(57)【要約】【課題】  低域通過フィルタを省略可能にして、動電型スピーカーに接続する小型化に適したスイッチングアンプを備えるスピーカー装置を提供する。【解決手段】  スイッチングアンプは、入力音声信号をパルス幅変調またはパルス密度変調してキャリア信号の成分を含む第１出力信号として出力するスイッチングアンプであって、第１出力信号を出力する第１出力端子と、第１出力信号からキャリア信号の成分を抽出するキャリア抽出回路と、キャリア抽出回路が抽出したキャリア抽出信号を第２出力信号として出力する第２出力端子と、を備える。【選択図】  図１
2016019088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声信号をパルス幅変調またはパルス密度変調してキャリア信号の成分を含む第１出力信号として出力するスイッチングアンプであって、
該第１出力信号を出力する第１出力端子と、該第１出力信号から該キャリア信号の成分を抽出するキャリア抽出回路と、該キャリア抽出回路が抽出したキャリア抽出信号を第２出力信号として出力する第２出力端子と、を備える、
スイッチングアンプ。
【請求項２】
前記キャリア信号に基づいて前記入力音声信号をパルス幅変調またはパルス密度変調して第１パルス変調信号および第２パルス変調信号を生成するパルス変調回路と、
基準電位よりも大きな第１電位を有する第１電源と、該基準電位よりも小さく該第１電源とは極性または電位が異なる第２電位を有する第２電源と、
該第１パルス変調信号に応答してオン状態またはオフ状態になり、該第１電位または該基準電位のいずれかを前記第１出力信号として出力する第１スイッチ素子と、該第２パルス変調信号に応答してオン状態またはオフ状態になり、該第２電位または該基準電位のいずれかを該第１出力信号として出力する第２スイッチ素子と、を有するスイッチング出力回路と、を備え、
該スイッチング出力回路が、前記第１出力端子と、該第１出力端子と該第１電源または該第２電源のいずれか一方との間に設けられる前記キャリア抽出回路と、前記第２出力端子と、を有する、
請求項１に記載のスイッチングアンプ。
【請求項３】
前記スイッチング出力回路の前記キャリア抽出回路が、ブートストラップ回路および高域通過フィルタ回路を含む、
請求項１または２に記載のスイッチングアンプ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のスイッチングアンプと、
磁気回路と、振動板に連結する第１ボイスコイルと、該第１ボイスコイルに近接して別に設けられる第２ボイスコイルと、を有する動電型スピーカーと、
を備えるスピーカー装置であって、
前記第１出力端子と該動電型スピーカーの該第１ボイスコイルとを接続し、該動電型スピーカーの該磁気回路において前記キャリア信号の成分によって発生する磁界と前記キャリア抽出信号によって発生する磁界とが打ち消し合うように、前記第２出力端子と該第２ボイスコイルとを接続する、スピーカー装置。
【請求項５】
前記動電型スピーカーの前記第１ボイスコイルならびに前記第２ボイスコイルが、前記磁気回路の磁気空隙中に振動可能に配置されるボビン上に巻き廻されて構成されている、
請求項４に記載のスピーカー装置。
【請求項６】
前記動電型スピーカーの前記第１ボイスコイルが、前記磁気回路の磁気空隙中に振動可能に配置されるボビン上に巻き廻されて構成され、前記第２ボイスコイルが、該磁気回路の磁気空隙に近接して固定されている、
請求項４に記載のスピーカー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングアンプおよびこれを用いるスピーカー装置に関し、特に、ダブルボイスコイル構成の動電型スピーカーを駆動するのに適して、小型化が可能なスイッチングアンプおよびこれを用いるスピーカー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声信号を音波に変換して再生するスピーカー装置では、音声信号を増幅器（アンプ）で電力増幅して、電機音響変換器であるスピーカーへ供給し、可聴音域の音波を再生する。スピーカーでは、磁気回路およびボイスコイルを備える動電型スピーカーが一般的に使用される。動電型スピーカーでは、磁気回路の磁気空隙中に振動可能に配置されたボイスコイルに音声信号電流が供給されると、磁気空隙中の磁界により駆動力を受けるので、ボイスコイルに連結する振動板が振動して、その結果、音波が再生される。
