(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅回路と、有信号状態にある前記電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記電力増幅回路の動作基準電圧より所定値だけ高い第１の閾値より高いときに所定振幅の出力信号を出す第１比較手段と、有信号状態にある前記電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記動作基準電圧より前記所定値だけ低い第２の閾値より低いときに前記所定振幅の出力信号を出す第２比較手段とを備え、
前記第１比較手段の出力の積分値と前記第２比較手段の出力の積分値との差が所定の範囲内にない場合に、前記電力増幅回路の出力を停止することを特徴とするオーディオアンプ。
【請求項２】
電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えているか否かを有信号状態において判別する出力信号判別手段と、該出力信号判別手段の出力を用いて、前記電力増幅回路の出力信号の電圧が連続して閾値を超えていた時間長を計測する時間計測手段とを備え、
前記時間計測手段で計測した時間が所定の時間長を超えた場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別し、
異常であると判別した場合に、前記電力増回路への入力信号の振幅を小さくして、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であるか否かを再度判別することを特徴とするオーディオアンプの異常検出装置。
【請求項３】
電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えているか否かを有信号状態において判別する出力信号判別手段と、該出力信号判別手段の処理を所定時間おきに繰り返し行う繰り返し手段とを有し、
該繰り返し手段における判別結果において、肯定が所定回数連続出現した場合、または肯定が所定の率以上である場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別し、
異常であると判別した場合に、前記電力増回路への入力信号の振幅を小さくして、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であるか否かを再度判別することを特徴とするオーディオアンプの異常検出装置。
【請求項４】
再度の判別において異常が検出された場合は、前記電力増幅回路の出力を停止することを特徴とする請求項２又は３記載のオーディオアンプの異常検出装置。
【請求項５】
有信号状態にある電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記電力増幅回路の動作基準電圧より所定値だけ高い第１の閾値より高いときに所定振幅の出力信号を出す第１比較手段と、有信号状態にある前記電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記動作基準電圧より前記所定値だけ低い第２の閾値より低いときに前記所定振幅の出力信号を出す第２比較手段とを備え、
前記第１比較手段の出力の積分値と前記第２比較手段の出力の積分値との差が所定の範囲内にない場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別することを特徴とするオーディオアンプの異常検出装置。
【請求項６】
有信号状態にある電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記電力増幅回路の動作基準電圧より所定値だけ高い第１の閾値より高いときに所定振幅の出力信号Ｓｘを出す第１比較ステップと、有信号状態にある前記電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記動作基準電圧より前記所定値だけ低い第２の閾値より低いときに前記所定振幅の出力信号Ｓｙを出す第２比較ステップとを有し、
前記出力信号Ｓｘの積分値と前記出力信号Ｓｙの積分値との差が所定の範囲内にない場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別することを特徴とするオーディオアンプの異常検出方法。
【請求項７】
電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えているか否かを有信号状態において判別する出力信号判別ステップと、該出力信号判別ステップでの判別結果を用いて、前記電力増幅回路の出力信号の電圧が連続して閾値を超えていた時間長を計測する時間計測ステップとを有し、
