(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅特性が互いに異なる第１動作モードと第２動作モードのいずれかで動作するオーディオ信号増幅回路であって、
入力されたオーディオ信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力信号のレベルを検出する出力レベル検出部と、
前記出力レベル検出部の検出結果に基づき前記増幅器の増幅率を制御する増幅率制御部と、
前記第２動作モードのときに前記増幅率制御部による増幅率の制御を停止する制御部と、
を備え、
前記増幅率制御部は、予め定められた第１動作点と第２動作点との間で出力レベルが略一定になるように増幅率を制御すること、
を特徴とするオーディオ信号増幅回路。
【請求項２】
前記第１動作点は入力信号の監視レベルに基づき定められ、前記第２動作点は録音レベルに基づき定められることを特徴とする請求項１記載のオーディオ信号増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電話機に用いられるオーディオ信号増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電話機、例えば留守番電話機の多くは、ハンズフリー通話が行えるようにスピーカホン機能を有していたり、留守時のメッセージを残すために通話録音機能を有している。スピーカホン動作時と通話録音動作時とでは、要求される音声信号の増幅特性は異なるので、図８に示すようにそれぞれの動作用に２系統のオーディオ増幅器を備えていた。
【０００３】
図８において、入力されたオーディオ信号はスイッチ１１で出力先が切り替えられる。録音動作時は増幅器１２で増幅されたのち、ＡＬＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）部１３で、出力レベルが一定となるように調整される。ＡＬＣ部１３の出力はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５に入力される。スピーカホン動作時は、オーディオ信号は増幅器１４で増幅されたのち、ＤＳＰ１５に入力される。ＤＳＰ１５は、スピーカホンによるハンズフリー通話のための処理、通話録音（留守番電話）処理などを行うためのものである。
【０００４】
従来の電話機において、通話録音とスピーカーホンの処理にＤＳＰを用いる場合、その状態に応じてゲイン設定及び補正が必要であり、図８のようにオーディオ信号を切り替えスイッチ１１で切り替えていた。
【０００５】
また、録音レベルの補正は、ＡＬＣ機能用のＩＣ等を用いて、出力レベルを一定にする方法で行っていた。ＡＬＣは小さい音を一定量まで増幅する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術において、通話録音動作用とスピーカホン動作用の２系統のオーディオ増幅器とスイッチを備えなければならず、構造が複雑であった。
【０００７】
また、従来のＡＬＣでは、電話回線からの音のようにＳ／Ｎのあまり良くない小さな音についても高い増幅率で増幅するのでノイズを過剰に増幅することになり、聞きづらくなる。例えば、特開平８−８６６９号公報には、ＡＬＣ回路の基準値以上の信号が入力されたときに、入力レベルを合わせるために入力段にレベル変換手段を持たせたものが開示されているが、Ｓ／Ｎのあまり良くない小さな音について高い増幅率で増幅し、ノイズを過剰に増幅するという問題は解決されていない。
【０００８】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、複数のオーディオ増幅回路を備える必要がなく、信号経路及び装置の構成を簡素化できるオーディオ信号増幅回路を提供することを目的とする。さらに、ゲインコントロール幅を任意に設定できて音量の増減を過剰に抑えることなく、自然に録音することができるオーディオ信号増幅回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るオーディオ信号増幅回路は、増幅特性が互いに異なる第１動作モードと第２動作モードのいずれかで動作するオーディオ信号増幅回路であって、入力されたオーディオ信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号のレベルを検出する出力レベル検出部と、前記出力レベル検出部の検出結果に基づき前記増幅器の増幅率を制御する増幅率制御部と、前記第２動作モードのときに前記増幅率制御部による増幅率の制御を停止する制御部とを備えるものである。
