(57)【要約】【課題】アナログ信号の振幅を検出する回路と比較して単純化した回路において、正確な音声信号レベルの検出を行うこと【解決手段】本発明にかかる音声出力回路１０は、入力されたデジタル音声信号をアナログ音声信号へ変換するデジタルアナログ変換器１２を備えている。さらに、変換されたアナログ音声信号の電力を増幅するアンプ１３を備えている。さらに、デジタルアナログ変換器１２へ入力されるデジタル音声信号の振幅を検出する振幅検出部１４と、振幅検出部１４により検出された振幅に応じた電源電圧をアンプ１３へ供給する電圧可変電源部１５と、を備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたデジタル信号をアナログ信号へ変換するデジタルアナログ変換器と、
前記変換されたアナログ信号の電力を増幅するアンプと、
前記デジタルアナログ変換器へ入力されるデジタル信号の振幅を検出する振幅検出部と、
前記検出された振幅に応じた電源電圧を前記アンプへ供給する電圧可変電源部と、を備える音声出力回路。
【請求項２】
前記デジタルアナログ変換器に入力されるデジタル信号の振幅を増幅させることにより音量を調整するデジタルゲイン調整部をさらに備え、
前記デジタルアナログ変換器は、前記デジタルゲイン調整部から出力されるデジタル信号をアナログ信号へ変換し、
前記電圧可変電源部は、前記デジタルゲイン調整部から出力されるデジタル信号の振幅に応じた電源電圧を前記アンプへ供給する、請求項１記載の音声出力回路。
【請求項３】
入力されたデジタル信号の出力タイミングを遅らせる遅延回路をさらに備え、
前記デジタルアナログ変換器は、前記遅延回路から出力されるデジタル信号をアナログ信号へ変換し、
前記電圧可変電源部は、前記遅延回路に入力されるデジタル信号の振幅に応じた電源電圧を前記アンプへ供給する、請求項１又は２記載の音声出力回路。
【請求項４】
前記電圧可変電源部は、
前記振幅検出部により検出されたデジタル信号の振幅が大きくなるにつれて前記アンプへ供給する電源電圧を大きくし、前記デジタル信号の振幅が小さくなるにつれて前記アンプへ供給する電源電圧を小さくする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の音声出力回路。
【請求項５】
入力されたデジタル信号をアナログ信号へ変換し、当該アナログ信号を、信号電力を増幅するアンプへ出力するとともに、前記デジタル信号の振幅を検出するステップと、
前記検出されたデジタル信号の振幅に応じて、前記アンプへ供給する電源電圧を制御するステップと、
前記供給された電源電圧を用いて前記アナログ信号を増幅するステップと、
前記増幅されたアナログ信号を出力するステップと、を備える信号出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音声出力回路及び信号出力方法に関し、特にデジタル音声信号を処理する音声出力回路及び信号出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にオーディオ楽曲再生システムは、オーディオ用デジタルアナログ変換器と、ヘッドホンを駆動するためのヘッドホンアンプもしくはスピーカを駆動するためのスピーカアンプとが用いられる。さらに、これらのオーディオ用デジタルアナログ変換器及びヘッドホンアンプもしくはスピーカアンプを含むオーディオアンプを動作させるために、オーディオ楽曲再生システムは、電源装置を用いる必要がある。オーディオ用デジタルアナログ変換器及びアンプは、電源装置から供給される電源を用いて動作する。近年、グリーンな社会に向けて、環境を考慮した装置が求められており、上述したようなオーディオ楽曲再生システムにおいても、消費電力の削減が望まれている。
【０００３】
