(57)【要約】【課題】実際に使う前に異常を検知し、検出動作をしていることを気づかせない短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路及びその検出方法を提供する。【解決手段】本発明の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路は、音声出力を受けてスピーカ２２に音声を出力するスピーカアンプ部２５を有するスピーカ駆動回路２１である。入力部３０は、間欠的に前記スピーカアンプ部２５に、可聴帯域外の周波数を有するテスト出力を供給する。検出部２６は、スピーカアンプ部２５からの出力信号に基づいて、間欠的にスピーカ２２の短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を検出する。判定部２７は、検出部２６からの信号を受けて、スピーカ２２の短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を判断して表示灯２９に点滅又は点灯を指示する。【選択図】図３
2014216704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声出力を受けてスピーカに音声を出力するスピーカアンプ部を有するスピーカ駆動回路において、
間欠的に前記スピーカアンプ部に、可聴帯域外の周波数を有するテスト出力を供給する入力部と、
前記スピーカアンプ部からの出力信号に基づいて、間欠的に前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路の故障を検出する検出部と、
該検出部からの信号を受けて、前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路の故障を判断して表示灯に点滅又は点灯を指示する判定部と
を備えていることを特徴とする短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項２】
前記入力部が、前記音声出力と前記テスト出力とを切替えるスイッチを備えていることを特徴とする請求項１に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項３】
前記入力部が、前記音声出力の代わりに、前記テスト出力を入力することを特徴とする請求項１に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項４】
前記入力部が、音声帯域又は聴感帯域外の周波数を発振する発振回路部を備え、該発振回路部が、前記テスト出力を生成する発振器と、バンドパスフィルタとを備えていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項５】
前記判定部が、前記スピーカアンプ部の電流センサと前記検出部の出力信号に基づき前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路の故障を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項６】
前記電流センサが、前記スピーカアンプに流れる電流を検知する過電流保護回路であることを特徴とする請求項５に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項７】
前記スピーカアンプ部が、前記テスト出力を用いた時に帯域制限用コンデンサを切り離すスイッチを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項８】
前記検出部が、前記スピーカアンプの出力振幅を検出する振幅検出部であって、
該振幅検出部が、前記スピーカアンプ部からの出力信号を差動シングル変換する差動シングル変換回路と、該差動シングル変換回路による差動シングル変換後にピーク電圧をＤＣ変換するピークホールド回路と、前記差動シングル変換回路による差動シングル変換後にボトム電圧をＤＣ変換するボトムホールド回路と、各々のＤＣ変換された電圧を前もって設定したリファレンス電圧と比較するコンパレータとを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項９】
前記判定部がロジック部であって、
該ロジック部が、前記間欠的に前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路の故障を検知するためのタイマー回路を備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項１０】
前記ロジック部が、前記過電流保護回路からの出力信号と、前記振幅検出部からのピークホールド側のコンパレータの出力及び前記ボトムホールド側のコンパレータの出力信号とに基づいて検出判定を行う検出判定回路を備えていることを特徴とする請求項９に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路。
【請求項１１】
音声出力を受けてスピーカに音声を出力するスピーカアンプ部を有するスピーカ駆動回路における検出方法において、
間欠的に前記スピーカアンプ部に、入力部により可聴帯域外の周波数を有するテスト出力を供給するステップと、
前記スピーカアンプ部からの出力信号に基づいて、検出部により間欠的に前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路の故障を検出するステップと、
該検出部からの信号を受けて、判定部により前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路の故障を判断して表示灯に点滅又は点灯を指示するステップと
を有することを特徴とする短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【請求項１２】
前記入力部が、前記音声出力と前記テスト出力とをスイッチにより切替えることを特徴とする請求項１１に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【請求項１３】
