(57)【要約】【課題】４つの出力端子のうちの２つを正常に短絡接続可能とするとともに、当該短絡接続を行わないときに電力効率を低下させずに済むアンプを実現する。【解決手段】ステレオアンプ５１において、左チャネル逆相出力端子１０の演算増幅器２側に抵抗Ｒ１を、右チャネル逆相出力端子１２の演算増幅器４側に抵抗Ｒ２をそれぞれ挿入し、抵抗Ｒ１と並列にスイッチＳＷ１３を、抵抗Ｒ２と並列にスイッチＳＷ１４をそれぞれ接続する。ステレオアンプ５１に３端子ヘッドホンが接続されるときはスイッチＳＷ１３及びＳＷ１４を開放し、４端子ヘッドホンが接続されるときはスイッチＳＷ１３及びＳＷ１４を閉じる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入力信号を非反転増幅して出力する正相増幅手段及び第１入力信号を反転増幅して出力する逆相増幅手段からなる第１入力信号増幅手段と、
第２入力信号を非反転増幅して出力する正相増幅手段及び第２入力信号を反転増幅して出力する逆相増幅手段からなる第２入力信号増幅手段と、
前記第１入力信号増幅手段の前記正相増幅手段の出力側に接続される第１出力端子と、
前記第２入力信号増幅手段の前記正相増幅手段の出力側に接続される第２出力端子と、
前記第１入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段の出力側に接続される第３出力端子と、
前記第２入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段の出力側に接続される第４出力端子と、
を備え、
前記第１、第２、第３、および第４出力端子の各出力端子から出力電圧が出力されるアンプにおいて、
前記第３出力端子の前記第１入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段側と前記第４出力端子の前記第２入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段側とにそれぞれ、あるいは、前記第１出力端子の前記第１入力信号増幅手段の前記正相増幅手段側と前記第２出力端子の前記第２入力信号増幅手段の前記正相増幅手段側とにそれぞれ、抵抗が挿入され、
各前記抵抗と並列に、前記抵抗の両端間の短絡と開放との切り替え操作が可能な短絡開放手段を備えていることを特徴とするアンプ。
【請求項２】
前記出力端子には、４端子ヘッドホンおよび３端子ヘッドホンのプラグが接続可能であり、
前記４端子ヘッドホンが接続される場合は、前記４端子ヘッドホンの前記プラグの各端子が前記出力端子のそれぞれと１対１で接続され、
前記３端子ヘッドホンが接続される場合は、前記３端子ヘッドホンの前記プラグの各端子のうち２つは前記抵抗が挿入されていない２つの前記出力端子と接続され、他の１つは前記抵抗が挿入されている２つの前記出力端子と共通に接続されることを特徴とする請求項１に記載のアンプ。
【請求項３】
前記第１入力信号及び前記第２入力信号は２値量子化信号であり、
前記第１入力信号増幅手段及び前記第２入力信号増幅手段はスイッチング増幅回路であり、
前記第１入力信号増幅手段及び前記第２入力信号増幅手段のそれぞれの前記正相増幅手段及び前記逆相増幅手段の出力にローパスフィルタが接続され、
前記抵抗及び前記短絡開放手段は、前記抵抗が挿入されている前記出力端子と、当該出力端子に対応する前記ローパスフィルタとの間に接続されることを特徴とする請求項１に記載のアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号を出力するディジタルアンプなどのアンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１ビットオーディオアンプに備えられるヘッドホンアンプにはディジタルアンプが用いられる。このディジタルアンプの従来例について図４ないし図１１に基づいて以下に説明する。
【０００３】
ディジタルアンプの第一の従来例について図面を参照して説明する。図４に、特許文献１に記載されている、第一の従来例のディジタルアンプの構成を示す。
【０００４】
図４のディジタルアンプにおいては、２値量子化信号Ｓ１が入力される端子が、スイッチ回路１６の端子１６ａに接続される。また、アナログオーディオ信号Ｓ２が入力される端子が、デルタシグマ変調回路１３を介してスイッチ回路１６の端子１６ｂに接続される。また、１６ビットディジタル信号Ｓ３が入力される端子が、補間回路１４及びデルタシグマ変調回路１５を介してスイッチ回路１６の端子１６ｃに接続される。各端子１６ａ〜１６ｃは、スイッチ回路１６の端子１６ｄと選択的に接続される。
【０００５】
端子１６ｄは演算増幅器１７の非反転入力端子及び演算増幅器１８の反転入力端子に接続される。演算増幅器１７の反転入力端子及び演算増幅器１８の非反転入力端子は接地される。演算増幅器１７の出力端子は、抵抗Ｒ０及びコンデンサＣ０から成るローパスフィルタ１９を介して正相出力端子２１に接続される。上記抵抗Ｒ０の一端は演算増幅器１７の出力端子に接続され、他端は正相出力端子２１に接続される。上記コンデンサＣ０の一端は上記抵抗Ｒ０の他端に接続され、他端は接地される。演算増幅器１８の出力端子は、抵抗Ｒ０及びコンデンサＣ０から成るローパスフィルタ２０を介して逆相出力端子２２に接続される。上記抵抗Ｒ０の一端は演算増幅器１８の出力端子に接続され、他端は逆相出力端子２２に接続される。上記コンデンサＣ０の一端は上記抵抗Ｒ０の他端に接続され、他端は接地される。
