JP2000106511A

JP2000106511A - パワーアンプｉｃ

Info

Publication number: JP2000106511A
Application number: JP10274525A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Maeda; 正利前田; Ritsuji Takeshita; 律司竹下; Daisuke Iijima; 大輔飯島
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】クリップによる音質悪化を効果的に抑制しつ
つ、オーディオ再生システムにおいてもっとも重要な音
の強弱コントラスト演出性能を確保して、臨場感溢れる
音響再生を可能にする。【解決手段】パワー増幅回路の出力がクリップ状態に
なったときだけ検出出力を生成するクリップ検出回路
と、このクリップ検出回路の検出出力を所定の時定数で
直流電圧に変換する直流化回路と、上記パワー増幅回路
の入力信号伝達経路に介在することによりその入力信号
の伝達利得を可変制御する可変利得回路とを有し、上記
直流化回路の出力を上記可変利得回路に制御信号として
与えることにより、上記クリップ検出回路がクリップを
検出したときだけ、その検出出力に応じて上記伝達利得
の抑制を行わせるような選択性利得制御ループを形成す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワーアンプＩＣ
（半導体集積回路装置）、さらにはオーディオ用パワー
アンプＩＣに適用して有効な技術に関するものであっ
て、たとえば自動車に搭載して使用するカーオーディオ
システムに利用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カーオーディオシステムに使用するパワ
ーアンプＩＣは、その動作電源を車載バッテリから取る
ため、たとえばＤＣ１２Ｖといった低電源電圧下でも高
出力が得られるような工夫が必要となる。

【０００３】負荷条件すなわちスピーカのインピーダン
スが同じである場合、アンプの出力信号電圧振幅が大き
いほど高出力が得られる。しかし、そのアンプの出力信
号電圧振幅は電源電圧などによって制限される。アンプ
の出力信号電圧が電源電圧などによる制限を越えて振幅
しようとすると、その出力信号電圧波形の尖塔部分がカ
ットされて、いわゆるクリップが生じる。このクリップ
は耳障りな雑音となって聴取される。

【０００４】さらに、アンプの出力素子にバイポーラト
ランジスタを用いた場合は、上記クリップ波形のほか
に、クリップ時におけるバイポーラトランジスタの過飽
和動作による異常波形が加わって、音質がさらに悪化す
るという問題が生じる。

【０００５】オーディオ用パワーアンプでは再生音の聴
感が重視されるが、この聴感とくに音楽再生での聴感は
アンプ出力に依存するところが大きい。高出力のアンプ
ほど音の強弱コントラスト演出が可能になって、いわゆ
るメリハリの効いた臨場感が得やすいからである。

【０００６】しかし、高出力を得るためにはアンプの出
力信号電圧振幅を大きくする必要があるが、その出力信
号電圧振幅を大きくするとクリップが生じやすくなって
聴感を損なう、という背反が生じる。

【０００７】上述した背反を克服するために、従来にお
いては、（１）アンプの出力信号電圧振幅を平均化する
ようなＡＧＣ（自動利得制御）をかける、（２）出力素
子にバイポーラトランジスタを用いた場合は、そのバイ
ポーラトランジスタのベース入力信号を負帰還制御する
ことにより、そのバイポーラトランジスタの過飽和動作
を抑制する、といった技術が提供されている。

【０００８】（１）の技術は、アンプ出力信号電圧の時
間平均値を検出し、この検出値が一定となるようにアン
プの利得をフィードバック制御することにより、そのア
ンプの平均出力値を一定に維持しつつ、そのアンプ出力
信号電圧の尖塔値をクリップレベル以下に抑えるように
したもので、たとえば自動レベル調整機能（ＡＬＣ）付
の磁気テープ録音用アンプなどに採用されている。

【０００９】（２）の技術は、クリップの発生そのもの
を抑えることが目的ではないが、出力クリップ時にバイ
ポーラトランジスタが飽和することにより生じる異常波
形を抑える効果、つまりクリップに伴う音質悪化を緩和
させる効果はある（特開昭４９−７７５５７号公報参
照）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。

