(57)【要約】【課題】音声信号用の増幅器と映像信号用の増幅器と負電圧発生回路とを内蔵し、映像信号の垂直周期に同期して発生する負電圧のゆらぎの音声信号への悪影響を簡単な付加回路で抑えた集積回路を提供する。【解決手段】集積回路５は、単一チップ又は単一パッケージに音声用増幅器１と、映像用増幅器２と、これらの増幅器１、２に供給される負の電源電圧を生成する負電圧発生回路３と、音声用増幅器１に入力される信号の振幅を、負電圧発生回路３から供給される負の電源電圧のゆらぎの影響を受けない範囲内に制限するリミット回路としてのクランプ回路４とを備えている。【選択図】図１
2007189434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号用増幅器と映像信号用増幅器とが単一の半導体チップ上に搭載された集積回路であって、
前記音声信号用増幅器及び前記映像信号用増幅器に供給される負の電源電圧を生成する負電圧発生回路と、
前記音声信号用増幅器に入力される信号の振幅を、前記負電圧発生回路から供給される負の電源電圧のゆらぎの影響を受けない範囲内に制限するリミット回路と
を備えていることを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】
音声信号用増幅器と映像信号用増幅器とが単一のパッケージに内蔵された集積回路であって、
前記音声信号用増幅器及び前記映像信号用増幅器に供給される負の電源電圧を生成する負電圧発生回路と、
前記音声信号用増幅器に入力される信号の振幅を、前記負電圧発生回路から供給される負の電源電圧のゆらぎの影響を受けない範囲内に制限するリミット回路と
を備えていることを特徴とする半導体集積回路。
【請求項３】
前記リミット回路は、所定レベル以上のピーク値を有する信号が入力されたときに、その信号のピーク値を前記所定レベルにクランプした信号を出力するクランプ回路である
請求項１又は２記載の半導体集積回路。
【請求項４】
前記リミット回路は、入力信号の振幅に応じてゲインを自動的に制御する機能を有するＡＧＣ回路である
請求項１又は２記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号用増幅器と映像信号用増幅器とを含むポータブルＡＶ機器用の半導体集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカセットのような映像信号及び音声信号を扱うポータブルＡＶ機器では、音声信号用増幅器及び映像信号用増幅器の出力信号のＤＣレベルをグランドレベル（ゼロボルト）にすれば、出力端子のＤＣ成分除去用のコンデンサが不要となるので、機器の小型化や部品点数削減の観点から有利である。出力信号のＤＣレベルをゼロボルトにするには、音声信号用増幅器及び映像信号用増幅器の電源電圧として、正負両方の電圧が必要である。
【０００３】
音声信号用増幅器及び映像信号用増幅器が内蔵された半導体集積回路に正負両方の電源電圧を供給する代わりに正の電源電圧のみを供給し、負の電源電圧は半導体集積回路の内部で正の電源電圧から生成すれば、電源回路が簡単になるので好ましい。この場合は、半導体集積回路の内部にチャージポンプ回路のような負電圧発生回路を含ませる必要がある。チャージポンプ回路は、半導体集積回路に内蔵された複数のスイッチング素子と複数の外付けコンデンサとを用いて倍電圧を生成したり、正電圧から負電圧を生成したりする回路として広く知られている。また、特許文献１には、音声信号増幅用のパワーアンプに供給する電源電圧を正負の電源電圧＋Ｖｃｃ及び−Ｖｃｃの間で切り換える増幅回路が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１２２０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
小型化の要求が強いポータブル機器では、音声信号用の増幅器と映像信号用の増幅器とを単一の半導体集積回路（単一半導体チップ又は単一パッケージ）に含ませることによって実装面積の削減や部品点数削減が可能となる。更に、上記のような負電圧発生回路を半導体集積回路に内蔵させれば、半導体集積回路に電源供給する外部電源回路は正の電源電圧のみを発生すればよいので、外部電源回路が簡素になり、機器全体の小型化に寄与できる。
