(57)【要約】【課題】  スピーカの交換等によって、スピーカアウトに接続される負荷のインピーダンス特性が変化する場合でも、音量レベルを自動的に略一定に保てるようにしたオーディオアンプを構成する。【解決手段】  入力電圧検出部１０は入力信号Ｖｉｎの電圧を検出し、出力電力検出部３０はアンプ部２０からスピーカ１００への出力電力を検出する。ゲイン制御部４０は外部操作部５０の操作量に応じてアンプ部２０のゲインを制御するが、外部操作部５０の操作量一定のもとで、入力信号Ｖｉｎの電圧に対する出力電力の比がほぼ一定となるようにアンプ部２０のゲインを制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の電圧を検出する入力電圧検出手段と、スピーカアウトからの出力信号の電力を検出する出力電力検出手段と、該出力電力検出手段および前記入力電圧検出手段による検出結果に基づき、前記入力信号の電圧に対する前記出力電力の比がほぼ一定となるように前記入力信号に対するゲインを変化させるゲイン制御手段とを備えたオーディオアンプ。
【請求項２】
スピーカアウトからの出力信号の電圧と電流とから該スピーカアウトに接続されているスピーカのインピーダンスを検知するスピーカインピーダンス検知手段と、該スピーカインピーダンス検知手段による検出結果に基づき、入力信号の電圧に対するスピーカへの出力電力の比がほぼ一定となるように前記入力信号に対するゲインを変化させるゲイン制御手段とを備えたオーディオアンプ。
【請求項３】
アナログ信号または所定ビットのディジタル信号に応じてΔΣ変換信号を生成するスイッチング制御信号生成手段と、前記ΔΣ変換信号に応じて出力部をスイッチングするとともに、出力信号を前記ΔΣ変換器へ負帰還するスイッチング回路と、該スイッチング回路の出力信号を入力するローパスフィルターとを備え、前記ΔΣ変換器への帰還量によって前記ゲインを制御するようにした請求項１または２に記載のオーディオアンプ。
【請求項４】
アナログ信号または所定ビットのディジタル信号に応じてスイッチング制御信号を生成するスイッチング制御信号生成手段と、該スイッチング制御信号に応じて出力部をスイッチングするスイッチング素子を備えたスイッチング回路と、前記スイッチング素子へ供給する電源電圧を変化させる回路とを備え、前記電源電圧によって前記ゲインを制御するようにした請求項１または２に記載のオーディオアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スピーカ負荷に応じてスピーカアウト出力が最適となるようにアンプのゲインを調整できるようにしたオーディオアンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、オーディオアンプとそのスピーカアウトに接続するスピーカとは一般に任意に付け替え組合せ可能となっている。このようなスピーカを駆動するオーディオアンプにおいては、出力段の増幅器での歪みや内部インピーダンス等を改善して高忠実再生を実現するために、その出力増幅器に抵抗を介して負帰還をかけるようにしている。また、スピーカに印加される信号を上記出力増幅器に負帰還することによってダンピングファクタの低下を防止するようにしたものが特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平２−１００４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが従来のオーディオアンプでは、スピーカ負荷（インピーダンス）に関わらず音量レベルを調節するボリューム等の操作子の位置に応じて、入力信号に対して常に一定のゲインで増幅し、信号を出力するようにしている。このような構成では、スピーカのインピーダンスによっては最適な出力が得られるとは限らない。すなわち、音量レベルを調節するボリューム等の操作子の位置が同じであっても、接続されるスピーカのインピーダンスが異なると、同じ入力信号レベルのもとでスピーカから得られる音量レベルが異なる場合がある。また、定格インピーダンスが同じスピーカを用いても、インピーダンスの周波数特性が異なるスピーカに交換した場合にはアンプからスピーカに入力される電力が変化して、音量レベルが変化する場合がある。
【０００４】
この発明の目的は、スピーカの交換等によって、スピーカアウトに接続される負荷のインピーダンス特性が変化する場合でも、音量レベルを調節するボリューム等の操作子の位置に応じた音量レベルを自動的に略一定に保てるようにしたオーディオアンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）この発明のオーディオアンプは、入力信号の電圧を検出する入力電圧検出手段と、スピーカアウトからの出力信号の電力を検出する出力電力検出手段と、該出力電力検出手段および前記入力電圧検出手段による検出結果に基づき、前記入力信号の電圧に対する前記出力電力の比がほぼ一定となるように前記入力信号に対するゲインを変化させるゲイン制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
