JP2006025043A - Amplifying device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amplifying device which can downsize an output transformer while obtaining suitable low-frequency characteristics. <P>SOLUTION: The amplifying device 1 is equipped with an amplifier 3 which amplifies an audio signal, the output transformer 5 which is provided on the output side of the amplifier 3, and a high-pass filter 7 which is provided on the input side of the amplifier 3. A low-frequency component extraction part 9 extracts a low-frequency component of the audio signal. A cutoff frequency control part 11 controls cutoff frequency characteristics of the high-pass filter 7 according to the level of the low-frequency component extracted by the low-frequency component extraction part 9. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、出力トランスを備えたオーディオ用の増幅装置に関する。   The present invention relates to an audio amplifying apparatus including an output transformer.

従来より、オーディオ用の各種の増幅装置が提案されている（非特許文献１参照）。例えば、ダブルエンドプッシュプルアンプが知られている。このような増幅装置には、昇圧用の出力トランスが設けられている。これにより、例えば、ビルの屋上のスピーカから音声を出力する場合のように、スピーカまでの電線が長いときでも損失を抑えることができる。   Conventionally, various amplifying devices for audio have been proposed (see Non-Patent Document 1). For example, a double-end push-pull amplifier is known. Such an amplifying apparatus is provided with an output transformer for boosting. Thereby, for example, when a sound is output from a speaker on the roof of a building, the loss can be suppressed even when the electric wire to the speaker is long.

しかし、低周波数信号の過大入力により出力トランスで磁気飽和が発生すると、磁気飽和に伴ってヒューズの溶断が生じる可能性がある。したがって、磁気飽和は確実に防止される必要がある。   However, if magnetic saturation occurs in the output transformer due to excessive input of a low frequency signal, there is a possibility that the fuse is blown along with the magnetic saturation. Therefore, magnetic saturation needs to be reliably prevented.

そこで、従来は、磁気飽和を防止するために、遮断周波数が高い高域通過フィルタを備えて、磁気飽和の要因になる低周波数信号を制限していた。あるいは、磁気飽和が生じないように、出力トランスのサイズを大きくしていた。
「実用電子回路ハンドブック（１）」、第２３版、ＣＱ出版株式会社、１９８３年８月１日、ｐ．１４９−１５１ Therefore, conventionally, in order to prevent magnetic saturation, a high-pass filter having a high cutoff frequency is provided to limit low-frequency signals that cause magnetic saturation. Alternatively, the size of the output transformer is increased so that magnetic saturation does not occur.
“Practical Electronic Circuit Handbook (1)”, 23rd edition, CQ Publishing Co., Ltd., August 1, 1983, p. 149-151

しかしながら、従来の増幅装置においては、磁気飽和防止のために高域通過フィルタの遮断周波数を高く設定した場合、低域にて十分な周波数特性が得られないという問題があった。また、磁気飽和が生じないように出力トランスのサイズを設定した場合、出力トランスが大型になるという問題があった。   However, the conventional amplifying apparatus has a problem that when the cut-off frequency of the high-pass filter is set high to prevent magnetic saturation, sufficient frequency characteristics cannot be obtained in the low band. Further, when the size of the output transformer is set so that magnetic saturation does not occur, there is a problem that the output transformer becomes large.

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、好適な低域周波数特性が得られつつ、出力トランスを小型化できる増幅装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to provide an amplifying apparatus capable of downsizing an output transformer while obtaining a suitable low-frequency characteristic.

本発明の増幅装置は、オーディオ信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力側に設けられた出力トランスと、前記増幅器の入力側に設けられた高域通過フィルタと、前記オーディオ信号の低域周波数成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された低域周波数成分のレベルに応じて前記高域通過フィルタの遮断周波数を制御するフィルタ制御手段と、を備えている。   An amplifier of the present invention includes an amplifier for amplifying an audio signal, an output transformer provided on the output side of the amplifier, a high-pass filter provided on the input side of the amplifier, and a low-frequency of the audio signal Extraction means for extracting the component, and filter control means for controlling the cutoff frequency of the high-pass filter according to the level of the low-frequency component extracted by the extraction means.

