JP2001285985A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ショックノイズが発生することがないスピー
カ装置を得る。 【構成】 入力信号Ｄが入力されこれを増幅する第１増
幅手段５１ａ、この第１増幅手段５１ａに接続されスピ
ーカコーンを駆動する第１ボイスコイル５２ａ、前記入
力信号Ｄが位相反転手段５３を介して入力されこれを増
幅する、前記第１増幅手段５１ａと同じ特性の第２増幅
手段５１ｂ、この第２増幅手段５１ｂに接続され前記ス
ピーカコーンを駆動する第２ボイスコイル５２ｂとを備
え、前記第１増幅器５１ａとこれに接続される前記第１
ボイスコイル５２ａとの配線の極性が、前記第２増幅器
５１ｂとこれに接続される前記第２ボイスコイル５２ｂ
との配線の極性に対して逆相に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数のＢ級パワーア
ンプ等の増幅手段及びボイスコイル等の駆動手段がスピ
ーカ等の負荷を並列に駆動するように構成されているス
ピーカ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複数のボイスコイルで１つのス
ピーカコーンを振動させるマルチボイスコイルスピーカ
システムは、ステレオ信号のＬ信号の低音が入力される
ボイスコイルとＲ信号の低音が入力されるボイスコイル
との二つのボイスコイルにより一つのスピーカコーンを
駆動する、いわゆる３Ｄ方式の中央のスピーカに使用さ
れたり、複数の増幅器のおのおのにボイスコイルを接続
して、一つのスピーカコーンを駆動して、増幅器全体の
最大出力を増すために使用されている。

【０００３】このマルチボイスコイルスピーカシステム
が、スピーカを駆動する増幅器全体の最大出力を増すた
めに使用される理由は次の通りである。一般的に使用さ
れるスピーカ駆動用のパワーアンプであるＢ級パワーア
ンプの最大出力値Ｐ0(MAX)は、電源電圧をＶcc、ボイス
コイルのインピーダンスをＲLとすると、 Ｐ0(MAX)＝Ｖcc² ／８ＲL （１）式 となり、このため、Ｐ0(MAX)の値を高めるためには、電
源電圧Ｖccを上げるかボイスコイルのインピーダンスＲ
L を下げることかの何れかの方法が必要である。しか
し、車載用音響機器等においてはＶCCを上げるためにバ
ッテリー電源電圧を上げることは困難であり、また、Ｒ
L を下げることはボイスコイルの製造上または配線イン
ピーダンスの制約から容易ではない。そこで、複数のＢ
級パワーアンプを並列に用いるマルチボイスコイルスピ
ーカシステムが使用される。

【０００４】図１４は、第１の従来のマルチボイスコイ
ルスピーカシステムを示した構成図である。この図にお
いて、１ａ、１ｂは入力信号Ａを増幅してマルチボイス
コイルスピーカ２（後述）を駆動するＢ級パワーアン
プ、２は２つのボイスコイル２ａ、２ｂで１つのスピー
カコーン３（後述）を振動させるマルチボイスコイルス
ピーカである。Ｂ級パワーアンプ１ａ、１ｂには入力信
号Ａが並列に入力され、各々の出力はボイスコイル２
ａ、２ｂへ入力される。３はボイスコイル２ａ、２ｂで
駆動される振動板として機能するスピーカコーンであ
る。

【０００５】次に、Ｂ級パワーアンプの出力と内部損失
との関係について述べる。ここで、Ｂ級パワーアンプの
出力をＰ0 と内部損失をＰC とするとこれらの関係は、 ＰC ＝（Ｖcc／２）×（Ｐ0 ／ＲL ）^1/2 −Ｐ0 （２）式 となることが知られている。よって、Ｂ級パワーアンプ
を１個用いた場合には、Ｂ級パワーアンプが出力Ｐ0Aで
スピーカを駆動していたとすると、この時の内部損失を
ＰCAとすると、（２）式より ＰCA＝（Ｖcc／２）×（Ｐ0A／ＲL ）^1/2 −Ｐ0A （３）式 となる。一方、Ｂ級パワーアンプを２個用いた場合に
は、この２個のＢ級パワーアンプで出力Ｐ0Aを得るため
には、各々のＢ級パワーアンプが出力ＰOAを半分づつ受
け持つ必要があり、各Ｂ級パワーアンプの内部損失ＰCB
は（２）式より ＰCB＝（Ｖcc／２）×｛（Ｐ0A／２ ）／ＲL ｝^1/2 −（Ｐ0A／２） （４ ）式 となる。よって、二つのＢ級パワーアンプの内部損失の
合計値２ＰCBは、 ２ＰCB＝２×［（Ｖcc／２）×｛（Ｐ0A／２）／ＲL ｝^1/2 −（Ｐ0A／２） ］ ＝（Ｖcc／２）×２^1/2 ×（Ｐ0A／ＲL ）^1/2 −Ｐ0A （ ５） 式 となり、この（５）式と（３）式との比較で同一の出力
Ｐ0Aを出力する際には、Ｂ級パワーアンプが２個のスピ
ーカシステムの方がＢ級パワーアンプが１個のスピーカ
システムより内部損失が増加していることが判る。ま
た、図１５は横軸は出力値、縦軸は内部損失を示すＢ級
パワーアンプの特性図であり、この図１５中の曲線アは
１個のＢ級パワーアンプの出力と内部損失との関係を示
し、曲線イは２個のＢ級パワーアンプの総合出力と総合
内部損失との関係を示している。この図からもＢ級パワ
ーアンプが２個のスピーカシステムの方がＢ級パワーア
ンプが１個のスピーカシステムより内部損失が増加して
いることが判る。

