(57)【要約】【課題】直流電流阻止用の結合コンデンサを必要としない音響駆動回路を提供する。【解決手段】ヘッドホン３０のコイル３３の一端に、増幅器１０によって基準電圧Ｖｒｅｆ　でバイアスされた音声帯域の信号Ｖａｕが印加される。一方、ヘッドホン３０のコイル３３の他端には、パルス発生器４０で生成された平均電圧Ｖａｖが基準電圧Ｖｒｅｆ　に等しく、音声帯域に比べて極めて高い周波数（例えば、２ＭＨｚ）のパルス信号Ｖｐｌｓ　が印加される。これにより、コイル３３には直流電流が流れない。また、パルス発生器４０から印加される高周波成分は、音としては出力されず、かつコイル３３のインダクタンスによって阻止されるので問題は発生しない。【選択図】　　　図１
2004031998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルに生ずる磁力の変化を音に変換して出力する音響出力手段を駆動する音響駆動回路であって、
音声帯域の信号の電力を増幅して一定のバイアス電圧が重畳された増幅後の信号を前記音響出力手段のコイルの一端に出力する電力増幅手段と、
周波数が前記音声帯域よりも高くかつ平均電圧が前記バイアス電圧に等しいパルス信号を生成して前記コイルの他端に出力するパルス発生手段とを、
備えたことを特徴とする音響駆動回路。
【請求項２】
前記パルス発生手段は、周波数が前記音声帯域よりも高くかつ平均電圧が前記バイアス電圧に等しくなるようなデューティ比を有する矩形波を生成することを特徴とする請求項１記載の音響駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、ヘッドホンやスピーカ等を駆動する音響駆動回路に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
【０００４】
図２は、従来のヘッドホン駆動回路の一例を示す構成図である。
【０００５】
このヘッドホン駆動回路は、右信号ＳＲの電力を増幅する増幅器１０Ｒと、左信号ＳＬの電力を増幅する増幅器１０Ｌを有しており、これらの増幅器１０Ｒ，１０Ｌの出力信号が、それぞれ結合用のコンデンサ２０Ｒ，２０Ｌを介してヘッドホン３０に与えられるようになっている。
【０００６】
増幅器１０Ｒ，１０Ｌは同一構成で、例えば増幅器１０Ｒは、右信号ＳＲが与えられる端子１１Ｒを有し、この端子１１Ｒが抵抗１２Ｒを介して差動増幅器１３Ｒの−入力端子に接続されている。差動増幅器１３Ｒの出力側は、帰還抵抗１４Ｒを介して−入力端子に接続されている。また、差動増幅器１３Ｒの＋入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆ　が与えられている。更に、差動増幅器１３Ｒの出力側は、コンデンサ２０Ｒを介してヘッドホン３０の端子３１Ｒに接続されている。
【０００７】
ヘッドホン３０は、右の信号が与えられる端子３１Ｒと、左の信号が与えられる端子３１Ｌと、共通電位ＧＮＤに接続される端子３２を有している。端子３１Ｒ，３２間にはコイル３３Ｒが接続され、端子３１Ｌ，３２間にはコイル３３Ｌが接続されている。そして、コイル３３Ｒ，３３Ｌに流れる電流で生ずる磁力の変化が、それぞれ振動板３４Ｒ，３４Ｌを振動させ、音響として出力されるようになっている。
【０００８】
このようなヘッドホン駆動回路では、端子１１Ｒ，１１Ｌに与えられた左信号ＳＬと左信号ＳＬは、それぞれ増幅器１０Ｒ，１０Ｌで電力増幅され、これらの増幅器１０Ｒ，１０Ｌの出力側に、基準電圧Ｖｒｅｆ　（例えば、電源電圧ＶＤＤの１／２）でバイアスされた増幅後の信号が出力される。
【０００９】
増幅器１０Ｒ，１０Ｌから出力された信号は、それぞれコンデンサ２０Ｒ，２０Ｌを介してヘッドホン３０の端子３１Ｒ，３１Ｌに伝えられ、コイル３３Ｒ，３３Ｌの一端に与えられる。コイル３３Ｒ，３３Ｌの他端は、端子３２を介して接地電位ＧＮＤに接続されている。これにより、各コイル３３Ｒ，３３Ｌには、直流成分が除去された音声帯域の信号のみが印加され、音に変換されて出力される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のヘッドホン駆動回路では、次のような課題があった。
【００１２】
即ち、増幅器１０Ｒ，１０Ｌの出力信号が基準電圧Ｖｒｅｆ　でバイアスされている。このため、ヘッドホン３０のコイル３３Ｒ，３３Ｌに流れる直流電流を阻止するために、結合用のコンデンサ２０Ｒ，２０Ｌが必要である。そして、このコンデンサ２０Ｒ，２０Ｌは、低い音声周波数を通過させるために、大きな容量が必要となる。
