JP2005354443A

JP2005354443A - 半導体集積回路及び音響装置

Info

Publication number: JP2005354443A
Application number: JP2004173523A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kawamura; 明裕川村; Junko Hirose; 淳子廣瀬; Keiichi Fujii; 圭一藤井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】スピーカーの出力信号を、電源電圧の変動に対して出力でクリップすることを防ぐこと。
【解決手段】半導体集積回路にて、外部から与えられる音声信号が減衰可能な可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力を接続し、前記可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力の共通接続点に検波回路の入力を接続し、前記検波回路の出力を可変減衰器に接続することで信号を制御するAGC回路で、前記検波回路に電源電圧に連動する検波レベル調整用制御器を接続することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカーを駆動するための半導体集積回路にて、スピーカー出力のクリップを防ぎ音質の悪化を防ぐためのAGC回路に関するものである。

近年、特にノートPC（ノート・パソコン）、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の分野ではセットの低電圧化と、小型化やコストの面からより小型で薄型のスピーカーを採用しており、聴感上の音量が物足りないといった要望が多い。音量を上げようとすると、セットの低電圧化によりスピーカー駆動用アンプなどの出力ダイナミックレンジが小さいため出力で音声信号がクリップして歪んでしまい音質が悪化したり、スピーカーの小型化や薄型化によって、スピーカー自身の能力が小さくなっており聴感上、音量が小さくなるなどのことによって、音量を上げるのが容易ではない。そこで、スピーカー駆動用アンプを含む半導体集積回路を動作させる電源の電圧を上げたり、またレギュレータを通さずにバッテリに直結して少しでも電圧を上げるなどの対策がとられている。これらのことにより、ポータブルオーディオ機器の分野ではスピーカー出力をクリップさせずに音質を確保しつつ、聴感上より大きな音量を得ることを要望している。

以下、従来のAGC回路について説明する。

図５は従来のAGC回路を示しており、図６は入出力特性図、図７は一般的なバッテリの特性図を示している。

図５において、１は可変減衰器、２は検波回路、３はスピーカー駆動用アンプである。

従来のAGC回路は外部から与えられる音声信号が減衰可能な可変減衰器１の出力とスピーカー駆動用アンプ３の入力を接続し、前記可変減衰器１の出力とスピーカー駆動用アンプ３の共通接続点に検波回路２の入力を接続し、前記検波回路２の出力を可変減衰器１に接続し、前記検波回路２の出力信号によって可変減衰器１に入力された信号を制御することによって構成されている。

以上で構成されたAGC回路について、以下その動作について説明する。

検波回路２にて、入力された音声信号によってAGC回路が動作する入力レベルをV（DET）とすると、図６のAAの入出力特性図のように、出力レベルが電源電圧VCCにより定まるスピーカー駆動用アンプ３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なるように設定する。このときのスピーカー駆動用アンプ３の出力レベルをV（AGC）とする。

入力レベルをV（IN）、出力レベルをV（OUT）、入力から出力までの利得（ゲイン）をGとすると、V（IN）≦V（DET）のときは、V（OUT）＝V（IN）＋Gとなり、V（IN）≧V（DET）のときは、V（OUT）＝V（AGC）となって、図６のAAに示す入出力特性図となる。つまり、図６のAAより明らかなように、入力レベルV（IN）がV（DET）以上となると検波回路２が動作し、前記検波回路２の出力信号で可変減衰器１を制御することによって、出力レベルはスピーカー駆動用アンプ３の出力でクリップすることなく、V（AGC）を一定に保つことができる。よって、スピーカー駆動用アンプ３の出力で音声信号がクリップすることによる、音割れによる音質の悪化を防ぐことができ、聴感上の音量を上げることが出来る。

ここで、図６に示すBBの入出力特性図はAGC回路がない場合の入出力特性図であり、これ以上利得を上げると出力でクリップして音質が悪化する。これに対して図６のAAでは、利得を上げると本来であれば出力でクリップする入力レベルでもAGC回路が動作し、クリップを防ぐことが出来るために、音質の悪化を防ぎ、かつ聴感上の音量レベルを上げることが可能となっていることを示している。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
特開昭６２−１３６９０９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、電源電圧VCCの電圧によってV（AGC）のレベルを固定として設定してしまうため、ノートPC、DVC、DSC、PDAといった多種多様な機器のそれぞれの電源電圧VCCに対して、半導体集積回路では容易にV（AGC）のレベルを変更するといった対応が出来ない。

また、より聴感上の音量を上げるために、電源電圧VCCをバッテリに直結することが多々あり、図７に示すようにバッテリの電圧はレギュレーターなどに比べて必ずしも一定ではなく、また上記で述べたように通常の半導体集積回路では、V（AGC）は固定のため、V（AGC）の設定が困難となる。つまり、バッテリは時間が経つと電圧が落ちてくるので、図７に示すように、ある時間T（C）の時に出力がクリップしてしまう。V（AGC）を上げて電源電圧VCCに近づけるとクリップするまでの時間が早くなり、また、V（AGC）のレベルを下げると、電源電圧VCCとV（AGC）の間の電圧差が使用されないので効率が良いとは言えず、その時の電源電圧VCCの電圧に対しての最大音量も上がらないといった問題点があった。

また、多種多様な機器においては、必ずしもV（AGC）を電源電圧VCCに対してぎりぎりに設定する必要のないこともあり、機器の特性に合ったV（AGC）を設定出来ればよい場合においても、半導体集積回路では容易に実現出来ないといった問題点もある。