【００１０】
前記第１動作モードは、例えば、電話機の通話録音動作モードであり、前記第２動作モードは、例えば、電話機のスピーカホン動作モードである。
【００１１】
この発明に係るオーディオ信号増幅回路は、前記増幅率制御部が、予め定められた第１動作点と第２動作点との間で出力レベルが略一定になるように増幅率を制御するものである。
【００１２】
前記第１動作点は、例えば、入力信号の監視レベルに基づき定められ、前記第２動作点は、例えば、録音レベルに基づき定められる。
【００１３】
この発明に係るオーディオ信号増幅回路は、前記増幅率制御部が、入力されたオーディオ信号のレベルを分割する第１抵抗及び第２抵抗と、前記第２抵抗に直列接続され、前記出力レベル検出部の出力に基づき動作し、前記オーディオ信号の分割比を変化させる能動素子とを備えるものである。
【００１４】
この発明に係るオーディオ信号増幅回路は、前記制御部の制御信号に基づき、前記第１動作モードの増幅率と前記第２動作モードの増幅率との差が平均化されるように前記増幅器の増幅率を制御する第２増幅率制御部とを備えるものである。
【００１５】
増幅率を平均化するとは、オーディオ信号増幅回路の後段の処理が適切に行えるように、動作モードごとの出力信号の差を小さくすることである。動作モード毎に増幅率が異なっても、入力−出力特性の全体の平均値を小さくすることである。
【００１６】
この発明に係るオーディオ信号増幅回路は、前記第２増幅率制御部が、前記第１動作モードにおいて、前記増幅器の出力を減衰させることにより増幅率との差を平均化するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の装置の機能ブロック図を示す。この図において、ゲイン（Ｇａｉｎ）コントロール部１は、入力信号を受けて所定の増幅処理あるいは減衰処理を行うことにより、入力信号を適当なレベルに設定する。オーディオ増幅器（ａｕｄｉｏ  ＡＭＰ）２は、ゲインコントロール部１の出力を増幅し、この増幅出力をＡＬＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）出力信号として、図示しないＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）へ出力する。ＤＳＰは、この発明の実施の形態１の装置が適用される電話機において、スピーカーホンによるハンズフリー通話のための処理、通話録音（留守番電話）処理、話中信号やビジートーン信号等のラインの信号の監視処理などを行うためのものである。検波用増幅器（ＡＭＰ）３は、ＡＬＣ出力信号を増幅し出力検波部４に供給する。出力検波部４はＡＬＣ出力信号を検波し、この検波出力をゲインコントロール部１に入力する。マイコン（ＭＩＣＯＮ：マイクロコンピュータ）６は、ゲインコントロール部１に対する制御信号を生成する。なお、ゲインコントロール部１の動作については後述する。
【００１８】
図２は、図１の装置の具体的回路構成例である。ゲインコントロール部１の主要構成要素は、抵抗Ｒ１、Ｒ２とトランジスタＱ１である。トランジスタＱ１はいわば可変抵抗として機能する。したがって、オーディオ増幅器２の入力信号のレベルは抵抗値Ｒ１と抵抗値（Ｒ２＋Ｑ１）との分割比で決定される。トランジスタＱ１は、出力検波部３で検波された信号で直接制御され、電圧の分割比が変えるられる。結局、図２の出力検波部４の出力レベルによりオーディオ増幅器２の出力レベルを制御することができる。ここで、抵抗Ｒ２は制限抵抗であり、トランジスタＱ１の抵抗値が小さく（理想的にはゼロ）なっても、分割比がある限度以下にならないようにするためである。したがって、ゲインコントロール部１は設定範囲のみ出力を一定に保つように働く。また、このトランジスタＱ１をマイコン６の制御信号ＣＯＮＴでオン／オフすることで、ゲインコントロール部１の動作をオン／オフできる。このため、後述のように、オーディオ信号経路を変えずに録音時とスピーカーホン時の両方の状態に対応できる。