前記入力部が、前記音声出力の代わりに、前記テスト出力を入力することを特徴とする請求項１１に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【請求項１４】
前記入力部が、発振回路部により音声帯域又は聴感帯域外の周波数を発振し、該発振回路部が、前記テスト出力を生成する発振器と、バンドパスフィルタとを備えていることを特徴とする請求項１１，１２又は１３に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【請求項１５】
前記判定部が、前記スピーカアンプ部の電流センサと前記検出部の出力信号に基づき前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路の故障を検出することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【請求項１６】
前記電流センサが、過電流保護回路により前記スピーカアンプに流れる電流を検知することを特徴とする請求項１５に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【請求項１７】
前記スピーカアンプ部が、スイッチにより前記テスト出力を用いた時に帯域制限用コンデンサを切り離すことを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【請求項１８】
前記検出部の振幅検出部が、差動シングル変換回路により前記スピーカアンプ部からの出力信号を差動シングル変換し、該差動シングル変換回路による差動シングル変換後にピークホールド回路によりピーク電圧をＤＣ変換し、前記差動シングル変換回路による差動シングル変換後にボトムホールド回路によりボトム電圧をＤＣ変換し、各々のＤＣ変換された電圧をコンパレータにより前もって設定したリファレンス電圧と比較することを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【請求項１９】
前記判定部のロジック部が、タイマー回路により前記間欠的に前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路の故障を検知することを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれかに記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【請求項２０】
前記ロジック部の検出判定回路が、前記過電流保護回路からの出力信号と、前記振幅検出部からのピークホールド側のコンパレータの出力及び前記ボトムホールド側のコンパレータの出力信号とに基づいて検出判定を行うことを特徴とする請求項１９に記載の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路及びその検出方法に関し、より詳細には、スピーカの短絡検出時及びスピーカ駆動回路の故障検出時の動作中に発生する異音をなくすようにした短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路及びその検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から業務用放送装置や非常用放送装置などにおいて、スピーカ回線に短絡などの異常が生じたときにこれを自動的に検知する異常検知装置は知られている。スピーカが短絡を起こすと過電流が流れ、発熱さらには発火するといった現象を引き起こす。それを防ぐために、過電流を検知したら表示灯などで異常を知らせる。この主のスピーカ短絡検出回路として、例えば、特許文献１に記載のものがある。この特許文献１に記載のものは、異常の生じたスピーカ回線を放送装置から電気的に切り離す機能を備えたスピーカ回線の異常検知装置に関するものである。
【０００３】
図１は、特許文献１に記載のスピーカ短絡検出回路である。図中符号１はスピーカ回線、１ａ，１ｂはスピーカ回線の各ライン、２はスピーカ、３はアンプ、４はスイッチ、５はＣＰＵ（中央処理装置）、６は操作部、７は表示部、８は記憶部、９は電流センサ、１０は電圧センサを示している。
電流センサ９は、アンプ３の全出力電流Ｉを検出し、この検出して得た電流データをＣＰＵ５に供給する。一方、電圧センサ１０は、アンプ３の出力側近傍において、スピーカ回線１の各ライン１ａ、１ｂ間の電圧、すなわち、アンプ２の出力電圧Ｖを検出し、この検出して得た電圧データをＣＰＵ５に供給する。ＣＰＵ５は、電流センサ９と電圧センサ１０からそれぞれ供給される各データＩ、Ｖに基づいて、例えば、次の数１により、スピーカ回線１のインピーダンスＺｓを算出する。
【０００４】
ここで、例えば、今、スピーカ回線１が短絡などしておらず、すなわち、正常であるとする。そして、リレースイッチ回路４がＯＮされ、アンプ３から放送信号が出力されるとする。この場合、スピーカ回線１のインピーダンスＺｓは、例えば、スピーカ回線１の配線状態やスピーカ２の接続台数などに応じた値となる。一方、スピーカ回線１が、例えば、短絡したとすると、インピーダンスＺｓは、正常なときに比べて、極端に小さくなり、アンプ３にとって過負荷状態となる。
【０００５】
そこで、インピーダンスＺｓについて、ある基準値Ｚ０を定める。そして、この基準値Ｚ０と上述したインピーダンスＺｓとを比較すれば、スピーカ回線１が短絡していないかどうかを判断できる。
