(57)【要約】【課題】電源起動時やヘッドホン切り換え時に安定動作するスピーカセーブ回路とスピーカ駆動端子の短絡に対する保護機能を備えた音声出力回路を提供することを目的とする。【解決手段】電源端子と接地端子間に縦続接続された第１、第２の抵抗１３，１４並びにこの第１、第２の抵抗の接続部に一端が接続されたコンデンサ１５とを備え、電源端子に電圧が与えられると共に充電を開始して第１、第２の抵抗で電源端子電圧を分圧した電圧に至る電圧を充電電圧端子３５に出力するプリチャージ回路と、充電電圧端子に入力端子が接続されて基準電圧と比較した結果を出力する比較器１２と、比較器１２の出力信号に応じてスピーカ駆動信号が導通遮断されるスピーカ駆動回路とを備え、充電電圧端子３５電圧が基準電圧値よりも低い値であるときにスピーカ駆動回路を遮断し、充電電圧端子３５電圧が基準電圧値よりも高い値であるときにスピーカ駆動回路を導通する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から電圧が与えられる電源端子と、
この電源端子と接地端子間に縦続接続された第１、第２の抵抗並びにこの第１、第２の抵抗の接続部に一端が接続されたコンデンサとを備え、前記電源端子に電圧が与えられると共に充電を開始して前記第１、第２の抵抗で前記電源端子電圧を分圧した電圧に至る電圧を充電電圧端子に出力するプリチャージ回路と、
前記充電電圧端子に入力端子が接続されて第１の基準電圧と比較した結果を出力する第１の比較器と、
この第１の比較器の出力信号に応じてスピーカ駆動信号が導通遮断されるスピーカ駆動回路と、
このスピーカ駆動回路に流れる電流が所定の値を超えたときに信号を出力するショート検出回路と、
前記充電電圧端子と前記接地間に挿入接続されて前記ショート検出回路の出力信号によって導通するスイッチとを備え、
前記充電電圧端子電圧が前記第１の基準電圧値よりも低い値であるときに前記スピーカ駆動回路を遮断し、前記充電電圧端子電圧が前記第１の基準電圧値よりも高い値であるときに前記スピーカ駆動回路を導通することを特徴とする音声出力回路。
【請求項２】
請求項１記載の音声出力回路が、さらに、
コンデンサが挿入接続された信号経路と、
前記充電電圧端子に入力端子が接続されて第２の基準電圧と比較した結果を出力する第２の比較器と、
このコンデンサの一端に前記第２の比較器の出力信号に応じて前記電流源電流を供給する電流供給手段とを備え、
前記充電電圧端子電圧が前記第２の基準電圧値よりも低い値であるときに前記コンデンサに電流を供給し、前記充電電圧端子電圧が前記第２の基準電圧値よりも高い値であるときに前記コンデンサへの電流供給を停止することを特徴とする音声出力回路。
【請求項３】
請求項１記載の音声出力回路が、さらに、
ヘッドホン端子が挿入接続されるヘッドホンジャック端子と前記ヘッドホン端子とが擦れることによって生成される信号を入力して駆動信号を出力するヘッドホンミュート回路と、
前記充電電圧端子と前記接地間に挿入接続されて前記ヘッドホンミュート回路の出力信号によって導通遮断するスイッチとを備えたことを特徴とする音声出力回路。
【請求項４】
前記第２の基準値が前記第１の基準値よりも小さい値であることを特徴とする請求項２記載の音声出力回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池で動作する、例えば、ＤＶＣ（デジタル・ビデオ・カメラ）、ＤＳＣ（デジタル・スチル・カメラ）、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）、ノートパソコン等のスピーカ出力・ライン出力機能、さらには、ヘッドホン出力機能の音声出力回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような機器では、据え置き型の機器と違い、電源のスイッチを押してから電源が安定して音が出るまでに数秒かかっていた。しかし、このようなことは、故障しているのではないかといったクレームにつながるため、ヒューマンインターフェースの部分で、電源スイッチを押してから百〜数百ミリＳＥＣ後にピーといった警告音を発することで、電源が入ったことを知らせるような対応をしている機器が多い。
【０００３】
