JP2001358542A

JP2001358542A - 位相切替回路

Info

Publication number: JP2001358542A
Application number: JP2000180750A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Tateishi; 信好立石
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2000-06-12
Filing date: 2000-06-12
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】従来に比べて一層小型化と低コスト化が図れ
る位相切替回路を提供する。【解決手段】入力信号ＩＮに対して正相の出力信号ま
たは逆相の出力信号ＯＵＴを切り替えて出力する位相切
替回路１１であって、その切り替えのための位相切替機
能部２１が、入力信号ＩＮに対して１より大きい利得を
有する出力信号ＯＵＴを生成するための利得付与機能部
２２を併有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は位相切替回路に関す
る。ここで言う位相切替回路とは、与えられた入力信号
に対して正相（位相０°）の出力信号または逆相（位相
１８０°）の出力信号を切り替えて出力するための回路
を言う。

【０００２】例えば、オーディオ機器のサブウーファス
ピーカ用の出力回路においては、ユーザの好みに合った
音圧を創出するために、該スピーカへの駆動信号の位相
を正相または逆相に自由に切り替えられるようになって
いる。このための回路としても位相切替回路が用いられ
る。

【０００３】

【従来の技術】図５は従来の位相切替回路の第１例を示
す図である。本図において、第１例の位相切替回路１１
は、入力信号ＩＮを受けて、その正相（０°）または逆
相（１８０°）の出力信号ＯＵＴを生成する。その正相
／逆相の切替えは、スイッチ１３により行う。スイッチ
１３の接点が図の下側にあるときは（図中、実線の接
続）、正相の出力信号、すなわち入力信号ＩＮと同相の
出力信号ＯＵＴが得られる。

【０００４】一方、スイッチの１３の接点が図の上側に
あるときは（図中、点線の接続）、オペアンプ１２の作
用により、入力信号ＩＮに対して逆相の出力信号ＯＵＴ
が得られる。ここで、オペアンプ１２の入力抵抗（Ｒ
１）と帰還抵抗（Ｒ３）の各抵抗値は相互に等しく設定
される（Ｒ１＝Ｒ３）。また非反転入力端子（＋）側に
接続して、一端が接地（ＧＮＤ）される抵抗（Ｒ２´）
は、高抵抗に選ばれる。

【０００５】なお、ＧＮＤは一般的には接地レベルを表
すが、本発明においては、必要に応じて、仮想接地レベ
ル、例えば１／２・Ｖccとしてもよい。上記第１例の位
相切替回路１１は、スイッチ１３をＣＭＯＳトランジス
タにより構成することになるから、Ｐ型およびＮ型の各
トランジスタ、すなわち２素子を必要とする。そこで１
素子でスイッチ１３を構成できるものとして、次の第２
例の位相切替回路が広く用いられるようになってきた。

【０００６】図６は従来の位相切替回路の第２例を示す
図である。なお全図を通じて、同様の構成要素には同一
の参照番号または記号を付して示す。本図の位相切替回
路１１で用いるスイッチ１３は、オペアンプ１２の非反
転入力端子（＋）を接地（ＧＮＤ）または非接地にし
て、それぞれ、入力信号ＩＮに対して逆相（スイッチ・
オン）または正相（スイッチ・オフ）の出力信号ＯＵＴ
を得るようになっており、当該スイッチ１３は１素子だ
けのトランジスタで構成することができる。

【０００７】そのスイッチ１３がオンのとき、オペアン
プ１２の非反転入力端子（＋）は強制的に接地レベルに
クランプされ、したがって、抵抗（Ｒ１）を通した入力
信号ＩＮはしゃ断され、オペアンプ１２はその反転入力
端子（−）にのみ、入力抵抗（Ｒ２）を介して入力信号
ＩＮを受けることになる。かくして、反転した入力信号
ＩＮとして、出力信号ＯＵＴが現れる。これが逆相動作
である。