前記時間計測ステップで計測した時間が所定の時間長を超えた場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別し、
異常であると判別した場合に、前記電力増回路への入力信号の振幅を小さくして、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であるか否かを再度判別することを特徴とするオーディオアンプの異常検出方法。
【請求項８】
電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えているか否かを有信号状態において判別する出力信号判別ステップと、該出力信号判別ステップの処理を所定時間おきに繰り返し行う繰り返しステップとを有し、
該繰り返しステップにおける判別結果において、肯定が所定回数連続出現した場合、または肯定が所定の率以上である場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別し、
異常であると判別した場合に、前記電力増回路への入力信号の振幅を小さくして、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であるか否かを再度判別することを特徴とするオーディオアンプの異常検出方法。
【請求項９】
再度の判別において異常が検出された場合は、前記電力増幅回路の出力を停止することを特徴とする請求項７又は８記載のオーディオアンプの異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオーディオアンプ及びオーディオアンプの異常検出装置、並びにオーディオアンプの異常検出方法に関し、特に動作中にもオーディオアンプの異常を監視するようにしたオーディオアンプ及びその異常検出装置並びに異常検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオアンプは主としてプリアンプと該プリアンプの出力を増幅してスピーカに与える電力増幅回路とで構成される。前記プリアンプ及び電力増幅回路はステレオ再生用に通常は２チャンネル分を備えるか、それ以上の多チャンネル分の回路を備える。以下の説明では、説明を容易にするために１チャンネル分の回路について説明する。
前記電力増幅回路の実際の回路構成は多種多様であるが、車両用オーディオ機器のごとき単電源で駆動される電力増幅回路にあってはＢＴＬ（Balanced Transformer Less）方式の回路が多く採用され、その他のホーム用などの両極性電源で駆動される電力増幅回路にあってはＳＥＰＰ回路（Single  Ended  Push-Pull Circuit）が多く採用されている。
【０００３】
前記ＢＴＬ回路では、プリアンプの出力から同相と逆相の２つの信号を生成し、該２つの信号を２つの電力増幅回路でそれぞれ増幅して、互いに位相が逆極性の2つのオーディオ信号を1チャンネル分のオーディオ出力としてスピーカに与える。オーディオアンプが正常動作をしている場合、前記２つの電力増幅回路から出力されるそれぞれの信号は、動作基準電圧がほぼ電源電圧Ｖｃｃの１／２である。そして、スピーカの２端子間に与えられる電圧の直流成分はほぼゼロであり、オーディオ信号に応じた交流成分のみがスピーカに与えられる。
一方、前記ＳＥＰＰ回路の場合は、プラスマイナス電源の中点がグランド線に接続され、正常動作をしている場合、その出力電圧の平均値（動作基準電圧）はほぼゼロであり、グランドラインの電圧と同じである。そして、出力されるオーディオ信号の直流分はほぼゼロであり、オーディオ信号に応じた交流成分のみがスピーカに与えられる。
【０００４】
しかし、ＢＴＬ回路でもＳＥＰＰ回路でも、オーディオアンプ、特に電力増幅回路に何らかの異常があった場合には、スピーカに大きな直流電圧が印加されたり、過大な交流電圧が印加されて、スピーカが破壊される可能性がある。かかる問題の主たる原因は、電力増幅回路に与えられるオフセット電圧や、トランジスタやＦＥＴなどの出力半導体の短絡などである。
【０００５】
これらの問題を回避する一つの提案が特開２０００−１７４５７１号公報に開示されている。同公報に開示された技術によれば、スピーカを損傷しないようにするために、スピーカを駆動するＢＴＬ構成の２個の電力増幅器を有するＢＴＬ増幅装置において、前記２個の電力増幅器出力の差電圧を検出する検出手段と、前記差電圧検出手段で検出された差電圧が所定値より大か否かを判定する判定手段とにより直流オフセット検出装置を構成し、前記電力増幅器に信号が入力されない期間に前記直流オフセット検出装置を動作させて、前記差電圧が所定値以上である場合には、前記電力増幅回路からスピーカへの信号出力を停止するというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した特開２０００−１７４５７１号公報に開示されている方法では、オーディオアンプの異常を検出するのは、オーディオ信号がアンプに入力されていない無信号状態のときに限定される。このため、オーディオアンプの異常検出処理は、オーディオアンプの電源をＯＮにした時や、信号源を切り替えた時など、再生対象のオーディオ信号が電力増幅回路に入力されていない状態下に限定して行われる。