【０００５】
しかしながら、半導体集積回路に内蔵させる負電圧発生回路は電流容量が小さい（内部抵抗が大きい）ので、映像用増幅器の動作に起因して負の電源電圧が周期的に変化する。つまり、映像信号の垂直周期（Ｖレートと呼ばれる６０Ｈｚの周期）で負荷電流が変動する結果、負の電源電圧にゆらぎが発生する。この負の電源電圧のゆらぎは、音声用増幅器に悪影響を及ぼし、異常音が発生することがある。
【０００６】
図７は、音声信号用の増幅器と映像信号用の増幅器とを単一の半導体集積回路に内蔵したときの課題を説明するための模式的な波形図である。（ａ）は音声入力信号ＸＡを示し、（ｂ）は映像入力信号ＸＶを示し、（ｃ）は負の電源電圧を示している。映像入力信号ＸＶの垂直周期ＴＶに同期して負の電源電圧にゆらぎが発生する様子が模式的に示されている。（ｄ）は、音声出力信号ＺＡを示している。負の電源電圧の周期的な変動（ゆらぎ）によって音声出力信号ＺＡに周期的な歪（異常音の要因）が発生することが模式的に示されている。なお、（ｅ）は映像出力信号ＺＶを示しており、映像入力信号ＸＶがそのまま増幅された波形となる。
【０００７】
このような課題の解決方法として、音声信号用の増幅器と映像信号用の増幅器のそれぞれに個別の負電圧発生回路を設けることが考えられる。しかし、この方法では集積回路内部の回路面積（ひいてはチップ面積）が増加すると共に外付けコンデンサの数が増加し、集積回路及びそれを使用する機器のコスト上昇につながるので、得策ではない。
【０００８】
本発明は、上記のような課題をできるだけ簡単な構成で解決することを目的とする。つまり、音声信号用の増幅器と映像信号用の増幅器と負電圧発生回路とを内蔵し、映像信号の垂直周期に同期して発生する負電圧のゆらぎの音声信号への悪影響を簡単な付加回路で抑えた集積回路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】
【０００９】
本発明による半導体集積回路の第１の構成は、音声信号用増幅器と映像信号用増幅器とが単一の半導体チップ上に搭載された集積回路であって、前記音声信号用増幅器及び前記映像信号用増幅器に供給される負の電源電圧を生成する負電圧発生回路と、前記音声信号用増幅器に入力される信号の振幅を、前記負電圧発生回路から供給される負の電源電圧のゆらぎの影響を受けない範囲内に制限するリミット回路とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明による半導体集積回路の第２の構成は、音声信号用増幅器と映像信号用増幅器とが単一のパッケージに内蔵された集積回路であって、前記音声信号用増幅器及び前記映像信号用増幅器に供給される負の電源電圧を生成する負電圧発生回路と、前記音声信号用増幅器に入力される信号の振幅を、前記負電圧発生回路から供給される負の電源電圧のゆらぎの影響を受けない範囲内に制限するリミット回路とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体集積回路では、リミット回路の働きによって音声信号用増幅器に入力される信号の振幅が、前記負電圧発生回路から供給される負の電源電圧のゆらぎの影響を受けても、音声信号用増幅器が線形動作し歪まずに出力する範囲内に制限される。したがって、映像信号の垂直周期に同期して負の電源電圧のゆらぎが発生しても、その影響による音声信号用増幅器の出力信号の歪みが抑制され、異常音の発生が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の半導体集積回路の好ましい実施形態において、前記リミット回路は、所定レベル以上のピーク値を有する信号が入力されたときに、その信号のピーク値を前記所定レベルにクランプした信号を出力するクランプ回路である。
【００１３】
本発明の半導体集積回路の別の好ましい実施形態において、前記リミット回路は、入力信号の振幅に応じてゲインを自動的に制御する機能を有するＡＧＣ回路である。
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る半導体集積回路の回路ブロック図である。この半導体集積回路５は、音声用増幅器１、映像用増幅器２、負電圧発生回路３及びクランプ回路４を内蔵した音声信号及び映像信号の処理用半導体集積回路である。音声入力信号ＸＡはクランプ回路４に入力され、その出力信号ＹＡが音声用増幅器１に入力される。音声用増幅器１の出力信号は音声出力信号ＺＡとして、半導体集積回路５から外部へ出力される。
