(57)【要約】【課題】一層の小型化を達成できる増幅器等を提供することである。【解決手段】スピーカ３０は、エナメル線２１及びコンデンサ２２が、端子板３６上等に実装されている。このエナメル線２１は、マグネット３２の一部に巻かれており、チョークコイル（インダクタンス）として機能する。そして、エナメル線２１（インダクタンス）及びコンデンサ２２は、ＬＣフィルタを構成する。このＬＣフィルタは、Ｄ級アンプから供給されたＰＷＭ信号を、高調波を除去しつつ、アナログ信号に変換する。そして、スピーカ３０は、変換されたアナログ信号に従って、楽曲音等を出力する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力したアナログ信号を所定の変調方式のデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を増幅する増幅器であって、
増幅したデジタル信号を、所定のフィルタが前段に配置されたスピーカに供給する、
ことを特徴とする増幅器。
【請求項２】
入力したアナログ信号を符号化してＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に変換し、変換したＰＷＭ信号を増幅する増幅器であって、
増幅したＰＷＭ信号を、インダクタンス及びコンデンサを含んでなるＬＣフィルタが前段に配置されたスピーカに供給する、
ことを特徴とする増幅器。
【請求項３】
入力したアナログ信号を所定の変調方式のデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号に応じた楽曲音を出力するスピーカと、を備え、
前記スピーカは、前段に配置された所定のフィルタにより、デジタル信号をアナログ信号に変換する、
ことを特徴とする音響機器。
【請求項４】
入力したアナログ信号を符号化してＰＷＭ信号に変換し、変換したＰＷＭ信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅されたＰＷＭ信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号に応じた楽曲音を出力するスピーカと、を備え、
前記スピーカは、前段に配置されたＬＣフィルタにより、ＰＷＭ信号をアナログ信号に変換する、
ことを特徴とする音響機器。
【請求項５】
前記スピーカは、振動板を振動させる一要因となる磁場を形成するための磁性体を有しており、
前記ＬＣフィルタは、前記磁性体に巻かれた導線により形成されるインダクタンスと、所定容量のコンデンサとを含んでなる、
ことを特徴とする請求項４に記載の音響機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、増幅器および音響機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、オーディオ用のアンプとしてＡＢ級アンプが広く普及している。このＡＢ級アンプは、Ａ級アンプの欠点である消費電力を改善すると共に、Ｂ級アンプの欠点である音の歪み等を改善している。具体的にＡＢ級アンプは、大きい音声信号を増幅する際にＢ級アンプのように動作し、また、小さい音声信号を増幅する際にＡ級アンプのように動作する。
【０００３】
近年では、上述したＡＢ級アンプに対して、小型化及び、高効率化を実現したＤ級アンプが開発され、商品化されている。このＤ級アンプは、入力した音声信号（アナログ信号）に対してパルス幅変調（ＰＷＭ）等を施し、デジタル信号に変換後に増幅を行うことを特徴としている。その際、アナログ信号の増幅が、パワートランジスタ等のＯＮ／ＯＦＦ処理によって行われるため、極めて高い電力効率が得られる。
Ｄ級アンプは、このように消費電力量や発熱量が低い上に、高出力が得られる等の利点により、カーオーディオやテレビ等のＡＶ（Ａｕｄｉｏ  Ｖｉｓｕａｌ）機器に利用されて来ている。
【０００４】
そして、このようなＤ級アンプを含んだ音響機器の技術も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１８４３０号公報  （第３−４頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＤ級アンプは、出力段において、増幅したデジタル信号を、ローパスフィルタによって高調波を除去しつつ、アナログ信号に戻している。このローパスフィルタとして、一般に、ＬＣ型のローパスフィルタ（ＬＣフィルタ）が用いられている。
このＬＣフィルタの一例を図５に示す。図示するように、ＬＣフィルタＦは、チョークコイルＬと、コンデンサＣとから構成されている。このＬＣフィルタＦは、電力損失を抑制しつつ、入力したＰＷＭ信号（増幅されたデジタル信号）をアナログ信号に変換することができる。