【０００６】
このような構成である第一の従来例のディジタルアンプの動作について説明する。アナログオーディオ信号Ｓ２は、デルタシグマ（ΔΣ）変調回路１３によって２値量子化信号に変換される。また、１６ビットディジタル信号Ｓ３は、補間回路１４によって例えば、元のサンプリング周波数のＮ倍のサインプリング周波数の３２ビットディジタル信号に変換される。その３２ビットディジタル信号は、デルタシグマ（ΔΣ）変調回路１５によって２値量子化信号に変換される。したがって、スイッチ回路１６の端子１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃに入力される信号はいずれも２値量子化信号である。
【０００７】
スイッチ回路１６は、制御回路（図示せず）からの制御信号に応じて端子１６ａ〜１６ｃのいずれかを選択し、端子１６ｄと接続する。これにより、２値量子化信号が演算増幅器１７及び１８に入力される。
【０００８】
ここで、演算増幅器１７及び１８に入力される２値量子化信号をＳ[V]とし、演算増幅器１７及び１８のゲインをＡとし、演算増幅器１７及び１８の電源電圧をＶCC[V]とし、演算増幅器１７及び１８の電源電圧の変動をΔＶCC[V]とする。また、演算増幅器１７及び１８は、出力信号の基準電位が電源電圧の半分になるように、電圧レベルシフトを行う。
【０００９】
演算増幅器１７は２値量子化信号を非反転増幅して出力するので、演算増幅器１７の出力信号はＡ×Ｓ＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]となる。一方、演算増幅器１８は２値量子化信号を反転増幅して出力するので、演算増幅器１８の出力信号はＡ×（−Ｓ）＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]となる。
【００１０】
ローパスフィルタ１９は、演算増幅器１７の出力信号の高周波成分を除去し、演算増幅器１７の出力信号の可聴域成分のみを正相出力端子２１に出力する。また、ローパスフィルタ２０は、演算増幅器１８の出力信号の高周波成分を除去し、演算増幅器１８の出力信号の可聴域成分のみを逆相出力端子２２に出力する。
【００１１】
ローパスフィルタ１９及び２０での電圧降下は微少であるので、その電圧降下はないものとみなす。そうすると、正相出力端子２１と逆相出力端子２２との間の電圧は｛Ａ×Ｓ＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２｝−｛Ａ×（−Ｓ）＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２｝[V]であり、Ａ×２Ｓ[V]となる。したがって、ディジタルアンプが出力するオーディオ信号は電源電圧の変動の影響を受けなくなる。もちろん、従来のアナログアンプに設けられていた結合コンデンサを必要としない。
【００１２】
次に、上述した第一の従来例のディジタルアンプを２チャンネルのステレオアンプに適用した場合について図５を参照して説明する。図５のステレオアンプ１０１の演算増幅器には、左チャネル入力信号である２値量子化信号ＳL及び右チャネル入力信号である２値量子化信号ＳRが入力される。同図では、演算増幅器よりも前段側の構成を省略しており、図４の演算増幅器１７・１８以降の構成が左右両チャネル分備えられている。図５の演算増幅器１・３が図４の演算増幅器１７に対応し、図５の演算増幅器２・４が図４の演算増幅器１８に対応し、図５のローパスフィルタ５・７が図４のローパスフィルタ１９に対応し、図５のローパスフィルタ６・８が図４のローパスフィルタ２０に対応し、図５の左チャネル正相出力端子９および右チャネル正相出力端子１１が図４の正相出力端子２１に対応し、図５の左チャネル逆相出力端子１０および右チャネル逆相出力端子１２が図４の逆相出力端子２２に対応している。なお、図５はステレオアンプ１０１の４つの出力端子に４端子ヘッドホンが接続された状態を示している。
【００１３】
２値量子化信号（第１入力信号）ＳLが入力される端子は演算増幅器（正相増幅手段）１の非反転入力端子及び演算増幅器（逆相増幅手段）２の反転入力端子に接続される。演算増幅器１の反転入力端子及び演算増幅器２の非反転入力端子は接地される。演算増幅器１及び２は第１入力信号増幅手段を構成している。この第１入力信号増幅手段は、当該ステレオアンプにおいては２値量子化信号ＳLをスイッチング増幅するスイッチング増幅回路である。
【００１４】
演算増幅器１の出力端子は、抵抗Ｒ０及びコンデンサＣ０から成るローパスフィルタ５を介して左チャネル正相出力端子（第１出力端子）９に接続される。演算増幅器２の出力端子は、抵抗Ｒ０及びコンデンサＣ０から成るローパスフィルタ６を介して左チャネル逆相出力端子（第３出力端子）１０に接続される。
【００１５】