【０００６】図１６はＢ級パワーアンプを示す回路図で
ある。この図において、Ｂ級パワーアンプへの入力信号
は入力１ｄから入力され、初段のトランジスタ１ｅのベ
ースに入力される。この入力信号はトランジスタ１ｅに
より増幅され、トランジスタ１ｅのコレクタ負荷抵抗１
ｆから取り出されて次段のトランジスタ１ｇのベースに
加えられる。入力信号は更に増幅されトランジスタ１ｇ
のコレクタ負荷抵抗１ｈから取り出され、最終段のトラ
ンジスタ１ｉ、１ｊにより構成されるプッシュプルドラ
イバ回路に入力される。なお、ダイオード１ｋ、１Ｌは
トランジスタ１ｉ、１ｊのベースバイアスを与えるため
のものである。トランジスタ１ｉ、１ｊのエミッタどお
しの接続点は電源ＶccにＶcc／２の電圧でバイアスされ
ているので出力コンデンサ１ｃの両端にはＶcc／２の電
圧が加わっている。

【０００７】入力端子１ｄに信号が加わりトランジスタ
１ｉ、１ｊのベースがプラス方向にスウィングされたと
するとトランジスタ１ｉがオンして、出力コンデンサ１
ｃの＋端子から−端子に向かって電流を押し出し、ボイ
スコイル２ａにはホット側（図中＋で示す）からアース
側（図中−で示す）へとスピーカ駆動電流が流れる。一
方逆にトランジスタ１ｉ、及び１ｊのベースがマイナス
方向にスウィングされるとトランジスタ１ｊがオンし
て、出力コンデンサ１ｃの−端子から＋端子方向に電流
を引き込み、ボイスコイル２ａにはアース側からホット
側へとスピーカ駆動電流が流れる。

【０００８】このように、Ｂ級パワーアンプ１ａには出
力コンデンサ１ｃがボイスコイル２ａに直流電流を流さ
ないようにするためと、ボイスコイル２ａに正逆相方向
の電流を流すことができるようにするために設けられて
いる。

【０００９】図１７は、Ｂ級パワーアンプに流れる過渡
電流を示す説明図である。ここで、Ｂ級パワーアンプ１
ａにおける電源電圧Ｖccのオン及びオフ時の過渡状態を
考えると、Ｂ級パワーアンプ１ａに電源Ｖccが供給され
るときには、コンデンサ１ｃの充電により図１７（ａ）
に示すような過渡電流がボイスコイル２ａへ流れる。ま
たＢ級パワーアンプ１ａの電源Ｖccが切られるときに
は、逆にコンデンサ１ｃの放電により図１７（ｂ）に示
すような過渡電流がボイスコイル２ａへ逆方向に流れ
る。このようにＢ級パワーアンプの電源のオンオフ時に
はボイスコイル２ａに過渡電流が流れ、この過渡電流が
スピーカに入力されて、使用者の不快感の原因となるシ
ョックノイズがスピーカから発せられていた。

【００１０】図１８は第２の従来のマルチボイスコイル
スピーカシステムを示す構成図であり、図１９は複数の
Ｂ級パワーアンプ全体での内部損失と出力との関係を示
した関係図である。図１９において、曲線アはＢ級パワ
ーアンプ１個当たりの特性を示し、曲線イはＢ級パワー
アンプ全体としての特性を示している。これらの図にお
いて、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは第１の従来のマルチボ
イスコイルスピーカシステムにおけるＢ級パワーアンプ
１ａ、１ｂと同様の特性を持つＢ級パワーアンプであ
り、このＢ級パワーアンプ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは各
々入力信号を増幅して、ボイスコイル６ａ、６ｂ、６
ｃ、６ｄに出力し、一つのスピーカコーン７を駆動す
る。このように構成されたマルチボイスコイルスピーカ
システムにおいて、Ｂ級パワーアンプ全体の特性は図１
９の曲線アのようになるので、この曲線アと曲線イとを
比較して判るように、この第２の従来のマルチボイスコ
イルスピーカシステムにおいても第１の従来のマルチボ
イスコイルスピーカシステムと同様に、内部損失が増加
してスピーカを駆動する効率が低下してしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来のマルチボ
イスコイルスピーカシステムもしくは第２の従来のマル
チボイスコイルスピーカシステムは上記のように構成さ
れているので、Ｂ級パワーアンプ１個で駆動する場合よ
りもスピーカを駆動する電力を高めることができるが、
内部損失が増えてしまうので、スピーカを駆動する効率
が低下したり、発熱量が増加してしまう。

【００１２】また、Ｂ級パワーアンプの電源のオン及び
オフ時にはボイスコイルに過渡的に過渡電流が流れ、こ
れがスピーカからショックノイズとして発せられてしま
うという問題点があった。

【００１３】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、ショックノイズが発生すること
がないスピーカ装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【発明を解決するための手段】この発明に係るスピーカ
装置は、一つの入力信号を増幅する一対の同じ特性の増
幅手段と、これら一対の増幅手段により駆動される一つ
のスピーカと、前記一対の増幅手段の内の一方の増幅手
段の前段と後段とに設けられた位相反転手段とを備えた
ものである。

【００１５】また、入力信号が入力されこれを増幅する
第１増幅手段、この第１増幅手段に接続されスピーカコ
ーンを駆動する第１ボイスコイル、前記入力信号が位相
反転手段を介して入力されこれを増幅する、前記第１増
幅手段と同じ特性の第２増幅手段、この第２増幅手段に
接続され前記スピーカコーンを駆動する第２ボイスコイ
ルとを備え、前記第１増幅器とこれに接続される前記第
１ボイスコイルとの配線の極性が、前記第２増幅器とこ
れに接続される前記第２ボイスコイルとの配線の極性に
対して逆相に接続されているものである。

