JP2005072983A - 音声信号増幅装置及び音響装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 電源電圧等に応じて出力レベルを最適なレベルに自動に設定する音声信号増幅装置及び音響装置を提供する。
【解決手段】 本発明の音声信号増幅装置は、外部から音声信号を入力する入力端子と、音声信号と利得制御信号を入力し、利得制御信号に応じた増幅率で音声信号を増幅する利得可変増幅回路と、検波レベル制御信号を入力し、それに応じて生成した検波信号フィードバック量制御信号を出力する検波レベル調整用制御回路と、利得可変増幅回路の出力信号を入力と検波信号フィードバック量制御信号とを入力し、利得可変増幅回路の出力信号を検波して得た検波信号であって検波信号フィードバック量制御信号に応じてレベルが変化する検波信号を、利得制御信号として利得可変増幅回路に入力する検波回路と、利得可変増幅回路の出力信号を出力する出力端子と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、音声信号増幅装置及び音響装置に関する。

近年、ノートＰＣ（ノート型パーソナルコンピュータ）、ＤＶＣ（デジタル・ビデオ・カメラ）、ＤＳＣ（デジタル・スチル・カメラ）、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）等のポータブルオーディオ機器（典型的には電池で駆動される装置）の分野では、消費電力の削減等を目的として装置の電源電圧を低くしている。又、装置の小型化及び低価格化を目的としてより小型で薄型のスピーカを採用している。スピーカの小型化や薄型化によって、スピーカ自身の能力が小さくなり、聴感上その音量が小さくなってきている。これらのことに起因して、聴感上の音量が物足りないのでもっと音量を大きくして欲しいというユーザからの要望が聞かれる。しかし、装置の低電源電圧化によりスピーカ駆動用増幅回路などの回路の出力ダイナミックレンジが小さいため、それらの回路の出力信号のレベルを上げると、出力信号の波形が電源電圧で制限されてクリップされ、歪んでしまい、音質が悪化する。そのため、音声信号の出力レベルを上げられないという問題があった。

そこで、スピーカ駆動用増幅回路を含む音声信号増幅装置を動作させる電源の電圧を上げたり、またこれらの回路の電源線を電源電圧レギュレータ（典型的にはＤＣ−ＤＣコンバータ）を通して接続するのでなく、電池に直結して、音声信号増幅装置の電源電圧を出来るだけ上げる対策がとられている。これにより、音声信号増幅装置の回路の出力ダイナミックレンジを大きくすることが出来る。

以下、従来例の音声信号増幅装置及び音響装置について図５〜図７を用いて説明する。はじめに、図５を用いて従来例の音声信号増幅装置及び音響装置の構成を説明する。図５は、従来例のＡＧＣ（Auto Gain Control）機能を有する音響装置（音声信号増幅装置を含む。）の構成を示すブロック図である。図５において、５００は音声信号増幅装置、１０５はスピーカである。音声信号増幅装置５００は、第１の入力端子１１１、利得可変増幅回路１０１、検波回路５０２、スピーカ駆動用増幅回路１０３、出力端子１１２を有する。本明細書及び特許請求の範囲の記載において、増幅回路の増幅率は、１以上であっても良く、１未満であっても（減衰回路）良い。

従来例の音響装置（音声信号増幅装置５００を含む。）は、以下のように構成される。第１の入力端子１１１は外部から音声信号を入力する。利得可変増幅回路１０１は、音声信号を入力する第２の入力端子１２１と、利得制御信号を入力する利得制御信号入力端子１２２とを有し、利得制御信号に応じた増幅率で音声信号を増幅する。検波回路５０２は、利得可変増幅回路１０１の出力信号を入力する第３の入力端子１２３を有し、利得可変増幅回路１０１の出力信号を検波して得た検波信号を、利得制御信号として利得可変増幅回路１０１の利得制御信号入力端子１２２に入力する。スピーカ駆動用増幅回路１０３は、利得可変増幅回路１０１の出力信号を入力し、スピーカ駆動信号を出力する。出力端子１１２は、スピーカ駆動信号を出力する。スピーカ１０５は、スピーカ駆動信号を入力して音声を出力する。