図２は、図１に示したスピーカ短絡検出回路の動作シーケンスを示す図である。実際使うときになると、放送信号が入力され、スピーカ駆動回路の出力を電流センサ９及び電圧センサ１０が受け、電流センサ９及び電圧センサ１０の出力がＣＰＵ５に入力される。ＣＰＵ５がスピーカ１のインピーダンスを算出し、前もって記憶部８に記憶されたレベルに対して異常を検知すると、ＳＷ４をＯＦＦし、表示部７に異常を知らせる信号を送り、異常を外部に知らせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３６９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるスピーカ短絡検出回路を用いると、実際に使うときでないと異常であるか否かが分からないという問題がある。つまり、上述した特許文献１では、スピーカを多段につなげ、使えるものを探す動作を行っているが、検出までに時間がかかる。例えば、警報器など普段音は出力しないが、火災などすぐに警報をならさなくてはいけなくなったときに、スピーカ短絡異常が見つかっては役にたたない。さらには、放送信号を使っているため、聴感範囲であるため、試験中に人に聞こえてしまい、本来、聞きたくない音を回路が出力してしまっているという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、実際に使う前に異常を検知し、かつ検出動作をしていることを気づかせない短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路及びその検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、音声出力を受けてスピーカ（２２）に音声を出力するスピーカアンプ部（２５）を有するスピーカ駆動回路（２１）において、間欠的に前記スピーカアンプ部（２５）に、可聴帯域外の周波数を有するテスト出力を供給する入力部（３０）と、前記スピーカアンプ部（２５）からの出力信号に基づいて、間欠的に前記スピーカ（２２）の短絡及び前記スピーカ駆動回路（２１）の故障を検出する検出部（２６）と、該検出部（２６）からの信号を受けて、前記スピーカ（２２）の短絡及び前記スピーカ駆動回路（２１）の故障を判断して表示灯（２９）に点滅又は点灯を指示する判定部（２７）とを備えていることを特徴とする短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路である。（図３）
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記入力部（３０）が、前記音声出力と前記テスト出力とを切替えるスイッチ（ＳＷ１）を備えていることを特徴とする。（図３）
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記入力部（３０）が、前記音声出力の代わりに、前記テスト出力を入力することを特徴とする。（図３）
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記入力部（３０）が、音声帯域又は聴感帯域外の周波数を発振する発振回路部（２３）を備え、該発振回路部（２３）が、前記テスト出力を生成する発振器（２３１）と、バンドパスフィルタ（２３２）とを備えていることを特徴とする。（図４）
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記判定部（２７）が、前記スピーカアンプ部（２５）の電流センサ（２５３）と前記検出部（２６）の出力信号に基づき前記スピーカ（２２）の短絡及び前記スピーカ駆動回路（２１）の故障を検出することを特徴とする。（図３，図５）
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記電流センサ（２５３）が、前記スピーカアンプ（２２）に流れる電流を検知する過電流保護回路であることを特徴とする。（図５）
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記スピーカアンプ部（２５）が、前記テスト出力を用いた時に帯域制限用コンデンサ（Ｃ２）を切り離すスイッチ（ＳＷ２）を備えていることを特徴とする。（図５）
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記検出部（２６）が、前記スピーカアンプの出力振幅を検出する振幅検出部であって、該振幅検出部（２６）が、前記スピーカアンプ部（２５）からの出力信号を差動シングル変換する差動シングル変換回路（２６１）と、該差動シングル変換回路（２６１）による差動シングル変換後にピーク電圧をＤＣ変換するピークホールド回路（２６２）と、前記差動シングル変換回路（２６１）による差動シングル変換後にボトム電圧をＤＣ変換するボトムホールド回路（２６３）と、各々のＤＣ変換された電圧を前もって設定したリファレンス電圧と比較するコンパレータ（２６４，２６５）とを備えていることを特徴とする。（図６）
【００１２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、前記判定部（２７）がロジック部であって、該ロジック部（２７）が、前記間欠的に前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路（２１）の故障を検知するためのタイマー回路（２７２）を備えていることを特徴とする。（図７）
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記ロジック部（２７）が、前記過電流保護回路（２５３）からの出力信号と、前記振幅検出部（２６）からのピークホールド側のコンパレータ（２６４）の出力及び前記ボトムホールド側のコンパレータ（２６５）の出力信号とに基づいて検出判定を行う検出判定回路（２７１）を備えていることを特徴とする。（図７）
【００１３】
また、請求項１１に記載の発明は、音声出力を受けてスピーカ（２２）に音声を出力するスピーカアンプ部（２５）を有するスピーカ駆動回路（２１）における検出方法において、間欠的に前記スピーカアンプ部（２５）に、入力部（３０）により可聴帯域外の周波数を有するテスト出力を供給するステップと、前記スピーカアンプ部（２５）からの出力信号に基づいて、検出部（２６）により間欠的に前記スピーカ（２２）の短絡及び前記スピーカ駆動回路（２１）の故障を検出するステップと、該検出部（２６）からの信号を受けて、判定部（２７）により前記スピーカ（２２）の短絡及び前記スピーカ駆動回路（２１）の故障を判断して表示灯（２９）に点滅又は点灯を指示するステップとを有することを特徴とする短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法である。
