JP2003174331A

JP2003174331A - 音声出力装置

Info

Publication number: JP2003174331A
Application number: JP2001371426A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Hayashi; 宏樹林; Koichi Mori; 宏一森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-20
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: JP3599243B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低ノイズな音声出力装置を提供する。【解決手段】入力信号を増幅する出力アンプ５と、入力
信号の振幅情報を検知する振幅検知回路１０と、振幅検
知回路１０から出力される信号振幅の大きさの情報によ
って出力アンプ１のバイアス電流量を制御するバイアス
電流設定回路１１で構成される。振幅検知回路１０で、
出力アンプ５の入力信号を例えば信号振幅に比例したＤ
Ｃ電圧に変換し、そのＤＣ電圧値によってバイアス電流
設定回路１１で出力アンプ５のバイアス電流を制御す
る。特に無信号時や小振幅時にバイアス電流を増やす。
オペアンプのサーマルノイズ特性から、アンプに流すバ
イアス電流を増加させることで、サーマルノイズを低下
させることができる。また、通常動作時は電流を絞り無
信号時や信号振幅が小さい時にのみ電流を増加させるこ
とで、音声出力装置全体として低消費電力化を図ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノイズを低減した
音声出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、ＰＣＭコーディックに用いら
れる音声出力装置の構成を示すブロック図である。図１
１において、音声出力装置は、入力されたデジタルデー
タの補間データを演算により作成し、作成した補間デー
タをデジタルデータに挿入するデジタルフィルタ１と、
量子化雑音に微分特性を持たせ、信号帯域内のノイズを
低下させるノイズシェーパ２と、ノイズシェーパ２のデ
ジタル信号出力をアナログ信号に変換する１ｂｉｔＤＡ
Ｃ（デジタル／アナログコンバータ）３と、１ｂｉｔＤ
ＡＣ３の出力の高域ノイズ成分を除去するためのポスト
フィルタ４と、ポストフィルタ４の信号を増幅して外部
スピーカ７に出力する出力アンプ５と、信号の無音区間
を検出してその無音区間において出力アンプ５の利得を
下げる無音区間検出回路６と、で構成される。

【０００３】上記構成の音声出力装置において、無音区
間検出回路６が信号振幅情報から無音区間を検知して、
その無音区間において出力アンプ５の利得を下げること
で、無音時のノイズが外部スピーカ７から再生されない
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
音声出力装置においては、無音時に出力アンプ５の利得
を下げることでノイズを低減することができるが、以下
に述べるような問題がある。すなわち、信号振幅が小さ
いときにもノイズの絶対レベルは信号振幅が大きい時と
変わらないので、信号振幅が大きい時と比べてイヤホン
やスピーカから出力されるノイズ音が際立って聞こえて
しまう。なお、この場合、出力アンプ５の利得を下げる
ことでノイズ音は小さくなるが、主信号音も下がってし
まう。また、無音時に出力アンプ５の利得を下げる場
合、利得の切り替えの際に切り替えスイッチングノイズ
が主信号に載ってしまい、イヤホンやスピーカからこの
スイッチングノイズが再生されてしまい不快感を感じ
る。

【０００５】本発明はこれらの問題を解決するもので、
ノイズレベルの低い音声出力装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の音
声出力装置は、入力信号を増幅する増幅手段（出力アン
プ５）と、前記入力信号の信号振幅を検知する振幅検知
手段（振幅検知回路１０）と、前記振幅検知手段にて検
知された信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に前記
増幅手段に流すバイアス電流の値を増加させるバイアス
電流設定手段（バイアス電流設定回路１１）と、を具備
することを特徴とする。

【０００７】この構成によれば、無信号時や小信号振幅
時に増幅手段に流れるバイアス電流を増加させること
で、当該手段のサーマルノイズを削減することができ、
無信号時や小信号振幅時のノイズを低減させることがで
きる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号
振幅が小さいときにのみ電流を増加させるので、システ
ム全体としては、低消費電力化を図ることができ、携帯
電話などに搭載するシステムとして有効である。