しかしながら、オーディオアンプの異常状態は電力増幅回路からオーディオ信号を出力しているときに発生することもあり、かかる場合には異常が検出されるのは異常発生から相当時間経過してから後になり、異常発生直後にスピーカを保護することが出来ないという問題があった。
【０００７】
本発明は前記した課題を解決するためになされたもので、その目的の一つは、オーディオアンプの動作異常を有信号状態で、すなわちアンプの動作中に検出する方法及び装置を提供することであり、他の目的は、動作異常が生じたときに早期にそれを検出し、スピーカの破壊を防止するようにしたオーディオアンプ、異常検出装置及び異常検出方法を提供することである。を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、第１の発明は、電力増幅回路と、該電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えているか否かを有信号状態において判別する出力信号判別手段と、該出力信号判別手段の出力を用いて、前記電力増幅回路の出力信号の電圧が連続して閾値を超えていた時間長を計測する時間計測手段とを備え、前記時間計測手段で計測した時間が所定の時間長を超えた場合に、前記電力増幅回路の出力を停止するようにしたオーディオアンプである。
【０００９】
第２の発明は、プリアンプと、該プリアンプの出力がコンデンサを介して与えられる電力増幅回路と、前記電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えたか否かを有信号状態において判別する第１判別手段と、前記プリアンプの出力信号の電圧が前記閾値とは異なる所定の閾値を超えたか否かを判別する第２判別手段とを備え、前記第２判別手段の出力が否定で、前記第１判別手段の出力が肯定である場合に、前記電力増幅回路の出力を停止するようにしたオーディオアンプである。
【００１０】
第３の発明は、電力増幅回路と、有信号状態にある前記電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記電力増幅回路の動作基準電圧より所定値だけ高い第１の閾値より高いときに所定振幅の出力信号を出す第１比較手段と、有信号状態にある前記電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記動作基準電圧より前記所定値だけ低い第２の閾値より低いときに前記所定振幅の出力信号を出す第２比較手段とを備え、前記第１比較手段の出力の積分値と前記第２比較手段の出力の積分値との差が所定の範囲内にない場合に、前記電力増幅回路の出力を停止するようにしたオーディオアンプである。
【００１１】
第４の発明は、電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えているか否かを有信号状態において判別する出力信号判別手段と、該出力信号判別手段の出力を用いて、前記電力増幅回路の出力信号の電圧が連続して閾値を超えていた時間長を計測する時間計測手段とを備え、前記時間計測手段で計測した時間が所定の時間長を超えた場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別するようにしたオーディオアンプの異常検出装置である。
【００１２】
第５の発明は、プリアンプの出力がコンデンサを介して与えられる電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えたか否かを有信号状態において判別する第１判別手段と、前記プリアンプの出力信号の電圧が前記閾値とは異なる所定の閾値を超えたか否かを判別する第２判別手段とを備え、前記第２判別手段の出力が否定で、前記第１判別手段の出力が肯定である場合に、前記プリアンプと前記電力増幅回路とを含むオーディオアンプが異常であると判別するようにしたオーディオアンプの異常検出装置である。
【００１３】
第６の発明は、有信号状態にある電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記電力増幅回路の動作基準電圧より所定値だけ高い第１の閾値より高いときに所定振幅の出力信号を出す第１比較手段と、有信号状態にある前記電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記動作基準電圧より前記所定値だけ低い第２の閾値より低いときに前記所定振幅の出力信号を出す第２比較手段とを備え、前記第１比較手段の出力の積分値と第２比較手段の出力の積分値との差が所定の範囲内にない場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別するようにしたオーディオアンプの異常検出装置である。
