JP2004088358A - バーチャルトランスおよびこれを用いた楽音信号処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】演算増幅器1とこの出力側に接続された抵抗10とを含む第1の直列回路20と、演算増幅器2とこの出力側に接続された抵抗11とを含む第2の直列回路21とを有し、第1の抵抗10と第2の演算増幅器2の入力側とを接続すると共に、抵抗11と演算増幅器1の入力側とを接続する。演算増幅器1は、負帰還抵抗2が接続されていると共にその反転入力端子には入力抵抗3が接続され、演算増幅器2は負帰還抵抗5が接続されていると共にその反転入力端子には入力抵抗4が接続され、インピーダンス変換機能を有するトランスを半導体素子のみで構成可能になる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インピーダンス変換機能を半導体素子で実現したソリッドステート型のトランスであるバーチャルトランスおよびこれを用いた楽音信号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ギター楽器等からの楽音信号を増幅してこれをスピーカーから出力されるための回路は様々なものが提案されている。例えば特開2000−31754号公報に記載の信号増幅回路によれば、入力信号を真空管で増幅してカレントミラー回路を介してトランスにてインピーダンス変換してスピーカーから楽音を放音するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトランスにあっては1次側と2次側の巻線比で入力側と出力側のインピーダンス比が定まるものであり、鉄芯等に巻線を巻回して設ける大掛りな構成となっていた。
【0004】
そこで、本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、ソリッドステートでインピンダンス変換可能なバーチャルトランスとこれを用いた楽音信号処理装置とを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、第1の演算増幅器とこの出力側に接続された第1の抵抗(抵抗値r1)とを含む第1の直列回路と、
第2の演算増幅器とこの出力側に接続された第2の抵抗(抵抗値r2)とを含む第2の直列回路と、を有し、
前記第1の抵抗と前記第2の演算増幅器の入力側とを接続すると共に、前記第2の抵抗と前記第1の演算増幅器の入力側とを接続したことを特徴とするバーチャルトランスを提供する。
【0006】
また、この増幅器において、前記第1の演算増幅器は、第1の負帰還抵抗(抵抗値R2)が接続されていると共にその反転入力端子には第1の入力抵抗(抵抗値R1)が接続され、前記第2の演算増幅器は、第2の負帰還抵抗(抵抗値R4)が接続されていると共にその反転入力端子には第2の入力抵抗(抵抗値R3)が接続され、「R1/R2=R4/R3、r1≪R3、r2≪R1」となるように構成することができる。
【0007】
そして、本発明の他の態様によれば、請求項1および2の内のいずれか一項に記載のバーチャルトランスと、楽音信号を所望の周波数特性又は歪特性とするプリアンプ部と、このプリアンプ部の出力を増幅するパワーアンプ部と、スピーカーの特性を模擬したバーチャルスピーカー部と、を備え、
前記パワーアンプ部の出力が前記バーチャルトランスに供給され更に、前記バーチャルトランスの出力が前記バーチャルスピーカー部に供給されるように構成した楽音信号処理装置が提供される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0009】
(バーチャルトランス70の実施形態)
図1にバーチャルトランス70を含む回路図を示す。バーチャストランス70の前段には不図示の真空管が接続されていて、Vsigなる信号を生成する信号源40とバーチャルトランス70の入力側には真空管内部インピーダンス50(インピーダンス値rp)が介在することになる。一方、バーチャルトランス70の出力側には不図示のスピーカーが接続されており、バーチャルトランス70の出力側と接地点との間にはスピーカーのインピーダンス(インピーダンス値Zsp)が介在している。
【0010】
バーチャルトランス70は、第1の直列回路20と第2の直列回路21とを並列に接続して構成されている。第1の直列回路20は、演算増幅器1とこの演算増幅器1の出力端子に接続された抵抗10(抵抗値r1)とが接続されている。そして、演算増幅器1にはその出力端子と反転入力端子とを負帰還接続する抵抗2(抵抗値R2)が接続されていると共に、その反転端子には抵抗3(抵抗値R1)も接続されている。
