(57)【要約】【課題】  アナログ信号およびディジタル信号を１ビットディジタルアンプに入力する前にそれぞれの信号を切り替えてボリューム制御する装置において、部品削減によって基板レイアウトの自由度を向上させる。【解決手段】  ディジタルインターフェースレシーバ１０でディジタル信号から取り出されたＰＣＭ信号をマイクロコンピュータ１３で設定された調整値に基づいてＰＣＭ信号のレベルを調整する。このＰＣＭ信号を１ビット信号変換回路１２により２系統の平衡１ビット信号に変換し、振幅変換回路８で振幅変換されて１ビットアンプ部９にて増幅する。ディジタル信号をＰＣＭ信号の状態でレベル調整するので、平衡１ビット信号に変換してからレベル調整する構成に比べて、レベル調整系統を１系統に減少させることができ、アナログ信号とレベル調整器を共用するために必要であったレベル調整器への入力切り替えのための部品を削減できる。【選択図】  図１
2006080685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣＭ信号であるディジタル信号の信号レベルを調整するディジタルレベル調整手段と、
アナログ信号の信号レベルを調整するアナログレベル調整手段と、
前記両レベル調整手段のいずれか一方からの信号を選択する選択手段と、
選択された信号をΔΣ変調して出力する出力手段とを備え、
前記ディジタルレベル調整手段は、
前記ディジタル信号のレベルを設定するレベル設定手段と、
前記ディジタル信号のレベルを前記レベル設定手段によって設定されたレベルに調整する調整手段と、
前記調整手段によってレベル調整された信号を１ビット信号に変換し平衡出力する１ビット信号変換手段とを備え、
前記選択手段は、
アナログ信号選択時に前記アナログレベル調整手段から前記出力手段に前記アナログ信号を出力する一方、ディジタル信号選択時に前記アナログレベル調整手段から前記出力手段への前記アナログ信号の出力を停止するアナログ出力切替手段と、
ディジタル信号選択時に前記調整手段から前記ディジタル信号を出力する一方、アナログ信号選択時に前記調整手段からの前記ディジタル信号の出力を停止するディジタル出力切替手段とを備えていることを特徴とするボリューム制御装置。
【請求項２】
前記ディジタルレベル調整手段は、前記１ビット信号変換手段からの平衡１ビット信号のレベルを減衰する減衰手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のボリューム制御装置。
【請求項３】
前記ディジタルレベル調整手段は、所定の直流電圧を前記レベル設定手段によって設定されたレベルに応じてレベル調整する直流レベル調整手段と、該直流レベル調整手段により調整される出力レベル範囲内の所定レベルの直流電圧を出力する電圧出力手段と、前記減衰手段からの平衡１ビット信号の振幅を、前記直流レベル調整手段または前記電圧出力手段からの直流電圧に基づいて定まる、より大きい振幅に変換する振幅変換手段とを備えていることを特徴とする請求項２に記載のボリューム制御装置。
【請求項４】
前記選択手段は、前記ディジタル出力切替手段の代わりに、ディジタル信号選択時に前記直流レベル調整手段および前記電圧出力手段から前記振幅変換手段へ直流電圧を入力する一方、アナログ信号選択時に前記振幅変換手段への前記直流電圧の入力を停止する電圧入力切替手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載のボリューム制御装置。
【請求項５】
前記調整手段は、所定レベルを超えると出力の変化を停止するリミッター機能を有し、リミッター値を前記レベル設定手段によって設定されたレベルに対応して設定することを特徴とする請求項１に記載のボリューム制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ信号およびディジタル信号を１ビット信号（ＰＤＭ信号）に変換して増幅する前段でボリュームを制御するボリューム制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アナログ入力手段とディジタルインターフェース等のディジタル入力手段とを備える１ビットステレオ増幅器における音量調整の制御については、例えば、特許文献１のような装置によって行なわれる。特許文献１に記載された１ビットデジィタルアンプでは、アナログ信号とデジタル信号とでそれぞれボリューム調整器と、アナログ信号とディジタル信号とをそれぞれのボリューム調整器に個々に導くスイッチとを設けている。このスイッチは、アナログ信号またはディジタル信号（パルス密度変調（ＰＤＭ）信号；以後１ビット信号と称する）のいずれか一方を選択的にボリューム調整器に入力するように連動して制御される。
【０００３】
このようなボリューム制御装置の詳細を、図７に基づいて説明する。
【０００４】
まず、アナログ入力端子１０１に入力されたアナログ信号は、バッファアンプ１０３を通して切替スイッチ１０４に入力される。切替スイッチ１０４〜１０７は、信号の入出力経路を切り替えるスイッチであり、アナログとディジタルのファンクションに応じてコモン端子Ｃに接続される接点が切り替わる。この切替スイッチ１０４〜１０７は、アナログ端子Ａ、ディジタル端子Ｄおよびコモン端子Ｃをそれぞれ有しており、コモン端子Ｃとアナログ端子Ａまたはデジタル端子Ｄとの接続がマイクロコンピュータ１０８の制御によって切り替えられる。