【０００８】請求項２に係る発明の音声出力装置は、デ
ジタル入力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段（Ｄ
ＡＣ３）と、前記Ｄ／Ａ変換手段のアナログ出力信号を
増幅する増幅手段（出力アンプ５）と、前記デジタル入
力信号の信号振幅を検知する振幅検知手段（振幅検知回
路１２）と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅
より無信号時又は小信号振幅時に前記増幅手段に流すバ
イアス電流の値を増加させるバイアス電流設定手段（バ
イアス電流設定回路１１）と、を具備することを特徴と
する。

【０００９】この構成によれば、無信号時や小信号振幅
時に増幅手段に流れるバイアス電流を増加させること
で、当該手段のサーマルノイズを削減することができ、
無信号時や小信号振幅時のノイズを低減させることがで
きる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号
振幅が小さいときにのみ電流を増加させるので、システ
ム全体としては、低消費電力化を図ることができ、携帯
電話などに搭載するシステムとして有効である。

【００１０】請求項３に係る発明の音声出力装置は、入
力信号を増幅する増幅手段（出力アンプ５）と、前記増
幅手段の出力信号の信号振幅を検知する振幅検知手段
（振幅検知回路１３）と、前記振幅検知手段にて検知さ
れた信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に前記増幅
手段に流すバイアス電流の値を増加させるバイアス電流
設定手段（バイアス電流設定回路１１）と、を具備する
ことを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、無信号時や小信号振幅
時に増幅手段に流れるバイアス電流を増加させること
で、当該手段のサーマルノイズを削減することができ、
無信号時や小信号振幅時のノイズを低減させることがで
きる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号
振幅が小さいときにのみ電流を増加させるので、システ
ム全体としては、低消費電力化を図ることができ、携帯
電話などに搭載するシステムとして有効である。

【００１２】請求項４に係る発明の音声出力装置は、デ
ジタル入力信号の補間データを演算により作成し、作成
した補間データを前記デジタル入力信号に挿入するデジ
タルフィルタ（デジタルフィルタ１）と、前記デジタル
フィルタから出力された信号の量子化雑音に微分特性を
持たせ、信号帯域内のノイズを低下させるノイズシェー
パ（ノイズシェーパ２）と、前記デジタル入力信号の信
号振幅を検知する振幅検知手段（振幅検知回路１４）
と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信
号時又は小信号振幅時に前記ノイズシェーパのクロック
周波数と前記デジタルフィルタの補間データ数を増加さ
せるサンプリング周波数設定手段（サンプリング周波数
設定回路１５）と、を具備することを特徴とする。

【００１３】この構成によれば、無信号時又は小信号振
幅時にノイズシェーパのクロック周波数とデジタルフィ
ルタの補間データ数を増加させることにより量子化ノイ
ズのピークがより高周波へ移動するので、信号帯域のノ
イズフロアを減少させることができ、無信号時や小信号
振幅時にノイズを低減させることができる。また、通常
動作時は、遅いクロック周波数で動作しており、無音時
にのみ内部回路のクロック周波数を上げるので、常に無
音時に相当するクロック周波数で動作させる場合に比べ
て、回路の低消費電力化を図ることができ、携帯電話な
どに搭載するシステムとして有効である。

【００１４】請求項５に係る発明の音声出力装置は、ハ
イパス・フィルタ機能と増幅機能とを有し、入力信号を
増幅する増幅手段（出力アンプ１７）と、前記入力信号
の信号振幅を検知し、検知した信号振幅より無信号時又
は小信号振幅時に前記増幅手段をハイパス・フィルタに
切り替える振幅検知手段（振幅検知回路１６）と、を具
備することを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、無信号時や小信号振幅
時に増幅手段をハイパス・フィルタに切り替えることに
よって、可聴帯域のゲインを下げ、可聴帯域のノイズを
低減させることができる。さらに、ハイパス・フィルタ
を、容量を用いた回路にすることで、回路の切り替えに
伴うスイッチングノイズの大きさを、単に増幅手段のゲ
インを変化させる場合に比べて低減させることができ
る。これは、回路中に容量があれば、その容量に電荷を
チャージするのに時間がかかるので、スイッチングノイ
ズのような瞬間的に発生するノイズの大きさを緩和する
ことができるからである。

【００１６】請求項６に係る発明の音声出力装置は、請
求項５に係る発明の音声出力装置において、デジタル信
号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段（ＤＡＣ３）を具
備し、前記増幅手段が、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力信号
を増幅し、前記振幅検知手段が、無信号時又は小信号振
幅時に前記増幅手段をハイパス・フィルタに切り替える
とともに前記Ｄ／Ａ変換手段に入力される前記デジタル
信号に前記ハイパスフィルタの逆の特性を持たせること
を特徴とする。