この構成により、低域周波数成分のレベルに応じて高域通過フィルタの遮断周波数を動的に変化させることができる。そして、低域周波数成分のレベルが大きい場合には、遮断周波数を高くして、低域成分を大幅に制限し、これにより、出力トランスのサイズが小さくても磁気飽和を防止できる。また、低域周波数成分のレベルが小さい場合には、遮断周波数を小さくして、低い周波数までの広範囲の信号を増幅および出力できる。このようにして、本発明によれば、好適な低域周波数特性が得られつつ、出力トランスを小型化できる増幅装置を提供できる。   With this configuration, the cutoff frequency of the high-pass filter can be dynamically changed according to the level of the low-frequency component. When the level of the low frequency component is large, the cutoff frequency is increased to greatly limit the low frequency component, thereby preventing magnetic saturation even when the size of the output transformer is small. Further, when the level of the low frequency component is small, the cut-off frequency can be reduced, and a wide range of signals up to a low frequency can be amplified and output. As described above, according to the present invention, it is possible to provide an amplifying apparatus capable of downsizing the output transformer while obtaining a suitable low-frequency characteristic.

本発明の増幅装置において、前記抽出手段は、前記出力トランスの１次側の信号から低域周波数成分を抽出してもよい。また、前記抽出手段は、前記出力トランスの２次側の信号から低域周波数成分を抽出してもよい。また、前記抽出手段は、入力信号から低域周波数成分を抽出してもよい。また、前記抽出手段は、ダブルエンドタイプの増幅器の片側または両側の信号から低域周波数成分を抽出してもよい。これらの構成により、上述したように、好適な低域周波数特性が得られつつ、出力トランスを小型化できる増幅装置を提供できる。   In the amplifying apparatus of the present invention, the extracting means may extract a low frequency component from a signal on the primary side of the output transformer. Further, the extraction means may extract a low frequency component from a signal on the secondary side of the output transformer. Further, the extraction means may extract a low frequency component from the input signal. Further, the extraction means may extract a low frequency component from a signal on one side or both sides of a double end type amplifier. With these configurations, as described above, it is possible to provide an amplifying apparatus that can reduce the size of the output transformer while obtaining a suitable low-frequency characteristic.

本発明は、低域周波数成分のレベルに応じて高域通過フィルタの遮断周波数を動的に変化させる構成を設けることにより、好適な低域周波数特性が得られつつ、出力トランスを小型化できる増幅装置を提供できるという効果を有する増幅装置を提供することができる。   The present invention provides a configuration that dynamically changes the cut-off frequency of the high-pass filter according to the level of the low-frequency component, thereby obtaining a suitable low-frequency characteristic and an amplification that can reduce the size of the output transformer. It is possible to provide an amplifying device having an effect that a device can be provided.

以下、本発明の実施の形態の増幅装置について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, an amplification device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施の形態に係る増幅装置の機能ブロック図を図１に示す。図１において、増幅装置１は、オーディオ信号を増幅する増幅器３と、増幅器３の出力側に設けられた出力トランス５と、増幅器３の入力側に設けられた高域通過フィルタ７とを備えている。増幅装置１は、例えば、ダブルエンドプッシュプルアンプである。出力トランス５はスピーカ等に接続されている。   FIG. 1 shows a functional block diagram of an amplification device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an amplifying apparatus 1 includes an amplifier 3 that amplifies an audio signal, an output transformer 5 provided on the output side of the amplifier 3, and a high-pass filter 7 provided on the input side of the amplifier 3. Yes. The amplifying device 1 is, for example, a double end push-pull amplifier. The output transformer 5 is connected to a speaker or the like.