【００１４】
第７の発明は、電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えているか否かを有信号状態において判別する出力信号判別ステップと、該出力信号判別ステップでの判別結果を用いて、前記電力増幅回路の出力信号の電圧が連続して閾値を超えていた時間長を計測する時間計測ステップとを有し、前記時間計測ステップで計測した時間が所定の時間長を超えた場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別するようにしたオーディオアンプの異常検出方法である。
【００１５】
第８の発明は、プリアンプの出力がコンデンサを介して与えられる電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えたか否かを有信号状態において判別する第１判別ステップと、前記プリアンプの出力信号の電圧が前記閾値とは異なる所定の閾値を超えたか否かを判別する第２判別ステップとを有し、前記第２判別ステップでの判別結果が否定で、前記第１判別ステップでの判別結果が肯定である場合に、前記プリアンプと前記電力増幅回路とを含むオーディオアンプが異常であると判別するようにしたオーディオアンプの異常検出方法である。
【００１６】
第９の発明は、電力増幅回路の出力信号の電圧が所定の閾値を超えているか否かを有信号状態において判別する出力信号判別ステップと、該出力信号判別ステップの処理を所定時間おきに繰り返し行う繰り返しステップとを有し、該繰り返しステップにおける判別結果において、肯定が所定回数連続出現した場合、または肯定が所定の率以上である場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別するようにしたオーディオアンプの異常検出方法である。
【００１７】
第１０の発明は、有信号状態にある電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記電力増幅回路の動作基準電圧より所定値だけ高い第１の閾値より高いときに所定振幅の出力信号Ｓｘを出す第１比較ステップと、有信号状態にある前記電力増幅回路の出力信号の電圧が、前記動作基準電圧より前記所定値だけ低い第２の閾値より低いときに前記所定振幅の出力信号Ｓｙを出す第２比較ステップとを有し、前記出力信号Ｓｘの積分値と前記出力信号Ｓｙの積分値との差が所定の範囲内にない場合に、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別するようにしたオーディオアンプの異常検出方法である。
【００１８】
第１１の発明は、第７の発明は又は第９の発明のオーディオアンプの異常検出方法において、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であると判別した場合に、前記電力増回路への入力信号の振幅を小さくして、前記電力増幅回路を含むオーディオアンプが異常であるか否かを再度判別するようにしたオーディオアンプの異常検出方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明のオーディオアンプでは、オーディオ信号が電力増幅回路に入力されている状態で、アンプ動作に異常があるか否かを判別し、異常ありと判別した場合には電力増幅回路の出力をスピーカに与えないように制御する。オーディオ信号は基本的に交流信号であり、電力増幅回路の出力信号は、殆どの場合動作基準電圧を中心とした交流信号であり、その平均値は動作基準電圧とほぼ一致し、動作基準電圧から見てプラス側だけ或いはマイナス側だけに偏ることは無い。
【００２０】
前記オーディオ信号の性質を利用して、本発明におけるオーディオアンプの動作異常判別では、電力増幅回路の出力信号をオーディオ信号が含まれている状態で観察し、前記出力信号の電圧が所定の閾値を超え、かつ連続して前記閾値を超えた時間が所定時間より長い場合に異常であると判別することを基本とする。
なお、以下の記載では、オーディオ信号が電力増幅回路に入力されている状態を、有信号状態とも記す。
【００２１】
以下、本発明の実施例について図と共に説明する。図１は本発明オーディオアンプの第１実施例を示すブロック図である。本発明のオーディオアンプは通常２チャンネル以上のオーディオ信号を扱うが、説明を容易にするために本願明細書及び図面では１チャンネル分だけについて記述する。
図１に示すオーディオアンプ１０において、再生対象のオーディオ信号はコンデンサ１１を介してプリアンプ１３に与えられる。プリアンプ１３はトーンコントロール回路や電子ボリュームを含むが図示は省略されている。プリアンプ１３はコンデンサ１５を介して電力増幅回路１９に与えられる。電力増幅回路１９の入力側にはバイアス電圧ＶＢが抵抗１７を介して与えられる。