【００１６】
映像入力信号ＸＶは映像用増幅器２に直接入力される。映像用増幅器２の出力信号は映像出力信号ＺＶとして、半導体集積回路５から外部へ出力される。音声用増幅器１と映像用増幅器２には、正負の電源電圧ＶＣＣ及びＶＳＳ１が供給される。正の電源電圧ＶＣＣは半導体集積回路５の外部の電源回路（図示せず）から供給され、負の電源電圧ＶＳＳ１は半導体集積回路５に内蔵された負電圧発生回路３から供給される。
【００１７】
負電圧発生回路３はチャージポンプ回路で構成され、入力された正の電源電圧ＶＣＣから負の電源電圧ＶＳＳ１を生成して出力する。チャージポンプ回路は、半導体集積回路に内蔵された複数のスイッチング素子と複数の外付けコンデンサとを用いて倍電圧を生成したり、正電圧から負電圧を生成したりする回路として広く知られている。このようなチャージポンプ回路の内部インピーダンスを小さくすることは構成上難しく、負荷電流の変動に応じて負の電源電圧ＶＳＳ１が変動しやすい。また、半導体集積回路５内の映像用増幅器２の動作電流は、映像信号のＶレートと呼ばれる６０Ｈｚの周期（垂直周期）で変動する。その結果、垂直周期に同期して負の電源電圧ＶＳＳ１にゆらぎが発生する。この負の電源電圧ＶＳＳ１は音声用増幅器１にも供給され、そのゆらぎは音声用増幅器１の動作に悪影響を及ぼし、異常音を発生させることがある。
【００１８】
しかしながら、本実施形態の半導体集積回路５では、音声用増幅器１への入力信号ＹＡはクランプ回路４を通過した信号である。クランプ回路４は、所定レベル以上のピーク値を有する信号が入力されたときに、その信号のピーク値を所定レベルにクランプした信号を出力する。つまり、クランプ回路４は、音声用増幅器１に入力される信号の振幅を、負電圧発生回路３から供給される負の電源電圧のゆらぎの影響を受けない範囲内に制限するリミット回路として機能する。その結果、音声出力信号ＺＡは正負の所定レベルで制限がかかったような波形となり、異常音の発生を抑えることができる。
【００１９】
ここで、音声用増幅器１が信号に歪みを発生させずに線形動作する範囲は、正負の電源電圧ＶＣＣ及びＶＳＳ１と入力信号の振幅によって決定される。負の電源電圧ＶＳＳ１がゆらいで音声用増幅器１が線形動作する範囲が狭くなったとしても、入力される信号振幅を線形動作する範囲内に制限することで歪みの発生を抑えることができる。
【００２０】
また、電源のゆらぎとひずみの発生を抑えるための入力信号の範囲は、あらかじめ設計段階で予測しておき、映像用回路を動作させている場合のみ、本実施形態のリミット機能を働かせることも考えられる。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態１に係る半導体集積回路の動作を示す模式的な波形図である。（ａ）は音声入力信号ＸＡを示し、（ｂ）は映像入力信号ＸＶを示し、（ｃ）は負の電源電圧ＶＳＳ１を示している。映像入力信号ＸＶの垂直周期ＴＶに同期して負の電源電圧ＶＳＳ１にゆらぎが発生する様子が模式的に示されている。（ｄ）は、音声出力信号ＺＡを示している。上記のように、クランプ回路４の働きにより、音声出力信号ＺＡは正のクランプレベルＶＰと負のクランプレベルＶＮでそれぞれ制限がかかったような波形となり、これによって異常音の発生が抑えられる。（ｅ）は映像出力信号ＺＶを示しており、映像入力信号ＸＶがそのまま増幅された波形となる。
【００２２】
なお、クランプ回路４で使用される負の電源電圧ＶＳＳはグランドレベル（ゼロボルト）であってもよい。その場合は、クランプ回路４の出力端子と音声用増幅器１の入力端子との間にレベルシフト回路を挿入し、ＤＣレベルを合わせる必要がある。
【００２３】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２に係る半導体集積回路の回路ブロック図である。この実施形態の半導体集積回路６は、実施形態１の半導体集積回路５においてクランプ回路４をＡＧＣ回路１１に置き換えた構成に相当する。ＡＧＣ回路１１は、入力信号の振幅に応じてゲイン（利得）を自動的に制御する機能を有する。つまり、ＡＧＣ回路１１は、音声用増幅器１に入力される信号の振幅を、負電圧発生回路３から供給される負の電源電圧のゆらぎの影響を受けない範囲内に制限するリミット回路として機能する。この実施形態の半導体集積回路６では、音声入力信号ＸＡはＡＧＣ回路１１に入力され、その出力信号ＹＡが音声用増幅器１に入力される。音声用増幅器１の出力信号は音声出力信号ＺＡとして、半導体集積回路６から外部へ出力される。