【００１７】この構成によれば、無信号時や小信号振幅
時に増幅手段をハイパス・フィルタに切り替え、同時に
Ｄ／Ａ変換手段に入力されるデジタルデータにハイパス
・フィルタの逆の特性を持たせることにより、Ｄ／Ａ変
換手段に入力される信号を一度増幅し、Ｄ／Ａ変換後で
ハイパス・フィルタによって減衰するので、信号振幅を
入力信号と同等に保ったまま、Ｄ／Ａ変換手段以降のア
ナログ回路で発生するノイズをハイパス・フィルタによ
って減衰させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１に係る
音声出力装置の構成を示すブロック図である。なお、図
１において、先の図１１に示した従来の音声出力装置と
同一の構成を有する部分については同一の参照符号を付
けている。

【００１９】図１において、本実施の形態の音声出力装
置は、入力信号Ｓｉを増幅する出力アンプ５と、入力信
号Ｓｉの振幅情報を検知する振幅検知回路１０と、振幅
検知回路１０から出力される信号振幅の大きさの情報に
よって出力アンプ５のバイアス電流量を制御するバイア
ス電流設定回路１１と、で構成される。

【００２０】振幅検知回路１０は、出力アンプ５の入力
信号Ｓｉを例えば信号振幅に比例した直流電圧に変換し
てバイアス電流設定回路１１に入力する。バイアス電流
設定回路１１は、振幅検知回路１０より入力された直流
電圧値によって出力アンプ５のバイアス電流を制御す
る。特に無信号時や小信号振幅時にバイアス電流を増や
すようにする。

【００２１】ここで、出力アンプ５に使用されるオペア
ンプ（演算増幅器）のサーマルノイズは一般的に以下の
通りとなる。すなわち、

【００２２】（ＶｎＴ）²＝（８ｋＴ／３ｇｍ）＊（ｆｍａｘ−ｆｍｉｎ） …（１）但し、（ＶｎＴ）²はノイズの電力、ｋはボルツマン定
数、Ｔは絶対温度、ｇｍはＭＯＳトランジスタのトラン
スコンダクタンスであり、トランジスタを流れる電流の
ルート（根）に比例する。また、ｆｍａｘ−ｆｍｉｎは
使用する帯域幅を示している。

【００２３】この式から分かるように、オペアンプに流
すバイアス電流を増加させることで、サーマルノイズを
低下させることが可能となる。

【００２４】このように本実施の形態によれば、無信号
時や小信号振幅時に出力アンプ５に流すバイアス電流を
増加させるようにしたので、出力アンプ５のサーマルノ
イズを減少させることができる。これによって無信号時
や小信号振幅時のノイズの低減が可能となる。また、通
常動作時は電流を絞り、無信号時や信号振幅が小さいと
きにのみバイアス電流を増加させるので、システム全体
として低消費電力化を図ることができる。このことは、
携帯電話など小型の電子機器に搭載するシステムとして
有効である。

【００２５】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２に係る音声出力装置の構成を示すブロック図であ
る。なお、図２において、先の図１１に示した従来の音
声出力装置及び図１に示した実施の形態１の音声出力装
置と同一の構成を有する部分については同一の参照符号
を付けている。

【００２６】図２において、本実施の形態の音声出力装
置は、デジタル入力信号Ｓｄｉの補間データを演算によ
り作成し、作成した補間データをデジタル入力信号Ｓｄ
ｉに挿入し出力するデジタルフィルタ１と、デジタルフ
ィルタ１より出力された信号の量子化雑音に微分特性を
もたせ、信号帯域内のノイズを低下させるノイズシェー
パ２と、ノイズシェーパ２の出力をアナログ信号に変換
する例えば１ｂｉｔＤＡＣ（デジタル／アナログ・コン
バータ）３と、１ｂｉｔＤＡＣ３の出力信号の帯域を制
限するポストフィルタ４と、ポストフィルタ４の出力信
号を増幅する出力アンプ５と、デジタル入力信号Ｓｄｉ
の振幅情報を演算し出力する振幅検知回路１２と、振幅
検知回路１２から出力される信号振幅の大きさを示す情
報によって出力アンプ５のバイアス電流量を制御するバ
イアス電流設定回路１１と、で構成される。

