抑え、ボリューム位置が高く信号レベルが高いと想定される時には電源電圧を上げて信号の歪発生を防ぐことができる。
【特許文献１】特開平２−７２０１６号公報
【特許文献２】特開平８−１６２８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、第１の従来例にかかる電力増幅装置では、回路が複雑でコストがかかることとホームシアターシステムの場合、音声に遅延が生じることから映像との同期ずれが生じるという課題を有していた。また、第２の従来例にかかる電力増幅装置では、実際のホームシアターシステムの場合、サブウーハーチャンネル及びサブウーハーチャンネル以外のチャンネルの周波数特性は図１３のようになっており、サブウーハー・チャンネルの信号レベルが高く、図１２に示すようにサブウーハー・チャンネル以外の最大信号レベルがaとした時にサブウーハー・チャンネルの最大信号レベルはｂとなりボリューム位置１８で電源電圧を電圧Ｂに制御する必要があり、電源電圧を高い電圧に制御すべきボリューム位置の値が低くなることにより、通常使用するボリューム位置で常に電源電圧を高い電圧に制御している場合が多くなり、電力削減の効果が発揮されなくなってしまうという課題を有していた。またサブウーハー・チャンネルを有しないシステムでは、一般的にスピーカの特性を補うため低域のアンプゲインを中・高域に対して高くする設計が広く行われている。この場合もボリューム位置による電源電圧制御を行った場合、図１３の中・高域Ｄの部分が図１２に示す最大信号レベルaとした時に図１３の低域部分Ｃでは図１２の最大信号レベルはｂとなりサブウーハー・チャンネルを有する場合と同様通常使用するボリューム位置で電源電圧を高い状態に制御しなければならないという状態が生じてしまう。
【０００６】
本発明は、少ないコストの増加で効果的に電力消費を削減することができ、映像と音声の同期ずれという弊害を発生させない電力増幅装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明は、オーディオ信号の低域周波数のみを増幅する低域用電力増幅回路と、低域以外の中域、高域周波数の信号を増幅する中・高域用電力増幅回路と、前記低域用電力増幅回路と前記中・高域用電力増幅回路の入力信号の音量を調整するボリュームと、前記ボリュームで調整する音量を制御するとともにボリューム位置検出信号を出力するボリューム制御回路と、前記低域電力増幅回路の出力信号の振幅を検出する信号レベル検出回路と、前記低域用電力増幅回路と前記中・高域用電力増幅回路に電源を供給する電圧可変電源回路と、前記信号レベル検出回路の検出結果と前記ボリューム制御回路から出力されるボリューム位置検出信号に基づいて、前記電圧可変電源回路の電圧を制御する電源電圧制御回路とを構成したものであり、電源電圧制御回路が中・高域信号に対してはボリュームの位置によって、最大出力信号の振幅が電源電圧を越えないように電圧可変電源回路の出力を制御し、出力信号の歪発生を防止し、更に信号レベルの高いサブウーハー・チャンネルに対しては、信号レベルの検出を行い信号レベルが一定の値以上になった時電源電圧を高い値に設定し、それ以外のときには低い値に設定するよう動作する。低域信号の場合には信号レベルの立ち上り速度が遅いため、第１の従来例にかかる電力増幅装置のように遅延回路を設けなくても図７に示したような信号の立ち上り時の歪発生は起こらないという作用を有する。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、オーディオ信号を増幅する電力増幅回路と、前記電力増幅回路の入力信号の音量を調整するボリュームと、前記ボリュームで調整する音量を制御するとともにボリューム位置検出信号を出力するボリューム制御回路と、前記電力増幅回路の出力信号の振幅を検出する信号レベル検出回路と、前記電力増幅回路に電源を供給する電圧可変電源回路と、前記信号レベル検出回路の検出結果と前記ボリューム制御回路から出力されるボリューム位置検出信号に基づいて、前記電圧可変電源回路の電圧を制御する電源電圧制御回路とを構成したものであり、低域用電力増幅回路がない場合でも、中・高域信号に対してはボリュームの位置によって、最大出力信号の振幅が電源電圧を越えないように電圧可変電源回路の出力を制御し、出力信号の歪発生を防止し、更に信号レベルの高い低域成分に対しては信号レベルの検出を行い、信号レベルが一定の値以上になった時電源電圧を高い値に設定し、それ以外のときには低い値に設定するよう動作する。低域信号の場合には信号レベルの立ち上り速度が遅いため、第１の従来例にかかる電力増幅装置のように遅延回路を設けなくても図１０に示したような信号の立ち上り時の歪発生は起こらないという作用を有する。
【０００９】