【００１６】また、入力信号が入力されこれを増幅する
第１増幅手段、この第１増幅手段に接続されスピーカコ
ーンを駆動する第１ボイスコイル、前記入力信号が位相
反転手段を介して入力されこれを増幅する、前記第１増
幅手段と同じ特性の第２増幅手段、この第２増幅手段に
接続され前記スピーカコーンを駆動する第２ボイスコイ
ルとを備え、前記第１増幅器とこれに接続される前記第
１ボイスコイルとの配線の極性が、前記第２増幅器とこ
れに接続される前記第２ボイスコイルとの配線の極性に
対して逆相に接続されており、前記入力信号に対して前
記２つのボイスコイルに各々生ずるスピーカコーンの駆
動力が同一方向となるようにしたものである。

【００１７】

【作用】この発明に係るスピーカ装置は、一方の増幅手
段の内部から発生するノイズは、他方の増幅手段の内部
から発生するノイズと打ち消し合うものである。

【００１８】

【実施例】さらに、実施例を要約すると次のとおりであ
る。この実施例に係るスピーカ装置は、入力信号を所定
信号レベル以下に制限して出力する信号レベル制限手段
と、入力信号と信号レベル制限手段の出力との差を出力
する引算演算手段と、信号レベル制限手段の出力を増幅
する第１の増幅手段と、引算演算手段の出力を増幅する
第２の増幅手段と、第１の増幅手段の出力及び第２の増
幅手段の出力により駆動される一のスピーカとを設けた
ものである。

【００１９】このように構成することにより、所定信号
レベル以下の入力信号は第１の増幅手段により増幅さ
れ、入力信号と所定レベル以下の入力信号との差は第２
の増幅手段により増幅され、第１の増幅手段の出力と第
２の増幅手段の出力とが合わさった出力によって一のス
ピーカが駆動されるもので、第１の増幅手段及び第２の
増幅手段での内部損失を少なくし、スピーカを駆動する
効率をよくすることができる。

【００２０】また、入力される信号の信号レベルを制限
して出力する複数の信号レベル制限手段とこの信号レベ
ル制限手段の前後の信号レベルの差を出力する複数の引
算演算手段とを有して一の入力信号を複数の信号レベル
域に分割する信号レベル域分割手段と、複数の信号レベ
ル域を各々増幅する複数の増幅手段と、この複数の増幅
手段の出力により駆動される一のスピーカとを設けたも
のである。

【００２１】このように構成することにより、信号レベ
ル域分割手段によって一の入力信号は複数の信号レベル
域に分割され、各々増幅されて、一のスピーカを駆動す
るものであり、複数の増幅手段での内部損失が少なく
し、一のスピーカを駆動する効率をよくすることができ
る。

【００２２】また、一つの入力信号を増幅する一対の同
じ特性の増幅手段と、これら一対の増幅手段により駆動
される一つのスピーカと、一対の増幅手段の内の一方の
増幅手段の前段と後段とに設けられた位相反転手段とを
設けたものである。このように構成することにより、一
方の増幅手段の内部から発生するノイズは、他方の増幅
手段の内部から発生するノイズと打ち消し合うので、増
幅手段に発生するノイズを減少させることができる。

【００２３】また、信号レベル制限手段と引算演算手段
との間に低域減衰手段を設けたものである。このように
構成することにより、低域が減衰された信号が信号レベ
ル制限手段から引算演算手段に入力されるので、引算演
算手段の出力は低域が増大するものであり、特に低域の
ノイズが発生している場所で使用する場合に低域を補う
ことができる。

【００２４】また、入力信号の所定値以上の高域を減衰
する第１の高域減衰手段を引算演算手段の前段に設け、
引算演算手段と信号レベル制限手段との間に設けられ、
第１の高域減衰手段と同一の周波数特性を持つ第２の高
域減衰手段を引算演算手段と信号レベル制限手段との間
に設けたものである。このように構成することにより、
信号レベル制限手段の内部から発生する所定値以上の高
域成分のノイズは引算演算手段から出力されない。その
ため、第２の増幅手段が所定値以上の高域成分によって
動作することがなく、内部損失を減少し、スピーカを駆
動する効率をよくすることができる。

【００２５】この実施例に係る増幅装置は、一の入力信
号の信号レベルを制限する信号レベル制限手段と、入力
信号と信号レベル制限手段の出力との差を出力する引算
演算手段と、信号レベル制限手段の出力を増幅する第１
の増幅手段と、引算演算手段の出力を増幅する第２の増
幅手段と、第１の増幅手段の出力と第２の増幅手段の出
力とにより一の出力信号を出力する出力信号出力手段と
を設けたものである。このように構成することにより、
制限された信号レベル以下の入力信号は第１の増幅手段
により増幅され、入力信号と制限された信号レベル以下
の入力信号との差は第２の増幅手段により増幅され、第
１の増幅手段の出力と第２の増幅手段の出力とが合わさ
った出力が一の出力信号として出力されるものである。
そのため、第１の増幅手段及び第２の増幅手段での内部
損失を少なくし、効率をよくすることができる。

【００２６】この実施例に係る負荷駆動装置は、一の入
力信号を所定信号レベル以下に制限し出力する信号レベ
ル制限手段と、一の入力信号と信号レベル制限手段の出
力との差を出力する引算演算手段と、信号レベル制限手
段の出力により動作しこの信号レベル制限手段の出力の
信号レベルが所定信号レベルである際に内部損失の増加
と駆動力の増加の比（内部損失の増加／駆動力の増加）
が駆動力の増加に伴って減少する特性を持つ第１の駆動
手段と、引算演算手段の出力により動作する第２の駆動
手段と、第１の駆動手段及び第２の駆動手段により駆動
される一の負荷とを設けたものである。このように構成
したことにより、所定信号レベル以下の入力信号が入力
される第１の駆動手段と、入力信号と所定信号レベル以
下の入力信号との差が入力される第２の駆動手段とが一
の負荷を駆動するものである。そのため、第１の駆動手
段と第２の駆動手段とでの内部損失を少なくし、負荷を
駆動する効率をよくすることができる。