【０００３】
また、アンプでは、電力変換効率の高いスイッチングアンプの使用が増加している。スイッチングアンプは、入力音声信号をパルス幅変調またはパルス密度変調などにより変調して、可聴音域よりも周波数がはるかに高いキャリア信号の成分を含む変調信号として電力増幅する。したがって、スイッチングアンプは、キャリア信号を除去する低域通過フィルタを備えるのが一般的である。スイッチングアンプは、低域通過フィルタを通過させた出力信号を動電型スピーカーへ供給することで、動電型スピーカー並びに動電型スピーカーへ音声信号を供給する接続コードから、不要輻射が発生するのを防止している。
【０００４】
スイッチングアンプでは、低域通過フィルタを構成する場合に、コイルおよびコンデンサから構成されるＬＣフィルタが多用される。しかしながら、高い電圧値および大きな電流値に対応するＬＣフィルタは、コイル／コンデンサのサイズが大きくなるので、小型化が進むスイッチングアンプの基板の中で相対的に占める面積が大きくなり、小型化のボトルネックとなりやすいという問題がある。また、大きなコイル／コンデンサは、製造コストの面でも不利である。したがって、動電型スピーカーに接続するスイッチングアンプを備えるスピーカー装置において、低域通過フィルタを省略可能にする、あるいは、コイル／コンデンサのサイズが小さいＬＣフィルタを実現すること、が要望されている。
【０００５】
従来には、動電型スピーカー以外の電機音響変換器において、２つのコイルに接続するスイッチングアンプを用いる構成が開示されている。例えば、磁界の変動に応じて変位する超磁歪部材と、超磁歪部材の周囲に間隔を設けて配置され、駆動電流に応じて超磁歪部材の変位方向に沿った向きの磁界を発生するコイルと、  超磁歪部材の一端に支持された振動板と、上記コイルに駆動電流を供給するＤ級アンプと、を備え、上記コイルは、上記Ｄ級アンプのアップ側駆動電流で駆動されるアップ側コイルと、上記Ｄ級アンプのダウン側駆動電流で駆動されるダウン側コイルを備えてなるスピーカーがある。（特許文献１）。
【０００６】
また、従来には、入力信号としてのオーディオ信号を発生する信号源が接続可能であり、基準クロックを発生するクロック発生手段と、前記クロック発生手段からの基準クロックに基づいて前記信号源からの入力信号をパルス幅変調して変調信号を出力するパルス幅変調手段と、前記クロック発生手段からの基準クロックを分周するクロック分周手段と、前記パルス幅変調手段からの変調信号を分周する変調信号分周手段と、前記パルス幅変調手段からの変調信号を位相反転する位相反転手段と、供給される信号のレベルに基づいて正負の電源電圧をスイッチングして駆動電流として後段に供給する第１の電流供給手段と、供給される信号のレベルに基づいて正負の電源電圧をスイッチングして駆動電流として後段に供給する、前記第１の電流供給手段と別に設けられた第２の電流供給手段と、前記クロック分周手段によって分周された基準クロックと、前記位相反転手段によって位相反転された変調信号とを切り換えて前記第１の電流供給手段に供給する第１の切換手段と、前記第１の切換手段と連動し、前記変調信号分周手段によって分周された変調信号と、前記パルス幅変調手段によって変調された変調信号とを切り換えて前記第２の電流供給手段に供給する第２の切換手段と、対向する一対の平面板を有し、前記一対の平面板の各表面に形成された導体線路に流れる電流の向きによって生じる電磁力（電流間力ともいう。以下同様。）に基づいて、前記一対の平面板のうちいずれか一方もしくは双方の平面板を振動させて音声を出力する平面型スピーカーと、前記パルス幅変調手段からの変調信号及び前記位相反転手段によって位相反転された変調信号に基づく駆動電流が供給されることにより音声を出力する他の動電型スピーカーと、前記第１の切換手段と連動し、前記第１の電流供給手段からの駆動電流を前記平面型スピーカーの一方端に供給するか又は前記他の動電型スピーカーの一方端に供給するかを切り換える第３の切換手段と、前記第１の切換手段と連動し、前記第２の電流供給手段からの駆動電流を前記平面型スピーカーの他方端に供給するか又は前記他の動電型スピーカーの他方端に供給するかを切り換える第４の切換手段と、を備える音声出力システムがある。（特許文献２、３）。
【０００７】