【００１９】
また、ゲインコントロールの設定範囲は、トランジスタＱ１に挿入する直列抵抗Ｒ２により自由に設定できる。この例では２０ｄＢに設定している。
【００２０】
ゲインコントロールが行われる場合、すなわち、ＡＬＣがＯＮの場合の入力−出力特性を図３の曲線１０１に、ＯＦＦの場合の入力−出力特性を曲線１０３にそれぞれ示す。なお、点線の曲線１０２は、抵抗Ｒ２がない場合の特性である。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１の装置の動作について説明する。この発明の実施の形態１の装置は、留守番電話として機能するために回線からの音声信号を録音する録音動作と、スピーカーとマイクを用いてハンズフリーで通話するときのスピーカーホン動作とを行う。動作が異なると、それに応じて要求性能が異なる。この発明の実施の形態１の装置はいずれの動作にも対応できるように構成されている。
【００２２】
＜録音動作＞
この装置は、ＡＬＣのゲインコントロール部に直列に抵抗Ｒ２を挿入して、ある値以上でＡＬＣをわざと働かなくする点に特徴がある。いわば、擬似ＡＬＣとでも言うべきものである。このように抵抗Ｒ２を挿入すると、音声の歪みを発生させる点で理論上はあまり好ましくない。しかし、電話機の場合は、音楽機器の場合と違い、ごく微小な歪みであれば許される。
【００２３】
本来、ＡＬＣは、入力信号のレベルの広い範囲にわたって出力レベルが一定であるように機能することが望ましい。しかし、電話機に通常のＡＬＣ動作とすると次のような問題点がある。
【００２４】
（１）ゲインが非常に高くなり、特に電話回線からの音のように始めからＳ／Ｎのあまり良くない音の場合、ノイズの過剰な増幅を生み、聞きづらくなる。
【００２５】
（２）ＤＳＰはビジートーン、話中トーンをモニタしていて、そのレベルにより動作を制御している。ＡＬＣ機能によりゲインの直線性がなくなると、ＤＳＰの動作上必要なレベル検出機能にも悪影響が出る。
【００２６】
これら（１）（２）を避けるために、オーディオ信号の系統を複数設け、必要に応じて異なるゲインで増幅することも考えられるが、それでは構成が複雑になるとともに部品点数が増え、さらに信号の切換回路とその制御回路が必要になる。
【００２７】
そこで、この発明の実施の形態１の装置では、歪み率をある程度犠牲にしつつ、ＡＬＣの働く範囲を狭くし、小入力つまり回線の遠い場合に起きる音小の場合のみ、ゲインを増加させる（減衰量を減らす）ように回路を構成する。
【００２８】
図３の特性図に基づき動作を説明する。
【００２９】
・入力レベルが−４５ｄＢｍ以下のとき
この範囲において、曲線１０１の特性は入力の増加に応じて出力が増加する直線的なものである。これは出力検波部４の検波出力は低くトランジスタＱ１はオフ状態だからである。したがって、ゲインコントロール部１の減衰量は最低であり、入力信号はあまり減衰することなく抵抗Ｒ１を介してオーディオ増幅器２に入力される。
【００３０】
・入力レベルが−４５ｄＢｍから−２５ｄＢｍのとき
この範囲において、曲線１０１の特性は入力の増加にもかかわらず出力がほぼ一定であるという平坦な特性である。入力された音声のレベルがＡＬＣ動作範囲になると、出力検波部４の検波出力によりトランジスタＱ１がオンして、入力信号のレベルに応じて減衰量が増えるからである。
【００３１】
・入力レベルが−２５ｄＢｍ以上のとき
この範囲において、曲線１０１の特性は再び直線的なものとなる。これは入力レベルがＡＬＣ動作範囲を越えると、トランジスタＱ１の抵抗値が抵抗Ｒ２に比べて小さくなり、出力検波部４の出力が増加しトランジスタＱ１の抵抗値がさらに小さくなったとしても分割比はあまり変化しないからである。このときの分割比は抵抗Ｒ１とＲ２とで決まる。このようにゲインコントロール部１の減衰量は、抵抗Ｒ２により一定の値（ＭＡＸ）以下となる。
【００３２】
上記のように入力レベルが低い領域でゲインが非常に高くなることがなくなるので、電話回線からの音のように始めからＳ／Ｎのあまり良くない音についてノイズを過剰に増幅することがなく、聞きやすくなる。