【００１１】すなわち、上述した（１）の技術では、ア
ンプの出力信号電圧波形が不自然に圧縮され、小振幅信
号の信号ほど振幅伸張されて出力される一方、大振幅の
信号ほど振幅圧縮されて出力される。この結果、耳障り
なクリップは少なくできるものの、音の強弱コントラス
トいわゆるメリハリが失われて、臨場感（ダイナミック
感）のある音響再生ができなくなってしまうという問題
か生じる。この音の強弱コントラストは、音楽再生を主
とするオーディオ用パワーアンプではもっとも重視され
る性能であって、アンプの高出力化もそのためと言って
よい。

【００１２】また、上述した（２）の技術では、クリッ
プに伴う音質悪化の緩和には効果があるが、クリップそ
のものを効果的に抑制することはできないという問題が
あった。

【００１３】本発明の目的は、たとえば１２Ｖといった
低電圧電源下でも、クリップによる音質悪化を効果的に
抑制しつつ、オーディオ再生システムにおいてもっとも
重要な音の強弱コントラスト演出性能を確保して、臨場
感溢れる音響再生を可能にする、という技術を提供する
ことにある。

【００１４】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１６】すなわち、第１の手段は、オーディオ信号
をパワー増幅するパワー増幅回路を内蔵するとともに、
上記パワー増幅回路の入力信号を外部から取り入れるた
めの入力端子と、上記パワー増幅回路の出力信号を外部
へ取り出すための出力端子とを備えたオーディオ用パワ
ーアンプＩＣにあって、上記パワー増幅回路の出力がク
リップ状態になったときだけ検出出力を生成するクリッ
プ検出回路と、このクリップ検出回路の検出出力を所定
の時定数で直流電圧に変換する直流化回路と、上記パワ
ー増幅回路の入力信号伝達経路に介在することによりそ
の入力信号の伝達利得を可変制御する可変利得回路とを
有し、上記直流化回路の出力を上記可変利得回路に制御
信号として与えることにより、上記クリップ検出回路が
クリップを検出したときだけ、その検出出力に応じて上
記伝達利得の抑制を行わせるような選択性利得制御ルー
プを形成するというものである（第１発明）。

【００１７】第２の手段は、上記第１の手段において、
可変利得回路の制御信号を外部から取り入れるための制
御端子と、パワー増幅回路の入力信号を上記可変利得回
路を通さずに外部から取り入れるための第２の入力端子
とを備えるというものである（第２発明）。

【００１８】第３の手段は、上記第１または第２の手段
において、パワー増幅回路の出力信号電圧が所定範囲を
越えたか否かを検出する電圧検出手段によってクリップ
検出回路を構成するというものである（第３発明）。

【００１９】第４の発明は、上記第１から第３のいずれ
かの手段において、正相入力と逆相入力間を同電位に仮
想短絡するような電圧負帰還がかけられている差動入力
形式のパワー増幅回路を使用するとともに、上記正相入
力と逆相入力間が同電位に仮想短絡されているか否かを
検出する電圧検出手段によってクリップ検出回路を構成
するというものである（第４発明）。

【００２０】第５の発明は、上記第１から第４のいずれ
かの手段において、入力信号電圧を利得０ｄＢで同相伝
達するように負帰還がかけられたパワー増幅回路を使用
するとともに、このパワー増幅回路の入力信号電圧と出
力信号電圧間の電圧差を検出する電圧検出手段によって
クリップ検出回路を構成するというものである（第５発
明）。

【００２１】第６の発明は、上記第１から第５のいずれ
かの手段において、パワー増幅回路の出力がクリップ状
態になったときだけ能動レベルとなる２値検出出力を生
成するクリップ検出回路とともに、上記２値検出出力が
能動レベルとなったときに容量素子を急速充電し、かつ
上記２値検出レベルが非能動レベルに戻ったときに上記
容量素子を緩速放電させることにより、その容量素子か
ら上記クリップ状態に応じて変化する直流電圧を得るよ
うにした直流化回路を備えるというものである（第６発
明）。