しかしながら、従来には、動電型スピーカーにおいて、特に、ダブルボイスコイル構成の２つのコイルに接続するスイッチングアンプを用いて、低域通過フィルタを省略可能にする、あるいは、コイル／コンデンサのサイズが小さいＬＣフィルタを実現する発明は、開示されていない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２５８７１９号公報
【特許文献２】特開２００９−２３２３４６号公報
【特許文献３】特開２００９−２４６６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、低域通過フィルタを省略可能にして、動電型スピーカーに接続する小型化に適したスイッチングアンプを備えるスピーカー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のスイッチングアンプは、入力音声信号をパルス幅変調またはパルス密度変調してキャリア信号の成分を含む第１出力信号として出力するスイッチングアンプであって、第１出力信号を出力する第１出力端子と、第１出力信号からキャリア信号の成分を抽出するキャリア抽出回路と、キャリア抽出回路が抽出したキャリア抽出信号を第２出力信号として出力する第２出力端子と、を備える。
【００１１】
好ましくは、本発明のスイッチングアンプは、キャリア信号に基づいて入力音声信号をパルス幅変調またはパルス密度変調して第１パルス変調信号および第２パルス変調信号を生成するパルス変調回路と、基準電位よりも大きな第１電位を有する第１電源と、基準電位よりも小さく第１電源とは極性または電位が異なる第２電位を有する第２電源と、第１パルス変調信号に応答してオン状態またはオフ状態になり、第１電位または基準電位のいずれかを第１出力信号として出力する第１スイッチ素子と、第２パルス変調信号に応答してオン状態またはオフ状態になり、第２電位または基準電位のいずれかを第１出力信号として出力する第２スイッチ素子と、を有するスイッチング出力回路と、を備え、スイッチング出力回路が、第１出力端子と、第１出力端子と第１電源との間、または、第２電源のいずれか一方との間に設けられるキャリア抽出回路と、第２出力端子と、を有する。
【００１２】
好ましくは、本発明のスイッチングアンプは、スイッチング出力回路のキャリア抽出回路が、ブートストラップ回路および高域通過フィルタ回路を含む。
【００１３】
また、本発明のスピーカー装置は、上記のスイッチングアンプと、磁気回路と、振動板に連結する第１ボイスコイルと、第１ボイスコイルに近接して別に設けられる第２ボイスコイルと、を有する動電型スピーカーと、を備えるスピーカー装置であって、第１出力端子と動電型スピーカーの第１ボイスコイルとを接続し、動電型スピーカーの磁気回路においてキャリア信号の成分によって発生する磁界とキャリア抽出信号によって発生する磁界とが打ち消し合うように、第２出力端子と第２ボイスコイルとを接続する。
【００１４】
好ましくは、本発明のスピーカー装置は、動電型スピーカーの第１ボイスコイルならびに第２ボイスコイルが、磁気回路の磁気空隙中に振動可能に配置されるボビン上に巻き廻されて構成されている。
【００１５】
好ましくは、本発明のスピーカー装置は、動電型スピーカーの第１ボイスコイルが、磁気回路の磁気空隙中に振動可能に配置されるボビン上に巻き廻されて構成され、第２ボイスコイルが、磁気回路の磁気空隙に近接して固定されている。
【００１６】
以下、本発明の作用について説明する。
【００１７】
本発明のスイッチングアンプは、入力音声信号をパルス幅変調またはパルス密度変調してキャリア信号の成分を含む第１出力信号として出力するスイッチングアンプであって、第１出力信号を出力する第１出力端子と、第１出力信号からキャリア信号の成分を抽出するキャリア抽出回路と、キャリア抽出回路が抽出したキャリア抽出信号を第２出力信号として出力する第２出力端子と、を備える。したがって、上記のスイッチングアンプと、ダブルボイスコイル構成の動電型スピーカーを組み合わせることにより、スピーカー装置を構成することができる。
【００１８】
つまり、本発明のスピーカー装置の場合には、スイッチングアンプの第１出力端子と動電型スピーカーの振動板に連結する第１ボイスコイルとを接続し、動電型スピーカーの磁気回路においてキャリア信号の成分によって発生する磁界とキャリア抽出信号によって発生する磁界とが打ち消し合うように、第２出力端子と第１ボイスコイルに近接して別に設けられる第２ボイスコイルとを接続する。したがって、第１出力信号に含まれるキャリア信号の成分の磁束が、著しく減少するので、スイッチングアンプにおいてキャリア信号の成分の電流を低減する低域通過フィルタを、省略可能にすることができ、その結果、スイッチングアンプを含むスピーカー装置を小型化することができる。