【０００８】一方、正相動作のときは、スイッチ１３を
オフにする。この場合、入力抵抗（Ｒ１）を通してオペ
アンプ１２の非反転入力端子（＋）に印加された入力信
号ＩＮの電圧Ｖinにオペアンプ１２は応答し、その出力
信号ＯＵＴの電圧瞬時にもＶinとなる。このＶinが帰還
抵抗（Ｒ３）を通して帰還され、その反転入力端子
（−）の電圧も即座にＶinとなる（イマジナリショー
ト）。

【０００９】結局、入力信号ＩＮはスルーでオペアンプ
１２を通過し、その正相の出力信号ＯＵＴが得られる。
上記の第２例の位相切替回路１１は、前述の第１例の位
相切替回路１１に対し、スイッチ１３の構成に関して有
利ではあるものの、この第２例の位相切替回路１１も第
１例の位相切替回路１１も共に、利得（電圧利得）を１
より大きくできない構成となっている。すなわち第１例
の位相切替回路１１（図５）は、逆相動作時の利得は１
より大きくできるものの正相動作時の利得は１でしかあ
り得ない。また、第２例の位相切替回路１１（図６）に
ついても同様である。

【００１０】初めに一例として述べたオーディオ機器の
サブウーファスピーカ用の出力回路においては、出力減
衰器が必須の構成要素の１つとして存在する。そして、
この出力減衰器の前段において配置される位相切替回路
にとっては、単に位相切替機能に止まらず、小さい減衰
から大きい減衰まで十分に対応できるように事前に電圧
レベルを上げておく機能をも有する必要がある。このた
めに、上述した“１より大きい利得”が必要となるので
ある。すなわち利得付与機能が必要となる。そこで次に
述べる第３例の位相切替回路１１´が提案された。

【００１１】図７は従来の位相切替回路の第３例を示す
図である。本図の位相切替回路１１´において注目すべ
き部分は、本来の位相切替回路１１に対し別途付加され
たフロントアンプ部１４である。これが上述した利得付
与機能を果し、予め入力信号ＩＮの電圧レベルを上げ
て、本来の位相切替回路１１に入るようになっている。
本図の場合、フロントアンプ部１４により付与される利
得は、（Ｒ６＋Ｒ７）／Ｒ６である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】入力信号ＩＮの電圧レ
ベルを上げて、かつ、位相切替えを行うための従来の位
相切替回路１１´は、図７から明らかなように、本来の
位相切替回路１１とは別個独立にフロントアンプ部１４
を付加しなければならない。このため、回路構成が大型
化しコスト高になる、という問題がある。

【００１３】したがって本発明は上記問題点に鑑み、従
来のフロントアンプ部１４に相当する利得付与機能を兼
備することにより、小型化と低コスト化を図ることので
きる位相切替回路を提供することを目的とするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本構成
を示す図である。本発明は、基本的に、入力信号ＩＮに
対して正相の出力信号（ＯＵＴ）または逆相の出力信号
（ＯＵＴのバー）を、スイッチ（ＳＷ）１３に連動して
切り替えて出力する位相切替回路であって、ここに、そ
の切り替えのための位相切替機能部２１が、入力信号Ｉ
Ｎに対して１より大きい利得を有する出力信号ＯＵＴを
生成するための利得付与機能部２２を併有することを特
徴とするものである。

【００１５】すなわち、利得付与機能部２２は、前述し
た図７の構成におけるフロントアンプ部１４のように、
本体の位相切替機能部２１に対し別個独立したものでは
なく、該位相切替機能部２１と一体に形成される。した
がって、そのようなフロントアンプ部１４は不要となる
から、本発明の位相切替回路によって、小型化と低コス
ト化が実現される。

【００１６】

【発明の実施の形態】図２は図１の基本構成をより具体
化した構成を示す図である。本図において、位相切替機
能部２１は、オペアンプ１２と、オペアンプ１２の非反
転入力端子（＋）を接地または非接地とするスイッチ１
３とからなる。また、利得付与機能部２２は、オペアン
プ１２の出力端子ｏｕｔからオペアンプ１２の反転入力
端子（−）に帰還される電圧（Ｖ）を分圧（ｖ）する分
圧回路１５からなる。