【００２７】本実施の形態では、入力信号としてディジ
タル信号を扱うことから、振幅検知回路１２はデジタル
回路で構成されることになる。振幅検知回路１２で検知
されたデジタル入力信号Ｓｄｉの信号振幅値により、バ
イアス電流設定回路１１が出力アンプ５のバイアス電流
を制御する。特に無信号時や小信号振幅時にバイアス電
流を増やすことで、出力アンプ５のサーマルノイズを低
下させることができる。

【００２８】このように本実施の形態によれば、振幅検
知回路１２に入力されるデジタル入力信号Ｓｄｉの信号
振幅の大きさにより、出力アンプ５のバイアス電流を変
更するようにした。特に無信号時や小信号振幅時にバイ
アス電流を増やすので、出力アンプ５のサーマルノイズ
を低下させることができる。

【００２９】なお、本実施の形態において、振幅検知回
路１２に入力する信号はデジタルフィルタ１の出力やノ
イズシェーパ２の出力でも構わない。

【００３０】（実施の形態３）図３は、本発明の実施の
形態３に係る音声出力装置の構成を示すブロック図であ
る。なお、図３において、先の図１１に示した従来の音
声出力装置及び図１に示した実施の形態１の音声出力装
置と同一の構成を有する部分については同一の参照符号
を付けている。

【００３１】本実施の形態の音声出力装置は、振幅検知
回路１３で出力アンプ５の出力信号を例えば信号振幅に
比例した直流電圧に変換し、その直流電圧値でバイアス
電流設定回路１１が出力アンプ５のバイアス電流を制御
する構成としたものである。特に振幅検知回路１３は、
出力アンプ５の出力が無信号時や小信号振幅時にバイア
ス電流を増やす。なお、振幅検知回路１３は出力アンプ
５の出力信号を扱うことから、アナログ回路で構成され
ることになる。

【００３２】このように本実施の形態によれば、出力ア
ンプ５のアナログ出力信号を振幅検知回路１３に入力
し、そのアナログ出力信号の振幅の大きさにより、出力
アンプ５のバイアス電流を変更するようにした。特に無
信号時や小信号振幅時にバイアス電流を増やすので、出
力アンプ５のサーマルノイズを低下させることができ
る。

【００３３】なお、本実施の形態において、振幅検知回
路１３に入力する信号は、ポストフィルタ４の出力信号
や１ｂｉｔＤＡＣ３の出力信号であっても構わない。ま
た、本実施の形態において、ポストフィルタ４より出力
側にある回路即ち出力アンプ５、振幅検知回路１３及び
バイアス電流設定回路１１を取り出して音声出力装置を
構成してもよい。

【００３４】（実施の形態４）図４は、本発明の実施の
形態４に係る音声出力装置の構成を示すブロック図であ
る。なお、図２に示した実施の形態２と同一の構成を有
する部分については同一の参照符号を付けている。

【００３５】図４に示すように、本実施の形態の音声出
力装置は、振幅検知回路１４からの信号振幅情報よりサ
ンプリング周波数設定回路１５がノイズシェーパ２のク
ロック周波数、及びデジタルフィルタ１のデータ補間の
数を制御する。入力されるデジタル信号の信号振幅が小
さくなると、サンプリング周波数設定回路１５は、ノイ
ズシェーパ２のクロック周波数を例えば２倍に設定し、
また同時にデジタルフィルタ１にてデータ補間処理を実
行させて、サンプリング周波数が２倍のデータをノイズ
シェーパ２に入力させる。

【００３６】ここで、図５に上記動作によるノイズ特性
の変化を示す。この図において、ａは信号成分であり、
Ａ〜Ｂは信号帯域である。まず、通常信号振幅が大きな
場合は、ノイズシェーパ２のクロック周波数を例えば２
倍オーバーサンプリングに対応するｆｓに設定する。ま
た、デジタルフィルタ１については、デジタル入力信号
Ｓｄｉのデータの間に補間データを１つずつ挿入し、サ
ンプリング周波数が２倍となるようにする。このとき、
ノイズシェーパ２の出力信号のノイズ成分は図中のｂで
示す曲線のような微分特性となる。

