(57)【要約】【課題】  複数チャンネルの信号を増幅可能とし、基板実装面積とコストを削減とし、発熱の問題もクリアできるようにする。【解決手段】  Ａｃｈ，Ｂｃｈの二つのチャンネルの信号を時分割的に切り替えて出力する入力セレクタ部２０と、その入力セレクタ部２０から出力された信号を増幅するＤ級アンプ（ＰＷＭ回路２１，オシレータ２２，基準電圧電流ブロック２３）と、そのＤ級アンプからの出力信号を入力セレクタ部２０での切り替えのタイミングと略々同期して時分割的に切り替え出力する出力セレクタ部２４とを有する。【選択図】  図２
2005286744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャンネルの入力信号を時分割的に切り替えて出力する入力セレクタ部と、
上記入力セレクタ部から出力された信号を増幅するディジタルアンプと、
上記ディジタルアンプからの出力信号を、上記入力セレクタ部での切り替えのタイミングと略々同期して時分割的に切り替え出力する出力セレクタ部とを有する
ことを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
請求項１記載の増幅回路であって、
上記出力セレクタ部から出力される複数チャンネルの信号の位相ズレを、上記ディジタルアンプの特性に合わせて補償する位相補償手段を有することを特徴とする増幅回路。
【請求項３】
複数チャンネルの信号を生成若しくは取得する信号処理手段と、
上記信号処理手段からの複数チャンネルの信号を時分割的に切り替えて出力する入力セレクタ部と、上記セレクタ部から出力された信号を増幅するディジタルアンプと、上記ディジタルアンプからの出力信号を上記入力セレクタ部での切り替えのタイミングと略々同期して時分割的に切り替え出力する出力セレクタ部とを有する増幅手段と、
上記増幅手段から出力された信号により駆動される被駆動手段とを有する
ことを特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばスピーカやイヤホン等を駆動したり、イヤホンからの信号を増幅等するための増幅回路に関し、特に、携帯電話端末などの小型で部品実装面積が限られている装置に好適な増幅回路、及び、その増幅回路を備えた携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スピーカやイヤホンなどの複数のトランスデューサを駆動する場合、そのトランスデューサ数だけ駆動用アンプ及びその外付け部品が必要とされている。すなわち例えば、ステレオの左右（ＬＲ）チャネル用の二つのスピーカを備えた装置の場合、それら左右二つのチャネル用の二つのアンプとそれらの外付け部品が必要とされる。したがって、例えば、携帯電話端末のような小型の装置の場合、基板実装面積が限られているため、複数個のアンプ用チップを実装するようなことは困難であることが多く、また、例え複数個のアンプ用チップを実装できたとしても、基板レイアウト上で無理を強いられることが多い。さらに、複数個のアンプを設けることは、それらアンプの個数分のコストがかかるようになるため、製品コストの上昇を招くという問題もある。
【０００３】
このようなことから、特開２００３−３０４１２５の公開特許公報（特許文献１）には、マルチチャンネルの各アナログ入力信号を、一つの増幅器を用いて時分割で増幅することにより、アンプの使用効率を向上させると共に基板実装面積の節約とコストの低減を実現可能とした、時分割マルチチャンネル増幅装置が提案されている。特に、この特許文献１に記載された時分割マルチチャンネル増幅装置では、各チャンネルのアナログ入力信号のレベルを検出し、そのレベルが高くなっているチャンネルを増幅器へ接続する切り替え時間を長くすること、言い換えれば、例えば無信号状態となっているチャンネルについては増幅器への接続を行わないようにすることで、一つの増幅器の効率的な使用を実現している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０４１２５公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１に記載されているような時分割処理によりアナログ信号の増幅を行う場合において、時分割で切り替え使用される増幅器としては、例えばいわゆるＡＢ級アンプ等の増幅器が用いられると考えられる。