【００２２】上述した手段によれば、クリップレベル以
下の出力波形を不自然に圧縮することなく、クリップの
発生だけを効果的に抑制することができる。

【００２３】これにより、たとえば１２Ｖといった低電
圧電源下でも、クリップによる音質悪化を効果的に抑制
しつつ、オーディオ再生システムにおいてもっとも重要
な音の強弱コントラスト演出性能を確保して、臨場感溢
れる音響再生を可能にする、という目的が達成される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様を
図面を参照しながら説明する。

【００２５】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。

【００２６】図１は本発明の技術が適用されたパワーア
ンプＩＣの一実施態様を示す。

【００２７】同図に示すパワーアンプＩＣ１００は単一
のシリコン半導体チップにオーディオ用パワーアンプを
集積形成（モノリシックＩＣ化）したものであって、パ
ワー増幅回路１、クリップ検出回路２、直流化回路３、
ＶＣＡ（電圧制御可変利得増幅器）４などが集積形成
（オンチップ形成）されている。

【００２８】また、外部端子として、電源端子（Ｖｃ
ｃ，ＧＮＤ）１０１，１０２、オーディオ入力端子（Ｖ
ｉｎ）１０３、オーディオ出力端子（Ｖｏｕｔ）１０
４、外づけ端子１０５などが設けられている。入力端子
１０３には、たとえばＣＤ再生デッキやラジオチューナ
などのオーディオ信号源が接続される。出力端子１０４
には負荷であるスピーカＳＰが接続される。

【００２９】パワー増幅回路１は、出力素子としてバイ
ポーラトランジスタＱ１，Ｑ２を用いたプッシュプル出
力段１１、位相分割およびバイアス回路を含む前段駆動
回路１２、入力部を形成する差動増幅回路１３などによ
り構成されている。このパワー増幅回路１は、出力信号
Ｖｏｕｔを差動増幅回路１３の反転入力（−）側に電圧
負帰還させる帰還回路（抵抗等）Ｚｆにより、入力信号
Ｖｉｎを電圧利得０ｄＢで同相伝達するように動作させ
られる。

【００３０】クリップ検出回路２は、パワー増幅回路１
の出力（Ｖｏｕｔ）がクリップ状態になったときだけ検
出出力Ｄｐを生成する。この検出出力Ｄｐは２値パルス
信号であって、上記クリップ状態のときだけハイレベル
（能動レベル）となる。

【００３１】直流化回路３は、ダイオードＤ１、容量素
子Ｃ１、抵抗Ｒ１により構成され、２値クリップ検出出
力Ｄｐを所定の時定数で直流電圧に変換する。すなわ
ち、直流化クリップ検出電圧Ｖｐに変換する。

【００３２】つまり、クリップ検出回路２の検出出力Ｄ
ｐがハイレベル（能動レベル）となると、このハイレベ
ルの能動出力がダイオードＤ１の順方向を通して容量素
子Ｃ１に印加されることにより、その容量素子Ｃ１が急
速充電される。他方、上記検出出力Ｄｐがハイレベル
（能動レベル）からロウレベル（非能動レベル）に戻る
と、容量素子Ｃ１は、充電電流の供給が遮断されるとと
もに、抵抗Ｒ１を通してゆっくりと放電（緩速放電）さ
れる。これにより、その容量素子Ｃ１からは、上記クリ
ップ状態に応じて変化する直流化クリップ検出電圧Ｖｐ
が得られる。

【００３３】この場合、ダイオードＤ１は、容量素子Ｃ
１の充電電荷がクリップ検出回路２側へ逆流して放電さ
れるのを阻止する。抵抗Ｒ１は容量素子Ｃ１と並列に接
続され、クリップ検出回路２の検出出力Ｄｐがロウレベ
ルになったときの容量素子Ｃ１の放電時定数を定める。
容量素子Ｃ１と抵抗Ｒ１は端子１０５を介して外づけさ
れている。

【００３４】ＶＣＡ４は、パワー増幅回路１の入力信号
伝達経路に介在することにより、その入力信号の伝達利
得を可変制御する可変利得回路を構成する。このＶＣＡ
４は、クリップ検出回路２がクリップ状態を検出しない
非検出状態が続く定常状態において０ｄＢの伝達利得
（増幅率１）を保持する一方、クリップ検出回路２がク
リップ状態を検出した検出状態のときに、直流化回路３
の検出電圧Ｖｐにより伝達利得が０ｄＢ以下に可変制御
されるように構成されている。