【００１３】
例えば、コイル３３の入力インピーダンスＺｉを３２Ωとし、この入力インピーダンスＺｉとコンデンサ２０で構成されるハイパス・フィルタのカットオフ周波数を２０Ｈｚとすると、このコンデンサ２０に必要な容量は２５０μＦとなる。このような大容量のコンデンサは、集積回路として構成することができないので、コンデンサを外付けする必要があり、回路の小型化とコストダウンができないという課題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、直流電流阻止用のコンデンサを必要としない音響駆動回路を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するために、本発明の内の第１の発明は、コイルに生ずる磁力の変化を音に変換して出力する音響出力手段を駆動する音響駆動回路を、音声帯域の信号の電力を増幅して一定のバイアス電圧が重畳された増幅後の信号を前記音響出力手段のコイルの一端に出力する電力増幅手段と、周波数が前記音声帯域よりも高くかつ平均電圧が前記バイアス電圧に等しいパルス信号を生成して前記コイルの他端に出力するパルス発生手段とで構成している。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明におけるパルス発生手段を、周波数が前記音声帯域よりも高くかつ平均電圧が前記バイアス電圧に等しくなるようなデューティ比を有する矩形波を生成するように構成している。
【００１８】
本発明によれば、以上のように音響駆動回路を構成したので、次のような作用が行われる。
【００１９】
ヘッドホン等の音響出力手段のコイルの一端には、電力増幅手段で増幅されて一定のバイアス電圧が重畳された音声帯域の信号が印加される。一方、このコイルの他端には、周波数が前記音声帯域よりも高く、かつ平均電圧がバイアス電圧に等しいパルス信号が、パルス発生手段から印加される。これにより、コイルには直流電流が流れず、音声帯域の信号のみが印加される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施形態を示すヘッドホン駆動回路の構成図であり、図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００２２】
このヘッドホン駆動回路は、それぞれ右信号ＳＲ、左信号ＳＬの電力を増幅する電力増幅手段（例えば、増幅器）１０Ｒ，１０Ｌと、高周波のパルス信号Ｖｐｌｓ　を発生するパルス発生手段（例えば、パルス発生器）４０を有している。そして、増幅器１０Ｒ，１０Ｌの出力信号と、パルス発生器４０から出力される高周波のパルス信号Ｖｐｌｓ　が、ヘッドホン３０に与えられるようになっている。
【００２３】
増幅器１０Ｒ，１０Ｌは同一構成で、例えば増幅器１０Ｒは、右信号ＳＲが与えられる端子１１Ｒを有し、この端子１１Ｒが抵抗１２Ｒを介して差動増幅器１３Ｒの−入力端子に接続されている。差動増幅器１３Ｒの出力側は、帰還抵抗１４Ｒを介して−入力端子に接続されている。また、差動増幅器１３Ｒの＋入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆ　が与えられている。増幅器１０Ｒ，１０Ｌの出力側は、ヘッドホン３０の端子３１Ｒ，３１Ｌに接続されている。
【００２４】
一方、パルス発生器４０は、周波数が音声帯域よりも十分高く（例えば、２ＭＨｚ）、かつ平均電圧が前記基準電圧Ｖｒｅｆ　に等しくなるようなデューティ比を有する矩形波のパルス信号Ｖｐｌｓ　を生成するもので、このパルス発生器４０の出力側が、ヘッドホン３０の端子３２に接続されている。
【００２５】
ヘッドホン３０は、それぞれ右と左の信号が与えられる端子３１Ｒ，３１Ｌと、パルス信号Ｖｐｌｓ　が与えられる端子３２を有している。ヘッドホン３０の端子３１Ｒ，３２間にはコイル３３Ｒが接続され、端子３１Ｌ，３２間にはコイル３３Ｌが接続されている。そして、コイル３３Ｒ，３３Ｌに流れる電流で生ずる磁力の変化が、それぞれ振動板３４Ｒ，３４Ｌを振動させ、音響として出力されるようになっている。
【００２６】
次に、図１の動作を説明する。
【００２７】