【０００５】
切替スイッチ１０４に入力されたアナログ信号は、アナログファンクション時にはコモン端子Ｃを通してボリューム調整器１０９に導かれる。ボリューム調整器１０９では、音量調整の為に信号の大きさが可変される。ボリューム調整器１０９，１１０は連動して変化する。なお、図７の装置は、信号の１チャンネル当たりの構成であるが、２チャンネルの構成である場合、連動には４個（２倍）のボリューム調整器が必要である。
【０００６】
ボリューム調整器１０９でその振幅の大きさが調整された信号は、切替スイッチ１０５を通して１ビットアンプ部１１１のアナログ入力端子１１１ａに導かれ、１ビットアンプ部１１１で増幅される。増幅されたアナログ信号は、スピーカ１２１で音声に変換される。
【０００７】
次に、ディジタルファンクション時におけるディジタル信号の経路について説明する。
【０００８】
ディジタル入力端子１０２に入力されたディジタル入力信号は、ディジタルインターフェースレシーバ（図中、ＤＩＲ）１１２によってＰＣＭ信号がとり出され、さらに１ビット信号変換回路１１３で１ビット信号に変換される。ディジタルファンクションでは、切替スイッチ１０４〜１０７がディジタル接点接続モードになっている為、１ビット信号変換回路１１３から出力された１ビット信号は、２つの平衡信号として１ビットレベル調整抵抗Ｒ１０１，Ｒ１０２を介して出力される。これらの平衡信号は、切替スイッチ１０４〜１０７およびボリューム調整器１０９，１１０でボリューム調整された後、１ビットゲイン調整抵抗Ｒ１０３，Ｒ１０４を通して１ビット差動入力端子１１１ｂ，１１１ｃから１ビットアンプ部１１１に入力され、ここで増幅された後、スピーカ１２１で音声に変換される。
【特許文献１】特開２０００−３３２５５３号公報（２０００年１１月３０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、１ビット（ｂｉｔ）信号を１ビットアンプ部１１１のディジタル入力部に入力するには平衡信号（差動信号）の形態をとり、１ビット差動入力端子１１１ｂ，１１１ｃへと入力される。その為、信号線は、１チャンネル当りで２本必要であり、２チャンネルであれば４本必要となる。同様に、１個のボリューム調整器で２チャンネル制御するには、その内部に４個の連動ボリューム素子が必要となる。このため、その素子の個数の制限からアナログ信号と１ビット信号とで連動ボリューム素子を共用使用しなければならなかった。しかしながら、連動ボリューム素子を共用するにはアナログファンクションとディジタルファンクションとで連動ボリューム素子への入力を切り替える必要がある。これにより、切替用の部品とそれを制御する回路、さらには信号線をボリュームや切替用部品の周辺に集約する為の信号用線材等も必要となるので、基板レイアウト上の自由度を束縛していた。
【００１０】
また、１ビットアンプ部１１１の入力の前には、通常、リミッター部が必要であるが、それが回路の共用性からディジタルアッテネーター回路の内部に組み込まれる。しかも、そのリミッター部の後段に１ビット信号の振幅を可変する振幅変換回路を配置するような回路構成が利用されることがある。このような回路構成では、リミッター部の後段の利得がボリューム素子の位置で変るので（１ビット信号の振幅が変るために利得が変る）リミッター部の働きが損なわれるという不都合がある。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、切替回路などの部品の削減を図ることにより、基板レイアウトの自由度を向上させることのできるボリューム制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るボリューム制御装置は、上記の課題を解決するために、ＰＣＭ信号であるディジタル信号の信号レベルを調整するディジタルレベル調整手段と、アナログ信号の信号レベルを調整するアナログレベル調整手段と、前記両レベル調整手段のいずれか一方からの信号を選択する選択手段と、選択された信号をΔΣ変調して出力する出力部とを備え、前記ディジタルレベル調整手段が、前記ディジタル信号のレベルを設定するレベル設定手段と、前記ディジタル信号のレベルを前記レベル設定手段によって設定されたレベルに調整する調整手段と、前記調整手段によってレベル調整された信号を１ビット信号に変換し平衡出力する１ビット信号変換手段とを備え、前記選択手段が、アナログ信号選択時に前記アナログレベル調整手段から前記出力手段に前記アナログ信号を出力する一方、ディジタル信号選択時に前記アナログレベル調整手段から前記出力手段への前記アナログ信号の出力を停止するアナログ出力切替手段と、ディジタル信号選択時に前記調整手段から前記ディジタル信号を出力する一方、アナログ信号選択時に前記調整手段からの前記ディジタル信号の出力を停止するディジタル出力切替手段とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成では、ディジタルレベル調整手段において、調整手段がレベル設定手段によって設定されたレベルにディジタル信号のレベルをＰＣＭ信号の状態で調整すると、レベル調整されたディジタル信号が１ビット信号変換手段によって１ビット信号に変換され、かつ平衡出力される。このとき、平衡出力されるのは、正相成分および逆相信号の２つの１ビット信号となる。一方、アナログ信号は、アナログレベル調整手段によってレベル調整される。