【００１９】
スイッチングアンプは、第１出力端子からキャリア信号の成分を含む変調した音声信号を出力して、動電型スピーカーの第１ボイスコイルに供給し、さらに、第２出力端子からキャリア抽出信号を、動電型スピーカーの第２ボイスコイルに供給するものであればよい。具体的には、スイッチングアンプは、キャリア信号に基づいて入力音声信号をパルス幅変調またはパルス密度変調して第１パルス変調信号および第２パルス変調信号を生成するパルス変調回路と、基準電位よりも大きな第１電位を有する第１電源と、基準電位よりも小さく第１電源とは極性または電位が異なる第２電位を有する第２電源と、第１パルス変調信号に応答してオン状態またはオフ状態になり、第１電位または基準電位のいずれかを第１出力信号として出力する第１スイッチ素子と、第２パルス変調信号に応答してオン状態またはオフ状態になり、第２電位または基準電位のいずれかを第１出力信号として出力する第２スイッチ素子と、を有するスイッチング出力回路と、を備えればよい。スイッチング出力回路は、第１出力端子と、第１出力端子と第１電源との間、または、第２電源のいずれか一方との間に設けられるキャリア抽出回路と、第２出力端子と、を有していればよく、スイッチング出力回路のキャリア抽出回路は、ブートストラップ回路および高域通過フィルタ回路を含むものであればよい。
【００２０】
本発明のスピーカー装置では、動電型スピーカーの第１ボイスコイルならびに第２ボイスコイルが、磁気回路の磁気空隙中に振動可能に配置されるボビン上に巻き廻されて構成されていてもよく、また、第１ボイスコイルが、磁気回路の磁気空隙中に振動可能に配置されるボビン上に巻き廻されて構成され、第２ボイスコイルが、磁気回路の磁気空隙に近接して固定されていてもよい。前者の場合には、動電型スピーカーの構成が簡単になり、コスト低減の効果があるので、スピーカー装置の実現が容易になる利点がある。一方、後者の場合には、動電型スピーカーの振動板に連結するボイスコイルが第１ボイスコイルのみになり、動電型スピーカーの振動系が軽量化するので、音波への変換効率が高まり、再生音圧レベルを高めることができる利点がある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のスイッチングアンプ、および、これを用いるスピーカー装置は、低域通過フィルタを省略可能にし、あるいは、コイル／コンデンサのサイズが小さいＬＣフィルタを実現して、動電型スピーカーに接続するスイッチングアンプを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるスピーカー装置について説明する図である。（実施例１）
【図２】本発明の好ましい実施形態によるスピーカー装置の動作を説明する図である。（実施例１）
【図３】本発明のスピーカー装置を構成する動電型スピーカーおよびボイスコイルについて説明する図である。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施形態によるスイッチングアンプ、および、これを用いたスピーカー装置について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるスピーカー装置１について説明する図であり、具体的には、スピーカー装置１の構成を示すブロック図である。なお、説明に不要な一部の構造や、内部構造等は、図示ならびに説明を省略している。
【００２５】
スピーカー装置１は、スイッチングアンプ２と、スピーカーシステム３と、から構成される。スピーカー装置１は、スイッチングアンプ２の入力端子７に入力されるアナログ音声信号を増幅して出力端子８に出力し、コード６を介してスピーカーシステム３の入力端子９に入力する。その結果、スピーカー装置１では、スピーカーシステム３を構成する動電型スピーカー４が、増幅された音声信号を音波に変換して音声再生を行なう。図示するスピーカー装置１では、音声入力信号は、１チャンネルのみのモノラル信号について説明するが、２チャンネルのステレオ信号であってもよく、また、３チャンネル以上のマルチチャンネル信号であってもよい。