２値量子化信号（第２入力信号）ＳRが入力される端子は演算増幅器（正相増幅手段）３の非反転入力端子及び演算増幅器（逆相増幅手段）４の反転入力端子に接続される。演算増幅器３の反転入力端子及び演算増幅器４の非反転入力端子は接地される。演算増幅器３及び４は第２入力信号増幅手段を構成している。この第２入力信号増幅手段は、当該ステレオアンプにおいては２値量子化信号ＳRをスイッチング増幅するスイッチング増幅回路である。
【００１６】
演算増幅器３の出力端子は、抵抗Ｒ０及びコンデンサＣ０から成るローパスフィルタ７を介して右チャネル正相出力端子（第２出力端子）１１に接続される。演算増幅器４の出力端子は、抵抗Ｒ０及びコンデンサＣ０から成るローパスフィルタ８を介して右チャネル逆相出力端子（第４出力端子）１２に接続される。
【００１７】
このような構成のステレオアンプ１０１は次のように動作する。まず、左チャネル側について説明する。演算増幅器１は２値量子化信号ＳLを非反転増幅して出力するので、演算増幅器１の出力信号はＡ×ＳL＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]となる。一方、演算増幅器２は２値量子化信号ＳLを反転増幅して出力するので、演算増幅器２の出力信号はＡ×（−ＳL）＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]となる。
【００１８】
ローパスフィルタ５は、演算増幅器１の出力信号の高周波成分を除去し、演算増幅器１の出力信号の可聴域成分のみを左チャネル正相出力端子９に出力する。また、ローパスフィルタ６は、演算増幅器２の出力信号の高周波成分を除去し、演算増幅器２の出力信号の可聴域成分のみを左チャネル逆相出力端子１０に出力する。
【００１９】
ローパスフィルタ５及び６での電圧降下は微少であるので、その電圧降下はないものとみなす。そうすると、左チャネル正相出力端子９の出力信号ＳL+はＡ×ＳL＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]になり、左チャネル逆相出力端子１０の出力信号ＳL-はＡ×（−ＳL）＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]になる。
【００２０】
したがって、左チャネル出力オーディオ信号（ＳL+−ＳL-）は、｛Ａ×ＳL＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２｝−｛Ａ×（−ＳL）＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２｝[V]であり、Ａ×２ＳL[V]となる。これにより、左チャネル出力オーディオ信号は電源電圧の変動の影響を受けなくなる。ここで、左チャネル正相出力端子９の出力信号ＳL+及び左チャネル逆相出力端子１０の出力信号ＳL-の電圧波形の一例を図６に示す。なお、図中の破線は基準電位であり、その値は（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]である。
【００２１】
次に、右チャネル側について説明する。演算増幅器３は２値量子化信号ＳRを非反転増幅して出力するので、演算増幅器３の出力信号はＡ×ＳR+（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]となる。一方、演算増幅器４は２値量子化信号ＳRを反転増幅して出力するので、演算増幅器４の出力信号はＡ×（−ＳR）＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]となる。
【００２２】
ローパスフィルタ７は、演算増幅器３の出力信号の高周波成分を除去し、演算増幅器３の出力信号の可聴域成分のみを右チャネル正相出力端子１１に出力する。また、ローパスフィルタ８は、演算増幅器４の出力信号の高周波成分を除去し、演算増幅器４の出力信号の可聴域成分のみを右チャネル逆相出力端子１２に出力する。
【００２３】
ローパスフィルタ７及び８での電圧降下は微少であるので、その電圧降下はないものとみなす。そうすると、右チャネル正相出力端子１１の出力信号ＳR+はＡ×ＳR+（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]になり、右チャネル逆相出力端子１２の出力信号ＳR-はＡ×（−ＳR）＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]になる。
【００２４】
したがって、右チャネル出力オーディオ信号（ＳR+−ＳR-）は、｛Ａ×ＳR+（ＶCC＋ΔＶCC）／２｝−｛Ａ×（−ＳR）＋（ＶCC＋ΔＶCC）／２｝[V]であり、Ａ×２ＳR[V]となる。これにより、右チャネル出力オーディオ信号は電源電圧の変動の影響を受けなくなる。ここで、右チャネル正相出力端子１１の出力信号ＳR+及び右チャネル逆相出力端子１２の出力信号ＳR-の電圧波形の一例を図６に示す。なお、図中の破線は基準電位であり、その値は（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]である。
【００２５】