高域通過フィルタ７は、遮断周波数を調整可能に構成されている。そして、高域通過フィルタ７の遮断周波数を制御するために、低周波成分抽出部９および遮断周波数制御部１１が設けられている。低周波成分抽出部９および遮断周波数制御部１１は、下記のように、オーディオ信号の低周波成分のフィードバックにより高域通過フィルタ７の遮断周波数を制御する回路である。   The high-pass filter 7 is configured to be able to adjust the cutoff frequency. In order to control the cutoff frequency of the high-pass filter 7, a low-frequency component extraction unit 9 and a cutoff frequency control unit 11 are provided. The low frequency component extraction unit 9 and the cutoff frequency control unit 11 are circuits that control the cutoff frequency of the high-pass filter 7 by feedback of the low frequency component of the audio signal as described below.

低周波成分抽出部９は、出力トランス５の１次側のオーディオ信号を取り込み、取り込んだオーディオ信号から低域周波数成分を抽出する。低周波成分抽出部９は、低域通過フィルタで構成されている。   The low frequency component extracting unit 9 takes in the audio signal on the primary side of the output transformer 5 and extracts the low frequency component from the taken audio signal. The low frequency component extraction unit 9 is composed of a low-pass filter.

遮断周波数制御部１１は、低周波成分抽出部９により抽出された低域周波数成分のレベルに応じて高域通過フィルタ７の遮断周波数を制御する。低域周波数成分のレベルが大きいとき、遮断周波数制御部１１は、高域通過フィルタ７の遮断周波数を大きくする。一方、低域周波数成分のレベルが小さいとき、遮断周波数制御部１１は、高域通過フィルタ７の遮断周波数を小さくする。   The cut-off frequency control unit 11 controls the cut-off frequency of the high-pass filter 7 according to the level of the low-frequency component extracted by the low-frequency component extraction unit 9. When the level of the low-frequency component is high, the cutoff frequency control unit 11 increases the cutoff frequency of the high-pass filter 7. On the other hand, when the level of the low-frequency component is small, the cutoff frequency control unit 11 reduces the cutoff frequency of the high-pass filter 7.

図２は、好適な周波数特性の一例を示している。図２において、横軸は周波数であり、縦軸は出力レベルである。図示のように、出力電圧Ｖｏが大きくなるほど、出力レベルのラインが、大きい周波数から下がり始めており、すなわち、遮断周波数が大きくなっている。   FIG. 2 shows an example of a suitable frequency characteristic. In FIG. 2, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents output level. As shown in the figure, as the output voltage Vo increases, the output level line starts to decrease from a large frequency, that is, the cutoff frequency increases.

図３は、図２の周波数特性を実現するための高域通過フィルタおよびその制御回路の具体例を示している。図示の回路により、上述した高域通過フィルタ７の機能と、低周波成分抽出部９の機能と、遮断周波数制御部１１の機能とが実現される。   FIG. 3 shows a specific example of a high-pass filter and its control circuit for realizing the frequency characteristics of FIG. With the illustrated circuit, the above-described function of the high-pass filter 7, the function of the low-frequency component extraction unit 9, and the function of the cutoff frequency control unit 11 are realized.

図３において、高域通過フィルタ７は、コンデンサ２１と抵抗２３、２５で構成されている。コンデンサ２１は、増幅器３の入力側に接続されている。抵抗２３は、一端がコンデンサ２１に接続され、他端が接地されている。抵抗２５は、一端がコンデンサ２１に接続され、他端が、遮断周波数を変更するためのトランジスタ２７を介して接地されている。   In FIG. 3, the high-pass filter 7 includes a capacitor 21 and resistors 23 and 25. The capacitor 21 is connected to the input side of the amplifier 3. The resistor 23 has one end connected to the capacitor 21 and the other end grounded. The resistor 25 has one end connected to the capacitor 21 and the other end grounded via a transistor 27 for changing the cutoff frequency.