【００３５】このように、直流化回路３の出力信号電圧
ＶｐをＶＣＡ４に利得制御信号として与えることによ
り、クリップ検出回路２がクリップを検出したときだ
け、その検出出力Ｄｐに応じてＶＣＡ４の伝達利得の抑
制を行わせる選択性利得制御ループが形成されるように
なっている。

【００３６】図２は、図１に示したパワーアンプＩＣの
要部における動作波形チャートを示す。

【００３７】図１および図２において、入力端子１０３
から与えられる入力信号Ｖｉｎの電圧振幅がパワー増幅
回路１のダイナミックレンジを越えると、パワー増幅回
路１の出力信号Ｖｏｕｔは、電源電圧（Ｖｃｃ−ＧＮ
Ｄ）などにより決められる一定レベル（Ｅｏ１−Ｅｏ
２）のところで電圧の振幅が制限されることにより、尖
塔部分がカットされたクリップ波形を呈するようにな
る。つまり、出力クリップ状態が生じる。

【００３８】この出力クリップ状態が生じると、そのク
リップの程度に応じたパルス幅を有するクリップ検出出
力電流Ｉｐが、クリップ検出回路３からダイオードＤ１
を介して容量素子Ｃ１に充電されるようになる。

【００３９】これにより、直流化回路４からは、上記ク
リップの程度に応じた直流電圧すなわち直流化クリップ
検出電圧Ｖｐが出力されるようになり、これがＶＣＡ４
に利得制御信号として与えられるようになる。

【００４０】直流化クリップ検出電圧Ｖｐが与えられる
ようになったＶＣＡ４は、その検出電圧Ｖｐに応じて伝
達利得が負方向（＜０ｄＢ）に低減され、上記クリップ
検出電流Ｉｐのパルス幅が限りなくゼロに近づいたとこ
ろで安定するようになる。つまり、パワー増幅回路１の
出力信号波形のピーク値（尖塔値）をクリップレベル
（Ｅｏ１−Ｅｏ２）まで引き下げるようなフィードバッ
ク制御が行われる。この場合、そのフィードバック制御
動作の立ち上がりと立ち下がりは、直流化回路３をなす
容量素子Ｃ１の充電時定数と放電時定数によって、それ
ぞれに設定することができる。

【００４１】入力信号Ｖｉｎの電圧振幅がパワー増幅回
路１のダイナミックレンジ内に収まるようになると、ク
リップ検出回路２が非検出状態となることにより、上記
フィードバック制御は動作しなくなる。これにより、入
力信号Ｖｉｎの電圧振幅が上記ダイナミックレンジ内に
ある間は、ＶＣＡ４は一定の伝達利得（０ｄＢ）を保ち
続け、入力信号Ｖｉｎはそのままパワー増幅回路１に入
力される。つまり、ＶＣＡ４による利得抑制がなくても
出力クリップが生じない場合、入力信号Ｖｉｎは、利得
制御による振幅圧縮や振幅伸張を受けることなくパワー
増幅されて出力される。したがって、音の強弱コントラ
ストいわゆるメリハリは失われず、クリップの発生だけ
が選択的に抑制されることになる。

【００４２】以上のようにして、クリップレベル以下の
出力波形を不自然に圧縮することなく、クリップの発生
だけを効果的に抑制することができる。これにより、た
とえば１２Ｖといった低電圧電源下でも、クリップによ
る音質悪化を効果的に抑制しつつ、オーディオ再生シス
テムにおいてもっとも重要な音の強弱コントラスト演出
性能を確保して、臨場感溢れる音響再生を可能にする、
という目的が達成される。

【００４３】図３は、本発明と従来のパワーアンプの入
出力信号波形例を示す。

【００４４】同図に示すように、従来のＡＧＣアンプで
は、一定の制限レベル（Ｅｉ１−Ｅｉ２）以上の振幅部
分を含む入力信号波形に対し、出力信号電圧の平均値を
定常的にフィードバックすることにより出力波形のクリ
ップを抑制している。このため、出力波形のダイナミッ
クレンジが無差別に縮小されて、音の強弱コントラスい
わゆるメリハリがかなり失われている。

