JP2005123695A

JP2005123695A - オーディオ回路

Info

Publication number: JP2005123695A
Application number: JP2003353484A
Authority: JP
Inventors: Satoru Kanamori; 哲金森
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-14
Also published as: JP4259975B2

Abstract

【課題】大音量時にスピーカの破損をなくせると共に、パワーアンプで歪んだ時と同様の迫力のある音を出力できる「オーディオ回路」を提供する。
【解決手段】パワーアンプのダイナミックレンジあるいは該レンジより若干小さなレンジに対応するレベルＬ_H以上のオーディオ信号部分を歪ませる歪付与部と該歪付与部から出力するオーディオ信号に所定の制御を施してパワーアンプに入力する入力回路を備えている。歪付与部は、オーディオ信号を増幅する増幅度Ａの増幅手段、レベルＡ×Ｌ_H以上でオーディオ信号に歪を発生する歪発生手段、入力信号レベルを１／Ａに減衰する減衰手段を備え、オーディオ信号入力回路は減衰手段から出力する歪を含んだオーディオ信号をパワーアンプに入力する。
【選択図】図１

Description

本発明はパワーアンプによりスピーカをドライブして音を出力するオーディオ回路に係わり、特に、大音量時にスピーカの破損をなくせ、しかも、パワーアンプで歪んだ時と同様の迫力のある音を出力できるオーディオ回路に関する。

従来（現状）のオーディオ回路の構成において、歪は最終段のパワーアンプで発生するのが一般的である。言い方を変えると、オーディオ信号の入力レベルが大きくなっても最終のパワーアンプ迄は極力歪みを発生させず、パワーアンプの能力を越えたときに該パワーアンプで歪みを出すのが、従来の一般的な設定である。なお、一般的には歪の発生は嫌われることが多いが、音量が大きい時の聴感上のパワー感はこの歪が担っている場合が多く、意図的に発生することがある。
図４は従来のオーディオ回路における歪発生の原理説明図である。第１回路1１は入力オーディオ信号の音量や左右バランスを調整し、第２回路１２はモノラル／ステレオ切換等をしてオーディオ信号をパワーアンプ１３に入力する。パワーアンプ１3は入力オーディオ信号を増幅し、スピーカ１4をドライブして音を音響空間に出力する。第１回路１１、第２回路１２、パワーアンプ１３はそれぞれ点線で示すダイナミックレンジを有し、ダイナミックレンジを越えると歪を発生する。第1回路１１から出力するオーディオ信号レベルがLを越えると、第1、第2回路１１，１２は歪を生じないが、パワーアンプ１３は図に示すように歪を発生する。かかる歪は、大きなオーディオ信号が第1回路１１に入力したり、第1回路１１で音量を大きくした場合などに生じる。

図５は従来の別のオーディオ回路の説明図であり、図４のオーディオ回路と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、第2回路１２がリミッタ回路あるいはアッテネータを内蔵している点である。第2回路１２がリミッタ回路あるいはアッテネータを有している為、第2回路の出力レベルは押さえられ、パワーアンプ１３は図に示すように歪まなくなる。
以上のオーディオ回路に加えて、従来技術(たとえば特許文献1参照)としてパワーアンプに接続するスピーカが小形であるか大型であるかに基づいてパワーアンプの出力をリミッタ制御するものも提案されている。
特開２０００−２８７２９４号公報

図４のオーディオ回路では、スピーカの入力耐圧がパワーアンプの最大出力より低いとスピーカが破損したり、パワーアンプ内蔵の保護回路により、パワーアンプがシャットダウンして音が出なくなったり、ノイズが発生する不具合がある。
一方、図５のオーディオ回路によれば、第2回路にリミッタ回路等を入れているためパワーアンプ入力が押さえられて上記図4のオーディオ回路の不具合はなくなる。しかし、波形が歪まず音質が変わったり、高価なリミッタ回路を必要としてシステムのコストが高くなるという問題がある。
特許文献1に開示された従来技術によれば、小型スピーカの入力が許容入力を越えることがなく、また、大型スピーカの場合に大きなダイナミックレンジを得ることができる。しかし、リミッタ回路、切換回路を必要としてシステムのコストが高くなり、しかも、波形が歪まず迫力のある音を出せない問題がある。
一般的に歪の発生は嫌われることが多いが、音量が大きい時の聴感上のパワー感はこの歪が担っている場合が多く、意図的に発生することがある。単にリミッタ回路の追加で歪を取り除いただけでは、ユーザが希望する特性の音が出るとは限らない。
以上から本発明の目的は、大音量時に、音を歪ませることができ、しかも、スピーカを破損したり、パワーアンプ内蔵の保護回路によりパワーアンプがシャットダウンして音が出なくなったりしないようにできるオーディオ回路を提供することである。

