(57)【要約】【課題】スピーカ数分の増幅部を必要としない多スピーカ用の増幅器を提供する。【解決手段】本発明に係る増幅器（１０１）は、複数の音響信号をそれぞれパルス幅変調する複数のパルス幅変調部（１１１−１〜１１１−ｎ）であって、少なくとも２つのパルス幅変調部の変調タイミングが異なっているパルス幅変調部（１１１−１〜１１１−ｎ）と、パルス幅変調部（１１１−１〜１１１−ｎ）からのパルス信号を、当該パルス信号のパルスが重ならないように結合し、結合パルス信号を生成する少なくとも１つの結合部（１１３）と、結合パルス信号の振幅を増幅する増幅部（１１５）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の音響信号をそれぞれパルス幅変調する複数のパルス幅変調部であって、少なくとも２つのパルス幅変調部の変調タイミングが異なっているパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調部からのパルス信号を、当該パルス信号のパルスが重ならないように結合し、結合パルス信号を生成する少なくとも１つの結合部と、
前記結合パルス信号の振幅を増幅する増幅部と
を備える増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅器において、更に
増幅された前記結合パルス信号を前記音響信号毎に分解する分解部と、
分解された各パルス信号の時間幅を拡げる保持部と
を備えることを特徴とする増幅器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の増幅器において、
前記複数のパルス幅変調部の全ての変調タイミングは、互いに異なり、
前記パルス幅変調部からの全てのパルス信号は、１つの結合部により結合される
ことを特徴とする増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅器に関するものであり、特に多スピーカ用の増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高い臨場感を提示する音響再生装置としてサラウンド音響再生装置がある。特に、近年は、ホームシアターやデジタル放送等で、５．１チャンネル再生方式が普及している。更に、将来のスーパーハイビジョンに対応した音響再生方式として２２．２チャンネル音響再生方式が提案されている。映画の分野においても１０．２チャンネル再生方式が採用される等、再生チャンネル数は増加する傾向にある。
【０００３】
このような音響再生装置では、音響信号を増幅する必要がある。増幅器としては、従来、真空管やトランジスタを用いるＡ級、Ｂ級、Ｃ級アンプや、これらのアンプ（増幅器）とは動作原理の異なるＤ級アンプが用いられている。Ｄ級アンプは、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）を行うものである。具体的には、図１０のように△t（サンプリング時間）の時間幅を有する三角パルスが連続する三角波５３３により、増幅器への入力信号（音響信号）５３１のレベルをパルス幅に変調し、パルス信号５３５を生成する（例えば、特許文献１参照）。図１０に示されているように、入力信号５３１のレベルがａ、ｂ、ｃの順に小さくなるに従って、パルス信号５３５のパルス幅も小さくなる。一般的に、Ｄ級アンプでは、入力信号の帯域の７倍のオーバーサンプリングが行われるため、例えば、２４[kHz]の帯域の信号に対しては、△t＝1/(168[kHz])≒6[μsec]となる。そして、Ｄ級アンプは、パルス信号の振幅を増幅し、増幅された信号を、後段で積分器に通すことにより復元する。小型の素子で大きな信号を扱うことができ、電力効率に優れているため、多くの機器に導入されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０１９２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、多チャンネルの音響信号をそれぞれのチャンネルに対応したスピーカで再生する場合、チャンネル数分の増幅部が必要になる。例えば、２２．２チャンネル音響再生装置の増幅器は、２４個の増幅部を並列させて組み込まなければならない。また、チャンネル毎のスピーカが、ラインアレイスピーカ等であり、複数のスピーカ（多スピーカ）で構成されている場合、更にスピーカ数分の増幅部が必要になる。リビングに設置したテレビ受像機や、これに付加して用いるサラウンド装置等において、再生スピーカ数が多くなるにつれて増幅部の数が増えてしまうことになる。増幅部の増加は、増幅器の筐体を大きくし、設置スペースを圧迫してしまう等の問題が生じる。筐体の大形化を避けるように、限られたスペースに増幅部を配置することは、設計及び製造の面で非常に困難である。
【０００６】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、スピーカ数分の増幅部を必要としない多スピーカ用の増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した諸課題を解決すべく、本発明の第１の観点に係る増幅器は、