【００１７】本発明のポイントをなす利得付与機能部２
２について考察する。まず、入力信号ＩＮに対して正相
の出力信号ＯＵＴを生成する場合について見てみると、
この場合は、スイッチ１３をオフとする。ここで、仮に
分圧回路１５が無いものとすると（図２の点線のパ
ス）、オペアンプ１２はその非反転入力端子（＋）に受
けた入力信号ＩＮ（電圧Ｖとする）に瞬時に応答して、
その出力端子ｏｕｔより出力信号ＯＵＴ（電圧Ｖとな
る）を出力する。この電圧Ｖはそのまま、その反転入力
端子（−）に現れる（イマジナリショート）。結局、分
圧回路１５が無いときは、入力信号ＩＮはオペアンプ１
２をスルーで通過し、利得は１である。

【００１８】一方、分圧回路１５を通す場合（本発明）
について見てみる。この場合、非反転入力端子（＋）に
受けた入力信号ＩＮ（同じく電圧Ｖとする）に瞬時に応
答して、オペアンプ１２はその出力端子ｏｕｔより、ま
ずは電圧Ｖの出力信号ＯＵＴを出力する。この出力信号
は同様に反転入力端子（−）に帰還される。ここで注意
すべきことは、反転入力端子（−）におけるその帰還電
圧はＶではなく、分圧回路１５を通すことによりｖ（ｖ
＜Ｖ）になっていることである。したがって、非反転入
力端子（＋）にＶ、反転入力端子（−）にｖが印加され
るというアンバランスが生じる。しかしオペアンプ１２
は、イマジナリショートにより、そのアンバランスを解
消すべく、反転入力端子（−）の電圧すなわち分圧回路
１５の出力電圧を、ｖからＶに持ち上げようとする。こ
のために、オペアンプ１２は、分圧回路１５への入力電
圧すなわち出力信号ＯＵＴの電圧を持ち上げるように動
作する。数値例を上げれば、分圧回路１５の分圧比を１
／２とすると、オペアンプ１２は、その出力端子ｏｕｔ
からの電圧を、Ｖから２Ｖに引き上げて上記のアンバラ
ンスを解消する。この結果、オペアンプ１２に利得２が
付与され、目的とする１より大きい利得が得られること
になる。

【００１９】一方、入力信号ＩＮに対して逆相の出力信
号ＯＵＴを生成する場合について見てみると、この場合
は、スイッチ１３をオンとする。このときは、オペアン
プ１２の非反転入力端子（＋）は接地レベルにクランプ
され、分圧回路１５の接地（ＧＮＤ）の影響が無くなる
ので、図６または７を参照すると、抵抗Ｒ２とＲ３の比
（Ｒ３／Ｒ２）だけでオペアンプ１２の利得が決まる。
したがって、Ｒ３＞Ｒ２とすれば、目的とする１より大
きい利得が得られる。

【００２０】図３は図２に示す構成の詳細例を示す図で
ある。本図では、特に上記の分圧回路１５が詳細に示さ
れている。本図の詳細例に基づく位相切替回路１１によ
れば、位相切替機能部２１は、オペアンプ１２の反転入
力端子（−）および非反転入力端子（＋）にそれぞれ入
力信号ＩＮを入力させる第１入力抵抗（Ｒ１）および第
２入力抵抗（Ｒ２）と、出力端子ｏｕｔから反転入力端
子（−）へ電圧Ｖを帰還させる帰還抵抗（Ｒ３）とを、
有してなる。そして、ここに、その帰還抵抗（Ｒ３）
と、一端が接地された新たな分圧用抵抗（Ｒ４）とによ
り、分圧回路１５が形成されている。

