(57)【要約】【課題】  電源電力の制御とデジタル的な制御による出力レベルの低減と帰還処理による歪の低減とを共に行う増幅装置において、出力される音信号の信号対雑音比を向上させつつ出力レベルの確実な低減と歪の低減とを両立し得る増幅装置を提供する。【解決手段】  出力信号Ｓoutの出力レベルをデジタル的に制御するデジタルアッテネータ２と、当該出力レベルの制御用に供給される電源電力を制御する可変電源部１と、当該出力音信号Ｓoutに含まれる歪を低減する帰還部４と、を備える増幅装置Ｓにおいて、少なくとも可変電源部１により出力レベルが低減されるとき、帰還部４による帰還量を、予め設定された複数の固定値を用いて段階的に低減するように帰還部４を制御するマイコン７を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音信号の出力レベルをデジタル的に制御するデジタル出力制御手段と、前記出力レベルの制御用に供給される電源電力を制御する電源制御手段と、前記出力レベルが制御された前記音信号を帰還することで当該音信号に含まれる歪を低減する帰還手段と、を備え、前記出力レベルが制御された前記音信号を外部に出力する増幅装置において、
少なくとも前記電源制御手段により前記出力レベルが低減されるとき、前記帰還手段による帰還量を、予め設定された複数の固定値を用いて段階的に低減するように当該帰還手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅装置において、
前記制御手段は、前記低減量が予め設定された閾値以下となったとき、前記帰還手段による帰還機能の発揮を禁止して前記音信号を出力するように当該帰還手段を制御することを特徴とする増幅装置。
【請求項３】
請求項２に記載の増幅装置において、
前記閾値は、
前記音信号の前記外部への出力時における前記出力レベルと、
前記出力時において前記音信号が具備すべき信号対雑音比と、
前記出力時において前記音信号に許容される歪率と、
に基づいて予め設定されていることを特徴とする増幅装置。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれか一項に記載の増幅装置において、
前記制御手段は、
前記音信号の伝送経路から前記帰還手段を除外するスイッチ手段と、
前記低減量が前記閾値以下となったとき、前記伝送経路から前記帰還手段を除外するように前記スイッチ手段を切り換えるスイッチ制御手段と、
を備えることを特徴とする増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、増幅装置の技術分野に属し、より詳細には、音声又は音楽等を含む音信号の出力レベルを制御して外部に出力する増幅装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、オーディオシステムにおいてスピーカから放音する場合、そのオーディオシステムに含まれる増幅装置（いわゆるアンプ）において当該スピーカの入力端子に出力する音信号の出力レベルを制御して当該入力端子に出力し、これにより当該スピーカからの放音量を制御することが実行される。
【０００３】
ここで、上述した出力レベルを制御するための従来の方法として、スピーカへの最終出力段において上記音信号を増幅等する際に用いられる電源電力を制御することで当該出力レベルを制御する方法と、当該最終出力段より前の段階でデジタル的に直接その音信号の出力レベルを制御する方法とがある。このとき、後者のデジタル的な出力レベルの制御は、回路構成の簡単さや信号自体の取り扱い（回路設計）の容易さ或いは対雑音性等の理由から採用されるものである。
【０００４】
そして、従来の増幅装置においては、上述した二つの方法を併用して出力レベルを制御することが行われていた。すなわち、例えば出力レベルを低減する（換言すれば、スピーカから放音される音を絞る）場合に、先ず上記供給される電源電力の制御により可能な限り出力レベルを低減し、当該電源電力の制御ではそれ以上低減できない範囲まで低減させた後は、今度はデジタル的な出力レベルの制御により更に低減させ、結果として出力レベルを限りなくゼロにすることが行われていた（下記特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０２６９６
【特許文献２】特開２００３−１２２３９６
【０００５】
一方、上述した出力レベルの制御とは別に、従来のオーディオシステムにおいて、スピーカに対して出力される音信号に含まれる音響的な歪を低減すべく、最終出力段より前の段階の音信号を更に前の段階の音信号に帰還する方法が用いられている。
【０００６】