【０００６】
しかしながら、ＡＢ級アンプのようなアナログ増幅器は、増幅効率が低く、発熱し易いという問題がある。特に、特許文献１に記載されたように、時分割処理によって一つのアンプを連続使用するような場合は、当該アンプが非常に高温になり易く、現実には実現が困難であると考えられる。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、複数チャンネルの信号を増幅可能であると共に、基板実装面積とコストを削減でき、発熱の問題もクリア可能な、増幅回路、及びその増幅回路を備えた携帯端末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】
【０００８】
本発明の増幅回路は、複数チャンネルの入力信号を時分割的に切り替えて出力する入力セレクタ部と、その入力セレクタ部から出力された信号を増幅するディジタルアンプと、そのディジタルアンプからの出力信号を入力セレクタ部での切り替えのタイミングと略々同期して時分割的に切り替え出力する出力セレクタ部とを有することにより、上述した課題を解決する。
【０００９】
また、本発明の携帯端末は、複数チャンネルの信号を生成若しくは取得する信号処理手段と、本発明の増幅回路と、当該増幅手段から出力された信号により駆動される被駆動手段とを有することにより、上述した課題を解決する。
【００１０】
すなわち本発明によれば、一つのディジタルアンプを時分割使用しており、ディジタルアンプは増幅効率がアナログアンプよりも格段に高いため、そのディジタルアンプを時分割的に連続使用したとしても発熱量は非常に少ない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、一つのディジタルアンプを時分割使用して複数チャンネルの信号増幅を行うようにしているため、基板実装面積とコストを削減でき、また、ディジタルアンプを用いているため発熱の問題もクリア可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明実施形態の増幅回路及び携帯端末について説明する。勿論、ここで説明する内容はあくまで一例であり、本発明はこの例に限定されないことは言うまでもない。
【００１３】
図１は、本発明の増幅回路を備えた携帯端末の一実施形態である携帯電話端末の内部概略構成を示す。特に、本実施形態の携帯電話端末は、ステレオ音楽等の再生を可能にするための左右（Ｌ，Ｒ）二チャンネル用の二つのスピーカ（Ｌｃｈスピーカ６３，Ｒｃｈスピーカ６４）を備えている。
【００１４】
アンテナ５２は、例えば内蔵アンテナであり、信号電波の送受信を行う。
【００１５】
通信回路５３は、送受信信号の周波数変換、変調と復調、スペクトラム拡散と逆拡散、送受信されたデータが通話音声データかそれ以外のデータかの弁別等を行う。なお、通話音声データ以外のデータとは、楽音データ、画像データや電子メール、プログラムデータ、その他の各種データである。
【００１６】
受信された通話音声データである受話音声データは、データラインを介して音声信号処理部６２へ送られる。音声信号処理部６７は、受話音声データを復号化し、その復号化後の受話音声データをデータラインを介して受話音声用アンプ６０へ送る。
【００１７】
当該受話音声用アンプ６０は、ディジタル／アナログ変換器を含み、受話音声データをディジタル／アナログ変換及び増幅した後、受話用スピーカ６１へ送る。これにより、受話用スピーカ６１からは受話音声が出力されることになる。
【００１８】
一方、マイクロホン６６は、送話用のマイクロホンであり、当該マイクロホン６６にて取り込まれた送話音声信号は、マイク用アンプ６５へ送られる。
【００１９】
マイク用アンプ６５は、アナログ／ディジタル変換器を含み、マイクロホン６６を介して入力された送話音声信号を所定のレベルに増幅すると共に、アナログ／ディジタル変換器によりディジタル音声データに変換する。この送話音声データは、データラインを介して音声信号処理部６７へ送られて符号化された後、通信回路５３へ送られる。
【００２０】