【０００７】
しかしながら、このようなＬＣフィルタは、小型化が難しいため、実装時にある程度の領域（容量）が必要であった。例えば、Ｄ級アンプは、図６に示すようなプリント基板上に実装されるが、斜線で示したＬＣフィルタ部Ａは、基板全体において、かなりの割合を占めている。
このため、ＬＣフィルタは、Ｄ級アンプの更なる小型化を阻む一つの要因となっていた。
【０００８】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、一層の小型化を達成することのできる増幅器および音響機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る増幅器は、
入力したアナログ信号を所定の変調方式のデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を増幅する増幅器であって、
増幅したデジタル信号を、所定のフィルタが前段に配置されたスピーカに供給する、
ことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る増幅器は、
入力したアナログ信号を符号化してＰＷＭ信号に変換し、変換したＰＷＭ信号を増幅する増幅器であって、
増幅したＰＷＭ信号を、インダクタンス及びコンデンサを含んでなるＬＣフィルタが前段に配置されたスピーカに供給する、
ことを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る音響機器は、
入力したアナログ信号を所定の変調方式のデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号に応じた楽曲音を出力するスピーカと、を備え、
前記スピーカは、前段に配置された所定のフィルタにより、デジタル信号をアナログ信号に変換する、
ことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る音響機器は、
入力したアナログ信号を符号化してＰＷＭ信号に変換し、変換したＰＷＭ信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅されたＰＷＭ信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号に応じた楽曲音を出力するスピーカと、を備え、
前記スピーカは、前段に配置されたＬＣフィルタにより、ＰＷＭ信号をアナログ信号に変換する、
ことを特徴とする。
【００１３】
前記スピーカは、振動板を振動させる一要因となる磁場を形成するための磁性体を有しており、
前記ＬＣフィルタは、前記磁性体に巻かれた導線により形成されるインダクタンスと、所定容量のコンデンサとを含んでなるものであってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかるＤ級アンプを有する音響機器について、以下図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態に適用される音響機器の構成の一例を示すブロック図である。
図示するように、この音響機器は、フロントエンド１１と、信号処理部１２と、ＤＭＯＳドライバ１３と、ＤＭＯＳ１４と、帰還回路１５と、ＬＣフィルタ２０を有するスピーカ３０と、を含んで構成される。
【００１６】
フロントエンド１１は、入力されるアナログ信号（音声信号等）を、所定のサンプリング周波数及び量子化ビット数にてデジタル信号に符号化する。そして、符号化したデジタル信号を信号処理部１２に供給する。
【００１７】
信号処理部１２は、フロントエンド１１から供給されたデジタル信号をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に変換する。このＰＷＭ信号は、時間軸にアナログ的な幅を有するパルス幅変調方式の信号である。そして、信号処理部１２は、変換したＰＷＭ信号をＤＭＯＳドライバ１３に供給する。
【００１８】
ＤＭＯＳドライバ１３は、信号処理部１２から供給されたＰＷＭ信号に従って、ＤＭＯＳ１４を駆動する。つまり、ＰＷＭ信号のＯＮ／ＯＦＦ状態に従って、ＤＭＯＳ１４を駆動させ、ＰＷＭ信号を増幅させる。
【００１９】
ＤＭＯＳ（Ｄｏｕｂｌｅ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）１４は、ＤＭＯＳドライバ１３に駆動され、ＰＷＭ信号を増幅する。そして、増幅したＰＷＭ信号をＬＣフィルタ２０（スピーカ３０）及び、帰還回路１５に供給する。
【００２０】
帰還回路１５は、ループフィルタとして機能し、ＤＭＯＳ１４から供給されたＰＷＭ信号を再度フロントエンド１１に戻してフィードバック制御する。
