JP2006025149A - デジタルオーディオ用の信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 音質改善のためユーザーが好みに応じてデジタルオーディオ信号のパルス幅を可変できるようにしたデジタルオーディオ用の信号伝送装置を提供する。
【解決手段】 送信機１から送信されるデジタルオーディオ信号をデジタル受信機が備えるＤＡコンバータ２に伝送するデジタルオーディオ用の信号伝送装置１０において、入力バッファ回路１１０および出力バッファ回路１２０を含み所定の直流電源１３０で動作する伝送器本体１００と、伝送器本体の出力側から引き出されＤＡコンバータに接続される出力ケーブル２００とを備え、入力バッファ回路１１０の波形成形回路（インバータ回路）１１２にて入力パルス波形と所定の閾値電圧との交点を立ち上がり・立ち下がりポイントとして上記デジタルオーディオ信号を立ち上がり・立ち下がり時間が速いパルス波形に波形成形する際、バイアス電圧調整回路１１５により例えばパルス波形の中心電圧を可変としてパルス幅の異なるパルス波形が得られるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明はデジタルオーディオ用の信号伝送装置に関し、さらに詳しく言えば、デジタルオーディオ信号のパルス幅可変手段を備えたデジタルオーディオ用の信号伝送装置に関するものである。

デジタル信号はノイズに強くビットの修復なども容易であることから、オーディオ分野においてもデジタル化が進められており、最近のＣＤプレーヤーなどでは光出力を含めてデシタル出力端子を備えているものが多数商品化されている。一方で、スピーカなどの受信側はアナログで動作するため、ＤＡコンバータにてデシタル信号をアナログ信号に変換している。

一般的にデジタルオーディオ信号の伝送には同軸ケーブルが用いられ、その一例として図３にＣＤプレーヤ１とアンプ側のＤＡコンバータ２とを同軸ケーブル３にて接続する場合を模式的に示す。

同軸ケーブル３の導体抵抗が大きいとパルス信号のレベルが減衰されデジタルオーディオ信号の伝送安定性が損なわれるため、従来では例えば特許文献１に記載されているような芯線が巨大結晶構造の無酸素銅からなり、導体抵抗が限りなく０Ωに近い同軸ケーブルが好ましく採用されている。

デジタルオーディオの入出力回路はマッチング抵抗を７５Ωとして設計され、その接続コネクタ（インターフェイス）にはオーディオ用のＲＣＡピンジャックが用いられるが、厳密に言うと実際には７５Ωになっていない場合が多い。

したがって、ＣＤプレーヤ１側から図４（ａ）に示すように立ち上がり・立ち下がりが急峻なパルスを同軸ケーブル３に入力したとしても、その接続部分で図４（ｂ）に示すようにパルス波形の立ち上がり・立ち下がり時間が遅くされてパルス幅が変化し、これが原因で音質が劣化することがある。伝送ケーブルとして光ケーブルを用いる場合にも、その光送受信カプラーの性能により同様にパルス幅が変化することがある。

また、オーディオ分野において、特にマニア的なユーザーは例えばＣＤプレーヤー（送信機）はＸ社製，アンプ（受信機）はＹ社製などというように好みに応じて異なるメーカ製のものを選択して音響システムを構築することが多い。

そのため、組み合わせによってはＣＤプレーヤーのデジタル出力特性とアンプ側のＤＡコンバータの変換特性とが合わないことがある。すなわち、ＤＡコンバータには個々に最適なパルスの立ち上がり・立ち下がり時間があるが通常その特性は固定であるため、機器の組み合わせが適当でない場合、音質が硬くなったり鈍ったりするなどの問題が生ずることがある。

特開平６−２００３５８号公報

したがって、本発明の課題は、音質改善のためユーザーが好みに応じてデジタルオーディオ信号のパルス幅を可変できるようにしたデジタルオーディオ用の信号伝送装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、送信機から送信されるデジタルオーディオ信号をデジタル受信機が備えるＤＡコンバータに伝送するデジタルオーディオ用の信号伝送装置において、入力バッファ回路および出力バッファ回路を含み所定の直流電源で動作する伝送器本体と、上記伝送器本体の出力側から引き出され上記ＤＡコンバータに接続される出力ケーブルとを備え、上記入力バッファ回路には、所定の閾値電圧を有し入力される上記デジタルオーディオ信号のパルス波形と上記閾値電圧との交点を立ち上がり・立ち下がりポイントとして上記デジタルオーディオ信号を立ち上がり・立ち下がり時間が速いパルス波形に波形成形する波形成形回路と、上記閾値電圧もしくは上記パルス波形の中心電圧のいずれか一方の電圧を可変とするバイアス電圧調整回路とが含まれていることを特徴としている。