以上のように構成された音響装置について、以下その動作について説明する。所定のレベル範囲の入力音声信号について、利得可変増幅回路１０１の出力信号のレベルは、検波回路５０２が出力する検波信号（利得制御信号）により制御されて、ほぼ一定に保たれる（以下、「ＡＧＣ機能が働く」と言う。）。図６は、電源の電圧がＶ_Ｃ１の場合の音声信号増幅装置５００の入出力特性６０１を示す図である。音声信号増幅装置５００において、ＡＧＣ機能が働いている入力音声レベルの範囲における、スピーカ駆動用増幅回路１０３が出力するスピーカ駆動信号のレベルは、出力ダイナミックレンジに対してクリップしないレベルであるＶ_Ｏ１に設定されている。図６において、横軸は第１の入力端子１１１に入力される音声信号の入力レベルＶ_ＩＮを表し、縦軸は出力端子１１２から出力される音声信号の出力レベルＶ_ＯＵＴを表す。横軸及び縦軸は対数で表示されている。

入出力特性６０１において、電源の電圧がＶ_Ｃ１の場合の音声信号増幅装置５００のＡＧＣ機能が働き始める入力レベル（第１の入力端子１１１におけるレベル）はＶ_Ｉ１、その時の音声信号増幅装置５００の出力レベル（出力端子１１２におけるレベル）はＶ_Ｏ１である。
ＡＧＣ機能が働かない時（入力音声信号のレベルが非常に小さい時）の音声信号増幅装置５００の入力から出力までの利得（ゲイン）をＧ（＝Ｖ_ＯＵＴ／Ｖ_ＩＮ）とする。
入出力特性６０１において、入力レベルＶ_ＩＮが０〜Ｖ_Ｉ１の時は、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_ＩＮ×Ｇとなり（ｌｏｇＶ_ＯＵＴ＝ｌｏｇＶ_ＩＮ＋ｌｏｇＧ）、入力レベルＶ_ＩＮがＶ_Ｉ１以上の時は、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_Ｏ１となる。このように、入力レベルＶ_ＩＮがＶ_Ｉ１以上になると、検波回路１０２が動作し、検波回路１０２の出力信号で、利得可変増幅回路１０１はその出力信号が一定になるように制御される。

従来例の音声信号増幅装置５００は、ＡＧＣ機能により、スピーカ駆動用増幅回路１０３が出力するスピーカ駆動信号が電源電圧によりクリップされることを防止している。これにより、音割れによる音質の劣化を防止しつつ、電源電圧により制限される限度内で大きなレベルの音声信号を出力している。

特開昭６２−１３６９０９号公報

しかしながら、従来例の音声信号増幅装置は、以下のような問題があった。従来例の音声信号増幅装置は、ＡＧＣ機能が働く時、電源電圧Ｖ_Ｃ１によって定まる一定の出力レベルＶ_Ｏ１を出力した。そのため、１つの音声信号増幅装置を、ノートＰＣ、ＤＶＣ、ＤＳＣ、ＰＤＡといった多種多様な機器に任意に接続し、それらの機器から供給される電源電圧で動作させた場合、それぞれの機器の電源電圧に対して、容易に出力レベルＶ_Ｏ１を変更することができなかった。そのため、１つの音声信号増幅装置を複数のそれぞれ電源電圧が異なる機器に接続できる場合、ＡＧＣ機能が働いた場合の音声信号増幅装置の出力レベルＶ_Ｏ１を、例えば電源電圧が最も低い機器に接続した場合に音声信号の波形クリップが発生しないレベルに設定した。しかし、この場合、音声信号増幅装置を電源電圧が高い機器に接続した場合にも、音声信号増幅装置の出力レベルＶ_Ｏ１が低いと言う問題があった。

音声信号増幅装置の出力レベルを上げるために、音声信号増幅装置の電源線を電源電圧レギュレータを通して接続するのでなく、電池に直結して、電池の出力電圧をそのまま音声信号増幅装置の電源電圧として使用する方法がある。図７は、電池の一般的な電圧特性を示す図である。横軸は、音声信号増幅装置を含む機器に接続された電池の使用時間（単位は時間Ｈ）を示し、縦軸は電池の電圧（単位はＶ）を示す。電池の電圧は一定でなく、時間の経過にしたがって低下する。