【００３７】デジタル入力信号Ｓｄｉの信号振幅が小さ
くなったとき、ノイズシェーパ２のクロック周波数を例
えば８倍オーバーサンプリングに対応するｆｓ’に設定
し、同時にデジタルフィルタ１については、デジタル入
力信号Ｓｄｉのデータ間に演算によって得られた補間デ
ータを７個挿入し、サンプリング周波数を８倍に増加さ
せる。このとき、ノイズシェーパ２の出力信号のノイズ
成分は図中のｂ’で示す曲線のようになり、信号帯域で
あるＡ〜Ｂの周波数帯域ではノイズ成分は低下している
ことが分かる。

【００３８】このように本実施の形態によれば、デジタ
ル入力信号Ｓｄｉの信号振幅が小さくなると、ノイズシ
ェーパ２のクロック周波数とデジタルフィルタ１の補間
データ数を増加させるようにした。したがって、無信号
時や小信号振幅時にノイズシェーパ２のクロック周波数
とデジタルフィルタ１の補間データ数を増加させること
により、量子化ノイズのピークがより高周波へ移動する
ので、信号帯域のノイズフロアを減少させることができ
る。これにより、無信号時や小信号振幅時にノイズを低
減させることができる。また、通常動作時は、遅いクロ
ック周波数で動作しており、無音時にのみ内部回路のク
ロック周波数を上げるので、常に無音時に相当するクロ
ック周波数で動作させる場合に比べて、回路の低消費電
力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステ
ムとして有効である。

【００３９】なお、実施の形態２又は実施の形態３を組
み合わせて構成するこもできることは言うまでもない。

【００４０】（実施の形態５）図６は、本発明の実施の
形態５に係る音声出力装置の構成図を示すブロック図で
ある。ここで、先の図１に示した実施の形態１の音声出
力装置と図２に示した実施の形態２の音声出力装置と同
一の構成を有する部分については同一の参照符号を付け
ている。

【００４１】図６に示すように、本実施の形態の音声出
力装置は、振幅検知回路１６がデジタル入力信号Ｓｄｉ
の無音区間を検知し、無音時に出力アンプ１７の内部回
路がハイパス・フィルタとして働くように内部の回路を
切り替えるようにしたものである。

【００４２】ここで、図７に出力アンプ１７に対応する
回路の一例を示す。図７において、通常動作中（無音時
でないとき）は、切替えスイッチＳ１及びＳ２はａ側に
切り替えられている。また、スイッチＳ３は開いた状態
となる。このような状態のとき、この回路は、抵抗Ｒ
３、抵抗Ｒ４とオペアンプ１８で構成された増幅率がＲ
２／Ｒ３の反転増幅器となる。

【００４３】これに対して、無音時は、切替えスイッチ
Ｓ１及びＳ２はｂ側に切り替えられる。また、スイッチ
Ｓ３は閉じた状態となる。このような状態のとき、この
回路は、容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と抵抗Ｒ１、Ｒ２とオペ
アンプ１８を用いた多重帰還型ハイパス・フィルタ回路
となる。このハイパス・フィルタのカットオフ周波数
は、１／２π√（Ｒ１・Ｒ２・Ｃ２・Ｃ３）で表すこと
ができる。抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値と容量Ｃ２、Ｃ３の
容量値については、カットオフ周波数が可聴帯域のゲイ
ンを十分に下げられるような値になるように選ぶ。

【００４４】次に、図８に切替えスイッチＳ１、Ｓ２、
Ｓ３の切り替えタイミングを示す。（１）は反転増幅器
から多重帰還型ハイパス・フィルタ回路に切り替える場
合の各スイッチの切り替えタイミングを示しており、
（２）は、多重帰還型ハイパス・フィルタから反転増幅
器に切り替える場合の各スイッチの切り替えタイミング
を示している。無音時、または、小信号振幅時に反転増
幅器から多重帰還型ハイパス・フィルタ回路に切り替え
る場合は、まず、スイッチＳ３を時間Ａで閉じる。この
とき、スイッチの切り替えによって発生する瞬間的なノ
イズは、オペンプ１８の出力に接続される容量Ｃ３によ
って緩和される。