本発明の好ましい態様によれば、上記波形成形回路がインバータ回路からなり、上記バイアス電圧調整回路は上記直流電源の電源電圧を所定に分圧した電圧を上記インバータ回路の入力段に印加して上記パルス波形の中心電圧を可変とする。

また、本発明の別の好ましい態様によれば、上記出力ケーブルが全長にわたって所定の導体抵抗を示す高抵抗の同軸ケーブルからなり、上記同軸ケーブルが所定の出力抵抗を介して上記出力バッファ回路に接続され、上記ＤＡコンバータに入力される上記波形成形後の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルが、上記出力抵抗と上記出力用同軸ケーブルの導体抵抗との合成抵抗により、上記入力バッファ回路に入力される波形成形前のデジタルオーディオ信号の電圧レベルにまで引き下げられる。この場合において、上記出力用同軸ケーブルの導体抵抗が１メートルあたり５０〜２００Ωを示すことが好ましい。

本発明によれば、インターフェイスの入出力特性により図４（ｂ）に示すように立ち上がり・立ち下がり時間が遅くされたパルス波形を入力バッファ回路の波形成形回路にて立ち上がり・立ち下がり時間が速くエッジに歪みのないパルス波形に生成する際、バイアス電圧調整回路により例えば閾値電圧に対してパルス波形の中心電圧側を可変とすることにより、例えばＤＡコンバータにとって最適なパルス幅を有するパルス波形を得ることができ、これにより音質の改善が図られる。

また、上記出力ケーブルとして導体抵抗の高い同軸ケーブルを用い、上記ＤＡコンバータに入力される上記波形成形後の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルを同軸ケーブルの導体抵抗と上記出力抵抗との合成抵抗により、上記入力バッファ回路に入力される波形成形前の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルにまで引き下げることにより、接続部での反射が出力用同軸ケーブルの導体抵抗により消失されるため、ローノイズ化を図ることができる。

次に、図１および図２により本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１に本発明による信号伝送装置１０により送信機である例えばＣＤプレーヤー１から出力されるデシタルオーディオ信号を受信機である例えばアンプのＤＡコンバータ２に伝送する例を示し、これについて説明する。

この信号伝送装置１０には、基本的な構成として伝送器本体１００と出力用同軸ケーブル２００とが含まれている。伝送器本体１００は、入力バッファ回路１１０および出力バッファ回路１２０と、これら各バッファ回路に動作電源を供給する直流電源１３０とを備えている。直流電源１３０はバッテリもしくはＡＣ−ＤＣアダプタなどであってよく、その電圧は各バッファ回路に要求される定格動作電圧に合わせて設定されるが、この例では１．８Ｖとする。

この例において、信号伝送装置１０はＣＤプレーヤー１から出力されるデシタルオーディオ信号の入力バッファ回路１１０に対する入力系統として、同軸ケーブル（入力側）１０１と光ケーブル１０２の２系統を備えている。

このうち、入力側同軸ケーブル１０１は例えばＲＣＡピンジャックなどのコネクタ１０３を介して接続され、光ケーブル１０２は光電変換のフォトカプラ１０４を介して入力バッファ回路１１０に接続されるが、同軸ケーブル１０１による場合の入力電圧は、この例では０．５Ｖ（ｐ−ｐ（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）；中心電圧０Ｖ）としている。なお、入力側同軸ケーブル１０１は入力バッファ回路１１０に直結されてもよい。

入力バッファ回路１１０には、接地との間に接続された入力抵抗１１３を有するコンデンサ１１１と、コンデンサ１１１の後段に接続される波形成形回路１１２とが含まれている。コンデンサ１１１は直流電源１３０の電圧がＣＤプレーヤー１側にかからないようにするための直流阻止用コンデンサとして用いられている。

この例において、波形成形回路１１２はインバータ回路からなり、０．５Ｖ（ｐ−ｐ）として入力されたデジタルオーディオ信号を図示しないグランドを０Ｖとして、１．８Ｖ（ｐ−ｐ；中心電圧０．９Ｖ）のパルス波形に成形する。また、出力バッファ回路１２０は上記波形成形回路１１２にて反転されたパルス波形をさらに反転させるためのインバータ回路からなる。