【００２２】
電力増幅回路１９は、ＢＴＬ回路を構成する２つの出力回路のうちの一方の電力増幅回路、又は、ＳＥＰＰ回路である。前記したように、ＢＴＬ回路は単電源で駆動され、電力増幅回路１９から出力されるオーディオ信号の平均電圧（動作基準電圧）は電源電圧の略１／２である。また、ＳＥＰＰ回路はプラスマイナス両電源で駆動され、電力増幅回路１９から出力されるオーディオ信号の平均電圧（動作基準電圧）は両電源の中点が接続されているグランド線の電圧とほぼ等しく、ここではグランド線の電圧を０ボルトとする。
【００２３】
電力増幅回路１９の出力はスイッチ２１を介してスピーカ２３に与えられると共に、出力信号判別手段２５に与えられる。判別手段５０は出力信号判別手段２５と時間計測手段２７と比較手段２８とで構成され、電力増幅回路１９の出力信号が異常であるか否かを、プリアンプ１３から電力増幅回路１９にオーディオ信号が入力されている状態（有信号状態）において、常時判別処理を行う。
出力信号判別手段２５は、例えば差動増幅器を用いたコンパレータであり、電力増幅回路１９の出力信号の電圧Ｖ０が、予め定めた上方閾値Ｖ２を超えるか、或いは予め定めた下方閾値Ｖ１よりさらに低くなるとＨレベル信号を出力し、それ以外ではＬレベル信号を出力する。
【００２４】
時間計測手段２７は出力信号判別手段２５からＨが出力された場合に、連続してＨが出力された時間をタイマを用いて計測し、その値Ｔｓｃを比較手段２８に与える。比較手段２８は時間計測手段２７から与えられた時間Ｔｓｃと予め定めた所定の時間長Ｔｔｈと比較し、ＴｓｃがＴｔｈより大きい場合には、オーディオアンプ１０の動作が異常であると判別し、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２９に対してＨレベル信号を出力し、それ以外の場合はオーディオアンプ１０の動作が正常であると判別し、ＭＰＵ２９に対してＬレベル信号を出力する。
【００２５】
ＭＰＵ２９は比較手段２８からＨｉｇｈレベル信号（以下Ｈレベル信号とも記す）が出力された場合に、制御信号をスイッチ２１に与えてスイッチ２１を開き、電力増幅回路１９からスピーカ２３への出力供給を停止する。したがって、グランド線から見た電力増幅回路１９の出力電圧Ｖ０が、前記時間Ｔｔｈより長い時間にわたって、連続して所定の閾値範囲を超えたときに、オーディオアンプは異常であると判別され、スイッチ２１を開くことにより、スピーカ２３が保護される。
【００２６】
図２は本発明における時間計測のタイミング及び閾値を説明する図であり、判別手段５０の動作説明を補助するものである。図２において、Ｖｓは電力増幅回路１９の動作基準電圧でありグランドラインからの電圧である。前記Ｖｓは通常、単電源電圧Ｖｃｃの略１／２であるか、プラスマイナス両電源の場合は略ゼロである。Ｖ２は上方閾値であり、Ｖ１は下方閾値である。通常は（Ｖ２−Ｖｓ）と（Ｖｓ−Ｖ１）は等しく設定される。
【００２７】
出力信号判別手段２５は、電力増幅回路１９の出力電圧Ｖ０がＶ２より高くなった（時刻ｔ１からｔ２まで）か、或いはＶ１より低くなった（時刻ｔ３からｔ４まで）ときに、時間計測手段２７に対してＨを出力する。時間計測手段２７は時間（ｔ２−ｔ１）又は時間（ｔ４−ｔ３）をタイマにより計測し、時間長Ｔｓｃとして比較手段２８に与える。比較手段２８は前記時間長Ｔｓｃを時間閾値Ｔｔｈと比較する。そして、出力電圧Ｖ０が上方閾値Ｖ２と下方閾値Ｖ１の範囲内にない時間Ｔｓｃが時間閾値Ｔｔｈより大きいときに、オーディオアンプが異常であると判別し、ＭＰＵ２９に対してＨレベル信号を出力する。比較手段２８からＨが出力されるまでは、前記した観察が判別手段５０で継続される。
【００２８】
なお、前記比較手段２８において前記時間Ｔｓｃと比較される時間閾値Ｔｔｈは、固定とせずに、プリアンプ１３におけるボリュームの設定値、トーンコントロールの設定状態、信号源機器の種類などに応じて変更するようにしても良く、こうすることにより、より正確にアンプの異常を検出することが出来る。
また、ＭＰＵ２９に接続される表示装置を備えて、アンプの異常検出の進行状態や、異常検出結果を表示するようにすれば操作者にとって便利である。さらに、操作者がプリアンプのボリュームや音質の設定を変更している間は、誤判別を少なくするために、前記した判別手段５０によるアンプ異常の判別を行わないようにしても良い。これらは、以下に述べる第２実施例以降の実施例においても同様である。
【００２９】
