(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号を増幅するアンプ回路を構成するための電気部品と、
前記電気部品によりアンプ回路が形成されるように前記電気部品を所定の配線パターンで接続して前記電気部品を主面上に固定する回路基板と、
前記回路基板の主面以上の面積を有する取付面を有し、前記取付面に前記回路基板が固定されるとともに、前記電気部品から発生する熱を放熱する放熱ブロックと、
前記電気部品、前記回路基板、及び前記放熱ブロックからなるアンプブロック部の一点に当接して支持する支持部材とを備えるオーディオアンプ。
【請求項２】
前記電気部品は、表面実装部品であり、
前記回路基板の主面の裏面の全面が、前記放熱ブロックの取付面に密着される請求項１記載のオーディオアンプ。
【請求項３】
前記放熱ブロックの取付面には、前記回路基板の主面の裏面の凸部に応じた凹部が設けられ、
前記回路基板の主面の裏面のうち前記凸部を除く全面が、前記放熱ブロックの取付面に密着される請求項１記載のオーディオアンプ。
【請求項４】
前記支持部材は、前記アンプブロック部の重心を通る鉛直軸上で且つ重心より上部の一点で前記アンプブロック部を支持する請求項１から３のいずれかに記載のオーディオアンプ。
【請求項５】
前記支持部材を固定するシャーシと、
前記シャーシに固定され、外部と接続される端子と、
前記端子と前記回路基板とを接続する小径の導線とをさらに備える請求項１から４のいずれかに記載のオーディオアンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオアンプに関し、特に、オーディオアンプを構成する各部品が振動しにくいオーディオアンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のオーディオアンプでは、アンプ回路を構成する電気部品を、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を基材とする厚さ約１〜２ｍｍのプリント基板に実装して、オーディオアンプを構成していた。また、電気部品のうちパワートランジスタ等のパワーデバイスは、特に発熱し、その熱を放熱するために放熱器を直接取り付けられていた。この放熱器は、パワーデバイスから発生される熱を十分に放熱するために、その材料として、アルミニウム、銅等が一般に使用されるとともに、放熱面積を大きくするためにフィンが一般に設けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スピーカやトランス等の機械的振動を発生させる部品から伝達される振動や各電気部品自身に生ずる電磁力等により、オーディオアンプの回路基板上の各電気部品には、機械的振動が加えられている。また、通常、回路基板は、複数箇所でシャーシ上に固定されるが、回路基板は、その面積に対する厚さが薄いため、複雑な振動モードで振動してうねりや捻れ等を発生し、回路基板上の電気部品に種々の応力が加えられる。
【０００４】
これらの結果、応力による圧電効果や電磁界内での電気部品の振動による電磁誘導等により、オーディオアンプ内でオーディオ信号が変調を受け、音質を劣化させるという問題があった。また、放熱器は、上記のように金属材料から構成されているため、剛性は高いが形状に起因する固有の機械振動特性を有し、振動が減衰しにくく、この固有振動も音質を劣化させるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、オーディオアンプ内の機械的振動を抑制してオーディオ信号の不要な変調を防止し、原音により近い再生音を実現することができるオーディオアンプを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のオーディオアンプは、オーディオ信号を増幅するアンプ回路を構成するための電気部品と、前記電気部品によりアンプ回路が形成されるように前記電気部品を所定の配線パターンで接続して前記電気部品を主面上に固定する回路基板と、前記回路基板の主面以上の面積を有する取付面を有し、前記取付面に前記回路基板が固定されるとともに、前記電気部品から発生する熱を放熱する放熱ブロックと、前記電気部品、前記回路基板、及び前記放熱ブロックからなるアンプブロック部の一点に当接して支持する支持部材とを備える。
【０００７】
この場合、アンプブロック部が一点で当接した状態で支持されているため、振動が外部から支持部材に加えられても、支持部材からアンプブロック部へ振動が伝達されるのを低減することができるとともに、アンプブロック部の振動モードも単純化される。また、上記の構成により、回路基板の主面を剛性の高い放熱ブロックに固定することにより、回路基板の剛性を高めて回路基板の振動を抑制することができ、回路基板から不要な応力が電気部品に加えられるのを抑制することができる。また、放熱ブロックが回路基板に密着されることにより、放熱ブロックの振動を拘束するとともに、減衰特性も向上することができる。さらに、回路基板と放熱ブロックとが一体にされることにより、振動したとしても両者が一体に振動し、相対的な振動の発生を防止することができる。この結果、オーディオアンプ内の機械的振動を抑制してオーディオ信号の不要な変調を防止し、原音により近い再生音を実現することができる。