入力されるパルス波形を上記波形成形回路（インバータ回路）１１２により波形成形にあたって、本発明ではそのパルス幅を可変とするためのバイアス電圧（オフセット電圧）調整回路１１５を備えている。図示しないが、バイアス電圧調整回路１１５は例えば可変抵抗器を含む分圧回路から構成され、直流電源１３０の電源電圧（この例では１．８Ｖ）を所定に分圧した電圧をオフセット電圧として波形成形回路１１２の入力段に印加する。

送信側のＣＤプレーヤー１から図２（ａ）に示すような立ち上がり・立ち下がり時間が速くてエッジのきれいなパルス波形でデジタルオーディオ信号が送信されるとして、このデジタルオーディオ信号は同軸ケーブル１０１による場合にはコネクタ１０３の入出力特性により、また、光ケーブル１０２による場合にはフォトカプラ１０４の入出力特性により、先に説明した図４（ｂ）に示すような立ち上がり・立ち下がり時間が遅いランプ的なパルス波形として入力バッファ回路１１０に入力される。

波形成形回路１１２にて図４（ｂ）のパルス波形から立ち上がり・立ち下がり時間が速くエッジに歪みのないパルス波形を生成するにあたって、バイアス電圧調整回路１１５にてそのパルス波形の中心電圧を可変とすることにより、パルス幅の異なるパルス波形が生成される。

図２（ｂ）〜（ｃ）に波形成形回路１１２の入力段における入力パルス波形Ｐと閾値電圧Ｔｈとの関係を示し、図２（ｅ）〜（ｇ）に出力バッファ回路１２０から出力される各パルス波形を示す。なおこの例において、閾値電圧Ｔｈは波形成形回路１１２に０．９Ｖ一定として設定されている。

図２（ｂ）はバイアス電圧調整回路１１５にて入力パルス波形Ｐの中心電圧Ｖｃを閾値電圧Ｔｈと同じ０．９Ｖとした例で、この場合には図２（ｅ）に示すように図２（ａ）に示す入力パルス波形と同じくデューティ比１：１で波形成形されたパルス波形（１．８Ｖｐ−ｐ）が得られる。

図２（ｃ）は閾値電圧Ｔｈ（０．９Ｖ）に対してバイアス電圧調整回路１１５にて入力パルス波形Ｐの中心電圧Ｖｃを１．０Ｖとした例で、この場合には図２（ｆ）に示すようなデューティ比で波形成形されたパルス幅の異なるパルス波形（１．８Ｖｐ−ｐ）が得られる。

図２（ｄ）は閾値電圧Ｔｈ（０．９Ｖ）に対してバイアス電圧調整回路１１５にて入力パルス波形Ｐの中心電圧Ｖｃを０．８Ｖとした例で、この場合には図２（ｇ）に示すようなデューティ比で波形成形されたパルス幅の異なるパルス波形（１．８Ｖｐ−ｐ）が得られる。

このようにして、本発明によれば、バイアス電圧調整回路１１５によりパルス幅を変更できるため、再生音質を例えばユーザーの好みに合わせた音質とすることができる。実際には、バイアス電圧調整回路１１５に図示しない切換スイッチを設けて上記のように入力パルス波形Ｐの中心電圧Ｖｃを例えば０．９Ｖ，１．０Ｖ，０．８Ｖなどと切り替えるようにするが、無段切換可能なスイッチを用いて中心電圧Ｖｃをリニアに可変とすることもできる。また、上記の例とは異なり閾値電圧Ｔｈを段階的もしくは無段階に可変としてもよい。

上記のようにして波形成形されたパルスは、出力バッファ回路１２０から出力用同軸ケーブル２００を介してアンプ側（受信側）のＤＡコンバータ２に出力されるが、その出力段階でのパルス電圧は１．８Ｖ（ｐ−ｐ）に維持されている。したがって、ＤＡコンバータ２に伝送するにあたっては、そのパルス電圧を入力バッファ回路１１０に入力されたときと同じく例えば０．５Ｖ（ｐ−ｐ）まで落とす必要がある。

そのため、この例では出力用同軸ケーブル２００にその全長にわたって所定の導体抵抗を示す芯線を有する同軸ケーブルを用いるとともに、出力バッファ回路１２０と出力用同軸ケーブル２００との間に出力抵抗２０１を接続する。出力用同軸ケーブル２００の導体抵抗は１メートルあたり５０〜２００Ωであることが好ましく、これを満足する芯線としては例えばステンレス線，ニクロム線などがある。

このように、出力用同軸ケーブル２００の導体抵抗により電圧降下を生じさせてパルス電圧を下げるにあたって、出力用同軸ケーブル２００の長さや抵抗値のばらつき分を出力抵抗２０１にて調整する。そのため、出力抵抗２０１には可変抵抗器を用いることが好ましいが調整後は固定されてよい。