特許文献１には、音声信号の信号レベルに応じて、アンプに供給する電源を制御し、余分な電源を供給しない音声回路の構成が開示されている。図８を用いて特許文献１にかかる音声回路の構成について説明する。音声回路は、音声出力スピーカ１０４を駆動するために用いられる音声パワーアンプ１０３と、音声パワーアンプに入力されるアナログ音声信号の信号レベルを検出する音声信号レベル検出回路１０５と、音声パワーアンプに電源を供給する電源回路１０６と、音声入力端子１０１と、入力された音声信号の音質および音量を決定する音声プリアンプ１０２と、検出された音声信号レベルに応じて音声プリアンプと電源回路とを制御するマイコン１０７と、検出された音声信号レベルを記憶する記憶装置１０８と、を備えている。音声信号レベル検出回路１０５は、音声パワーアンプ１０３に入力される音声信号のピーク値を検出する。検出された音声信号のピーク値が、相対的に大きい場合、電源回路１０６は、音声パワーアンプ１０３に相対的に大きい電源電圧を供給し、検出された音声信号のピーク値が、相対的に小さい場合、電源回路１０６は、音声パワーアンプ１０３に相対的に小さい電源電圧を供給する。これにより、音声信号のピーク値が相対的に小さい場合には、音声パワーアンプ１０３における消費電力を抑えることができるため、消費電力の削減を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８７６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１における音声回路は、アナログ音声信号の信号レベルを検出する。そのため、特許文献１にかかる音声回路を用いて、ＣＤ（Compact Disc）等のように、音のソースがデジタル信号である音声信号を処理する場合には、デジタル音声信号をアナログ音声信号へ変換した上で、音声信号レベルを検出する必要がある。ここで、デジタル音声信号をアナログ音声信号へ変換する際のノイズや、音声信号レベル検出等のアナログ信号処理をする際に発生するノイズにより、正確な音声信号レベルの検出を行えないという問題がある。また、音声信号レベルの検出を行う際に、アナログ信号処理を行うため、様々なアナログ回路もしくは部品を用いる必要があり、その回路構成が複雑になる。さらに、用いられる部品が多いことから、部品の特性にばらつきが生じる場合に、回路全体としての特性にも影響し、正確な音声信号レベルの検出を行えないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様にかかる音声出力回路は、入力されたデジタル信号をアナログ信号へ変換するデジタルアナログ変換器と、前記変換されたアナログ信号の電力を増幅するアンプと、前記デジタルアナログ変換器へ入力されるデジタル信号の振幅を検出する振幅検出部と、前記検出された振幅に応じた電源電圧を前記アンプへ供給する電圧可変電源部と、を備えるものである。
【０００７】
このような音声出力回路を用いることにより、デジタルアナログ変換器によりアナログ信号へ変換される前のデジタル信号の振幅が小さい場合は、アンプへ供給する電源電圧を低くすることができるため、消費電力の削減を図ることができる。さらに、デジタル信号の振幅に応じて供給する電源電圧を制御するため、アナログ信号の振幅を検出して電源電圧を制御する場合と比較して、簡易な回路により、振幅を検出することができる。
【０００８】
本発明の第２の態様にかかる信号出力方法は、入力されたデジタル信号をアナログ信号へ変換し、当該アナログ信号を、信号電力を増幅するアンプへ出力するとともに、前記デジタル信号の振幅を検出するステップと、前記検出されたデジタル信号の振幅に応じて、前記アンプへ供給する電源電圧を制御するステップと、前記供給された電源電圧を用いて前記アナログ信号を増幅するステップと、前記増幅されたアナログ信号を出力するステップと、を備えるものである。
【０００９】
このような信号出力方法を用いることにより、デジタルアナログ変換器によりアナログ信号へ変換される前のデジタル信号の振幅が小さい場合は、アンプへ供給する電源電圧を低くすることができるため、消費電力の削減を図ることができる。さらに、デジタル信号の振幅に応じて供給する電源電圧を制御するため、アナログ信号の振幅を検出して電源電圧を制御する場合と比較して、簡易な回路により、振幅を検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、アナログ信号の振幅を検出する回路と比較して単純化した回路において、正確な音声信号レベルの検出を行うことができる音声出力回路及び信号出力方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１にかかる音声出力回路の構成図である。
