(57)【要約】【課題】オーディオレベルメータの針の振れ幅を人間に聞こえる音量とマッチさせることができるメータ駆動回路を提供する。【解決手段】針式オーディオレベルメータを駆動するメータ駆動回路は、オーディオ信号を対数変換する対数回路１８を備える。対数回路１８は、オペアンプ１８１，１８２、トランジスタ１８３，１８４、及び抵抗１８６，１８７を備える。トランジスタ１８３のベースは接地され、エミッタはトランジスタ１８４及び抵抗１８６を介してオペアンプ１８１の出力端子に接続され、コレクタはオペアンプ１８１の反転入力端子に接続される。ランジスタ１８４のベースは抵抗１８６及び１８７に接続され、エミッタはトランジスタ１８３のエミッタに接続され、コレクタはオペアンプ１８２の反転入力端子に接続される。トランジスタ１８３，１８４のエミッタはオペアンプ１８２の出力端子に接続される。【選択図】図３
2012134733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
針式オーディオレベルメータを駆動するメータ駆動回路であって、
オーディオ信号を対数変換する対数回路を備え、
前記対数回路は、
前記オーディオ信号を受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、出力端子とを有する第１のオペアンプと、
接地されるベースと、前記第１のオペアンプの出力端子に接続されるエミッタと、前記第１のオペアンプの反転入力端子に接続されるコレクタとを有する第１のトランジスタとを含む、メータ駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載のメータ駆動回路であって、
前記対数回路はさらに、
前記第１のオペアンプの出力端子に接続される一方端子と、他方端子とを有する第１の抵抗と、
前記第１の抵抗の他方端子に接続される一方端子と、接地される他方端子とを有する第２の抵抗と、
基準電圧を受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、第１のトランジスタのエミッタに接続される出力端子とを有する第２のオペアンプと、
前記第１の抵抗の他方端子及び前記第２の抵抗の一方端子に接続されるベースと、前記第１のトランジスタのエミッタに接続されるエミッタと、前記第２のオペアンプの反転入力端子に接続されるコレクタとを有する第２のトランジスタとを含む、メータ駆動回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のメータ駆動回路であってさらに、
前記対数回路の出力電圧に所定のバイアス電圧を加算する加算回路を備える、メータ駆動回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のメータ駆動回路であってさらに、
前記対数回路の出力電圧を整流する整流回路を備える、メータ駆動回路。
【請求項５】
針式オーディオレベルメータを駆動するメータ駆動回路であって、
オーディオ信号を対数変換する対数回路と、
前記対数回路の出力電圧に所定のバイアス電圧を加算する加算回路とを備える、メータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メータ駆動回路に関し、さらに詳しくは、針式オーディオレベルメータを駆動するメータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
針式オーディオレベルメータ、たとえばＶＵ(Volume Unit)メータには、人間に聴こえる音量を計測できるように対数スケールで目盛が刻まれている。
【０００３】
特開２００２−１６４７５４号公報（特許文献１）は、針の振りを大きくして動的表示効果を高め、音量の強弱を把握しやすくした音響装置を開示する。この音響装置は、電子ボリュームへ入力する信号の電圧レベルをレベル変換器で高めに変換し、切替スイッチによりレベル変換器からの出力と電子ボリュームからの出力を切り替えて、アナログメータに表示する。これにより、電子ボリュームの通常の調整位置でも、アナログメータの針を目盛いっぱいまで動かすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６４７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
