(57)【要約】  この方法によると、パワーアンプの適切な操作の制御は、アンプの利得を絶えず測定し、その利得変化を計算することによって得られる。
2018531558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーアンプの歪み率を評価する方法であって、入力電圧及び出力電圧が継続的に測定され、その出力電圧及びその入力電圧の割合は継続的に計算され、歪みがある場合、この
【数１】
2018531558.tif 000024
の利得は変化し、連続する
【数２】
2018531558.tif 000025
間の割合又はこの割合の関数を使用してアンプの歪み率を評価する。
【請求項２】
パワーアンプの歪み率を評価する装置であって、入力電圧を測定する方法、出力電圧を測定する方法、入力電圧に対する出力電圧の割合を計算する方法、
【数３】
2018531558.tif 000026
を通過する際にこの報告を格納する方法、連続する
【数４】
2018531558.tif 000027
との割合又はこの割合の関数、及びこの計算の結果に基づいてアンプの歪みをユーザーに提供するインターフェースを計算する方法。
【請求項３】
請求項２に記載の装置を備えたパワーアンプ。
【請求項４】
請求項２に記載の装置を備えたパワーアンプを複数備え、ユーザーに最も高い歪みの表示を少なくとも1つ伝達することを特徴とした、音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はパワーアンプの適切な操作を制御する新しい方法である。
【０００２】
パワーアンプは、入力信号と同形の信号を出力するように設計されている装置だが、運転を担当する装置の適切な操作を確保するためにその電圧と強度の両方又はいずれか一方が増加する。
【０００３】
特に、高インピーダンスの下で数ミリボルトの信号が入力されるオーディオアンプは、運転させるスピーカーの適切な操作を確保するために、数ボルトの電圧、数アンペアの強度の出力を届けることができなければならない。
【０００４】
各パワーアンプは、一定の制限以内で操作するように設計されている。この制限は製造業者が提供する特性であり、ユーザーはその特性が使用目的と適合するデバイスを選択できるようになる。
【０００５】
パワーアンプの主な特徴は次の通りである。
−最大出力電圧
【０００６】
【数１】
2018531558.tif 000003
−最大電圧利得
【０００７】
【数２】
2018531558.tif 000004
−電流負荷インピーダンスに対して供給される最大電力
入力電圧
【０００８】
【数３】
2018531558.tif 000005
が高すぎると、要求された出力電圧は
【０００９】
【数４】
2018531558.tif 000006
よりも高くなり、アンプはクリップする。
【００１０】
一部の装置及び特に専門の装置は、出力電圧のディスプレイが装備されおり、通常LEDランプである。最初に点灯するLEDは緑色で、特に問題がないことを示し、次いでオレンジ色のLEDは、出力電圧が最大電圧に近づいていることを示し、出力電圧が最大電圧に到達又は超過すると、少なくとも1つのLEDが赤色に点灯し、アンプがクリップしていることをユーザーに警告する。
【００１１】
クリッピング制御とは、我々の知る限りでは、パワーアンプの適切な機能を制御するためにユーザーが利用できる唯一の装置である。
【００１２】
しかし、クリッピングだけが歪みの原因ではない。特に、負荷インピーダンスが低すぎると、電源は要求された電力を提供せず、出力電圧はあるべき出力電圧よりも低くなり、従ってアンプは上手く動作しない。
【００１３】
本発明は、あらゆる形態の歪みを検出でき、リアルタイムでユーザーにアンプの歪み率の表示を提供できる、パワーアンプの適切な操作を制御する方法である。
【００１４】
アンプの歪みを測定する典型的な方法は、その入力に正弦波信号を取り入れ、リアルタイムで全歪み率
【００１５】
【数５】
2018531558.tif 000007
及びその全高調波成分
【００１６】
【数６】
2018531558.tif 000008
を提供できる特殊な測定装置を経由して出力信号を調べることである。
【００１７】
【数７】
2018531558.tif 000009
しかし、我々の知る限りでは、音楽のあらゆる部分を聞き取るアンプの歪み率をリアルタイムでかなり正確に示すことができる装置はない。
本発明は、音楽のあらゆる部分における、パワーアンプの歪み率をリアルタイムで示す装置を実現する方法である。
本工程は、アンプの瞬間利得を制御することに基づく。実際には、出力信号が入力信号と同形となるためには、利得が一定であることが必須である。この利得の変化とは、入力信号、ひいては歪みに関する出力信号の変更を意味する。
【００１８】
アンプの瞬間利得を測定し、連続測定を比較することにより、利得変化、ひいては歪みを検出することが可能である。
【００１９】
提示を簡略化するために、電圧利得が1であるアンプの高調波2及び3の歪みと利得変化の比率を考察する。
【００２０】
図1では、細い線で正弦波信号の周期及び高調波2の2周期を10%の割合で示している。濃い線の曲線は歪んだ信号で、きれいな信号及びその高調波を加えたものである。