【００１４】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記入力部（３０）が、前記音声出力と前記テスト出力とをスイッチ（ＳＷ１）により切替えることを特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記入力部（３０）が、前記音声出力の代わりに、前記テスト出力を入力することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１，１２又は１３に記載の発明において、前記入力部（３０）が、発振回路部（２３）により音声帯域又は聴感帯域外の周波数を発振し、該発振回路部（２３）が、前記テスト出力を生成する発振器（２３１）と、バンドパスフィルタ（２３２）とを備えていることを特徴とする。
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１１乃至１４のいずれかに記載の発明において、前記判定部（２７）が、前記スピーカアンプ部（２５）の電流センサ（２５３）と前記検出部（２６）の出力信号に基づき前記スピーカ（２２）の短絡及び前記スピーカ駆動回路（２１）の故障を検出することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明において、前記電流センサ（２５３）が、過電流保護回路により前記スピーカアンプ（２２）に流れる電流を検知することを特徴とする。
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１１乃至１６のいずれかに記載の発明において、前記スピーカアンプ部（２５）が、スイッチ（ＳＷ２）により前記テスト出力を用いた時に帯域制限用コンデンサ（Ｃ２）を切り離すことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１１乃至１７のいずれかに記載の発明において、前記検出部の振幅検出部（２６）が、差動シングル変換回路（２６１）により前記スピーカアンプ部（２５）からの出力信号を差動シングル変換し、該差動シングル変換回路（２６１）による差動シングル変換後にピークホールド回路（２６２）によりピーク電圧をＤＣ変換し、前記差動シングル変換回路（２６１）による差動シングル変換後にボトムホールド回路（２６３）によりボトム電圧をＤＣ変換し、各々のＤＣ変換された電圧をコンパレータ（２６４，２６５）により前もって設定したリファレンス電圧と比較することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１１乃至１８のいずれかに記載の発明において、前記判定部（２７）のロジック部（２７）が、タイマー回路（２７２）により前記間欠的に前記スピーカの短絡及び前記スピーカ駆動回路（２１）の故障を検知することを特徴とする。
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の発明において、前記ロジック部（２７）の検出判定回路（２７１）が、前記過電流保護回路（２５３）からの出力信号と、前記振幅検出部（２６）からのピークホールド側のコンパレータ（２６４）の出力及び前記ボトムホールド側のコンパレータ（２６５）の出力信号とに基づいて検出判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、間欠的にスピーカ短絡及びスピーカ駆動回路の故障を検知することで、実際に使用する前に異常が検知でき、警報器など、緊急を要するときには、必ず音（音声）として、スピーカから出力できる効果を有する。また、検知動作時に異音として耳障りにならない効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】特許文献１に記載のスピーカ短絡検出回路である。
【図２】図１に示したスピーカ短絡検出回路の動作シーケンスを示す図である。
【図３】本発明に係るスピーカ駆動回路を説明するためのブロック構成図である。
【図４】図３に示した発振回路部のブロック構成図である。
【図５】図３に示したスピーカアンプ部のブロック構成図である。
【図６】図３に示した振幅検出部のブロック構成図である。
【図７】図３に示したロジック部のブロック構成図である。
【図８】図３に示したスピーカ駆動回路の動作シーケンスを示す図である。
【図９】図８に示した検出動作を詳細に説明するための動作シーケンスを示す図である。
【図１０】（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカ駆動回路の検出動作時の正常時の各出力信号を示す図である。
【図１１】（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカアンプ部にスイッチＳＷ２をオンした場合で正常時の各出力信号を示す図である。
【図１２】（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカが短絡を起こしている場合の短絡時の各出力信号を示す図である。
【図１３】（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカ駆動回路内の抵抗が外れた場合を示す図である。
【図１４】（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカ駆動回路に接続されるコンデンサが外れた場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。  
図３は、本発明に係るスピーカ駆動回路を説明するためのブロック構成図である。図中符号２１はスピーカ駆動回路、２２はスピーカ、２３は発振回路部、２４はスイッチ（ＳＷ１）、２５はスピーカアンプ部、２６は振幅検出部（検出部）、２７はロジック部（判定部）、２８は音声部、２９は表示灯、３０は入力部を示している。
【００２２】