対数スケールで刻まれた目盛を有する従来のオーディオレベルメータでは、針の振れ幅が人間に聴こえる音量とマッチしていないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、オーディオレベルメータの針の振れ幅を人間に聞こえる音量とマッチさせることができるメータ駆動回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるメータ駆動回路は、オーディオ信号を対数変換する対数回路を備える。対数回路は、オペアンプと、トランジスタとを含む。オペアンプは、オーディオ信号を受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、出力端子とを有する。トランジスタは、接地されるベースと、オペアンプの出力端子に接続されるエミッタと、オペアンプの反転入力端子に接続されるコレクタとを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、対数回路は、トランジスタが有するベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との間の対数特性を利用することにより、針式オーディオレベルメータに供給すべきオーディオ信号を対数変換する。その結果、オーディオレベルメータの針の振れ幅が人間に聞こえる音量とマッチする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態によるメータ駆動回路の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示した半波整流ピークホールド回路の構成を示す回路図である。
【図３】図１に示した対数回路の構成を示す回路図である。
【図４】図３に示した対数回路の入出力特性を示すグラフである。
【図５】図１に示した加算回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１１】
図１を参照して、本発明の実施の形態によるメータ駆動回路１０は、針式オーディオレベルメータ１２を駆動するために、半波整流ピークホールド回路１４と、ゲイン切換回路１６と、対数回路１８と、加算回路２０と、整流回路２２と、減衰回路２４とを備える。たとえばプリアンプ（図示せず）から出力されたオーディオ信号Ｓ１がメータ駆動回路１０に入力される。メータ駆動回路１０の出力信号Ｓ７は針式オーディオレベルメータ１２に入力される。
【００１２】
半波整流ピークホールド回路１４は、入力されたオーディオ信号Ｓ１を半波整流し、かつ、そのピークを検出して保持する。半波整流ピークホールド回路１４は、具体的には図２に示されるように、オペアンプ１４１及び１４２と、ダイオード１４３及び１４４と、キャパシタ１４５と、抵抗１４６〜１４９とを含む。ダイオード１４３のアノードはオペアンプ１４１の反転入力端子に接続され、カソードはオペアンプ１４１の出力端子に接続される。入力されたオーディオ信号Ｓ１は抵抗１４６を介してオペアンプ１４１の非反転入力端子に与えられる。抵抗１４７及びダイオード１４４は直列に接続され、オペアンプ１４１の出力端子とオペアンプ１４２の非反転入力端子との間に接続される。抵抗１４８はオペアンプ１４１の反転入力端子とオペアンプ１４２の反転入力端子との間に接続される。キャパシタ１４５及び抵抗１４９は互いに並列に接続され、オペアンプ１４２の非反転入力端子と接地ＧＮＤとの間に接続される。オペアンプ１４２の出力端子及び反転入力端子は短絡される。
【００１３】
オペアンプ１４１はボルテージフォロワとして機能する。ただし、オーディオ信号Ｓ１の負成分はダイオード１４３及び１４４によって遮断される。オーディオ信号Ｓ１の正成分のみがキャパシタ１４５を充電し、キャパシタ１４５がオーディオ信号Ｓ１のピーク電圧を保持する。オペアンプ１４２もまたボルテージフォロワとして機能する。よって、オペアンプ１４２はキャパシタ１４５によって保持されたピーク電圧をそのまま出力する。入力されたオーディオ信号Ｓ１の電圧が保持されたピーク電圧よりも低い場合、キャパシタ１４５は抵抗１４９によって放電される。他方、入力されたオーディオ信号Ｓ１の電圧が保持されたピーク電圧よりも高い場合、キャパシタ１４５は再充電される。このような充放電を繰り返すことにより、オーディオ信号Ｓ１が急峻に立ち上がると出力信号Ｓ２も急峻に立ち上がるが、オーディオ信号Ｓ１が急峻に立ち下がっても出力信号Ｓ２は緩やかに立ち下がる。よって、音量が急に大きくなるとオーディオレベルメータ１２の針は速やかに振れるが、音量が急に小さくなってもオーディオレベルメータ１２の針はゆっくりしか戻らない。半波整流ピークホールド回路１４の出力信号Ｓ１はゲイン切換回路１６に入力される。
【００１４】
ゲイン切換回路１６は、ゲイン（増幅率）をたとえば１倍又は１０倍に切り換える。切り替えは、手動で行われてもよく、あるいは入力信号（半波整流ピークホールド回路１４の出力信号）Ｓ２の大きさに応じて自動的に行われてもよい。ゲインが１倍の場合、入力信号Ｓ２はゲイン切換回路１６を通過する。ゲインが１０倍の場合、入力信号Ｓ２は１０倍に増幅される。ゲイン切換回路１６の出力信号Ｓ３は対数回路１８に入力される。
【００１５】
