(57)【要約】【課題】スピーカーまたは増幅器を切り替える際に発生する逆起電力および過電流を低減する。また増幅器の出力に直流電圧が発生した時にスピーカーが破壊されることを防ぐ。【解決手段】増幅器の出力電圧を監視し増幅器の出力電圧が閾値以下の時にスピーカーまたは増幅器を切り替える。スピーカーまたは増幅器を切り替えるスイッチの遷移時間を長くする。増幅器の出力電圧を監視し増幅器の出力に直流電圧が発生した時にスピーカーまたは増幅器を切り替えるスイッチを遮断する。【選択図】図１
2016171507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響装置であって、
切り替えスイッチと、
前記切り替えスイッチを開閉するスイッチ制御手段と、
前記切り替えスイッチの入力の電圧を監視する電圧監視手段を有する音響装置。
【請求項２】
請求項１の音響装置であって、
前記切り替えスイッチはリレーまたは半導体スイッチである音響装置。
【請求項３】
請求項１の音響装置であって、
前記切り替えスイッチは半導体スイッチであり、
前記半導体スイッチの開閉の遷移時間が所定の時間である音響装置。
【請求項４】
請求項１の音響装置であって、
前記電圧監視手段の出力信号が前記スイッチ制御手段に接続されている音響装置。
【請求項５】
請求項１の音響装置であって、
前記電圧監視手段が前記切り替えスイッチの入力の電圧が閾値より小さいことを示す時に、
前記スイッチ制御手段が前記切り替えスイッチの開閉を行う音響装置。
【請求項６】
請求項１の音響装置であって、
前記電圧監視手段が前記切り替えスイッチの入力電圧が閾値より大きいことを示す状態が所定の時間以上継続した時に、
前記スイッチ制御手段が前記切り替えスイッチを開く音響装置。
【請求項７】
請求項１の音響装置であって、前記切り替えスイッチはスピーカーまたは増幅器を切り替えるためのスイッチである音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスピーカー切り替え機能または増幅器切り替え機能を有する音響機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスピーカーを切り替えて、音声を再生するための、スピーカー切り替え装置や複数の増幅器を切り替えて、音声を再生するための、増幅器切り替え装置が実用に供されている。またスピーカー切り替え装置と、増幅器切り替え装置を組み合わせた増幅器・スピーカー切り替え装置も実用に供されている。
【０００３】
スピーカー切り替え装置または増幅器切り替え装置を組み込んだ音響装置で音声を再生中に、スピーカーまたは増幅器を切り替えると以下の問題があった。
【０００４】
スピーカーのボイスコイルはインダクタンス成分を持っているので、音声を再生中にスピーカーを増幅器から切り離すとスピーカーのボイスコイルから逆起電力が発生する。スピーカーのインダクタンスをＬ、スピーカーを増幅器から切り離す直前にスピーカーのボイスコイルに流れている電流をi、スピーカーと増幅器を切り離すのに要する時間をtとするとスピーカーの端子間に発生する電圧Vは  V  =  L  ｘ  （di/dt）となる。この電圧がスピーカー内部の部品および切り替え装置に印加されてスピーカーの破壊の原因なることがある。
真空管増幅器などのように出力トランスを有する増幅器では増幅器とスピーカーを切り離すと前記スピーカーと同じ原理で出力トランスの両端に逆起電力が発生し、その電圧が増幅器の部品に印加されて増幅器の破壊の原因になることがある。
【０００５】
音声を再生中にスピーカーと増幅器を接続するとスピーカーから突然大音量が発せられ不快と感じることがある。
また音声を再生中に増幅器とスピーカーを接続すると増幅器が、スピーカーおよび接続ケーブルが持つ静電容量を充電し増幅器、スピーカー切り替え装置または増幅器切替え装置に過電流が流れて増幅器、スピーカー切り替え装置または増幅器切替え装置の破壊の原因になることがある。
増幅器から流れ出す電流の最大値をＩmax、増幅器の出力電圧をＶ、増幅器の出力インピーダンス、切り替えスイッチの抵抗および接続ケーブルの抵抗の和をＲとすると瞬間的に増幅器からImax  ＝  Ｖ/Ｒの電流が流れ時間とともに減少する。
【０００６】