【００２１】この図３と前述の図７の各構成を対比して
みると、図７のフロントアンプ部１４が、図３において
はたった１つの抵抗（Ｒ４）によって置き換えられてい
ることが理解される。かくして本発明により得られる、
小型化と低コスト化の効果はきわめて顕著である。図３
の位相切替回路１１、特に利得付与機能部２２をさらに
分析する。本発明に基づいて付与される利得を算出する
と、上記の第２入力抵抗の抵抗値をＲ２とし、上記の帰
還抵抗の抵抗値をＲ３とし、上記の分圧用抵抗の抵抗値
をＲ４としたとき、（ｉ）正相時の利得は、（Ｒ３＋Ｒ
４）／Ｒ４となり、（ii）逆相時の利得は、Ｒ３／Ｒ２
となる。

【００２２】これら正相時の利得と逆相時の利得との間
にアンバランスがあると、既述のオーディオ機器におけ
るサブウーファスピーカにあっては、ユーザに違和感を
与えることがある。このため、上記２つの利得は相互に
ほぼ同じ値、すなわち同値になることが好ましい。した
がって実際の設計上は、上記２つの利得がほぼ同値とな
るように、上記の第２入力抵抗（Ｒ２）、帰還抵抗（Ｒ
３）および分圧用抵抗（Ｒ３）の各抵抗値を設定するよ
うにする。すなわち、（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４＝Ｒ３／Ｒ２＝Ｇｖを満足させるような抵抗値Ｒ２〜Ｒ４を選定する（Ｇｖ
は電圧利得である）。なお、Ｒ１は、直接Ｇｖに影響を
あたえる事はないがオフセット電圧の発生を考慮してＲ
２と同じ程度の値にすればよい。

【００２３】設計上の手順からすれば、まずＲ４を定
め、続いてＲ３とＲ２を定めるのがよい。数値例として
見ると、電圧利得ＧｖをまずＧｖ＝２に設定したとす
る。そして、Ｒ４としてＲ４＝５０ｋΩに設定したとす
る。そうすると、（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４＝２（＝Ｇｖ）から、Ｒ３＝５０ｋΩが算出される。またＲ３／Ｒ２＝２（＝Ｇｖ）から、Ｒ２＝２５ｋΩが算出される。ただし、上記の数
値は単なる一例である。

【００２４】図４は本発明に係る位相切替回路の適用例
を示す図である。本図において、参照番号３１はオーデ
ィオ機器のスピーカ近傍の出力回路を示す。このスピー
カは、本来のＬ（ｌｅｆｔ）チャネルスピーカ３２Ｌお
よびＲ（ｒｉｇｈｔ）チャネルスピーカ３２Ｒに加え、
サブウーファスピーカ３２ＳＷＦからなる。これらのス
ピーカ毎にそれぞれパワーアンプ３３Ｌ，３３Ｒおよび
３３ＳＷＦが設けられる。このうちのパワーアンプ３３
ＳＷＦを含む出力回路３１内に、本発明の位相切替回路
１１が設けられる。

【００２５】既に述べたように、オーディオ機器のサブ
ウーファスピーカ３２ＳＷＦ用の出力回路３１において
は、出力減衰器（図４の３４）、いわゆるアテネータが
必須の構成要素の１つとして存在する。そして、この出
力減衰器３４の前段において配置される位相切替回路に
とっては、単に位相切替機能に止まらず、小さい減衰か
ら大きい減衰まで十分に対応できるように事前に電圧レ
ベルを上げておく機能をも有する必要がある。このため
に、利得付与機能を備えた本発明の位相切替回路１１が
採用される。

【００２６】この位相切替回路１１のさらに前段には、
ラジオやＣＤ等の音源側のＩＣ３６があり、これよりＬ
チャネル信号およびＲチャネル信号が供給される。これ
らの信号は、一方において、それぞれ対応するスピーカ
側（３２Ｌ，３２Ｒ）に供給されるが、他方において、
ミキシング部３５にて合成される。この合成信号ＭＩＸ
が、既に述べた入力信号ＩＮに相当し、位相切替回路１
１に供給され、１より大きい利得をもった正相または逆
相の出力信号ＯＵＴとなる。