本発明の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路は、音声出力を受けてスピーカ２２に音声を出力するスピーカアンプ部２５を有するスピーカ駆動回路２１である。
入力部３０は、発振回路部２３と音声部２８とこれらを切り替えるスイッチ（ＳＷ１）２４とから構成され、間欠的に前記スピーカアンプ部２５に、可聴帯域外の周波数を有するテスト出力を供給するものである。また、検出部２６は、スピーカアンプ部２５からの出力信号に基づいて、間欠的にスピーカ２２の短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を検出するものである。
【００２３】
また、判定部２７は、検出部２６からの信号を受けて、スピーカ２２の短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を判断して表示灯２９に点滅又は点灯を指示するものである。
つまり、本発明のスピーカ駆動回路２１は、間欠的な検出時のみに動作し、音声帯域又は聴感帯域以外の周波数を発振する発振回路部２３と、この発振回路部２３と音声部２８とを切り替えるスイッチ２４と、このスイッチ２４によって切り替えられた発振回路部２３と接続され、過電流保護回路を備えたスピーカアンプ部２５と、このスピーカアンプ部２５からの出力信号に基づいて振幅検出を行う振幅検出部２６と、この振幅検出部２６からの出力信号とスピーカアンプ部２５の過電流保護回路からの出力信号を受けて、スピーカ駆動回路の短絡又は故障を判断して表示灯２９に点滅又は点灯を指示する判定部２７と、スピーカアンプ部２５に接続されているスピーカ２２とから構成されている。
【００２４】
また、入力部３０は、音声出力とテスト出力とを切替えるスイッチＳＷ１を備えている。また、入力部３０は、音声出力の代わりに、テスト出力を入力するものである。
なお、スイッチ（ＳＷ１）２４は、スピーカアンプ部２５の入力を音声部２８の音声出力と発振回路部２３を切替えるスイッチである。通常は、音声出力側に接続されており、間欠的に故障検知が行われる時のみ、発振回路部２３に接続される。なお、スイッチ２４と発振回路部２３とをなくし、音声が入力される代わりに発振出力が入力されてもよい。
【００２５】
図４は、図３に示した発振回路部のブロック構成図である。図中符号２３１は発振器、２３２はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を示している。
入力部３０は、音声帯域又は聴感帯域外の周波数を発振する発振回路部２３を備え、この発振回路部２３は、テスト出力を生成する発振器２３１と、バンドパスフィルタ２３２とを備えている。
【００２６】
つまり、発振回路部２３は、間欠的に検知するときにのみ動作し、音声帯域又は聴感帯域外の周波数を発振する回路で、発振器２３１と、この発振器２３１に接続されたＢＰＦ２３２とで構成されている。
発振器２３１は、一般的な発振器を使ってもよいし、ＤＩＧＩＴＡＬ的なクロックを使ってもよい。また、ＢＰＦ２３２は、音声帯域又は聴感帯の周波数を落とすＨＰＦ（ハイパスフィルタ）と発振器２３１の出力又はＤＩＧＩＴＡＬ的なクロック周波数以上の高域周波数を落とすＬＰＦ（ローパスフィルタ）の組み合わせで構成される。例えば、聴感帯域を〜２０ｋＨｚ、クロック周波数を１００ｋＨｚとすると、２０ｋＨｚ以下を十分におとすＨＰＦと１００ｋＨｚ以上の高調波を落とすＬＰＦの組み合わせとなる。
【００２７】
図５は、図３に示したスピーカアンプ部のブロック構成図である。図中符号２５１は差動シグナル変換回路、２５２は全差動増幅回路、２５３は過電流保護回路を示している。このスピーカアンプ部２５は、差動シングル変換回路２５１と、この差動シングル変換回路２５１に接続された全差動増幅回路２５２と、この全差動増幅回路２５２に接続された過電流保護回路２５３とで構成されている。
【００２８】
判定部２７は、スピーカアンプ部２５の電流センサ２５３と検出部２６の出力信号に基づき前記スピーカ２２の短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を検出する。
また、電流センサ２５３は、スピーカアンプ２２に流れる電流を検知する過電流保護回路である。また、スピーカアンプ部２５は、テスト出力を用いた時に帯域制限用コンデンサＣ２を切り離すスイッチＳＷ２を備えている。
【００２９】
また、全差動増幅回路２５２は、ＤＣカット用コンデンサ（ＣＡＰ）Ｃ１と、入力側の抵抗Ｒ１と、フィードバック側の抵抗Ｒ２と、帯域制限用コンデンサ（ＣＡＰ）Ｃ２と、スピーカアンプＳＡＮＰと、帯域制限用コンデンサ（ＣＡＰ）Ｃ２を切り離すスイッチＳＷ２とを備えている。
過電流保護回路２５３は、スピーカ２２に流れる電流を検出し、過電流となると、スピーカアンプＳＡＭＰの出力振幅を抑制する機能であり、スピーカアンプＳＡＭＰの出力振幅を抑制するためのドライブ段制御信号を生成してスピーカアンプＳＡＭＰに出力するとともに、抑制動作となった場合、電流センサの出力として、ＬＯＧＩＣ部２７に送られる。通常使用される場合は、スイッチＳＷ２により帯域制限用コンデンサＣ２は接続される。間欠的に故障検知が行われる時は、帯域制限をなくすため、スイッチＳＷ２により帯域制限用コンデンサＣ２は切り離される。発振回路部２３より入力された周波数が通過できることで、振幅検出部２６は所望の振幅を得ることができる。また、スイッチＳＷ２を接続すれば、所望の振幅を得られなくなり、振幅検出部２６は、所望の振幅を得られない、つまり、帯域制限用コンデンサＣ２が正常につながっていることが分かる。
【００３０】
図６は、図３に示した振幅検出部のブロック構成図である。図中符号２６１は差動シグナル変換回路、２６２はピークホールド回路、２６３はボトムホールド回路、２６４，２６５はコンパレータを示している。この振幅検出部２６は、差動シングル変換回路２６１と、この差動シングル変換回路２６１に接続されたピークホールド回路２６２及びボトムホールド回路２６３と、ピークホールド回路２６２及びボトムホールド回路２６３のそれぞれに接続されたコンパレータ２６４，２６５とから構成されている。
【００３１】