本発明は、パワーアンプによりスピーカをドライブして音を出力するオーディオ回路であり、パワーアンプのダイナミックレンジあるいは該ダイナミックレンジより若干小さなレンジに対応するレベルＬ_H以上のオーディオ信号部分を歪ませる歪付与部、該歪付与部から出力するオーディオ信号を前記パワーアンプに入力するオーディオ信号入力回路を備えている。
本発明の上記歪付与部は、オーディオ信号を増幅する増幅度Ａの増幅手段、レベルＡ×Ｌ_H以上でオーディオ信号に歪を発生する歪発生手段、入力信号レベルを１／Ａに減衰する減衰手段を備え、前記オーディオ信号入力回路は減衰手段から出力する歪を含んだオーディオ信号を前記パワーアンプに入力する。
本発明の別の歪付与部は、前記レベルＬ_H以上のオーディオ信号の振幅を制限する振幅制限回路であり、前記オーディオ信号入力回路は振幅制限回路から出力する歪を含んだオーディオ信号を前記パワーアンプに入力する。

本発明によれば、大音量時、オーディオ信号をパワーアンプに入力する前に該オーディオ信号のレベルを押さえると共に歪ませることにより、スピーカを破損したり、パワーアンプ内蔵の保護回路によりパワーアンプがシャットダウンして音が出なくなったりしないようにでき、しかも、音を歪ませて音量が大きい時の聴感上のパワー感を発生することができる。

本発明はパワーアンプによりスピーカをドライブして音を出力するオーディオ回路において、大音量時にスピーカを破損することなく、しかも、音を歪ませて迫力のあるパワー感を発揮することを目的とするもので、パワーアンプのダイナミックレンジあるいは該ダイナミックレンジより若干小さなレンジに対応するレベルＬ_H以上のオーディオ信号部分を歪ませる歪付与部と、該歪付与部でレベルを抑圧され、歪んだオーディオ信号をパワーアンプに入力するオーディオ信号入力回路を備えている。

図１は第１実施例のオーディオ回路の構成図である。第１回路５１は入力オーディオ信号の音量や左右バランスを調整する音量調整部５１ａと増幅度Ａの増幅回路５１ｂを備えている。第2回路５２はモノラル／ステレオ切換等を施してオーディオ信号をパワーアンプ５３に入力するプリアンプ５２ａと入力オーディオ信号のレベルを１／Ａに減衰するアッテネータ５２ｂをを備えている。パワーアンプ５３は入力オーディオ信号を増幅し、スピーカ５４をドライブして音を音響空間に出力する。第１回路５１、第２回路５２、パワーアンプ５３はそれぞれスケールが異なるが点線で示すダイナミックレンジを備え、該ダイナミックレンジを越えると歪を発生する。
パワーアンプ５３のダイナミックレンジより若干小さな出レベルＰ_Hに対応する増幅回路５１ｂの入力レベルをＬ_Hとする。すなわち、オーディオ信号ＡＳの増幅回路５１ｂへの入力レベルがＬ_Hのとき、パワーアンプ５３の出力レベルがＰ_Hであるとする。また、第1回路５１のダイナミックレンジをＡ×Ｌ_Hとする。

かかる状態において、Ｌ_Hより大きなレベルを有するオーディオ信号ＡＳが第1回路５１の増幅回路５１ｂに入力すると実線の波形Ｗ１で示すように出力信号が歪む。ついで、第1回路５１の出力信号は第２回路５２のアッテネータ５２ｂにより減衰させられて低レベルで歪んだ波形Ｗ２になって、パワーアンプ５３に入力する。この結果、パワーアンプ５３の出力信号は波形Ｗ３で示すように歪んでいるにもかかわらず最大レベルがＰ_Hとなりダイナミックレンジを越えない。なお、Ｌ_Hより小さなレベルのオーディオ信号ＡＳが第1回路５１の増幅回路５１ｂに入力する場合には、パワーアンプ５３の出力信号は歪まない。

以上のように、第１実施例によれば、大音量時、オーディオ信号をパワーアンプに入力する前に歪ませると共にその信号レベルを押さえることにより、パワーアンプの出力信号の最大レベルをダイナミックレンジ以下にして、かつ、歪ませることができる。この結果、第1実施例によれば、スピーカを破損したり、パワーアンプ内蔵の保護回路によりパワーアンプがシャットダウンして音が出なくなったりしないようにでき、しかも、音を歪ませて音量が大きい時の聴感上のパワー感を発生することができる。
以上の実施例では増幅回路５１ｂを音量調整部５１ａの後段に設けたが、音量調整部５１ａ内の適所に設けることができる。また、第2回路５２のアッテネータ５２ｂもプリアンプ５２ａ内の適所に設けることができる。

図２は第２実施例のオーディオ回路の構成図であり、第1実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、第1回路５１、第２回路５２の構成である。第1回路５１は、入力オーディオ信号の音量や左右バランスを調整する音量調整部５１ａと出力レベルをL_Hに制限する出力制限回路(リミッタ回路)５１ｃを備えている。第２回路５２はモノラル／ステレオ切換等を施してオーディオ信号をパワーアンプ５３に入力するプリアンプで構成され、第1実施例のようにアッテネータを備えていない。第２回路５２、パワーアンプ５３はそれぞれスケールが異なるが点線で示すダイナミックレンジを備え、該ダイナミックレンジを越えると歪を発生する。
パワーアンプ５３のダイナミックレンジより若干小さな出レベルＰ_Hに対応する第1回路５１の出力レベルをＬ_Hとする。すなわち、オーディオ信号ＡＳの出力レベルがＬ_Hのとき、パワーアンプ５３の出力レベルがＰ_Hであるとする。