しかし、このような音声機器では、数十Ｈｚ〜約２０ｋＨｚまでの可聴帯域の周波数を扱うため、電源や内部の動作電圧を安定化させるためのコンデンサ値が、数μ〜数十μＦ必要になる。そのため、このコンデンサの影響で電源投入後、安定するまでの時間が規定されるが、この時間を短縮する目的でプリチャージ回路が用いられていた。
【０００４】
図５は、従来の音声出力回路を示したものである。
【０００５】
この音声出力回路において、電源端子１の電圧ＶＣＣが立ち上がると、入力端子２の電圧ＶＩＮは、バイアス源３（バッファ）の電圧Ｖｒｅｆ＿ＯＵＴの変化に連動して立ち上がる。バイアス源３の電圧は、通常、音声回路に供給される電源電圧ＶＣＣの約１／２の値に設定される。一方、入力端子２には、他の系からの信号が入るので、前段の系からの動作電圧をカットするために、コンデンサ８を入力端子２に直列に接続する。この入力端子２の動作電圧は、バイアス源３から抵抗値Ｒ２の抵抗９を介して印加される。
【０００６】
このようなことから、入力端子２の動作電圧は、バイアス電圧Ｖｒｅｆ＿ＯＵＴの立ち上がりに対して、Ｃ３×Ｒ２の時定数で立ち上がり、バイアス電圧Ｖｒｅｆ＿ＯＵＴの立ち上がりから遅れることになる。
【０００７】
たとえば、パソコンやデジタルスチルカメラなどでは、電源投入直後約百ｍｓｅｃで、ピーという警告音（以下ＢＥＥＰ音）を発する機器が多いが、回路の動作電圧が安定する時間を短縮するために、電源の立ち上がり時のみ動作するプリチャージ回路が有効である。
【０００８】
プリチャージ回路は、一般的には、外付けコンデンサを有してバイアス源から抵抗を介して電圧が印加される端子に対して有効であり、この端子に対して電流を印加することで、外付けコンデンサに電荷を急速に充電させている。これによって、バイアス源の立ち上がりに同期して入力端子のバイアス電圧を上昇させることができる。このようにしてバイアス電圧が安定動作点に達した時点でプリチャージ回路を遮断する。この後、スピーカアンプを導通させ、電源立ち上げ時のボツという異常音を防止している。
【０００９】
図６は、従来のショート保護回路を示す図である。ここで、ＳＰＯＵＴ３０、ＳＰＯＵＴ３１は、出力端子であり、ＳＰＯＵＴ３０、ＳＰＯＵＴ３１の端子間の最大振幅は、ＧＮＤ〜ＶＣＣ付近まで振れるＢＴＬ出力である。この端子間に負荷（スピーカ）を接続する。負荷のスピーカの値は通常６〜８Ωであり、スピーカを駆動するためのドライバーには、高い電流能力が必要とされる。仮に、出力端子が、ＧＮＤとショートしたり（地絡）、電源とショートしたり（天絡）、負荷がショートしたり（負荷ショート）するような場合には、ドライバーは高い電流能力であるがゆえに過剰な電流が流れる。
【００１０】
このようなショートの状態が継続するような事態となった場合、過剰な電流が流れることにより、電源に不具合を生じさせ、あるいは、半導体パッケージの許容損失を超えさせることがある。このような事態を防ぐために、過剰な電流を検知して動作するショート保護が必要となってくる。
【００１１】
ショートの状態が継続することにより過剰な電流を検知してショート保護が動作すると、ドライバー部の電流能力が遮断するように働き、一旦電流量が減少する。そこで、ショート検出回路３３において検出信号無しを検出して、ショート保護が解除される。解除によって、電流が増加し、検出信号が有りの状態に移行する。これによって、ショート保護動作のループが循環して周期的にスイッチ２０の導通／遮断が繰り返される。この循環によって、平均電流を抑えることにより、機器の電源を破壊に至ることを抑える、あるいは発熱を抑える操作が行われていることとなる。
【００１２】
一方、このようなスピーカ回路の短絡を検出する技術には（特許文献１参照）、例えば、スピーカ回路の短絡を過電流検出回路で検出してリレー回路で短絡回路が断になる制御がされている。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭５８−２１９８９８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この保護のかけ方において、保護が早過ぎると、音飛びなどの誤動作となり、また、保護解除（復帰）のタイミングが早いと平均電流を抑えることが出来ないという課題があった。
【００１５】
また、電源やＧＮＤにノイズが乗ったときに誤動作することを防ぐために、タイミングをずらして動作させる必要があった。
【００１６】