そして、従来では、上述してきた二つの方法の併用による出力レベルの制御と、上記帰還処理による歪の低減とを重畳させることで、簡単な回路構成でデジタル的な制御を行いつつ歪を低減して音信号を出力する構成とされていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このとき、当該従来の増幅装置の構成において音信号の出力レベルを低減することで放音量を低減する場合には、当該出力レベルの低減と、上述した歪の低減と、を並行して行うこととなるが、この場合、当該出力レベルが低減されているにも拘らず上記帰還量を出力レベル低減前の状態に維持すると、音信号の出力レベルと帰還量とのバランスが崩れ、却って歪の増大や音質の劣化を招来することになる。
【０００８】
そこで、音信号の出力レベルの連続的な低減に応じて帰還量をも連続的に低減する必要があるが、デジタル的に出力レベルの制御を行う増幅装置においてその出力レベル制御後の音信号に対してデジタル的に帰還処理を施す場合、現状ではその帰還量を連続的に低減することは技術的に困難とされており、現段階で当該帰還量は予め設定された固定値とされているのが通常である。
【０００９】
そして、この帰還量が固定であるが故に、出力レベルの低減時において電源電力の制御による出力レベル低減の下限値を固定値とせざるを得なくなっており、その下限値よりも更に出力レベルを低減する場合にはデジタル的な出力レベルの制御に頼らざるを得なくなっている。
【００１０】
ところが、デジタル的な出力レベルの低減量がある値以上に大きい場合、例えばデジタル的な出力レベルの制御を２４ビットで行う際の下位５ビット以下のレベルまでその出力レベルを低減する（絞り込む）ような場合、その領域まで出力レベルを低減してしまうと低減後の出力レベルがその音信号に元々含まれていた雑音のレベルと大差なくなってしまい、結果として本来出力されるべき音信号がその雑音に埋もれてしまうことになって信号対雑音比（以下、単にＳ／Ｎ（Signal/Noise）比と称する）が低下してしまうと言う新たな問題点が生じることになる。
【００１１】
そこで、本願は上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、電源電力の制御とデジタル的な制御による出力レベルの低減と、帰還処理による歪の低減と、を共に行う増幅装置において、出力される音信号の信号対雑音比を向上させつつ出力レベルの確実な低減と歪の低減とを両立し得る増幅装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、音信号の出力レベルをデジタル的に制御するデジタルアッテネータ等のデジタル出力制御手段と、前記出力レベルの制御用に供給される電源電力を制御する可変電源部等の電源制御手段と、前記出力レベルが制御された前記音信号を帰還することで当該音信号に含まれる歪を低減する帰還部等の帰還手段と、を備え、前記出力レベルが制御された前記音信号を外部に出力する増幅装置において、前記電源制御手段又は前記デジタル出力制御手段の少なくともいずれか一方により前記出力レベルが低減されるとき、前記帰還手段による帰還量を、予め設定された複数の固定値により段階的に低減するように当該帰還手段を制御するマイコン等の制御手段を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本願を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、一般のオーディオシステムにおける出力段等に用いられる増幅装置（いわゆるメインアンプ等）に対して本願を適用した場合の実施の形態である。
【００１４】
（Ｉ）第１実施形態
始めに、本願に係る第１実施形態について、図１及び図２を用いて説明する。なお、図１は第１実施形態に係る増幅装置の概要構成を示すブロック図であり、図２は当該増幅装置において実行される音信号の出力レベルの制御を示すフローチャートである。
【００１５】
図１に示すように、第１実施形態に係る増幅装置Ｓは、例えば家庭用の１００ボルト交流電源に接続される電源制御手段としての可変電源部１と、デジタル出力制御手段としてのデジタルアッテネータ２と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調部３と、帰還手段としての帰還部４と、スイッチング出力部５と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）６と、制御手段としてのマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称する）７と、後述する図示しないボリュームを備える操作部８と、ＰＷＭ変調部３に接続された端子９Ａ及び帰還部４に接続された端子９Ｂを備えるスイッチ９と、により構成されている。