ヘッドホン駆動回路の端子１１Ｒ，１１Ｌに、それぞれ右信号ＳＲと左信号ＳＬが与えられると、これらの信号はそれぞれ増幅器１０Ｒ，１０Ｌで電力増幅される。そして、増幅器１０Ｒ，１０Ｌの出力側に、基準電圧Ｖｒｅｆ　（例えば、電源電圧ＶＤＤの１／２）でバイアスされた増幅後の信号Ｖａｕｒ　，Ｖａｕｌ　が、それぞれ出力される。即ち、増幅器１０Ｒから出力される電圧は、Ｖｒｅｆ　＋Ｖａｕｒ　となり、増幅器１０Ｌから出力される電圧は、Ｖｒｅｆ　＋Ｖａｕｌ　となる。
【００２８】
一方、パルス発生器４０では、平均電圧Ｖａｖが基準電圧Ｖｒｅｆ　（即ち、ＶＤＤ／２）に等しくなるようなデューティ比を有する矩形波のパルス信号Ｖｐｌｓ　が生成される。例えば、周波数が２ＭＨｚ、波高値が電源電圧ＶＤＤで、デューティ比が１／２のパルス信号Ｖｐｌｓ　が生成される。これにより、パルス発生器４０から出力される電圧は、２ＭＨｚ及びその高調波の信号をＶｒｆとすると、Ｖａｖ＋Ｖｒｆとなる。
【００２９】
増幅器１０Ｒ，１０Ｌから出力された信号は、ヘッドホン３０の端子３１Ｒ，３１Ｌを介して、コイル３３Ｒ，３３Ｌの一端に与えられる。また、コイル３３Ｒ，３３Ｌの他端には、端子３２を介してパルス信号Ｖｐｌｓ　が与えられる。
【００３０】
従って、ヘッドホン３０のコイル３３Ｒの両端に印加される基準電圧Ｖｒｅｆ　と平均電圧Ｖａｖは打ち消しあい、このコイル３３Ｒに直流電流は流れない。同様に、ヘッドホン３０のコイル３３Ｌの両端に印加される基準電圧ｒｅｆ　と平均電圧Ｖａｖは打ち消しあい、このコイル３３Ｌに直流電流は流れない。
【００３１】
一方、コイル３３Ｒ，３３Ｌの他端に印加される高周波の信号Ｖｒｆによる電流は、これらのコイル３３Ｒ，３３Ｌのインダクタンス成分によって、極めて小さな値に制限される。また、このような高周波の微弱な電流がコイル３３に流れても、振動板３４は追随することができないので、出力される音響に聴感上の影響はない。これにより、ヘッドホン３０からは、信号Ｖａｕｒ　，Ｖａｕｌ　に対応する音が出力される。
【００３２】
なお、このような状態を、等価回路を用いて説明する。
【００３３】
図３は、図１の等価回路（但し、１チャネル分）を示す図である。
【００３４】
図３に示すように、増幅器１０は基準電圧Ｖｒｅｆ　を出力する直流電圧源と、増幅された音声帯域の信号Ｖａｕを出力する信号源と、出力インピーダンスＺ１０の直列回路で表すことができる。また、ヘッドホン３０は、コイル３３のインダクタンスＬｈｐと抵抗Ｒｈｐの直列回路で表すことができる。更に、パルス発生器４０は、パルス信号Ｖｐｌｓ　の平均電圧Ｖａｖを出力する直流電圧源と、パルス信号Ｖｐｌｓ　の基本周波数Ｖｒｆ及びその高調波成分Ｖｒｆｈ　を出力する高周波信号源と、出力インピーダンスＺ４０の直列回路で表すことができる。
【００３５】
これらの値の一例を示すと、次のようになる。
Ｚ１０＋Ｚ４０＝Ｒｈｐ＝３２Ω
Ｌｈｐ＝１ｍＨ
Ｖｒｅｆ　＝Ｖａｖ＝ＶＤＤ／２＝１．５Ｖ
【００３６】
このため、ヘッドホン３０のコイル３３に流れる電流Ｉは、次の（１）式のようになる。
Ｉ＝（Ｖａｕ−Ｖｒｆ）／（Ｚ１０＋Ｚ４０＋Ｒｈｐ＋ｊωＬｈｐ）
＝（Ｖａｕ−Ｖｒｆ）／（６４＋ｊ０．００１ω）　・・・（１）
【００３７】
ここで、信号Ｖｒｆは２ＭＨｚ以上の高周波信号であるので、インダクタンスＬｈｐによるインピーダンスωＬｈｐは、抵抗成分Ｚ１０＋Ｚ４０＋Ｒｈｐに比べて、極めて大きな値となり、この信号Ｖｒｆによる電流は無視できる程度の値となる。従って、ヘッドホン３０に流れる電流Ｉは、次の（２）式で近似することができる。
Ｉ＝Ｖａｕ／（Ｚ１０＋Ｚ４０＋Ｒｈｐ＋ｊωＬｈｐ）　・・・（２）
【００３８】
このように、本実施形態のヘッドホン駆動回路は、平均電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ　に等しくなるようなデューティ比を有するパルス信号Ｖｐｌｓ　を生成して、ヘッドホン３０のコイル３３に印加するパルス発生器４０を有している。これにより、直流電流阻止用のコンデンサを必要としないヘッドホン駆動回路が構成でき、回路の小型化とコストダウンが可能になるという利点がある。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
【００４０】
（ａ）　左右の音声信号をそれぞれ増幅して出力するステレオ・ヘッドホン用の駆動回路について説明したが、１チャネル、或いは３チャネル以上の駆動回路にも同様に適用可能である。
【００４１】
（ｂ）　ヘッドホンに限らず、スピーカの駆動回路としても使用できる。
【００４２】