低域通過フィルタ３１は、低周波成分抽出部９に相当しており、抵抗３３、３５とコンデンサ３７で構成されている。抵抗３３の一端が出力トランス５の１次側に接続されている。抵抗３３の他端は、コンデンサ３７に接続されており、また、抵抗３５に接続されている。コンデンサ３７および抵抗３５は接地されている。   The low-pass filter 31 corresponds to the low-frequency component extraction unit 9 and includes resistors 33 and 35 and a capacitor 37. One end of the resistor 33 is connected to the primary side of the output transformer 5. The other end of the resistor 33 is connected to the capacitor 37 and is also connected to the resistor 35. The capacitor 37 and the resistor 35 are grounded.

低域通過フィルタ３１には、ダイオード４１および抵抗４３が直列に接続されている。抵抗４３は、抵抗４５に接続されており、また、トランジスタ４７のベースに接続されている。抵抗４５は接地されている。トランジスタ４７はｎｐｎ形であり、エミッタが接地されている。また、トランジスタ４７のコレクタには、抵抗４９、５１、５３が直列に接続されている。抵抗４９、５１の接続部分にコンデンサ５５が接続されており、コンデンサ５５の他端が抵抗５３と共に電源Ｖｅに接続されている。また、抵抗５１、５３の接続部分にトランジスタ５７のベースが接続されている。トランジスタ５７はｐｎｐ形であり、トランジスタ５７のエミッタが電源Ｖｅに接続されており、コレクタが抵抗５９を介してトランジスタ２７のベースに接続されている。トランジスタ２７はｎｐｎ形であり、コレクタが、高域通過フィルタ７の抵抗２５に接続されており、エミッタが接地されている。   A diode 41 and a resistor 43 are connected to the low-pass filter 31 in series. The resistor 43 is connected to the resistor 45 and is connected to the base of the transistor 47. The resistor 45 is grounded. The transistor 47 is an npn type, and the emitter is grounded. Resistors 49, 51, and 53 are connected in series to the collector of the transistor 47. A capacitor 55 is connected to the connection portion of the resistors 49 and 51, and the other end of the capacitor 55 is connected to the power source Ve together with the resistor 53. Further, the base of the transistor 57 is connected to the connection portion of the resistors 51 and 53. The transistor 57 is a pnp type, the emitter of the transistor 57 is connected to the power source Ve, and the collector is connected to the base of the transistor 27 via the resistor 59. The transistor 27 is an npn type, the collector is connected to the resistor 25 of the high-pass filter 7, and the emitter is grounded.

上記の回路構成により、低域通過フィルタ３１を通過した低周波数成分のレベルに応じた信号が、トランジスタ４７、トランジスタ５７の機能によって、トランジスタ２７のベースに与えられる。そして、トランジスタ２７が、低周波数成分のレベルに応じて動作し、これにより、高域通過フィルタ３１の遮断周波数が低周波数成分のレベルに応じて変化する。また、上記回路構成では、時定数が設定されており、遮断周波数が一定になるような処理が行われる。   With the circuit configuration described above, a signal corresponding to the level of the low-frequency component that has passed through the low-pass filter 31 is given to the base of the transistor 27 by the functions of the transistors 47 and 57. Then, the transistor 27 operates in accordance with the level of the low frequency component, whereby the cutoff frequency of the high-pass filter 31 changes according to the level of the low frequency component. In the above circuit configuration, a time constant is set, and processing is performed so that the cutoff frequency is constant.

図４は、図３の回路における高域通過フィルタの周波数特性を測定した結果を示している。図４において、横軸は周波数であり、縦軸は出力レベルである。周波数特性の測定結果は、図２の理論値と同様になっている。すなわち、出力電圧が大きいほど、大きい周波数から出力レベルが下がり始めており、遮断周波数が大きくなっている。   FIG. 4 shows the results of measuring the frequency characteristics of the high-pass filter in the circuit of FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents output level. The measurement result of the frequency characteristic is the same as the theoretical value of FIG. That is, as the output voltage increases, the output level starts to decrease from a higher frequency, and the cutoff frequency increases.