【００４５】他方、本発明に係るアンプでは、クリップ
が生じる部分だけにて選択的に利得制御を行わせること
により、その出力波形には音の強弱コントラスいわゆる
メリハリが多く残されている。

【００４６】図４は、クリップ検出回路の具体的な実施
態様を示す。

【００４７】同図に示すクリップ検出回路２は、電圧比
較回路２１，２２、ＯＲ論理回路２３、バッファ回路２
４、および分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３により構成され、パワー
増幅回路１の出力信号電圧が所定範囲を越えたか否かを
レベル比較により検出する。

【００４８】電圧比較回路２１は比較基準電圧Ｖｒ１に
より、出力信号電圧（Ｖｏｕｔ）が上限のクリップレベ
ルを越えたか否かを検出する。今一つの電圧比較回路２
２は比較基準電圧Ｖｒ２により、出力信号電圧（Ｖｏｕ
ｔ）が下限のクリップレベルを越えたか否かを検出す
る。

【００４９】この場合、出力信号電圧（Ｖｏｕｔ）は、
電源電位Ｖｃｃと基準電位（ＧＮＤ＝０Ｖ）の中間電位
Ｖｓ（＝Ｖｃｃ／２）を基準にして振幅する。クリップ
検出回路２は、その中間電位Ｖｓを基準とする電圧振幅
が所定のクリップレベルを越えたか否かをレベル比較す
ることによりクリップ検出を行う。電圧比較回路２１，
２２は、その比較入力レンジ内にてレベル比較を行うた
めに、抵抗Ｒ２，Ｒ３によって分圧された出力信号電圧
に対してレベル比較を行う。抵抗Ｒ２，Ｒ３は、出力信
号電圧（Ｖｏｕｔ）の振幅を上記中間電位Ｖｓを基準に
して比例縮小させる。

【００５０】図５は、クリップ検出回路の第２の実施態
様を示す。

【００５１】同図に示すクリップ検出回路２は、パワー
増幅回路１の正相入力（＋）と逆相入力（−）間が同電
位に仮想短絡されているか否かを検出する電圧検出回路
２５と、この電圧検出回路２５の出力を直流化回路３へ
出力するバッファ回路２４とにより構成されている。

【００５２】電圧検出回路２５は、若干の検出しきい値
（不感幅）をもたせられた電圧比較回路２５１，２５２
と、両電圧比較回路２５１，２５２の出力論理和をとる
ＯＲ論理回路２５３とにより構成されている。

【００５３】ここで、パワー増幅回路１はその入力部が
差動増幅回路１３で構成された差動入力形式であって、
正相入力（＋）と逆相入力（−）間を同電位に仮想短絡
するような電圧負帰還がかけられている。この仮想短絡
状態は負帰還動作により維持されるが、出力クリップが
生じると、そのときだけ仮想短絡が形成されなくなっ
て、正相入力（＋）と逆相入力（−）間になにがしかの
電圧差が生じる。この電圧差の発生を上記電圧検出回路
２５で検出することにより、クリップ検出を行うことが
できる。

【００５４】なお、電圧検出回路２５による電圧差の検
出は、パワー増幅回路１のオープン利得（負帰還をかけ
ない場合の利得）よりも小さな利得で検出する必要があ
る。そうでないと、正常な仮想短絡で生じる微少電圧差
が誤検出されてしまう。このため、電圧検出回路２５
は、一定以下の微少電圧差は検出しないような検出しき
い値（不感幅）を持つように構成されている。

【００５５】図６は、クリップ検出回路の第３の実施態
様を示す。

【００５６】同図に示すクリップ検出回路２は、パワー
増幅回路１の入力信号電圧（Ｖｉ）と出力信号電圧（Ｖ
ｏｕｔ）間の電圧差を２値検出する電圧検出回路２６、
この電圧検出回路２６の出力を直流化回路３へ出力する
バッファ回路２４、分圧用抵抗Ｒ２〜Ｒ５などにより構
成されている。