本発明の請求項3に記載の発明は、本発明の請求項１のオーディオ増幅装置に対して、前記ボリュームの出力の後に設け、当該出力を前記低域用電力増幅回路に出力する振幅抑制回路をさらに構成したものであり、低域信号の歪発生が起こりにくくなり、電圧可変電源回路の出力電圧を高く設定するための信号レベル検出の値を高く設定でき、電源電圧が低い状態で動作させる状態を増やすことができ更に電力削減の効果を上げることができる。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、本発明の請求項２のオーディオ増幅装置に対して、前記ボリュームの出力の後に設け、当該出力を前記電力増幅回路に出力する振幅抑制回路をさらに構成したものであり、本発明の請求項３に記載の発明と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のオーディオ増幅装置は、信号レベル立ち上り時の変化速度の速い中・高域の信号に対してはボリューム位置検出による電源電圧制御を行い、信号レベル立ち上り時の変化速度は遅いが、平均レベルの高い低域に対しては、信号レベル検出による電源電圧制御を行う構成としたため、遅延回路の付加なく歪の発生を防止することができるので、少ないコスト増加で、かつ映像との同期ずれを発生させることなく効果的に電力削減を測ることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の電力増幅装置を実施すための最良の形態について、図１から図１３を用いて詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるオーディオ増幅装置の構成図を示し、図１において、１０１は入力、１０２はボリューム、１０３は中・高域信号用電力増幅回路、１０４は低域信号用電力増幅回路、１０５はボリューム制御回路、１０６は電圧可変電源回路、１０７は信号レベル検出回路、１０８は電源電圧制御回路、１０９は中・高域スピーカ出力、１１０は低域スピーカ出力を構成している。
【００１４】
以上のように構成されたオーディオ増幅装置について、以下でその動作について説明する。
【００１５】
まず、入力１０１に入力される信号の信号レベルの最大値は一般的に一定の値に決まっている。例えばＣＤやＤＶＤ等の機器であれば２V rmsが出力信号レベルの最大値である。このことから、中・高域信号用電力増幅回路１０３および、低域用電力増幅回路１０４から出力される最大出力信号レベルは、ボリュームの位置によって決まる。図２は、この関係の一例を示す。図２では、中・高域信号用電力増幅回路１０３の最大出力信号レベルは最大出力信号レベルaとなり低域用電力増幅回路１０４の最大出力信号レベルは最大出力信号レベルｂとなる。また電圧可変電源回路１０６の電圧はAとBの２つの値をとることができ、ボリューム３８の位置で中・高域信号用電力増幅回路１０３の最大出力信号レベルaが電源電圧Aの値を超える。このためボリューム位置が０から３８の間では電源電圧はAの値で中・高域信号用電力増幅回路の出力には歪は発生しない。ボリュームが３８から５０の間では最大出力信号レベルaがAの値を超えるため電源電圧がAのままであれば歪が発生する。そのため本発明では図８の例の場合ボリュームが３８以上の時には電源電圧制御回路１０８がボリューム制御回路１０５から入力されるボリューム位置検出信号により電圧可変電源回路１０６の出力電圧をBの値に変化させる。以上の作用により中・高域信号用電力増幅回路１０３に関しては歪の発生なく、電源電圧を変化させることにより電力削減を図ることができる。一方、低域用電力増幅回路１０４を考えた場合、図２の例では低域用電力増幅回路１０４の最大出力信号レベルｂが電源電圧Aを越えるのはボリューム位置１８となり、１８以上では電圧可変電源回路１０６の出力電圧をBの値に変化させる必要が生じる。このように中・高域信号用電力増幅回路１０３にあわせて設定した電源電圧を変化させるボリューム位置３８と比較すると大幅に低い位置で電圧可変電源回路１０６の出力電圧をBの値に変化させる必要があり、非常に低いボリューム位置で使用するときしか電力削減効果が出ず、実使用ではほとんど電力削減の効果がなくなる可能性もある。これに対して本発明では低域用電力増幅回路１０４の出力信号レベルを信号レベル検出回路１０７によって検出し、この信号レベル検出回路１０７から出力される検出信号により電源電圧制御回路１０８は信号レベルが一定の値以上になった時に電圧可変電源回路１０６の出力電圧の値をBに、以下のときはAに設定するように作用する。これにより図３に示すように信号波形が歪むことなく、電圧可変電源回路の出力電圧を制御することができる。この場合中・高域周波数の信号が信号に含まれていると、図１０のように電源の変化が信号の変化に間に合わず信号波形が歪むと言う現象が発生し、これを防止するためには図９に示すように信号レベル検出の後に遅延回路を設けその出力を電力増幅すると言うことが必要となるが、低域周波数成分だけしか信号に含まれていない場合には図３のように歪が発生しないような電源電圧の変化速度に設定することができる。
【００１６】
以上のように本形態によれば、実使用状態で十分に電力削減の効果を出し、かつ遅延回路を設けることによるコストアップ、映像との同期ずれの起きない電力増幅装置を実現することができることとなる。
【００１７】
なお、本実施の形態において、電源可変電源回路がの電圧がＡとＢの２段階で説明しているが、その２段階に限らず、それ以上の複数段階で設定されていても良い。
【００１８】
（実施の形態２）