図３は本発明オーディオアンプの第２実施例を示すブロック図である。図３と図１とで同一機能、同一作用の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３と図１との主たる違いは、図３に示すオーディオアンプ２０では電力増幅回路１９の出力が第１判別手段３１に与えられ、プリアンプ１３の出力が第２判別手段３３に与えられ、さらにインバータ３５、ＡＮＤゲート３７が設けられている点である。第１判別手段３１は電力増幅回路１９の出力信号の電圧Ｖ０と所定の上方閾値Ｖ２及び下方閾値Ｖ１とを比較し、電力増幅回路１９の動作が異常であるか否かを仮に判別し、異常であると仮判別したときにＨレベル信号をＡＮＤゲート３７に与える。なお、第１判別手段３１での仮判別は所定の時間間隔で繰り返し行われ、設定する閾値電圧は図２に示すＶ１及びＶ２と同じである。
【００３０】
第２判別手段３３はプリアンプ１３の出力信号の電圧を観察し、プリアンプ１３の動作が異常であるか否かを仮に判別し、異常であると仮判別したときにＨレベル信号をＡＮＤゲート３７に与える。すなわち、第２判別手段３３はプリアンプ１３の出力信号の電圧と所定の上方閾値Ｖ２ｐ及び下方閾値Ｖ１ｐとを比較し、プリアンプ１３の動作が異常であるか否かを仮に判別し、異常であると仮判別したときにＨをインバータ３５に与える。第２判別手段３３での仮判別は所定の時間間隔で繰り返し行われるが、第１判別手段３１における仮判別と第２判別手段３３における仮判別は同期させて同じタイミングで行われる。
【００３１】
プリアンプ１３の出力信号において、あるべき平均値（動作基準電圧）をＶｓｐ、上方閾値をＶ２ｐ、下方閾値をＶ１ｐとすれば、（Ｖ２ｐ−Ｖｓｐ）は（Ｖ２−Ｖｓ）×Ｍ／Ｇｍに設定される。ここに、Ｇｍは電力増幅回路１９の電圧ゲインであり、例えば２６ｄｂである。また、Ｍは１未満の正の数であり、例えば０．７である。同様に、（Ｖｓｐ−Ｖ１ｐ）は（Ｖｓ−Ｖ１）×Ｍ／Ｇｍに設定される。前記ＭはＧｍのばらつきやオーディオ信号の内容によって、電力増幅回路が異常である、との誤判別をするリスクを軽減するための係数である。
【００３２】
第２判別手段３３の出力はインバータ３５で反転される。ＡＮＤゲート３７には第１判別手段３１の出力とインバータ３５の出力とが印加され、その出力はＭＰＵ２９に与えられる。これにより、第１判別手段３１でアンプが異常であると仮判別され、且つ第２判別手段３３でプリアンプ１３が異常でないと仮判別されたときに、最終的にアンプが異常であると判別され、ＭＰＵ２９に対してＨが出力される。したがって、例えば音量調節用ボリュームを上げすぎた場合に、第１判別手段３１でも第２判別手段３３でも異常であると仮判別される可能性が高いが、その場合には、アンプは異常ではないと最終的に判別され、ＡＮＤゲート３７からはＬｏｗレベル信号（以下、Ｌレベル信号とも記す）が出力される。このようにして、高頻度にスイッチ２１が開かれるのを防止する。
【００３３】
図４は本発明オーディオアンプの第３実施例における異常検出方法を示す図である。図８は本発明オーディオアンプの第３実施例を示すブロック図である。図８と図１とで同一機能、同一作用の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図８では図１に示す時間計測手段２７、比較手段２８に代えて集計手段６１が設けられ、出力信号判別手段２５と集計手段６１とで判別手段６０が構成されている。図１を用いて説明した第１実施例とこの第３実施例との大きな違いは、アンプが異常であるか否かの仮判別を出力信号判別手段２５で所定時間おきにサンプリングして得、こうして得られた複数回のサンプリング結果を用いて、アンプが異常であるか否かの判別を集計手段６１で行って最終的な判別を行う点である。出力信号判別手段２５による仮判別は例えば５ｍｓ間隔で行い、集計手段６１は例えば１２回のサンプリング値を用いて判別を行う。判別手段６０による動作異常の検出は異常が検出されるまで継続して行われる。
【００３４】
図４には、集計手段６１で最終的な判別を行う前に行う仮判別のサンプリング回数を１２とした場合の例が示されている。図４の（Ａ）は、１２回の前記仮判別で５回以上連続して異常であると仮判別した場合に、最終的に異常であると判別する場合の例を示し、時刻ｔ７でＨレベル信号が出力される。同図の（Ｂ）は、前記した１２回の仮判別において、連続する７回の仮判別のうち６回以上で異常であるとの仮判別が出た場合に、最終的にアンプが異常であると判別する場合の例を示し、時刻ｔ５でＨレベル信号を出力する。
【００３５】
同図の（Ｃ）は前記した１２回の仮判別において、４回以上連続する「異常」の仮判別が２回起きた場合に、最終的にアンプが異常であると判別する場合の例を示し、時刻ｔ６でＨレベル信号を出力する。図４に示す第３実施例によれば、オーディオアンプが異常であるか否かの判別を短時間で実行した場合にも、サンプリングするタイミングやオーディオ信号の内容によって、アンプが異常であるか否かの判別が異なるのを防止することができる。
【００３６】