増幅器が故障して増幅器の出力に直流電圧が発生した場合には直流電圧がスピーカー切り替え装置または増幅器切り替え装置を経由してスピーカーに印加されてスピーカーが破壊するという問題がある。増幅器とスピーカーの間に増幅器切替え装置またはスピーカー切替え装置が挿入されている場合は切り替え装置を利用して増幅器の出力に直流電圧が発生した場合にスピーカーを保護できることが望ましい。
【０００７】
スピーカーと増幅器を切り離した直後にスピーカーまたは増幅器の出力トランスから発生する逆起電力を小さくするには切り離す直前にスピーカーまたは出力トランスに流れている電流  i  を小さくするか切り離しに要する時間  tを長くすれば良い。スピーカーまたは出力トランスに流れる電流  i  は増幅器の出力電圧に比例するので切り離す直前の増幅器の出力電圧を小さくすれば良い。
【０００８】
スピーカーと増幅器を接続した時にスピーカーから突然大音量が発せられないためには増幅器の出力電圧が低い時にスピーカーと増幅器を接続すればよい。また増幅器からケーブルなどの静電容量を充電する電流を減らすためには増幅器の出力電圧が低い時に接続するか接続時のＲを大きくすれば良い。
【０００９】
非特許文献１および非特許文献３では増幅器の出力電圧をゼロにしてからスピーカーを切り替え、切り替えが完了した後増幅器の出力レベルを元に戻すことにより前記課題を解決している。この方法では逆起電力および過電流をゼロにできるがスピーカー切替え装置と連動して動作する専用のコントローラーまたは増幅器が必要なのでコストが上昇するという問題があった。
【００１０】
また非特許文献２で示すメカニカルスイッチを使用したスピーカー切替え装置および増幅器切替え装置では音声を再生中にスイッチを切り替える際に発生する逆起電力および過大電流を抑制することは困難であった。
【００１１】
非特許文献１、非特許文献２および非特許文献３で示すスピーカー切替え装置および増幅器切替え装置では増幅器の出力に直流電圧が発生した場合にスピーカーを保護することはできなかった。
【００１２】
メカニカルスイッチを使用したスピーカー切り替え装置または増幅器切り替え装置では装置の使用者がメカニカルスイッチを操作するので増幅器の出力電圧が低い瞬間にスピーカーと増幅器を切り離し、接続することは困難であった。またメカニカルスイッチの開閉の遷移時間がほぼゼロなのでスピーカーまたは増幅器の出力トランスで大きな逆起電力が発生する可能性があった。またメカニカルスイッチが閉じた直後のスイッチの抵抗値が低いので増幅器から過大な電流が流れる可能性があった。増幅器の出力に直流が発生した場合に直ちにスピーカーと増幅器を切り離すことも困難であった。
【００１３】
リレーまたは半導体スイッチを使用したスピーカー切り替え装置では増幅器の出力電圧を監視し、出力電圧が閾値以下の場合にスイッチを切り離せば逆起電力の発生を抑制することができる。また増幅器の出力電圧を監視し、閾値以下の場合にスイッチを閉じればスピーカーから突然大音量が発せられることがなく増幅器から過電流が流れないようにできる。また増幅器の出力に直流電圧が発生した場合に全てのリレーまたは半導体スイッチを遮断すればスピーカーを破壊から保護することができる。
【００１４】
しかしスピーカー切替え装置および増幅器切替え装置では、再生音の品質を劣化させずに増幅器の出力電圧を監視することは困難であった。図１０はスピーカー切り替え装置と増幅器とスピーカーを含む音響装置の構成図である。簡略化のためスピーカー切り替えスイッチは1系統のみ記載している。増幅回路１３の出力５２と出力５３の間の電圧をスピーカー切替え装置２２のスイッチ制御手段２５１で監視するには増幅装置１３とスピーカー切り替え装置２２の基準電位が接続されている必要がある。図１０では出力５３により増幅器１３とスピーカー切替え装置２２の基準電位であるグランドが接続されている。増幅器１３の出力は出力５２を経由してスピーカー１６ａに供給され出力５３を経由して増幅器に還流する。増幅器１３とスピーカー切替え装置２２は商用電源５１で動作している。電源回路１３２と電源回路２５２は商用電源５１から増幅器１３およびスピーカー切替え装置２２が動作するための電源を生成している。電源回路１３２および電源回路２５２はグランドと商用電源５１の間に静電容量が存在している。そのためスピーカー１６ａを駆動する電流の一部が経路６２を通る。経路６２には増幅器１３およびスピーカー切り替え装置２２を動作させるための電流が流れている。そのため経路６２のインピーダンスと前記電流により経路６２に電圧が発生する。この電圧がスピーカー１６ａを駆動する電圧に雑音として重畳しスピーカー１６ａから再生する音声の品質を劣化させる。このような音声の品質劣化を起こさないためには増幅器１３とスピーカー切り替え装置２２のグランドが分離されていなければならない。しかし増幅器１３とスピーカー切り替え装置２２のグランドが分離されていると増幅器の出力電圧をスイッチ制御手段２５１で監視することができなかった。