【００１４】
アナログ信号選択時、選択手段は、アナログ出力切替手段によって、アナログレベル調整手段から出力手段に前記アナログ信号を出力する一方、ディジタル出力切替手段によって、調整手段からのディジタル信号の出力を停止する。これにより、出力手段には、アナログ信号が入力される。このアナログ信号は、出力手段によってΔΣ変調されて出力される。
【００１５】
ディジタル信号選択時、選択手段は、アナログ出力切替手段によって、アナログレベル調整手段から出力手段へのアナログ信号の出力を停止する一方、ディジタル出力切替手段によって、調整手段からディジタル信号を出力する。これにより、１ビット信号変換手段から出力手段に平衡１ビット信号が入力される。この平衡１ビット信号は、出力手段によってΔΣ変調されて出力される。１ビット信号は、通常ΔΣ変調によって得られるので、平衡１ビット信号は、出力手段でΔΣ変調が施されても同じ平衡１ビット信号として出力される。
【００１６】
このように、ディジタルレベル調整手段が、平衡１ビット信号に変換されてからではなくそれ以前のＰＣＭ信号の状態で、調整手段によってディジタル信号のレベルを調整するので、レベル調整が１系統になる。これにより、平衡１ビット信号に変換された状態でレベル調整していた従来の構成のようなボリューム調整器１０９，１１０への入力を切り替えるための切替スイッチ１０４，１０６（図７参照）を必要としない。
【００１７】
前記ボリューム制御装置において、前記ディジタルレベル調整手段は、前記１ビット信号変換手段からの平衡１ビット信号のレベルを減衰する減衰手段を備えていることが好ましい。
【００１８】
このような構成では、平衡１ビット信号のレベルを減衰手段によって減衰することで、ボリュームが小さくなるようにディジタル信号がレベル調整されるときに、調整手段や１ビット信号変換手段による処理時に受けるノイズの影響を少なくすることができる。
【００１９】
前記ボリューム制御装置において、前記ディジタルレベル調整手段は、所定の直流電圧を前記レベル設定手段によって設定されたレベルに応じてレベル調整する直流レベル調整手段と、該直流レベル調整手段により調整される出力レベル範囲内の所定レベルの直流電圧を出力する電圧出力手段と、前記減衰手段からの平衡１ビット信号の振幅を、前記直流レベル調整手段または前記電圧出力手段からの直流電圧に基づいて定まる、より大きい振幅に変換する振幅変換手段とを備えていることが好ましい。
【００２０】
このような構成では、減衰手段からの平衡１ビット信号の振幅が、振幅変換手段によって、直流レベル調整手段でレベル調整された直流電圧または電圧出力手段から出力された直流電圧で定まる、より大きい振幅に変換される。このとき、直流レベル調整手段からの直流電圧が電圧出力手段からの直流電圧より大きければ、直流レベル調整手段からの直流電圧に基づいて振幅が変換される。また、電圧出力手段からの直流電圧が直流レベル調整手段からの直流電圧より大きければ、電圧出力手段からの直流電圧に基づいて振幅が変換される。
【００２１】
これにより、ボリュームが大きくなるように設定手段によってレベルが設定されたときには、直流レベル調整手段も同様に直流電圧のレベルを大きく調整する。一方、ボリュームが小さくなるように設定手段によってレベルが設定されたときには、直流レベル調整手段も同様に直流電圧のレベルを小さく調整するが、その直流電圧が電圧出力手段の出力レベルより小さければ、その出力レベルに基づいて振幅変換手段で振幅が変換される。それゆえ、ボリュームの大小に関わらず、平衡１ビット信号の振幅が振幅変換手段の変換によって増大することになり、前述のノイズの影響ができるだけ小さくなるように減衰手段によって平衡１ビット信号のレベルが減衰しても、トータルの利得を確保することができる。従って、減衰手段によるレベル減衰のために利得が不足し、その結果、充分な音量が得られないという不都合を回避することができる。
【００２２】
この構成において、前記選択手段は、前記ディジタル出力切替手段の代わりに、ディジタル信号選択時に前記直流レベル調整手段および前記電圧出力手段から前記振幅変換手段へ直流電圧を入力する一方、アナログ信号選択時に前記振幅変換手段への前記直流電圧の入力を停止する電圧入力切替手段を備えていることが好ましい。先の構成では、ディジタル出力切替手段によって、調整手段からディジタル信号を出力するか否かを切り替えていたが、本構成では、その代わりに、電圧入力切替手段によって、振幅変換手段への直流電圧を入力するか否かを切り替えている。これにより、振幅変換手段は、直流電圧が入力されないときは振幅変換できないことから、実質的には平衡１ビット信号が出力されなくなる。
【００２３】
先のボリューム制御装置において、前記調整手段は、所定レベルを超えると出力の変化を停止するリミッター機能を有し、リミッター値を前記レベル設定手段によって設定されたレベルに対応して設定することが好ましい。
【００２４】