そして、図５のステレオアンプ１０１の出力端子には４端子ヘッドホンが接続されている。４端子ヘッドホンのプラグの構成を図７に示す。当該プラグは、プラグ先端側から、左チャネル用正端子２８、右チャネル用正端子２９、左チャネル用負端子３０、および、右チャネル用負端子３１を備えている。このプラグがステレオアンプ１０１に挿入されると、左チャネル用正端子２８は左チャネル正相出力端子９に接続され、左チャネル用負端子３０が左チャネル逆相出力端子１０に接続され、右チャネル用正端子２９が右チャネル正相出力端子１１に接続され、右チャネル用負端子３１が右チャネル逆相出力端子１２に接続される。
【００２６】
したがって、図５に示すように、ステレオヘッドホンの左チャネルのボイス・コイルの抵抗成分である抵抗Ｒ３の一端が左チャネル正相出力端子９に接続され、抵抗Ｒ３の他端が左チャネル逆相出力端子１０に接続され、ステレオヘッドホンの右チャネルのボイス・コイルの抵抗成分である抵抗Ｒ４の一端が右チャネル正相出力端子１１に接続され、抵抗Ｒ４の他端が右チャネル逆相出力端子１２に接続される。
【００２７】
抵抗Ｒ３の両端にＡ×２ＳL[V]が印加され、Ａ×２ＳL[V]である左チャネル出力オーディオ信号に応じた音圧が左チャネルのボイス・コイルから発生する。また、抵抗Ｒ４の両端にＡ×２ＳR[V]が印加され、Ａ×２ＳR[V]である右チャネル出力オーディオ信号に応じた音圧が右チャネルのボイス・コイルから発生する。
【００２８】
このように図５のステレオアンプ１０１に４端子ヘッドホンを接続する場合、不具合は起こらない。しかしながら、図５のステレオアンプ１０１に３端子ヘッドホンを接続すると、以下のような問題が生じる。図８に３端子ヘッドホンのプラグの構成を示す。当該プラグは、プラグ先端側から、左チャネル用正端子３２、右チャネル用正端子３３、および、共通端子３４を備えている。このプラグが図５のステレオアンプ１０１に挿入されると、左チャネル用正端子３２が左チャネル正相出力端子９に接続され、右チャネル用正端子３３が右チャネル正相出力端子１１に接続され、共通端子３４が左チャネル逆相出力端子１０および右チャネル逆相出力端子１２に接続される。
【００２９】
したがって、左チャネル逆相出力端子１０と右チャネル逆相出力端子１２とが短絡接続されることになる。あるいは、当該プラグの参照符３２で表される端子が負端子であって左チャネル逆相出力端子１０に接続され、参照符３３で表される端子が負端子であって右チャネル逆相出力端子１２に接続され、参照符３４で表される共通端子が左チャネル正相出力端子９および右チャネル正相出力端子１１に接続されるならば、左チャネル正相出力端子９と右チャネル正相出力端子１１とが短絡接続されることになる。以下の説明においては、３端子ヘッドホンを接続すると、左チャネル逆相出力端子１０と右チャネル逆相出力端子１２とが短絡接続されるものとする。
【００３０】
左チャネル逆相出力端子１０の出力信号ＳL-と右チャネル逆相出力端子１２の出力信号ＳR-とは異なる電圧値をとる（図６参照）。また、通常、オーディオ信号をヘッドホン等の音声出力手段に出力するアンプの出力抵抗はほぼ零と考えてよい。
【００３１】
左チャネル逆相出力端子１０と右チャネル逆相出力端子１２とが短絡接続されると、左チャネル逆相出力端子１０と右チャネル逆相出力端子１２との間に大きな短絡電流が流れ、最悪の場合アンプが破損してしまう。また、アンプが破損しない場合でも左チャネル逆相出力端子１０の出力信号ＳL-と右チャネル逆相出力端子１２の出力信号ＳR-との中間レベルの信号が生成されるため大きなクロストークが発生してしまう。
【００３２】
そこで、３端子のヘッドホンを接続しても不具合が起こらないステレオアンプが実現された。このような第二の従来例のステレオアンプ１０２を図９に示す。なお、図５と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。なお、同図は３端子ヘッドホンが接続されている状態を示している。
【００３３】
第二の従来例のステレオアンプ１０２では、ローパスフィルタ６と左チャネル逆相出力端子１０との間に抵抗Ｒ１を設け、ローパスフィルタ８と右チャネル逆相出力端子１２との間に抵抗Ｒ２を設ける。なお、抵抗Ｒ１の抵抗値は抵抗Ｒ３の抵抗値と等しくし、抵抗Ｒ２の抵抗値は抵抗Ｒ４の抵抗値と等しくする。
【００３４】
第二の従来例のステレオアンプ１０２には３端子ヘッドホンが接続されるので、左チャネル逆相出力端子１０と右チャネル逆相出力端子１２とが短絡接続されることになる。
【００３５】
第二の従来例のステレオアンプ１０２の出力端子から出力される信号ＳL+、ＳL-、ＳR+、及びＳR-の電圧波形、ローパスフィルタ６の出力信号ＳL-’の電圧波形、並びにローパスフィルタ８の出力信号ＳR-’の電圧波形を図１０に示す。なお、図中の破線は基準電位であり、その値は（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]である。
【００３６】