そのため、例えばＡＧＣ機能が働いた場合の音声信号増幅装置の出力レベルをＶ_Ｏ１とすると、時間Ｔ経過後に音声信号増幅装置の出力信号が電源電圧によりクリップされてしまう。出力レベルＶ_Ｏ１を上げて満充電時の電池電圧に近づけると、スピーカの音量は大きくなるが、音声信号増幅装置の出力信号が電源電圧によりクリップされるまでの時間が早くなる。出力レベルＶ_Ｏ１を下げると電池の連続使用可能時間は長くなるが、例えば電池が満充電状態に近い場合、高い電源電圧により許容されている広い出力ダイナミックレンジが有効に使用されず、スピーカの音量が小さいという問題があった。

また、多種多様な機器においては、最適な出力レベルＶ_Ｏ１は、必ずしも電源電圧Ｖ_Ｃ１よりわずかに低いレベル（例えば図６に示す入出力特性）であるとは限らず、それと異なるレベルが好ましい場合もある。そこで、ＡＧＣ機能が働いた場合の音声信号増幅装置の出力レベルＶ_Ｏ１を機器の特性に合った出力レベルに設定出来れば好ましい。しかし、従来の音声信号増幅装置では、ＡＧＣ機能が働いた場合の音声信号増幅装置の出力レベルＶ_Ｏ１を機器の特性に合った出力レベルに設定することは困難であった。

本発明は、上記従来例の問題点を解決するもので、制御信号に応じて出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置及び音響装置を提供することを目的とする。
本発明は、電源電圧に応じて出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置及び音響装置を提供することを目的とする。
本発明は、接続される機器に応じて出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置及び音響装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。請求項１に記載の発明は、外部から音声信号を入力する第１の入力端子と、前記音声信号を入力する第２の入力端子と、利得制御信号を入力する利得制御信号入力端子とを有し、前記利得制御信号に応じた増幅率で前記音声信号を増幅する利得可変増幅回路と、検波レベル制御信号を入力する検波レベル制御信号入力端子と、前記検波レベル制御信号に応じて生成した検波信号フィードバック量制御信号を出力する検波レベル調整用制御回路と、前記利得可変増幅回路の出力信号を入力する第３の入力端子と、前記検波信号フィードバック量制御信号を入力する検波信号フィードバック量制御信号入力端子とを有し、前記利得可変増幅回路の出力信号を検波して得た検波信号であって前記検波信号フィードバック量制御信号に応じてレベルが変化する前記検波信号を、前記利得制御信号として前記利得制御信号入力端子に入力する検波回路と、前記利得可変増幅回路の出力信号を出力する第１の出力端子と、を有することを特徴とする音声信号増幅装置である。

本発明は、制御信号に応じて出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置を実現出来るという作用を有する。
電源電圧を検波レベル制御信号とすることにより、本発明は、電源電圧に応じて出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置を実現出来るという作用を有する。
外部接続端子を設け、音声信号増幅装置に接続された外部機器が出力して外部端子に入力された検波レベル制御信号を用いて音声出力レベルを制御ことにより、本発明は、接続される外部機器に応じて音声出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置を実現出来るという作用を有する。検波レベル制御信号は、アナログ信号であっても良く、デジタル信号であっても良い。

請求項２に記載の発明は、前記検波レベル制御信号入力端子が音声信号増幅器の電源線に接続され、前記検波レベル調整用制御回路は電源電圧である前記検波レベル制御信号に応じた前記検波信号フィードバック量制御信号を出力し、前記検波回路は、電源電圧が高い程低いレベルの前記検波信号を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の音声信号増幅装置である。

例えば本発明の音声信号増幅装置の電源線を直接電池に接続すると、電池が満充電状態に近ければ、音声信号増幅装置の音声出力レベルは大きく、電池が完全放電状態に近ければ、音声信号増幅装置の音声出力レベルは低くなる。本発明の音声信号増幅装置を電源電圧が異なる複数の機器に接続し、それらの機器が供給する電源電圧で動作させた場合にも、同様の効果が得られる。

