(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号を増幅し、伝送ラインを介してスピーカに伝送するオーディオ用増幅装置において、
上記伝送ライン上のトランスのカットオフ周波数よりも低い周波数成分を上記オーディオ信号から除去する低域除去手段と、
上記低域除去手段によって除去される周波数成分を上記オーディオ信号から基音として抽出し、周波数が上記基音の２以上の整数倍からなる倍音信号を生成する倍音生成手段と、
上記低域除去手段による低域除去後のオーディオ信号及び上記倍音信号を合成してオーディオ合成信号を生成する合成信号生成手段と、
上記オーディオ合成信号に基づいて、パルス変調信号を生成するパルス変調手段と、
上記パルス変調信号に基づいて、上記オーディオ合成信号をスイッチング増幅し、上記伝送ラインに供給するスイッチングアンプと、
操作部からの入力信号に基づいて、ハイインピーダンス伝送及びローインピーダンス伝送のいずれかに動作モードを切り替える伝送モード切替手段とを備え、
上記パルス変調手段が、上記伝送モード切替手段によって選択された動作モードに基づいて、上記低域除去手段による低域除去前のオーディオ信号からパルス変調信号を生成し、
上記スイッチングアンプが、当該パルス変調信号に基づいて、上記低域除去手段による低域除去前のオーディオ信号をスッチング増幅して上記伝送ラインに供給することを特徴とするオーディオ用増幅装置。
【請求項２】
上記トランスとして、上記スイッチングアンプの出力側に配置される絶縁用の出力トランスと、上記伝送ラインを介して上記スイッチングアンプから伝送された信号出力を降圧して上記スピーカに入力する降圧トランスとが上記伝送ライン上に配置され、
上記低域除去手段が、上記出力トランスのカットオフ周波数及び上記降圧トランスのカットオフ周波数のうち、最も高いカットオフ周波数よりも低く、最も低いカットオフ周波数よりも高い周波数成分もオーディオ信号から除去することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ用増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ用増幅装置に係り、さらに詳しくは、オーディオ信号を増幅し、伝送ラインを介してスピーカに伝送するオーディオ用増幅装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオ用増幅装置と複数のスピーカとが伝送ラインを介して接続されて構成される音声放送システムとして、拡声システムが知られている。この拡声システムが、空港、学校、ショッピングモールなどの大規模施設に適用される場合、伝送ラインの長さが数ｋｍに達することもある。このため、この様な拡声システムでは、伝送効率の良いハイインピーダンス伝送が採用されている。
【０００３】
この様なハイインピーダンス伝送には、高効率で高い出力が得られるスイッチングアンプが用いられることも多くなってきた。スイッチングアンプは、音声変調されたパルス信号に基づいて複数のスイッチング素子を高速にスイッチング動作させることによって、オーディオ信号を電力増幅するパワーアンプであり、デジタルアンプと呼ばれることもある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
通常、スイッチングアンプの出力は、高調波成分を除去するためのローパスフィルタ及び昇圧用の出力トランスを介してスピーカに供給される。一般に、トランスは、低域の周波数成分ほどインピーダンスが小さくなり、利得が低下するという性質を有している。周波数が低くなるに従ってインピーダンスが小さくなることから、この様なインピーダンス特性におけるカットオフ周波数よりも低い周波数成分を含むオーディオ信号が出力トランスに入力された場合、飽和してスイッチングアンプに過電流が流れてしまうことになる。このため、スイッチングアンプを用いてハイインピーダンス伝送するオーディオ用増幅装置では、低域の周波数成分をオーディオ信号から除去しなければならず、音質が劣化してしまうという問題があった。
