CN1606383A

CN1606383A - 均衡电路

Info

Publication number: CN1606383A
Application number: CNA2004100120118A
Authority: CN
Inventors: 宫下贵重
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2005-04-13
Also published as: TW200514459A; US7466830B2; JP2005117279A; US20050074133A1; JP4002548B2; KR20050033478A

Abstract

本发明提供一种均衡电路，用于减小对有声频带的信号产生的影响，同时想放大低音区的信号。低频分量除去部(20)为了降低低音失真而输出从输入的声音信号衰减了超低音区的信号。高频提取部(22)从由低频分量除去部(20)输出的信号中提取大于或等于重放边缘频率的频率分量的信号。前级低通滤波器(40)和后级低通滤波器(46)从由低频分量除去部(20)输出的信号中提取由高频提取部(22)提取的信号以外的分量。放大部(26)放大从低频提取部(24)输出的信号。合成部(28)合成从高频提取部(22)输出的信号和从放大部(26)输出的信号。

Description

均衡电路

技术领域

本发明涉及均衡电路，特别涉及放大低音区的均衡电路。

背景技术

近年来，液晶电视接收机、等离子显示器电视接收机等，以替代CRT电视接收机的形式登场。由于这样的电视接收机的出现，加速电视接收机的大画面、薄型化。在这样的状况中，关于电视接收机中搭载的扬声器，外壳的大小或搭载位置的制约较大，特别由于外壳有变小的倾向，所以无法得到丰富的低音的重放或临场感。另一方面，一般地，人的听觉特性倾向于低音时感觉迟钝，由此，如果不将低音区的声音声压变大则有可能听不见。为了放大低音区的信号，提出级联连结两个运算放大器的前置放大器。该前置放大器也可以放大小于或等于100Hz的信号(例如参照非专利文献1)。

【专利文献1】PETER KRUGER，“Microcomputer-controlled audiopreamplifier”，ELECTRONICS & WIRELESS WORLD，1989年6月，p.584-587

但是，在现有的前置放大器中，由于放大直到非常低的频率区域的信号，所以也放大了伴随扬声器的驱动的低音失真。即使为了降低低音失真而使用中心频率被设定位100Hz左右的带通滤波器，如果是滤波器是Q值高的带通滤波器，则频率频带变窄，得不到足够的音质。另一方面，如果降低滤波器的Q值，则影响波及到大于或等于300Hz的有声频带，低音区和有声频带被同时放大，有无法得到足够的音质的倾向。而且，也考虑替代带通滤波器，用滤波器分离低音区和有声频带，放大低音区的信号之后，合成到有声频带的信号的结构。在该情况下，因为通过滤波器引起相位的翻转，在有声频带产生放大的信号和有声频带的信号的相位翻转，并且抵消相互的信号分量的现象，即所谓下落(dip)。其结果，音质下降。

发明内容

本发明鉴于这样的状况而完成，其目的在于提供一种均衡电路，一边降低对有声频带的信号的影响，一边放大低音区的信号。

本发明的某一方式为均衡电路。该电路具备：输入部，输入处理对象的信号；高频提取部，从所述输入的信号提取大于或等于根据后级设置的扬声器的重放边缘频率而决定的第一截止频率的分量的信号；低频提取部，按照用于从所述输入的信号中除去大于或等于应该由扬声器重放的声音信号的频率的分量的衰减斜率，从所述输入的信号中提取小于或等于根据所述第一截止频率和应该由所述扬声器重放的声音信号的频率而决定的第二截止频率的分量的信号；放大部，放大小于或等于所述提取的第二截止频率的分量的信号；以及合成部，合成所述放大的信号和大于或等于所述提取的第一截止频率的分量的信号。再该电路中，低频提取部具有：第一低通滤波器，通过第一滤波器阶数(filter order)比对应于所述衰减斜率的滤波器阶数小而通过频率小于或等于比所述第二截止频率还小频率的分量的信号；以及第二低通滤波器，通过第二滤波器阶数比所述第一滤波器阶数大而通过频率小于或等于比所述第二截止频率还大的频率的分量的信号，对于所述输入的信号，将使其通过所述第一低通滤波器之后，再通过第二低通滤波器。