複数の音響信号をそれぞれパルス幅変調する複数のパルス幅変調部であって、少なくとも２つのパルス幅変調部の変調タイミングが異なっているパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調部からのパルス信号を、当該パルス信号のパルスが重ならないように結合し、結合パルス信号を生成する少なくとも１つの結合部と、
前記結合パルス信号の振幅を増幅する増幅部と
を備える増幅器である。
【０００８】
また、第２の観点に係る増幅器は、第１の観点に係る増幅器において、更に
増幅された前記結合パルス信号を前記音響信号毎に分解する分解部と、
分解された各パルス信号の時間幅を拡げる保持部と
を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、第３の観点に係る増幅器は、第１又は第２の観点に係る増幅器において、
前記複数のパルス幅変調部の全ての変調タイミングは、互いに異なり、
前記パルス幅変調部からの全てのパルス信号は、１つの結合部により結合される
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成された本発明に係る増幅器によれば、スピーカ数分の増幅部を必要とせずにスピーカ数分の信号を増幅できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る増幅器の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るパルス幅変調を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るＰＷＭ部の三角波を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係るＰＷＭ部及び結合部の処理を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る増幅部及び分解部の処理を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る保持部及び積分部の処理を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係る増幅器を示す機能ブロック図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係るＰＷＭ部の三角波を示す図である。
【図９】図９は、本発明の他の実施形態に係る増幅器を示す機能ブロック図である。
【図１０】図１０は、従来のパルス幅変調を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る増幅器について、図面を参照して説明する。当該増幅器は、複数のスピーカでそれぞれ出力されるべき複数の信号を増幅するものである。つまり、増幅されるべき信号は、スピーカ数存在することになる。本実施形態では、複数の信号をｎ個（ｎ≧２の整数）の音響信号であるとする。音響信号は、例えば、ホームシアターやデジタル放送で用いられる５．１チャンネル音響信号や、スーパーハイビジョンで用いられる２２．２チャンネル音響信号など、種々のマルチチャンネル音響方式の音響信号である。チャンネル毎のスピーカが、複数のスピーカで構成されるラインアレイスピーカ等である場合は、音響信号は、チャンネル数ではなく、各チャンネル用スピーカを構成する全スピーカ数に対応して存在することになる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る増幅器の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の増幅器１０１は、パルス幅変調部（ＰＷＭ部）１１１（１１１−１〜１１１−ｎ）と、結合部１１３と、増幅部１１５と、分解部１１７と、保持部１１９（１１９−１〜１１９−ｎ）と、積分部１２１（１２１−１〜１２１−ｎ）とを備えている。ＰＷＭ部１１１は、結合部１１３に接続され、結合部１１３は、増幅部１１５に接続され、増幅部１１５は、分解部１１７に接続され、分解部１１７は、保持部１１９に接続され、保持部１１９は、積分部１２１に接続されている。各機能部は、例えば、ＩＣ（集積回路）などの電気回路によって実現できる。
【００１４】
ＰＷＭ部１１１は、複数存在し、入力された複数の音響信号をそれぞれパルス幅変調するものである。本実施形態では、ｎ個の音響信号が増幅器１０１に入力されるため、ＰＷＭ部１１１はｎ個存在することになる。ＰＷＭ部１１１は、例えば、三角波を出力する発振器や三角波と音響信号とを比較する比較器等から構成される。
【００１５】