【０００５】
また、スイッチングアンプを用いたオーディオ信号の増幅では、ローパスフィルタを構成するコイルからの回生電流によって、スイッチングアンプを構成するコンデンサーが過充電される現象として、電源パンピング現象が従来から知られている。一般に、低域の周波数成分ほど一方のスイッチング素子がオンしている時間が長くなることから、電源パンピングによる過充電の度合いが大きくなる。このため、上述した様な従来のオーディオ用増幅装置では、音質を良くするためにより低域の周波数成分を含むオーディオ信号を増幅させようとすると、スイッチングアンプ内のコンデンサーの容量を増やさなければならず、装置が大きくなってしまうという問題もあった。
【特許文献１】特開２００５−２０３９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、オーディオ信号を増幅し、伝送ラインを介してスピーカに伝送する際の音質劣化を抑制することができるオーディオ用増幅装置を提供することを目的とする。特に、スピーカから出力されるオーディオ信号の音質が低域除去によって劣化するのを抑制することができるオーディオ用増幅装置を提供することを目的とする。また、音質を劣化させることなく、装置を小型化することができるオーディオ用増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明によるオーディオ用増幅装置は、オーディオ信号を増幅し、伝送ラインを介してスピーカに伝送するオーディオ用増幅装置であって、上記伝送ライン上のトランスのカットオフ周波数よりも低い周波数成分を上記オーディオ信号から除去する低域除去手段と、上記低域除去手段によって除去される周波数成分を上記オーディオ信号から基音として抽出し、周波数が上記基音の２以上の整数倍からなる倍音信号を生成する倍音生成手段と、上記低域除去手段による低域除去後のオーディオ信号及び上記倍音信号を合成してオーディオ合成信号を生成する合成信号生成手段と、上記オーディオ合成信号に基づいて、パルス変調信号を生成するパルス変調手段と、上記パルス変調信号に基づいて、上記オーディオ合成信号をスイッチング増幅し、上記伝送ラインに供給するスイッチングアンプと、操作部からの入力信号に基づいて、ハイインピーダンス伝送及びローインピーダンス伝送のいずれかに動作モードを切り替える伝送モード切替手段とを備え、上記パルス変調手段が、上記伝送モード切替手段によって選択された動作モードに基づいて、上記低域除去手段による低域除去前のオーディオ信号からパルス変調信号を生成し、上記スイッチングアンプが、当該パルス変調信号に基づいて、上記低域除去手段による低域除去前のオーディオ信号をスッチング増幅して上記伝送ラインに供給するように構成される。
【０００８】
このオーディオ用増幅装置では、低域除去手段によって伝送ライン上のトランスのカットオフ周波数よりも低い周波数成分が除去されたオーディオ信号がスイッチング増幅されて伝送ラインに供給されるので、上記トランスが飽和するのを防止することができる。その際、オーディオ信号から除去される周波数成分に対応して倍音信号が生成され、この倍音信号と低域除去後のオーディオ信号とを合成したオーディオ合成信号がスイッチング増幅される。この様な構成によれば、倍音信号及び低域除去後のオーディオ信号を合成したオーディオ合成信号がスイッチング増幅されて伝送ラインに供給されるので、スイッチング増幅前にオーディオ信号から除去された低域の周波数成分に対応する倍音信号をスピーカから出力することができる。その際、スピーカから出力されるオーディオ信号に基音となる周波数成分が含まれていなくても、その倍音が含まれていれば、人が出力音を聞いた際に基音も知覚されるので、スピーカから出力されるオーディオ信号の音質が低域除去によって劣化するのを抑制することができる。
【０００９】