“扬声器的重放边缘频率”是扬声器的输出变小的一方的频率中的低频率。“应该在扬声器中重放的声音信号的频率”是设计者应该设定的设计值。“根据第一截止频率和应该通过扬声器重放的声音信号的频率来决定”包含由决定的规则决定的情况，但是由此之外也包含通过实验结果决定的情况。

通过以上的装置，由于低频提取部使用阶数小的两个滤波器提取信号的低频分量，所以相位的翻转变小，且信号的高频分量和相位差变小，所以合成的情况的下落变小。

也可以进一步具备：低频分量除去部，根据应该通过扬声器重放的最低频率，从输入的信号提取大于或等于确定的第三截止频率的分量的信号；以及分支部，将提取的大于或等于第三截止频率的分量的信号分别输入高频提取部和低频提取部。低频提取部也可以将从对应于衰减斜率的滤波器阶数减去第一滤波器阶数后的值作为第二滤波器阶数。

本发明的其它的方式也是均衡电路。该电路具备：输入部，输入处理对象的多个信号；高频提取部，从所述输入的多个信号中分别提取大于或等于根据后级设置的扬声器的重放边缘频率而决定的第一截止频率的分量的多个信号；低频提取部，按照用于从所述输入的多个信号中分别除去大于或等于应该由扬声器重放的声音信号的频率的分量的衰减斜率，从所述输入的多个信号中提取小于或等于根据所述第一截止频率和应该由所述扬声器重放的声音信号而决定的第二截止频率的分量的信号；放大部，放大小于或等于所述提取的第二截止频率的分量的信号；以及合成部，对于大于或等于所述提取的第一截止频率的分量的多个信号的每一个，分别合成所述放大的信号。在该电路中，低频提取部具有：第一低通滤波器，通过第一滤波器阶数比对应于所述衰减斜率的滤波器阶数小而通过频率小于或等于比所述第二截止频率还小频率的分量的信号；以及第二低通滤波器，通过第二滤波器阶数比所述第一滤波器阶数大而通过频率小于或等于比所述第二截止频率还大的频率的分量的信号，对于所述输入的多个信号，使其分别通过所述第一低通滤波器，合成分别通过所述第一低通滤波器的多个信号之后，再通过所述第二低通滤波器。

通过以上的装置，由于低频提取部使用阶数小的两个滤波器提取信号的低频分量，所以相位的翻转变小，且信号的高频分量和相位差变小，所以合成的情况的下落变小，同时也可以对应立体声信号。

也可以进一步具备：低频分量除去部，根据应该通过扬声器重放的最低频率，从输入的多个信号分别提取大于或等于决定的第三截止频率的分量的多个信号；以及分支部，将提取的大于或等于第三截止频率的分量的多个信号分别输入高频提取部和低频提取部。低频提取部也可以将从对应于衰减斜率的滤波器阶数减去第一滤波器阶数后的值作为第二滤波器阶数。低频提取部具备从合成的信号至少除去直流分量的高通滤波器，低频提取部也可以不使除去了直流分量的信号传输过第二低通滤波器。低频提取部也可以具备从传输过第二低通滤波器的信号至少除去直流分量的高通滤波器。也可以进一步具备控制应该由低频提取部提取的信号的特性的控制部。也可以进一步具备控制应该由高频提取部提取的信号的特性的控制部。进一步具备：接收部，接收来自用户的关于应该由低频提取部或者高频提取部提取的信号的特性的指示；以及变换部，将接收的指示变换为数字数据字(digital data word)，也可以控制部根据变换的数字数据字控制应该提取的信号的特性。也可以进一步具备从合成部输出的多个信号和从低频提取部输出的信号的输出部。