【００１６】
次に全体動作を説明する。
【００１７】
先ず、可変電源部１は、家庭用の１００ボルト電源に接続されており、マイコン７からの制御信号Ｓdに基づいて可変電圧信号Ｓvをスイッチング出力部５に供給している。
【００１８】
一方、増幅装置Ｓにより出力レベルが制御されて出力される音信号Ｓinは、最初にデジタルアッテネータ２に入力され、マイコン７からの制御信号Ｓcatに基づくデジタル的な出力レベルの制御処理が当該デジタルアッテネータ２により施される。そして、当該デジタル的に出力レベルが制御された音信号Ｓinは、レベル制御信号ＳatとしてＰＷＭ変調部３へ出力される。
【００１９】
次に、ＰＷＭ変調部３は、マイコン７からの制御信号Ｓcmに基づき、当該レベル制御信号Ｓatに対して予め設定されているＰＷＭ変調処理を施し、変調信号Ｓpwmとして帰還部４及び端子９Ａに出力する。
【００２０】
次に、帰還率が予め設定された一定値Ｇmである帰還部４は、スイッチング出力部５からの帰還信号Ｓfdの出力レベルに当該帰還率Ｇmを乗じて得られる信号を変調信号Ｓpwmから減算することにより当該変調信号Ｓpwmに対して帰還信号Ｓfdを用いた帰還処理を施し帰還処理信号Ｓbkを生成して端子９Ｂに出力する。
【００２１】
そして、スイッチ９は、マイコン７からの制御信号Ｓcsに基づいて端子９Ａ又は９Ｂを切り換え、いずれかの端子からの信号をスイッチ信号Ｓswとしてスイッチング出力部５へ出力する。
【００２２】
これにより、スイッチング出力部５は、当該スイッチ信号Ｓswを上記帰還信号Ｓfdとして帰還部４へ出力すると共に、当該スイッチ信号Ｓswを可変電源部１からの可変電圧信号Ｓvに対応する出力レベルにまで増幅又は減衰させ、増幅信号ＳampとしてＬＰＦ６へ出力する。
【００２３】
そして、ＬＰＦ６は当該増幅信号Ｓampにおける高周波数域に含まれている雑音成分等を除去し、出力信号Ｓoutを生成して外部の図示しないスピーカ等に出力して放音させる。
【００２４】
以上の各構成部材の動作を実現すべく、マイコン７は、操作部８からの操作信号Ｓopに基づき、当該操作部８において使用者により操作された内容の動作が実現されるように上記各制御信号Ｓcat、Ｓcm、Ｓcs及びＳdを生成して対応する構成部材に出力する。
【００２５】
次に、上述した構成を有する増幅装置Ｓにおいて実行される、第１実施形態に係る出力信号Ｓoutの出力レベル低減処理（すなわち、ボリュームの絞込み処理）について、図２を用いて説明する。なお、図２に示す出力レベル低減処理は、第１実施形態に係る増幅装置Ｓにおいて実行される出力レベルの制御処理の一環として実行されるものである。
【００２６】
また、図２に示す出力レベル低減処理が開始される段階では、スイッチ９は、マイコン７からの制御信号Ｓcsに基づいて端子９Ｂ側に切り換えられており、デジタルアッテネータ２及び可変電源部１の機能による出力レベルの制御処理と、帰還部４の機能による歪の低減処理と、が並行して実行されている。
【００２７】
図２に示すように、第１実施形態に係る出力レベル低減処理においては、始めに操作部８の図示しないボリュームにおいて、出力信号Ｓoutの出力レベルを低減させる操作が実行されたか否かが上記操作信号Ｓopにより確認され（ステップＳ１０）、当該操作が実行されていないときは（ステップＳ１０；ＮＯ）そのまま元の出力レベルの制御処理に戻り、一方、当該操作が実行されたときは（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、次に、当該ボリューム操作に基づくデジタルアッテネータ２におけるアッテネート量（すなわち、出力レベルの低減量）ｎ１が予め設定されている閾値Ｎ以上になっているか否かが確認される（ステップＳ１１）。
【００２８】
そして、当該アッテネート量が閾値Ｎ以上になっていないときは（ステップＳ１１；ＮＯ）、ボリュームの操作量に則ってデジタルアッテネータ２におけるアッテネート量を一段階上げて（ステップＳ１２）再度上記ステップＳ１０に戻り、更なるボリューム操作に基づいて上記ステップＳ１０乃至Ｓ１２を繰り返す。
【００２９】
一方、デジタルアッテネータ２によるアッテネート量が上記閾値Ｎ以上になっているときは（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、次に、マイコン７からの制御信号Ｓcsに基づき、スイッチ９を現状の端子９Ｂから９Ａに切り換える。これにより、帰還部４における帰還処理が音信号Ｓin（出力信号Ｓout）の出力レベルの制御に関与しなくなる。