また、音質を劣化させることなく低域の周波数成分を除去できるので、その様な周波数成分の除去帯域を高音側に広くすることによって、音質を劣化させることなく、スイッチングアンプを小型化することができる。なお、低域除去手段が低い周波数成分をオーディオ信号から除去する際のカットオフ周波数は、トランスのカットオフ周波数よりも高い場合や低い場合が考えられるが、ここでは、そのいずれの場合も含まれるものとする。さらに、伝送モード切替手段によって選択された動作モードに応じてパルス変調及びスイッチング増幅が行われるので、オペレータ操作によって動作モードがローインピーダンス伝送からハイインピーダンス伝送に切り替えられた際に、自動的に低域除去させてパルス変調及びスイッチング増幅を行わせることができる。
【００１０】
第２の本発明によるオーディオ用増幅装置は、上記構成に加えて、上記トランスとして、上記スイッチングアンプの出力側に配置される絶縁用の出力トランスと、上記伝送ラインを介して上記スイッチングアンプから伝送された信号出力を降圧して上記スピーカに入力する降圧トランスとが上記伝送ライン上に配置され、上記低域除去手段が、上記出力トランスのカットオフ周波数及び上記降圧トランスのカットオフ周波数のうち、最も高いカットオフ周波数よりも低く、最も低いカットオフ周波数よりも高い周波数成分もオーディオ信号から除去するように構成される。この様な構成によれば、カットオフ周波数が最も高いトランスに合わせて周波数成分の除去が行われるので、カットオフ周波数の高いトランスを低い方に合わせて高性能化しなくても、オーディオ信号をハイインピーダンス伝送することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるオーディオ用増幅装置によれば、オーディオ合成信号がスイッチング増幅されて伝送ラインに供給されるので、スイッチング増幅前にオーディオ信号から除去された低域の周波数成分に対応する倍音信号をスピーカから出力することができる。その際、スピーカから出力されるオーディオ信号に基音となる周波数成分が含まれていなくても、その倍音信号が含まれていれば、人が出力音を聞いた際に基音も知覚されるので、スピーカから出力されるオーディオ信号の音質が低域除去によって劣化するのを抑制することができる。従って、伝送ラインを介してスピーカに伝送する際の音質劣化を抑制することができる。また、音質を劣化させることなく低域の周波数成分を除去できるので、その様な周波数成分の除去帯域を高音側に広くすることによって、音質を劣化させることなく、スイッチングアンプを小型化することができ、装置の小型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
＜拡声システム＞
図１は、本発明の実施の形態１によるオーディオ用増幅装置２を含む拡声システム１００の概略構成の一例を示したシステム図である。この拡声システム１００は、音源装置１、オーディオ用増幅装置２、出力トランス３、伝送ライン４及び音声出力ユニット５によって構成される。
【００１４】
音源装置１は、可聴周波数からなるオーディオ信号を生成する装置、例えば、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの周波数成分を含むアナログオーディオ信号を生成するマイクロホンや録音再生装置である。この音源装置１で生成されたオーディオ信号は、オーディオ用増幅装置２において増幅された後、出力トランス３において昇圧され、伝送ライン４を介して音声出力ユニット５に供給される。
【００１５】
伝送ライン４は、２本の配線ケーブルからなる伝送線路であり、複数の音声出力ユニット５が接続されている。
【００１６】
出力トランス３は、１次側にオーディオ用増幅装置２が接続され、２次側に伝送ライン４を介して音声出力ユニット５が接続された絶縁トランスである。この場合、オーディオ用増幅装置２において増幅されたオーディオ増幅信号は、出力トランス３において、例えば、昇圧され、高電圧のオーディオ伝送信号として伝送ライン４へ送出される。オーディオ伝送信号としては、実効電圧１００Ｖの信号を用いることができる。
【００１７】