ＰＷＭ部１１１は、サンプリング時間（△t）の1/nの時間幅を有する三角パルスで構成される三角波を用いて変調する。例えば、２４[kHz]の帯域の音響信号に対して、その帯域の７倍のオーバーサンプリングが行われ、スピーカ数が２４個（つまり、音響信号が２４個）である場合、三角パルスの時間幅は△t/n＝(1/168)/24≒0.25[μsec]となる。よって、この場合、ＰＷＭ部１１１は、０〜４[MHz]の帯域に対応している必要がある。図２のように、ＰＷＭ部１１１は、音響信号１３１のレベルを、△t/nの時間幅の三角パルスを有する三角波１３３によりパルス幅に変調し、パルス信号１３５を出力する。従来の図１０に比べ、パルス信号１３５のパルス幅は1/n倍になる。
【００１６】
複数のＰＷＭ部１１１−１〜１１１−ｎは、図３のように、各三角波の三角パルスが全て互いに重ならない三角波１３３−１〜１３３−ｎをそれぞれ用いる。つまり、ＰＷＭ部１１１−１〜１１１−ｎの変調タイミングが全て異なることになる。変調タイミングとは、音響信号のレベルが、三角パルスによりパルス幅に変調されるタイミングである。これにより、ＰＷＭ部１１１−１〜１１１−ｎによって生成されるパルス信号のパルスも互いに重なることはない。例えば、図４のように、音響信号１３１−１〜１３１−ｎの変調により、パルス信号１３５−１〜１３５−ｎが生成され、結合部１１３に出力される。
【００１７】
結合部１１３は、ＰＷＭ部１１１−１〜１１１−ｎからのパルス信号１３５−１〜１３５−ｎを、当該パルス信号１３５−１〜１３５−ｎのパルスが互いに重ならないように結合する。結合部１１３は、例えば、スイッチング素子等から構成される。本実施形態では、ＰＷＭ部１１１−１〜１１１−ｎの変調タイミングが全て異なっているため、図４のように、結合部１１３は、パルス信号１３５−１〜１３５−ｎを全て結合し、１つの結合されたパルス信号（結合パルス信号）１３７を生成する。つまり、パルス信号１３５−１〜１３５−ｎの各パルスが、互いに混じることなく時系列上に並ぶことになる。そして、結合部１１３は、この結合パルス信号１３７を増幅部１１５に出力する。
【００１８】
増幅部１１５は、結合部１１３からの結合パルス信号１３７の振幅を増幅するものである。本実施形態では、結合パルス信号１３７は１つであるため、増幅部１１５は１つで足り、図５のように、増幅されたパルス信号（増幅パルス信号）１３９を出力する。
【００１９】
分解部１１７は、増幅パルス信号１３９のパルスを、三角波１３３−１〜１３３−ｎの時間幅毎に分解し、音響信号毎の複数のパルス信号を生成する。分解部１１７は、例えば、スイッチング素子等から構成される。つまり、分解部１１７は、図５のように、パルス信号１３５−１〜１３５−ｎに比べ、振幅の大きいパルス信号１４１−１〜１４１−ｎを積分部１２１−１〜１２１−ｎにそれぞれ出力する。
【００２０】
保持部１１９−１〜１１９−ｎは、分解部１１７からのパルス信号１４１−１〜１４１−ｎそれぞれのパルスの時間幅を拡げるものである。保持部１１９−１〜１１９−ｎは、例えばホールド回路等により構成される。これにより、保持部１１９−１〜１１９−ｎは、時間幅が拡げられたパルス信号（拡張パルス信号）１４３−１〜１４３−ｎを積分部１２１−１〜１２１−ｎに出力する。本実施形態では、保持部１１９−１〜１１９−ｎは、パルスの時間幅をｎ倍する。パルスの時間幅のｎ倍までは、隣り合うパルス同士が重なることはない。なお、本発明は、保持部１１９−１〜１１９−ｎがパルスの時間幅をｎ倍することに限定されるものではなく、保持部１１９−１〜１１９−ｎは、隣り合うパルス同士が重ならないように、パルスの時間幅をｍ（１＜ｍ＜ｎ）倍することができる。
【００２１】
積分部１２１−１〜１２１−ｎは、拡張パルス信号１４３−１〜１４３−ｎを積分し、拡張パルス信号１４３−１〜１４３−ｎから元の音響信号１３１−１〜１３１−ｎの波形を復元するものである。積分部１２１−１〜１２１−ｎは、例えば、ローパスフィルタ等により構成される。積分部１２１−１〜１２１−ｎは、復元された信号として、元の音響信号１３１−１〜１３１−ｎの振幅が大きくなった信号（復元信号）１４５−１〜１４５−ｎをスピーカに出力する。
【００２２】
このように本実施形態では、増幅器１０１のＰＷＭ部１１１−１〜１１１−ｎはそれぞれ、全てが互いに異なる変調タイミングを用いて、ｎ個の音響信号１３１−１〜１３１−ｎをそれぞれパルス幅変調する。そして、１つの結合部１１３は、ＰＷＭ部１１１−１〜１１１−ｎからの全て（ｎ個）のパルス信号１３５−１〜１３５−ｎを結合し、１つの結合パルス信号１３７を増幅部１１５に出力する。そして、１つの増幅部１１５が、１つの結合パルス信号１３７の振幅を増幅する。つまり、ｎ個の音響信号１３１−１〜１３１−ｎを示すパルスが、互いに重ならないように生成されるため、結合によってパルス同士が混じることがない。そのため、分解部１１７によって、結合パルス信号１３７から音響信号毎に対応するパルスを抽出できる。よって、ｎ個のパルス信号１３５−１〜１３５−ｎを、１つに結合してから増幅することにより、増幅部１１５を１つだけ設けることができる。これにより、音響信号の数が増えても増幅部１１５の増加を抑えられ、増幅器１０１及び増幅器１０１を含む筐体の大型化を避けることができる。