左チャネル正相出力端子９の出力信号ＳL+とローパスフィルタ６の出力信号ＳL-’とは互いに位相が１８０°異なる信号である。また、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ３の抵抗値とが等しいので、左チャネル逆相出力端子１０の電位は、左チャネル正相出力端子９とローパスフィルタ６の出力側との中間電位になる。したがって、左チャネル逆相出力端子１０の出力信号ＳL-は（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]になる。
【００３７】
右チャネル正相出力端子１１の出力信号ＳR+とローパスフィルタ８の出力信号ＳR-’とは互いに位相が１８０°異なる信号である。また、抵抗Ｒ２の抵抗値と抵抗Ｒ４の抵抗値とが等しいので、右チャネル逆相出力端子１２の電位は、右チャネル正相出力端子１１とローパスフィルタ８の出力側との中間電位になる。したがって、右チャネル逆相出力端子１２の出力信号ＳR-は（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]になる。
【００３８】
左チャネル逆相出力端子１０の電位と右チャネル逆相出力端子１２の電位とが等しいので、左チャネル逆相出力端子１０と右チャネル逆相出力端子１２とが短絡接続されてもアンプが破損するおそれがなく、クロストークも発生しない。すなわち、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とは、左チャネル逆相出力端子１０の電位と右チャネル逆相出力端子１２の電位とを等しくするための電圧降下を生成し、アンプの平衡出力を正常に保つ平衡用抵抗として機能する。
【００３９】
また、左チャネル出力オーディオ信号（ＳL+−ＳL-）はＡ×ＳL[V]となり、右チャネル出力オーディオ信号（ＳR+−ＳR-）はＡ×ＳR[V]となる。したがって、第二の従来例のステレオアンプ１０２は、第一の従来例のステレオアンプ１０１と同様に電源電圧の変動の影響を受けないアンプである。
【００４０】
さらにこの構成で４端子ヘッドホンを接続したものは、図１１となる。この場合、当然のことながらオーディオ性能上の不具合は生じない。第二の従来例のステレオアンプ１０２も特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−８７０６４号公報（平成１５（２００３）年３月２０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４１】
ところが、第二の従来例のアンプにおいては図１１に示すように４端子ヘッドホン接続時にヘッドホン負荷と直列に抵抗Ｒ１・Ｒ２という抵抗負荷が入る。したがって、ボイスコイルの磁気エネルギーの消費量を無視できるとすると、ローパスフィルタ５及び６並びにローパスフィルタ７及び８の出力から供給される電力のうち４端子ヘッドホンの抵抗Ｒ３並びに抵抗Ｒ４で消費される電力の割合で決まる電力効率が、抵抗負荷がない場合に比べて半分になってしまっていた。言い換えれば、ヘッドホンに同じ電圧を発生させるためにはアンプの出力電圧を２倍にしなければならないという課題があった。この場合、４端子ヘッドホンの抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１とで消費される電力、並びに、４端子ヘッドホンの抵抗Ｒ４とＲ２とで消費される電力は、第一の従来例のステレオアンプ１０１の２倍となってしまう。
【００４２】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、４つの出力端子のうちの２つを正常に短絡接続可能とするとともに、当該短絡接続を行わないときに電力効率を低下させずに済むアンプを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４３】
本発明のアンプは、上記課題を解決するために、第１入力信号を非反転増幅して出力する正相増幅手段及び第１入力信号を反転増幅して出力する逆相増幅手段からなる第１入力信号増幅手段と、第２入力信号を非反転増幅して出力する正相増幅手段及び第２入力信号を反転増幅して出力する逆相増幅手段からなる第２入力信号増幅手段と、前記第１入力信号増幅手段の前記正相増幅手段の出力側に接続される第１出力端子と、前記第２入力信号増幅手段の前記正相増幅手段の出力側に接続される第２出力端子と、前記第１入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段の出力側に接続される第３出力端子と、前記第２入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段の出力側に接続される第４出力端子と、を備え、前記第１、第２、第３、および第４出力端子の各出力端子から出力電圧が出力されるアンプにおいて、前記第３出力端子の前記第１入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段側と前記第４出力端子の前記第２入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段側とにそれぞれ、あるいは、前記第１出力端子の前記第１入力信号増幅手段の前記正相増幅手段側と前記第２出力端子の前記第２入力信号増幅手段の前記正相増幅手段側とにそれぞれ、抵抗が挿入され、各前記抵抗と並列に、前記抵抗の両端間の短絡と開放との切り替え操作が可能な短絡開放手段を備えていることを特徴としている。