【００２６】
スイッチングアンプ２は、入力端子７に入力されるアナログ音声信号を増幅して出力端子８に出力するスイッチング増幅部１０を内部に含む。スイッチング増幅部１０は、グランドされた接地電位を基準電位として、基準電位よりも大きな第１電位Ｖ１を有する第１電源１１と、基準電位よりも小さく第１電源とは極性が異なる第２電位Ｖ２（＝−Ｖ１）を有する第２電源１２と、キャリア信号に基づいて入力音声信号をパルス幅変調するパルス変調回路１３と、２つのＭＯＳＦＥＴ１４および１５を含む。第１ＭＯＳ−ＦＥＴ１４は、ゲート端子がパルス変調回路１３に接続され、ドレイン端子が第１電源１１に接続され、ソース端子が出力端子８の端子Ｔ１に接続するスイッチング増幅部１０の出力端子に接続される。また、第２ＭＯＳ−ＦＥＴ１５は、ゲート端子がパルス変調回路１３に接続され、ドレイン端子が第２電源１２に接続され、ソース端子が出力端子８の端子Ｔ１に接続するスイッチング増幅部１０の出力端子に接続される。
【００２７】
パルス変調回路１３は、キャリア信号に基づいて入力音声信号をパルス幅変調して、第１パルス変調信号を第１ＭＯＳ−ＦＥＴ１４に出力し、第１パルス変調信号と異なる第２パルス変調信号を第２ＭＯＳ−ＦＥＴ１５に出力する。キャリア信号は、音声信号の周波数帯域（約20Hz〜20kHz）よりも遙かに高い周波数（例えば、約300kHz以上）の変調信号である。第１ＭＯＳ−ＦＥＴ１４は、パルス変調回路１３からの第１パルス変調信号に応答してオン状態またはオフ状態になり、第１電位Ｖ１または基準電位のいずれかを、スイッチング増幅部１０の出力端子に出力する。また、第２ＭＯＳ−ＦＥＴ１５は、パルス変調回路１３からの第２パルス変調信号に応答してオン状態またはオフ状態になり、第２電位Ｖ２または基準電位のいずれかを、スイッチング増幅部１０の出力端子に出力する。
【００２８】
スイッチング増幅部１０からの出力信号は、コイル／コンデンサから構成されるような低域通過フィルタを経ることなく、出力端子８の端子Ｔ１に出力される。したがって、スイッチングアンプ２の出力端子８の端子Ｔ１には、音声信号よりも遙かに周波数帯域が高いキャリア信号成分を含み、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との間でスイングする増幅されたパルス変調信号が出力される。増幅されたパルス変調信号は、増幅された入力音声信号を含み、（図示しない）低域通過フィルタを通過させると、入力された音声信号を電力増幅した出力信号として取り出すことができる。スイッチングアンプ２の出力端子８の端子Ｔ２は、端子Ｔ１と組になる出力端子であり、スイッチングアンプ２内において基準電位に接地されている。
【００２９】
なお、スイッチングアンプ２のスイッチング増幅部１０は、上記構成の構成に限らず、他の変調方式によるＤ級アンプであればよい。例えば、スイッチング増幅部１０のパルス変調回路１３は、キャリア信号に基づいて入力音声信号をパルス密度変調する変調回路であってもよい。スイッチング増幅部１０は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との間でスイングする増幅された２値のパルス変調信号を出力するものでもよく、基準電位を含む３値のパルス変調信号を出力するものでもよい。
【００３０】
スイッチングアンプ２は、スイッチング増幅部１０が増幅した出力信号からキャリア信号の成分を抽出するキャリア抽出回路部２０をさらに含む。キャリア抽出回路部２０は、スイッチング増幅部１０の第１電位Ｖ１に一方端が接続するダイオード２１と、ダイオード２１の他方端とスイッチング増幅部１０の出力端子との間を接続する第１コンデンサ２２と、第１コンデンサ２２の両端に並列接続する抵抗２３と、第１コンデンサ２２並びに抵抗２３に一方端が接続し、他方端がスイッチングアンプ２の出力端子８の端子Ｔ３に接続する第２コンデンサ２４と、を含む。スイッチングアンプ２の出力端子８の端子Ｔ４は、端子Ｔ３と組になる出力端子であり、スイッチングアンプ２内において端子Ｔ２と同様に基準電位に接地されている。
【００３１】
キャリア抽出回路部２０は、スイッチング増幅部１０が増幅した出力信号からキャリア信号の成分を抽出するブートストラップ回路として機能する。キャリア抽出回路部２０は、スイッチング増幅部１０が増幅した出力信号と同位相で、電力増幅されたスイッチング周波数のパルスを取り出すことができる。キャリア抽出回路部２０は、ブートストラップ回路としての第１コンデンサ２２と並列に抵抗２３を挿入しているので、出力信号であるＰＷＭ変調信号のエッジ（キャリア周波数）だけを、出力端子８の端子Ｔ３に取り出すことができる。