表示部５６は、本実施形態の携帯電話端末の筐体上に設けられたメインディスプレイやサブディスプレイ、及び、それらディスプレイに画像を表示するための駆動回路からなる。
【００２１】
操作部５７は、本実施形態の携帯電話端末の筐体上に設けられた各種のキーと、それらのキー操作に応じた操作信号を発生するキー操作信号発生部を有している。
【００２２】
ＲＯＭ５８は、制御部５１が各部を制御するための制御プログラムや、各種の初期設定値、詳細については後述するが、本実施形態の携帯電話端末にて例えばステレオ音声を再生する際にステレオ用アンプ６２の動作を制御するためのプログラムコードや、当該携帯電話端末の電話番号、フォントデータ、辞書データ、その他、携帯電話端末に搭載される各種のアプリケーション用のプログラムコード、当該携帯電話端末の識別情報（ＩＤ）などを記憶している。このＲＯＭ５８は、ＥＥＰＲＯＭのような書き換え可能なＲＯＭを含み、圧縮符号化された音楽等のデータや、写真データ、電子メールデータ、ユーザにより設定される電話帳や電子メールアドレス、その他、各種のユーザ設定値等を保存することも可能となされている。
【００２３】
ＲＡＭ５９は、制御部５１が各種のデータ処理を行う際の作業領域、例えば音楽再生のための信号処理等を行っている際の作業領域として、随時データを格納する。
【００２４】
また、本実施形態の音声信号処理部６７は、上述した通話音声の処理の他に、圧縮符号化されている音楽等のデータを伸張復号して音楽等を再生するための信号処理機能も備えている。上記音声信号処理部６７にて伸張復号された音楽等のデータは、データバスを介し、図示しないディジタル／アナログ変換器等にてアナログ波形信号に変換された後にステレオ用アンプ６２へ送られる。
【００２５】
詳細な構成及び動作については後述するが、上記ステレオ用アンプ６２は、一つのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路を備えたいわゆるディジタルアンプ或いは１ビットアンプ等と呼ばれているＤ級アンプであり、例えばＡｃｈ，Ｂｃｈの２チャンネルのアナログ信号（例えばステレオ音楽信号）を時分割的に切り替えてＰＷＭ回路へ入力し、当該ＰＷＭ回路から出力された矩形波信号を時分割的に切り替えて二つのスピーカ（図１の例ではＬｃｈスピーカ６３とＲｃｈスピーカ６４）へ出力する構成を備えている。これにより、Ｌｃｈスピーカ６３とＲｃｈスピーカ６４からは、例えばステレオ音楽等が出力されることになる。
【００２６】
制御部５１は、制御ラインを介して当該携帯電話端末の各構成要素の制御を行うと共に、各種の演算処理を行う。特に、本実施形態の場合、制御部５１は、上記ステレオ用アンプ６２におけるチャンネル時分割切り替え動作を制御する処理を実行可能となっている。
【００２７】
なお、図１には図示を省略しているが、本実施形態の携帯電話端末は、各部に電力を供給する電源回路や、ブラウザ機能、例えば外部メモリ等の外部記憶装置と端末本体とを接続するためのインターフェイス、外部リモートコントローラの接続端子、レンズ系及びそのレンズ系のフォーカス合わせを自動的に行うためのオートフォーカス機構と撮像素子等を備えたカメラ部、そのカメラ部にて撮影された映像信号の処理を行う映像信号処理系、近距離で様々な情報を無線により通信（赤外線通信等も含む）するための近距離無線通信部、携帯電話端末１の現在位置を検出するための測位デバイスであるＧＰＳ（Global Positioning System）部などを備えている。
【００２８】
〔ステレオ用アンプの構成及び動作〕
図２には、ステレオ用アンプ６２の主要部の構成例を示す。
【００２９】
図２において、Ａｃｈ入力端子１１には例えば左（Ｌ）チャンネルのアナログ音楽信号が入力され、Ｂｃｈ入力端子１２には例えば右（Ｒ）チャンネルのアナログ音楽信号が入力される。上記Ａｃｈ入力端子１１は入力セレクタ部２０の切替スイッチ３０の被切替端子（ａ）と接続され、Ｂｃｈ入力端子１２は切替スイッチ３０の被切替端子（ｂ）と接続されている。
【００３０】
入力セレクタ部２０の切替スイッチ３０は、入力ｃｈ切替制御端子１３を介して制御部５１から供給される切替制御クロックにより、時分割的に切り替え動作が制御される。当該入力セレクタ部２０で時分割的に切り替えられたアナログ波形信号は、ＰＷＭ回路２１へ入力する。