【００１５】
リレーを使用したスピーカー切替え装置および増幅器切替え装置ではスイッチの開閉の遷移時間が短いのでスピーカーおよび増幅器の出力トランスで発生する逆起電力を十分に低くすることができなかった。またスピーカーと増幅器を接続する瞬間に増幅器、スピーカー切り替え装置または増幅器切替え装置に流れる電流を十分に減らすことが困難であった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】ジェイエーアイ株式会社、“マルチチェンジャー  ＭＣ−３３３製品情報”、[online]、[平成２７年３月４日検索、インターネット（ＵＲＬ：http://www.orb.co.jp/audio/mc333.html）
【非特許文献２】有限会社 オーディオデザイン、 “セレクターHASシリーズ 製品情報”、[online]、[平成2７年３月４日検索]、インターネット（ＵＲＬ：http://www.audiodesign.co.jp/HAS.htm）
【００１７】
【非特許文献３】ソフィソナント・オーディオ  “スピーカー切替器製品情報”、[online]、[平成27年2月26日検索]、インターネット（URL：http://sophisonant.com/products/category1/）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
スピーカー切り替え装置または増幅器切り替え装置を組み込んだ音響装置で音声を再生中に、スピーカーと増幅器を切り離すと、スピーカーまたは増幅器の出力トランスに逆起電力が発生するという問題があった。
【００１９】
スピーカー切り替え装置または増幅器切り替え装置を組み込んだ音響装置で音声を再生中に、スピーカーと増幅器を接続するとスピーカーから突然大音量が発せられて不快を感じるという問題があった。またスピーカー切り替え装置または増幅器切り替え装置を組み込んだ音響装置で音声を再生中に、スピーカーと増幅器を接続すると増幅器から過大な電流が流れるという問題があった。
【００２０】
増幅器の故障により増幅器の出力に直流電圧が発生した場合には直流電圧がスピーカー切り替え装置または増幅器切り替え装置を経由してスピーカーに印加されてスピーカーが破壊するという問題があった。
【００２１】
本発明は、このような従来のスピーカー切替え装置および増幅器切り替え装置が有していた問題を解決しようとするものであり、音声再生中にスピーカーまたは増幅器を切り替えても逆起電力が発生しないようにし、過大な電流が流れないようにし、かつ突然スピーカーから大音量が発せられないようにすることを目的とする。
【００２２】
また本発明は増幅器の出力に直流電圧が発生した場合にスピーカー切り替え装置または増幅器切り替え装置を遮断してスピーカーが破壊しないようにすることを目的とする。   
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係る音響装置は、切り替えスイッチと、前記切り替えスイッチを開閉するスイッチ制御手段と、前記切り替えスイッチの入力の電圧を監視する電圧監視手段を有する。
【００２４】
本発明に係る音響装置の前記切り替えスイッチはリレーまたは半導体スイッチであってもよい。
【００２５】
本発明に係る音響装置の前記切り替えスイッチは半導体スイッチであり、前記半導体スイッチの開閉の遷移時間が所定の時間である。
【００２６】
本発明に係る音響装置の前記電圧監視手段の出力信号が前記スイッチ制御手段に接続されている。
【００２７】
本発明に係る音響装置の前記電圧監視手段が前記切り替えスイッチの入力の電圧が閾値より小さいことを示す時に、前記スイッチ制御手段が前記切り替えスイッチの開閉を行う。
【００２８】
本発明に係る音響装置の前記電圧監視手段が前記切り替えスイッチの入力電圧が閾値より大きいことを示す状態が所定の時間以上継続した時に、前記スイッチ制御手段が前記切り替えスイッチを開く。