（２）この発明のオーディオアンプは、スピーカアウトからの出力信号の電圧と電流とから該スピーカアウトに接続されているスピーカのインピーダンスを検知するスピーカインピーダンス検知手段と、該スピーカインピーダンス検知手段による検出結果に基づき、入力信号の電圧に対するスピーカへの出力電力の比がほぼ一定となるように前記入力信号に対するゲインを変化させるゲイン制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
（３）この発明のオーディオアンプは、（１）または（２）において、アナログ信号または所定ビットのディジタル信号に応じてΔΣ変換信号を生成するスイッチング制御信号生成手段と、前記ΔΣ変換信号に応じて出力部をスイッチングするとともに、出力信号を前記ΔΣ変換器へ負帰還するスイッチング回路と、該スイッチング回路の出力信号を入力するローパスフィルターとを備え、前記ΔΣ変換器への帰還量によって前記ゲインを制御するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
（４）この発明のオーディオアンプは、（１）または（２）において、アナログ信号または所定ビットのディジタル信号に応じてスイッチング制御信号を生成するスイッチング制御信号生成手段と、該スイッチング制御信号に応じて出力部をスイッチングするスイッチング素子を備えたスイッチング回路と、前記スイッチング素子への供給する電源電圧を変化させる回路とを備え、前記電源電圧によって前記ゲインを制御するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
（１）この発明によれば、入出力信号に対するゲインが自動調整されて、入力信号の電圧に対するスピーカアウトからの出力電力の比が略一定となるので、入力信号レベルが同じであれば、インピーダンス特性が異なったスピーカが接続されても略同じ音量レベルを得ることができる。
【００１０】
（２）この発明によれば、スピーカアウトに接続されるスピーカのインピーダンスに応じて自動的にゲインが調整されて、スピーカアウトからの出力電力の比が略一定となるので、入力信号レベルが同じであれば、インピーダンス特性が異なったスピーカが接続されても略同じ音量レベルを得ることができる。
【００１１】
（３）この発明によれば、アナログ信号または所定ビットのディジタル信号に応じて変換されたΔΣ変換信号で出力部をスイッチングするとともに、出力信号のΔΣ変換器へ帰還量によってゲインを制御するようにしたことによって、ディジタルアンプに適用した場合にゲイン制御を容易に行うことができる。
【００１２】
（４）この発明によれば、アナログ信号または所定ビットのディジタル信号に応じて出力部をスイッチングするスイッチング素子への供給電源電圧を変化させることによりゲインを制御するようにしたことによって、帰還型で無い変調方式のディジタルアンプや、外部から帰還信号を入力できないディジタルアンプにも適用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の実施形態に係るオーディオアンプについて図１を基に説明する。
図１においてアンプ部２０の入力側には入力電圧検出部１０、アンプ部２０の出力側には出力電力検出部３０を備えている。外部操作部５０は操作子の回転操作やボタン操作等によって音量調整を行う操作部であり、ゲイン制御部４０はこの外部操作部５０の操作量（つまみの位置等）に応じてアンプ部２０の入力信号に対するゲインを変化させる。また、このゲイン制御部４０は外部操作部５０の操作量と入力信号のレベルが一定であるとき、スピーカアウトＯＵＴに接続されるスピーカ１００のインピーダンスが異なっても、入力信号電圧に対する出力電力の比が一定となるようにゲインを制御する。したがって、アンプ部２０のスピーカアウトＯＵＴに接続されるスピーカ１００がインピーダンス特性の異なるものに交換されても同等の音量レベルとなるように駆動される。
【００１４】
次に、第２の実施形態に係るオーディオアンプについて図２を参照して説明する。
このオーディオアンプは図１の場合と異なり、入力信号の電圧を参照せずにスピーカインピーダンスに応じたゲイン制御を行う。
【００１５】
図２においてアンプ部２０は入力信号Ｖｉｎを入力して、ゲイン制御部４０からの制御に応じたゲインで入力信号Ｖｉｎを増幅する。出力電圧検出部６０はアンプ部２０の出力電圧を検出する。出力電流検出部６１はスピーカ１００へ流れる電流を検出する。スピーカインピーダンス検知部７０は出力電圧検出部６０の検出結果と出力電流検出部６１の検出結果とに基づいてスピーカ１００のインピーダンスを検知する。
【００１６】