このような構成では、後段に調整手段のレベル調整によって利得が変化する回路（例えば出力手段）が存在しても、設定手段による設定量に応じてリミッター値が設定されるので、リミッター機能による信号の上限値が後段回路の利得の変化によって変動する量を補償するようにリミッター値を設定すれば、調整手段のレベル調整に応じた後段回路の利得変化に関わらず、信号の上限値を一定に保つことができる。例えば、調整手段でレベルが小さくなるように調整されて後段回路の利得が低下するときに、リミッター値を大きく設定しておけば、リミッター機能によって制限された信号の上限レベルは後段回路で小さくなっても目標の値に戻ることになる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のボリューム制御装置は、ディジタル信号を平衡１ビット信号に変換されてからではなくそれ以前のＰＣＭ信号の状態でレベルを調整するので、レベル調整が１系統になる。これにより、前述の従来の構成において、アナログ信号と平衡１ビット信号とで共用していたレベル調整部品への入力を切り替える部品を削減することができ、基板レイアウトの自由度を向上させることが可能になるとういう効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施形態について図１および図２に基づいて説明すると以下の通りである。
【００２７】
図１は、本実施形態に係るボリューム制御装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図１に示すように、ボリューム制御装置１００は、アナログ入力端子１、ディジタル入力端子２、バッファアンプ３、ボリューム調整器４〜６、切替スイッチ７、信振幅変換回路８、１ビットアンプ部９、ディジタルインターフェースレシーバ（図中、ＤＩＲ）１０、ディジタルボリューム回路１１、１ビット信号変換回路１２、マイクロコンピュータ１３、開閉スイッチ１４、ミュートスイッチ１５、ダイオードＤ１，Ｄ２、１ビットゲイン調整抵抗Ｒ１，Ｒ２、１ビットレベル調整抵抗Ｒ３，Ｒ４および電源ＤＣ１〜ＤＣ３を備えている。
【００２９】
アナログ入力端子１は、バッファアンプ３の入力端に接続されている。バッファアンプ３の出力端は、アナログ信号（アナログオーディオ信号）のボリューム調整用のボリューム調整器４の一端（入力端）に接続されている。ボリューム調整器４の他端は接地されている。また、ボリューム調整器５の一端（入力端）には、直流電圧を出力する電源ＤＣ１が接続されており、このボリューム調整器５の他端は接地されている。さらに、ボリューム調整器６の一端（入力端）には、直流電圧を出力する電源ＤＣ２が接続されており、このボリューム調整器６の他端は接地されている。ボリューム調整器４〜６は、可変抵抗器や電子ボリューム素子からなり、抵抗値を変化させることによって入力電圧の振幅を調整する。各ボリューム調整器４〜５は連動して変化するが、それぞれの抵抗値特性は必要に応じて個別に選ばれる。
【００３０】
アナログ入力信号は、アナログレベル調整手段としてのボリューム調整器４によってレベル調整されるが、これは、図３に示す従来のボリューム制御装置と同様にして行われる。これに対し、ディジタル入力信号のレベル調整については、後述するように、主にディジタルボリューム回路１１が関与している。
【００３１】
切替スイッチ７（選択手段，アナログ出力切替手段）は、アナログ端子Ａ、ディジタル端子Ｄおよびコモン端子Ｃをそれぞれ有しており、アナログのファンクションに対してコモン端子Ｃにアナログ端子Ａを接続する一方、ディジタルのファンクションに対してコモン端子Ｃにディジタル端子Ｄを接続するように接点を切り替える。この接点の切り替えは、マイクロコンピュータ１３の制御によって切り替えられる。コモン端子Ｃは、ボリューム調整器４の出力端子に接続されている。また、アナログ端子Ａは、１ビットアンプ部９のアナログ入力端子９ａに接続されている。
【００３２】
ディジタル入力端子２は、ディジタルインターフェースレシーバ１０の入力端に接続されている。ディジタルインターフェースレシーバ１０は、入力されたディジタル信号（ディジタルオーディオ信号）からＰＣＭ信号を取り出す回路である。ここでのディジタル信号は、ＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤなどから出力され、アンプやレコーダへ入力されるディジタル通信信号であり、ＰＣＭ信号、サンプリング周波数、エンファシス情報などを含んでいる。ディジタルインターフェースレシーバ１０は、このようなディジタル信号からＰＣＭ信号を取り出すために、ＰＣＭデータストリーム検出用のデコーダを備えている。このようなディジタルインターフェースレシーバ１０は、例えば、ＡＫＭ社のディジタルオーディオレシーバ（ＡＫ４１１６）によって構成することができる。
【００３３】
ディジタルボリューム回路１１（調整手段）は、ディジタルインターフェースレシーバ１０から出力されたＰＣＭ信号の振幅（レベル）をディジタル処理によって調整する回路である。その調整は、マイクロコンピュータ１３から与えられるデータに基づいて行われる。ボリューム調整器６の出力電圧は、マイクロコンピュータ１３のＡ／Ｄ端子（アナログ／デジタル変換回路の入力端子）に入力される。また、ディジタルボリューム回路１１（選択手段，ディジタル出力切替手段）は、マイクロコンピュータ１３から制御電圧が入力されるとそれに応じてレベルを調整する一方、マイクロコンピュータ１３からミュートの指示を受けると出力レベルを０とする（出力制御機能）。
【００３４】