しかしながら、保護回路専用に外付けのタイミングコンデンサを持つことは、コストアップにつながり、また、回路として内蔵するには回路が複雑になるという問題点があった。
【００１７】
さらに、ヘッドホン出力とスピーカ出力を同一機種に備えた場合、ヘッドホンの使用時に、スピーカをＯＦＦすることが一般的であり、ヘッドホンジャックを抜き差しすることを検出して、スピーカのＯＮ／ＯＦＦを連動させる。
【００１８】
しかしながら、ヘッドホンジャックを抜き差しする際に、ヘッドホンジャックの凹凸の形状が、機器の受け側の端子の複数の接点に物理的に接触する。このために、チャタリングとしてスピーカのＯＮ／ＯＦＦが連動し、スピーカからガチャガチャという異常音が発生していた。
【００１９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、電源起動時やヘッドホン切り換え時に安定動作するスピーカセーブ回路とスピーカ駆動端子の短絡に対する保護機能を備えた音声出力回路を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明が講じた手段は、外部から電圧が与えられる電源端子と、この電源端子と接地端子間に縦続接続された第１、第２の抵抗並びにこの第１、第２の抵抗の接続部に一端が接続されたコンデンサとを備え、前記電源端子に電圧が与えられると共に充電を開始して前記第１、第２の抵抗で前記電源端子電圧を分圧した電圧に至る電圧を充電電圧端子に出力するプリチャージ回路と、前記充電電圧端子に入力端子が接続されて第１の基準電圧と比較した結果を出力する第１の比較器と、この第１の比較器の出力信号に応じてスピーカ駆動信号が導通遮断されるスピーカ駆動回路と、このスピーカ駆動回路に流れる電流が所定の値を超えたときに信号を出力するショート検出回路と、前記充電電圧端子と前記接地間に挿入接続されて前記ショート検出回路の出力信号によって導通するスイッチとを備え、前記充電電圧端子電圧が前記第１の基準電圧値よりも低い値であるときに前記スピーカ駆動回路を遮断し、前記充電電圧端子電圧が前記第１の基準電圧値よりも高い値であるときに前記スピーカ駆動回路を導通することを特徴とするものである。
【００２１】
これによって、スピーカ駆動回路が外部回路と短絡状態になることで流れる過大電流を検出してスピーカ駆動回路を外部回路で遮断し、スピーカ駆動回路を保護することができる。
【００２２】
また、本発明の請求項２に記載の発明が講じた手段は、請求項１記載の音声出力回路が、さらに、コンデンサが挿入接続された信号経路と、前記充電電圧端子に入力端子が接続されて第２の基準電圧と比較した結果を出力する第２の比較器と、このコンデンサの一端に前記第２の比較器の出力信号に応じて前記電流源電流を供給する電流供給手段とを備え、  前記充電電圧端子電圧が前記第２の基準電圧値よりも低い値であるときに前記コンデンサに電流を供給し、前記充電電圧端子電圧が前記第２の基準電圧値よりも高い値であるときに前記コンデンサへの電流供給を停止することを特徴とするものである。
【００２３】
これによって、電源端子電圧の印加とともに信号経路の電圧を充電させ、かつ、スピーカ駆動回路を遮断することで、電源ＯＮ時の異常音を防止することができる。
【００２４】
さらに、本発明の請求項３に記載の発明が講じた手段は、請求項１記載の音声出力回路が、さらに、ヘッドホン端子が挿入接続されるヘッドホンジャック端子と前記ヘッドホン端子とが擦れることによって生成される信号を入力して駆動信号を出力するヘッドホンミュート回路と、前記充電電圧端子と前記接地間に挿入接続されて前記ヘッドホンミュート回路の出力信号によって導通遮断するスイッチとを備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
これによって、ヘッドホン着脱時の信号を検出し、その信号を平滑化した信号によってスピーカ駆動回路の導通遮断を行わせ、ヘッドホン着脱時にスピーカが駆動されることによって起こる異常音を抑圧することができる。
【００２６】
さらに、本発明の請求項４に記載の発明が講じた手段は、前記第２の基準値が前記第１の基準値よりも小さい値であることを特徴とするものである。
【００２７】