【０００８】
また、前記電気部品は、表面実装部品であり、前記回路基板の主面の裏面の全面が、前記放熱ブロックの取付面に密着されることが好ましい。この場合、表面実装部品は、小型で高さが低く、回路基板に各部品を密着させて固定することができるとともに、回路基板の主面の裏面にリード部品のように凸部が形成されることがなく、回路基板の主面の裏面の全面を放熱ブロックに密着して固定することができ、各電気部品の振動をさらに抑制することができる。
【０００９】
また、前記放熱ブロックの取付面には、前記回路基板の主面の裏面の凸部に応じた凹部が設けられ、前記回路基板の主面の裏面のうち前記凸部を除く全面が、前記放熱ブロックの取付面に密着されることが好ましい。この場合、回路基板の凸部に影響されず、より広い面積で回路基板と放熱ブロックとを密着させることができる。
【００１１】
また、前記支持部材は、前記アンプブロック部の重心を通る鉛直軸上で且つ重心より上部の一点で前記アンプブロック部を支持することが好ましい。この場合、アンプブロック部が本来の静止位置からずれた場合でも、アンプブロック部の自重がずれを押さえる方向に作用し、アンプブロック部を常に安定した位置で静止させることができる。
【００１２】
また、前記支持部材を固定するシャーシと、前記シャーシに固定され、外部と接続される端子と、前記端子と前記回路基板とを接続する小径の導線とをさらに備えることが好ましい。この場合、アンプブロック部と端子との間は小径の導線で接続されているため、端子からアンプブロック部に伝達される振動を抑制しながら、端子を介してオーディオ信号等を外部から入力又は外部へ出力することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態のオーディオアンプのアンプブロック部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１に示すオーディオアンプのアンプブロック部の側面図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、オーディオアンプのアンプブロック部は、放熱ブロック１、回路基板２、複数の電気部品３を備える。複数の電気部品３は、オーディオ信号を増幅するアンプ回路を構成するように、所定の配線パターンで半田付けされて接続され、回路基板２の主面上に固定される。放熱ブロック１の取付面には、回路基板２の主面の裏面が密着されて固定されている。
【００１５】
放熱ブロック１と回路基板２との固定方法としては、ねじ固定、接着等の種々の方法を用いることができ、放熱ブロック１と回路基板２とを十分に密着して固定できる方法であれば特に限定されない。また、回路基板２の材質としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、金属、セラミック等の種々の材質を用いることができ、放熱ブロックの材質としては、放熱特性に優れるアルミニウム、銅等の種々の金属等を用いることができる。
【００１６】
放熱ブロック１及び回路基板２の形状は特に限定されないが、振動特性を考慮するとできるだけ小さいものが好ましい。放熱ブロック２には、放熱特性を考慮すると、フィンを設けることが好ましいが、振動モードを単純化するため、フィンを設けずにブロックそのままの形状でもよい。回路基板２は、片面基板で、電気部品３は、表面実装部品であることが好ましい。この場合、回路基板の主面の裏面を平坦にすることができ、平坦な取付面を有する放熱ブロック１と十分に密着させて固定することができる。
【００１７】
次に、各電気部品について具体的に説明する。図３は、上記の電気部品及び回路基板により構成されるアンプ回路の回路図である。図３に示すように、アンプ回路は、複数のトランジスタＱ１〜Ｑ９、コンデンサＣ１、Ｃ２、電解コンデンサＢ１、Ｂ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ１４、可変抵抗ＶＲ１から構成され、これらが電気部品３に相当する。例えば、トランジスタとしては、（株）東芝製のものを用い、トランジスタＱ１〜Ｑ３としては、２ＳＫ２０９、トランジスタＱ４、Ｑ５としては、２ＳＡ１１６２、トランジスタＱ６、Ｑ７としては、２ＳＣ２７１２を用いることができ、抵抗Ｒ１〜Ｒ１４としては、ローム（株）製ＭＣＲ１０型、可変抵抗ＶＲ１としては、ローム（株）製ＭＶＲ３２型、コンデンサＣ１、Ｃ２としては、（株）村田製作所製ＧＲＭ４０型、電解コンデンサとしては、ニチコン（株）製ＵＸ型を用いることができる。これらの電気部品は、表面実装部品である。また、例えば、パワートランジスタＱ８としては、（株）東芝製の２ＳＫ１５２９、パワートランジスタＱ９としては、（株）東芝製の２ＳＪ２００を用いることができる。なお、パワートランジスタＱ８、Ｑ９は、その放熱面を放熱ブロック１の取付面上に直接固定してもよい。上記の電子部品を用いて回路基板上に実装した場合、５０ｍｍ×３５ｍｍの片面ガラスエポキシ基板に実装することができ、この基板を（株）リョーサン製８０ＨＴ０６０型の放熱器に固定することができる。