【図２】実施の形態１にかかるデジタル音声信号の波形を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる全波整流後のデジタル音声信号の波形を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかるフィルタ演算後のデジタル音声信号の波形を示す図である。
【図５】実施の形態１にかかるアンプに設定される電圧値を示す図である。
【図６】実施の形態２にかかる音声出力回路の構成図である。
【図７】実施の形態２にかかるアンプに設定される電圧値を示す図である。
【図８】特許文献１にかかる音声回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる音声出力回路の構成例について説明する。音声出力回路１０は、デジタルゲイン調整部１１と、デジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）１２と、アンプ（Ａｍｐ）１３と、振幅検出部１４と、電圧可変電源部１５と、を備えている。音声出力回路１０は、スピーカ２０へ音声信号を出力する。また、音声出力回路１０は、ＣＤ等の音声データを記録している記録媒体から出力されるデジタル音声信号又はポータブルメディアプレーヤ等において記録されている圧縮オーディオデータをデコードした後のデジタル音声信号等を入力する。
【００１３】
デジタルゲイン調整部１１は、デジタル音声信号が入力される。デジタル音声信号は、主にＩ２Ｓ（Inter-IC Sound）フォーマットが用いられる。Ｉ２Ｓフォーマットは、２つのチャネル（Ｌチャネル及びＲチャネル）を識別するためのＬＲＣＬＫと、デジタル化された音声データであるＳ（Serial）ＤＡＴＡと、クロックの役割を果たすＢＣＬＫとの、３本の信号線により構成される。
【００１４】
デジタルゲイン調整部１１は、出力する音量を調整するために、デジタル音声信号の振幅増幅もしくは振幅減衰を行う。デジタル音声信号は、その振幅が増幅されることにより音量が大きくなり、その振幅が減衰されることにより音量が小さくなる。デジタルゲイン調整部１１は、振幅を増幅もしくは減衰したデジタル音声信号をデジタルアナログ変換部１２及び振幅検出部１４へ出力する。
【００１５】
デジタルアナログ変換部１２は、デジタルゲイン調整部１１から取得したデジタル音声信号をアナログ音声信号へ変換する。デジタルアナログ変換部１２は、アナログ信号へ変換した音声信号をアンプ１３へ出力する。
【００１６】
振幅検出部１４は、デジタルゲイン調整部１１から取得したデジタル音声信号の振幅レベルを検出する。振幅検出部１４は、検出したデジタル音声信号の振幅レベルを電圧可変電源部１５へ出力する。
【００１７】
電圧可変電源部１５は、振幅検出部１４から取得したデジタル音声信号の振幅レベルに応じて、アンプ１３へ供給する電源電圧を調整する。
【００１８】
アンプ１３は、電圧可変電源部１５から供給される電源により、電力を増幅させ、デジタルアナログ変換部１２からのアナログ音声信号をスピーカ２０へ出力する。ここで、本図においては、音声を出力する機器としてスピーカ２０を用いて説明しているが、その他の機器として、ヘッドホンを用いてもよい。
【００１９】
続いて、図２乃至４を用いて、振幅検出部１４における振幅レベルの検出処理について説明する。図２は、デジタルゲイン調整部１１から振幅検出部１４に入力されるデジタル音声信号の波形である。また、デジタルゲイン調整部１１からデジタルアナログ変換部１２にも、振幅検出部１４に入力されるデジタル音声信号と同一のデジタル音声信号が入力される。また、振幅検出部１４に入力される音声信号はデジタル信号であるため、例えばデジタル音声信号の精度に応じて、それぞれの波の頂点部分を１６ビットや、２４ビット等のデータとして記録することにより、振幅レベルを取得することができる。
【００２０】
次に、図３は、図２に示されたデジタル音声信号の振幅の中心を定めて全波整流を実行した後の波形を示している。全波整流は次のようにして実行される。図２に示されたデジタル音声信号の振幅の中心から上方向の波形については、１６ビットデータの最上位ビットが「０」と設定され、振幅の中心から下方向の波形については、１６ビットデータの最上位ビットが「１」と設定されている。このように、ビット形式により定められるデジタル音声信号の振幅の中心から下方向の波形について最上位ビットを「０」にして、最上位ビットを除くビットを全て反転することにより、容易に全波整流を実行することができ、デジタル音声信号は、図３に示されるように、振幅の中心から上方向の成分を有する波形として表わされる。デジタル音声信号を用いることにより、ビット演算を利用することができるため、容易に全波整流を実行することができる。図３に示されるデジタル音声信号の波形を用いて、信号レベルを検出することができる。この時、振幅検出部１４は、アナログ音声信号の信号レベルを検出する時と比較して、ノイズ等の影響を受けないため、正確な振幅レベルを検出することができる。