（ｃ）　基準電圧Ｖｒｅｆ　がＶＤＤ／２の例を示したので、パルス信号Ｖｐｌｓ　のデューティ比を１／２に設定しているが、実際の基準電圧Ｖｒｅｆ　に合わせて、パルス信号Ｖｐｌｓ　のデューティ比を設定する必要がある。パルス発生器４０で生成するパルス信号Ｖｐｌｓ　のデューティ比を調節できるようにすることにより、各種の基準電圧Ｖｒｅｆ　に対応可能になる。
【００４３】
（ｄ）　パルス発生器４０で生成する信号は、矩形波に限定されない。周波数が音声帯域に比べて十分高く（例えば、１００倍以上）、その平均電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ　に等しいパルス信号を発生できるものであれば良い。
【００４４】
（ｅ）　増幅器１０は差動増幅器１３を使用した構成となっているが、その他の構成の増幅器でも同様に適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
【００４６】
以上詳細に説明したように、第１の発明によれば、音響出力手段のコイルの一端にバイアス電圧が重畳された音声帯域の信号を出力する電力増幅手段と、平均電圧がこのバイアス電圧に等しいパルス信号を生成して、このコイルの他端に出力するパルス発生手段を備えている。これにより、音響出力手段のコイルに直流電流が流れることがないので、結合用のコンデンサが不要になる。
【００４７】
第２の発明によれば、パルス発生手段を平均電圧がバイアス電圧に等しくなるようなデューティ比を有する矩形波を生成するように構成している。これにより、デューティ比を調整することにより、パルス信号の平均電圧を電力増幅手段のバイアス電圧に容易に合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すヘッドホン駆動回路の構成図である。
【図２】従来のヘッドホン駆動回路の構成図である。
【図３】図１の等価回路を示す図である。
【符号の説明】
１０　　増幅器
３０　　ヘッドホン
３３　　コイル
４０　　パルス発生器
【図１】
2004031998.tif 000003
【図２】
2004031998.tif 000004
【図３】
2004031998.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月3日(2003.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子と第２の端子の間に接続されたコイルを有し、該コイルに生ずる磁力の変化を音に変換して出力する音響出力手段を駆動する音響駆動回路であって、
音声帯域の信号の電力を増幅して一定のバイアス電圧が重畳された増幅後の信号を前記第１の端子に出力する電力増幅手段と、
周波数が前記音声帯域よりも高くかつ平均電圧が前記バイアス電圧に等しいパルス信号を生成して前記第２の端子に出力するパルス発生手段とを、
備えたことを特徴とする音響駆動回路。
【請求項２】
前記パルス発生手段は、周波数が前記音声帯域よりも高くかつ平均電圧が前記バイアス電圧に等しくなるようなデューティ比を有する矩形波を生成することを特徴とする請求項１記載の音響駆動回路。
【請求項３】
前記パルス信号の周波数は、２ＭＨｚ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の音響駆動回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
前記課題を解決するために、本発明の第１の発明は、第１の端子と第２の端子の間に接続されたコイルを有し、該コイルに生ずる磁力の変化を音に変換して出力する音響出力手段を駆動する音響駆動回路を、音声帯域の信号の電力を増幅して一定のバイアス電圧が重畳された増幅後の信号を前記第１の端子に出力する電力増幅手段と、周波数が前記音声帯域よりも高くかつ平均電圧が前記バイアス電圧に等しいパルス信号を生成して前記第２の端子に出力するパルス発生手段とで構成している。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第２の発明は、第１の発明におけるパルス発生手段を、周波数が前記音声帯域よりも高くかつ平均電圧が前記バイアス電圧に等しくなるようなデューティ比を有する矩形波を生成するように構成している。
第３の発明では、第１または第２の発明におけるパルス信号の周波数を、２ＭＨｚ以上としている。