另外，以上的构成元件的任意的组合，以及将本发明的表达方式在方法、装置系统等之间变换的产物，对本发明的方式也有效。

附图说明

图1是表示实施例的声音输出装置的结构的图。

图2是表示图1的均衡电路的频率特性的图。

图3是表示图1的均衡电路的结构的图。

图4是对于图1的前级低通滤波器和后级低通滤波器中的相位偏移的频率特性。

图5(a)～图5(c)是表示均衡电路的频率特性的图。

具体实施方式

在具体说明本发明之前概要叙述。本发明的实施方式涉及以薄型的电视接收机重放声音的声音重放装置。另外，在薄型的电视接收装置的形状的制约上，将声音重放装置中包含的扬声器的外壳设为小的，其结果，重放边缘频率提高。本实施方式的声音重放装置以低音音质的提高为目的，所以比重放边缘频率低的频率信号也有必要以某一程度的声压输出，其反面，希望抑制低音区中的低频区域中包含的低音失真的声压。为了解决以上的课题，声音重放装置包含均衡电路。均衡电路解决所述的计数课题，同时以降低对有声区域的影响以及下落为目的，如以下工作。输入对应于立体声输出的多个信号，除去输入的多个信号的低音区。由此防止低音失真。除去了低音失真的多个信号被输入高频提取部和低频提取部中。

在高频提取部中提取大于或等于重放边缘频率的分量的信号。即，提取没有必要用均衡电路校正的信号。另一方面，低频提取部提取应该由均衡电路放大的低音区的信号。此时，使用设定为对高频端的有声区域没有影响的截止频率和衰减斜率的陡峭的特性的滤波器。进而，为了降低下落，即减小与来自高频提取部的输出信号的相位差，不使用对应于必需的衰减斜率的滤波器阶数的滤波器，使用比这些滤波器阶数低的两个滤波器(以下，称为“第一低通滤波器”和“第二低通滤波器”)(以下，将这些滤波器阶数称为“第一滤波器阶数”和“第二滤波器阶数”，这里将第一滤波器阶数设为比第二滤波器阶数小)。进而，在第一低通滤波器中，设定比低频提取部的截止频率低的截止频率，在第二低通滤波器中，设定比低频提取部的截止频率高的截止频率。

在这样的结构中，在低频提取部中，对于输入的信号，使其通过第一低通滤波器之后，再通过第二低通滤波器。另外，在低频提取部中，以电路规模的削减为目的，合成输入的信号并进行所述的处理。低频提取部的输出信号被放大之后，被合成到高频提取部的多个输出信号中，并被从扬声器输出。

图1表示实施例的声音输出装置100的结构。声音输出装置100包含重放电路10、均衡电路12、放大部14、扬声器16。另外，声音输出装置100可以是可以其自身单独重放音乐的小型激光唱片播放机等音乐重放装置，也可以包含于电视接收装置中并重放声音。

重放电路10根据决定的数据重放声音。例如，在电视接收机中，提取接收的数据中包含的声音数据，并将该声音数据作为电气信号输出。而且，在小型激光唱片播放机中，将小型激光唱片中记录的音乐数据拾音(pick up)，并将该音乐数据作为电气信号输出。图中输出的信号被表示为在一个信号线中传送，不限于此，为了立体声重放，也可以是区别右侧的声音和左侧的声音的两个信号。

扬声器16最终输出声音，以便用户可以听到。这里，为了说明的简化，将扬声器16的重放边缘频率设为100Hz。一般地，扬声器16可以将比重放边缘频率大的频率的信号通过某一程度的声压输出，但是另一方面，输出小于或等于重放边缘频率的频率(以下，称作“低音区”)的信号时的声压在频率下降的同时急剧下降。另外，在扬声器16的前级设置用于放大信号的放大部14。而且，在图中表示一个扬声器16，但是在这里，设为通过对应于立体声重放的两个扬声器16和对应于低音重放的一个扬声器16的组合的结构。

均衡电路12，为了提高声音输出装置100中的低音重放能力，为了提高应该由扬声器16重放的低音区的信号的声压，而预先放大低音区的信号。即，将与扬声器16的频率特性相反的频率特性赋予信号。但是，为了降低在大约10Hz出现的低音失真，应该出现低音失真的频率(以下称为“超低音区”)的分量的信号不放大。另外，将应该在低音区放大的频率频带宽度称为“低音重放频带”。这里，为了提高低音的音质，低音重放频带越大越好。而且，均衡电路12，放大低音区的信号，但是工作以便降低对有声区域的信号的音响。

图2表示均衡电路12的频率特性。图中的实线是均衡电路12的频率特性。另一方面，图中的虚线是不具有后述的均衡电路12的结构的均衡器的频率特性。这里，“P1”是“重放边缘频率”，“R1”是“有声频带”，“R2”是“低音区”，“R3”是“超低音区”，“R4”和“R5”是“低音重放区域”。另外，在说明了均衡电路12的结构之后，在后面叙述图2中表示的均衡电路12的特性。