【００２７】実施例１．図１はこの発明の実施例１を示
した構成図、図２は利得制限手段を示す構成図である。
１１ａ、１１ｂは同じ特性を持つＢ級パワーアンプであ
る。１２は２つのボイスコイル１２ａ、１２ｂとこの２
つのボイスコイル１２ａ、１２ｂにより振動する一つの
スピーカコーン１２ｃとを備えたマルチボイスコイルス
ピーカ、１３は利得を制限することにより、出力を一定
電圧以下に制限して出力する利得制限手段、１４は２つ
の入力端子１００、１０１を持ち入力端子１０１へ入力
される信号の電圧値から入力端子１００へ入力される信
号の電圧値を引いた電圧値を持つ信号を出力端子１０２
から出力する引算演算手段である。

【００２８】ここで、利得制限手段１３には入力端子Ｂ
から信号ｖ1 が入力され、引算演算手段１４の入力端子
１００とＢ級パワーアンプ１１ａとに利得制限された信
号ｖ２を出力する。引算演算手段１４は入力端子１００
に信号ｖ２が入力され、入力端子１０１に信号ｖ１が入
力され、出力端子１０２からＢ級パワーアンプ１１ｂへ
信号ｖ３を出力する。Ｂ級パワーアンプ１１ａはボイス
コイル１２ａに出力し、Ｂ級パワーアンプ１１ｂはボイ
スコイル１２ｂに出力する。

【００２９】図２は図１中の利得制限手段１３を示す構
成図である。この図において、入力に信号ｖ1 が入力さ
れ、ＶＣＡ（電圧制御利得可変増幅器）１３ａを通り、
信号ｖ2 として出力される。このＶＣＡ１３ａの利得は
次のように制御される。ＶＣＡ１３ａの出力をエンベロ
ープ検波器１３ｂと整流器１３ｃとによりレベル検波
し、このレベル検波したレベルと基準レベル出力部１３
ｄから出力される基準レベルとを比較器１３ｅによって
比較し、もし整流器１３ｃ出力の方が基準レベル出力部
１３ｄよりも大きければ制御電圧生成部１３ｆがＶＣＡ
１３ａの利得を減少させるよう制御電圧を生成し基準レ
ベル出力部１３ｄ出力≧整流器１３ｃ出力となるように
ＶＣＡ１３ａをフィードバック制御する。これにより利
得制限回路１３の出力は、基準レベル以下にて定まり、
信号ｖ２が基準レベル以上の出力にならないといういわ
ゆる”リミッタ”の動作が行われることとなる。

【００３０】図３は図１中の引算演算手段１４を示す構
成図である。１４ａは演算増幅器、１４ｂは抵抗値Ｒの
抵抗器であり、これらは図３に示すように接続されて、
差動増幅回路を構成している。したがって、引算演算手
段１４は入力端子１００に入力される信号ｖ2 と入力端
子１０１へ入力される信号ｖ1 とから、信号ｖ1 の電圧
値から信号ｖ2 の電圧値を引いた（ｖ1 −ｖ2 ）の電圧
値を持つ信号ｖ3 を出力する。

【００３１】次に動作について説明する。図４は引算演
算手段１４の入出力電圧と信号ｖ１の電圧値との関係を
示す線図であり、図４（ａ）は入力端子１０１での電圧
値と信号ｖ1 の電圧値との関係を示す線図、図４（ｂ）
は信号ｖ２の電圧値と信号ｖ1 の電圧値との関係を示す
線図、図４（ｃ）は信号ｖ3 の電圧値と信号ｖ1 の電圧
値との関係を示す線図である。ここで、信号ｖ1 は利得
制限手段１３に入力されるとともに引算演算手段１４の
入力端子１０１へ入力されている。よって、図４（ａ）
に示すように信号ｖ1 の電圧値がそのまま入力端子１０
１での電圧値となる。一方、引算演算手段１４の入力端
子１００に入力される信号ｖ2 は一定レベル以上の信号
を出力しない利得制限手段１３の出力であるので、信号
ｖ2 と信号ｖ1 とは、図４（ｂ）に示されるような関係
になる。従って引算演算手段１４の信号ｖ3 と信号ｖ1
との関係は、引算演算手段１４が信号ｖ1 の電圧値と信
号ｖ2 の電圧値との差の電圧を出力することから、図４
（ａ）から図４（ｂ）を引き去ったものとなり、図４
（ｃ）に示されるような関係になる。

【００３２】この図４で示されるように、信号ｖ1 が小
さいときには信号ｖ３が出力されないが、信号ｖ1 があ
るレベルに到達すると信号ｖ１の増加に従って信号ｖ３
が増加するようになる。即ち、信号ｖ1 が増加していく
時、一対のＢ級パワーアンプ１１ａ、１１ｂは、先ず初
めはＢ級パワーアンプ１１ａのみが作動し、信号ｖ１が
ある一定の値に達するとＢ級パワーアンプ１１ａはその
出力を保持すると共に、Ｂ級パワーアンプ１１ｂがここ
から初めて信号ｖ１の増分に対応する信号ｖ３にもとづ
いて出力するように作動する。ここで、図４で示すよう
に、信号ｖ２と信号ｖ３とを足し合わしたものは信号ｖ
１となるので、スピーカコーン１２ｃは信号ｖ１を増幅
して駆動される場合と同様に駆動されることになる。

【００３３】図５はＢ級パワーアンプの出力と内部損失
との関係を示す線図である。ここで実施例１において出
力に対する内部損失がどのようになるかについて説明す
る。実施例１では利得制限手段１３が機能して出力制限
がかかる信号レベルはＢ級パワーアンプ１１ａの出力が
歪み始める直前の値に設定されており、この時の出力電
力対内部損失の関係は図５中に示す”ポイントａ”であ
る。この点は一般的に、また、図５より明かなように出
力の増加に対して内部損失が逆に減少している領域であ
るので、（内部損失／出力）の比率が小さく駆動効率の
良いポイントであるともいえる。