【００５７】電圧検出回路２６は、若干の検出しきい値
（不感幅）をもたせられた電圧比較回路２６１，２６２
と、両電圧比較回路２６１，２６２の出力論理和をとる
ＯＲ論理回路２６３とにより構成されている。

【００５８】ここで、パワー増幅回路１は、入力信号電
圧（Ｖｉ）を利得０ｄＢで同相伝達するように負帰還が
かけられている。その入力信号電圧（Ｖｉ）と出力信号
電圧（Ｖｏｕｔ）は、パワー増幅回路１が正常動作して
いれば一致する。しかし、出力クリップが生じると、そ
のクリップのときだけ不一致が生じる。上記電圧検出回
路２６はその入出力間電圧の不一致を検出する。これに
より、その電圧検出回路２６からクリップ検出出力を得
ることができる。

【００５９】抵抗Ｒ２〜Ｒ５は、電圧検出回路２６によ
る検出動作が電圧比較回路２６１，２６２の比較入力レ
ンジ内で確実に行われるようにするために設けられてい
る。各抵抗Ｒ２〜Ｒ５の値は、入力信号電圧（Ｖｉ）と
出力信号電圧（Ｖｏｕｔ）と互いに同一比で分圧するよ
うに設定されている。

【００６０】図７は、ＶＣＡ４の構成例を示す。

【００６１】同図に示すＶＣＡ４は、ｎｐｎ型バイポー
ラトランジスタＱ４１〜Ｑ４６、抵抗Ｒ１〜Ｒ４３、定
電流源Ｉ４１，Ｉ４２、基準電圧源Ｖｒ４などにより構
成されている。

【００６２】同図において、Ｑ４１とＱ４２、Ｑ４３と
Ｑ４４はそれぞれ、エミッタ同士が共通接続された差動
対を形成する。Ｑ４５は、Ｑ４１とＱ４２の共通エミッ
タと定電流源Ｉ４１の間に直列に介在する。Ｑ４６は、
Ｑ４３とＱ４４の共通エミッタと定電流源Ｉ４２の間に
直列に介在する。Ｑ４５とＱ４６のエミッタ同士は抵抗
Ｒ４３を介して接続されている。

【００６３】２つの差動対の各一方のトランジスタＱ４
１，Ｑ４４は、各コレクタがそれぞれ負荷抵抗Ｒ４１，
Ｒ４２を介して電源電位Ｖｃｃに接続されているととも
に、各ベースにそれぞれに制御電圧（Ｖｐ）が印加され
るようになっている。また、２つの差動対の各他方のト
ランジスタＱ４２，Ｑ４３は、各コレクタがそれぞれ電
源電位Ｖｃｃに直接接続されているとともに、各ベース
にそれぞれ基準電圧Ｖｒ４が印加されている。そして、
Ｑ５とＱ６は、各エミッタが抵抗Ｒ４３を介して相互に
接続されているとともに、一方のベースと他方のベース
間にオーディオ入力信号Ｖｉｎが印加されるようになっ
ている。

【００６４】ここで、制御電圧（Ｖｐ）が基準電圧Ｖｒ
４よりも低い場合、トランジスタＱ４２，Ｑ４３はカッ
トオフ状態となる。このとき、入力信号Ｖｉｎは、トラ
ンジスタＱ４１，Ｑ４５とＱ４４，Ｑ４６により一定利
得で伝達されてＱ４１，Ｑ４２のコレクタ間から出力さ
れる。

【００６５】他方、制御電圧（Ｖｐ）が基準電位Ｖｒ４
に対して高くなると、Ｑ４２，Ｑ４３が導通を開始する
と同時に、Ｑ４１，Ｑ４４を流れる電流が減少する。こ
れにより、Ｑ４１，Ｑ４２のコレクタ負荷抵抗Ｒ４１，
Ｒ４２に現れる出力が減少する。つまり、信号伝達利得
が低下させられる。

【００６６】以上のようにして、制御電圧（Ｖｐ）が一
定以下（Ｖｐ＜Ｖｒ４）のときは一定の伝達利得を保持
し、制御電圧Ｖｐが一定以上（Ｖｐ＞Ｖｒ４）ににる
と、それに応じて伝達利得が減少するような利得制御を
行わせることができる。