【００３２】
本実施例では、キャリア抽出回路部２０は、スイッチング増幅部１０の出力端子と第１電位Ｖ１との間に設けられているが、スイッチング増幅部１０の出力端子と第２電位Ｖ２との間に設けられていてもよい。また、キャリア抽出回路部２０は、スイッチング増幅部１０が増幅した出力信号のキャリア信号の成分に等しい信号を抽出するものであれば、他の構成によって実現するものであってもよい。
【００３３】
したがって、スイッチングアンプ２の出力端子８の端子Ｔ１には、音声信号よりも遙かに周波数帯域が高いキャリア信号成分を含み、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との間でスイングする増幅されたパルス変調信号が出力される。一方、スイッチングアンプ２の出力端子８の端子Ｔ３には、パルス変調信号の音声信号よりも遙かに周波数帯域が高いキャリア信号成分を含むキャリア抽出信号が、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との間でスイングする増幅された信号レベルで、端子Ｔ１からの出力信号に対して同相で出力される。これらの出力信号は、出力端子８と入力端子９とを接続するコード６により、スイッチングアンプ２からスピーカーシステム３へ出力される。
【００３４】
スピーカーシステム３は、例えば、図１に図示されるようなキャビネットに取り付けられる動電型スピーカー４を含んで構成される。動電型スピーカー４は、磁気回路４２の磁気空隙に振動可能なように配置されるボイスコイル４０および振動板４１を含む振動系を有し、磁気回路４２および振動系は、フレーム４３に支えられて、キャビネットに取り付けられる。ここで、動電型スピーカー４は、ボイスコイル４０が２つのコイルを含むダブルボイスコイル構成の動電型スピーカーであって、入力端子９には、一方のボイスコイルの巻き始め端／巻き終わり端に対応して接続する２つの接続端子Ｓ１およびＳ２が備わり、また、他方のボイスコイルの巻き終わり／端巻き始め端にそれぞれ対応して接続する２つの接続端子Ｓ３およびＳ４が備わっている。
【００３５】
スイッチングアンプ２の出力端子８とスピーカーシステム３の入力端子９とを接続するコード６は、端子Ｔ１とＳ１とを接続し、端子Ｔ２とＳ２とを接続し、端子Ｔ３とＳ３とを接続し、端子Ｔ４とＳ４とを接続する。コード６は、不要輻射の発生を抑制する観点では、シールド線で構成するのが好ましい。
【００３６】
図２は、スピーカー装置１を構成するスイッチングアンプ２および動電型スピーカー４の動作を説明する図である。具体的には、図２は、スイッチングアンプ２のキャリア抽出回路部２０と、動電型スピーカー４のダブルボイスコイル構成のボイスコイル４０と、の接続関係を示すブロックダイアグラムである。ダブルボイスコイル構成の動電型スピーカー４では、２つのコイルＶＣ１およびコイルＶＣ２はそれぞれ、自己インダクタンスＬ１又はＬ２と抵抗Ｒ１又はＲ２の直列接続と近似できる。２つのコイルＶＣ１およびＶＣ２は、動電型スピーカー４の磁気回路４２の磁気空隙に同軸上に近接して配置されているので、ボイスコイル４０は、相互に誘導する関係にある２つのコイルＶＣ１およびＶＣ２として図示している。
【００３７】
上記の通り、スイッチングアンプ２の出力端子８の端子Ｔ１から出力される出力信号は、ＰＷＭ変調された音声信号成分とキャリア信号の成分とが含まれる。一方で、スイッチングアンプ２の出力端子８の端子Ｔ３から出力されるキャリア抽出信号には、出力信号と同相のキャリア信号の成分のみが含まれて、音声信号の成分は含まれていない。また、スイッチングアンプ２の端子Ｔ１〜Ｔ４は、動電型スピーカー４の端子Ｓ１〜Ｓ４にそれぞれ上記のように接続されているので、動電型スピーカー４の磁気回路４２において、一方のコイルＶＣ１に供給される出力信号のキャリア信号の成分によって発生する磁界と、他方のコイルＶＣ２に供給されるキャリア抽出信号によって発生する磁界とが、コモンモードによって打ち消し合うことになる。
【００３８】