【００２１】
次に、図４は、図３に示されたデジタル音声信号のそれぞれのピーク値に対してフィルタ演算が実施された後のピーク値を示している。図4には、フィルタ演算が実施された後のピーク値がなめらかな曲線を用いて示されている。
【００２２】
振幅検出部１４は、このようにして得られた振幅レベルの検出結果を電圧可変電源部１５へ出力する。電圧可変電源部１５は、振幅検出部１４から得られた振幅レベルの検出結果に応じて、アンプ１３へ供給する電源電圧を制御する。具体的には、図５に、電圧可変電源部１５が、アンプ１３に供給する電源電圧の変化の様子を示す。電源電圧は、振幅検出部１４において得られた信号レベルの検出結果と同様の曲線を用いて示されている。図５に示される波形は、デジタルアナログ変換部１２から出力されたアナログ音声信号を示している。
【００２３】
図５に示されるように、アナログ音声信号の振幅が大きくなるにつれて、アンプ１３へ供給される電源電圧が大きくなり、アナログ音声信号の振幅が小さくなるにつれて、アンプ１３へ供給される電源電圧が小さくなる。電圧可変電源部１５は、このようにアンプ１３へ供給する電源電圧を制御する。また、電圧可変電源部１５に、デジタル電源が用いられることにより、アンプ１３に対するシームレスな電源電圧の供給が実現される。
【００２４】
上述したように、振幅検出部１４から得られた振幅レベルの検出結果に応じて、供給する電源電圧を変化させるために、電圧可変電源部１５は、次のように電源電圧を変化させてもよい。電圧可変電源部１５は、振幅検出部１４により検出されたデジタル音声信号の振幅をＮ（例えば、Ｎは２のｍ乗）区分に分け、その区分毎にアンプへ供給する電源電圧を設定してもよい。ここで、電圧可変電源部１５が設定する電源電圧の区分の数（分解能）よりも、振幅検出部１４において検出されるデジタル音声信号の振幅の区分の数が多い場合、振幅検出部１４は、電圧可変電源部１５が設定する電源電圧の区分の数に合わせて、出力する振幅レベルの検出結果を調整してもよい。また、電圧可変電源部１５が設定する電源電圧の区分の数よりも、振幅検出部１４において検出されるデジタル音声信号の振幅の区分の数が少ない場合、電圧可変電源部１５は、入力されるデジタル音声信号の振幅の区分の数に合わせて、設定する電源電圧を調整してもよい。
【００２５】
上述したように、デジタル音声信号から検出される振幅レベルに応じて、アンプ１３へ供給する電源電圧を制御することにより、デジタルアナログ変換部１２から出力されるアナログ音声信号の振幅が小さい場合は、低電圧制御を行い、振幅が大きい場合は、高電圧制御を行うことができる。このように、アナログ音声信号の振幅に応じた電圧制御を行うことができるため、アンプ１３における消費電力の削減を実現することができる。
【００２６】
さらに、上述した振幅検出部１４での音声振幅レベルの検出は、ハードウェアを用いた専用回路もしくはマイコンを用いてソフトウェア的に処理することができ、アナログ処理を実施する部品のばらつきを考慮することなく実現できる。また、ソフトウェア的に処理する場合には、Ｈ／Ｗとして回路の作りこみを行っていないため、フィルタ演算でのフィルタ係数のパラメータの調整を容易にすることができる。そのため、当該パラメータを調整することにより、デジタル音声信号のレベル変化に対して、フィルタの追従速度を変更することなどができ、急峻なアナログ音声信号の変化に対し、電圧可変電源部１５からアンプ１３への電源電圧の時間的変化を、急峻に変化させたり、長い時間を掛けて変化させたりすることが可能となる。
【００２７】
（実施の形態２）