マイクロコンピュータ１３（レベル設定手段）は、図示しない操作部から操作者の操作によって入力指示されたボリュームの調整レベルに応じて、ボリューム調整器６の調整位置（レベル）を設定し、その調整位置に基づいてボリューム調整器６を操作するとともに、ディジタルボリューム回路１１のボリューム制御に必要な制御電圧をボリューム調整器６の出力電圧に基づいて生成する。これにより、ボリューム調整器６の抵抗値変化特性とその調整位置に応じた直流電圧に基づいてディジタルボリューム回路１１のボリューム値制御が行なわれる。
【００３５】
１ビット信号変換回路１２（１ビット信号変換手段）は、ディジタルボリューム回路１１を経たＰＣＭ信号を１ビット信号（ＰＤＭ信号）に変換する回路である。この１ビット信号変換回路１２は、信号の変換のためにΔΣ変調回路を含んでおり、１ビットの平衡信号を出力する。この平衡信号は、それぞれ１ビットレベル調整抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して振幅変換回路８に入力される。
【００３６】
上記のディジタルボリューム回路１１、１ビット信号変換回路１２およびマイクロコンピュータ１３によりディジタルレベル調整手段が構成されている。
【００３７】
１ビットレベル調整抵抗Ｒ３，Ｒ４（減衰手段）は、ディジタルボリューム回路１１や１ビット信号変換回路１２の素子または回路ノイズによる影響が特にボリュームの小さい範囲で現れるために、その影響をできるだけ小さくするようにレベル調整するためのアッテネータである。
【００３８】
ボリューム調整器５の出力端子は、ダイオードＤ１および開閉スイッチ１４を介して振幅変換回路８の入力端子に接続されている。ボリューム調整器５からの出力は、そのボリューム抵抗値変化特性とその調整位置に応じた直流電圧が出力される。振幅変換回路８には、ダイオードＤ２および開閉スイッチ１４を介して上記の直流電圧が入力される。開閉スイッチ１４は、アナログファンクション時に閉じる一方、ディジタルファンクション時に開くように、マイクロコンピュータ１３によって開閉が制御される。
【００３９】
ボリューム調整器６によるレベル調整は、ボリューム調整器４，５によるレベル調整に連動しており、ボリューム調整器６によってアナログ信号およびディジタル信号のレベル調整が統轄的に行われる。このため、マイクロコンピュータ１３は、ボリューム調整器６と同様に、ボリューム調整器４，５も操作者の操作によって入力指示されたボリュームの調整レベルに応じて、それぞれの調整位置を決定し、その調整位置に基づいてボリューム調整器４，５を操作する。なお、ボリューム調整器４，５の抵抗値変化特性および調整位置は個別に設定することも可能である。
【００４０】
振幅変換回路８には、ボリューム調整器５によってレベル調整された直流電圧がダイオードＤ１および開閉スイッチ１４（選択手段，電圧入力切替手段）を介して入力されるとともに、電源ＤＣ３からの直流電圧がダイオードＤ２および開閉スイッチ１４を介して入力される。
【００４１】
振幅変換回路８は、図２のブロック図に示すように、振幅調整部８１と、信号レベル変換部８２とを含んでいる。
【００４２】
振幅調整部８１は、ボリューム調整器８１ａおよびバッファアンプ８１ｂからなり、開閉スイッチ１４を経て入力されたＤＣ電圧Ｖａの振幅をボリューム調整器８１ａで調整して、バッファアンプ８１ｂを介して振幅値電圧Ｖｂを出力する。ボリューム調整器８１ａによるＤＣ電圧Ｖａの調整は、マイクロコンピュータ１３の制御によって行われる。
【００４３】
信号レベル変換部８２は、電圧端子Ｈ、接地端子Ｌおよび出力端子Ｏをそれぞれ有している切替スイッチである。電圧端子Ｈには、振幅調整部８１からの振幅値電圧Ｖｂが入力され、接地端子ＬはＧＮＤに接続されている。１ビット信号が“Ｈ”であるとき、出力端子Ｏに電圧端子Ｈを接続する一方、１ビット信号が“Ｌ”であるとき、出力端子Ｏに接地端子Ｌを接続するように接点を切り替える。このように、信号レベル変換部８２は、１ビット信号の２値のレベルによって接点を切り替えることにより、入力された１ビット信号を振幅調整部８１で決定された振幅値電圧Ｖｂの振幅（入力振幅より大きい振幅）を有する振幅変換１ビット信号として出力する。
【００４４】
振幅変換回路８から出力される１ビット信号の振幅値は、振幅変換回路８に与えられるＤＣ電圧Ｖａ、即ち、電源ＤＣ１とボリューム調整器５から出力されるＤＣ電圧の値または電源ＤＣ３から出力されるＤＣ電圧の値に依存する。電源ＤＣ３のＤＣ電圧の値は、ボリューム調整器５の調整範囲の上下限値の中間の所定電圧に設定される。
【００４５】
電源ＤＣ３は、ボリューム調整器５によってボリュームが小さく調整されるときでも、振幅変換回路８から出力される１ビット信号が最低限の利得を確保できる値の電圧を出力する必要がある。また、ボリューム調整器５によってボリュームが大きく調整されるときは、ボリューム調整器５から出力されるＤＣ電圧の値が電源ＤＣ３から出力される電圧の値より高くなることも必要である。つまり、振幅変換回路８に与えられるＤＣ電圧Ｖａの値は、ボリューム調整器５の調整レベルが電源ＤＣ３の出力電圧より小さいときに、電源ＤＣ３からの出力電圧に依存する一方、ボリューム調整器５の調整レベルが電源ＤＣ３の出力電圧より大きいときに、ボリューム調整器５からの出力に依存するように設定される。また、ボリューム調整器５の調整レベルが電源ＤＣ３の出力電圧に等しいときは、その値が振幅変換回路８に入力される。