【００２１】
ＬＣフィルタ２０は、スピーカ３０の入力段に配置され、ＤＭＯＳ１４から供給されたＰＷＭ信号を可聴帯域のアナログ信号に変換する。
例えば、ＬＣフィルタ２０は、上述した図５に示すような回路構成からなり、ＤＭＯＳ１４から供給されたＰＷＭ信号を、高調波を除去しつつ、アナログ信号に変換する。
【００２２】
スピーカ３０は、ＬＣフィルタ２０にて変換されたアナログ信号に従って、楽曲音等を出力する。
【００２３】
具体的なスピーカ３０の外観を図２（ａ），（ｂ）に示す。図２（ａ）は、スピーカ３０の背面図であり、また、図２（ｂ）は、スピーカ３０の側面図である。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、スピーカ３０は、エナメル線２１と、コンデンサ２２と、ヨーク３１と、マグネット３２と、トッププレート３３と、フレーム３４と、振動板３５と、端子板３６とを含んで構成される。
なお、図２（ａ），（ｂ）には、示していないが、スピーカ３０の内部には、ボイスコイルボビンに巻かれたボイスコイル等が配置されている。
【００２４】
エナメル線２１及び、コンデンサ２２は、端子板３６上等に実装され、ＬＣフィルタ２０を構成する。
つまり、エナメル線２１は、マグネット３２の一部に巻かれた導線であり、チョークコイル（インダクタンス）として機能する。また、コンデンサ２２は、例えば、所定容量のセラミックコンデンサや積層型マイラーコンデンサ等からなる。
そして、マグネット３２に巻かれたエナメル線２１（インダクタンス）と、コンデンサ２２とが、上述した図５に示すような回路を構成している。
【００２５】
ヨーク３１、マグネット３２、及び、トッププレート３３は、互いに固着されて磁気回路部を構成している。つまり、マグネット３２の磁力に基づく磁場が形成されている。
なお、マグネット３２は、上述したように、その一部に、エナメル線２１が巻かれている。
【００２６】
フレーム３４は、鉄材等から形成され、振動板３５等を保持する。例えば、略漏斗形状の振動板３５の外縁を、図示せぬエッジを介して保持する。
端子板３６は、上述のエナメル線２１、及び、コンデンサ２２が実装されるとともに、ＤＭＯＳ１４から供給されるＰＷＭ信号を導くためのリード線Ｌ１，Ｌ２が接続されている。
なお、リード線Ｌ１は、グランド線（ＧＮＤ）であり、一方、リード線Ｌ２は、ＰＷＭ信号を伝える信号線である。
【００２７】
このような構成のスピーカ３０は、エナメル線２１（インダクタンス）及びコンデンサ２２からなるＬＣフィルタ２０にて、ＤＭＯＳ１４から供給されたＰＷＭ信号をアナログ信号に変換する。そして、内部のボイスコイルにアナログ信号（電流）を流して磁界を発生させる。
この際、発生させた磁界とマグネット３２の磁力に基づく磁場との反発吸引作用によって、振動板３５が振動し、スピーカ３０は、楽曲音等を出力する。
【００２８】
以下、この発明の実施の形態にかかる音響機器の動作について簡単に説明する。
【００２９】
まず、フロントエンド１１は、入力される音声信号等（アナログ信号）を、符号化してデジタル信号に変換する。
そして、信号処理部１２は、変換されたデジタル信号をＰＷＭ信号に変調する。
【００３０】
変調されたＰＷＭ信号に従って、ＤＭＯＳドライバ１３は、ＤＭＯＳ１４を駆動させる。これにより、ＤＭＯＳ１４は、ＰＷＭ信号を増幅する。
そして、増幅されたＰＷＭ信号は、スピーカ３０に供給される。なお、ＰＷＭ信号は、帰還回路１５にも供給されてフィードバック制御に使用される。
【００３１】
スピーカ３０は、入力段のエナメル線２１（インダクタンス）及びコンデンサ２２からなるＬＣフィルタ２０にて、ＤＭＯＳ１４から供給されたＰＷＭ信号をアナログ信号に変換する。
そして、スピーカ３０は、内部のボイスコイルにこのアナログ信号（電流）を流して磁界を発生させ、磁場との反発吸引作用により振動板３５を振動させて、楽曲音等を出力する。
【００３２】
このように、本発明の音響機器では、ＬＣフィルタ２０をスピーカ３０に配置し、Ｄ級アンプ（ＤＭＯＳ１４等）にて増幅されたＰＷＭ信号をアナログ信号に変換した後に、楽曲音等を出力している。
このため、Ｄ級アンプ側からＬＣフィルタ部を物理的に排除することができ、Ｄ級アンプをより小型化（軽量化）することができる。つまり、Ｄ級アンプをプリント基板上に実装する際に、従来のように、ＬＣフィルタ部の領域を確保する必要が無くなる。
また、スピーカ側においても、マグネット３２にエナメル線２１を巻き付けることにより、チョークコイル（インダクタンス）を形成している。つまり、スピーカに本来使用されるマグネットを利用してＬＣフィルタ部を形成でき、従来よりＬＣフィルタ部の部品点数を少なくすることができる。