【００３０】
なお、上述した閾値Ｎの具体的な値は、増幅装置Ｓとして所望される性能に対応して設計事項として予め設定されるものであるが、より具体的には、上記出力信号Ｓoutの外部への出力時に所望される出力レベルと、その出力時において出力信号Ｓoutが具備すべき信号対雑音比と、その出力時において当該出力信号Ｓoutが許容されている歪率と、に基づいて予め設定される。
【００３１】
そして、帰還部４の機能発揮を禁止した後は、当該帰還部４における帰還率が「０」とし（ステップＳ１４）、次に、現在のデジタルアッテネータ２におけるアッテネート量を維持しつつ以後の出力レベルの低減は可変電源部１からの可変電圧信号Ｓvの値を低減していくことで実現する（ステップＳ１５）。
【００３２】
その後、ボリュームの操作が「０」、すなわち下限値まで操作されたか否かを上記操作信号Ｓopに基づいて確認し（ステップＳ１６）、未だ下限値まで到達していないときは（ステップＳ１６；ＮＯ）引き続き上述してきた出力レベル低減処理をボリュームの操作量に対応して継続すべく上記ステップＳ１０に戻り、一方、ボリュームが下限値まで操作されたときは（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、そのまま第１実施形態に係る出力レベル低減処理を終了して元の出力レベルの制御処理に戻る。
【００３３】
以上説明したように、第１実施形態の増幅装置Ｓの動作によれば、出力信号Ｓoutの出力レベルの低減量が閾値Ｎ以下となったとき、帰還部４を機能させずに出力信号Ｓoutを出力するので、当該出力レベルの低減量が少ない段階における歪の低減が実現されつつ、当該出力レベルの低減量が大きいときには可変電源部１のみによる出力レベルの低減が可能となることで、Ｓ／Ｎ比のよい状態のまま出力レベルを確実に低減していくことができる。
【００３４】
また、閾値Ｎが、出力信号Ｓoutの外部への出力時における出力レベルと、その出力時において出力信号Ｓoutが具備すべきＳ／Ｎ比と、その出力時において出力信号Ｓoutに許容される歪率と、に基づいて予め設定されているので、増幅装置Ｓに所望される性能に合わせてＳ／Ｎ比のよい状態のまま出力信号Ｓoutの出力レベルを低減することができる。
【００３５】
更に、スイッチ９の切り換えにより帰還部４の機能を切り換えるので、簡易な構成で帰還部４の機能発揮を活殺することができる。
【００３６】
（II）第２実施形態
次に、本願に係る他の実施形態である第２実施形態について、図１及び図３を用いて説明する。なお、図３は第２実施形態に係る増幅装置の動作を示すフローチャートである。
【００３７】
また、上述した第１実施形態においては、出力信号Ｓoutの出力レベルが小さいときに帰還部４の機能発揮を禁止する場合について説明したが、以下に説明する第２実施形態は、第１実施形態においては機能を発揮させるか又は発揮させないかの二段階のみの切り換えであった帰還部４につき、帰還率を予め設定された固定値を用いた多段階に切り換える場合における実施形態である。
【００３８】
更に、第２実施形態に係る増幅装置の構成は、第１実施形態における帰還部４内に予め設定された複数の帰還率Ｇm(x)（自然数であるｘの値が大きいほど帰還率が低く設定されている）が記憶されており、これをマイコン７からの制御により切り換える点を除いて第１実施形態に係る増幅装置Ｓと同様であるので、細部の説明は省略する。
【００３９】
図３に示すように、第２実施形態に係る出力レベル低減処理においては、始めに操作部８の図示しないボリュームにおいて、出力信号Ｓoutの出力レベルを低減させる操作が実行されたか否かが上記操作信号Ｓopにより確認され（ステップＳ２０）、当該操作が実行されていないときは（ステップＳ２０；ＮＯ）そのまま元の出力レベルの制御処理に戻り、一方、当該操作が実行されたときは（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、次に、当該ボリューム操作に基づいて可変電源部１からの可変電圧信号Ｓvの値を低減して出力レベルを低減すると共に、帰還部４における帰還率を一段階下げる（ステップＳ２１、Ｓ２２）。
【００４０】
そして、可変電源部１によるアッテネート量が予め設定されている閾値Ｎ’以上になっているか否かが確認される（ステップＳ２３）。
【００４１】
そして、当該アッテネート量が閾値Ｎ’以上になっていないときは（ステップＳ２３；ＮＯ）、帰還部４における帰還率を示すパラメータｘを一段階上げて（ステップＳ２６）上記ステップＳ２０に戻り、更に可変電源部１による出力レベルの低減を継続する。
【００４２】