音声出力ユニット５は、マッチングトランス６及びスピーカ７からなるハイインピーダンス用の拡声装置である。マッチングトランス６は、伝送ライン４を介してオーディオ用増幅装置２からハイインピーダンス伝送された信号出力を降圧してスピーカ７に入力する降圧トランスである。スピーカ７は、伝送ライン４に並列に接続されている。つまり、オーディオ用増幅装置２とスピーカ７との間の伝送ライン４上には、絶縁用の出力トランス３と、降圧用のマッチングトランス６とが配置されている。
【００１８】
伝送ライン４に送出されたオーディオ信号は、伝送ライン４上のスピーカ７に供給され、各スピーカ７から同一音声が出力される。
【００１９】
スピーカ７は、入力インピーダンスが４〜８Ω程度であるのに対し、音声出力ユニット５は、マッチングトランス６の介在によって入力インピーダンスが高くなっており、例えば、１ｋΩ以上の入力インピーダンスを有する場合もある。
【００２０】
この拡声システム１００では、オーディオ用増幅装置２から出力されるオーディオ増幅信号をより高電圧の信号に変換して伝送している。このような伝送方式は、ハイインピーダンス伝送と呼ばれている。ハイインピーダンス伝送では、オーディオ信号をそのまま伝送する場合に比べて、伝送損失を小さくすることができる。例えば、空港、学校、ショッピングモールなどの大規模施設の構内放送システムの場合、伝送ライン４の長さが数ｋｍにも達し、その伝送損失を無視することができない。ハイインピーダンス伝送は、このような大規模施設の拡声システムの伝送方式として好適である。
【００２１】
また、ハイインピーダンス伝送で用いられる音声出力ユニット５は、その入力インピーダンスが高いため、同一の伝送ライン４に多くの音声出力ユニット５を並列接続することができる。
【００２２】
さらに、出力トランス３として絶縁トランスを用いれば、オーディオ用増幅装置２及び音声出力ユニット５を電気的に絶縁することができる。このため、出力トランス３及び音声出力ユニット５間で伝送ライン４の地絡や、伝送ライン４への落雷などが発生しても、オーディオ用増幅装置２はその影響を受けにくく、伝送ライン４が屋外に敷設される拡声システムに好適である。
【００２３】
＜オーディオ用増幅装置＞
図２は、図１の拡声システム１００におけるオーディオ用増幅装置２の一構成例を示したブロック図である。このオーディオ用増幅装置２は、入力端子１０、ローカットフィルタ１１、倍音生成部１２、合成信号生成部１３、パルス変調部１４、スイッチングアンプ１５ａ、ローパスフィルタ１６及び出力端子１７により構成される。
【００２４】
音源装置１で生成されたオーディオ信号は、入力端子１０を介して入力され、スイッチングアンプ１５ａによって増幅された後、出力端子１７から出力トランス３へ出力される。
【００２５】
ローカットフィルタ１１は、伝送ライン４上のトランスが飽和するのを防止するための帯域制限手段であり、入力端子１０に入力されたオーディオ信号について、所定の周波数よりも低い周波数成分を除去し、高い周波数成分をそのまま通過させるハイパスフィルタとなっている。このローカットフィルタ１１のカットオフ周波数は、伝送ライン４上のトランスのカットオフ周波数よりも高い場合と、低い場合とが考えられるが、ここでは、両カットオフ周波数が概ね一致しているものとする。すなわち、このローカットフィルタ１１では、伝送ライン４上のトランスのカットオフ周波数よりも低い周波数成分をオーディオ信号から全て除去するとともに、高い周波数成分をそのまま通過させる動作が行われる。
【００２６】
また、このローカットフィルタ１１のカットオフ周波数は、出力トランス３のカットオフ周波数及びマッチングトランス６のカットオフ周波数のうち、最も高いカットオフ周波数に応じて、定められる。すなわち、このローカットフィルタ１１では、出力トランス３のカットオフ周波数及びマッチングトランス６のカットオフ周波数のうち、最も高いカットオフ周波数よりも低く、最も低いカットオフ周波数よりも高い周波数成分もオーディオ信号から除去される。
【００２７】