このため、スピーカを含めた音響機器を、より小型化（軽量化）することができる。
【００３３】
上記の実施の形態では、Ｄ級アンプ（ＤＭＯＳ１４等）が、グランド（ＧＮＤ）と共に１つのＰＷＭ信号を出力する場合について説明したが、ＢＴＬ（Ｂａｌａｎｃｅｄ  Ｔｉｅｄ  Ｌｏａｄ）方式により２つのＰＷＭ信号を出力するＤ級アンプもある。
なお、ＢＴＬ方式とは、通常のＰＷＭ信号と、その逆位相のＰＷＭ信号とを出力する方式である。
このようにＢＴＬ方式にて２つのＰＷＭ信号が出力される場合でも、上述したＬＣフィルタ２０をＢＴＬ方式に対応させることで、適宜適用可能である。
【００３４】
例えば、図３に示すように、エナメル線２１，２３及びコンデンサ２２，２４により、ＢＴＬ方式に対応させる。なお、図３は、ＢＴＬ方式のＤ級アンプと接続するスピーカ３０の一例を示す背面図である。
図示するように、逆位相のＰＷＭ信号に対応させるべく、マグネット３２に巻かれたエナメル線２３と、コンデンサ２４とをスピーカ３０の入力段に追加する。なお、エナメル線２３は、エナメル線２１と同様に、マグネット３２の一部に巻かれており、チョークコイル（インダクタンス）として機能する。
また、コンデンサ２２，２４の一端は、グランド（ＧＮＤ）となるフレーム３４（鉄材）に接続されている（スピーカ３０が自動車のドアに取り付けられる場合等）。
【００３５】
具体的説明すると、図４に示すように、ＢＴＬ方式のＤ級アンプＡＰからは、逆位相のＰＷＭ信号と通常のＰＷＭ信号とが、リード線Ｌ１，Ｌ２を介してスピーカ３０に供給される。
そのため、リード線Ｌ１から供給される逆位相のＰＷＭ信号をアナログ信号に変換するために、エナメル線２３及びコンデンサ２４を、スピーカ３０の入力段に追加している。
【００３６】
このような構成のスピーカ３０は、エナメル線２３（インダクタンス）及びコンデンサ２４にて、リード線Ｌ１から供給される逆位相のＰＷＭ信号をアナログ信号に変換する。また、リード線Ｌ２から供給される通常のＰＷＭ信号も、上記と同様に、エナメル線２１（インダクタンス）及びコンデンサ２２にてアナログ信号に変換される。
そして、スピーカ３０は、これらのアナログ信号（電流）を内部のボイスコイルに流して磁界を発生させ、磁場との反発吸引作用により振動板３５を振動させて、楽曲音等を出力する。
【００３７】
この場合も、Ｄ級アンプ側からＬＣフィルタ部を物理的に除くことができ、Ｄ級アンプをより小型化（軽量化）することができる。
また、スピーカに本来使用されるマグネットを利用してＬＣフィルタ部を形成でき、従来よりＬＣフィルタ部の部品点数を少なくすることができる。このため、スピーカを含めた音響機器を、より小型化（軽量化）することができる。
【００３８】
上記の実施の形態では、パルス幅変調（ＰＷＭ）を施すＤ級アンプを一例として説明したが、パルス密度変調（ＰＤＭ）を施すＤ級アンプについても適宜適用可能である。
【００３９】
また、上記の実施の形態では、図５に示すような回路構成のＬＣフィルタを一例として説明したが、ＬＣフィルタの構成は、図５に示す回路構成に限られず任意である。
つまり、他の回路構成のＬＣフィルタであっても、同様にスピーカ側に実装することにより、Ｄ級アンプ及びスピーカを含めた音響機器全体をより小型化（軽量化）することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一層の小型化を達成できる増幅器および音響機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る音響機器の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】スピーカの外観の一例を示す図であって、（ａ）が背面図であり、（ｂ）が側面図である。
【図３】他の実施の形態に係る音響機器におけるスピーカの背面図である。
【図４】ＢＴＬ方式のＤ級アンプとスピーカとの接続を説明するための模式図である。
【図５】ＬＣフィルタの一例を示す回路図である。
【図６】プリント基板上に実装される従来のＤ級アンプの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１１  フロントエンド
１２  信号処理部
１３  ＤＭＯＳドライバ
１４  ＤＭＯＳ
１５  帰還回路
２０  ＬＣフィルタ
２１，２３  エナメル線
２２，２４  コンデンサ
３０  スピーカ
３１  ヨーク
３２  マグネット
３３  トッププレート
３４  フレーム
３５  振動板
３６  端子板
【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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