【００２９】
本発明に係る音響装置の前記切り替えスイッチはスピーカーまたは増幅器を切り替えるためのスイッチであってもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のスピーカー切り替え装置および増幅器切り替え装置は、音声の再生中にスピーカーまたは増幅器を切り替えてもスピーカーまたは増幅器の出力トランスから逆起電力が発生せず、増幅器から過電流が流れず、突然スピーカーから大音量が発せられないという利点がある。
本発明のスピーカー切り替え装置および増幅器切り替え装置は、増幅器の出力に直流電圧が発生した場合にスピーカーの破壊を防止できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】スピーカー切り替え装置の実施方法の一例を示した図。
【図２】スピーカー切り替え装置のスッチの実施例。
【図３】MOS-FETの特性。
【図４】スピーカー切り替え装置を含む音響装置のブロック図。
【図５】増幅器切り替え装置を含む音響装置のブロック図。
【図６】増幅器・スピーカー切り替え装置を含む音響装置のブロック図。
【図７】スピーカー切り替え装置の構成図。
【図８】増幅器切り替え装置の構成図。
【図９】増幅器・スピーカー切り替え装置の構成図。
【図１０】スピーカー切り替え装置の問題点。
【図１１】スピーカー切り替えのフローチャート。
【図１２】直流保護のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また以下で説明される構成などの全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３３】
本発明の実施の形態の説明に先立って、従来のスピーカー切り替え装置、増幅器切り替え装置および増幅器・スピーカー切り替え装置の構成を説明し、スピーカー切り替え装置の実施の形態のみ説明すれば、増幅器切り替え装置の動作および増幅器・スピーカー切り替え装置の動作が容易に推測できることを示す。
【００３４】
図４は、スピーカー切り替え装置を含む音響装置の一例を示すブロック図である。ソース機器１１はＣＤプレイヤー、チューナーなど音声を出力する機器である。前置増幅器１２はソース機器１１から供給される音声信号を増幅し信号レベルを調整するための増幅器である。電力増幅器１３は前置増幅器１２から供給される音声信号をスピーカーを駆動できる電力に増幅するための増幅器である。スピーカー切り替え装置２２は、スピーカー１６ａ、スピーカー１６ｂ、スピーカー１６ｃの中から単一のスピーカーを選択して、電力増幅器１３の出力と接続するための装置である。スピーカー１６ａ、スピーカー１６ｂ、スピーカー１６ｃは電力増幅器から供給された電気信号を空気の疎密波に変換する装置である。図４では前置増幅器１２と電力増幅器１３が独立しているが一体化していてもよい。
【００３５】
図５は、増幅器切り替え装置を含む音響装置の一例を示すブロック図である。ソース機器１１はＣＤプレイヤー、チューナーなど音声を出力する機器である。前置増幅器１２はソース機器１１から供給される音声信号を増幅し信号レベルを調整するための増幅器である。電力増幅器１３ａ、電力増幅器１３ｂ、電力増幅器１３ｃは前置増幅器１２から供給される音声信号をスピーカーを駆動できる電力に増幅するための増幅器である。増幅器切り替え装置３１は電力増幅器１３a、電力増幅器１３ｂ、電力増幅器１３ｃの中から単一の電力増幅器を選択してスピーカー１６と接続するための装置である。スピーカー１６は電力増幅器から供給される電気信号を空気の疎密波に変換する装置である。図５では前置増幅器１２と電力増幅器１３a、電力増幅器１３ｂ、電力増幅器１３ｃが独立しているが前置増幅器１２と電力増幅器のうちのどれか一つが一体化していてもよい。
【００３６】