【００４５】次いで、時間Ｂで切替えスイッチＳ１、Ｓ
２をｂ側に切り替える。このときスイッチの切り替えに
よって発生する瞬間的なノイズは容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３
によって緩和される。逆に、信号振幅が大きくなり、多
重帰還型ハイパス・フィルタ回路から反転増幅器に切り
替える場合は、まず、切替えスイッチＳ１、Ｓ２を時間
Ｃでａ側に接続する。このとき、スイッチの切り替えに
伴って発生するノイズは信号経路に接続されている容量
Ｃ３により緩和される。

【００４６】次いで、時間Ｄで切替えスイッチＳ３を開
く。このとき、信号経路に接続される容量は無くなるの
で、切替えスイッチＳ３の切り替えに伴うノイズは容量
によっては緩和されない。しかし、切替えスイッチＳ３
をオープンに切り替える時間Ｄは、すでに経路の信号振
幅が比較的大きくなっているときであり、スイッチの切
り替えに伴うノイズは、ある程度は信号に埋もれて気に
ならなくなる。

【００４７】このように、無音時に出力アンプ１７をハ
イパス・フィルタに切り替えるので、無音時の可聴帯域
のノイズを低減することができ、さらに切替えスイッチ
のタイミングを工夫することによって、切替えスイッチ
の切り替え時に発生するノイズを緩和できることが分か
る。

【００４８】このように本実施の形態によれば、無信号
時や小信号振幅時に出力アンプ１７をハイパス・フィル
タに切り替えるので、可聴帯域のゲインを下げて可聴帯
域のノイズを低減させることができる。さらに、ハイパ
ス・フィルタを、容量を用いた回路にすることで、回路
の切り替えに伴うスイッチングノイズの大きさを、単に
出力アンプのゲインを変化させる方法に比べて低減させ
ることができる。これは、回路中に容量があれば、その
容量に電荷をチャージするのに時間がかかるので、スイ
ッチングノイズのような瞬間的に発生するノイズの大き
さを緩和することができることによる。

【００４９】なお、上述した実施の形態２から実施の形
態４のいずれか１つと組み合わせて構成することも可能
であることは言うまでもない。

【００５０】（実施の形態６）図９は、本発明の実施の
形態６に係る音声出力装置の構成を示すブロック図であ
る。なお、図９において、先の図６に示した実施の形態
５の音声出力装置と同一の構成を有する部分については
同一の参照符号を付けている。

【００５１】本実施の形態の音声出力装置は、振幅検知
回路１９からの情報により、無信号時や小信号振幅時に
出力アンプ１７がハイパス・フィルタとして働くように
出力アンプ１７の内部の回路を切り替えるとともに、デ
ジタルフィルタ１にハイパス・フィルタの逆特性を持た
せるようにしたものである。

【００５２】ここで、図１０に、出力アンプ１７がハイ
パス・フィルタに切り替わったときのゲインの周波数特
性と、このハイパス・フィルタの逆の特性を持たせたデ
ジタルフィルタ１のゲインの周波数特性を示す。（１）
は、出力アンプ１７がハイパス・フィルタに切り替わっ
たときの周波数特性である。Ａ〜Ｂが可聴帯域であり、
この範囲のゲインが十分に下げられるようにカットオフ
周波数ｆｃを決定する。

【００５３】（２）は、デジタルフィルタ１の特性であ
り、（１）に示したハイパス・フィルタの逆の特性を持
たせている。こうすることで音声出力装置全体として
は、（３）に示すように、入力信号と同じゲインの信号
が出力されることとなる。入力信号が小さいときはデジ
タルフィルタ１によって可聴帯域の周波数のゲインを上
げておき、ノイズシェーパ２、１ｂｉｔＤＡＣ３、ポス
トフィルタ４を経た後、内部回路の切り替えによってハ
イパス・フィルタになっている出力アンプ１７でゲイン
を下げるように動作させる。

【００５４】このような構成により、デジタルフィルタ
１からポストフィルタ４までの経路で発生する可聴帯域
のノイズは、出力アンプ１７のハイパス・フィルタで減
衰させることができ、信号のゲインは入力と出力とで変
わらないことが分かる。

【００５５】このように本実施の形態の音声出力装置
は、無信号時や小信号振幅時に出力アンプ１７をハイパ
ス・フィルタに切り替えるとともに、デジタルフィルタ
１にハイパス・フィルタの逆特性を持たせるようにし
た。