【００１８】
上記の構成により、回路基板２の主面を剛性の高い放熱ブロック１に固定することができるので、回路基板２の剛性を高めて回路基板２の振動を抑制することができ、回路基板２から不要な応力が電気部品３に加えられるのを抑制することができる。また、放熱ブロック１が別部材である回路基板２に密着されることにより、特に本実施の形態の場合、放熱ブロック１が金属製であり、回路基板２がガラスエポキシ製であるため、異種材料を密着させることになり、放熱ブロック１の振動を拘束するとともに、減衰特性も向上することができる。さらに、回路基板２と放熱ブロック１とが一体にされることにより、振動したとしても両者が一体に振動し、相対的な振動の発生を防止することができる。この結果、オーディオアンプ内の機械的振動を抑制してオーディオ信号の不要な変調を防止し、原音により近い再生音を実現することができる。
【００１９】
なお、本実施の形態では、回路基板を別体の部品として後から放熱ブロックに密着させたが、放熱ブロックの取付面を基板としてその上に回路基板を形成し、放熱ブロックと回路基板とを一体の部品から構成してもよい。また、放熱ブロックの振動を回路基板により拘束するためには、放熱ブロックの大きさは、回路基板に対してあまり大きすぎないことが好ましい。
【００２０】
次に、回路基板が凸部を有する場合の本発明の他の実施の形態について説明する。上記の様に、回路基板が片面基板であり、電気部品がすべて表面実装部品の場合、回路基板の主面の裏面が凸部を有することがないが、電気部品の一部にリード部品を用いた場合や両面基板を用いた場合等には、回路基板の主面の裏面に凸部が形成される。本実施の形態では、このような凸部を避けて回路基板と放熱ブロックとを密着させるために放熱ブロックに凹部を設けている。図４は、回路基板が凸部を有する場合の本発明の他の実施の形態であるオーディオアンプのアンプブロック部の構成を概略的に示す縦断側面図である。
【００２１】
図４に示すように、電気部品３ａにリード部品を用いた場合、電気部品３ａの足が回路基板２ａの主面の裏面に飛び出し、回路基板２ａの主面の裏面に凸部が形成される。従って、この凸部に影響されず、回路基板２ａと放熱ブロック１ａとを密着させるために、放熱ブロック１ａに凸部に対応した凹部Ｄ１、Ｄ２が設けられている。従って、回路基板２ａの凸部に影響されず、より広い面積で回路基板２ａと放熱ブロック１ａとを密着させることができ、上記の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。なお、回路基板２ａの凸部と放熱ブロック１ａの凹部Ｄ１、Ｄ２との間に樹脂等をモールドして、回路基板２ａと放熱ブロック１ａとの密着性を高めるようにしてもよい。
【００２２】
次に、本発明のオーディオアンプのアンプブロックの支持方法について説明する。図５は、本発明のオーディオアンプのアンプブロックの支持方法について説明するためにオーディオアンプの構成を概略的に示す一部縦断側面図である。
【００２３】
図５に示すように、オーディオアンプは、放熱ブロック１、回路基板２、複数の電気部品３、支持部材４、端子６、導線７、シャーシ８を備える。放熱ブロック１、回路基板２、及び複数の電気部品３は、図１に示すものと同様である。放熱ブロック１には、放熱ブロック１、回路基板２、及び複数の電気部品３からなるアンプブロック部の重心Ｇを通るように支持穴５が設けられている。支持穴５には、支持部材４が挿入され、支持穴５の底部には、凹状の球面が形成され、支持部材４の端部には、凹状の球面より曲率半径の小さい凸状の球面が形成され、凹状の球面の一点と凸状の球面の一点とが重心Ｇより上方の位置で当接するピボット軸受が構成されている。支持部材４の材質としては、種々のものを用いることができ、耐久性等を考慮すると、例えば、ステンレス鋼等を用いることができ、又、耐摩耗性を向上するため、支持部材４及び支持穴５の少なくとも接触部を含む領域に潤滑性に富む樹脂等をコーティングしてもよい。
【００２４】
支持部材によるアンプブロック部の支持方法は、上記のピボット軸受に特に限定されず、円錐状の凸部の端面に微小な平面部を設けた支持部材とこの平面部と当接する平面部を有する支持穴とを用いた平面受け、先端に凹状の球面を有する支持部材と底部に凹状の球面を設けた支持穴との間に曲率半径の小さい球体を挿入して支持するボール受け、内部に転動体を有するベアリングの外輪又は内輪を支持穴の端部に固定し、内輪又は外輪を支持部材の先端に固定し、転動体と内輪及び外輪との隙間を利用して当接状態で支持するベアリング受け等の種々の支持方法を用いることができる。また、支持部材は、上記のように下部から支持穴に挿入されるのではなく、上部からアンプブロック部を吊り下げるようにして支持してもよい。