次に、本実施の形態の増幅装置の動作を説明する。図１において、オーディオ信号は、高域通過フィルタ７に入力される。高域通過フィルタ７ではオーディオ信号の低域周波数成分がカットされる。高域通過フィルタ７を通過したオーディオ信号は、増幅器３に供給される。増幅器３はオーディオ信号を増幅する。そして、オーディオ信号は出力トランス５に供給され、出力トランス５で昇圧が行われる。出力トランス５を通ったオーディオ信号は、出力端子に接続されたスピーカ（図示せず）へと供給される。   Next, the operation of the amplification device according to the present embodiment will be described. In FIG. 1, the audio signal is input to a high-pass filter 7. The high-pass filter 7 cuts low-frequency components of the audio signal. The audio signal that has passed through the high-pass filter 7 is supplied to the amplifier 3. The amplifier 3 amplifies the audio signal. The audio signal is supplied to the output transformer 5 and boosted by the output transformer 5. The audio signal passing through the output transformer 5 is supplied to a speaker (not shown) connected to the output terminal.

また、オーディオ信号は、増幅器３から低周波数成分抽出部９へ供給される。低周波数成分抽出部９では、低域通過フィルタのフィルタ特性に従ってオーディオ信号から低周波数成分が抽出される。抽出された低周波成分は遮断周波数制御部１１に供給される。そして、低域周波数成分のレベルに応じて、高域通過フィルタ７の遮断周波数が制御される。   The audio signal is supplied from the amplifier 3 to the low frequency component extraction unit 9. The low frequency component extraction unit 9 extracts low frequency components from the audio signal according to the filter characteristics of the low pass filter. The extracted low frequency component is supplied to the cutoff frequency control unit 11. Then, the cutoff frequency of the high-pass filter 7 is controlled according to the level of the low-frequency component.

ここで、低域周波数成分のレベルが大きいとき、高域通過フィルタ７の遮断周波数が大きくなる。したがって、高域通過フィルタ７にて、低域成分の通過が大幅に制限され、これにより、磁気飽和が防止される。   Here, when the level of the low-frequency component is large, the cutoff frequency of the high-pass filter 7 increases. Therefore, the high-pass filter 7 significantly restricts the passage of low-frequency components, thereby preventing magnetic saturation.

一方、低域周波数成分のレベルが小さいとき、高域通過フィルタ７の遮断周波数が小さくなる。これにより、低い周波数までの広範囲の信号が、高域通過フィルタ７を通過し、増幅および出力される。   On the other hand, when the level of the low-frequency component is small, the cutoff frequency of the high-pass filter 7 is small. As a result, a wide-range signal up to a low frequency passes through the high-pass filter 7 and is amplified and output.

このようにして、図２および図４に示されるように、磁気飽和の要因になる低周波数信号の過大入力を抑えることができ、これにより出力トランスを小型化できる。しかも、低周波数信号のレベルが小さいときは、低域までの広範囲の信号を増幅および出力できる。   In this way, as shown in FIGS. 2 and 4, an excessive input of a low-frequency signal that causes magnetic saturation can be suppressed, and the output transformer can be downsized. In addition, when the level of the low frequency signal is small, a wide range of signals up to a low frequency can be amplified and output.

また、高域成分と低域成分が混在している場合でも、高域成分には影響を与えずに、低域成分のみを好適に除去できる。   Further, even when the high frequency component and the low frequency component are mixed, only the low frequency component can be suitably removed without affecting the high frequency component.

以上に、本発明の実施の形態に係る増幅装置１について説明した。本実施の形態によれば、上述のように、オーディオ信号の低域周波数成分のレベルに応じて高域通過フィルタの遮断周波数を動的に変化させることで、好適な低域周波数特性を得つつ、出力トランスを小型化できる。   The amplification device 1 according to the embodiment of the present invention has been described above. According to the present embodiment, as described above, the cutoff frequency of the high-pass filter is dynamically changed according to the level of the low-frequency component of the audio signal, thereby obtaining a suitable low-frequency characteristic. The output transformer can be downsized.