【００４４】
上記の発明によれば、抵抗が挿入されている側の２つの出力端子どうしが短絡接続される場合に、短絡開放手段を抵抗の両端間を開放する状態に切り替えることにより、当該２つの出力端子のそれぞれに流れる電流は全て抵抗に流れる。従って、当該抵抗は、短絡接続された２つの出力端子の電位を等しくするための電圧降下を生成するので、２つの出力端子間の短絡接続を問題なく実現することができる。また、抵抗が挿入されている側の２つの出力端子どうしが短絡接続されない場合には、短絡開放手段を抵抗の両端間を短絡する状態に切り替えることにより、当該抵抗での電力消費を行わないようにすることができる。
【００４５】
以上により、４つの出力端子のうちの２つを正常に短絡接続可能とするとともに、当該短絡接続を行わないときに電力効率を低下させずに済むアンプを実現することができるという効果を奏する。
【００４６】
本発明のアンプは、上記課題を解決するために、前記出力端子には、４端子ヘッドホンおよび３端子ヘッドホンのプラグが接続可能であり、前記４端子ヘッドホンが接続される場合は、前記４端子ヘッドホンの前記プラグの各端子が前記出力端子のそれぞれと１対１で接続され、前記３端子ヘッドホンが接続される場合は、前記３端子ヘッドホンの前記プラグの各端子のうち２つは前記抵抗が挿入されていない２つの前記出力端子と接続され、他の１つは前記抵抗が挿入されている２つの前記出力端子と共通に接続されることを特徴としている。
【００４７】
上記の発明によれば、４端子ヘッドホン接続時には抵抗を用いないので電力効率がよく、さらに３端子ヘッドホン接続時は抵抗が平衡用抵抗として機能するので従来と変わらないセパレーション等のオーディオ性能を確保することのできるアンプを実現することができるという効果を奏する。
【００４８】
本発明のアンプは、上記課題を解決するために、前記第１入力信号及び前記第２入力信号は２値量子化信号であり、前記第１入力信号増幅手段及び前記第２入力信号増幅手段はスイッチング増幅回路であり、前記第１入力信号増幅手段及び前記第２入力信号増幅手段のそれぞれの前記正相増幅手段及び前記逆相増幅手段の出力にローパスフィルタが接続され、前記抵抗及び前記短絡開放手段は、前記抵抗が挿入されている前記出力端子と、当該出力端子に対応する前記ローパスフィルタとの間に接続されることを特徴としている。
【００４９】
上記の発明によれば、２値量子化信号をスイッチング増幅回路で増幅してからローパスフィルタで２値量子化信号をアナログ信号に変換して４つの出力端子から出力するステレオのディジタルアンプにおいて、４つの出力端子のうちの２つを正常に短絡接続可能とするとともに、当該短絡接続を行わないときに電力効率を低下させないようにすることができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００５０】
本発明のアンプは、以上のように、前記第３出力端子の前記第１入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段側と前記第４出力端子の前記第２入力信号増幅手段の前記逆相増幅手段側とにそれぞれ、あるいは、前記第１出力端子の前記第１入力信号増幅手段の前記正相増幅手段側と前記第２出力端子の前記第２入力信号増幅手段の前記正相増幅手段側とにそれぞれ、抵抗が挿入され、各前記抵抗と並列に、前記抵抗の両端間の短絡と開放とを切り替える短絡開放手段を備えている。
【００５１】
それゆえ、４つの出力端子のうちの２つを正常に短絡接続可能とするとともに、当該短絡接続を行わないときに電力効率を低下させずに済むアンプを実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明の一実施形態について図１ないし図３に基づいて説明すると以下の通りである。なお、前記従来の技術で説明した構成と同じ部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態のステレオアンプ（アンプ）５１を図１に示す。ステレオアンプ５１は、図９及び図１１のステレオアンプ１０２において、抵抗Ｒ１に並列にスイッチ（短絡開放手段）ＳＷ１３を、抵抗Ｒ２に並列にスイッチ（短絡開放手段）ＳＷ１４をそれぞれ設けた構成である。これにより、左チャネル逆相出力端子１０は、抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１３とからなる並列回路の一端に接続され、右チャネル逆相出力端子１２は、抵抗Ｒ２とスイッチＳＷ１４とからなる並列回路の一端に接続される。すなわち、当該並列回路は、左チャネル逆相出力端子１０と当該出力端子に対応するローパスフィルタ６との間、及び、右チャネル逆相出力端子１２と当該出力端子に対応するローパスフィルタ８との間に接続される。スイッチＳＷ１３及びＳＷ１４の開閉はユーザの意思により設定可能である。
【００５３】
次に、３端子ヘッドホンを接続した場合のステレオアンプ５１の状態について説明する。
【００５４】