【0011】
また、第2の直列回路21は、演算増幅器2とこの演算増幅器2の出力端子に接続された抵抗11(抵抗値r2)とが接続されている。そして、演算増幅器2にはその出力端子と反転入力端子とを負帰還接続する抵抗5(抵抗値R4)が接続されていると共に、その反転端子には抵抗4(抵抗値R3)も接続されている。
【0012】
そして、第1の直列回路20の抵抗3と第2の直列回路21の抵抗11とが接続されると共に、第2の直列回路21の抵抗4と第1の直列回路21の抵抗10とが接続されて、第1の直列回路20および第2の直列回路21が並列接続されている。
【0013】
今、バーチャルトランス70の入力電圧を「V1」、抵抗11に流れ込む電流を「i1」、出力電圧を「Vout」とすると、演算増幅器の基本動作等から以下の式(1)〜(4)が得られる。「R1、R3≫Zsp、rp」とする。
【0014】
「Voltage(at“A”:演算増幅器1の出力点)=−Vin・(R2/R1):(1)」、「Vout=−Vin・(R1/R2)・(Zsp/(r1+Zsp)):(2)」、「Voltage(at“B”:演算増幅器2の出力点)=−Vout・(R4/R3):(3)」、「i1=(Vin−(−Vout・(R4/R3)))/r2:(4)」
となる。
【0015】
したがって、バーチャルトランス70の左側から見た入力インピーダンスをZinとおくと、「Zin=Vin/i1=r2・Vin/(Vin−(−Vout・(R4/R3)))=r2・Vin/(Vin−(Vin・(R1/R2))・(Zsp/(r1+Zsp)・(R4/R3))):(5)」なる式(5)が導かれる。
【0016】
今「R1/R2=R4/R3」の条件があれば、式(5)から「Zin=r2/(1−Zsp/(r1+Zsp))=(r1+Zsp)・r2/r1:(6)」なる式(6)が導かれる。
【0017】
したがって、「Zsp≫r1」が成立するのであれば、「Zin=(r2/r1)・Zsp」となる。このことは、バーチャルトランス70がZinとZsp即ち入力側と出力側のインピーダンス変換機能を有していることになる。
【0018】
このように、演算増幅器1(第1の演算増幅器)とこの出力側に接続された抵抗10(第1の抵抗)とを含む第1の直列回路20と、演算増幅器2(第2の演算増幅器)とこの出力側に接続された抵抗11(第2の抵抗)とを含む第2の直列回路21とを有し、抵抗10(第1の抵抗)と演算増幅器2(第2の演算増幅器)の入力側とを接続すると共に、抵抗11(第2の抵抗)と演算増幅器1(第1の演算増幅器)の入力側とを接続する。そして、演算増幅器1(第1の演算増幅器)は、負帰還抵抗2(抵抗値R2:第1の負帰還抵抗)が接続されていると共にその反転入力端子には抵抗3(抵抗値R1:第1の入力抵抗)が接続され、演算増幅器2(第2の演算増幅器)は、負帰還抵抗5(抵抗値R4:第2の負帰還抵抗)が接続されていると共にその反転入力端子には入力抵抗4(抵抗値R3:第2の入力抵抗)が接続され、「R1/R2=R4/R3、r1≪R3、r2≪R1」となるように設定すれば、インピーダンス変換機能を有するトランスを半導体素子のみで即ちソリッドステート型で構成することが可能になる。
【0019】
(応用例)
図2は、図1で説明したバーチャルトランスを応用した楽音信号処理装置200の構成図である。この楽音信号処理装置200は、楽音信号を入力する入力端子100に接続されたプリアンプ回路110と、パワーアンプ120と、バーチャルトランス130と、スイッチ150と、バーチャルスピーカー140とを備えている。楽音信号としては例えばギターからのものが挙げられる。
【0020】
プリアンプ回路110はA/D111と、DSP112と、D/A113とを有している。入力端子100から供給された楽音信号はA/D111によってアナログデジタル変換され、DSP112はこのデジタル信号に対してイコライズングや歪み付加等を行ってギターアンプの特性をエミュレートするデジタル信号処理を実行する。このような処理が施されたデジタル信号はD/A113でデジタルアナログ変換されてパワーアンプ回路120に供給される。なお、このプリアンプ回路110はアナログ信号回路としてアナログ素子のみで構成することもできる。
【0021】