この現象は、２つのコイルＶＣ１およびコイルＶＣ２がそれぞれ、自己インダクタンスが小さくなることに実質的に等しい。動電型スピーカー４を構成するコイルＶＣ１およびコイルＶＣ２のコイルとしての自己インダクタンスが小さくなり、実質的にコイルとして動作しなければ、動電型スピーカーから不要輻射が発生するのが少なくなる。つまり、スイッチングアンプ２の出力端子８の端子Ｔ１から出力される出力信号に含まれるキャリア信号の成分が、著しく減少することになる。その一方で、音声信号の成分については打ち消し合うことがないので、動電型スピーカー４は、音声を再生することができる。
【００３９】
したがって、スピーカー装置１では、上記実施例で説明するように、スイッチングアンプ２においてキャリア信号の成分を低減する低域通過フィルタを、省略可能にできる。従来のスイッチングアンプでは、低域通過フィルタを構成する場合に、高い電圧値および大きな電流値に対応するコイルおよびコンデンサから構成されるＬＣフィルタが多用されるが、コイル／コンデンサのサイズが大きくなるという問題があるので、スピーカー装置１のスイッチングアンプ２は、従来よりも小型化が可能である。
【００４０】
図３は、スピーカー装置１を構成する動電型スピーカー４およびボイスコイル４０について説明する図である。具体的には、その一例として、図３（ａ）はボイスコイル４０ａの断面図であり、図３（ｂ）は他のボイスコイル４０ｂの断面図であり、図３（ｃ）は他のボイスコイル４０ｃおよび動電型スピーカー４の断面図である。なお、動電型スピーカー４およびボイスコイル４０の断面図では、その他の説明不要な構成は、図示を省略している。
【００４１】
図３（ａ）のボイスコイル４０ａは、最も標準的なダブルボイス構成を示す。一般的なボイスコイルは、薄いシート状の材料を円筒状に形成したボビンの上にボイスコイルを巻き廻して構成されるので、ボイスコイル４０ａでは、ボビンＶＢ上に第１ボイスコイルＶＣ１を巻き回し、その上からさらに第２ボイスコイルＶＣ２を巻き回している。つまり、ボイスコイル４０ａでは、第１ボイスコイルＶＣ１ならびに第２ボイスコイルＶＣ２が、磁気回路４２の磁気空隙中に振動可能に配置されるボビンＶＢ上に巻き廻されて構成されている。
【００４２】
ボイスコイル４０ａでは、第１ボイスコイルＶＣ１ならびに第２ボイスコイルＶＣ２が密着して構成される。その結果、一方のコイルＶＣ１に供給される出力信号のキャリア信号の成分によって発生する磁界と、他方のコイルＶＣ２に供給されるキャリア抽出信号によって発生する磁界とが、コモンモードによって非常に良好に打ち消し合うようになる利点がある。ボイスコイル４０ａは、最も標準的なダブルボイス構成でもあるので、動電型スピーカー４の製造コストの面でも有利である。したがって、ボイスコイル４０ａを含む動電型スピーカー４から構成されるスピーカー装置１は、スイッチングアンプ２においてキャリア信号の成分を低減する低域通過フィルタを、省略可能にできる。
【００４３】
図３（ｂ）のボイスコイル４０ｂは、本発明のスイッチングアンプ２に適する他のダブルボイス構成を示す。上記の一般的なダブルボイスコイル構成を示すボイスコイル４０ａに対して、ボイスコイル４０ｂでは、ボビンＶＢ上に第１ボイスコイルＶＣ１を巻き回し、第１ボイスコイルＶＣ１に重ならないようにさらに第２ボイスコイルＶＣ２を巻き回している。つまり、ボイスコイル４０ｂでも、第１ボイスコイルＶＣ１ならびに第２ボイスコイルＶＣ２が、磁気回路４２の磁気空隙中に振動可能に配置されるボビンＶＢ上に巻き廻されて構成されている。
【００４４】
ボイスコイル４０ｂでは、コイルＶＣ１が動電型スピーカー４の磁気回路４２の磁気空隙に配置されて、コイルＶＣ２は、同軸上にコイルＶＣ１に近接するように構成される。その結果、一方のコイルＶＣ１に供給される出力信号のキャリア信号の成分によって発生する磁界と、他方のコイルＶＣ２に供給されるキャリア抽出信号によって発生する磁界とが、コモンモードによって非常に良好に打ち消し合うのは、ボイスコイル４０ａの場合と同様である。ボイスコイル４０ｂでは、コイルＶＣ１が動電型スピーカー４の磁気回路４２のプレートとポールとの間に規定される磁気空隙に配置されていれば、コイルＶＣ２は、磁気空隙から外れた位置に配置されることになる。
【００４５】