図５は本発明オーディオアンプの第３実施例における異常検出処理を示す図である。図５において、ステップＳ１１では繰り返し回数Ｒｅｐ＝１とおいて初期化し、ステップＳ１３では、電力増幅回路の出力信号の電圧Ｖ０が、現在、所定の閾値を超えているか、サンプリングして調べ、アンプが異常であるか否かを仮判別してステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、前記仮判別で異常が検出された場合（異常と仮判別された場合）はステップＳ１７へ進み、それ以外はステップＳ２５へ進む。ステップＳ１７では仮判別において、所定回数連続して異常を検出した場合（異常であると仮判別した場合）はステップＳ２１へ進み、それ以外はステップＳ１９へ進む。
【００３７】
ステップＳ１９では、異常発生率（異常と仮判別した割合）が所定値を超えた場合はステップＳ２１へ進み、それ以外はステップＳ２５へ進む。ステップＳ２１ではアンプが異常である、と最終的に判別してステップＳ２３へ進み、ステップＳ２３では電力増幅回路の出力を停止してこのフローを終了する。ステップＳ２５では繰り返し回数Ｒｅｐが１２回を越えたか否かを判別し、越えている場合はステップＳ１１へ進み、超えていない場合はステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、Ｒｅｐの値をインクリメントしてステップＳ１３へ進み、アンプが異常であるか否かの仮判別を繰り返す処理を行う。
なお、ステップＳ１９の処理では異常発生率（異常と仮判別した割合）が所定値以上か否かを判別してもよく、さらに、ステップＳ１９の処理では、図４の（Ｃ）に示すように、所定回数以上の連続した「異常」仮判別が、所定回数以上あったか否かを判別するようにしても良い。また、ステップＳ１１以降の処理は電力増幅回路からオーディオ信号を出力している間にも、所定時間間隔で実行される。
【００３８】
図６は本発明オーディオアンプの第４実施例を示すブロック図である。図６と図３とで同一機能、同一作用の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示すオーディオアンプ３０では、電力増幅回路１９の出力Ｖ０が第１比較手段４１と第２比較手段４３とに与えられ、第１比較手段４１、第２比較手段４３の出力はそれぞれ第１積分回路４５、第２積分回路４７を介して差動アンプ４９に与えられる。
【００３９】
電力増幅回路１９の出力信号の電圧Ｖ０が、前記電力増幅回路の動作基準電圧Ｖｓより所定値だけ高い閾値Ｖ２より高い間は、第１比較手段４１は、所定振幅のＨレベル信号を第１積分回路４５に出力する。前記電力増幅回路１９の出力信号の電圧Ｖ０が、前記動作基準電圧Ｖｓより前記所定値だけ低い閾値Ｖ１より低い間は、第２比較手段４３は、前記所定振幅のＨレベル信号を第２積分回路４７に出力する。前記第１比較手段４１及び第２比較手段４３は例えば差動増幅器を用いたコンパレータで構成する。
【００４０】
第１比較手段４１は、電力増幅回路１９の出力電圧Ｖ０が図２に示す上方閾値Ｖ２を上側へ越えている間、Ｈレベルを第１積分回路４５へ出力し、第２比較手段４３は、電力増幅回路１９の出力電圧Ｖ０が図２に示す下方閾値Ｖ１を下側へ越えている間、Ｈレベルを第２積分回路４７へ出力する。ただし、この第４実施例では、動作基準電圧Ｖｓと各閾値Ｖ２、Ｖ１との間の電位差（Ｖ２−Ｖｓ）、（Ｖｓ−Ｖ１）は等しくなるように、前記Ｖ２、Ｖ１を設定する。
【００４１】
第１比較手段４１、第２比較手段４３の出力は第１積分回路４５、第２積分回路４７でそれぞれ積分され、この積分結果が差動アンプ４９に与えられる。差動アンプ４９では第１積分回路４５の出力と第２積分回路４７の出力との差分が算出され、差動アンプ５１の同相入力線と差動アンプ５３の逆相入力線とに与えれれる。差動アンプ５１の逆相入力線には＋側閾値Ｖｔｐが印加され、差動アンプ５３の同相入力線には−側閾値Ｖｔｍが印加される。
【００４２】
差動アンプ４９から出力される差分信号が＋側閾値Ｖｔｐより高いときに差動アンプ５１はＨレベルをＯＲゲート５５に出力し、差動アンプ４９から出力される差分信号が−側閾値Ｖｔｍより低いときに差動アンプ５３はＨレベルをＯＲゲート５５に出力する。差動アンプ５１、差動アンプ５３の出力はＯＲゲート５５に印加され、ＯＲゲート５５の出力はＭＰＵ２９に与えられる。
【００４３】
前記したように、差動アンプ４９の出力電圧が所定の範囲内（前記ＶｔｐとＶｔｍの間）にない場合に、ＯＲゲート５５から異常を通知するＨレベル信号がＭＰＵ２９に与えられ、ＭＰＵ２９はスイッチ２１を開いてスピーカ２３を保護する。
オーディオアンプ３０がプラスマイナス両電源で駆動されるアンプである場合は、ＶｔｐとＶｔｍは符号だけが異なる同じ値であり、差動アンプ４９から出力される差分信号の電圧の絶対値がＶｔｐより大なるときに、オーディオアンプ３０が異常であると判別され、ＭＰＵ２９はスイッチ２１を開いてスピーカ２３を保護する。
【００４４】