ローカットフィルタ１１によって通過帯域が制限されたオーディオ信号は、合成信号生成部１３へ出力される。
【００２８】
倍音生成部１２は、聴覚におけるミッシングファンダメンタル現象を利用するために、入力端子１０に入力されたオーディオ信号に基づいて倍音信号を生成し、合成信号生成部１３へ出力する動作を行っている。ミッシングファンダメンタル現象とは、スピーカ７から出力されるオーディオ信号に基音となる周波数成分が含まれていなくても、その倍音が含まれていれば、人が出力音を聞いた際に基音も知覚されるという知覚現象のことである。
【００２９】
具体的には、ローカットフィルタ１１によって除去される周波数成分をオーディオ信号から基音として抽出し、周波数が基音の２以上の整数倍からなる音声信号として倍音信号を生成する動作が行われる。
【００３０】
倍音生成部１２によって生成される倍音信号には、ローカットフィルタ１１が低域除去する際のカットオフ周波数よりも低い周波数成分を含む場合が考えられるが、ここでは、その様な周波数成分は、ハイパスフィルタによって除去してから出力されるものとする。
【００３１】
合成信号生成部１３は、ローカットフィルタ１１による低域除去後のオーディオ信号と、倍音生成部１２によって生成された倍音信号とを合成してオーディオ合成信号を生成し、パルス変調部１４へ出力する動作を行っている。
【００３２】
パルス変調部１４は、合成信号生成部１３からのオーディオ合成信号に基づいて、パルス変調信号を生成し、スイッチングアンプ１５ａへ出力する動作を行っている。例えば、入力されたオーディオ信号をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号に変換して出力される。
【００３３】
スイッチングアンプ１５ａは、パルス変調部１４から供給されるパルス変調信号に基づいて、オーディオ合成信号をスイッチング増幅し、オーディオ増幅信号として伝送ライン４に供給するＤ級増幅器である。オーディオ増幅信号は、ローパスフィルタ１６を介して出力端子１７に供給され、出力トランス３へ出力される。
【００３４】
Ｄ級増幅では、オーディオ合成信号によって音声変調されたパルス信号に基づいて、ＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体スイッチング素子を高速にスイッチング動作させることにより、オーディオ合成信号が電力増幅される。
【００３５】
ローパスフィルタ１６は、コイル及びコンデンサーからなる高調波除去用の帯域制限手段であり、スイッチングアンプ１５ａの出力について、所定の周波数よりも高い周波数成分を除去して出力している。
【００３６】
＜出力トランスの周波数特性＞
図３は、図１の拡声システム１００における出力トランス３の周波数特性Ａ１の一例を示した図である。出力トランス３としては、可聴帯域内における特定の周波数ｆａ、例えば、ｆａ＝１ｋＨｚ付近の周波数成分に対して、一定のインピーダンス（入力インピーダンス）ｚ１を有するトランスが用いられる。
【００３７】
一般に、トランスは、周波数ｆａよりも周波数が高くなるほど、インピーダンスも大きくなる。一方、周波数ｆａよりも周波数が低くなるほど、インピーダンスも小さくなり、ゲインが下がる性質を有している。周波数ゼロでは、インピーダンスもゼロに限りなく近づく。
【００３８】
出力トランス３のカットオフ周波数ｆｃは、この様なトランスの性質に基づいて、周波数ｆａよりも低い周波数域内に定められる。例えば、カットオフ周波数ｆｃは、ゲインが周波数ｆａに比べて３ｄＢ程度低下する周波数として、５０〜１００Ｈｚ程度に定められる。
【００３９】
一般に、出力トランス３は、カットオフ周波数ｆｃよりも低い周波数成分を含むオーディオ信号が入力されると、飽和し、スイッチングアンプ１５ａに過電流が流れることとなる。このため、拡声システム１００には、低域除去用のローカットフィルタ１１が設けられているが、オーディオ信号からカットオフ周波数ｆｃよりも低い周波数成分が除去されることから、ローカットフィルタ１１を設けない場合に比べて音質が劣化することとなる。そこで、より低域の周波数成分も減衰させずに２次側へ伝送するために、トランスのコアを大きくしてカットオフ周波数を低くすることが考えられる。しかしながら、この方法では、トランスが巨大化し、製造コストが増大してしまう。