なお、この例では１．８Ｖ（ｐ−ｐ）を０．５Ｖ（ｐ−ｐ）まで落とすため１メートルあたり１２３Ωの導体抵抗を示すケーブルを０．８メートル使用し、出力抵抗２０１の抵抗値を９１Ωとしている。

出力用同軸ケーブル２００とＤＡコンバータ２との接続（インターフェイス）には例えばＲＣＡピンジャクが用いられてよいが、本発明によれば、出力用同軸ケーブル２００が高い導体抵抗を有しているため、接続部分で生ずる反射波はその多くが導体抵抗により熱エネルギーに変換されて消失されることになるためローノイズ化が図れる。

なお、出力用同軸ケーブル２００のほかに、図１に示すように出力バッファ回路１２０に光電変換のフォトカプラ２１１を介して光ケーブル２１０を接続可能とし、上記波形成形されたパルス波形からなるデジタルオーディオ信号を光ケーブル２１０より例えばデジタルアンプ２ａに出力させることもできる。

また、上記の例では出力用同軸ケーブル２００として導体抵抗の高い同軸ケーブルを用いているが、上記出力抵抗２０１にて１．８Ｖ（ｐ−ｐ）を０．５Ｖ（ｐ−ｐ）まで下げるようにすれば、出力用同軸ケーブル２００に先の従来例で説明した例えば特許文献１に記載の導体抵抗がほぼ０Ωに近い同軸ケーブルを用いることができる。

本発明によるデジタルオーディオ用の信号伝送装置の一例を示す模式的な回路構成図。 上記信号伝送装置における波形成形回路の入力段側のパルス波形と出力段側の波形成形されたパルス波形を示す波形図。 同軸ケーブルを用いた従来の接続例を示す模式図。 上記従来例での送信側のパルス波形と受信側のパルス波形を示す波形図。

符号の説明

１ 送信機（ＣＤプレーヤー）
２ 受信側のＤＡコンバータ
１０ 伝送装置
１００ 伝送器本体
１０１ 同軸ケーブル（入力側）
１０２ 光ケーブル（入力側）
１１０ 入力バッファ回路
１１１ 直流阻止用コンデンサ
１１２ 波形成形回路
１１３ 入力抵抗
１１５ バイアス電圧調整回路
１２０ 出力バッファ回路
１３０ 直流電源
２００ 同軸ケーブル（出力側）
２０１ 出力抵抗
２１０ 光ケーブル（出力側）

Claims (4)

1. 送信機から送信されるデジタルオーディオ信号をデジタル受信機が備えるＤＡコンバータに伝送するデジタルオーディオ用の信号伝送装置において、
   入力バッファ回路および出力バッファ回路を含み所定の直流電源で動作する伝送器本体と、上記伝送器本体の出力側から引き出され上記ＤＡコンバータに接続される出力ケーブルとを備え、
   上記入力バッファ回路には、所定の閾値電圧を有し入力される上記デジタルオーディオ信号のパルス波形と上記閾値電圧との交点を立ち上がり・立ち下がりポイントとして上記デジタルオーディオ信号を立ち上がり・立ち下がり時間が速いパルス波形に波形成形する波形成形回路と、上記閾値電圧もしくは上記パルス波形の中心電圧のいずれか一方の電圧を可変とするバイアス電圧調整回路とが含まれていることを特徴とするデジタルオーディオ用の信号伝送装置。
2. 上記波形成形回路がインバータ回路からなり、上記バイアス電圧調整回路は上記直流電源の電源電圧を所定に分圧した電圧を上記インバータ回路の入力段に印加し上記パルス波形の中心電圧を可変とする請求項１に記載のデジタルオーディオ用の信号伝送装置。
3. 上記出力ケーブルが全長にわたって所定の導体抵抗を示す高抵抗の同軸ケーブルからなり、上記同軸ケーブルが所定の出力抵抗を介して上記出力バッファ回路に接続され、上記ＤＡコンバータに入力される上記波形成形後の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルが、上記出力抵抗と上記出力用同軸ケーブルの導体抵抗との合成抵抗により、上記入力バッファ回路に入力される波形成形前のデジタルオーディオ信号の電圧レベルにまで引き下げられる請求項１または２に記載のデジタルオーディオ用の信号伝送装置。
4. 上記出力用同軸ケーブルの導体抵抗が１メートルあたり５０〜２００Ωを示す請求項３に記載のデジタルオーディオ用の信号伝送装置。

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