請求項３に記載の発明は、前記検波回路は、前記利得可変増幅回路の出力信号を検波する検波器と、前記検波器の出力電流を所定のインピーダンスで前記利得制御信号入力端子に伝達する第１の経路と、前記検波器の出力電流をバイパスして捨てる第２の経路と、を有し、前記第２の経路が、前記検波信号フィードバック量制御信号に応じてそこを流れる電流を変化させる可変インピーダンス素子を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音声信号増幅装置である。この構成により、検波レベル制御信号に応じて出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置を実現できる。

請求項４に記載の発明は、前記検波回路は、前記利得可変増幅回路の出力信号を検波する検波器と、前記検波器の出力電流を所定のインピーダンスで前記利得制御信号入力端子に伝達する第１の経路とを有し、前記第１の経路が、前記検波信号フィードバック量制御信号に応じてそこを流れる電流を変化させる可変インピーダンス素子を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音声信号増幅装置である。この構成により、検波レベル制御信号に応じて出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置を実現できる。

請求項５に記載の発明は、前記第１の出力端子の出力信号を入力し、スピーカ駆動信号を出力するスピーカ駆動用増幅回路と、前記スピーカ駆動信号を出力する第２の出力端子と、を更に有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の音声信号増幅装置である。この構成により、検波レベル制御信号に応じてスピーカの音量を最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置を実現できる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の音声信号増幅装置と、前記スピーカ駆動信号を入力して音声を出力するスピーカと、を有することを特徴とする音響装置である。この構成により、検波レベル制御信号に応じてスピーカの音量を最適なレベルに自動的に設定する音響装置を実現できる。

本発明によれば、制御信号に応じて出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置及び音響装置を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、電源電圧に応じて出力レベルを最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置及び音響装置を実現できるという有利な効果が得られる。例えば電源の電圧が変動しても、スピーカが出力する音声が歪まない範囲で、出力音声信号を最も大きなレベルに維持することができる。又、電源電圧により定まる回路の出力ダイナミックレンジを無駄なく利用したレベルの音声信号を出力することができる。

本発明によれば、外部接続端子を設け、音声信号増幅装置に接続された外部機器が出力して外部端子に入力された検波レベル制御信号を用いて音声出力レベルを制御ことにより、接続される機器に応じて音声出力信号を最適なレベルに自動的に設定する音声信号増幅装置及び音響装置を実現できるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。

《実施の形態１》
本発明の実施の形態１の音声信号増幅装置及び音響装置について図１〜図３を用いて説明する。はじめに、図１を用いて本発明の実施の形態１の音声信号増幅装置及び音響装置の構成を説明する。図１は、ＡＧＣ機能を有する本発明の実施の形態１の音響装置（音声信号増幅装置を含む。）の構成を示すブロック図である。図１において、１００は音声信号増幅装置、１０５はスピーカである。音声信号増幅装置１００は、第１の入力端子１１１、利得可変増幅回路１０１、検波回路１０２、検波レベル調整用制御回路１０４、スピーカ駆動用増幅回路１０３、出力端子１１２を有する。１１３は音声信号増幅装置１００の電源電圧を入力する電源入力端子である。音声信号増幅装置１００は、実施の形態１の音響装置は、電源線を電池（一次電池でも良く、二次電池でも良い。）の出力端子と直接接続している。

図１が図５（従来例）と異なる点は、検波レベル調整用制御回路１０４を追加し、検波回路５０２に代えて検波回路１０２を設けたことである。それ以外の点において、実施の形態１の利得可変増幅回路は、従来例と同一である。図１において、従来例（図５）と同一のブロックには同一の符号を付している。