【００４６】
上記のように、振幅変換回路８は、入力されるＤＣ電圧Ｖａに基づいて決定された振幅値電圧Ｖｂを１ビット信号の２値レベルに基づいて選択出力することにより平衡１ビット信号の振幅をより大きい振幅変換するので、１ビット信号に含まれるノイズは、信号レベル変換部８２における接点の切り替えの基準となる閾値を越えなければ、振幅変換されて出力されることはない。
【００４７】
これにより、ディジタルボリューム回路１１や１ビット信号変換回路１２による処理のために１ビット信号に含まれるノイズ成分の影響を抑えることができる。１ビット平衡信号はディジタルボリューム回路１１で大きいボリュームとなるようにレベル調整されても１ビットレベル調整抵抗Ｒ３，Ｒ４でレベル減衰されてから振幅変換回路８に入力されるので、このままではディジタルボリューム回路１１でのボリューム調整レベルを最大にしても、利得が不足し、充分な音量が得られないこともあり得る。従って、上記のボリューム調整器５の出力レベルと電源ＤＣ３の出力電圧との関係により、振幅変換回路８によって、ボリュームが大きくなると１ビット信号の振幅を大きくするので、利得を付加できトータルの利得を確保できる。
【００４８】
なお、図２においては、１系統の１ビット信号についての構成を示しているので、振幅変換回路８は、１つの１ビット信号である平衡信号について図２の構成を２つ備えることになる。
【００４９】
１ビットアンプ部９は、切替スイッチ７からアナログ入力端子９ａを介して入力されたアナログ信号を増幅する。また、１ビットアンプ部９は、振幅変換回路８から１ビット差動入力端子９ｂ，９ｃを介して入力された１ビットディジタル信号を増幅する。この１ビットアンプ部９は、詳細には、図３に示すように構成されている。
【００５０】
１ビットアンプ部９は、ΔΣ変調部９１、ドライバ回路９２、スイッチング回路部９３、ローパスフィルタ９４および期間回路９５，９６を有している。
【００５１】
ΔΣ変調部９１は、入力されるアナログ信号を正相成分および逆相成分の２つの１ビット信号（１ビット差動信号）すなわち平衡信号に変換するとともに、１ビット差動信号（平衡信号をアナログ信号の処理と同様にして１ビット差動信号として出力する。このΔΣ変調部９１については、後に詳しく説明する。
【００５２】
ドライバ回路９２は、ΔΣ変調部９１から出力された１ビット差動信号を基に、スイッチング回路部９３を構成するフルブリッジ回路の各出力トランジスタを駆動するためのゲート信号（駆動信号）を生成する回路である。
【００５３】
スイッチング回路部９３は、上記のフルブリッジ回路を有しており、１ビット差動信号を基にドライバ回路９２で生成されたゲート信号により出力フルブリッジ回路の出力トランジスタを駆動して電源電圧をスイッチング出力することで１ビット差動信号の振幅が増幅された信号を出力する。
【００５４】
ローパスフィルタ９４は、スイッチング回路部９３から入力される１ビット差動信号の低域成分を通過させるフィルタ処理を行うことにより、アナログの差動信号に変換する機能を有する。
【００５５】
帰還回路９５は、スイッチング回路部９３から出力された１ビット差動信号のうち正相成分の１ビット信号をΔΣ変調部９１に帰還するための回路であり、後述する帰還抵抗Ｒ１５を含んでいる。また、帰還回路９６は、スイッチング回路部９３から出力された１ビット差動信号のうち逆相成分の１ビット信号をΔΣ変調部９１に帰還するための回路であり、後述する帰還抵抗Ｒ１６を含んでいる。
【００５６】
上記のように構成される１ビットアンプ部９においては、図４（ａ）に示すようなアナログ信号がΔΣ変調部９１に入力されると（Ａ点）、ΔΣ変調部９１からは、図４（ｂ）に示すような正相成分の１ビット信号（Ｂ点）と逆相成分の１ビット信号（Ｃ点）とが出力される。この１ビット信号に基づいてドライバ回路９２で生成された駆動信号によってスイッチング回路部９３が電源電圧をスイッチングすることで、図４（ｃ）に示すように増幅された、正相成分の１ビット信号（Ｄ点）と逆相成分の１ビット信号（Ｅ点）とが得られる。そして、これらの１ビット信号がローパスフィルタ９４を通過することで、ローパスフィルタ９４の２つの出力端子（Ｆ点，Ｇ点）の間には、図４（ｄ）に示すアナログ信号が現れる。
【００５７】
ここで、前述のΔΣ変調部９１について、さらに詳しく説明する。図５は、このΔΣ変調部９１の構成を示す回路ブロック図である。
【００５８】
ΔΣ変調部９１は、図５に示すように、遅延回路９１ａ，９１ｂ、積分器９１ｃ、積分器・加算器９１ｄ、コンパレータ９１ｅ、量子化器９１ｆ、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２および入力抵抗Ｒ１３，Ｒ１４を有している。
【００５９】
遅延回路９１ａは、入力されるアナログ信号（アナログ入力）を所定時間遅延させる回路であり、遅延回路９１ｂは、遅延回路９１ａから出力されたアナログ信号を遅延回路９１ａと同時間遅延させる回路である。遅延回路９１ａからのアナログ信号は、抵抗Ｒ１１を介して積分器９１の差動増幅器ＡＭＰの非反転入力端子に入力される。また、遅延回路９１ｂからのアナログ信号は、抵抗Ｒ１２を介して差動増幅器ＡＭＰの反転入力端子に入力される。
【００６０】