検出部２６は、スピーカアンプの出力振幅を検出する振幅検出部であって、この振幅検出部２６が、スピーカアンプ部２５からの出力信号を差動シングル変換する差動シングル変換回路２６１と、この差動シングル変換回路２６１による差動シングル変換後にピーク電圧をＤＣ変換するピークホールド回路２６２と、差動シングル変換回路２６１による差動シングル変換後にボトム電圧をＤＣ変換するボトムホールド回路２６３と、各々のＤＣ変換された電圧を前もって設定したリファレンス電圧と比較するコンパレータ２６４，２６５とを備えている。
【００３２】
つまり、スピーカアンプ部２５から差動で出力される信号を差動シングル変換回路２６１による差動シングル変換後、ピークホールド回路２６２によりピーク電圧をＤＣ変換、また、ボトムホールド回路２６３によりボトム電圧をＤＣ変換する。それぞれにＤＣ変換された電圧を前もって設定したリファレンス電圧１，２とを比較するコンパレータ２６４，２６５を用いて振幅検出が行われる。
【００３３】
図７は、図３に示したロジック部のブロック構成図である。図中符号２７１は検出判定回路、２７２はタイマー回路、２７３はスピーカ駆動回路の制御回路を示している。このロジック部２７は、タイマー回路２７２と、このタイマー回路２７２に接続されたスピーカ駆動回路の制御回路２７３と、このスピーカ駆動回路の制御回路２７３に接続された検出判定回路２７１とから構成されている。
【００３４】
判定部２７がロジック部であって、このロジック部２７は、間欠的にスピーカの短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を検知するためのタイマー回路２７２を備えている。
また、ロジック部２７は、過電流保護回路２５３からの出力信号と、振幅検出部２６からのピークホールド側のコンパレータ２６４の出力及びボトムホールド側のコンパレータ２６５の出力信号とに基づいて検出判定を行う検出判定回路２７１を備えている。
【００３５】
タイマー回路２７２は、間欠的に故障検出を行うためのものであり、ある一定時間ごとにスピーカ駆動回路の制御回路２７３に検知時間開始であることを知らせる。スピーカ駆動回路の制御回路２７３は、スピーカアンプ部２５のスイッチＳＷ２を制御するとともに、図３に示したスイッチＳＷ１の制御やパワーダウン制御などの回路動作制御を行う。過電流保護回路２５３からの電流センサの出力、振幅検出部２６のコンパレータ２６４，２６５の出力を検出判定回路２７１が受け、短絡又は故障であると判断し、スピーカ駆動回路の制御回路２７３に回路オフ制御信号を出力するとともに、表示灯２９に点滅又は点灯の指示を出力する。
【００３６】
図８は、図３に示したスピーカ駆動回路の動作シーケンスを示す図である。まず、電源オン直後に、実際に使う前に、検出動作が行われる。次に、エラー有の判定となった場合、即座に回路使用を中止し、表示灯（点滅や点灯）２９にて異常を知らせる。次ぐに、エラー無の判定となった場合、回路の使用が許可され、使うことが可能となる。また、その時には、スピーカアンプ部２５に内蔵されている過電流保護回路２５３は動作しており、使用している途中で、過電流保護回路２５３が動作したと判定された場合には、スピーカ短絡が発生したとして、回路の使用を中止し、表示灯２９にて異常を知らせる。
【００３７】
使用している途中で、過電流保護回路２５３が動作しないと判定された場合には、回路の使用が終了していないならば、引き続き、過電流保護回路２５３は動作する。回路の使用が終了しているならば、一定周期で検知動作が行われる。
すぐに、回路を使用しない場合は、電源オンから、一定周期で検知動作が行われる。エラー有の判定となった場合、表示灯２９にて異常を知らせる。エラー無判定であった場合、表示灯２９が異常を知らせていた場合は、復旧したとみなし表示灯２９をオフし、次の検知動作タイミングがくるまでタイマー回路以外の全回路はパワーダウンしている。
【００３８】
図９は、図８に示した検出動作を詳細に説明するための動作シーケンスを示す図である。検出動作開始となると、スイッチＳＷ１が発振回路部側となり、スピーカアンプ部２５の入力となり、スイッチＳＷ２がｏｆｆ（コンデンサが切り離される）となる。その後、スピーカアンプ部２５及び振幅検出部２６がパワーアップして回路動作開始する。次に、過電流保護回路２５３の判定及び振幅検出を同時に行い、エラー有無を判定する。
【００３９】
その後、いずれの場合について、エラー無と判定され、スイッチＳＷ２がｏｎ（ＣＡＰがつながる）されると、スピーカアンプ部２５に帯域制限がかかった状態で検出を開始する。この時も過電流保護回路２５の判定及び振幅検出を同時に行い、同様にエラー有無を判定する。
以上のエラー有無の中で、１つでもエラー有となった場合、短絡又は故障していると判断し、タイマー回路以外の全回路をパワーダウンさせたのち、エラー有判定となる。
【００４０】
また、いずれの場合について、エラー無と判定されれば、タイマー回路以外の全回路をパワーダウンさせたのち、エラー無判定となる。
以下に、本発明のスピーカ駆動回路の動作について説明する。  
電源オン直後及び間欠的に行われる検出動作は、同じ動作を行うので、どちらも検出動作と表現する。
【００４１】
図１０（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカ駆動回路の検出動作時の正常時の各出力信号を示す図で、図１０（ａ）は発振回路部の出力信号、図１０（ｂ）はスピーカアンプ部の差動出力信号、図１０（ｃ）は差動シグナル変換回路の出力信号を示す図である。なお、発振回路部２３の出力周波数を１００ｋＨｚ、振幅値をＶａ、スピーカアンプ部２５の差動出力をＶａ、振幅検出部２６のリファレンス電圧１を＋α、振幅検出部２６のリファレンス電圧２を−βとしている。
【００４２】
ロジック部２７のタイマー回路２７２により、検出動作を行う指示が出されると、発振回路部２３は振幅Ｖａ、周波数１００ｋＨｚの信号を出力し、ＳＷ１は発振回路部側が選択される。その後、スピーカアンプ部２５のＳＷ２がオフし、帯域制限用のコンデンサＣ１，Ｃ２が切り離される。スピーカアンプ部２５と振幅検出部２６がパワーアップして検出動作が開始される。
【００４３】