【００２４】
映像入力信号ＸＶは映像用増幅器２に直接入力される。映像用増幅器２の出力信号は映像出力信号ＺＶとして、半導体集積回路５から外部へ出力される。音声用増幅器１と映像用増幅器２には、正負の電源電圧ＶＣＣ及びＶＳＳ１が供給される。正の電源電圧ＶＣＣは半導体集積回路５の外部の電源回路（図示せず）から供給され、負の電源電圧ＶＳＳ１は半導体集積回路５に内蔵された負電圧発生回路３から供給される。
【００２５】
この実施形態２の半導体集積回路６においても、実施形態１の半導体集積回路５と同様に、音声用増幅器１に負電圧発生回路３から供給される負の電源電圧ＶＳＳ１のゆらぎの影響が抑制され、異常音の発生が抑えられる。すなわち、ＡＧＣ回路１１の働きにより、一定レベル以上の信号入力に対してＡＧＣ機能が働くので、音声用出力信号ＺＡは一定出力レベルに抑えられ、負の電源電圧ＶＳＳ１のゆらぎに起因する異常音の発生を抑えることができる。
【００２６】
図４は、本発明の実施形態２に係る半導体集積回路の動作を示す模式的な波形図である。（ａ）は音声入力信号ＸＡを示し、（ｂ）は映像入力信号ＸＶを示し、（ｃ）は負の電源電圧ＶＳＳ１を示している。映像入力信号ＸＶの垂直周期ＴＶに同期して負の電源電圧ＶＳＳ１にゆらぎが発生する様子が模式的に示されている。（ｄ）は、音声出力信号ＺＡを示している。上記のように、ＡＧＣ回路１１の働きにより、音声出力信号ＺＡの振幅が破線のように大きくなろうとしても実線のように抑えられ、これによって異常音の発生が抑えられる。（ｅ）は映像出力信号ＺＶを示しており、映像入力信号ＸＶがそのまま増幅された波形となる。
【００２７】
（実施形態３）
図５は本発明の実施形態３に係る半導体集積回路の回路ブロック図である。この実施形態の半導体集積回路は単一の半導体チップ１０１からなり、実施形態１又は２の半導体集積回路５又は６が半導体チップ１０１上に集積化されている。図５の回路ブロック図において、リミット回路１０３は実施形態１におけるクランプ回路４又は実施形態２におけるＡＧＣ回路１１に相当する。音声信号用増幅回路１０２は実施形態１及び２における音声用増幅器１に相当する。映像信号用増幅回路１０４は実施形態１及び２における映像用増幅器２に相当する。チャージポンプ回路１０５は実施形態１及び２における負電圧発生回路３に相当する。
【００２８】
半導体チップ１０１上に形成されたパッド１２０から入力された音声入力信号ＸＡはリミット回路１０３に入力され、その出力信号が音声信号用増幅回路１０２に入力される。音声信号用増幅回路１０２の出力信号は、半導体チップ１０１上のパッド１２０から音声出力信号ＺＡとして出力される。
【００２９】
また、半導体チップ１０１上のパッド１２０から入力された映像入力信号ＸＶは、映像信号用増幅回路１０４に入力され、その出力信号は半導体チップ１０１上のパッド１２０から映像出力信号ＺＶとして出力される。
【００３０】
また、半導体チップ１０１上には、負の電源電圧を生成するチャージポンプ回路１０５が備えられている。このチャージポンプ回路１０５には、外付けコンデンサ１１１及び１１２が接続されている。つまり、半導体チップ１０１の外部に、フライングコンデンサ１１１と外部充電コンデンサ１１２が接続されている。これらの外付けコンデンサ１１１及び１１２とチャージポンプ回路１０５とによって生成された負の電源電圧は、音声信号用増幅回路１０２と映像信号用増幅回路１０４へ供給される。
【００３１】
この実施形態の半導体集積回路は、実施形態１におけるクランプ回路４又は実施形態２におけるＡＧＣ回路１１に相当するリミット回路１０３の働きにより、音声信号用増幅回路１０２に供給される負電源電圧のゆらぎの影響を抑制し、異常音の発生を抑えることができる。
【００３２】
（実施形態４）