【００２５】
支持部材４は、シャーシ８に固定され、シャーシ８の起部には、端子６が固定される。端子６は、外部からオーディオ信号を入力し、又は外部のスピーカにオーディオ信号を出力し、さらに、アンプ回路に電源を供給するために、複数箇所、例えば６箇所に設けられ、導線７により回路基板２の所定位置に接続される。導線７としては、できるだけ小径のものが好ましいが、伝送する電流値等を考慮すると、例えば、電源の供給及びオーディオ信号の出力用の場合、φ０．０８ｍｍの導線を４０本用いた撚り線（例えば、ＡＷＧ２４相当の小柳出電気商会ＲＳＢ０．２）を、オーディオ信号の入力用の場合、φ０．０８ｍｍの導線を７本用いた撚り線（例えば、（株）潤工社製ＤＡＳ４０１）をそれぞれ用いることができる。
【００２６】
上記の構成により、アンプブロック部が一点で（微少面積で）当接した状態で支持されているため、振動が外部からシャーシ８を介して支持部材４に加えられても、支持部材４からアンプブロック部へ振動が伝達されるのを低減することができる。上記の低減効果は、アンプブロック部の重量が大きく、一点支持の接触面積が小さいほど大きい。
【００２７】
また、アンプブロック部が一点支持されているため、アンプブロック部の振動モードも単純化され、アンプブロック部の固有振動数を高くすることができ、可聴周波数帯域以上にすることができれば、アンプブロック部の共振による音質劣化を防止することができる。また、上記の支持によるアンプブロック部の一次共振モードは、アンプブロック部が剛体として振動する剛体モードであるため、電気部品に不要な応力が加えられることがなく、この共振周波数を可聴周波数帯域以下にすることができれば、音質への影響をさらに低減することができる。
【００２８】
また、支持部材４は、アンプブロック部の重心Ｇを通る鉛直軸上で且つ重心より上部の一点でアンプブロック部を支持しているため、アンプブロック部が本来の静止位置からずれた場合でも、アンプブロック部の自重がずれを押さえる方向に作用し、アンプブロック部を常に安定した位置で静止させることができる。
【００２９】
また、回路基板２と端子６との間は、上記の小径の導線７により接続されているため、端子７からアンプブロック部に伝達される振動を抑制しながら、端子を介してオーディオ信号等を外部から入力又は外部へ出力することができる。
【００３０】
本発明は、一般にいうオーディオアンプのみならず、可聴音を出力する機器にオーディオ信号を増幅して出力する増幅器であれば同様に適用することができ、例えば、医療機器分野における電子聴診器の増幅器等にも適用することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、回路基板の主面を剛性の高い放熱ブロックに固定することにより、回路基板の剛性を高めて回路基板の振動を抑制することができ、回路基板から不要な応力が電気部品に加えられるのを抑制することができる。また、放熱ブロックが回路基板に密着されることにより、放熱ブロックの振動を拘束するとともに、減衰特性も向上することができる。さらに、回路基板と放熱ブロックとが一体にされることにより、振動したとしても両者が一体に振動し、相対的な振動の発生を防止することができる。この結果、オーディオアンプ内の機械的振動を抑制してオーディオ信号の不要な変調を防止し、原音により近い再生音を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のオーディオアンプのアンプブロック部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すアンプブロック部の側面図である。
【図３】図１に示す電気部品及び回路基板により構成されるアンプ回路の回路図である。
【図４】回路基板が凸部を有する場合の本発明の他の実施の形態であるオーディオアンプのアンプブロック部の構成を概略的に示す縦断側面図である。
【図５】本発明のオーディオアンプのアンプブロックの支持方法について説明するためにオーディオアンプの構成を概略的に示す一部縦断側面図である。
【符号の説明】
１、１ａ  放熱ブロック
２、２ａ  回路基板
３、３ａ  電気部品
４  支持部材
５  支持穴
６  端子
７  導線
８  シャーシ
Ｑ１〜Ｑ９  トランジスタ
Ｃ１、Ｃ２  コンデンサ
Ｂ１、Ｂ２  電解コンデンサ
Ｒ１〜Ｒ１４  抵抗
ＶＲ１  可変抵抗
【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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