【００３３】
ところで、図３の例ではＡＬＣ範囲が、入力レベルの−４５ｄＢｍから−２５ｄＢｍであったが、これは一例である。ＡＬＣ範囲の上限（図３のＡ点）と下限（図３のＢ点）は次のような観点から決定される。
【００３４】
Ａ点は、ＤＳＰのライン入力レベルの検出限界を示す点である。ＤＳＰのレベル検出機能が正常に動作するためにはゲインの直線性が必要であるから、Ａ点がやや外側にあるようにＡＬＣ範囲を設定する。
【００３５】
Ｂ点は、録音の最適レベルを示す点である。録音状態を良く保つために、Ｂ点がやや外側にあるようにＡＬＣ範囲を設定する。
【００３６】
ところで、抵抗Ｒ２の値を変化させると第２動作モードを基準とすると図４のように特性が変化するから、抵抗Ｒ２の値を調整することによりＡＬＣ範囲を所望の範囲に設定できる。図４は、抵抗値を小さくすれば曲線１０１ａのようにＡＬＣ範囲は拡大し、逆に大きくすれば曲線１０１ｃのようにＡＬＣ範囲は縮小する。したがって、抵抗Ｒ２の値を適当に調整することにより、所望のＡＬＣ範囲を得ることができる。
【００３７】
＜スピーカホン動作＞
録音の場合のみを考えれば、図３の曲線１０１の特性でも十分な効果が得られるが、スピーカホンを動作させるときには直線的な増幅特性が望ましい。この発明の実施の形態１の装置では、同じオーディオ回路でスピーカホン動作を行い構成を簡単にかつ部品を少なくするようにした。すなわち、スピーカホン動作時は、マイコン６からの制御信号ＣＯＮＴにより、ゲインコントロール部１のトランジスタＱ１を直接オンする。するとゲインコントロール部１の減衰量はＭＡＸに固定され、ＡＬＣは機能しなくなる。したがって、入力−出力特性は図３の曲線１０３のようになり、直線的な増幅特性が得られる。
【００３８】
以上のように、マイコン６の制御により録音動作とスピーカホン動作の切り替えが可能である。したがって、オーディオ回路を共用するときでも、録音動作とスピーカホン動作の両方を適切に行うことができる。なお、録音動作とスピーカホン動作が同時に行われることは、実際上、ほとんどないと考えられる。録音動作は一般に留守番電話動作時になされ、他方、スピーカホン動作は通常の会話時になされるから、これらは別々の場合になされるのが一般的である。
【００３９】
発明の実施の形態２．
ところで、図３の特性１０１及び１０３を見ればわかるように、入力レベルの低い場合（−２５ｄＢｍ以下）において、録音動作時の特性１０１とスピーカホン時の特性１０３とで増幅特性に比較的大きな差（最大約２０ｄＢ）があるのがわかる。図３のＡ点の位置を適当に設定すればさほど影響がないと考えられるが、補正によるレベル差が極端に大きくなると、ＤＳＰによるレベル監視時において監視の入力レベルを最適に設定することが困難である。
【００４０】
そこで、ＡＬＣループ外に別途ゲイン切り替え手段を設け、ＡＬＣのゲインコントロール部１の制御信号で同時に切り替えるように構成する。ＡＬＣオフ時の特性（図３の曲線１０１）をＡＬＣオン時の特性（同図の曲線１０３）の平均付近になるように制御することにより、ＡＬＣ出力信号のレベルがＤＳＰの最適入力レベル範囲に収まるように設定する。
【００４１】
この発明の実施の形態２の装置について図５乃至図７を用いて説明する。図５及び図６において、図１及び図２と同一あるいは相当部分については同一符号を付してある。
【００４２】
図５は、この発明の実施の形態２の装置の機能ブロック図であり、ゲイン切り替え部５は、マイコン６の制御信号に基づきゲインを切り替える。
【００４３】
図６は、ゲイン切り替え部５の具体的構成の一例である。ゲイン切り替え回路５を構成するトランジスタＱ２は、ゲインコントロール部１のトランジスタＱ１と同時にオン／オフする。トランジスタＱ１がオン時、すなわちＡＬＣ機能がオフのとき、トランジスタＱ２はオフであり、オーディオ増幅器２の出力はそのまま出力される。したがって、実施の形態１（図３）の入力−出力特性１０３と実施の形態２（図７）の特性１０３はほぼ同じものとなる。他方、トランジスタＱ１がオフ時、すなわちＡＬＣ機能がオンのとき、トランジスタＱ２はオンである。このとき、オーディオ増幅器２の出力は、ゲイン切り替え部５の抵抗Ｒ３、Ｒ４により分割される。この部分の動作は、前述したゲインコントロール部１の動作とほぼ同様である。なお、抵抗Ｒ５の値は抵抗Ｒ３、Ｒ４のいずれよりもかなり大きいので、抵抗Ｒ５の影響は無視できる。