差動増幅器ＡＭＰの非反転入力端子は、帰還入力部ＮＦ（＋）として帰還回路９５の帰還抵抗Ｒ１５を介してスイッチング回路部９３から帰還された正相成分の１ビット信号が入力される。また、差動増幅器ＡＭＰの反転入力端子は、帰還入力部ＮＦ（＋）として帰還回路９６の帰還抵抗Ｒ１６を介してスイッチング回路部９３から帰還された逆相成分の１ビット信号が入力される。
【００６１】
一方、１ビット差動信号のうち、正相成分の１ビット信号は、入力抵抗Ｒ１３を介して差動増幅器ＡＭＰの非反転入力端子に入力され、逆相成分の１ビット信号は、入力抵抗Ｒ１４を介して差動増幅器ＡＭＰの反転入力端子に入力される。
【００６２】
積分器９１ｃは、差動増幅器ＡＭＰと帰還抵抗Ｃｆとを含み、２つの入力端子に入力される信号を積分する積分回路である。積分器・加算器９１ｄは、縦続接続された複数の積分回路と、各積分回路の出力を加算する加算器とを含んでいる。
【００６３】
コンパレータ９１ｅは、積分器・加算器９１ｄからの出力が０以上であるときには“１”を出力し、積分器・加算器９１ｄからの出力が０未満であるときには“０”を出力する。量子化器９１ｆは、コンパレータ９１ｅの出力に基づいて、正相成分の１ビット信号（＋）と逆相成分の１ビット信号（−）を出力する。
【００６４】
ΔΣ変調部９１は、上記のように構成されることによって、アナログ信号を１ビットのパルス列からなる１ビット平衡信号に変換する一方、ディジタルの１ビット信号（平衡信号）をそのままの１ビット平衡信号として出力する。
【００６５】
ミュートスイッチ１５は、切替スイッチ７の切り替え時および開閉スイッチ１４の開閉時を含むミュート時に１ビットアンプ部９から負荷２１への出力を遮断するスイッチである。このミュートスイッチ１５は、マイクロコンピュータ１３によって開閉が制御される。負荷２１は、ヘッドホンやスピーカのような電気音響変換装置であって、ローパスフィルタ９４からのアナログ差動出力を音声に変換する。
【００６６】
上記のように構成されるボリューム制御装置において、アナログファンクションでは、切替スイッチ７の接点がアナログ端子Ａに接続されることにより、ボリューム調整器４から出力されるアナログ電圧が１ビットアンプ部９に入力される。また、ディジタルボリューム回路１１でミュートをかけるか、あるいは開閉スイッチ１４を開いて電源ＤＣ１，ＤＣ３から出力される電圧を遮断することによって振幅変換回路８からの出力が無くなるので、１ビットアンプ部９へディジタル信号が入力されることはない。
【００６７】
この状態で、アナログ信号は、アナログ入力端子１から入力されてバッファアンプ３を経た後、ボリューム調整器４で振幅の大きさが調整されて、１ビットアンプ部９に入力される。このアナログ信号は、１ビットアンプ部９で前述のように１ビット信号平衡信号に変換され、増幅された後、アナログの差動出力として負荷２１に与えられる。
【００６８】
一方、ディジタルファンクションでは、切替スイッチ７の接点がディジタル端子Ｄに接続されることにより、アナログ信号が遮断されるとともに、開閉スイッチ１４が閉じられる。これにより、振幅変換回路８から出力されるディジタル信号（平衡信号）のみが１ビットゲイン調整抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して１ビットアンプ部９に入力される。
【００６９】
この状態で、ディジタル信号は、ディジタル入力端子２から入力されてディジタルインターフェースレシーバ１０でＰＣＭ信号が取り出される。このＰＣＭ信号は、ディジタルボリューム回路１１で振幅が調整された後、１ビット信号変換回路１２で１ビット平衡信号に変換される。この１ビット平衡信号は、振幅変換回路８で、ボリューム調整器５で調整された直流電圧または電源ＤＣ３の出力電圧のいずれかで定まる振幅値に振幅変換される。この１ビット平衡信号は、１ビット差動信号として１ビットアンプ部９で増幅された後、アナログの差動出力として負荷２１に与えられる。
【００７０】
切替スイッチ７の切替時および開閉スイッチ１４の開閉時に発生するノイズ音に関しては、諸々の切替タイミングをマイクロコンピュータ１３が制御して、ミュートスイッチ１５を開くことによって除去される。
【００７１】
本実施の形態のボリューム調整装置は、ＰＣＭ信号であるディジタル信号の信号レベルを設定するマイクロコンピュータ１３と、設定されたレベルにディジタル信号のレベルを調整するディジタルボリューム回路１１と、アナログ信号の信号レベルを調整するボリューム調整器４と、ディジタルボリューム回路１１およびボリューム調整器４のいずれか一方からの信号を選択して１ビットアンプ部９に入力する切替スイッチ７およびディジタルボリューム回路１１の出力制御機能（または開閉スイッチ１４）と、選択された信号をΔΣ変調して出力する１ビットアンプ部９とを備えており、ディジタルボリューム回路１１によってレベル調整されたディジタル信号を１ビット信号に変換し平衡出力する１ビット信号変換回路１２とを備えている。また、切替スイッチ７は、アナログ信号選択時にボリューム調整器４から１ビットアンプ部９にアナログ信号を出力する一方、ディジタル信号選択時にボリューム調整器４から１ビットアンプ部９へのアナログ信号の出力を停止する。一方、ディジタルボリューム回路１１の出力制御機能は、ディジタル信号選択時にディジタルボリューム回路１１からディジタル信号を出力する一方、アナログ信号選択時にディジタルボリューム回路１１からのディジタル信号の出力を停止する。また、開閉スイッチ１４は、ディジタル信号選択時に閉じてＤＣ電圧を印加することにより振幅変換回路８から平衡１ビット信号を出力する一方、アナログ信号選択時に開いてＤＣ電圧の印加を停止することにより振幅変換回路８からの平衡１ビット信号の出力を停止する。