その時、スピーカアンプ部２５の差動出力は、周波数１００ｋＨｚ、振幅Ｖａを出力する。この時点で、聴感周波数範囲外の周波数であるため、人には聞こえない。
スピーカアンプ部２５の差動出力を振幅検出部２６が受け、最初に差動シングル変換回路２６１を通過し、発振周波数１００ｋＨｚ、振幅２Ｖａの信号となる。
その信号を、ピークホールド回路２６２及びボトムホールド回路２６３に入力されると、その出力は、それぞれ基準電圧から＋Ｖａ、−ＶａのＤＣ電圧に変換される。
【００４４】
前もって設定した＋αより、＋Ｖａが大きい、かつ、−βより−Ｖａが小さい場合、コンパレータ（ＣＭＰ）２６４，２６５の出力はそれぞれ、“Ｌ”を出力する。コンパレータ（ＣＭＰ）２６４，２６５の出力極性は、取り決める必要はなく、次のロジック部２７の検出判定回路２７１で辻褄を合わせればよい。次に、ＳＷ２をオンとし、同様の動作を行う。
【００４５】
図１１（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカアンプ部にスイッチＳＷ２をオンした場合で正常時の各出力信号を示す図で、図１１（ａ）は発振回路部の出力信号、図１１（ｂ）はスピーカアンプ部の差動出力信号、図１１（ｃ）はピークホールド（ＰＨ）出力とボトムホールド（ＢＨ）出力とリファレンス（ＲＥＦ）電圧を示す図である。なお、スピーカアンプ部２５の差動出力をＶｂとしている。
【００４６】
発振回路部２３は振幅Ｖａ、周波数１００ｋＨｚの信号を出力し、ＳＷ１は発振回路部側が選択される。その後、スピーカアンプ部２５のＳＷ２がオンし、帯域制限用のコンデンサＣ１，Ｃ２が繋げられる。スピーカアンプ部２５と振幅検出部２６がパワーアップして検出動作が開始される。
その時、スピーカアンプ部２５の差動出力は、帯域制限用のコンデンサＣ１，Ｃ２が繋げられているので、周波数１００ｋＨｚ、振幅Ｖｂを出力する。この時点で、聴感周波数範囲外の周波数であるため、人には聞こえない。
【００４７】
スピーカアンプ部２５の差動出力を振幅検出部２６が受け、最初に差動シングル変換回路２６１を通過し、発振周波数１００ｋＨｚ、振幅２Ｖｂの信号となる。
その信号を、ピークホールド回路２６２及びボトムホールド回路２６３に入力されると、その出力はそれぞれ、基準電圧から、＋Ｖｂ、−ＶｂのＤＣ電圧に変換される。
前もって設定した＋αより、＋Ｖｂが小さい、かつ−βより−Ｖｂが大きい場合、コンパレータ（ＣＭＰ）２６４，２６５の出力は、それぞれ、“Ｈ”を出力する。
【００４８】
最初の検出結果が、どちらも”Ｌ”、かつ２回目の検出結果が、どちらも”Ｈ”であった場合、スピーカ駆動回路は、正常に動作しており、かつ過電流保護回路２５３も作動していなければ（過電流保護回路の動作時、出力がつぶれ、作動したことを示す信号が判定回路に送られる。）、表示灯２９は、点滅又は点灯しない。
図１２（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカが短絡を起こしている場合の短絡時の各出力信号を示す図で、図１２（ａ）は発振回路部の出力信号、図１２（ｂ）はスピーカアンプ部の差動出力信号、図１２（ｃ）はピークホールド（ＰＨ）出力とボトムホールド（ＢＨ）出力とリファレンス電圧を示す図である。なお、スピーカアンプ部２５の差動出力をＶｃとしている。
【００４９】
短絡により、過電流保護回路２５３が作動し、過電流保護のため、出力振幅をつぶし、スピーカアンプ部２５の出力は、過電流とならないような出力振幅となる。そのため、コンパレータ（ＣＭＰ）２６４，２６５は、前もって設定した＋αより、＋Ｖｃが小さい、かつ−βより−Ｖｃが大きい場合となり、コンパレータ（ＣＭＰ）２６４，２６５の出力はそれぞれ、“Ｈ”を出力する。次に、ＳＷ２をオンとし、同様の動作を行う。
【００５０】
最初の検出と同様に、前もって設定した＋αより、＋側の振幅が小さい、かつ−βより−側の振幅が大きい場合となり、コンパレータ（ＣＭＰ）２６４，２６５の出力はそれぞれ、“Ｈ”を出力する。
最初の検出結果が、どちらも”Ｈ”、２回目の検出結果も、どちらも”Ｈ”、過電流保護回路２５３の作動したことから、ロジック部２７の検出判定回路２７１は、短絡との判定となり、表示灯２９を点滅又は点灯させる指示を出力する。
【００５１】
図１３（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカ駆動回路内の抵抗が外れた場合を示す図で、図１３（ａ）は発振回路部の出力信号、図１３（ｂ）はスピーカアンプ部の差動出力信号、図１３（ｃ）はピークホールド（ＰＨ）出力とボトムホールド（ＢＨ）出力とリファレンス電圧を示す図である。
スピーカ駆動回路において、スピーカアンプ部２５に接続される、抵抗及びコンデンサは、内蔵又は外付けの場合があり、本発明における短絡検出は、どちらの場合においても検出可能である。
【００５２】
例えば、図５における、フィードバック側の抵抗Ｒ２，Ｒ２が外れたと仮定すると、差動シングル変換回路２５１の出力は、基準電圧から、振幅のバランスを崩す。本実施例では、ボトムホールド側のバランスが崩れたことを仮定している。
この場合、過電流保護回路２５３の作動はなく、ボトムホールド側のコンデンサの判定結果が”Ｈ”となる。次に、ＳＷ２をオンとし、同様の動作を行う。
【００５３】
このとき、前もって設定した＋αより、＋側の振幅が小さい、かつ−βより−側の振幅が大きい場合となり、コンパレータ（ＣＭＰ）２６４，２６５の出力は、それぞれ、“Ｈ”を出力する。
最初の検出結果が、ピークホールド側は”Ｌ”、ボトムホールド側は”Ｈ”、２回目の検出結果も、どちらも”Ｈ”、過電流保護回路２５３の作動していないことから、検出判定回路２７１は、故障との判定となり、表示灯２９を点滅又は点灯させる指示を出力する。
【００５４】
図１４（ａ）乃至（ｃ）は、スピーカ駆動回路に接続されるコンデンサが外れた場合を示す図で、図１４（ａ）は発振回路部の出力信号、図１４（ｂ）はスピーカアンプ部の差動出力信号、図１４（ｃ）はピークホールド（ＰＨ）出力とボトムホールド（ＢＨ）出力とリファレンス電圧を示す図である。
例えば、図５における、フィードバック側のコンデンサ（ＣＡＰ）が１個又は２個とも外れた場合、帯域制限がかからなくなる、もともと１回目検出時のＳＷ２はオフのため、差動シングル変換回路２６１の出力は、正常な振幅を出力する。