本発明の実施の形態１の音響装置（音声信号増幅装置１００を含む。）は、以下のように構成される。第１の入力端子は外部から音声信号を入力する。利得可変増幅回路１０１は、音声信号を入力する第２の入力端子１２１と、利得制御信号を入力する利得制御信号入力端子１２２とを有し、利得制御信号に応じた増幅率で音声信号を増幅する。電源入力端子（検波レベル制御信号入力端子）１１３は、電源電圧（検波レベル制御信号）を入力する。検波レベル調整用制御回路１０４は、電源電圧（検波レベル制御信号）に応じて生成した検波信号フィードバック量制御信号を出力する。検波回路１０２は、利得可変増幅回路１０１の出力信号を入力する第３の入力端子１２３と、検波信号フィードバック量制御信号を入力する検波信号フィードバック量制御信号入力端子１２４とを有し、利得可変増幅回路１０１の出力信号を検波して得た検波信号であって、検波信号フィードバック量制御信号に応じてレベルが変化する検波信号を、利得制御信号として利得制御信号入力端子１２２に入力する。スピーカ駆動用増幅回路１０３は、利得可変増幅回路１０１の出力信号を入力し、スピーカ駆動信号を出力する。出力端子１１２は、スピーカ駆動信号を出力する。スピーカ１０５は、スピーカ駆動信号を入力して音声を出力する。

以上のように構成された音響装置について、以下その動作について説明する。所定のレベル範囲の入力音声信号について、利得可変増幅回路１０１の出力信号のレベルは、検波回路１０２が出力する検波信号（利得制御信号）により制御されて、ほぼ一定に保たれる図２は、電源電圧（電源入力端子１１３の電圧）がそれぞれＶ_Ｃ１、Ｖ_Ｃ２（＝Ｖ_Ｃ１＋α（αは正数））、Ｖ_Ｃ３（＝Ｖ_Ｃ１−β（βは正数））の場合の音声信号増幅装置１００の入出力特性２０１、２０２、２０３を示す図である。図２において、横軸は第１の入力端子１１１に入力された音声信号の入力レベルＶ_ＩＮを表し、縦軸は出力端子１１２に出力された音声信号の出力レベルＶ_ＯＵＴを表す。横軸及び縦軸は対数で表示されている。音声信号増幅装置１００の入出力特性は、電源電圧に応じて変化する。電源電圧が或る値に決まれば、その電源電圧での音声信号増幅装置１００の入出力特性が一意的に決まる。

図２において、電源入力端子１１３の電圧（電源電圧）がＶ_Ｃ１の場合、音声信号増幅装置１００のＡＧＣ機能が働き始める入力レベル（第１の入力端子１１１におけるレベル）はＶ_Ｉ１、その時の音声信号増幅装置１００の出力レベル（出力端子１１２におけるレベル）はＶ_Ｏ１である。ＡＧＣ機能が働かない時（入力音声信号のレベルが非常に小さい時）の音声信号増幅装置１００の入力から出力までの利得（ゲイン）をＧ（＝Ｖ_ＯＵＴ／Ｖ_ＩＮ）とする。入出力特性２０１において、入力レベルＶ_ＩＮが０〜Ｖ_Ｉ１の時は、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_ＩＮ×Ｇとなり（ｌｏｇＶ_ＯＵＴ＝ｌｏｇＶ_ＩＮ＋ｌｏｇＧ）、入力レベルＶ_ＩＮがＶ_Ｉ１以上の時は、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_Ｏ１となる。このように、入力レベルＶ_ＩＮがＶ_Ｉ１以上になると、検波回路１０２が動作し、検波回路１０２の出力信号で、利得可変増幅回路１０１はその出力信号が一定になるように制御される。出力レベルＶ_Ｏ１は電源電圧Ｖ_Ｃ１よりわずかに低く、音声信号増幅装置１００の出力信号の波形は歪まない（出力レベルＶ_Ｏ１は、波形が電源電圧によりクリップされないレベルに設定される。）。

電源入力端子１１３の電圧（電源電圧）がＶ_Ｃ２の場合、音声信号増幅装置１００のＡＧＣ機能が働き始める入力レベルはＶ_Ｉ２、その時の音声信号増幅装置１００の出力レベルはＶ_Ｏ２である。入出力特性２０２において、入力レベルＶ_ＩＮが０〜Ｖ_Ｉ２の時は、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_ＩＮ×Ｇとなり（ｌｏｇＶ_ＯＵＴ＝ｌｏｇＶ_ＩＮ＋ｌｏｇＧ）、入力レベルＶ_ＩＮがＶ_Ｉ２以上の時は、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_Ｏ２となる。入力レベルＶ_ＩＮがＶ_Ｉ２以上の時は、ＡＧＣ機能が働いてＶ_ＯＵＴ＝Ｖ_Ｏ２となる。出力レベルＶ_Ｏ２は電源電圧Ｖ_Ｃ２よりわずかに低く、音声信号増幅装置１００の出力信号の波形は歪まない（出力レベルＶ_Ｏ２は、波形が電源電圧によりクリップされないレベルに設定される。）。