本発明は上記従来例の問題点を解決するもので、半導体集積回路にて電源電圧VCCに対するV（AGC）の最適なレベルを自動に、あるいは機器の仕様に合うように任意に変更出来るAGC回路を供給することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明が講じた手段は、半導体集積回路にて、外部から与えられる音声信号が減衰可能な可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力を接続し、前記可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力の共通接続点に検波回路の入力を接続し、前記検波回路の出力を可変減衰器に接続することで信号を制御するAGC回路で、前記検波回路に電源電圧に連動する検波レベル調整用制御器を接続することを特徴とするものである。

これによって、電源電圧VCCが変動してもそれに伴って検波レベル調整用制御器が連動し、V（AGC）も変動するので、常に最適な、あるいは音量が最大となるレベルを自動で維持することが出来る。

また、本発明の請求項２に記載の発明が講じた手段は、外部から与えられる音声信号が減衰可能な可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力を接続し、前記可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力の共通接続点に検波回路の入力を接続し、前記検波回路の出力を可変減衰器に接続することで信号を制御するAGC回路で、前記検波回路に検波レベル調整用端子を外部に備えることを特徴とするものである。

これによって、機器の仕様に合った出力レベルV（AGC）を外部からアナログ信号やデジタル信号によって任意に設定することが可能となる。

以上のように、本発明は外部から与えられる音声信号が減衰可能な可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力を接続し、前記可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力の共通接続点に検波回路の入力を接続し、前記検波回路の出力を可変減衰器に接続することで信号を制御するAGC回路で、前記検波回路に電源電圧に連動する検波レベル調整用制御器を接続した構成とすることによって、電源電圧の変動に対しても、常に最適な出力レベルを自動で制御することが可能となり、電源電圧の変動に対してもスピーカー出力を歪ませずに、かつ効率よく出力することができることによって聴感上の音量も上がる、優れた半導体集積回路を実現するものである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の第１の実施形態におけるAGC回路の構成図を示すものであり、図３は入出力特性図、図４は一般的なバッテリの特性図である。

図１において１は可変減衰器、２は検波回路、３はスピーカー駆動用アンプ、１１は検波レベル調整用制御器である。

本実施形態のAGC回路は、上記従来の実施例の構成に、電源電圧に連動する検波レベル調整用制御器１１を検波回路２に接続することによって構成されている。

以上のように構成されたAGC回路について、以下その動作を説明する。

なお、可変減衰器１と検波回路２及びスピーカー駆動用アンプ３で構成されるAGC回路の動作は上記従来例と同じである。

ここで、図３に示すように電源電圧VCCを＋Bだけ上げた場合を考える。このときの電源電圧はVCC+Bとなるので、検波レベル調整用制御器１１も電源電圧に連動するため、検波回路２で定めたV（AGC）も連動し、V（AGC）＋Bとなり出力レベルが上がる。また、逆に電源電圧VCCが−Aだけ下がった場合は電源電圧はVCC−Aとなるので、出力レベルはV（AGC）−Aとなり下がる。

つまり、上記従来の実施例では、電源電圧VCCを＋Bだけ上げるとV（AGC）は固定のため、＋Bの電圧差だけ使用されず効率が悪くなり、また電源電圧を−Aだけ下げると出力レベルがクリップし音質が悪化したが、本実施形態では電源が変動してもそれに伴ってV（AGC）も変動するため、常に最適な出力レベルとなる。

また、図４に示すように、VCCをレギュレータからではなく、バッテリから供給された場合についても、バッテリの電圧の変化に対して、常にV（AGC）が最適な位置で変動することが可能となっている。

図２は本発明の第２の実施形態におけるAGC回路の構成図を示すものである。

図２において１は可変減衰器、２は検波回路、３はスピーカー駆動用アンプ、２１は検波レベル調整用端子である。

本実施形態のAGC回路は、上記本発明の第１の実施形態の構成において、検波レベル調整用制御器１１の代わりに検波レベル調整用端子２１を外部に設けることにより構成されている。

以上のように構成されたAGC回路を備える半導体集積回路では、外部端子からアナログ信号やデジタル信号によって任意にV（AGC）を可変することが出来るため、多種多様な機器の仕様に合わせて容易にV（AGC）のレベルを設定することが可能となる。

本発明の第１の実施形態を示したブロック図本発明の第２の実施形態を示したブロック図本発明の半導体集積回路の入出力特性図バッテリ特性図従来の実施例を示したブロック図従来の半導体集積回路の入出力特性図バッテリ特性図

符号の説明

１可変減衰器
２検波回路
３スピーカー駆動用アンプ
１１検波レベル調整用制御器
２１検波レベル調整用端子
V（IN）入力レベル
V（DET）検波レベル
V（OUT）出力レベル
V（AGC） AGC回路動作時の出力レベル

Claims

外部から与えられる音声信号が減衰可能な可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力を接続し、前記可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力の共通接続点に検波回路の入力を接続し、前記検波回路の出力を可変減衰器に接続することで信号を制御するAGC回路で、前記検波回路に電源電圧に連動する検波レベル調整用制御器を接続することを特徴とする半導体集積回路。
外部から与えられる音声信号が減衰可能な可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力を接続し、前記可変減衰器の出力とスピーカー駆動用アンプの入力の共通接続点に検波回路の入力を接続し、前記検波回路の出力を可変減衰器に接続することで信号を制御するAGC回路で、前記検波回路に検波レベル調整用端子を外部に備えることを特徴とする半導体集積回路。
請求項１あるいは請求項２に記載の構成で、スピーカー駆動用アンプの出力を入力して音声を出力するスピーカーを備えた音響装置。