【００３４】ところで前述のとおり本実施例においては
２つのＢ級パワーアンプはまずＢ級パワーアンプ１１ａ
のみが動作し出力が一定のレベルに達した後、Ｂ級パワ
ーアンプ１１ｂがその後の増分を出力するというように
作動するので、Ｂ級パワーアンプ１１ａ、１１ｂの総合
出力対総合内部損失特性は、Ｂ級パワーアンプ１１ａの
駆動効率の高い図５”ポイントａ”点においてＢ級パワ
ーアンプ１１ｂの出力対内部損失特性を繋ぎ合わせたも
のとなり、図５中の曲線ウで示される特性となる。ここ
で、図５中の曲線イは第１の従来例の図１５中に示した
Ｂ級パワーアンプ２個の並列駆動での特性である。この
図５において、曲線イに対して曲線ウが下側にプロット
されているので、本実施例による駆動方法は第１の従来
例に対して明らかに内部損失の少ない駆動効率の高い方
法であるということが判る。また、内部損失が少なけれ
ば、Ｂ級パワーアンプから発生する熱も減少することは
いうまでもない。

【００３５】実施例２．図６は４個のボイスコイルを有
するマルチボイスコイルスピーカを４個のＢ級パワーア
ンプがドライブする実施例２におけるマルチボイスコイ
ルスピーカシステムを示す構成図である。１６はマルチ
ボイスコイルスピーカであり、１６ａ、１６ｂ、１６
ｃ、１６ｄは各々その第１、第２、第３、第４のボイス
コイルであり、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄはそれ
らを駆動するＢ級パワーアンプである。それぞれのＢ級
パワーアンプの前段には、実施例１における利得制限手
段と同様の利得制限手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設け
られ、更に利得制限手段１８ｂ、１８ｃの前段には実施
例１と同様の引算演算手段１９、２０が設けられてお
り、また、Ｂ級パワーアンプ１７ｄの前段にはこれも実
施例１における引算演算手段と同様の引算演算手段２１
が接続されている。引算演算手段１９、２０、２１はそ
の２つの入力端子には、利得制限手段１８ａ、１８ｂ、
１８ｃへ入力される信号と利得制限手段１８ａ、１８
ｂ、１８ｃから出力される信号が入力されて、利得制限
手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃの（入力信号の電圧−出力
信号の電圧）の電圧を持つ信号を出力するようになって
いる。

【００３６】次に動作について説明する。まず、入力信
号Ｃが入力されるとこの入力信号Ｃは利得制限手段１８
ａを経てＢ級パワーアンプ１７ａを駆動する。ここで、
利得制限手段１８ａは実施例１と同様のものであるの
で、信号入力が小さい時にはその入力と出力とは同一信
号である。従って、引算演算手段１９は信号を出力しな
いため、Ｂ級パワーアンプ１７ｂは駆動されない。同様
にＢ級パワーアンプ１７ｃ、１７ｄも駆動されない。次
に入力信号が増大して利得制限手段１８ａが動作する
と、実施例１と同様に入力の所定値以上の出力をＢ級パ
ワーアンプ１７ｂが出力する。ここで更に入力信号が増
加すると利得制限手段１８ｂが動作を始め、Ｂ級パワー
アンプ１７ｃが同様に駆動される。以下Ｂ級パワーアン
プ１７ｄについても同様な動作が行われる。

【００３７】図７はＢ級パワーアンプにおける出力と内
部損失の関係を示す線図である。この図７のように、信
号入力の増加に従い４つのＢ級パワーアンプ１７ａ、１
７ｂ、１７ｃ、１７ｄは順番に動作を始める。従ってア
ンプが２個で構成される実施例１の場合と同様の考え方
により、これら４個のＢ級パワーアンプの総合出力と総
合内部損失との関係は１個のＢ級パワーアンプの出力対
内部損失の曲線を各利得制限手段が動作する出力ポイン
トにおいて繋ぎ合わせた図７の曲線アに示す関係とな
る。同図７中曲線イは４個のアンプを並列に駆動した場
合の総合出力対内部損失の曲線である。図７の曲線アと
イとの比較より本実施例による構成の方が内部損失が少
なく効率の良い駆動方法であることが確認できる。

【００３８】また、上記実施例２ではボイスコイル数が
４個の場合の構成動作について述べたが、同様の構成は
４個のみの場合には限らずに複数のボイスコイルを持つ
マルチボイスコイルスピーカシステムについても同様の
効果を得ることができるのは勿論である。

【００３９】また、上記各実施例における利得制限手段
において、入力される信号の周波数に応じて基準レベル
出力部から出力される基準レベルを変化させることによ
り、周波数特性に応じた利得制限を行い、聴感上の不自
然さを解消することも可能である。

【００４０】実施例３．更に駆動対象と駆動手段の組み
合わせは、マルチボイスコイルスピーカとＢ級パワーア
ンプの組み合わせに限られるものではなく、実施例３と
して示すように複数のモータで一つの負荷を駆動するモ
ータ駆動装置において用いることは可能である。図８は
この発明の実施例３を示す説明図である。２０ａ〜２０
ｃは出力の増加分と内部損失の増加分の比が低下する領
域を有する駆動用のモータである。２１ａ〜２１ｃはト
ランジスタであり、２２はトランジスタ２１を介してモ
ータに供給される電源である。２３ａ，２３ｂは出力を
一定電圧（モータ２０ａ〜２０ｃへの入力が、出力の増
加分と内部損失の増加分との比が低下する領域となる電
圧）以下に制限して出力するいわゆるリミッタとして機
能する利得制限手段であり、この利得制限手段２３ａ，
２３ｂは実施例１における利得制限手段１３と同様の構
成である。２４ａ，２４ｂは二つの入力の差を出力する
引算演算手段であり、この引算演算手段２４ａ，２４ｂ
は実施例１における引算演算手段１４と同様の構成であ
る。２５は外部からモータ制御電圧が入力されるモータ
制御電圧入力である。２６ａ〜２６ｃはモータ２０ａ〜
２０ｃの回転力をベルト２７へ伝達するベルトプーリで
あり、このベルト２７により負荷２８が駆動される。