一方、可変電源部１によるアッテネート量が上記閾値Ｎ’以上になっているときは（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、次に、現在の可変電源部１によるアッテネート量を維持しつつ以後の出力レベルの低減はデジタルアッテネータ２におけるアッテネート量を低減していくことで実現する（ステップＳ２４）。
【００４３】
なお、上述した閾値Ｎ’の具体的な値は、第１実施形態の場合と同様に、増幅装置Ｓとして所望される性能に対応して設計事項として予め設定されるものである。
【００４４】
その後、ボリュームの操作が「０」、すなわち下限値まで操作されたか否かを上記操作信号Ｓopに基づいて確認し（ステップＳ２５）、未だ下限値まで到達していないときは（ステップＳ２５；ＮＯ）引き続き上述してきたデジタルアッテネータ２による出力レベル低減処理をボリュームの操作量に対応して継続し（ステップＳ２４）、一方、ボリュームが下限値まで操作されたときは（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、そのまま第２実施形態に係る出力レベル低減処理を終了して元の出力レベルの制御処理に戻る。
【００４５】
なお、以上説明した第２実施形態における出力レベルの低減方法においては、可変電源部１の制御により出力レベルの低減を先に行った（図３ステップＳ２１参照）後にデジタルアッテネータ２による出力レベルの低減を行う（図３ステップＳ２４参照）点で、上述した第１実施形態における出力レベルの低減方法とは異なっている（より具体的には、第１実施形態の出力レベルの低減方法においては、先にデジタルアッテネータ２による出力レベルの低減を行った（図２ステップＳ１１参照）後に可変電源部１の制御により出力レベルの低減を行う（図２ステップＳ１５参照））。これは、可変電源部１における出力レベルの低減処理により可能な限り出力レベルの低減を行っておけば、その後の極めて微小な出力レベルの低減をデジタルアッテネータ２により行っても、聴感上（換言すれば実用上）Ｓ／Ｎ比に与える影響が無視し得るからである。
【００４６】
すなわち、デジタルアッテネータ２を用いて低減する出力レベルの量が小さければＳ／Ｎ比の向上の観点ではそれほど不利にはならないので、本願としては、先に可変電源部１により可能な限り出力レベルを低減しておけば、その後にデジタルアッテネータ２を用いて出力レベルを低減することも可能となるのである。
【００４７】
以上説明したように、第２実施形態の増幅装置Ｓの動作によれば、可変電源部１により出力信号Ｓoutの出力レベルが低減されるとき、帰還部４による帰還量を複数の固定値Ｇm(x)を用いて段階的に低減するので、当該出力レベルの低減量が少ない段階における歪の低減が実現されつつ段階的に帰還率Ｇmが低減されることとなり、当該出力レベルが小さい段階までその低減量と帰還量とを整合させることができ、可変電源部１における出力レベルの低減を低い出力レベルまで継続することでＳ／Ｎ比のよい状態のまま出力レベルを確実に低減していくことができる。
【００４８】
また、予め定められた複数の帰還率Ｇm(x)を帰還部４において記憶しておき、これを切り換えて帰還率の制御を行うので、簡易な構成で帰還部４の機能発揮を段階的に制御することができる。
【００４９】
なお、上述した各実施形態においては、オーディオシステムに適用される増幅装置に対して本願を適用する場合について説明したが、本願は、これ以外に、音の出力レベルの制御を伴う種々の装置において電源電圧の制御による出力レベルの制御と、デジタル的な出力レベルの直接的な制御と、帰還法による歪の低減と、を並列して行う増幅装置に対して広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態の増幅装置の概要構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の増幅装置において実行される出力レベルの制御処理を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態の増幅装置において実行される出力レベルの制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１    可変電源部
２    デジタルアッテネータ
４    帰還部
７    マイコン
８    操作部
９    スイッチ
９Ａ、９Ｂ    端子
Ｓ    増幅装置
【図１】
2005167464.tif 000003
【図２】
2005167464.tif 000004
【図３】
2005167464.tif 000005