３端子ヘッドホンは図８と同じものであり、ステレオアンプ５１に３端子ヘッドホンが接続されると、前述と同様、３端子ヘッドホンのプラグの各端子のうち２つは左チャネル正相出力端子９と右チャネル正相出力端子１１とに１つずつが接続され、他の１つの端子は左チャネル逆相出力端子１０および右チャネル逆相出力端子１２に共通に接続される。なお、抵抗Ｒ１が左チャネル正相出力端子９側に挿入され、抵抗Ｒ２が右チャネル正相出力端子１１側に挿入される構成もあり得るので、一般には、３端子ヘッドホンのプラグの各端子のうち２つは抵抗Ｒ１及びＲ２が挿入されていない２つの出力端子と接続され、他の１つは抵抗Ｒ１及びＲ２が挿入されている２つの出力端子と共通に接続される。
【００５５】
そして、ステレオアンプ５１に３端子ヘッドホンを接続した場合、ユーザの意思によりスイッチＳＷ１３およびスイッチＳＷ１４を開放する。この状態を図２に示す。このとき、左チャネル逆相出力端子１０を流れる電流は全て抵抗Ｒ１を流れ、右チャネル逆相出力端子１２を流れる電流は全て抵抗Ｒ２を流れる。抵抗Ｒ１及びＲ２は平衡用抵抗として機能する。このため全体の回路図は第二の従来例の図９と同じになる。このときは、左チャネル逆相出力端子１０と右チャネル逆相出力端子１２とが短絡接続されることになる。
【００５６】
図２の場合のステレオアンプ５１の各出力端子から出力される信号ＳL+、ＳL-、ＳR+、及びＳR-の電圧波形、ローパスフィルタ６の出力信号ＳL-’の電圧波形、並びにローパスフィルタ８の出力信号ＳR-’の電圧波形は図１０と同じになる。なお、図中の破線は基準電位であり、その値は（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]である。
【００５７】
左チャネル正相出力端子９の出力信号ＳL+とローパスフィルタ６の出力信号ＳL-’とは互いに位相が１８０°異なる信号である。また、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ３の抵抗値とが等しいので、左チャネル逆相出力端子１０の電位は、左チャネル正相出力端子９とローパスフィルタ６の出力側との中間電位になる。したがって、左チャネル逆相出力端子１０の出力信号ＳL-は（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]になる。
【００５８】
右チャネル正相出力端子１１の出力信号ＳR+とローパスフィルタ８の出力信号ＳR-’とは互いに位相が１８０°異なる信号である。また、抵抗Ｒ２の抵抗値と抵抗Ｒ４の抵抗値とが等しいので、右チャネル逆相出力端子１２の電位は、右チャネル正相出力端子１１とローパスフィルタ８の出力側との中間電位になる。したがって、右チャネル逆相出力端子１２の出力信号ＳR-は（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]になる。
【００５９】
左チャネル逆相出力端子１０の電位と右チャネル逆相出力端子１２の電位とが等しいので、左チャネル逆相出力端子１０と右チャネル逆相出力端子１２とが短絡接続されてもアンプが破損するおそれがなく、クロストークも発生しない。
【００６０】
また、左チャネル出力オーディオ信号（ＳL+−ＳL-）はＡ×ＳL[V]となり、右チャネル出力オーディオ信号（ＳR+−ＳR-）はＡ×ＳR[V]となる。したがって、３端子ヘッドホンを接続した本実施の形態のステレオアンプ５１は、第一の従来例のステレオアンプ１０１と同様に電源電圧の変動の影響を受けないアンプである。
【００６１】
次に、４端子ヘッドホンを接続した場合のステレオアンプ５１の状態について説明する。
【００６２】
４端子ヘッドホンは図７と同じものであり、ステレオアンプ５１に４端子ヘッドホンが接続されると、前述と同様、４端子ヘッドホンのプラグの各端子はステレオアンプ５１の出力端子のそれぞれと１対１で接続される。
【００６３】
そして、ステレオアンプ５１に４端子ヘッドホンを接続した場合、ユーザの意思によりスイッチＳＷ１３およびスイッチＳＷ１４を閉じる。この状態を図３に示す。このとき、左チャネル逆相出力端子１０を流れる電流は全てスイッチＳＷ１３を流れ、右チャネル逆相出力端子１２を流れる電流は全てスイッチＳＷ１４を流れる。このため全体の回路図は第一の従来例のステレオアンプ１０１を表す図５と同じになる。
【００６４】
また、左チャネル正相出力端子９の出力信号ＳL+、左チャネル逆相出力端子１０の出力信号ＳL-、右チャネル正相出力端子１１の出力信号ＳR+、および、右チャネル逆相出力端子１２の出力信号ＳR-の電圧波形は図６と同じになる。なお、図中の破線は基準電位であり、その値は（ＶCC＋ΔＶCC）／２[V]である。
【００６５】
このため、第二の従来例のステレオアンプ１０２に４端子ヘッドホンを接続した場合の図１１に比べてヘッドホンと直列に挿入される抵抗がなくなりステレオアンプ５１の出力電圧が全てヘッドホンにかかることとなる。このため、第二の従来例のステレオアンプ１０２と比べて電力効率を２倍とすることができる。そして、当然のことながら４端子ヘッドホンを接続しても何ら不具合は生じない。
【００６６】
以上により、４端子ヘッドホン接続時には電力効率がよく、さらに３端子ヘッドホン接続時には従来と変わらないセパレーション等のオーディオ性能を確保することのできるアンプを実現することができる。