図６は、増幅器・スピーカー切り替え装置を含む音響装置の一例を示すブロック図である。ソース機器１１はＣＤプレイヤー、チューナーなど音声を出力する機器である。前置増幅器１２はソース機器１１から供給される音声信号を増幅し信号レベルを調整するための増幅器である。電力増幅器１３ａ、電力増幅器１３ｂ、電力増幅器１３ｃは前置増幅器１２から供給される音声信号をスピーカーを駆動できる電力に増幅するための増幅器である。増幅器・スピーカー切り替え装置４１は電力増幅器１３ａ、電力増幅器１３ｂ、電力増幅器１３ｃの中からから単一の電力増幅器を選択し、スピーカー１６ａ、スピーカー１６ｂ、スピーカー１６ｃの中から単一のスピーカーを選択し、選択された電力増幅器の出力と、選択されたスピーカーを接続するためのスイッチである。スピーカー１６ａ、スピーカー１６ｂ、スピーカー１６ｃは電力増幅器から供給される電気信号を空気の疎密波に変換する装置である。図６では前置増幅器１２と電力増幅器１３ａ、電力増幅器１３ｂ、電力増幅器１３ｃが独立しているが前置増幅器１２と電力増幅器のうちのどれかが一体化していてもよい。
【００３７】
図７は図４に示すスピーカー切り替え装置２２の内部構成を示す。入力端子２２１に入力された音声信号がスイッチ２２２、スイッチ２２３、スイッチ２２４で選択されて出力端子２２５、出力端子２２６、出力端子２２７のいずれか一つに出力される。スイッチ２２２、スイッチ２２３、スイッチ２２４は、メカニカルスイッチまたはリレーまたは半導体スイッチで構成される。
【００３８】
図８は図５に示す増幅器切り替え装置３１の内部構成を示す。入力端子３１１、入力端子３１２、入力端子３１３に入力された音声信号が、スイッチ３１４、スイッチ３１５、スイッチ３１６で選択されて出力端子３１７に出力される。スイッチ３１４、スイッチ３１５、スイッチ３１６はメカニカルスイッチまたはリレーまたは半導体スイッチで構成される。
【００３９】
図９は図６に示す増幅器・スピーカー切り替え装置４１の内部構成を示す。入力端子４１１、入力端子４１２、入力端子４１３に入力された音声信号が、スイッチ４１４、スイッチ４１５、スイッチ４１６で選択されて、さらにスイッチ４１７、スイッチ４１８、スイッチ４１９で選択されて出力端子４１ａ、出力端子４１ｂ、出力端子４１ｃに出力される。スイッチ４１４、スイッチ４１５、スイッチ４１６，スイッチ４１７、スイッチ４１８、スイッチ４１９はメカニカルスイッチまたはリレーまたは半導体スイッチで構成される。
【００４０】
図７、図８に示すようにスピーカー切り替え装置と増幅器切り替え装置は入力端子と出力端子が左右反転しているだけで構成は同じである。また図９に示すように増幅器・スピーカー切り替え装置は増幅器切り替え装置とスピーカー切り替え装置を直列に接続した構成である。このように増幅器切り替え装置、増幅器・スピーカー切り替え装置はスピーカー切り替え装置と同じ構成でありスピーカー切り替え装置の実施の形態を説明すれば他の切り替え装置の実施の形態は容易に推測できるのでスピーカー切り替え装置を含む音響装置についてのみ以下に説明する。
【００４１】
図１によりスピーカー切り替え装置の実施の形態を説明する。入力端子２２１に入力された音声信号がスイッチ２２２、スイッチ２２３、スイッチ２２４で選択されて出力端子２２５、出力端子２２６、出力端子２２７のいずれか一つに出力される。スイッチ２２２、スイッチ２２３、スイッチ２２４は、半導体スイッチで構成される。ＭＣＵ２２８はスピーカー切り替え装置の制御を行うコントローラーである。入力装置２２９はスピーカー切り替え装置の操作を行う手段でありユーザーの操作を受け取りＭＣＵ２２８に伝える。入力装置２２９の例としてはスイッチ、キーボード、可変抵抗器、リモコンの受信機などがある。ＭＣＵ２２８は出力ポート２３０を通してスイッチ２２２、スイッチ２２３、スイッチ２２４の制御を行う。フォトカプラー２３１は入力端子２２１の音声信号の電圧が閾値以上か以下か検出してMCU２２８に伝える。フォトカプラー２３１のＬＥＤの順方向電圧ＶＦは約１．２Vなので入力端子２２１の電圧が±１．２V以下の場合にはフォトカプラー出力２３２はHレベルになり、入力端子２２１の電圧が±１．２V以上の場合にはフォトカプラー出力２３２はLレベルになる。抵抗２３３はフォトカプラーのＬＥＤに十分な電流を流し、ＬＥＤの最大定格を超えず、スピーカーのインピーダンスより十分大きな抵抗
値に設定する。表示装置２３４はスピーカー切り替えスイッチの動作状態を示すためのものでＬＥＤ、ＬＣＤ、ＥＬ表示器などが用いられる。本実施例では増幅器の出力電圧の監視にフォトカプラーを使用することにより増幅器のグランドとスピーカー切替え装置のグランドを接続しなくても増幅器の出力電圧の監視ができる。本実施例では入力端子２２１の電圧を監視しているがスピーカー切り替え装置を流れる電流をトランス、ホール素子などを使って監視しても良い。