電源入力端子１１３の電圧（電源電圧）がＶ_Ｃ３の場合、音声信号増幅装置１００のＡＧＣ機能が働き始める入力レベルはＶ_Ｉ３、その時の音声信号増幅装置１００の出力レベルはＶ_Ｏ３である。入出力特性２０３において、入力レベルＶ_ＩＮが０〜Ｖ_Ｉ３の時は、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_ＩＮ×Ｇとなり（ｌｏｇＶ_ＯＵＴ＝ｌｏｇＶ_ＩＮ＋ｌｏｇＧ）、入力レベルＶ_ＩＮがＶ_Ｉ３以上の時は、Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_Ｏ３となる。入力レベルＶ_ＩＮがＶ_Ｉ３以上の時は、ＡＧＣ機能が働いてＶ_ＯＵＴ＝Ｖ_Ｏ３となる。出力レベルＶ_Ｏ３は電源電圧Ｖ_Ｃ３よりわずかに低く、音声信号増幅装置１００の出力信号の波形は歪まない（出力レベルＶ_Ｏ３は、波形が電源電圧によりクリップされないレベルに設定される。）。

電源入力端子１１３の電圧（電源電圧）がＶ_Ｃ１からα（αは正数）だけ上がった場合（電源入力端子１１３の電圧（電源電圧）をＶ_Ｃ２（＝Ｖ_Ｃ１＋α）になった場合）、検波レベル調整用制御回路１０４は電源入力端子１１３の電圧（電源電圧）に応じて検波信号フィードバック量制御信号を変化させる。これにより、利得可変増幅回路１０１及び検波回路１０２のＡＧＣ機能が働き始める入力レベルが上がり、ＡＧＣ機能が働く入力レベル範囲での出力レベルが上がる。具体的には、利得可変増幅回路が動作する入力レベルはＶ_Ｉ１より高いレベルのＶ_Ｉ２となる。電源電圧がＶ_Ｃ１からＶ_Ｃ２に変化した場合、出力レベルは、スピーカ駆動用増幅回路１０３の出力ダイナミックレンジに対してクリップしない状態を維持したまま、出力レベルＶ_Ｏ１からＶ_Ｏ２（＝Ｖ_Ｏ１＋α）に変化する。従来例においては、出力レベルはＶ_Ｏ１に固定されており、レベル差αが有効に利用されていなかった。

電源入力端子１１３の電圧（電源電圧）がＶ_Ｃ１からβ（βは正数）だけ下がった場合（電源電圧をＶ_Ｃ３（＝Ｖ_Ｃ１−β）にした場合）、検波レベル調整用制御回路１０４は電源電圧に応じて検波信号フィードバック量制御信号を上記の場合と逆に変化させる。これにより、利得可変増幅回路１０１及び検波回路１０２のＡＧＣ機能が働き始める入力レベルが下がり、ＡＧＣ機能が働く入力レベル範囲での出力レベルが下がる。具体的には、利得可変増幅回路が動作する入力レベルはＶ_Ｉ１より低いレベルのＶ_Ｉ３となる。電源電圧がＶ_Ｃ１からＶ_Ｃ３に変化した場合、出力レベルは、スピーカ駆動用増幅回路１０３の出力ダイナミックレンジに対してクリップしない状態を維持したまま、出力レベルＶ_Ｏ１からＶ_Ｏ３（＝Ｖ_Ｏ１−β）に変化する。従来例においては、出力レベルＶ_Ｏ１は固定されており、出力レベルがクリップし音質が悪化した。

本発明の実施の形態１では、電源電圧の変動に伴ってＡＧＣ機能が働いた時の出力レベルが変動するため、常に最適な出力レベルを保持することができる。これにより電源電圧が変動しても、波形が歪まず且つ電源電圧を有効に利用した出力レベルの音声信号を出力することが可能となる。