続いて、図６を用いて本発明の実施の形態２にかかる音声出力回路の構成例について説明する。音声出力回路３０は、デジタルゲイン調整部３１と、デジタルアナログ変換部３２（ＤＡＣ）と、アンプ（Ａｍｐ）３３と、振幅検出部３４と、電圧可変電源部３５と、遅延部３６と、を備えている。ここで、遅延部３６以外のそれぞれの構成要素は、図１と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、音声出力回路３０に接続されるスピーカ２０も、図１と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００２８】
遅延部３６は、デジタルゲイン調整部３１から出力されたデジタル信号を所定の時間遅延させて、デジタルアナログ変換部３２へ出力する。例えば、遅延部３６は、デジタル信号を一時的にバッファに格納することにより、出力するデジタル信号を遅延させる。
【００２９】
遅延部３６は、デジタルゲイン調整部３１と、デジタルアナログ変換部３２との間に配置される。また、振幅検出部３４は、デジタルゲイン調整部３１から出力されるデジタル音声信号の振幅レベルを検出する。つまり、遅延部３６に入力される前のデジタル音声信号の振幅レベルを検出する。このように、アンプ３３に入力される前の音声信号を遅延させることにより、電圧可変電源部３５は、アンプ３３に入力されるアナログ音声信号のフィードフォワード制御をより確実に実行することができる。具体的には、デジタルアナログ変換部３２へ入力されるデジタル音声信号を、遅延部３６を用いて遅延させることにより、電圧可変電源部３５がアンプ３３に対して実行する電圧制御が完了した後に、アナログ音声信号をアンプ３３に入力させることができる。具体的に、図７を用いて、アナログ音声信号と電圧との関係を説明する。
【００３０】
図７は、説明を容易にするために、遅延部３６がない場合の波形図（上図）と、遅延部３６を設けた場合の波形図（下図）とを縦に並べている。遅延部３６がない場合の波形において、丸い点線にて囲んだ部分は、設定される電源が、アナログ音声信号の振幅を下回り、アナログ音声信号を出力するために十分な電源電圧が供給されていないことを示している。これは、電圧可変電源部３５が、徐々に大きくなるアナログ音声信号を制御できておらず、アンプ３３に対して十分な電源電圧を供給できていないことを示している。このような場合、アンプ３３における電圧が十分でないため、スピーカ２０に出力する音声信号が歪むという問題が発生する。
【００３１】
これに対して、遅延部３６を設けた場合、図７の下図に示されるように、アナログ音声信号は、遅延部３６を介して、アンプ３３に所定の時間遅れて入力される。そのため、電圧可変電源部３５から出力される制御信号が、アナログ音声信号よりも先にアンプ３３へ入力されるため、アナログ音声信号を制御することが可能である。これより、アンプ３３に対して十分な電圧を設定することができるため、アナログ音声信号の歪みを防止することができる。
【００３２】
また、遅延部３６を設けることにより、次のような効果も生じる。遅延部３６を設けない場合には、アナログ音声信号の歪みを防止するために、電圧可変電源部３５は、振幅検出部３４において検出された振幅レベルに応じて、通常供給する電源電圧にさらに余裕をもった電源電圧を供給するように制御する。このようにすることで、アナログ音声信号の歪みを防止することができるが、アンプ３３において消費される電力が上昇してしまう。これに対して、遅延部３６を設けることにより、上述したように余裕をもった電源電圧を供給する必要がないため、消費電力の上昇を抑えることができる。
【００３３】
また、上記実施の形態１及び２において、電圧可変電源部３５が、上述した電源電圧よりも高い電源電圧を供給して、余裕をもった電源電圧の供給を行う制御を実行してもよい。これにより、アナログ音声信号のばらつきに対応することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  音声出力回路
１１  デジタルゲイン調整部
１２  デジタルアナログ変換部
１３  アンプ
１４  振幅検出部
１５  電圧可変電源部
２０  スピーカ
３０  音声出力回路
３１  デジタルゲイン調整部
３２  デジタルアナログ変換部
３３  アンプ
３４  振幅検出部
３５  電圧可変電源部
３６  遅延部
【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】
2011199758.tif 000009
【図８】
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