【００３１】
ＰＷＭ回路２１は、基準電圧電流ブロック２３から電源が供給され、オシレータ２２から供給される所定の鋸波と、上記入力セレクタ部２０から供給されたアナログ波形信号とをコンパレータにて比較することにより、パルス幅と正（＋），負（−）電圧により表される矩形波信号を出力する。すなわち、ＰＷＭ回路２１は、ＢＴＬ（balanced transformerless）出力の場合における正（＋），負（−）二つの波形信号を出力する。当該ＰＷＭ回路２１の出力のうち、正（＋）側の矩形波は出力セレクタ部２４の切替スイッチ３１の共通端子へ送られ、負（−）側の矩形波は切替スイッチ３２の共通端子へ送られる。
【００３２】
上記出力セレクタ部２４の切替スイッチ３１及び３２は、出力ｃｈ切替制御端子１４を介して制御部５１から供給される切替制御クロックにより、入力セレクタ部２０の切替スイッチ３０と略々同期して切り替えられるスイッチであり、切替スイッチ３０が被切替端子（ａ）側に切り替えられるときには、当該切替スイッチ３１及び３２もそれぞれ被切替端子（ａ）側に切り替えられ、また、切替スイッチ３０が被切替端子（ｂ）側に切り替えられるときには、当該切替スイッチ３１及び３２もそれぞれ被切替端子（ｂ）側に切り替えられる。切替スイッチ３１の被切替端子（ａ）はＡｃｈ出力（＋）端子１５と接続され、被切替端子（ｂ）はＢｃｈ出力（＋）端子１７とされ、切替スイッチ３２の被切替端子（ａ）はＡｃｈ出力（−）端子１６と接続され、被切替端子（ｂ）はＢｃｈ出力（−）端子１８と接続されている。
【００３３】
上記Ａｃｈ出力（＋）端子１５とＡｃｈ出力（−）端子１６は、図示しないローパスフィルタ等からなる積分回路を介して図１の例えばＬｃｈスピーカ６３に接続され、同様に、Ｂｃｈ出力（＋）端子１７とＢｃｈ出力（−）端子１８は、図示しないローパスフィルタ等からなる積分回路を介して図１の例えばＲｃｈスピーカ６４に接続されている。
【００３４】
ここで、例えば、上記入力セレクタ部２０及び出力セレクタ部２４を備えず、二つのＰＷＭ回路と当該二つのＰＷＭ回路用の周辺構成（オシレータ，基準電圧電流ブロック等）とを備えたアンプの出力電圧波形が、例えば図３に示すような波形になるとした場合、上記入力セレクタ部２０及び出力セレクタ部２４と一つのＰＷＭ回路２１を備えた本実施形態のステレオ用アンプ６２から出力される電圧波形は、例えば、図４に示すような波形となる。なお、図４中の点線は、入力セレクタ部２０及び出力セレクタ部２４の切り替えタイミングを示している。すなわち、本実施形態によれば、上記入力セレクタ部２０及び出力セレクタ部２４の切り替え動作により、例えばＡｃｈ（Ｌｃｈ）の信号がセレクトされて出力されている間には他方のＢｃｈ（Ｒｃｈ）の信号がオフされ（切り離され）、逆に、Ｂｃｈ（Ｒｃｈ）の信号がセレクトされて出力されている間には他方のＡｃｈ（Ｌｃｈ）の信号がオフされることになるため、当該ステレオ用アンプ６２からの出力電圧波形は図３に示すような波形となる。
【００３５】
そして、本実施形態においては、上記入力セレクタ部２０及び出力セレクタ部２４にてＡ，Ｂｃｈ（Ｌ，Ｒｃｈ）を時分割するタイミングを切り替えるクロックの周波数が、音楽等の再生信号の周波数帯域及びフィルタ特性（若しくはスピーカのリアクタンス特性）等に対して充分大きい値に設定されている。
【００３６】
このため、本実施形態によれば、図４に示した出力電圧波形をローパスフィルタ等により積分した波形は、図３の出力電圧波形を同じく積分した波形と殆ど変わらない波形となり、したがって、図３と図４の例で得られる音響特性も殆ど同じ特性が得られることになる。
【００３７】
〔まとめ〕
一般的なアンプの場合には、一つのアンプチップにつき１チャンネルの信号を増幅することになるため、ステレオスピーカなど複数の信号を増幅駆動する用途の場合には、それら系統数分のチップ数（例えばステレオスピーカの場合には２つのアンプチップ）が必要となるのに対して、本実施形態においては、一つのステレオ用アンプ６２にて２チャンネルの出力信号を得ることが可能となっている。すなわち、本実施形態によれば、一つのＰＷＭ回路２１及びその周辺構成（オシレータ２２，基準電圧電流ブロック２３）を用いて複数チャンネルの信号を増幅できるため、各チャンネル毎にアンプが必要となる従来の構成に比べて、構成要素の削減とピン数の削減による回路のダウンサイジングが可能となり、基板実装面積及びコストの削減が可能となる。