なお、本実施の形態では、遮断周波数の制御のために、出力トランスの１次側の信号がフィードバックされていた。しかし、フィードバックされる信号は、出力トランスの２次側の信号でもよい。すなわち、出力トランスの２次側の信号から低周波数信号のレベルが検出されてもよい。また、フィードバックされる信号は、入力信号でもよい。また、出力トランスの信号をフィードバックする場合、ダブルエンドプッシュプルアンプの片側または両側の信号が用いられてよい。   In the present embodiment, the signal on the primary side of the output transformer is fed back for controlling the cutoff frequency. However, the signal fed back may be a signal on the secondary side of the output transformer. That is, the level of the low frequency signal may be detected from the signal on the secondary side of the output transformer. The signal fed back may be an input signal. When the output transformer signal is fed back, the signal on one side or both sides of the double-end push-pull amplifier may be used.

その他、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, those skilled in the art can modify the above-mentioned embodiment within the scope of the present invention.

以上のように、本発明にかかる増幅装置は、好適な低域周波数特性が得られつつ、出力トランスを小型化できるという効果を有し、オーディオ用電力増幅装置等として有用である。   As described above, the amplifying apparatus according to the present invention has an effect that the output transformer can be downsized while obtaining a suitable low-frequency characteristic, and is useful as an audio power amplifying apparatus or the like.

本発明の実施の形態における増幅装置のブロック図Block diagram of an amplification device according to an embodiment of the present invention 高域通過フィルタの周波数特性を示す図Diagram showing frequency characteristics of high-pass filter 高域通過フィルタの周波数特性を制御する回路の具体的構成例を示す図The figure which shows the specific structural example of the circuit which controls the frequency characteristic of a high-pass filter 高域通過フィルタの周波数特性の実測値示す図A figure showing the measured value of the frequency characteristics of the high-pass filter

符号の説明Explanation of symbols

１ 増幅装置
３ 増幅器
５ 出力トランス
７ 高域通過フィルタ
９ 低周波成分抽出部
１１ 遮断周波数制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Amplifier 3 Amplifier 5 Output transformer 7 High-pass filter 9 Low frequency component extraction part 11 Cutoff frequency control part

Claims (5)

オーディオ信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力側に設けられた出力トランスと、
前記増幅器の入力側に設けられた高域通過フィルタと、
前記オーディオ信号の低域周波数成分を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された低域周波数成分のレベルに応じて前記高域通過フィルタの遮断周波数を制御するフィルタ制御手段と、
を備えたことを特徴とする増幅装置。 An amplifier for amplifying the audio signal;
An output transformer provided on the output side of the amplifier;
A high-pass filter provided on the input side of the amplifier;
Extracting means for extracting a low frequency component of the audio signal;
Filter control means for controlling the cutoff frequency of the high-pass filter according to the level of the low-frequency component extracted by the extraction means;
An amplifying apparatus comprising: 前記抽出手段は、前記出力トランスの１次側の信号から低域周波数成分を抽出することを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。   The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the extraction unit extracts a low frequency component from a signal on a primary side of the output transformer. 前記抽出手段は、前記出力トランスの２次側の信号から低域周波数成分を抽出することを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。   The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the extraction unit extracts a low frequency component from a signal on the secondary side of the output transformer. 前記抽出手段は、入力信号から低域周波数成分を抽出することを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。   The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the extraction unit extracts a low frequency component from an input signal. 前記抽出手段は、ダブルエンドタイプの増幅器の片側または両側の信号から低域周波数成分を抽出することを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。   2. The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the extracting unit extracts a low frequency component from a signal on one side or both sides of a double-ended amplifier.
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