【００４２】
図２は図１のスイッチ２２２の構成を示す。図２のスイッチ２２３、スイッチ２２４もスイッチ２２２と同じ構成である。切り替えスイッチにはＭＯＳ−ＦＥＴ２２２１、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２２、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２３、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２４を使用する。ＭＯＳ−ＦＥＴは、ドレインとソース間に寄生ダイオードが存在するので、スイッチとして使用するために図２のようにＭＯＳ−ＦＥＴを直列接続する。制御手段２２２５はＭＯＳ−ＦＥＴ２２２１、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２２のゲートとソース間にMOS-FETがオンするために必要な電圧を供給するための電圧源である。また制御手段２２２６はＭＯＳ−ＦＥＴ２２２３、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２４のゲートとソース間にMOS-FETがオンするために必要な電圧を供給するための電圧源である。制御手段２２２５、制御手段２２２６はＭＯＳ−ＦＥＴのソース電圧が変化しても常にＭＯＳ−ＦＥＴのゲートとソース間に一定の電圧を供給する。一例としてフローティング電源やフォトカプラーなどが制御手段として使用できる。ＭＣＵ２２８が出力ポート２３０を通して制御手段２２２５、制御手段２２２６にMOS-FETをオンするための信号を送ると制御手段２２２５、制御手段２２２６はＭＯＳ−ＦＥＴ２２２１、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２２、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２３、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２４のゲートとソース間に電圧を供給してこれらのＭＯＳ−ＦＥＴをオン状態にする。またＭＣＵ２２８が出力ポート２３０を通して制御手段２２２５、制御手段２２２６にＭＯＳ−ＦＥＴをオフするための信号を送ると制御手段２２２５、制御手段２２２６はＭＯＳ−ＦＥＴ２２２１、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２２、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２３、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２２４のゲートとソース間の電圧をゼロにしてこれらのＭＯＳ−ＦＥＴをオフ状態にする。このようにＭＣＵ２２８の制御によりスイッチ２２２が開閉する。
【００４３】
制御手段２２２５、制御手段２２２６の出力インイーダンスをＲとし、MOS−FETの入力容量をCiとするとＭＯＳ−ＦＥＴのゲートとソース間の電圧はＲとCiで決まる時定数で上昇および下降する。つまり制御手段２２２５、制御手段２２２６の出力インピーダンスを適切な値に設定すればＭＯＳ−ＦＥＴのゲートとソース間電圧の上昇および下降時間を所定の値にすることができる。図３に示すＭＯＳ−ＦＥＴのゲートソース間電圧とオン抵抗の関係によるとゲートとソース間の電圧が時間をかけて上昇または下降するとオン抵抗も時間をかけて変化することがわかる。MOS−ＦＥＴの入力容量に応じて制御手段２２２５および制御手段２２２６の出力インピーダンスを適切な値に設定するとスイッチ２２２は閉じた状態から一定の時間をかけて抵抗が増加した後開く。またスイッチ２２２は開いた状態から一定の時間をかけて抵抗が減少した後閉じる。このようにスイッチ２２２は開閉の遷移時間を任意に設定できるのでスイッチが開く時にスピーカーまたは増幅器の出力トランスで発生する逆起電力V  =  L  ｘ  （ｄｉ/dt）のtを大きくして逆起電力Vを小さくすることができる。またスイッチを閉じた直後のMOS−FETのオン抵抗が大きいのでスイッチを閉じる時に増幅器からスイッチを経由してスピーカーおよび接続ケーブルの静電容量に流れ込む最大電流Imax  ＝  Ｖ/ＲのRを大きくできる。よってＩmaxは少なくなる。