検波回路１０２及び検波レベル調整用制御回路１０４の構成は任意である。例えば、以下の構成を有する。検波回路１０２は、利得可変増幅回路１０１の出力信号を検波する検波器と、検波器の出力電流を所定のインピーダンスで利得制御信号入力端子１２２に伝達する第１の経路と、検波器の出力電流をバイパスして捨てる第２の経路と、を有する。第２の経路が、検波信号フィードバック量制御信号に応じてそこを流れる電流を変化させる可変インピーダンス素子を有する。検波レベル調整用制御回路１０４は、電源電圧に応じた電流を流す第１のトランジスタを有する。電源電圧が高い程、第１のトランジスタの電流駆動能力は高い（第１のトランジスタのインピーダンスは低い。）。検波回路１０２の第２の経路には、第１のトランジスタと共にミラー回路を形成する第２のトランジスタ（可変インピーダンス素子）が設けられる。第２のトランジスタは、電源電圧に応じて検波器の出力電流をバイパスする。これにより、検波回路１０２及び検波レベル調整用制御回路１０４は、上記の機能を発揮する。

検波回路１０２及び検波レベル調整用制御回路１０４の構成は以下の構成であっても良い。検波回路１０２は、利得可変増幅回路１０１の出力信号を検波する検波器と、検波器の出力電流を所定のインピーダンスで利得制御信号入力端子１２２に伝達する第１の経路とを有する。第１の経路が、検波信号フィードバック量制御信号に応じてそこを流れる電流を変化させる可変インピーダンス素子（例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor））を有する。検波レベル調整用制御回路１０４は、電源電圧に応じて、ＦＥＴの制御電圧を発生する。電源電圧が高い程、第３のトランジスタの電流駆動能力は低い（第３のトランジスタのインピーダンスは高い。）。これにより、検波回路１０２及び検波レベル調整用制御回路１０４は、上記の機能を発揮する。

図３は、一般的な電池の電圧特性及び本発明の実施の形態１における音声信号増幅装置１００のＡＧＣ機能が働いた時の出力レベルの特性を示す図である。図３において、横軸は、音声信号増幅装置１００を含む機器に接続された電池の使用時間（単位は時間Ｈ）を示し、縦軸は電池の電圧（単位はＶ）を示す。３０１は、一般的な電池の時間−電圧特性を示す。３０２は、電池の電圧特性が３０１の場合に、音声信号増幅装置１００の出力レベルの特性を示す。出力レベルは、スピーカ駆動用増幅回路１０３の出力ダイナミックレンジに対して、クリップしないレベルに設定される。このように本実施の形態の構成により、電圧が大きく変動する電池から電力を供給する場合においても、その時点での電源電圧に対応した最適な出力レベルに制御できる。

《実施の形態２》
本発明の実施の形態２の音声信号増幅装置及び音響装置について図４を用いて説明する。はじめに、図４を用いて本発明の実施の形態２の音声信号増幅装置及び音響装置の構成を説明する。図４は、ＡＧＣ機能を有する本発明の実施の形態２の音響装置（音声信号増幅装置を含む。）の構成を示すブロック図である。実施の形態２の音響装置は、実施の形態１（図１）の電源入力端子１１３に代えて、検波レベル調整用制御回路１０４に接続された外部端子４１３を有する。それ以外の点において、実施の形態２の音響装置は、実施の形態１と同一である。図４において、実施の形態１（図１）と同一のブロックには同一の符号を付し、同一のブロックの説明を省略する。

音響装置は、外部機器との接続パネルに第１の入力端子１１１及び外部端子４１３を有する。外部機器は、第１の入力端子１１１に音声信号を入力し、外部端子４１３にアナログ信号又はデジタル信号である検波レベル制御信号を入力する。これに代えて、外部機器は、第１の入力端子１１１に音声信号を入力せず、外部端子４１３に検波レベル制御信号を入力しても良い。