【００５６】したがって、無信号時や小信号振幅時に出
力アンプ１７をハイパス・フィルタに切り替え、同時に
Ｄ／Ａコンバータ３に入力されるデジタルデータにハイ
パス・フィルタの逆の特性を持たせることにより、Ｄ／
Ａコンバータ３に入力される信号を一度増幅し、Ｄ／Ａ
変換後でハイパス・フィルタによって減衰するので、信
号振幅を入力信号と同等に保ったまま、Ｄ／Ａコンバー
タ３以降のアナログ回路で発生するノイズをハイパス・
フィルタによって減衰させることができる。

【００５７】なお、上述した実施の形態２から実施の形
態５のいずれか１つと組み合わせて構成することも可能
であることは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明の音声出力装置によれば、入力信号の信号振幅より無
信号時又は小信号振幅時に増幅手段に流すバイアス電流
の値を増加させるようにしたので、増幅手段のサーマル
ノイズを削減することができ、無信号時や小信号振幅時
のノイズを低減させることができる。また、通常動作時
は電流を絞り、無信号時や信号振幅が小さいときにのみ
電流を増加させるので、システム全体としては、低消費
電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシス
テムとして有効である。

【００５９】請求項２に係る発明の音声出力装置によれ
ば、デジタル入力信号の信号振幅より無信号時又は小信
号振幅時に増幅手段に流すバイアス電流の値を増加させ
るようにしたので、増幅手段のサーマルノイズを削減す
ることができ、無信号時や小信号振幅時のノイズを低減
させることができる。また、通常動作時は電流を絞り、
無信号時や信号振幅が小さいときにのみ電流を増加させ
るので、システム全体としては、低消費電力化を図るこ
とができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効
である。

【００６０】請求項３に係る発明の音声出力装置によれ
ば、増幅手段の出力信号の信号振幅より無信号時又は小
信号振幅時に増幅手段に流すバイアス電流の値を増加さ
せるようにしたので、増幅手段のサーマルノイズを削減
することができ、無信号時や小信号振幅時のノイズを低
減させることができる。また、通常動作時は電流を絞
り、無信号時や信号振幅が小さいときにのみ電流を増加
させるので、システム全体としては、低消費電力化を図
ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして
有効である。

【００６１】請求項４に係る発明の音声出力装置によれ
ば、デジタル入力信号の信号振幅より無信号時又は小信
号振幅時にノイズシェーパのクロック周波数とデジタル
フィルタの補間データ数を増加させるようにしたので、
量子化ノイズのピークがより高周波へ移動することか
ら、信号帯域のノイズフロアを減少させることができ、
無信号時や小信号振幅時にノイズを低減させることがで
きる。また、通常動作時は、遅いクロック周波数で動作
しており、無音時にのみ内部回路のクロック周波数を上
げるので、常に無音時に相当するクロック周波数で動作
させる場合に比べて、回路の低消費電力化を図ることが
でき、携帯電話などに搭載するシステムとして有効であ
る。

【００６２】請求項５に係る発明の音声出力装置によれ
ば、入力信号の信号振幅より無信号時又は小信号振幅時
に増幅手段をハイパス・フィルタに切り替えるようにし
たので、可聴帯域のゲインを下げて可聴帯域のノイズを
低減させることができる。さらに、ハイパス・フィルタ
を、容量を用いた回路にすることで、回路の切り替えに
伴うスイッチングノイズの大きさを、単にゲインアンプ
のゲインを変化させる方法に比べて低減させることがで
きる。これは、回路中に容量があれば、その容量に電荷
をチャージするのに時間がかかるので、スイッチングノ
イズのような瞬間的に発生するノイズの大きさを緩和す
ることができることによる。

【００６３】請求項６に係る発明の音声出力装置によれ
ば、無信号時又は小信号振幅時に増幅手段をハイパス・
フィルタに切り替えるとともにＤ／Ａ変換手段に入力さ
れるデジタル信号にハイパスフィルタの逆の特性を持た
せるようにしたので、Ｄ／Ａ変換手段に入力される信号
を一度増幅し、Ｄ／Ａ変換後でハイパス・フィルタによ
って減衰することから、信号振幅を入力信号と同等に保
ったままＤ／Ａ変換手段以降のアナログ回路で発生する
ノイズをハイパス・フィルタによって減衰させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る音声出力装置の構
成を示すブロック図。