【００２３】
また、本実施形態では、増幅器１０１は、分解部１１７により分解されたパルス信号１４１−１〜１４１−ｎのパルスの時間幅を拡げる保持部１１９−１〜１１９−ｎを備えることができる。これにより、パルスの振幅だけでなく時間幅の点でも、パルスを大きくできるため、積分部１２１−１〜１２１−ｎにより積分される量（エネルギー）が多くなる。よって、十分な振幅レベルを有する復元信号１４５−１〜１４５−ｎを得易くなる。
【００２４】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００２５】
例えば、各部材、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００２６】
上述の本発明の実施形態の説明においては、ｎ個の音響信号１３１−１〜１３１−ｎを１つの増幅部１１５が増幅するとしたが、本発明はこの態様に限定されるものではない。ｎ未満の増幅部により、ｎ個の音響信号を増幅しても、スピーカ数分の増幅部を必要とせずに多スピーカ用の増幅器を実現できる。ｎ未満の増幅部によりｎ個の音響信号を増幅するためには、少なくとも２つのＰＷＭ部の変調タイミングが異なっていればよい。つまり、２つのＰＷＭ部の三角パルスが互いに重ならないことになる。例えば、パルス幅を△t/2とすることができる。この場合、図７のように、ＰＷＭ部２１１−１〜２１１〜ｎは、ｎ個設けられ、結合部２１３は、２つのＰＷＭ部２１１−１及び２１１−２からのパルス信号を結合するために１つ設けられる。２つのパルス信号が結合された信号は、１つの増幅部２１５−１によって増幅され、残りのＰＷＭ部２１１−３〜２１１−ｎからのパルス信号は、それぞれ個別に増幅されるため、（ｎ−２）個の増幅部２１５−２〜２１５−（ｎ−１）が必要になる。そして、増幅部２１５−１からの信号のみが、分解部２１７により分解され、積分部２２１−１及び２２１−２により積分される。増幅部２１５−２〜２１５−（ｎ−１）からの信号は、積分部２２１−３及び２２１−ｎによりそれぞれ積分される。つまり、図７に示される増幅器２０１では、増幅部が（ｎ−１）個設けられることになる。結合されるパルス信号が少なければ、その分増幅部の数は多くなるが、パルス信号のパルス幅を大きくできる。パルス幅が大きくなると、積分部２２１−１及び２２１−２の積分において得られるエネルギーが大きくなる。つまり、保持部によってパルス幅を拡げなくても、十分なエネルギーを得られることがある。この場合、保持部を設ける必要がなくなり、増幅器２０１及び増幅器２０１を含む筐体の規模縮小が図れる。
【００２７】
また、上述の本発明の実施形態の説明において、結合部１１３は１つであるとしたが、本発明はこの態様に限定されるものではない。結合部は、ＰＷＭ部からのパルス信号のパルスが重ならないように結合すればよく、１つ以上存在することができる。例えば、図８のように、ＰＷＭ部３１１−１〜３１１−４において三角波３３３−１〜３３３−４が生成されるとする。三角波３３３−１及び３３３−２の三角パルス（どちらもパルス幅は△t/2）が互いに重ならず、三角波３３３−３及び３３３−４の三角パルス（どちらもパルス幅は△t/2）が互いに重ならない。そのため、図９のように、ＰＷＭ部３１１−１及び３１１−２からの出力を結合するための結合部３１３−１と、ＰＷＭ部３１１−３及び３１１−４からの出力を結合するための結合部３１３−２とを設けることができる。この場合、増幅器３０１は、（ｎ−２）個の増幅部３１５−１〜３１５−（ｎ−２）を備えることになる。増幅部３１５−１及び３１５−２からの信号は、分解部３１７−１及び３１７−２の処理を経て、積分部３２１−１〜３２１−４により積分されることになる。また、増幅部３１５−３〜３１５−（ｎ−２）からの信号は、分解されることなく、積分部３２１−５〜３２１−ｎにより積分されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る増幅器によれば、スピーカ数分の増幅部を必要とせずにスピーカ数分の信号を増幅できるという有用性がある。
【符号の説明】
【００２９】
１０１  増幅器
１１１−１〜１１１−ｎ  ＰＷＭ部（パルス幅変調部）
１１３  結合部
１１５  増幅部
１１７  分解部
１１９−１〜１１９〜ｎ  保持部
１２１−１〜１２１−ｎ  積分部
１３１−１〜１３１−ｎ  音響信号
１３３−１〜１３３−ｎ  三角波
１３５−１〜１３５−ｎ  パルス信号
１３７  結合パルス信号
１３９  増幅パルス信号
１４１−１〜１４１−ｎ  パルス信号
１４３−１〜１４３−ｎ  拡張パルス信号
１４５−１〜１４５−ｎ  復元信号
【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】
2015008433.tif 000009
【図８】
2015008433.tif 000010
【図９】
2015008433.tif 000011
【図１０】
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