【００４０】
これに対し、本実施の形態では、オーディオ信号から除去される周波数成分に対応して倍音信号を生成し、この倍音信号と低域除去後のオーディオ信号とを合成したオーディオ合成信号をスイッチング増幅させることによって、トランスが飽和するのを防止しつつ、音質劣化の抑制を図っている。
【００４１】
＜ミッシングファンダメンタル現象＞
図４（ａ）及び（ｂ）は、図１の拡声システム１００における動作の一例を示した図であり、オーディオ信号の周波数特性が示されている。図４（ａ）には、横軸を周波数ｆ（Ｈｚ）、縦軸を信号強度として、マイクロホンで集音されたオーディオ信号の強度が周波数成分ｆ１〜ｆ４についてそれぞれ示されている。図４（ｂ）には、カットオフ周波数ｆｃよりも低い周波数成分ｆ１を除去するとともに、除去帯域内の周波数成分ｆ１を基音とする倍音成分ｆ２〜ｆ４が付加されたオーディオ信号が示されている。
【００４２】
一般に、自然界で発生する音には、その倍音成分が含まれている。例えば、周波数成分ｆ１＝５０Ｈｚを基音とすれば、周波数が基音の２倍（１００Ｈｚ）からなる２倍音成分ｆ２、３倍（１５０Ｈｚ）からなる３倍音声分ｆ３、４倍（２００Ｈｚ）からなる４倍音成分ｆ４などが含まれている。
【００４３】
このため、人は、仮に、基音成分ｆ１がオーディオ信号に含まれていなかったり、成分を減らしたとしても、複数の倍音成分ｆ２〜ｆ４が含まれていれば、この様な音を聞いた際に、基音も知覚するというのがミッシングファンダメンタル現象である。
【００４４】
本実施の形態では、ローカットフィルタ１１によってオーディオ信号から除去される周波数成分に対応して倍音信号を生成し、この倍音信号を低域除去後のオーディオ信号に付加することによって、スピーカ７から出力されるオーディオ信号の音質が低域除去によって劣化するのを防止している。
【００４５】
＜スイッチングアンプの回路構成＞
図５は、図２のオーディオ用増幅装置２の構成例を示した回路図であり、ハーフブリッジ型のスイッチングアンプ１５ａが示されている。このスイッチングアンプ１５ａは、直流電源＋Ｖｃｃから電圧が印加されるコンデンサーＣ１及びトランジスタＴ１と、＋Ｖｃｃとは逆極性の直流電源−Ｖｃｃから電圧が印加されるコンデンサーＣ２及びトランジスタＴ２と、トランジスタＴ１及びＴ２を駆動するゲート駆動回路２２とによって構成される。
【００４６】
パルス変調部１４から入力端子２１に入力されたパルス変調信号は、ゲート駆動回路２２に供給される。ゲート駆動回路２２は、このパルス変調信号に基づいてトランジスタＴ１及びＴ２を制御し、各トランジスタＴ１，Ｔ２のゲートを交互にオンすることによって、出力端子２３から電力増幅後のオーディオ増幅信号が出力される。
【００４７】
トランジスタＴ１及びＴ２は、いずれもＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属酸化物による電界効果トランジスタ）であり、ここでは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。
【００４８】
トランジスタＴ１は、ソース電極が直流電源＋Ｖｃｃに接続され、ドレイン電極が出力端子２３に接続されている。トランジスタＴ２は、ソース電極が出力端子２３に接続され、ドレイン電極が直流電源−Ｖｃｃに接続されている。
【００４９】
図６は、図２のオーディオ用増幅装置２の他の構成例を示した回路図であり、フルブリッジ型のスイッチングアンプ１５ｂが示されている。このスイッチングアンプ１５ｂは、直流電源Ｖｃｃから電圧が印加されるコンデンサーＣ及びブリッジ回路と、ブリッジ回路内のトランジスタＴ１１及びＴ２２を駆動するゲート駆動回路２２ａと、ブリッジ回路内のトランジスタＴ１２及びＴ２１を駆動するゲート駆動回路２２ｂとによって構成される。