対数回路１８は、半波整流ピークホールド回路１４及びゲイン切換回路１６を介して入力されたオーディオ信号Ｓ１（ゲイン切換回路１６の出力信号Ｓ３）を対数変換する。対数回路１８は、具体的には図３に示されるように、オペアンプ１８１及び１８２と、ＮＰＮトランジスタ１８３及び１８４と、抵抗１８５〜１９０と、キャパシタ１９１及び１９２とを含む。好ましくは、ＮＰＮトランジスタ１８３の温度特性とＮＰＮトランジスタ１８４の温度特性とはほぼ同じである。ＮＰＮトランジスタ１８３及び１８４は好ましくは互いに近接して設けられ、さらに好ましくは１つの半導体素子で形成される。
【００１６】
オペアンプ１８１は、半波整流ピークホールド回路１４及びゲイン切換回路１６を介して入力されたオーディオ信号Ｓ１（入力信号Ｓ３）を受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、出力信号Ｓ４を供給する出力端子とを有する。ＮＰＮトランジスタ１８３は、接地されるベースと、オペアンプ１８１の出力端子に接続されるエミッタと、オペアンプ１８１の反転入力端子に接続されるコレクタとを有する。入力信号Ｓ３は抵抗１８５を介してオペアンプ１８１の反転入力端子に与えられる。抵抗１８６は、オペアンプ１８１の出力端子に接続される一方端子と、他方端子とを有する。抵抗１８７は、抵抗１８６の他方端子に接続される一方端子と、接地される他方端子とを有する。オペアンプ１８２は、基準電圧Ｖｒｅｆを受ける反転入力端子と、接地される非反転入力端子と、ＮＰＮトランジスタ１８４のエミッタに接続される出力端子とを有する。ＮＰＮトランジスタ１８４は、抵抗１８６の他方端子及び抵抗１８７の一方端子に接続されるベースと、ＮＰＮトランジスタ１８３のエミッタに接続されるエミッタと、電源ＶＣＣに接続されるコレクタとを有する。よって、ＮＰＮトランジスタ１８３のエミッタは、ＮＰＮトランジスタ１８４及び抵抗１８６を介してオペアンプ１８１の出力端子に接続される。抵抗１８８は、オペアンプ１８２の出力端子とＮＰＮトランジスタ１８３及び１８４のエミッタとの間に接続される。オペアンプ１８２の反転入力端子は抵抗１８９を介して電源ＶＣＣに接続される。オペアンプ１８２の非反転入力端子は抵抗１９０を介して接地される。
【００１７】
好ましくは、ＮＰＮトランジスタ１８３の異常発振を防止するために、キャパシタ１９１がオペアンプ１８１の反転入力端子と出力端子との間に接続される。好ましくは、ＮＰＮトランジスタ１８４の異常発振を防止するために、キャパシタ１９２がオペアンプ１８２の反転入力端子と出力端子との間に接続される。
【００１８】
抵抗１８６の値をＲ１、抵抗１８７の値をＲ２とすると、出力電圧Ｖｏは入力電圧Ｖｉｎと次の式（１）で表わされる関係を有する。
【００１９】
Ｖｏ＝（Ｒ１／Ｒ２）×ｌｏｇ（Ｖｉｎ／Ｖｒｅf）  …（１）
【００２０】
図４は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏとの間の特性を示す。
【００２１】
上記のように、対数回路１８は、入力電圧Ｖｉｎ及び基準電圧Ｖｒｅｆの比を対数変換し、かつ、抵抗値Ｒ１及びＲ２の比によってゲインを変えることができる。入力信号Ｖｉｎが基準電圧Ｖｒｅｆと等しい場合、ゲインに関係なく、対数回路１８の出力電圧Ｖｏは０（ゼロ）になる。したがって、入力電圧Ｖｉｎのレベルが大きい場合、対数回路１８はその機能を十分に発揮する。たとえば、Ｒ１／Ｒ２が２０の場合、入力電圧Ｖｉｎが１０００倍になった場合でも、出力電圧Ｖｏは＋６０ｄＢになる。
【００２２】
ここで、オペアンプ１８２、ＮＰＮトランジスタ１８４、及び抵抗１８７〜１９０は、省略されてもよい。この場合、ＮＰＮトランジスタ１８３のエミッタは、抵抗１８６を介してオペアンプ１８１の出力端子に接続される。この場合でも、オペアンプ１８１及びＮＰＮトランジスタ１８３は入力信号Ｓ３を対数変換することができる。
【００２３】
しかしながら、この場合、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏとの間の特性は、ＮＰＮトランジスタ１８３の温度に応じて変動するおそれがある。バイポーラトランジスタは一般に、ベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との間の関係が温度に応じてシフトするという温度特性を有するからである。
【００２４】
したがって、このような温度特性を相殺するために、オペアンプ１８２、ＮＰＮトランジスタ１８４、及び抵抗１８７〜１９０を省略しない方が望ましい。
【００２５】
加算回路２０は、対数回路１８の出力電圧Ｖｏに所定のバイアス電圧Ｖｂを加算する。加算回路２０は、具体的には図５に示されるように、オペアンプ２０１と、抵抗２０３〜２０６とを備える。対数回路１８の出力電圧Ｖｏは、抵抗２０２を介してオペアンプ２０１の反転入力端子に与えられる。抵抗２０３及び２０４は直列に接続され、電源ＶＣＣと接地ＧＮＤとの間に接続される。抵抗２０３及び２０４は、抵抗２０３の値をＲ３、抵抗２０４の値をＲ４とすると、次の式（２）で表わされるバイアス電圧Ｖｂを発生する。