以上の状況において、Ｌ_Hより大きなレベルを有する点線で示すオーディオ信号ＡＳが第1回路５１の出力制限回路５１ｃに入力すると、出力制限回路５１ｃはレベルＬ_Hを越えるオーディオ信号部分をレベルＬ_Hにクランプして波形Ｗ１の信号を出力する。すなわち、低レベルで、かつ歪んだ波形Ｗ１の信号を出力する。第２回路５２はモノラル／ステレオ切換等を施してパワーアンプ５３に入力する。この結果、パワーアンプ５３の出力信号は波形Ｗ３で示すように歪んでいるにもかかわらず最大レベルがＰ_Hとなりダイナミックレンジを越えない。なお、Ｌ_Hより小さなレベルのオーディオ信号ＡＳが第1回路５１の出力制限回路５１ｃに入力する場合には、パワーアンプ５３の出力信号は歪まない。
以上のように、第２実施例によれば、第1実施例と同様に、大音量時、オーディオ信号をパワーアンプに入力する前に歪ませると共にその信号レベルを押さえることができ、これにより、パワーアンプの出力信号の最大レベルをダイナミックレンジ以下にして、かつ、歪ませることができる。したがって、第２実施例によれば、スピーカを破損したり、パワーアンプ内蔵の保護回路によりパワーアンプがシャットダウンして音が出なくなったりしないようにでき、しかも、音を歪ませて音量が大きい時の聴感上のパワー感を発生することができる。また、第2実施例によれば増幅回路やアッテネータが不要である。

図3は従来例と本発明によるはパワーアンプの出力波形比較図であり、上段はオーディオ信号が低レベル時の波形図、下段は高レベル時の波形図で、(1)は従来の図4のオーディオ回路の波形図、(2)は従来の図５のオーディオ回路の波形図、(3)は本発明の波形図である。
オーディオ信号が低レベルであれば、いずれの場合も出力波形やトータルゲインに変わりがなく同一の音が出る。一方、オーディオ信号が高レベルであれば(大音量時)、(1)の図4のオーディオ回路ではパワーアンプの実力で歪が発生し、既述の不具合が生じる。又、(2)のリミッタ回路を使用する図5のオーディオ回路では、歪を回避することができるが、ゲインが変動し音質が変わり、迫力のある歪音が出なくなる。(3)の本発明によれば、ゲインを保持することで、音質を維持しつつリミッタ効果を発揮できる。
以上、第1、第2実施例では、パワーアンプのダイナミックレンジより若干小さなレンジＰ_Hに対応するレベルＬ_H以上のオーディオ信号部分を歪ませたが、パワーアンプのダイナミックレンジに対応するレベル以上のオーディオ信号部分を歪ませることもできる。

本発明によれば、大音量時、スピーカの破損や、パワーアンプ自身の保護回路の動作による音切れ／音出ずの不具合をなくすことができる。また、本発明によれば従来のリミッタ回路を使用する場合と比較して安価に構成できる。さらに、本発明によれば、パワーアンプで歪んだ時と同様の歪んだ音を出力させることができ、大音量時、音を歪ませて聴感上のパワー感を発生でき、オーディオ回路に適用して好適である。

第１実施例のオーディオ回路の構成図である。第２実施例のオーディオ回路の構成図である。従来例と本発明によるはパワーアンプの出力波形比較図である。従来のオーディオ回路における歪発生の原理説明図である。従来の別のオーディオ回路の説明図である。

符号の説明

５１第１回路
５１ａ音量調整部
５１ｂ増幅回路
５２第2回路
５２ａプリアンプ
５２ｂアッテネータ
５３パワーアンプ
５４スピーカ

Claims

パワーアンプによりスピーカをドライブして音を出力するオーディオ回路において、
パワーアンプのダイナミックレンジあるいは該レンジより若干小さなレンジに対応するレベルＬ_H以上のオーディオ信号部分を歪ませる歪付与部、
該歪付与部から出力するオーディオ信号を前記パワーアンプに入力する入力回路、
を備えたことを特徴とするオーディオ回路。
前記歪付与部は、
オーディオ信号を増幅する増幅度Ａの増幅手段、
レベルＡ×Ｌ_H以上で歪を発生する手段、
入力信号レベルを１／Ａに減衰する減衰手段、
を備え、前記入力回路は減衰手段の出力信号を前記パワーアンプに入力する、
ことを特徴とする請求項１記載のオーディオ回路。
前記歪付与部は、前記レベルＬ_H以上のオーディオ信号の振幅を制限する振幅制限回路である、
ことを特徴とする請求項１記載のオーディオ回路。