图3表示均衡电路12的结构。均衡电路12包含：总称为低频分量除去部20的第一低频分量除去部20a、第二低频分量除去部20b；总称为高频提取部22的第一高频提取部22a、第二高频提取部22b；低频提取部24；放大部26；以及总称为合成部28的第一合成部28a、第二合成部28b；缓冲器30；缓冲器32；缓冲器34；控制部50。而且，低频提取部24包含：总称为前级低通滤波器40的第一前级低通滤波器40a、第二前级低通滤波器40b；合成部42；高通滤波器44；后级低通滤波器46。这里，在均衡电路12中，为了立体声重放，从重放电路10输入右侧的声音信号和左侧的声音信号。

低频分量除去部20，为了降低低音失真，而输出从输入的声音信号衰减了超低音区的信号。这里，使用将应该由扬声器16重放的最低的频率设定为截止频率的一次高通滤波器。

高频提取部22从低频分量除去部20输出的信号中提取大于或等于重放边缘频率的频率分量的信号。即，可以没有问题地由扬声器16重放的频率区域的信号，所以提取基本上不作为处理对象的信号。这里，使用将重放边缘频率设定为截止频率的二次的高通滤波器。

前级低通滤波器40和后级低通滤波器46从低频分量除去部20输出的信号中提取由高频提取部22提取的信号以外的分量。为了使扬声器16中的低音重放能力提高，所以放大该信号。作为包含前级低通滤波器40和后级低通滤波器46的低频提取部24的截止频率(以下，称作“分离用截止频率”)应该基于重放边缘频率和有声频带被确定，被决定为最终从均衡电路12输出的信号的频率特性成为图2的实线。这里，按照实验结果等，预先设定适当的分离用截止频率。而且，配合分离用截止频率，低频提取部24的衰减斜率被指定为从低频提取部24输出的信号影响不到从高频提取部22输出的信号，这里，该衰减斜率以及与其对应的低通滤波器的滤波器阶数(以下，称为“最终滤波器阶数”)按照实验结果预先被设定。

前级低通滤波器40的截止频率设定为比分离用截止频率低的截止频率，后级低通滤波器46的截止频率设定为比分离用截止频率高的截止频率。这里，由于将分离用截止频率设定为“比重放边缘频率高的频率”，所以将前级低通滤波器40的截止频率设定为“重复边缘频率”。另一方面，前级低通滤波器40的滤波器阶数设定为比最终滤波器阶数小的第一滤波器阶数，后级低通滤波器46的滤波器阶数设定为比最终滤波器阶数小的第二滤波器阶数。这里，第一滤波器阶数比第二滤波器阶数小，并且设定为第一滤波器阶数和第二滤波器阶数的和称为最终滤波器阶数。这里，为了满足被设为必需的最终滤波器阶数的“5次”，将第一滤波器阶数设为“2”，将第二滤波器阶数设为“3”。另外，如果降低低频分量除去部20的截止频率，并提高低频提取部24的分离用截止频率来设定，则可以扩展低音重放频带。

从低频分量除去部20输出的信号，依次通过前级低通滤波器40、后级低通滤波器46。另外，合成部42合成前级低通滤波器40的输出。这是因为，由于在低音中声象定位停留在中央，因此在合计状态进行信号处理也没有问题。高通滤波器44除去有时在由合成部42合成的信号中包含的直流分量。这里，与低频分量除去部20相同，使用应该由扬声器16将重放的最低频率设定为截止频率的一次的高通滤波器。

放大部26放大从低频提取部24输出的信号。合成部28将从高频提取部22输出的信号和从放大部26输出的信号合成。缓冲器30缓冲由第一合成部28a合成的信号，缓冲器32缓冲由放大部26放大的信号，缓冲器34缓冲由第二合成部28b合成的信号。最终，作为左侧的输出从缓冲器30输出信号，作为右侧的输出从缓冲器34输出信号，作为低音的输出从缓冲器32输出信号。