音響装置は、外部端子４１３から入力された検波レベル制御信号に応じて、ＡＧＣ機能が働いた時の出力レベルを変化させる。この機能の詳細は実施の形態１において詳述した。
本発明の実施の形態２の構成により、音響装置は、多種多様な機器の仕様に合わせて適応的にＡＧＣ機能が働いた時の出力レベルを変化させる。これにより外部機器に応じて、例えば波形が歪まず且つ電源電圧を有効に利用した出力レベルの音声信号を出力し、又は波形が多少歪むが大きな出力レベルの音声信号を出力することができる。外部機器は、外部機器の仕様に合わせて、音響装置を通じて音声を出力できる。

実施の形態２では、音響装置の電源線を電池に直接接続した。これに代えて、音響装置の電源線を例えば出力電圧に多少の変動がある電源電圧レギュレータの出力端子に接続しても良い。

本発明の音声信号増幅装置及び音響装置は、例えば電池駆動のポータブルオーディオ機器として有用である。

本発明の実施の形態１における音響装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における音声信号増幅装置の入出力特性を示す図 一般的な電池の電圧特性及び本発明の実施の形態１における音声信号増幅装置の出力レベルの特性を示す図 本発明の実施の形態２における音響装置の構成を示すブロック図 従来例の音響装置の構成を示すブロック図 従来例の音声信号増幅装置の入出力特性を示す図 一般的な電池の電源電圧特性を示す図

符号の説明

１００、４００、５００ 音声信号増幅装置
１０１ 利得可変増幅回路
１０２ 検波回路
１０３ スピーカ駆動用増幅回路
１０４ 検波レベル調整用制御回路
１１１ 第１の入力端子
１１２ 出力端子
１１３ 電源入力端子
４１３ 外部端子

Claims (6)

1. 外部から音声信号を入力する第１の入力端子と、
   前記音声信号を入力する第２の入力端子と、利得制御信号を入力する利得制御信号入力端子とを有し、前記利得制御信号に応じた増幅率で前記音声信号を増幅する利得可変増幅回路と、
   検波レベル制御信号を入力する検波レベル制御信号入力端子と、
   前記検波レベル制御信号に応じて生成した検波信号フィードバック量制御信号を出力する検波レベル調整用制御回路と、
   前記利得可変増幅回路の出力信号を入力する第３の入力端子と、前記検波信号フィードバック量制御信号を入力する検波信号フィードバック量制御信号入力端子とを有し、前記利得可変増幅回路の出力信号を検波して得た検波信号であって前記検波信号フィードバック量制御信号に応じてレベルが変化する前記検波信号を、前記利得制御信号として前記利得制御信号入力端子に入力する検波回路と、
   前記利得可変増幅回路の出力信号を出力する第１の出力端子と、
   を有することを特徴とする音声信号増幅装置。
2. 前記検波レベル制御信号入力端子が音声信号増幅器の電源線に接続され、
   前記検波レベル調整用制御回路は電源電圧である前記検波レベル制御信号に応じた前記検波信号フィードバック量制御信号を出力し、
   前記検波回路は、電源電圧が高い程低いレベルの前記検波信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の音声信号増幅装置。
3. 前記検波回路は、前記利得可変増幅回路の出力信号を検波する検波器と、前記検波器の出力電流を所定のインピーダンスで前記利得制御信号入力端子に伝達する第１の経路と、前記検波器の出力電流をバイパスして捨てる第２の経路と、を有し、
   前記第２の経路が、前記検波信号フィードバック量制御信号に応じてそこを流れる電流を変化させる可変インピーダンス素子を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音声信号増幅装置。
4. 前記検波回路は、前記利得可変増幅回路の出力信号を検波する検波器と、前記検波器の出力電流を所定のインピーダンスで前記利得制御信号入力端子に伝達する第１の経路とを有し、
   前記第１の経路が、前記検波信号フィードバック量制御信号に応じてそこを流れる電流を変化させる可変インピーダンス素子を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音声信号増幅装置。
5. 前記第１の出力端子の出力信号を入力し、スピーカ駆動信号を出力するスピーカ駆動用増幅回路と、前記スピーカ駆動信号を出力する第２の出力端子と、を更に有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の音声信号増幅装置。
6. 請求項５に記載の音声信号増幅装置と、前記スピーカ駆動信号を入力して音声を出力するスピーカと、を有することを特徴とする音響装置。

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