【００４１】次に動作について述べる。外部の制御装置
等からモータ制御電圧入力２５から入力されたモータ制
御電圧は第１の利得制限手段２３ａによって一定電圧以
下に制限されて、第１のトランジスタ２１ａのベースに
入力される。また、モータ制御電圧と第１の利得制限手
段２３ａの出力とは第１の引算演算手段２４ａに入力さ
れる。この第１の引算演算手段２４ａからはモータ制御
電圧から第１の利得制限手段２３ａの出力を引いた値が
出力される。この第１の引算演算手段２４ｂの出力を第
２の利得制限手段２３ｂが第１の利得制限手段２３ａと
同様に一定電圧以下に制限して、第２のトランジスタ２
１ｂのベースに出力する。また、第１の引算演算手段２
４ａの出力と第２の利得制限手段２３ｂの出力とが第２
の引算演算手段２４ｂに入力されて、これらの入力の差
が第３のトランジスタ２１ｃのベースに出力される。こ
こで、トランジスタ２１ａ〜２１ｃはベースへの入力に
基づいて電源２２からの入力をモータ２０ａ〜２０ｃに
出力する。この出力によりモータ２０ａ〜２０ｃはベル
トプーリ２６ａ〜２６ｃを回転させ、ベルト２７を介し
て負荷２８を駆動する。このように構成された実施例３
においては複数のモータによって、内部損失を少なくし
て、負荷２８を駆動することが可能である。

【００４２】また、上記実施例３ではモータを用いた
が、例えば内燃機関のエンジン等の駆動力を発生するも
のであればよい。

【００４３】実施例４．図９は実施例４を示した構成
図、図１０は位相反転手段を示す回路図である。５１ａ
及び５１ｂは同じ特性を持つＢ級パワーアンプ、５２は
２つのボイスコイル５２ａ、５２ｂを備えたマルチボイ
スコイルスピーカ、５３は図１０に示すような位相反転
手段である。Ｂ級パワーアンプ５１ｂの前段には位相反
転手段５３が接続され、この位相反転手段５３とＢ級パ
ワーアンプ５１ａとには入力信号Ｄが入力される。一
方、Ｂ級パワーアンプ５１ａ、５１ｂは各々ボイスコイ
ル５２ａ、５２ｂに接続されており、Ｂ級パワーアンプ
５１ｂとこれに接続されるボイスコイル５２ｂとの配線
の極性が、Ｂ級パワーアンプ５１ａとこれに接続される
ボイスコイル５２ａとの配線の極性に対して逆相に接続
されている。位相反転手段５３は例えば図１０に示すよ
うに一般的な演算増幅回路５３等により構成される。図
１０中５３ａは演算増幅器、５３ｂは抵抗器で１つは回
路の入力端と演算増幅器５３ａの反転入力端子（図中−
で示す）との間に挿入され、もう一つは演算増幅器５３
ａの反転入力端子と出力端子間に挿入される。この２つ
の抵抗はその値が等しいので演算増幅回路５３は振幅は
同一で位相が逆転した信号を出力する位相反転手段５３
として機能する。

【００４４】次に動作について説明する。今、電源が投
入され装置が十分な安定状態となっているものとする
と、入力信号ＤはＢ級パワーアンプ５１ａには正相で入
力されるが、Ｂ級パワーアンプ５１ｂには位相反転手段
５３を介して逆位相で入力されるので、入力信号Ｄに対
してはＢ級パワーアンプ５１ａとＢ級パワーアンプ５１
ｂとは互いに逆位相で動作する。したがって、Ｂ級パワ
ーアンプ５１ｂの出力はＢ級パワーアンプ５１ａとは逆
位相となるが、Ｂ級パワーアンプ５１ｂはボイスコイル
５２ｂに対して逆相に接続され、位相反転手段としての
機能を持つので、入力信号Ｄの一サイクルの内、正の半
サイクルではボイスコイル５２ａに流れる電流の向きは
ボイスコイル５２ｂの＋端子から−端子へ向かう方向と
なる。これはこの半サイクルでボイスコイル５２ａへ流
れる電流の向きと同一方向である。また、入力信号Ｄの
負の半サイクルにおいても同様にボイスコイル５２ａへ
流れる電流の向きと同一方向となる。したがって、入力
信号Ｄに対して２つのボイスコイルに各々生ずるスピー
カコーンの駆動力は同一方向となり、スピーカ５２は従
来例と同じ出力によって駆動される。

【００４５】ここで、電源のオン直後を考えると、従来
例で示したようにＢ級パワーアンプ５１ａ及び５１ｂは
その＋出力端子から過渡的に過渡電流を流すが、この過
渡電流はボイスコイル５２ａにはその＋端子から−端子
の方向に、ボイスコイル５２ｂには−端子から＋端子に
向かって流れる。したがって、過渡電流による各々のボ
イスコイルに発生するスピーカコーン駆動力はその方向
が逆方向となるので互いに打ち消し合いスピーカはこの
過渡電流によるショックノイズを発生することがない。
また、電源のオフ直後においても、Ｂ級パワーアンプ５
１ａ及び５１ｂは＋出力端子から過渡電流を引き込む
が、オン時と同様にボイスコイル５２ａ、５２ｂに流れ
る電流の向きが逆方向となることからスピーカコーン駆
動力は生じないので、過渡電流によるショックノイズの
発生はない。また、ここでは過渡電流について述べた
が、その他のＢ級パワーアンプ内部で発生するノイズに
ついても同様に打ち消し合って、ショックノイズの発生
がないことは言うまでもない。