【００６７】図８は、本発明の好適な適用例を示す。

【００６８】同図に示すパワーアンプＩＣ１００では、
外部端子として、ＶＣＡ４の制御信号Ｖｐ１，Ｖｐ２を
外部から取り入れるための制御端子１０６と、パワー増
幅回路１の入力信号ＶｉをＶＣＡ４を通さずに直接外部
から取り入れるための第２の入力端子１０７が別途設け
られている。

【００６９】これにより、ＶＣＡ４は、クリップ検出回
路２から直流化回路３を介して与えられる第１の制御信
号Ｖｐ１のほかに、外部から制御端子１０６を介して与
えられる第２の制御信号Ｖｐ２によっても、伝達利得低
減の制御を受けるようになっている。

【００７０】パワー増幅回路１は、第１の入力端子１０
３からＶＣＡ４を介して与えられる第１の入力信号Ｖｉ
ｎ１と、第２の入力端子１０７から加算回路５を介して
直接与えられる第２の入力信号Ｖｉｎ２をパワー増幅す
る。加算回路５は２つの信号（Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２）を
ミキシング合成する回路であって、結線だけのワイヤー
ド回路により構成することができる。

【００７１】次に、上述したパワーアンプＩＣ１００を
使用したシステムについて説明する。

【００７２】同図において、第１の入力端子１０３に
は、ＣＤ再生デッキやラジオチューナなどのオーディオ
信号源２００が接続される。制御端子１０６と第２の入
力端子１０７には、カーナビゲーションなどのデジタル
システム３００が接続される。

【００７３】デジタルシステム３００は、ビープ音や音
声ガイダンスなどのメッセージ信号（Ｖｉｎ２）を利得
制御信号Ｖｐ２とともに出力する。利得制御信号はＶＣ
Ａ４の伝達利得が低減制御する。

【００７４】これにより、パワーアンプＩＣ１００は、
デジタルシステム３００からメッセージ信号（Ｖｉｎ
２）が入力されたときに、自動的に第１の入力信号Ｖｉ
ｎ１の再生音を低減（ミューティンク）して、そのメッ
セージ信号（Ｖｉｎ２）を聞きやすく音響再生させるこ
とができる。

【００７５】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例
えば、クリップ検出は、出力信号波形の最大ピークと最
小ピークのいずれか一方だけで行わせるようにしてもよ
い。

【００７６】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるカー
オーディオシステム用のパワーアンプＩＣに適用した場
合について説明したが、それに限定されるものではな
く、たとえば携帯用あるいは据置型のラジオ受信機やテ
レビ受像器などにも適用できる。

【００７７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

【００７８】すなわち、本願の発明は、例えば１２Ｖと
いった低電圧電源下でも、クリップによる音質悪化を効
果的に抑制しつつ、オーディオ再生システムにおいても
っとも重要な音の強弱コントラストの演出性能を確保し
て、臨場感溢れる音響再生を可能にするという効果を奏
する。また、ビープ音や音声ガイダンスなどのメッセー
ジ信号を聞きやすく音響再生させることができるという
効果を奏する。さらに、クリップ検出を簡単かつ確実に
行うことができるとともに、その検出出力の直流電圧変
換を簡単かつ確実に行うことができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の技術が適用されたパワーアンプＩＣの
一実施態様を示す回路図