これによって、信号経路の充電の後にスピーカ駆動回路を導通させて、電源電圧印加時の異常音を抑制することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の音声出力回路の第１の実施形態を示したブロック図である。
【００２９】
音声出力回路において電源ＯＮ時に、電源端子１の電圧ＶＣＣが立ち上がると、入力端子２の電圧ＶＩＮは、バイアス源３（バッファ）の電圧Ｖｒｅｆ＿ＯＵＴの変化に連動して立ち上がる。バイアス源３の入力には、抵抗４，５により電源電圧を分割した電圧が印加され、電源電圧ＶＣＣの約１／２の値に設定される。このバイアス源３の出力電圧Ｖｒｅｆ＿ＯＵＴは、音声信号の動作電圧としての電圧源になる。
【００３０】
ここで、入力端子６において、電源端子１の電圧ＶＣＣやＧＮＤの変動・ノイズを除去するために、ＩＣ外付けコンデンサ７とＩＣ内部の抵抗４，５とでフィルターを構成し、かつ、安定したバイアス源を構成する。尚、音声信号は、２０ｋＨｚまでの可聴帯域の周波数であるため、ＶＲＥＦのコンデンサ値は、数μ￣数十μＦである。このようにして、電源ＯＮ時には、バイアス源３の電圧はコンデンサ７と抵抗４，５から規定される時定数で立ち上がる。
【００３１】
入力端子２には、他の系からの信号が入るので、前段の系からの動作電圧をカットするために、コンデンサ８を入力端子２に直列に接続する。入力端子２の動作電圧は、バイアス源３から抵抗値Ｒ２の抵抗９を介して印加される。すなわち、入力端子２の動作電圧は、バイアス電圧Ｖｒｅｆ＿ＯＵＴの立ち上がりに対して、Ｃ３×Ｒ２の時定数で立ち上がる。
【００３２】
次に、プリチャージ回路の動作を説明する。比較器１１、比較器１２は、抵抗１３，１４と外付けコンデンサ１５との時定数で立ち上がるＶｔｃと、比較器の基準電圧Ｖｐｒｅ、Ｖｓａｖｅの電圧を比較し、それぞれ制御信号ａ、ｂを出力する。電源ＯＮ時直後から、Ｖｔｃ＜Ｖｐｒｅの間、比較器１１の出力である制御信号ａによりスイッチ１８は、導通状態（ＯＮ）となる。これによって外付けコンデンサ７，１５が急速に充電され、動作電圧ＶＩＮ、ＶＲＥＦが速やかに与えられる。
【００３３】
次に、Ｖｐｒｅ＜Ｖｔｃとなって、スイッチ１８は導通状態から遮断状態となる。また、比較器１２の出力である制御信号ｂにより、スイッチ２０、５０は、Ｖｔｃ＜Ｖｓａｖｅの間、遮断状態であり、Ｖｓａｖｅ＜Ｖｔｃとなってから導通状態に移行する。これによって、電源立ち上がり時にスピーカのドライブ電流の電流能力のＯＮ／ＯＦＦの調整が可能となる。
【００３４】
ここで、基準電圧Ｖｐｒｅ、Ｖｓａｖｅの設定を、Ｖｐｒｅ＜Ｖｓａｖｅとすることによって時間差を設けることができるので、バイアス電圧が安定動作点に達した時点でプリチャージ回路をスイッチ１８によって遮断し、プリチャージ回路を切った後にスピーカアンプをスイッチ２０，５０によって導通させる。これにより、電源投入時のスピーカからのボツ音を抑えることができる。
【００３５】
次に、端子３０，３１の電圧の、例えば、地絡の場合のショート検出回路３３の動作について述べる。
【００３６】
端子３０，３１の電圧をショート検出回路３３に与えて、所定の電圧と比較したとき、この電圧値が所定の値よりも低い値であるときにスイッチ３４を導通させて端子３５の電圧Ｖｔｃを強制的に下げる。さらに、この端子３５の電圧を比較器１２に与え、所定の電圧Ｖｓａｖｅと比較する。比較した結果、端子３５の電圧が電圧Ｖｓａｖｅよりも低い場合にスイッチ２０，５０を遮断する。
【００３７】
ショートの状態が継続している場合、ドライバー部の電流供給能力が低下することにより、一旦電流が減少する。このため、検出信号無し→ショート保護解除→電流増加→検出信号あり→ショート保護動作のループが循環して周期的に、スイッチ２０，５０の導通／遮断が繰り返される。この循環によって、平均電流を抑えることが出来るためパッケージ許容損失を超えるような事態を防ぐことが出来る。
【００３８】
図２は、本発明の音声出力回路の動作を示した図である。
【００３９】
出力端子３０と接地間で短絡が生じた状態において、端子３０の電圧ＳＰＯＵＴ（＋）の電位がＨｉｇｈからＬｏｗの状態に遷移すると共に、検出信号ｃおよび制御信号ｄがＬｏｗからＨｉｇｈ状態となる。制御信号ｄはスイッチ３４を導通状態とさせて端子３５の電圧を接地電位まで下げる。端子３５の電圧は、また、比較器１２に入力されて基準電圧Ｖｓａｖｅと比較される。比較器１２の出力である制御信号ｂにより、スイッチ２０，５０を開放させる。