したがって、ボイスコイル４０ｂでは、動電型スピーカー４の磁気回路４２の磁気空隙を、コイルＶＣ１が配置されるだけでよいように十分に狭くできるので、磁気空隙中での磁束密度を高めることができ、結果的に変換効率の高い動電型スピーカー４を実現できる利点がある。ボイスコイル４０ｂも、標準的なボイスコイル製造の工程を利用して構成することができるので、動電型スピーカー４の製造コストの面でも有利である。したがって、ボイスコイル４０ｂを含む動電型スピーカー４から構成されるスピーカー装置１は、スイッチングアンプ２においてキャリア信号の成分を低減する低域通過フィルタを、省略可能にできる。
【００４６】
図３（ｃ）の動電型スピーカー４は、本発明のスイッチングアンプ２に適するダブルボイス構成を示す。上記のダブルボイスコイル構成を示すボイスコイル４０ａおよび４０ｂに対して、ボイスコイル４０ｃでは、コイルＶＣ１が磁気回路４２の磁気空隙中に振動可能に配置されるボビンＶＢ上に巻き廻されて構成され、コイルＶＣ２が、磁気回路４２の磁気空隙に近接して固定されている。つまり、ボイスコイル４０ｃでは、一方のコイルＶＣ１のみがボビンＶＢ上に巻き廻されて振動可能に構成される一方で、他方のコイルＶＣ２は、磁気回路４２に固定される。
【００４７】
図３（ｃ）の動電型スピーカー４において、ボイスコイル４０ｃのコイルＶＣ１は、動電型スピーカー４の磁気回路４２の磁気空隙に配置されて、コイルＶＣ２は、同軸上にコイルＶＣ１に近接するように構成される。その結果、一方のコイルＶＣ１に供給される出力信号のキャリア信号の成分によって発生する磁界と、他方のコイルＶＣ２に供給されるキャリア抽出信号によって発生する磁界とが、コモンモードによって非常に良好に打ち消し合うのは、ボイスコイル４０ａ並びに４０ｂの場合と同様である。ボイスコイル４０ｃでは、コイルＶＣ２がボビンＶＢ上に巻き廻されていないので、コイルＶＣ１を含む動電型スピーカー４の振動系の重量が、ボイスコイル４０ａおよび４０ｂの場合よりも軽くなる。
【００４８】
したがって、ボイスコイル４０ｃでは、動電型スピーカー４の磁気回路４２の磁気空隙を、コイルＶＣ１が配置されるだけでよいように十分に狭くできるので、磁気空隙中での磁束密度を高めることができ、さらに振動系の重量が軽くなるので、結果的に変換効率の高い動電型スピーカー４を実現できる利点がある。コイルＶＣ１を含むボイスコイル４０ｃは、標準的なボイスコイル製造の工程で作成するボイスコイルと同じ構成であり、また、コイルＶＣ２も、標準的なボイスコイル製造の工程を利用して構成することができるので、動電型スピーカー４の製造コストの面でも有利である。したがって、ボイスコイル４０ｃを含む動電型スピーカー４から構成されるスピーカー装置１は、スイッチングアンプ２においてキャリア信号の成分を低減する低域通過フィルタを、省略可能にできる。
【００４９】
なお、本実施例のスピーカー装置１では、別筐体のスイッチングアンプ２およびスピーカーシステム３から構成される場合を説明及び図示したが、スイッチングアンプ２およびスピーカーシステム３は、一つの筐体に含まれて構成されていてもよく、また、組み立てて一つのスピーカー装置１に構成するものであってもよい。また、動電型スピーカー４は、図示するような外磁型の磁気回路を備えて振動板及びボイスコイルが振動する直接放射型の動電型スピーカーに限らず、内磁型の磁気回路を備える動電型スピーカーであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のスイッチングアンプおよびスピーカー装置は、音声信号を再生する音響装置、ステレオ装置のみならず、ディスプレイ等の映像・音響機器に内蔵するヘッドホン用増幅器を内蔵するゲーム機、電話機にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１        スピーカー装置
２        スイッチングアンプ
３        スピーカーシステム
４        動電型スピーカー
６        コード
７        入力端子
８        出力端子
９        入力端子
１０      スイッチング増幅部
１１      第１電源
１２      第２電源
１３      パルス変調回路
１４      第１ＭＯＳ−ＦＥＴ
１５      第２ＭＯＳ−ＦＥＴ
２０      キャリア抽出回路部
２１      ダイオード
２２      第１コンデンサ
２３      抵抗
２４      第２コンデンサ
【図１】
2016019088.tif 000003
【図２】
2016019088.tif 000004
【図３】
2016019088.tif 000005