【図２】図１に示したパワーアンプＩＣの要部における
動作波形チャート

【図３】本発明と従来のパワーアンプの入出力信号波形
例を示す図

【図４】クリップ検出回路の具体的な実施態様を示す回
路図

【図５】クリップ検出回路の第２の実施態様を示す回路
図

【図６】クリップ検出回路の第３の実施態様を示す回路
図

【図７】ＶＣＡ４の構成例を示す回路図

【図８】本発明の好適な適用例を示すシステム図

【符号の説明】

１００パワーアンプＩＣ（半導体集積回路装置）１パワー増幅回路１１出力段１２前段駆動回路１３差動増幅回路（入力部）２クリップ検出回路３直流化回路Ｄ１ダイオードＣ１容量素子Ｒ１抵抗４ＶＣＡ（可変利得回路）Ｚｆ帰還回路ＳＰスピーカ（負荷）Ｖｏｕｔ出力信号Ｖｉｎ，Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２入力信号Ｄｐ２値クリップ検出出力Ｉｐクリップ検出出力電流Ｖｐ直流化クリップ検出電圧Ｖｃｃ電源電位ＧＮＤ電源基準電位１０１電源端子（Ｖｃｃ）１０２電源端子（ＧＮＤ）１０３オーディオ入力端子（Ｖｉｎ）１０４オーディオ出力端子（Ｖｏｕｔ）１０５外づけ端子１０６外部制御端子１０７第２の入力端子２００オーディオ信号源３００デジタルシステム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹下律司東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業本部内 (72)発明者飯島大輔埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地日立東部セミコンダクタ株式会社内Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA41 CA21 CA41 FA17 GN01 GN05 HA02 HA19 HA25 HA29 HN01 HN06 HN07 KA00 KA02 KA03 KA05 KA17 KA25 KA31 KA33 KA62 MA13 MA21 SA05 SA07 TA06 5J091 AA01 AA41 CA21 CA41 FA17 HA02 HA19 HA25 HA29 KA00 KA02 KA03 KA05 KA17 KA25 KA31 KA33 KA62 MA13 MA21 SA05 SA07 TA01 TA06 5J100 JA01 KA05 LA00 LA09 QA01 SA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーディオ信号をパワー増幅するパワー
増幅回路を内蔵するとともに、上記パワー増幅回路の入
力信号を外部から取り入れるための入力端子と、上記パ
ワー増幅回路の出力信号を外部へ取り出すための出力端
子とを備えたオーディオ用パワーアンプＩＣであって、
上記パワー増幅回路の出力がクリップ状態になったとき
だけ検出出力を生成するクリップ検出回路と、このクリ
ップ検出回路の検出出力を所定の時定数で直流電圧に変
換する直流化回路と、上記パワー増幅回路の入力信号伝
達経路に介在することによりその入力信号の伝達利得を
可変制御する可変利得回路とを有し、上記直流化回路の
出力を上記可変利得回路に制御信号として与えることに
より、上記クリップ検出回路がクリップを検出したとき
だけ、その検出出力に応じて上記伝達利得の抑制を行わ
せるような選択性利得制御ループを形成したことを特徴
とするパワーアンプＩＣ。
【請求項２】可変利得回路の制御信号を外部から取り
入れるための制御端子と、パワー増幅回路の入力信号を
上記可変利得回路を通さずに外部から取り入れるための
第２の入力端子とを備えたことを特徴とする請求項１に
記載のパワーアンプＩＣ。
【請求項３】パワー増幅回路の出力信号電圧が所定範
囲を越えたか否かを検出する電圧検出手段によってクリ
ップ検出回路を構成したことを特徴とする請求項１また
は２に記載のパワーアンプＩＣ。
【請求項４】正相入力と逆相入力間を同電位に仮想短
絡するような電圧負帰還がかけられている差動入力形式
のパワー増幅回路を使用するとともに、上記正相入力と
逆相入力間が同電位に仮想短絡されているか否かを検出
する電圧検出手段によってクリップ検出回路を構成した
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパ
ワーアンプＩＣ。
【請求項５】入力信号電圧を利得０ｄＢで同相伝達す
るように負帰還がかけられたパワー増幅回路を使用する
とともに、このパワー増幅回路の入力信号電圧と出力信
号電圧間の電圧差を検出する電圧検出手段によってクリ
ップ検出回路を構成したことを特徴とする請求項１から
４のいずれかに記載のパワーアンプＩＣ。
【請求項６】パワー増幅回路の出力がクリップ状態に
なったときだけ能動レベルとなる２値検出出力を生成す
るクリップ検出回路とともに、上記２値検出出力が能動
レベルとなったときに容量素子を急速充電し、かつ上記
２値検出レベルが非能動レベルに戻ったときに上記容量
素子を緩速放電させることにより、その容量素子から上
記クリップ状態に応じて変化する直流電圧を得るように
した直流化回路を備えたことを特徴とする請求項１から
５のいずれかに記載のパワーアンプＩＣ。