次に、図４は第２の実施の形態のオーディオ増幅装置の構成図を示す。第２の実施の形態は第1の実施の形態に対して低域用電力増幅回路を持たない場合であり、実施の形態１で説明した部分は省略する。２０３は電力増幅回路、２０９はスピーカ出力を構成している。
【００１９】
以上のように構成されたオーディオ増幅装置について、以下でその動作について説明する。
【００２０】
低域ではスピーカの特性を補うために図５のような周波数特性となっている場合が多くこの場合中・高域周波数帯（図５のDの部分）では、実施の形態１の場合と同様、最大出力信号レベルは図２の最大出力信号レベルaとなるが、低域周波数帯（図５のCの部分）では最大出力信号レベルは図２の最大出力信号レベルｂとなる。このため実施の形態2の場合も実施の形態1と同様にボリューム位置検出による電源電圧制御は中・高域に信号レベルに合わせた最大出力信号レベルaが電源電圧を超えるポイント（図１２の例ではボリューム位置３８）で行い、低域信号に対しては信号レベル検出により電源電圧の制御を行う。
以上のように本形態によれば、実施の形態1と同様、実使用状態で十分に電力削減の効果を出し、かつ遅延回路を設けることによるコストアップ、映像との同期ずれの起きない電力増幅装置を実現することができることとなる。
【００２１】
（実施の形態３）
また、図６は第３の実施の形態のオーディオ増幅装置の構成図を示す。実施の形態３は、第１の実施の形態にして、ボリューム２の出力の後に振幅制限回路３１１を設け、振幅制限回路３１１の出力を低域用電力増幅回路４に入力する構成としたものである。
【００２２】
図７は、実施の形態３の構成での電源電圧と、低域信号用電力増幅回路１０4の出力信号の関係を示す。破線で示した振幅制限回路３１１のない場合の信号波形および電源電圧に対して、振幅制限回路３１１を設けると実線で示した信号波形および電源電圧となる。信号レベルの大きくなる部分で振幅が押さえられるために電圧可変電源回路６の電圧を切り替えるための信号レベルを図１３の例で言うと検出電圧1から検出電圧2のように高くすることができる。このことから実施の形態3によると歪を発生させることなく電圧可変電源回路６の出力電圧を低い状態に設定できる範囲が広くなりより電力削減の効果を高めることができる。
【００２３】
（実施の形態４）
また、図８は第４の実施の形態のオーディオ増幅装置の構成図を示す。実施の形態４は、第２の実施の形態にして、ボリューム２の出力の後に振幅制限回路３１１を設け、振幅制限回路３１１の出力を電力増幅回路３に入力する構成としたものである。
【００２４】
実施の形態3と同様にボリューム１０２の出力を振幅制限回路３１１を介して電力増幅回路１０3に入力することにより電力削減効果を改善したものである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のオーディオ増幅装置は、信号レベルに応じて電源電圧を変化させることにより、電力消費削減ができるので、電力増幅装置を有するオーディオシステムに関する電力消費の対策に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１にかかるオーディオ増幅装置の構成図
【図２】実施の形態１にかかるオーディオ増幅装置における信号レベルとボリューム位置との関係図
【図３】実施の形態１にかかるオーディオ増幅装置における電圧可変電源回路と低域信号用電力増幅回路の出力関係図
【図４】実施の形態２にかかるオーディオ増幅装置の構成図
【図５】実施の形態２にかかるオーディオ増幅装置における周波数特性を示す図
【図６】実施の形態３にかかるオーディオ増幅装置の構成図
【図７】実施の形態３にかかるオーディオ増幅装置における電圧可変電源回路と低域信号用電力増幅回路の出力関係図
【図８】実施の形態４にかかるオーディオ増幅装置の構成図
【図９】第１の従来例にかかる電力増幅装置の構成図
【図１０】第１の従来例にかかる電圧可変電源回路と電力増幅回路の出力関係図
【図１１】第２の従来例にかかる電力増幅装置の構成図
【図１２】第２の従来例にかかるオーディオ増幅装置における中・高域周波数帯の信号レベルとボリューム位置との関係図
【図１３】第２の実施例にかかるオーディオ増幅装置における周波数特性を示す図
【符号の説明】
【００２７】
１０１      入力
１０２      ボリューム
１０３      中・高域信号用電力増幅回路
１０４      低域信号用電力増幅回路
１０５      ボリューム制御回路
１０６      電圧可変電源回路
１０７      信号レベル検出回路
１０８      電源電圧制御回路
１０９      中・高域スピーカ出力
１１０      低域スピーカ出力
２０３      電力増幅回路
２０９      スピーカ出力
３１１      振幅制限回路
【図１】
2010016440.tif 000003
【図２】
2010016440.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010016440.tif 000013
【図１２】
2010016440.tif 000014
【図１３】
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