控制部50经由未图示的输入接口，从用户接收关于高频提取部22、前级低通滤波器40、高通滤波器44、后级低通滤波器46的截止频率、Q值、增益等应该由高频提取部22或低频提取部24提取的信号的特性的指示。进而，将该指示变换为决定的数字数据字之后，基于该数字数据字电子控制高频提取部22、前级低通滤波器40、高通滤波器44、后级低通滤波器46的设定。

图4是对于前级低通滤波器40和后级低通滤波器46中的相位偏移的频率特性。这里，为了容易地进行说明，将对应于前级低通滤波器40的滤波器的阶数设定为“一阶”，并将对应于后级低通滤波器46的滤波器的阶数设为“二阶”时的相位特性用实线表示。另一方面，将高阶数的滤波器设为“三阶”时的相位特性用虚线表示。而且，图中的频率“f0”是三阶的滤波器的截止频率，频率“f1”是对应于前级低通滤波器40的一阶的滤波器的截止频率，频率“f2”是对应于后级低通滤波器46的二阶的滤波器的截止频率。如图所示，通过将截止频率不同的滤波器阶数低的滤波器组合，可以减小相位偏移。进而，在滤波器的组合中，如果将滤波器阶数低的一方的滤波器的截止频率设为更小，则可以进一步减小低频的相位偏移。另一方面，高频的相位偏移变大，但是如图2所示，整个有声频带的高频率中，由于使来自低频提取部24的输出增益变小，所以这样的相位偏移的影响小。

图5(a)-图5(c)表示均衡电路12的频率特性。图5(a)表示图3的“P10”中的频率特性，即高频提取部22的输出信号的频率特性。而且，图5(b)表示图3的“P11”中的频率特性，即放大部26的输出信号的频率特性。图5(c)表示图3的“P12”中的频率特性，即缓冲器30的输出信号的频率特性。如图所示，图5(c)以合成图5(a)和图5(b)的形式得到。其结果，如图5(b)那样超低音区的增益小，低音重放区域宽。而且，通过图5(a)和图5(c)的比较，很明显，对有声频带的影响减小，下落也小。进而，再图2中用实线表示与图5(c)相同的频率特性。和虚线的频率特性相比，超低音区的增益减小，低音重放频带扩大，对有声频带的影响小，下落也小。

按照本发明的实施例，用于分离放大对象的信号的低通滤波器由滤波器阶数低的多个滤波器组合构成，所以和不成为放大对象的信号的相位差变小，下落变小。而且，由于通过用于除去超低音区的高通滤波器和用于分离放大对象的信号的低通滤波器构成，所以可以扩大低音重放区域。而且，因为由衰减斜率大的滤波器构成用于分离放大对象的信号的低通滤波器，所以可以减小对有声频带的影响。而且，由于对合成的信号进行与低音区相关的处理，所以可以削减电路规模。

以上根据实施例说明了本发明的实施例。实施方式是例示，这些各构成元件或各处里过程的组合中可以有各种的失真例，而且这样的失真例也属于本发明的范围，这些本领域的技术人员应该理解。

在本实施例中，依次排列高通滤波器44和后级低通滤波器46而构成低频提取部24。但是不仅限于此，例如，可以依次排列后级低通滤波器46和高通滤波器44，而且也可以通过具有同样特性的带通滤波器构成。按照本失真例，通过不同的电路结构得到相同的特性。换言之，只要得到希望的特性就可以。

在本实施例中，均衡电路12输入多个信号，并输出多个信号。但是不仅限于此，例如，输入一个信号，并输出一个信号也可以。在这种情况下，只要低频分量除去部20、高频提取部22、前级低通滤波器40、合成部28的每一个包含一个构成元件就可以。而且，没有合成部42也可以。按照本失真例，可以进一步减小电路结构。换言之，根据是立体声重放声音，还是单声道重放声音，是要是适于其的结构就可以。

Claims

1.一种均衡电路，其特征在于：

该电路具备：

输入部，输入处理对象的信号；

高频提取部，从所述输入的信号提取大于或等于根据后级设置的扬声器的重放边缘频率而决定的第一截止频率的分量的信号；

低频提取部，按照用于从所述输入的信号中除去大于或等于应该由扬声器重放的声音信号的频率的分量的衰减斜率，从所述输入的信号中提取小于或等于根据所述第一截止频率和应该由所述扬声器重放的声音信号的频率而决定的第二截止频率的分量的信号；