【００４０】
なお、出力端子と電源間の短絡（天絡）、出力端子と出力端子間の短絡（負荷ショート）の場合についても、検出信号ｃ、制御信号ｄは同様に振る舞い、比較器１２の出力である制御信号ｂにより、スイッチ２０，５０が開放状態となる。
【００４１】
図３は、本発明の音声出力回路の第２の実施形態を示す図である。
【００４２】
チャタリング防止の機能に関するものである。通常、ヘッドホンジャックを抜き差しする際に、ヘッドホンジャックの凹凸形状が機器の受け側の端子の複数の接点に物理的に接触する。このとき接触によるＯＮ／ＯＦＦのチャタリングが発生するので、この内の一定周波数以上のＯＮ／ＯＦＦのチャタリングに対して、スピーカがＯＮ／ＯＦＦすることを防止するものである。
【００４３】
このチャタリングを防止するために、端子４０に外部からチャタリング制御用の信号を与え、この信号をヘッドホンミュート回路４１に入力してスイッチ４２を導通させる。
【００４４】
スイッチ４２が導通することで端子３５に接地電位を与える。比較器１２には端子３４の電圧が与えられるので、比較器１２には基準電圧Ｖｓａｖｅよりも低い電圧が与えられる。この比較器１２で比較されて出力された出力信号によってスイッチ２０を開放状態とする。このようにしてスピーカ駆動を止めることで、チャタリングによるスピーカの駆動を防止することができる。
【００４５】
図４は、図３の動作を示した図である。
【００４６】
端子４０に入力されるミュート信号Ｖｈｐｍｕｔｅは、ヘッドホンミュート回路に入力して反転した信号でスイッチ４２を駆動する。ミュート信号は、電圧値がＨｉｇｈにおいてヘッドホンをミュートさせ、Ｌｏｗにおいてヘッドホンのミュートを解除するように規定されている。スイッチ４２を駆動する電圧がチャタリングしている状態では端子３５には、このチャタリングに応答した充放電電圧波形が生成する。端子３５の電圧は、比較器１２に入力されて基準電圧Ｖｓａｖｅと比較される。ここで、プリチャージ回路のタイミングコンデンサの端子電圧Ｖｔｃは、外付けコンデンサ１５のＣ１と図示しない内部抵抗１３，１４で規定される充放電波形を示す。一定周波数以上のチャタリングに対して繰り返される充放電のピーク電圧Ｖｔｃが、Ｖｔｃ＜Ｖｓａｖｅであれば、スピーカ出力をセーブ状態に保持させることが出来る。このようにして、プリチャージ回路のタイミングコンデンサのコンデンサＣ１を利用して、１端子で、チャタリング防止機能を実現させることが出来、さらに、その周波数も、外付けコンデンサＣ１で可変させることが出来る。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、スピーカ駆動回路が外部回路と短絡状態になることで流れる過大電流を検出してスピーカ駆動回路を外部回路で遮断し、スピーカ駆動回路を保護することができ、また、電源端子電圧の印加とともに信号経路の電圧を充電させ、かつ、スピーカ駆動回路を遮断することで、電源ＯＮ時の異常音を防止することができ、さらに、ヘッドホン着脱時の信号を検出し、その信号を平滑化した信号によってスピーカ駆動回路の導通遮断を行わせ、ヘッドホン着脱時にスピーカが駆動されることによって起こる異常音を抑圧することができ、さらに、信号経路の充電の後にスピーカ駆動回路を導通させて、電源電圧印加時の異常音を抑制することができる音声出力回路を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示したブロック図
【図２】本発明の音声出力回路の動作を示した図
【図３】本発明の第２の実施形態を示した図
【図４】図３の動作を示した図
【図５】従来の音声出力回路を示した図
【図６】従来のショート保護回路を示した図
【符号の説明】
１，２  端子
３  バイアス源
４，５  抵抗
６  端子
７，８  コンデンサ
９  抵抗
１１，１２  比較器
１３，１４  抵抗
１５  コンデンサ
１８，２０  スイッチ
３０，３１  端子
３３  ショート検出回路
３４  スイッチ
３５  端子
４０  端子
４１  ヘッドホンミュート回路
４２  スイッチ
５０  スイッチ
【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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