【００５５】
この場合、過電流保護回路２５３の動作はなく、両コンデンサ（ＣＡＰ）の判定結果も“Ｌ”となる。次に、ＳＷ２をオンとし、同様の動作を行う。
コンデンサ（ＣＡＰ）が２個外れている場合、１回目検出時と同じ振幅出力となる。１個外れている場合は、２個外れている場合よりは振幅が小さくなるが、正常時に比べると、振幅は大きくなる。
【００５６】
このとき、前もって設定した＋αより、＋側の振幅が大きい、かつ−βよりー側の振幅が大きい場合となり、コンデンサ（ＣＡＰ）の出力は、それぞれ“Ｌ”を出力する。
最初の検出結果が、ピークホールド側、ボトムホールド側ともに”Ｌ”、２回目の検出結果は、どちらも”Ｌ”、過電流保護回路２５３の作動していないことから、検出判定回路２７１は、故障との判定となり、表示灯２９を点滅又は点灯させる指示を出力する。
【００５７】
次に、本発明の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法について説明する。本発明の短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路の検出方法は、音声出力を受けてスピーカ２２に音声を出力するスピーカアンプ部２５を有するスピーカ駆動回路２１における検出方法である。
間欠的にスピーカアンプ部２５に、入力部３０により可聴帯域外の周波数を有するテスト出力を供給するステップと、スピーカアンプ部２５からの出力信号に基づいて、検出部２６により間欠的にスピーカ２２の短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を検出するステップと、検出部２６からの信号を受けて、判定部２７によりスピーカ２２の短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を判断して表示灯２９に点滅又は点灯を指示するステップとを有している。
【００５８】
また、入力部３０は、音声出力とテスト出力とをスイッチＳＷ１により切替える。また、入力部３０は、音声出力の代わりに、テスト出力を入力することも可能である。
また、入力部３０は、発振回路部２３により音声帯域又は聴感帯域外の周波数を発振し、発振回路部２３が、テスト出力を生成する発振器２３１と、バンドパスフィルタ２３２とを備えている。
【００５９】
また、判定部２７は、スピーカアンプ部２５の電流センサ２５３と検出部２６の出力信号に基づきスピーカ２２の短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を検出する。また、電流センサ２５３は、過電流保護回路によりスピーカアンプ２２に流れる電流を検知する。
また、スピーカアンプ部２５は、スイッチＳＷ２によりテスト出力を用いた時に帯域制限用コンデンサＣ２を切り離す。
【００６０】
また、検出部の振幅検出部２６は、差動シングル変換回路２６１によりスピーカアンプ部２５からの出力信号を差動シングル変換し、差動シングル変換回路２６１による差動シングル変換後にピークホールド回路２６２によりピーク電圧をＤＣ変換し、差動シングル変換回路２６１による差動シングル変換後にボトムホールド回路２６３によりボトム電圧をＤＣ変換し、各々のＤＣ変換された電圧をコンパレータ２６４，２６５により前もって設定したリファレンス電圧と比較する。
【００６１】
また、判定部２７のロジック部２７は、タイマー回路２７２により間欠的にスピーカの短絡及びスピーカ駆動回路２１の故障を検知する。
また、ロジック部２７の検出判定回路２７１は、過電流保護回路２５３からの出力信号と、振幅検出部２６からのピークホールド側のコンパレータ２６４の出力及びボトムホールド側のコンパレータ２６５の出力信号とに基づいて検出判定を行う。
【００６２】
以上のことより、スピーカ駆動回路における、スピーカ短絡及びスピーカ駆動回路自身の故障が、実際に使う前に検知出来ることになり、かつ検出動作時に異音が聞き取られることもない。これは、非常時に警報をならさなくてはいけない警報器などに有効であり、かつ間欠的に実施するために、トータル的な消費電流も抑えられる効果があり、電池やバッテリー駆動タイプにも適している。
【００６３】
なお、上述した実施例では、発振回路部と、スピーカアンプ部入力を音声出力と発振回路部を切替える切替ＳＷ１を備えた構成としたが、発振回路部と切替ＳＷ１をなくし、音声出力側から可聴帯域外の周波数を有するテスト出力を入力してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
短絡及び故障検出機能を有するスピーカ駆動回路及びその検出方法に関するもので、スピーカ短絡検知方法及びスピーカ駆動回路の故障検出方法は、スピーカ駆動回路を有するすべての分野に利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１  スピーカ回線
１ａ，１ｂ  スピーカ回線の各ライン
２  スピーカ
３  アンプ
４  スイッチ
５  ＣＰＵ（中央処理装置）
６  操作部
７  表示部
８  記憶部
９  電流センサ
１０  電圧センサ
２１  スピーカ駆動回路
２２  スピーカ
２３  発振回路部
２４  スイッチ（ＳＷ１）
２５  スピーカアンプ部
２６  振幅検出部
２７  ロジック部
２８  音声部
２９  表示灯
３０  入力部
２３１  発振器
２３２  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
２５１  差動シグナル変換回路
２５２  全差動増幅回路
２５３  過電流保護回路
２６１  差動シグナル変換回路
２６２  ピークホールド回路
２６３  ボトムホールド回路
２６４，２６５  コンパレータ
２７１  検出判定回路
２７２  タイマー回路
２７３  スピーカ駆動回路の制御回路
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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