実際には、スピーカ１００のインピーダンスは周波数特性をもち、さらに厳密にはスピーカ１００に与える電力によっても変動するので、スピーカインピーダンス検知部７０は所定時定数（例えば０．５秒程度）で平滑化した出力電圧および出力電流を検出し、それを基にスピーカ１００のインピーダンスを検知する。
【００１７】
ゲイン制御部４０は外部操作部５０によるボリュームのつまみの位置に応じてゲインを変化させる。また、それとともに、スピーカインピーダンス検知部７０で検知されたスピーカ１００のインピーダンスに応じてアンプ部２０のゲインを制御する。すなわち、入力信号Ｖｉｎが一定のもとでスピーカアウトＯＵＴからスピーカ１００への出力電力が一定となるようにアンプ部２０のゲインを制御する。
【００１８】
次に、第３の実施形態に係るオーディオアンプの特にアンプ部の構成について図３・図４を参照して説明する。
図３はアンプ部２０の構成を示すブロック図である。ここでスイッチング制御信号生成器２１は、入力されるアナログ信号または所定ビット数のディジタル信号に応じてΔΣ変換信号を生成し、それをスイッチング回路２２へ与える。スイッチング回路２２はスイッチング制御信号生成器２１からの信号に応じて定電圧電源をスイッチングして出力する。ローパスフィルタ２３は、スイッチング回路２２により電力スイッチングされて出力側へ出力される電流信号をスイッチング周波数より低いカットオフ周波数で低域通過させるフィルタであり、スイッチング周波数成分を除去したアナログオーディオ信号を出力する。フィードバック制御部２４はスイッチング回路２２によりスイッチングされた信号をスイッチング制御信号生成器２１へ帰還させるが、ゲイン制御信号に応じてその帰還量を制御することによってアンプ部２０のゲインを定める。
【００１９】
図４は図３に示したスイッチング制御信号生成器２１の具体的な構成例を示している。ここでＡ１〜Ａ５はそれぞれ加算器、Ｉ１〜Ｉ７はそれぞれ積分器、Ｍ１〜Ｍ９はそれぞれ乗算器、Ｄ１〜Ｄ４はそれぞれ遅延回路、Ｑは−１または＋１を出力する１ビット量子化器である。このように７段の積分器Ｉ１〜Ｉ７を備えて７次ΔΣ変調１ビット信号生成回路を構成している。
【００２０】
この例ではフィードバック制御部２４が図３に示したスイッチング回路２２の出力からの１ビット信号を入力し、ゲイン制御信号に応じて１ビット信号処理のまま帰還信号を生成する。このようにして所定ゲインのアンプ部を構成することができる。
【００２１】
なお、このスイッチング制御信号生成器２１のＩＮＰＵＴから入力される信号がアナログ信号の場合には、加算器Ａ１をアナログ信号の加算器とし、フィードバック制御部２４をゲイン制御信号に応じたレベルのアナログ信号を帰還するように構成すればよい。
【００２２】
次に、第４の実施形態に係るオーディオアンプについて図５を参照して説明する。
図５はアンプ部の構成を示すブロック図である。図３に示した例ではフィードバック制御部２４によるスイッチング制御信号生成器２１に対する帰還量を制御することによってアンプ部のゲインを制御するようにしたが、この図５に示す例では、スイッチング回路２２に対する電源電圧を制御することによってゲインを制御する。すなわちスイッチング制御信号生成器２１は、入力されるアナログ信号または所定ビット数のディジタル信号に応じてΔΣ変換信号を生成し、スイッチング回路２２のスイッチング素子はそのΔΣ変換信号に応じて定電圧電源をスイッチングする。電源電圧制御回路２５はゲイン制御信号の電圧に応じて定電圧電源の電源電圧を制御し、その電源電圧をスイッチング回路２２へ与える。
【００２３】
このように電源電圧制御回路２５からスイッチング回路２２へ与える電源電圧によってこのアンプ部２０から出力される電圧レベルが変化するので、そのことによって所定ゲインを得ることができる。
【００２４】
なお、以上に示した各実施形態ではΔΣ変調によるディジタルオーディオアンプについて示したが、アナログ信号をアナログ信号のまま扱うアナログオーディオアンプについても同様に適用できる。また図１や図２に示した出力電力検出部、出力電流検出部、出力電圧検出部等は、いずれも一旦Ａ／Ｄ変換した後にディジタル信号処理によって行ってもよいし、アナログ信号のまま処理を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態に係るオーディオアンプの構成を示すブロック図
【図２】第２の実施形態に係るオーディオアンプの構成を示すブロック図
【図３】第３の実施形態に係るオーディオアンプのアンプ部の構成を示すブロック図
【図４】図３におけるスイッチング制御信号生成器の構成を示すブロック図
【図５】第４の実施形態に係るオーディオアンプのアンプ部の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２６】
２０−アンプ部
２１−スイッチング制御信号生成器
【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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