図６は本発明の実施形態４に係る半導体集積回路の回路ブロック図である。この実施形態の半導体集積回路は複数（２個）の半導体チップを単一パッケージに内蔵している。第１の半導体チップ１０７には、リミット回路１０３と音声信号用増幅回路１０２を含む音声信号処理回路が搭載されている。第２の半導体チップ１０８には、映像信号用増幅回路１０４（映像信号処理回路）とチャージポンプ回路１０５が搭載されている。パッケージ１０６の外部接続ピン１２１と各半導体チップ１０７及び１０８上に構成されたパッド１２０とが電気的に接続されている。各回路と実施形態１又は２の半導体集積回路５又は６の構成要素との対応関係は実施形態３で説明した通りである。
【００３３】
外部接続ピン１２１から入力された音声入力信号ＸＡは半導体チップ１０７上のパッド１２０を介してリミット回路１０３に入力され、その出力信号が音声信号用増幅回路１０２に入力される。音声信号用増幅回路１０２の出力信号は、半導体チップ１０７上のパッド１２０を介してパッケージ１０６の外部接続ピン１２１から音声出力信号ＺＡとして出力される。
【００３４】
また、外部接続ピン１２１から入力された映像入力信号ＸＶは半導体チップ１０８上のパッド１２０を介して映像信号用増幅回路１０４に入力される。その出力信号は半導体チップ１０７上のパッド１２０を介してパッケージ１０６の外部接続ピン１２１から映像出力信号ＺＶとして出力される。
【００３５】
また、半導体チップ１０８上には、負の電源電圧を生成するチャージポンプ回路１０５が備えられている。チャージポンプ回路１０５と外付けコンデンサ１１１及び１１２とによって生成された負の電源電圧は、半導体チップ１０７上の音声信号用増幅回路１０２と半導体チップ１０８上の映像信号用増幅回路１０４へ供給される。
【００３６】
この実施形態の半導体集積回路は、実施形態１におけるクランプ回路４又は実施形態２におけるＡＧＣ回路１１に相当するリミット回路１０３の働きにより、音声信号用増幅回路１０２に供給される負電源電圧のゆらぎの影響を抑制し、異常音の発生を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の半導体集積回路は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカセットのような映像信号及び音声信号を扱うポータブルＡＶ機器に利用可能であり、内蔵の負電圧発生回路から音声信号用増幅器に供給される負の電源電圧のゆらぎの影響を抑制し、異常音の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態１に係る半導体集積回路の回路ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る半導体集積回路の動作を示す模式的な波形図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る半導体集積回路の回路ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る半導体集積回路の動作を示す模式的な波形図である。
【図５】実施形態３に係る半導体集積回路の回路ブロック図である。
【図６】本発明の実施形態４に係る半導体集積回路の回路ブロック図である。
【図７】音声信号用の増幅器と映像信号用の増幅器とを単一の半導体集積回路に内蔵したときの課題を説明するための模式的な波形図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  音声用増幅器
２  映像用増幅器
３  負電圧発生回路
４  クランプ回路
５、６  半導体集積回路
１１  ＡＧＣ回路
１０１  半導体チップ
１０２  音声信号用増幅回路
１０３  リミット回路
１０４  映像信号用増幅回路
１０５  チャージポンプ回路
１０６  パッケージ
１０７  第１の半導体チップ
１０８  第２の半導体チップ
１１１、１１２  外付けコンデンサ
１２０  半導体チップ上のパッド
１２１  半導体パッケージの外部接続ピン
【図１】
2007189434.tif 000003
【図２】
2007189434.tif 000004
【図３】
2007189434.tif 000005
【図４】
2007189434.tif 000006
【図５】
2007189434.tif 000007
【図６】
2007189434.tif 000008
【図７】
2007189434.tif 000009