【００４４】
オーディオ増幅器２の出力は、抵抗Ｒ３、Ｒ４により所定の分割比で分割されるので、全体のゲインは下がる。例えば、図７の曲線１０４のような特性になる。図３の曲線１０１と比較すると、図７の曲線１０４は全体に約１０ｄＢだけゲインが下がっている。図３では、ＡＬＣのオン／オフにより最大２０ｄＢのゲイン差が生じたが、図７ではこれが最大１０ｄＢとなる。このように、ＡＬＣのオン／オフによるゲインの差の最大値を抑えようとすれば、ゲイン切り替え部５がないときのゲインの差の最大値の約半分を、ゲイン切り替え部５の減衰量とすればよいことがわかる。
【００４５】
ゲイン切り替え部５によるゲインの補正を行うと、ゲインコントロールのオフ時（図７の特性１０３）に比べて、小さい音（図７において約−２５ｄＢｍ以下）は大きくし、大きい音（図７において約−２０ｄＢｍ以上）は逆に小さくするように働く。ゲイン切り替え部５において、スピーカーホン時はゲインコントロールをオフ、録音時はゲインコントロールをオンとすれば最適なゲイン配分で増幅を行うことができる。
【００４６】
以上のように、この発明の実施の形態２の装置によれば、複数のオーディオ増幅回路を備える必要がないのでオーディオ信号経路切り替えが不要になり、信号経路及び装置の構成を簡素化できる。また、ゲインコントロール部１のトランジスタＱ１により、ゲインコントロール機能とＡＬＣのオン／オフ機能を同時に実現できるため部品点数が削減できる。さらに、抵抗Ｒ２の値を適当に設定することによりゲインコントロール幅を任意に設定できるため、音量の増減を過剰に抑えることなく、自然に録音することができる。
【００４７】
なお、上記の説明において電話機に適用する場合を例に挙げたが、他の用途にも適用できるのは言うまでもない。例えば、ヘッドホンステレオ等の一般のオーディオ機器、ＡＶ機器にも適用できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、増幅特性が互いに異なる第１動作モードと第２動作モードのいずれかで動作するオーディオ信号増幅回路であって、入力されたオーディオ信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号のレベルを検出する出力レベル検出部と、前記出力レベル検出部の検出結果に基づき前記増幅器の増幅率を制御する増幅率制御部と、前記第２動作モードのときに前記増幅率制御部による増幅率の制御を停止する制御部とを備え、異なる複数の動作モードで動作でき、したがって、複数のオーディオ増幅回路を備える必要がない。信号経路及び装置の構成を簡素化できる。
【００４９】
また、この発明によれば、前記増幅率制御部が、予め定められた第１動作点と第２動作点との間で出力レベルが略一定になるように増幅率を制御するので、ＡＬＣ機能による弊害を抑制し、音量の増減を過剰に抑えることなく、自然な録音あるいは通話等を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１の装置の機能ブロック図である。
【図２】発明の実施の形態１の装置の具体的な回路構成例である。
【図３】発明の実施の形態１の装置のＡＬＣ機能がオンの場合及びオフの場合の入力−出力特性図である。
【図４】発明の実施の形態１の装置における、ＡＬＣ範囲の調整方法を説明するための図である。
【図５】発明の実施の形態２の装置の機能ブロック図である。
【図６】発明の実施の形態２の装置の具体的な回路構成例である。
【図７】発明の実施の形態２の装置のＡＬＣ機能がオンの場合及びオフの場合の入力−出力特性図である。
【図８】従来の装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１  ゲインコントロール部
２  オーディオ増幅器
３  検波用増幅器
４  出力検波部
５  ゲイン切り替え部
６  制御用マイコン
【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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