【００４６】また、ここではＢ級パワーアンプが二つの
場合について説明したが、三つ以上あった場合に半数の
Ｂ級パワーアンプに位相反転手段を設けることにより同
様の動作をすることはいうまでもない。

【００４７】実施例５．図１１は実施例５を示す構成図
である。この図において、引算演算手段１４への入力は
実施例１とは逆になっていて、入力端子１００には入力
端子Ｂから出力される信号ｖ１が入力され、入力端子１
０１には利得制限手段１３から出力される信号ｖ２が入
力される。また、Ｂ級パワーアンプ１１ｂの出力はボイ
スコイル１２ｂに逆相に接続されている。

【００４８】次に、動作について説明する。Ｂ級パワー
アンプ１１ｂの前段の引算演算手段１４の入力端子１０
０と入力端子１０１とは入れ換えられて配線されている
ので、利得制限手段１３が動作しているときは（信号ｖ
２の電圧−信号ｖ１の電圧）の電圧の信号ｖ４を出力す
る。ところで、（（信号ｖ２の電圧−信号ｖ１の電圧）
＝−（信号ｖ１の電圧−信号ｖ２の電圧））であり、一
方、実施例１において引算演算手段１４が（信号ｖ１の
電圧−信号ｖ２の電圧）の信号を出力することから、信
号ｖ４は信号ｖ３の逆相となる。ところがＢ級パワーア
ンプ１１ｂとボイスコイル１２ｂとの接続が逆相となっ
ているので、結局、ボイスコイル１２ａ及び１２ｂには
信号ｖ１と同相の電流が流れることとなり、スピーカを
並列に正常駆動する。このとき、Ｂ級パワーアンプ１１
ｂの電源オンオフ時に流れる過渡電流はＢ級パワーアン
プ１１ａに流れる過渡電流と逆相となってボイスコイル
１２ｂに流れるために、２つのボイスコイル間で逆向き
で打ち消し合うので、実施例４と同様に電源オン，オフ
時にショックノイズを発生することがないという効果が
得られる。

【００４９】実施例６．図１２は本発明に係る実施例６
の構成を説明したものである。本実施例６は実施例１の
利得制限手段１３と引算演算手段１４の入力端子１００
との間に一般的な低周波数域フィルタ等の低域減衰手段
６１を挿入したものである。

【００５０】次に動作について述べる。低域減衰手段６
１は信号ｖ２の低域を減衰して、信号ｖ５を出力する。
引算演算手段１４の入力端子１００には信号ｖ５が入力
され、もう一方の入力端子１０１には低域が減衰されて
いない信号ｖ１が入力されるので、引算演算手段１４か
ら出力される信号ｖ６は低域減衰手段６１によって減衰
された低域の信号を含むことになる。従って、Ｂ級パワ
ーアンプ１１ｂは低域を含む信号ｖ６を増幅し、他方Ｂ
級パワーアンプ１１ａは通常の信号ｖ２を増幅するた
め、スピーカの出力から低域が増加することとなる。こ
れは通過する信号が利得制限手段１３が動作する出力レ
ベルに達するものか否かには関係なく動作する。その他
の構成及び動作は実施例１と同様であるので説明を省略
する。

【００５１】このように実施例６では実施例１のアンプ
の駆動効率を上げる効果を得ながらも、低域フィルタ等
の低域減衰手段を用いて低音域の信号を増強し、特に車
室内で不足しがちな低音感を改善しようとするものであ
る。

【００５２】実施例７．図１３は、本発明に係る実施例
７を示した構成図である。本実施例７は利得制限手段１
３と引算演算手段１４の入力端子１００との間に一般的
な高域フィルタ等を用いた高域減衰手段７１ａを挿入
し、入力端子Ｂと引算演算手段１４の入力端子１０１と
の間に高域減衰手段７１ａと同じ特性を持つ高域減衰手
段７１ｂを挿入したものである。

【００５３】次に動作について説明する。利得制限手段
１３の特性によっては、利得制限手段１３の出力が高周
波数域である時に位相に変化を生じてしまうことがあ
り、利得制限手段１３の入力信号とにずれが生じてしま
い、引算演算手段１４が差信号を出力してＢ級パワーア
ンプ１１ｂが駆動されてしまうことにより、内部損失が
増大し、装置の効率を低下させてしまう。これを防止す
るため、引算演算手段１４には利得制限手段１３の位相
特性の変化のない周波数帯域の信号のみを入力するため
に高域減衰手段７１ａにより高周波数域を減衰し、ま
た、入力端子１００への入力と入力端子１０１への入力
との高周波数域成分の同一性を保つために高域減衰手段
７１ｂを設ける。その他構成及び動作は実施例１と同様
であるので説明を省略する。

【００５４】また、上記各実施例ではＢ級パワーアンプ
を用いたが、Ｂ級パワーアンプを２個対にしてバランス
接続したＢＴＬアンプでもよい。

【００５５】また、上記各実施例ではパワーアンプは必
ずしも全て同じ出力のものである必要はなく、駆動した
い総合出力にマッチした幾つかの異なる出力を持ったＢ
級パワーアンプの組み合わせで構成することができる。

【００５６】さらに、Ｂ級パワーアンプのみならず、例
えばＡＢ級パワーアンプ等をもよいことは言うまでもな
い。

【００５７】

【発明の効果】この発明に係るスピーカ装置は、一方の
増幅手段の内部から発生するノイズは、他方の増幅手段
の内部から発生するノイズと打ち消し合うので、増幅手
段に発生するノイズを減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１を示す構成図である。