【図２】本発明の実施の形態２に係る音声出力装置の構
成を示すブロック図。

【図３】本発明の実施の形態３に係る音声出力装置の構
成を示すブロック図。

【図４】本発明の実施の形態４に係る音声出力装置の構
成を示すブロック図。

【図５】本発明の実施の形態４に係る音声出力装置のノ
イズシェーパのノイズ特性を説明するための図。

【図６】本発明の実施の形態５に係る音声出力装置の構
成を示すブロック図。

【図７】本発明の実施の形態５に係る音声出力装置の出
力アンプの回路を説明するための図。

【図８】本発明の実施の形態５に係る音声出力装置の出
力アンプの切替えスイッチの切り替えタイミングを説明
するための図。

【図９】本発明の実施の形態６に係る音声出力装置の構
成を示すブロック図。

【図１０】本発明の実施の形態６に係る音声出力装置の
内部回路をハイパス・フィルタに切り替えた出力アンプ
の周波数特性と、デジタルフィルタの周波数特性と、経
路全体の周波数特性を説明するための図。

【図１１】従来の音声出力装置（特にＰＣＭコーディッ
クとして用いた場合）の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１デジタルフィルタ２ノイズシェーパ３１ｂｉｔＤＡＣ４ポストフィルタ５、１７出力アンプ１０、１２、１３、１４、１６、１９振幅検知回路１１バイアス電流設定回路１５サンプリング周波数設定回路１８オペアンプＲ１〜Ｒ３抵抗Ｃ１〜Ｃ３コンデンサＳ１〜Ｓ３切替えスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J092 AA02 AA41 CA36 CA41 FA10 HA25 HA29 HA38 KA01 KA04 KA12 KA34 KA41 KA46 TA01 TA03 5J100 JA01 LA00 QA01 5J500 AA02 AA41 AC36 AC41 AF10 AH25 AH29 AH38 AK01 AK04 AK12 AK34 AK41 AK46 AT01 AT03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号を増幅する増幅手段と、前記入力信号の信号振幅を検知する振幅検知手段と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信号時
又は小信号振幅時に前記増幅手段に流すバイアス電流の
値を増加させるバイアス電流設定手段と、を具備するこ
とを特徴とする音声出力装置。
【請求項２】デジタル入力信号をアナログ変換するＤ
／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段のアナログ出力信号を増幅する増幅
手段と、前記デジタル入力信号の信号振幅を検知する振幅検知手
段と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信号時
又は小信号振幅時に前記増幅手段に流すバイアス電流の
値を増加させるバイアス電流設定手段と、を具備するこ
とを特徴とする音声出力装置。
【請求項３】入力信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号の信号振幅を検知する振幅検知
手段と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信号時
又は小信号振幅時に前記増幅手段に流すバイアス電流の
値を増加させるバイアス電流設定手段と、を具備するこ
とを特徴とする音声出力装置。
【請求項４】デジタル入力信号の補間データを演算に
より作成し、作成した補間データを前記デジタル入力信
号に挿入するデジタルフィルタと、前記デジタルフィルタから出力された信号の量子化雑音
に微分特性を持たせ、信号帯域内のノイズを低下させる
ノイズシェーパと、前記デジタル入力信号の信号振幅を検知する振幅検知手
段と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信号時
又は小信号振幅時に前記ノイズシェーパのクロック周波
数と前記デジタルフィルタの補間データ数を増加させる
サンプリング周波数設定手段と、を具備することを特徴
とする音声出力装置。
【請求項５】ハイパス・フィルタ機能と増幅機能とを
有し、入力信号を増幅する増幅手段と、前記入力信号の信号振幅を検知し、検知した信号振幅よ
り無信号時又は小信号振幅時に前記増幅手段をハイパス
・フィルタに切り替える振幅検知手段と、を具備するこ
とを特徴とする音声出力装置。
【請求項６】デジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ
変換手段を具備し、前記増幅手段が、前記Ｄ／Ａ変換手
段の出力信号を増幅し、前記振幅検知手段が、無信号時
又は小信号振幅時に前記増幅手段をハイパス・フィルタ
に切り替えるとともに前記Ｄ／Ａ変換手段に入力される
前記デジタル信号に前記ハイパスフィルタの逆の特性を
持たせることを特徴とする請求項５記載の音声出力装
置。