【００５０】
パルス変調部１４から入力端子２１に入力されたパルス変調信号は、ゲート駆動回路２２ａ及び２２ｂに供給される。ゲート駆動回路２２ａは、このパルス変調信号に基づいてトランジスタＴ１１及びＴ２２を制御し、各トランジスタＴ１１，Ｔ２２のゲートを交互にオンする。また、ゲート駆動回路２２ｂは、パルス変調信号に基づいてトランジスタＴ１２及びＴ２１を制御し、各トランジスタＴ１２，Ｔ２１のゲートを交互にオンする。
【００５１】
ゲート駆動回路２２ａ，２２ｂが互いに同期してトランジスタＴ１１〜Ｔ２２をオンすることによって、出力端子２３から電力増幅後のオーディオ増幅信号が出力される。例えば、トランジスタＴ１１及びＴ１２と、トランジスタＴ２１及びＴ２２とが交互にオンされる。
【００５２】
一般に、スイッチングアンプ１５ａ，１５ｂを用いたオーディオ信号の増幅では、ローパスフィルタ１６内のコイル、出力トランス３、音声出力ユニット５内のマッチングトランス６及びスピーカ７などからの回生電流によって、コンデンサーＣ１，Ｃ２，Ｃが過充電されるいわゆる電源パンピング現象が発生する。コンデンサーの過充電は、低域の周波数成分ほど一方のスイッチング素子がオンしている時間が長くなることから、その度合いも大きくなる。このため、音質を良くするためにより低域の周波数成分を含むオーディオ信号を増幅させようとすると、ローカットフィルタ１１における周波数成分の通過帯域を低音側に広くしてスイッチングアンプ内のコンデンサーの容量を増やさなければならなかった。
【００５３】
これに対して、本実施の形態では、音質を劣化させることなく低域の周波数成分を除去できるので、スイッチングアンプ内のコンデンサーの容量を増大させることなく、音質を向上させることができる。従って、従来よりもスイッチングアンプを小型化することができる。
【００５４】
ハーフブリッジ型のスイッチングアンプ１５ａは、フルブリッジ型のスイッチングアンプ１５ｂに比べて、過充電防止のためにコンデンサーの容量を大きくする必要があるが、トランジスタの数を少なくすることができる。従って、同じ周波数特性であれば、ハーフブリッジ型のスイッチングアンプ１５ａの方が、フルブリッジ型よりも小型化及び低コスト化することができる。なお、フルブリッジ型のスイッチングアンプ１５ｂでは、単一電源なので、回生電流はすぐに消費され、ハーフブリッジ型のような片側過充電は起こりにくい。
【００５５】
本実施の形態によれば、伝送ライン４上の出力トランス３のカットオフ周波数ｆｃよりも低い周波数成分を除去したオーディオ信号がスイッチング増幅されて伝送ライン４に供給されるので、出力トランス３が飽和するのを防止することができる。その際、オーディオ信号から除去される周波数成分に対応して倍音信号が生成され、この倍音信号と低域除去後のオーディオ信号とを合成したオーディオ合成信号がスイッチング増幅される。
【００５６】
この様に構成することにより、倍音信号及び低域除去後のオーディオ信号を合成したオーディオ合成信号がスイッチング増幅されて伝送ライン４に供給されるので、スイッチング増幅前にオーディオ信号から除去された低域の周波数成分に対応する倍音信号をスピーカ７から出力することができる。その際、スピーカ７から出力されるオーディオ信号に基音となる周波数成分が含まれていなくても、その倍音が含まれていれば、人が出力音を聞いた際に基音も知覚されるので、スピーカ７から出力されるオーディオ信号の音質が低域除去によって劣化するのを抑制することができる。
【００５７】
また、音質を劣化させることなく低域の周波数成分を除去できるので、その様な周波数成分の除去帯域を高音側に広くすることによって、音質を劣化させることなく、スイッチングアンプ１５ａ，１５ｂを小型化することができる。
【００５８】
実施の形態２．
実施の形態１では、オーディオ信号を増幅して複数のスピーカ７にハイインピーダンス伝送する際の音質劣化を抑制する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、ハイインピーダンス伝送とローインピーダンス伝送とが切替可能なオーディオ用増幅装置について説明する。