パワーアンプ回路120は、真空官等で構成され入力信号を増幅すしてバーチャルトランス130に供給する。バーチャルトランス130は、図1で説明したバーチャルトランス70と同一のものであり、インピーダンス変換機能を有する。バーチャルスピーカ回路140は、図4に示すように周波数に応じてインピーダンスが変化する実際のスピーカーの特性をエミュレートするものである。図3にはバーチャルスピーカー回路140の具体例を示している。抵抗300、301、コイル302、302で構成したフィルター部と、トランス305とを有していて、上記フィルター部等で実際には接続しないスピーカーのインピーダンスの周波数特性を模擬している。なお、スピーカーは不接続であるため実際には音出力されない。
【0022】
バーチャルトランス130とバーチャルスピーカー回路140との間にはスイッチ150が設けられている。スイッチ150が上側で接続すると、バーチャルトランス130とバーチャルスピーカー回路140が接続されるが、スイッチ150が下側で接続されると、バーチャルトランス130とスピーカー端子160とが接続される。このスピーカー端子160には実際のスピーカーを接続することができる。また、バーチャルスピーカー140への信号はバッファ170を介してLINE出力端子171に接続され、これに録音装置が接続可能になっている。なお、バッファは録音装置のLINE入力に整合する増幅率および出力オンピーダンスを有するものとなっている。
【0023】
このようにプリアンプ回路110、パワーアンプ回路120、バーチャルトランス130、バーチャルスピーカー回路140が動作を行うと、スピーカーを実際に駆動させている状態を模擬的に作り出すことができる。そして、スピーカー模擬駆動によるインピーダンスの変動はバーチャルトランス130を介して、パワーアンプ回路120に影響を与えるようになるため、よりリアルな楽音エミュレートを実現することが可能になる。
【0024】
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で上記実施形態に種々の変形や変更を施すことが可能となる。また、バーチャルトランス70の応用例は図2に示した楽音信号処理装置に限られず、各種の装置に適用可能である。
【0025】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、ソリッドステートでインピンダンス変換可能なバーチャルトランスとこれを用いた楽音信号処理装置とを提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】バーチャルトランス70を含む回路の構成図である。
【図2】楽音信号処理装置200の構成図である。
【図3】バーチャルスピーカー回路140の回路構成例の説明図である。
【図4】スピーカーの周波数特性の説明図である。
【符号の説明】
1 演算増幅器
2 演算増幅器
2 抵抗
3 抵抗
4 抵抗
5 抵抗
10 抵抗
11 抵抗
70 バーチャルトラン
110 プリアンプ回路
120 パワーアンプ
130 バーチャルトランス
140 バーチャルスピーカー
150 スイッチ
200 楽音信号処理装置
Claims (3)
- 第1の演算増幅器とこの出力側に接続された第1の抵抗(抵抗値r1)とを含む第1の直列回路と、
第2の演算増幅器とこの出力側に接続された第2の抵抗(抵抗値r2)とを含む第2の直列回路と、を有し、
前記第1の抵抗と前記第2の演算増幅器の入力側とを接続すると共に、前記第2の抵抗と前記第1の演算増幅器の入力側とを接続したことを特徴とするバーチャルトランス。 - 請求項1に記載のバーチャルトランスにおいて、
前記第1の演算増幅器は、第1の負帰還抵抗(抵抗値R2)が接続されていると共にその反転入力端子には第1の入力抵抗(抵抗値R1)が接続され、
前記第2の演算増幅器は、第2の負帰還抵抗(抵抗値R4)が接続されていると共にその反転入力端子には第2の入力抵抗(抵抗値R3)が接続され、
「R1/R2=R4/R3、r1≪R3、r2≪R1」となるように構成されたことを特徴とするバーチャルトランス。 - 請求項1および2の内のいずれか一項に記載のバーチャルトランスと、楽音信号を所望の周波数特性又は歪み特性とするプリアンプ部と、このプリアンプ部の出力を増幅するパワーアンプ部と、スピーカーの特性を模擬したバーチャルスピーカー部と、を備え、
前記パワーアンプ部の出力が前記バーチャルトランスに供給され更に、前記バーチャルトランスの出力が前記バーチャルスピーカー部に供給されるように構成した楽音信号処理装置。
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