【００２１】
図2の曲線は、元の信号に対する歪んだ信号の電圧比である。ここで、利得は1.5の比率で0.8から1.2へと変化する。
【００２２】
図3では、細い線で同じ正弦波信号の周期及び高調波3の3周期を10%の割合で示している。濃い線の曲線は歪んだ信号で、きれいな信号及びその高調波を加えたものである。
【００２３】
図4の曲線は、元の信号に対する歪んだ信号の電圧比である。ここで、利得は1.46の比率で0.9から1.3へと変化する。
【００２４】
図5では、細い線で同じ正弦波信号の周期及び高調波2及び3を10%の割合で加えたものを示している。濃い線の曲線は歪んだ信号で、きれいな信号及びその高調波を加えたものである。
【００２５】
図6の曲線は、歪んだ信号と元の信号との電圧比である。ここで、利得は1.72の比率で0.87から1.5へと変化する。
【００２６】
従って、高調波歪みは歪み率の4〜5倍の瞬間利得変化の比率を引き起こす。利得歪み率の概念を紹介する。
【００２７】
【数８】
2018531558.tif 000010
が歪みのない利得で、
【００２８】
【数９】
2018531558.tif 000011
が指定した時における実際の利得である場合、瞬間利得の歪み率は次の通りになる。
【００２９】
【数１０】
2018531558.tif 000012
図２の曲線で示すように、高調波2による歪みの場合と、偶数調波による全ての歪みの場合、平均利得は1であり、これは
【００３０】
【数１１】
2018531558.tif 000013
を再度見つけるために利得の平均を計算することで可能になる。
しかし、図４の曲線が示すように、高調波3による歪みの場合と、全ての奇数次歪みの場合、平均利得は1と等しくないので、利得固定アンプを除き、利得
【００３１】
【数１２】
2018531558.tif 000014
は不明である。 
従って、利得の歪みを評価する別の方法を見つける必要がある。
【００３２】
図２、図４、及び図６の曲線を調べることにより、実際の利得
【００３３】
【数１３】
2018531558.tif 000015
が最大値
【００３４】
【数１４】
2018531558.tif 000016
と最小値
【００３５】
【数１５】
2018531558.tif 000017
を連続して通過していることが分かる。
利得曲線の傾きが反転するたびに 
【００３６】
【数１６】
2018531558.tif 000018
の値を格納することにより、このシーケンス中の平均利得に続く2つの
【００３７】
【数１７】
2018531558.tif 000019
の差の割合として、連続利得歪み率
【００３８】
【数１８】
2018531558.tif 000020
を推測できる。推測したのは次の通りである。
【００３９】
【数１９】
2018531558.tif 000021
【００４０】
【数２０】
2018531558.tif 000022
を4で割ると、高調波歪みに近い値が得られ、ひいてはアンプの歪み率
【００４１】
【数２１】
2018531558.tif 000023
の十分な精度が得られる。
【００４２】
本発明による利得歪み率の測定装置の実現は、数値計算技術の熟練者に問題をもたらすものではない。
【００４３】
装置にパワーアンプが数個装備されている場合、各それぞれの利得歪みを測定できるが、節約のために、最大の歪みのみをユーザーに伝えることができる。ユーザーインターフェースは多くの形態を取ることができる。その典型的な形態は、歪みが可聴しきい値よりもはるかに低いため緑色のLEDが点灯し、歪みが可聴しきい値に近づくとすぐにオレンジ色のLEDが1つ点灯し、可聴歪みしきい値に到達と超過の両方、又はいずれか一方が起こるとすぐに赤色のLEDが少なくとも1つ点灯する。
【００４４】
この方法で、ユーザーは、自分のパワーアンプが増幅を担当するモジュレーションを正確に再現するかどうかを恒久的に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図1では、細い線で正弦波信号の周期及び高調波2の2周期を10%の割合で示している。
【図２】図2の曲線は、元の信号に対する歪んだ信号の電圧比である。
【図３】図3では、細い線で同じ正弦波信号の周期及び高調波3の3周期を10%の割合で示している。
【図４】図4の曲線は、元の信号に対する歪んだ信号の電圧比である。
【図５】図5では、細い線で同じ正弦波信号の周期及び高調波2及び3を10%の割合で加えたものを示している。
【図６】図6の曲線は、歪んだ信号と元の信号との電圧比である。
【図１】
2018531558.tif 000028
【図２】
2018531558.tif 000029
【図３】
2018531558.tif 000030
【図４】
2018531558.tif 000031
【図５】
2018531558.tif 000032
【図６】
2018531558.tif 000033
【国際調査報告】
2018531558.tif 000034
2018531558.tif 000035
2018531558.tif 000036
2018531558.tif 000037
2018531558.tif 000038
2018531558.tif 000039