【００３８】
また、従来のＡＢ級アンプは増幅効率が悪く、したがって同一のアンプパッケージを時分割的に連続使用した場合、発熱などの問題があり、実現は困難であったのに対して、本実施形態で用いるＤ級アンプは、増幅効率が９０％近くあるため、発熱などの問題もクリアできる。
【００３９】
また、一般的なアンプのように複数のアンプチップを用いた場合、各チップ毎にオシレータからの鋸波と入力信号とをコンパレータにより比較することになるが、それら各チップのオシレータ波形がそれぞれどのような時間的対応関係を有しているのかが不明であるため、各信号の位相ズレを把握することは不可能である。これに対して、本実施形態の場合、例えばＰＷＭ回路２１のコンパレータのキャリア周波数がｆｓ（Ｈｚ）であるとすると、位相のズレＴ（ｓ）は、
Ｔ＝１／（ｆｓ）×ｎ      （ｎは系統数）
のように定義可能（各チャンネルの信号での位相ズレが固定）であり、それら各信号での位相ズレを把握できるため、例えば信号の位相に厳密性が求められる場合にはそのコントロールが容易となる。すなわち例えば、位相のズレが問題になる場合には、例えばラッチ回路などによる遅延により、その位相ズレを補償するようなコントロールを行うことができる。勿論、位相のズレが問題にならない場合には、Ｄ級アンプの出力をそのまま積分すれば良い。
【００４０】
なお、上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんである。
【００４１】
上述の実施形態では、ステレオのＬＲ２チャンネルの増幅を例に挙げたが、本発明は２チャンネルの増幅に限定されず、一つのＤ級アンプを３チャンネル以上の複数チャンネルでそれぞれ時分割的に使用することも可能である。例えば、図１では、受話音声用アンプ６０とステレオ用アンプ６２を分けているが、一つのＤ級アンプを用い、受話音声信号とステレオ音楽信号の３つの信号を増幅するようにしても良い。
【００４２】
また、本実施形態では、スピーカ用のアンプを例に挙げているが、本発明はイヤホン用のアンプ等、各種のアンプにも適用可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、携帯端末の例として携帯電話端末を挙げているが、本発明はそれに限定されず、例えばＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のような携帯端末にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明実施形態の携帯電話端末の内部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】ステレオ用アンプの内部概略構成を示すブロック回路図である。
【図３】時分割処理を行わず、二つのＰＷＭ回路とその周辺構成（オシレータ，基準電圧電流ブロック等）とを備えたアンプから得られる、Ａ，Ｂ二つのチャンネルの出力電圧波形の一例を示す波形図である。
【図４】本実施形態のステレオ用アンプから得られる、Ａ，Ｂ二つのチャンネルの出力電圧波形の一例を示す波形図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０  入力セレクタ部、２１  ＰＷＭ回路、２２  オシレータ、２３  基準電圧電流ブロック、２４  出力セレクタ部、３０〜３２  切替スイッチ、５１  制御部、５２  アンテナ、５３  通信回路、５６  表示部、５７  操作部、５８  ＲＯＭ、５９  ＲＡＭ、６０  受話音声用アンプ、６１  受話用スピーカ、６２  ステレオ用アンプ、６３  Ｌｃｈスピーカ、６４  Ｒｃｈスピーカ、６５  マイク用アンプ、６５  マイクロホン、６７  音声信号処理部
【図１】
2005286744.tif 000003
【図２】
2005286744.tif 000004
【図３】
2005286744.tif 000005
【図４】
2005286744.tif 000006