【００６７】
また、スイッチＳＷ１３及びＳＷ１４としては、機械的なスイッチやＭＯＳトランジスタを使用した電気的なスイッチ等、抵抗Ｒ１及びＲ２の両端間の短絡と開放との切り替え操作が可能なものであれば何でもよい。また、この切り替え操作は、ユーザの直接的な機械的操作や電気的操作の他、何らかの検出に基づいて制御信号がスイッチＳＷ１３及びＳＷ１４に指示を行うことにより行われるものを一般に含む。例えば、ヘッドホンのプラグがアンプに挿入される過程でプラグの端子配置を検出して４端子であるか３端子であるかを判別し、制御信号を生成することが可能である。
【００６８】
また、上述した本実施の形態のステレオアンプ５１は２値量子化信号を入力するディジタルアンプであるが、これをアナログオーディオ信号を入力するアナログアンプの形態としてもよい。アナログオーディオ信号を入力する場合も、２値量子化信号を入力する場合と同様の効果を奏する。
【００６９】
また、本実施の形態では１ビットオーディオアンプのディジタルアンプについての例を示したので、演算増幅器１及び２の後段にローパスフィルタ５及び６が設けられ、演算増幅器３及び４の後段にローパスフィルタ７及び８が設けられているが、抵抗とスイッチとが並列に接続される構成を用いて、２つの正相出力端子間あるいは２つの逆相出力端子間の短絡接続を正常に実現させるという機能を達成する上では、これらのローパスフィルタは必ずしも必要ではない。演算増幅器と正相あるいは逆相出力端子との間に他の回路要素がある場合も同様である。
【００７０】
従って、この意味では、第１出力端子（実施の形態では左チャネル正相出力端子９）は第１入力信号増幅手段の正相増幅手段（実施の形態では演算増幅器１）の出力側に接続されていればよく、第２出力端子（実施の形態では右チャネル正相出力端子１１）は第２入力信号増幅手段の正相増幅手段（実施の形態では演算増幅器３）の出力側に接続されていればよく、第３出力端子（実施の形態では左チャネル逆相出力端子１０）は第１入力信号増幅手段の逆相増幅手段（実施の形態では演算増幅器２）の出力側に接続されていればよく、第４出力端子（実施の形態では右チャネル逆相出力端子１２）は第２入力信号増幅手段の逆相増幅手段（実施の形態では演算増幅器４）の出力側に接続されていればよい。各増幅手段の出力端子と第１〜第４出力端子との間に介在する要素は、抵抗とスイッチとの上記並列回路以外にあってもなくてもよい。
【００７１】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、１ビットオーディオアンプなど、４端子および３端子ヘッドホンが接続可能なアンプに好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、ステレオアンプの要部構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１のステレオアンプに３端子ヘッドホンが接続された状態を示す回路ブロック図である。
【図３】図１のステレオアンプに４端子ヘッドホンが接続された状態を示す回路ブロック図である。
【図４】従来技術を示すものであり、アンプの要部構成を示す回路ブロック図である。
【図５】図４のアンプを用いて構成した第一の例のステレオアンプに４端子ヘッドホンが接続された状態を示す回路ブロック図である。
【図６】図５のステレオアンプの各箇所における信号の波形を示す波形図である。
【図７】４端子ヘッドホンのプラグの構成を示す側面図である。
【図８】３端子ヘッドホンのプラグの構成を示す側面図である。
【図９】第一の例を変形した第二の例のステレオアンプに３端子ヘッドホンが接続された状態を示す回路ブロック図である。
【図１０】図９のステレオアンプの各箇所における信号の波形を示す波形図である。
【図１１】図９のステレオアンプに４端子ヘッドホンが接続された状態を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００７４】
１          演算増幅器（正相増幅手段）
２          演算増幅器（逆相増幅手段）
３          演算増幅器（正相増幅手段）
４          演算増幅器（逆相増幅手段）
５〜８      ローパスフィルタ
９          左チャネル正相出力端子（第１出力端子）
１０        左チャネル逆相出力端子（第３出力端子）
１１        右チャネル正相出力端子（第２出力端子）
１２        右チャネル逆相出力端子（第４出力端子）
５１        ステレオアンプ（アンプ）
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
ＳL         ２値量子化信号（第１入力信号）
ＳR         ２値量子化信号（第２入力信号）
ＳＷ１３、ＳＷ１４
スイッチ（短絡開放手段）
【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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