以上のようにスイッチの開閉の遷移時間を適切に設定すればスイッチが開く時に発生する逆起電力を減少させることができる。またスイッチが閉じる時に増幅器から流れる電流の値を減らすことができる。
【００４４】
図１１によりスピーカー選択動作の説明を行う。
【００４５】
ユーザーが図１の入力装置２２９を操作してスピーカー番号Nを選択する。（ステップＳ１０）
【００４６】
図１のＭＣＵ２２８は図１のフォトカプラー出力２３２のレベルがＨレベルすなわち図１の力端子２２１の電圧が±１．２Ｖ以下になるまで待つ。（ステップＳ２０）
【００４７】
図１のフォトカプラー出力２３２のレベルがＨなら図１のＭＣＵ２２８は図１の出力ポート２３０を通して全てのスイッチを開く。（ステップＳ３０）
【００４８】
図１のＭＣＵ２２８は図１のフォトカプラー出力２３２のレベルがＨレベルになるまで待つ。（ステップＳ４０）
【００４９】
図１のフォトカプラー出力２３２のレベルがＨなら図１のＭＣＵ２２８は出力ポート２３０を通して選択するスピーカー番号Ｎに対応するスイッチを閉じる。（ステップＳ５０）
例えばスピーカー１を選択する場合には図１のスイッチ２２２を閉じる。
【００５０】
以上の動作により入力端子２２１の電圧が±１．２Ｖ以下の時に切り替えスイッチの開閉を行うことができるのでスピーカーと増幅器を切り離した直後にスピーカーおよび増幅器の出力トランスに発生する逆起電力V  =  L  ｘ  （di/dt）のiを減少し逆起電力Vを減少することができる。また切り替えスイッチを閉じる時に増幅器から流れる電流  Imax  ＝  Ｖ/ＲのVを小さくできるのでImaxを少なくすることができる。さらにスピーカーから突然大音量が発せられないようにできる。
【００５１】
以上のようにスピーカーと増幅器を切り離す時に逆起電力V  =  L  ｘ  （di/dt）のiを少なくし、tを大きくして逆起電力Vを小さくできる。またスピーカーと増幅器を接続する時にはImax  ＝  Ｖ/ＲのＶを小さくしRを大きくして増幅器から流れ出すImaxを少なくすることができる。以下にスピーカーから発生する逆起電力Ｖと増幅器から流れる電流Imaxの理論値の一例を示す。増幅器の出力抵抗＝１６ｍΩ、スピーカー切り替え装置のオン抵抗＝１０ｍΩ、スピーカーケーブルの抵抗＝１００ｍΩ、スピーカーケーブルおよびスピーカーの静電容量＝３０００ｐＦ、スピーカーのインピーダンス＝８Ω、スピーカーのインダクタンス＝０．５ｍＨ、メカニカルスイッチの遷移時間＝１００ナノ秒、半導体スイッチの遷移時間＝１ミリ秒とする。
増幅器の出力が１００Ｗの正弦波の場合、スピーカー切り替え装置のスイッチを切り替える際にスピーカーから発生する逆起電力の最大値を計算する。端子２２１の電圧の実効値＝  （１００  x  ８）1/2    ＝  約２８Ｖｒｍｓである。この尖頭値は約８０Ｖｐ−ｐになる。したがってスピーカーに流れる電流の最大値は８０  ÷  ８  ＝  １０Ａである。メカニカルスイッチを開いた直後の逆起電力Ｖ  ＝  Ｌ  ｘ  （ｄｉ／ｄｔ）  ＝  ０．５ｘ１０−３  ｘ  （１０／１００ｘ１０−9）＝５０、０００Ｖの電圧が発生する。実際には部品および配線の抵抗および容量により逆起電力は５０、０００Ｖより小さくなるがそれでも大きな電圧が発生する。次に本実施例によりスイッチを開いた時の入力端子２２１の電圧を１．２Ｖ以下にした場合の逆起電力を計算する。スイッチを開く直前にスピーカーに流れる電流は１．２  ÷  ８＝０．１５Ａである。よって逆起電力Ｖ  ＝  Ｌ  ｘ  （ｄｉ／ｄｔ）＝０．５ｘ１０−３  ｘ  （０．１５/１００ｘ１０−９）＝７５０Ｖに減る。半導体スイッチを使用した場合には逆起電力Ｖ  ＝  Ｌ  ｘ  （ｄｉ／ｄｔ）＝０．５ｘ１０−３  ｘ  （０．１５／１ｘ１０−3）＝７５ｍＶに減らすことができる。出力トランスから発生する逆起電力の計算はここに示さないが同様の原理で逆起電力を減少することができる。
【００５２】