【００５９】
図７は、本発明の実施の形態２によるオーディオ用増幅装置３０の一構成例を示したブロック図である。このオーディオ用増幅装置３０は、図２のオーディオ用増幅装置２と比較すれば、操作部３１、伝送モード切替部３２及びリレースイッチ３３を備えている点で異なる。
【００６０】
伝送モード切替部３２は、操作部３１からの入力信号に基づいて、リレースイッチ３３、パルス変調部１４及びスイッチングアンプ３４を制御し、ハイインピーダンス伝送と、ローインピーダンス伝送とのいずれかに動作モードを切り替える動作を行っている。
【００６１】
リレースイッチ３３は、入力端子１０に入力されたオーディオ信号をそのままパルス変調部１４に伝送するためのスイッチである。
【００６２】
パルス変調部１４では、伝送モード切替部３２によって選択された動作モードに基づいて、ローカットフィルタ１１による低域除去前のオーディオ信号からパルス変調信号を生成する動作が行われる。すなわち、ローインピーダンス伝送時には、合成信号生成部１３からのオーディオ合成信号に代えて、リレースイッチ３３を介して入力端子１０から伝送されたオーディオ信号に基づいて、パルス変調信号が生成される。
【００６３】
スイッチングアンプ３４では、当該パルス変調信号に基づいて、ローカットフィルタ１１による低域除去前のオーディオ信号をスッチング増幅して伝送ライン４に供給する動作が行われる。
【００６４】
本実施の形態によれば、伝送モード切替部３２によって選択された動作モードに応じてパルス変調及びスイッチング増幅が行われるので、オペレータによる操作部３１の操作によって動作モードがローインピーダンス伝送からハイインピーダンス伝送に切り替えられた際に、自動的に低域除去させてパルス変調及びスイッチング増幅を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１によるオーディオ用増幅装置２を含む拡声システム１００の概略構成の一例を示したシステム図である。
【図２】図１の拡声システム１００におけるオーディオ用増幅装置２の一構成例を示したブロック図である。
【図３】図１の拡声システム１００における出力トランス３の周波数特性Ａ１の一例を示した図である。
【図４】図１の拡声システム１００における動作の一例を示した図であり、オーディオ信号の周波数特性が示されている。
【図５】図２のオーディオ用増幅装置２の構成例を示した回路図であり、ハーフブリッジ型のスイッチングアンプ１５ａが示されている。
【図６】図２のオーディオ用増幅装置２の他の構成例を示した回路図であり、フルブリッジ型のスイッチングアンプ１５ｂが示されている。
【図７】本発明の実施の形態２によるオーディオ用増幅装置３０の一構成例を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  音源装置
２  オーディオ用増幅装置
３  出力トランス
４  伝送ライン
５  音声出力ユニット
６  マッチングトランス
７  スピーカ
１０  入力端子
１１  ローカットフィルタ
１２  倍音生成部
１３  合成信号生成部
１４  パルス変調部
１５ａ  スイッチングアンプ
１６  ローパスフィルタ
１７  出力端子
２１  入力端子
２２  ゲート駆動回路
２３  出力端子
３０  オーディオ用増幅装置
３１  操作部
３２  伝送モード切替部
３３  リレースイッチ
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２  コンデンサー
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ１１〜Ｔ２２  トランジスタ
１００  拡声システム
【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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