電力増幅回路１９の出力信号が正常なオーディオ信号であれば、電圧Ｖ０は動作基準電圧Ｖｓの上側にある時間と、下側にある時間とが概略同一であり、また、電圧Ｖ０が上方閾値Ｖ２より高くなる時間と、下方閾値Ｖ１より低くなる時間とが概略同一になる。換言すれば、電圧Ｖ０が上方閾値Ｖ２より高くなる時間と、下方閾値Ｖ１より低くなる時間とが大きく異なる場合は、オーディオアンプ３０の動作が異常である可能性が高く、アンプが異常であるとの判別をしてＨレベル信号をＭＰＵ２９に与える。この第４実施例は、前記した交流信号の性質を利用したものである。
【００４５】
図７は本発明オーディオアンプの第５実施例における異常検出処理を示す図である。この第５実施例は、図１に示す第１実施例又は図８に示す第３実施例において、オーディオアンプの動作が異常であると一旦判別した場合に、プリアンプ１３の音量調節用ボリュームを絞ってプリアンプ１３から電力増幅回路１９へ出力するオーディオ信号の振幅をある程度小さくし、アンプが異常であるか否かの判別を再度行い、この再判別の結果を最終的な判別とすることにより、誤判別によって頻繁にスピーカの音響が途切れるのを防止するようにしたものである。例えば、電力増幅回路１９への入力信号が大きすぎることによって生じる誤判別を防ぐことが出来る。
【００４６】
図７において、ステップＳ３１ではオーディオアンプの異常が検出されたときにステップＳ３３へ進み、ステップＳ３３では、ボリュームを絞り電力増幅回路の入力信号の振幅を小さくしてステップＳ３５へ進む。ステップＳ３５ではオーディオアンプが異常であるか否かを再判別してステップＳ３７へ進む。ステップＳ３７では、前記再判別において異常が検出された場合はステップＳ３９へ進み、検出されていない場合はステップＳ３１へ進む。ステップＳ３９では、オーディオアンプが異常であると最終的に判別してステップＳ４１へ進み、ステップＳ４１では、電力増幅回路１９の出力を停止してこのフローを終了する。
【００４７】
前記ステップＳ３３の処理では、操作者の設定とは無関係に、音量調節用ボリュームや音質調整器を含むプリアンプ１３のゲインＧｐが次のように設定される。すなわち、Ｓｍａｘをプリアンプ１３に入力される信号の最大振幅（ピーク〜ピーク値）、Ｍを１より小さい正の数、Ｇｖを電力増幅回路１９のゲイン、Ｖｗを電力増幅回路１９の出力信号に対する上方閾値Ｖ２と下方閾値Ｖ１との差（Ｖ２−Ｖ１）とすれば、Ｇｐ＝Ｖｗ×Ｍ／（Ｓｍａｘ×Ｇｖ）と設定する。
前記Ｍの値を１より小さくするのは、電力増幅回路ゲインのばらつきや、オーディオ信号の内容によってアンプ異常が頻繁に検出されるのを防止するためであり、例えば０．７に設定する。
【００４８】
以上詳述したように、本発明を適用した実施の形態によれば、オーディオアンプを動作状態（電力増幅回路にオーディオ信号が入力されている状態）に維持したままで、オーディオアンプの異常を検出するから、オーディオアンプの異常が生じてから、短時間で電力増幅回路の動作を停止するか、スイッチなどにより電力増幅回路からスピーカへの出力を停止することが出来、スピーカを速やかに保護することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明オーディオアンプの第１実施例を示すブロック図である。
【図２】  本発明における時間計測のタイミング及び閾値を説明する図である。
【図３】本発明オーディオアンプの第２実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明オーディオアンプの第３実施例における異常検出方法を示す図である。
【図５】本発明オーディオアンプの第３実施例における異常検出処理を示す図である。
【図６】本発明オーディオアンプの第４実施例を示すブロック図である。
【図７】本発明オーディオアンプの第５実施例における異常検出処理を示す図である。
【図８】本発明オーディオアンプの第３実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１、１５    コンデンサ
１３    プリアンプ
１９    電力増幅回路
２１    スイッチ
２３    スピーカ
２５    出力信号判別手段
２７    時間計測手段
２８    比較手段
２９    マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
３１    第１判別手段
３３    第２判別手段
３５    インバータ
３７    ＡＮＤゲート
４１    第１比較手段
４３    第２比較手段
４５    第１積分回路
４７    第２積分回路
４９、５１、５３    差動アンプ
５０、６０    判別手段
６１    集計手段
５５    ＯＲゲート
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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