【００７２】
本ボリューム調整装置は、上記のように、ディジタルインターフェースレシーバ１０と１ビット信号変換回路１２との間にディジタルボリューム回路１１を設け、ディジタルインターフェースレシーバ１０から導かれるＰＣＭ信号の状態でディジタル的にレベル調整を行い、その後段に１ビット信号変換回路、１ビットレベル調整抵抗Ｒ３，Ｒ４（利得調整アッテネータ）および振幅変換回路８を配置している。これにより、平衡１ビット信号をボリューム調整器を通さずに直接１ビットアンプ部９に入力するので、レベル調整が１系統になる。この結果、平衡１ビット信号に変換された状態でレベル調整していた従来の構成のようなボリューム調整器１０９，１１０への入力を切り替えるための切替スイッチ１０４，１０６（図７参照）を必要としない。それゆえ、アナログ信号とディジタル信号とでボリューム調整器を共用する必要がなくなるので、共通のボリューム調整器への両信号の入力を切り替えるための信号切替回路が不要となる。従って、ボリューム制御装置の基板上でのレイアウトの自由度を高めることができる。
【００７３】
次に、ディジタルボリューム回路１１におけるリミッターレベルの設定について説明する。
【００７４】
図２（ａ）は、ディジタルボリューム回路１１のアナログ信号レベルに置き換えた入出力特性である。同図は、入力が増加していき、あるレベルを超えるとディジタルボリューム回路１１のリミッターが作動し、出力が変化しなくなる様子を表している。図２（ｂ）は、ボリューム調整レベルによってリミッター設定レベルが変っていることを表している。
【００７５】
これは、このボリューム制御装置の後段にボリューム制御によって利得が変化する回路が有る為、後段回路全体の利得が一定ではなくボリューム調整位置で変化してしまう。このため、ディジタルボリューム回路１１のリミッターレベルが一定のままでは、１ビットアンプ部９を含めた全体としてはリミッターレベルがボリューム調整レベルで変化してしまい効果がでなくなる。
【００７６】
従って、ディジタルボリューム回路１１で設定するリミッターレベルをボリュームの位置に応じて切り替えることによって、全体として一定のリミッターとなる。このようなリミッターレベルは、マイクロコンピュータ１３で予め設定されており、その設定に基づいてマイクロコンピュータ１３によって制御される。
【００７７】
このように、ボリューム調整レベルに応じてリミッター設定値を変えることによってトータルのリミッター特性を維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明のボリューム制御装置は、１ビットディジタルアンプに入力する前にそれぞれの信号を切り替えるための部品の削減することにより、基板レイアウトの自由度を向上させるので、オーディオ再生装置等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態をボリューム制御装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】前記ボリューム制御装置における振幅変換回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】前記ボリューム制御装置における１ビットアンプ部の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】（ａ）ないし（ｄ）は図３の１ビットアンプ部における各部の動作波形を示す波形図である。
【図５】前記１ビットアンプ部におけるΔΣ変調部の構成を示す回路ブロック図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は前記ボリューム制御装置におけるディジタルボリューム回路におけるリミッターレベルの設定について説明するディジタルボリューム回路の入出力特性を示すグラフである。
【図７】従来のボリューム制御装置の構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００８０】
４        ボリューム調整器（アナログレベル調整手段）
５        ボリューム調整器（直流レベル調整手段）
６        ボリューム調整器
８        振幅変換回路（振幅変換手段）
７        切替スイッチ（選択手段，アナログ出力切替手段）
９        １ビットアンプ部（出力手段）
１１        ディジタルボリューム回路（ディジタルレベル調整手段，調整手段，選択手段，ディジタル出力切替手段）
１２        １ビット信号変換回路（ディジタルレベル調整手段，１ビット信号変換手段）
１３        マイクロコンピュータ（ディジタルレベル調整手段，レベル設定手段）
１４        開閉スイッチ（選択手段，電圧入力切替手段）
Ｒ３，Ｒ４  １ビットレベル調整抵抗（減衰手段）
【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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