【００２７】また、ミキシング部の持つインピーダンス
がＧｖに影響を与えるため、抵抗Ｒ２，Ｒ３およびＲ４
の各抵抗値はそのインピーダンスに合わせ補正する必要
がある。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、図
７に示すフロントアンプ部１４を用いることなしに、位
相切替回路１１自体にそのフロントアンプ機能を組み込
むことができ、小型化と低コスト化が実現される。特に
図３の構成例によれば、分圧用抵抗Ｒ４を１つ設けただ
けで上記のフロントアンプ機能を実現でき、小型化と低
コスト化の効果は絶大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す図である。

【図２】図１の基本構成をより具体化した構成を示す図
である。

【図３】図２に示す構成の詳細例を示す図である。

【図４】本発明に係る位相切替回路の適用例を示す図で
ある。

【図５】従来の位相切替回路の第１例を示す図である。

【図６】従来の位相切替回路の第２例を示す図である。

【図７】従来の位相切替回路の第３例を示す図である。

【符号の説明】

１１，１１´…位相切替回路１２…オペアンプ１３…スイッチ１４…フロントアンプ部１５…分圧回路２１…位相切替機能部２２…利得付与機能部３１…出力回路３２ＳＷＦ…サブウーファスピーカＩＮ…入力信号ＯＵＴ…出力信号ｏｕｔ…出力端子Ｒ１…第１入力抵抗Ｒ２…第２入力抵抗Ｒ３…帰還抵抗Ｒ４…分圧用抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5D020 AC01 5J030 AC01 AC11 5J090 AA02 AA51 CA00 CA92 FA18 FN10 HA25 KA01 KA16 KA23 KA62 MA13 MN02 TA01 5J092 AA02 AA51 CA00 CA92 FA18 HA25 KA00 KA01 KA16 KA23 KA62 MA13 TA01 VL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号に対して正相の出力信号または
逆相の出力信号を切り替えて出力する位相切替回路にお
いて、前記切り替えのための位相切替機能部が、前記入力信号
に対して１より大きい利得を有する前記出力信号を生成
するための利得付与機能部を併有することを特徴とする
位相切替回路。
【請求項２】前記位相切替機能部は、オペアンプと、
該オペアンプの非反転入力端子を接地または非接地とす
るスイッチとからなり、前記利得付与機能部は、前記オペアンプの出力端子から
該オペアンプの反転入力端子に帰還される電圧を分圧す
る分圧回路からなることを特徴とする請求項１に記載の
位相切替回路。
【請求項３】前記位相切替機能部は、前記オペアンプ
の前記反転入力端子および前記非反転入力端子にそれぞ
れ前記入力信号を入力させる第１入力抵抗および第２入
力抵抗と、前記出力端子から前記反転入力端子へ前記電
圧を帰還させる帰還抵抗とを、有し、前記帰還抵抗と、一端が接地された分圧用抵抗とによ
り、前記分圧回路を形成することを特徴とする請求項２
に記載の位相切替回路。
【請求項４】前記第２入力抵抗の抵抗値をＲ２とし、
前記帰還抵抗の抵抗値をＲ３とし、前記分圧用抵抗の抵
抗値をＲ４とするとき、正相時の利得をなす（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４と、逆相時の利得をなすＲ３／Ｒ２とがほぼ同値となるよう
に、前記第２入力抵抗、前記帰還抵抗および前記分圧用
抵抗の各抵抗値を設定することを特徴とする請求項３に
記載の位相切替回路。
【請求項５】前記位相切替回路は、オーディオ機器の
サブウーファスピーカ用の出力回路内に設けられ、か
つ、該出力回路内の出力減衰器の前段に配置されること
を特徴とする請求項１に記載の位相切替回路。