スイッチを閉じる瞬間に増幅器から流れる最大電流Ｉｍａｘを求める。R  ＝  １６mΩ  ＋  １０ｍΩ  ＋  １００ｍΩ  ＝  １２６ｍΩなので  Ｉmax  ＝  Ｖ／Ｒ  ＝  ８０／１２６ｘ１０−３＝６３４Ａの電流が流れる。その後スピーカーのボイスコイルのインダクタンスによりスピーカーの電流が時間と共に増加し最終的に増幅器の出力電圧に応じた電流が流れる。前記の例では増幅器の出力電圧とスピーカーのインピーダンス８Ωによって決まる電流Ｉ  ＝  ８０／８  ＝  １０Ａの電流が流れその後音声信号の変化に応じて電流Ｉが変化する。本実施例によりスイッチを閉じる瞬間の電圧を１．２Ｖ以下にするとスイッチを閉じた直後のＩｍａｘ  ＝  １．２／１２６ｘ１０−３  ＝  ９．５Ａに減らすことができる。増幅器がスピーカーケーブルおよびスピーカーの静電容量を充電する場合、その時定数は１２６mΩ  ｘ  ３０００ｐＦ  ＝  ０．３７８ｎｓである。
半導体スイッチが閉じる時間は１ミリ秒で、前記時定数より十分長いのでスイッチを閉じる瞬間に増幅器がスピーカーケーブルおよびスピーカーの静電容量を充電する電流は流れない。スイッチを閉じた直後にはスピーカーのボイスコイルのインダクタンスによりスピーカーの電流が時間と共に増加し最終的に１．２Ｖとスピーカーのインピーダンス８Ωによって決まる電流  Ｉ  ＝  １．２／８  ＝  ０．１５Ａが流れその後音声信号の変化に応じて電流Ｉが変化する。
【００５３】
本実施例では電圧監視手段にフォトカプラーを使用し、切り替えスイッチに半導体スイッチを使用している。これにより逆起電力の抑制、過電流の抑制、突然の大音量の発生の防止および高音質を同時に実現している。音質の劣化を許容するなら電圧監視手段としてコンパレータまたはＡ／Ｄコンバータなどの使用も可能である。また逆起電力、過電流の抑制が十分でないことを許容するなら切り替えスイッチとしてリレーを使用することも可能である。  
【００５４】
図１２により増幅器の出力に直流電圧が発生した場合の動作について説明する。
ＭＣＵ２２８は内部に搭載しているタイマーにより一定時間ごとに割り込みが発生する。
一例として５ミリ秒ごとにタイマー割り込みが発生する場合について説明する。タイマー割り込みが発生すると図１２の処理が行われる。
タイマー割り込みを許可する前にカウンタの値を０にしておく。（ステップＳ１００）
【００５５】
５ミリ秒ごとのタイマー割り込みが発生
【００５６】
図１のフォトカプラー出力２３２の値をチェックする。値がＬレベルすなわち図１の入力端子２２１の端子間の電圧が±１．２Ｖ以上ならステップＳ１２０に進む。そうでなければステップＳ１５０に進む。（ステップＳ１１０）
【００５７】
カウンタをインクリメントする。（ステップＳ１２０）
【００５８】
カウンタの値が１００以上か確認する。カウンタの値が１００未満なら割り込み処理を終了する。
カウンタの値が１００以上ならステップＳ１４０に進む。（ステップＳ１３０）
【００５９】
カウンタの値が１００以上なら直流電圧が発生していると判断し、図１のスイッチ２２２、スイッチ２２３、スイッチ２２４を開く。その後割り込み処理を終了する。（ステップＳ１４０）
【００６０】
カウンタの値を０にして割り込み処理を終了する。（ステップＳ１５０）
【００６１】
以上のように増幅器の出力電圧を５ミリ秒ごとにサンプルリングし１００回すなわち０．５秒間連続して±１．２Ｖ以上なら増幅器の出力に直流電圧が発生していると判断し、全てのスイッチを開いてスピーカーを保護する。フォトカプラー出力のサンプリング間隔と直流電圧が発生していると判断するための条件は一例であり他の方法であってもかまわない。また本実施例ではソフトウェアによる積分を用いて直流電圧の検出を行っているが、ハードウェアにより積分を行ってもかまわない。
【符号の説明】
【００６２】
１１  ソース機器
１２  前置増幅器
１３  電力増幅器
２２  スピーカー切り替え装置
１６ａ  スピーカー
１６ｂ  スピーカー
１６ｃ  スピーカー
２２１ 入力端子
２２２  スイッチ
２２３  スイッチ
２２４  スイッチ
２２５ 出力端子
２２６ 出力端子
２２７ 出力端子
２２８ ＭＣＵ
２２９ 入力装置
２３０ 出力ポート
２３１  フォトカプラー
２３２  フォトカプラー出力
２３３  抵抗
２３４ 表示装置
２２２１  MOS-FET
２２２２  MOS-FET
２２２３  MOS-FET
２２２４  MOS-FET
２２２５  制御手段
２２２６  制御手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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