放大部，放大小于或等于所述提取的第二截止频率分量的信号；以及

合成部，合成所述放大的信号和大于或等于所述提取的第一截止频率的分量的信号，

所述低频提取部具有：第一低通滤波器，通过第一滤波器阶数比对应于所述衰减斜率的滤波器阶数小而通过频率小于或等于比所述第二截止频率还小的频率分量的信号；以及第二低通滤波器，通过第二滤波器阶数比所述第一滤波器阶数大而通过频率小于或等于比所述第二截止频率还大的频率分量的信号，对于所述输入的信号，将使其通过所述第一低通滤波器之后，再通过第二低通滤波器。

2.一种均衡电路，其特征在于：

该电路具备：

输入部，输入处理对象的多个信号；

高频提取部，从所述输入的多个信号中分别提取大于或等于根据后级设置的扬声器的重放边缘频率而决定的第一截止频率分量的多个信号；

低频提取部，按照用于从所述输入的多个信号中分别除去大于或等于应该由扬声器重放的声音信号的频率的分量的衰减斜率，从所述输入的多个信号中提取小于或等于根据所述第一截止频率和应该由所述扬声器重放的声音信号而决定的第二截止频率分量的信号；

合成部，对于大于或等于所述提取的第一截止频率分量的多个信号的每一个，分别合成所述放大的信号，

所述低频提取部具有：第一低通滤波器，通过第一滤波器阶数比对应于所述衰减斜率的滤波器阶数小而通过频率小于或等于比所述第二截止频率还小的频率分量的信号；以及第二低通滤波器，通过第二滤波器阶数比所述第一滤波器阶数大而通过频率小于或等于比所述第二截止频率还大的频率分量的信号，对于所述输入的多个信号，使其分别通过所述第一低通滤波器，合成分别通过所述第一低通滤波器的多个信号之后，再通过所述第二低通滤波器。

3.如权利要求2所述的均衡电路，其特征在于，该电路还具备：

低频分量除去部，从所述输入的多个信号中分别提取大于或等于根据应该由扬声器重放的最低频率而决定的第三截止频率的分量的多个信号；以及

分支部，将大于或等于所述提取的第三截止频率的分量的多个信号分别输入到所述高频提取部和所述低频提取部。

4.如权利要求2所述的均衡电路，其特征在于：

所述低频提取部将从对应于所述衰减斜率的滤波器阶数减去所述第一滤波器阶数后的值作为所述第二滤波器阶数。

5.如权利要求3所述的均衡电路，其特征在于：

6.如权利要求2所述的均衡电路，其特征在于：

所述低频提取部具备从所述合成的信号至少除去直流分量的高通滤波器，

所述低频提取部使除去了所述直流分量的信号通过所述第二低通滤波器。

7.如权利要求3所述的均衡电路，其特征在于：

8.如权利要求4所述的均衡电路，其特征在于：

9.如权利要求2所述的均衡电路，其特征在于：

所述低频提取部具备从通过所述第二低通滤波器的信号中至少除去直流分量的高通滤波器。

10.如权利要求3所述的均衡电路，其特征在于：

11.如权利要求4所述的均衡电路，其特征在于：

12.如权利要求2所述的均衡电路，其特征在于：

该电路还具备控制应该由所述低频提取部提取的信号的特性的控制部。

13.如权利要求3所述的均衡电路，其特征在于：

14.如权利要求2所述的均衡电路，其特征在于：

该电路还具备控制应该由所述高频提取部提取的信号的特性的控制部。

15.如权利要求3所述的均衡电路，其特征在于：

16.如权利要求12所述的均衡电路，其特征在于：

该电路还具备：

接收部，接收来自用户的关于应该由所述低频提取部或者所述高频提取部提取的信号的特性的指示；以及

变换部，将所述接收的指示变换为数字数据字，

所述控制部根据所述变换的数字数据字控制所述应该提取的信号的特性。

17.如权利要求14所述的均衡电路，其特征在于：

该电路还具备：

变换部，将所述接收的指示变换为数字数据字，

18.如权利要求2所述的均衡电路，其特征在于：

该电路还具备分别输出从所述合成部输出的多个信号和从所述低频提取部输出的信号的输出部。