【００２６】
Ｖｂ＝（Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４））×ＶＣＣ  …（２）
【００２７】
バイアス電圧Ｖｂは抵抗２０５を介してオペアンプ２０１の反転入力端子に与えられる。抵抗２０６は、オペアンプ２０１の反転入力端子と出力端子との間に接続される。オペアンプ２０１の非反転入力端子は接地される。
【００２８】
図４に示されるように、加算回路２０の出力電圧は、抵抗２０２、２０５、２０６の値が同じである場合、対数回路１８の出力電圧Ｖｏよりもバイアス電圧Ｖｂだけ高くなる。なお、抵抗２０２、２０５、２０６の値を異ならせることにより、対数回路１８の出力電圧Ｖｏに加算する所定のバイアス電圧を適宜設定することが可能である。
【００２９】
整流回路２２は、ダイオード（図示せず）を含み、加算回路２０の出力信号Ｓ５を整流する。図４に示されるように、対数回路１８の出力信号Ｓ５は負になる場合がある。整流回路２２はこの負の出力信号Ｓ５を遮断する。これにより、オーディオレベルメータ１２に逆電圧が印加され、オーディオレベルメータ１２が破壊されるのを防止することができる。整流回路２２の出力信号Ｓ６は減衰回路２４に入力される。
【００３０】
減衰回路２４は、反転増幅回路（図示せず）を含み、入力信号Ｓ６をオーディオレベルメータ１２に適合するように「１」未満のゲインで増幅する。なお、減衰回路２４の代わりに「１」以上のゲインで増幅する増幅回路が用いられてもよい。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態によれば、対数回路１８はＮＰＮトランジスタ１８３が有するベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との間の対数特性を利用することにより、針式オーディオレベルメータ１２に供給すべきオーディオ信号Ｓ１を対数変換する。その結果、オーディオレベルメータ１２の針の振れ幅が人間に聞こえる音量とマッチする。
【００３２】
また、ＮＰＮトランジスタ１８３の温度特性がＮＰＮトランジスタ１８４の温度特性によって相殺されるので、周辺温度が変動しても、オーディオレベルメータ１２の針の振れ幅は変動しない。
【００３３】
また、整流回路２２が対数回路１８の出力信号Ｓ４（本例では加算回路２０の出力信号Ｓ５）を整流するので、対数回路１８の出力信号Ｓ４から負成分が取り除かれる。その結果、オーディオレベルメータ１２に逆電圧が印加されない。
【００３４】
また、対数回路１８がオーディオ信号Ｓ１を対数変換しても、加算回路２０が対数回路１８の出力電圧Ｖｏに所定のバイアス電圧Ｖｂを加算するので、オーディオ信号Ｓ１の入力レンジが広くなる。
【００３５】
また、各種回路を保護するために、オーディオ信号が大きすぎるのか又は無信号なのかを判別する場合、半波整流ピークホールド回路１４、ゲイン切換回路１６、対数回路１８、加算回路２０、整流回路２２、及び減衰回路２４の出力のうち、いずれから信号を検出してもよい。半波整流ピークホールド回路１４以降の出力であれば、直流信号を検出することができる。対数回路１８以降の出力であれば、オーディオ信号のレベルが小さい場合、たとえば０〜−５０ｄＢＶの場合でも、信号を容易に検出することができる。
【００３６】
半波整流ピークホールド回路１４、ゲイン切換回路１６、加算回路２０、整流回路２２、及び減衰回路２４の中から選ばれる１又は２以上の回路は省略されてもよい。
【００３７】
対数回路１８において、ＮＰＮトランジスタ１８３，１８４の代わりにＰＮＰトランジスタを用いてもよい。また、オペアンプ１８２の反転入力端子は、抵抗１８９を介して電源ＶＣＣに接続され、かつ、他の抵抗を介して接地電位に接続されてもよい。この場合、抵抗１８９と他の抵抗によって電源電圧を分圧してＶｒｅｆを調整できる。また、オペアンプ１８２の反転入力端子は、抵抗１８９を介して電源ＶＣＣに接続され、かつ、図示しないツェナーダイオードを介して接地電位に接続されてもよい（ツェナーダイオードのカソードがオペアンプ１８２の反転入力端子に接続される）。この場合、Ｖｒｅｆをツェナーダイオードによって設定できる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  メータ駆動回路
１２  針型オーディオレベルメータ
１４  半波ピークホールド回路
１６  ゲイン切換回路
１８  対数回路
２０  加算回路
２２  整流回路
２４  減衰回路
１４１，１４２，１８１，１８２，２０１  オペアンプ
１８３，１８４  ＮＰＮトランジスタ
１４６〜１４９，１８５〜１９０，２０２〜２０６  抵抗
【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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