【図２】 この発明の実施例１における利得制限手段を
示す構成図である。

【図３】 この発明の実施例１における引算演算手段を
示す構成図である。

【図４】 この発明の実施例１を示すもので、図４ａは
引算演算手段の一方の入力の電圧と入力端子Ｂでの電圧
との関係を示す線図、図４ｂは引算演算手段の他方の入
力の電圧と信号入力端子Ｂの電圧との関係を示す線図、
図４ｃは引算演算手段の出力の電圧と信号入力端子Ｂの
電圧との関係を示す線図である。

【図５】 この発明の実施例１における二つのＢ級パワ
ーアンプの内部損失と出力の関係を示す線図である。

【図６】 この発明の実施例２を示す構成図である。

【図７】 この発明の実施例２における四つのＢ級パワ
ーアンプの内部損失と出力の関係を示す線図である。

【図８】 この発明の実施例３を示す構成図である。

【図９】 この発明の実施例４を示す構成図である。

【図１０】 この発明の実施例４における位相反転手段
を示す構成図である。

【図１１】 この発明の実施例５を示す構成図である。

【図１２】 この発明の実施例６を示す構成図である。

【図１３】 この発明の実施例７を示す構成図である。

【図１４】 第１の従来のマルチボイスコイルスピーカ
システムを示す構成図である。

【図１５】 第１の従来のマルチボイスコイルスピーカ
システムにおけるＢ級パワーアンプの出力レベルと内部
損失との関係を示す線図である。

【図１６】 第１の従来のマルチボイスコイルスピーカ
システムにおけるＢ級パワーアンプを示す構成図であ
る。

【図１７】 第１の従来のマルチボイスコイルスピーカ
システムにおける過渡電流を示す波形図である。

【図１８】 第２の従来のマルチボイスコイルスピーカ
システムを示す構成図である。

【図１９】 第２の従来のマルチボイスコイルスピーカ
システムにおけるＢ級パワーアンプの内部損失と出力と
の関係を示す線図である。

【符号の説明】

１ａ…Ｂ級パワーアンプ、１ｂ…Ｂ級パワーアンプ、２
…マルチボイスコイルスピーカ、２ａ…ボイスコイル、
２ｂ…ボイスコイル、３…スピーカコーン、５ａ…Ｂ級
パワーアンプ、５ｂ…Ｂ級パワーアンプ、５ｃ…Ｂ級パ
ワーアンプ、５ｄ…Ｂ級パワーアンプ、６ａ…ボイスコ
イル、６ｂ…ボイスコイル、６ｃ…ボイスコイル、６ｄ
…ボイスコイル、７…スピーカコーン、１１ａ…Ｂ級パ
ワーアンプ、１１ｂ…Ｂ級パワーアンプ、１２…マルチ
ボイスコイルスピーカ、１２ａ…ボイスコイル、１２ｂ
…ボイスコイル、１２ｃ…スピーカコーン、１３…利得
制限手段、１４…引算演算手段、１６ａ…ボイスコイ
ル、１６ｂ…ボイスコイル、１６ｃ…ボイスコイル、１
６ｄ…ボイスコイル、１７ａ…Ｂ級パワーアンプ、１７
ｂ…Ｂ級パワーアンプ、１７ｃ…Ｂ級パワーアンプ、１
７ｄ…Ｂ級パワーアンプ、１８ａ…利得制限手段、１８
ｂ…利得制限手段、１８ｃ…利得制限手段、１９…引算
演算手段、２０…引算演算手段、２１…引算演算手段、
２０ａ…第１のモータ、２０ｂ…第２のモータ、２０ｃ
…第３のモータ、２１ａ…第１のトランジスタ、２１ｂ
…第２のトランジスタ、２１ｃ…第３のトランジスタ、
２３ａ…第１の利得制限手段、２３ｂ…第２の利得制限
手段、２４ａ…第１の引算演算手段、２４ｂ…第２の引
算演算手段、２８…負荷、５１ａ…Ｂ級パワーアンプ、
５１ｂ…Ｂ級パワーアンプ、５２…マルチボイスコイル
スピーカ、５２ａ…ボイスコイル、５２ｂ…ボイスコイ
ル、５３…位相反転手段、６１…低域減衰手段、７１ａ
…高域減衰手段、７１ｂ…高域減衰手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０２Ｐ 7/68 Ｈ０２Ｐ 7/68 Ｄ 7/69 7/69

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つの入力信号を増幅する一対の同じ特
   性の増幅手段と、これら一対の増幅手段により駆動され
   る一つのスピーカと、前記一対の増幅手段の内の一方の
   増幅手段の前段と後段とに設けられた位相反転手段とを
   備えたスピーカ装置。
2. 【請求項２】 入力信号が入力されこれを増幅する第１
   増幅手段、この第１増幅手段に接続されスピーカコーン
   を駆動する第１ボイスコイル、前記入力信号が位相反転
   手段を介して入力されこれを増幅する、前記第１増幅手
   段と同じ特性の第２増幅手段、この第２増幅手段に接続
   され前記スピーカコーンを駆動する第２ボイスコイルと
   を備え、前記第１増幅器とこれに接続される前記第１ボ
   イスコイルとの配線の極性が、前記第２増幅器とこれに
   接続される前記第２ボイスコイルとの配線の極性に対し
   て逆相に接続されているスピーカ装置。
3. 【請求項３】 入力信号が入力されこれを増幅する第１
   増幅手段、この第１増幅手段に接続されスピーカコーン
   を駆動する第１ボイスコイル、前記入力信号が位相反転
   手段を介して入力されこれを増幅する、前記第１増幅手
   段と同じ特性の第２増幅手段、この第２増幅手段に接続
   され前記スピーカコーンを駆動する第２ボイスコイルと
   を備え、前記第１増幅器とこれに接続される前記第１ボ
   イスコイルとの配線の極性が、前記第２増幅器とこれに
   接続される前記第２ボイスコイルとの配線の極性に対し
   て逆相に接続されており、前記入力信号に対して前記２
   つのボイスコイルに各々生ずるスピーカコーンの駆動力
   が同一方向となるようにしたスピーカ装置。