JP2006050245A - スピーカ駆動装置及びスピーカ駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、オーディオ信号に基づく音声にノイズが生じるのを効率良く防止することができるスピーカ駆動装置及びスピーカ駆動方法を実現する。
【解決手段】
入力されるオーディオ信号を増幅した後、得られた当該オーディオ信号の信号電圧をスピーカに供給するようにして、当該スピーカを駆動するスピーカ駆動装置及びその駆動方法において、スピーカ内の負荷から発生した逆起電力によりオーディオ信号の信号電圧に生じた歪みを検出した後、当該検出された歪み分の電圧をオーディオ信号の信号電圧から除去し、その歪み分の電圧を除去したオーディオ信号を増幅させてスピーカに供給するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明はスピーカ駆動装置及びスピーカ駆動方法に関し、例えば信号増幅用のアンプが搭載されたスピーカ装置に適用して好適なものである。

従来、図４に示すように、この種のスピーカ装置１として、外部のＭＤ（Mini Disc）プレーヤやチューナ等の再生機器からなる信号源２から再生されたオーディオ信号Ｓ１を信号増幅用アンプ３を介して増幅した後、得られたオーディオ信号Ｓ２に基づく音声をスピーカ４から出力するようになされたものがある。

例えばコーン型スピーカでなるスピーカ４は、図５に示すように、先端が開口された略円錐形状のコーン型振動板１０を有し、当該コーン型振動板１０の外周部分が、フレーム１１に形成されたエッジ１２にガスケット１３を介して支持される一方、その内周の開口部分がフレーム１１に取り付けられたダンパ１４により支持されており、フレーム１１に対して前後に可動自在な状態にある。

またコーン型振動板１０の開口部分の下側は、リード線でなるボイスコイル１５が巻回された円筒状のボイスコイルボビン１６に固着される一方、当該開口部分の上側は、当該開口部分を覆うようにコーン型振動板１０の拡開方向に半球形状のヘッドキャップ１７が突出して取り付けられている。

またフレーム１１の下端側には、コーン型振動板１０を前後に振動させるための磁気回路１８が固定して取り付けられている。この磁気回路１８は、上面中央から円柱形状のポールピース１９Ａが植立された円盤形状のヨーク１９を有し、当該ヨーク１９の上面外周を取り囲むように円環形状のマグネット２０が固着されると共に、当該マグネット２０上に円環形状のプレート２１が積層して固着されている。

このプレート２１の上面がフレーム１１の下端に固定されるように磁気回路１８が当該フレーム１１に取り付けられると、ボイスコイル１５が巻回されたボイスコイルボビン１６が、ポールピース１９Ａ及びプレート２１間に形成される磁気ギャップｇ内に非接触状態で取り囲まれるように保持されるようになされている。

このスピーカ４では、フレーム１１の最下端における外周位置から延長して形成された突起部１１Ｐに、複数の接続端子が配設されたコネクタ２２が設けられており、当該各接続端子には外部のＭＤ（Mini Disc）プレーヤやチューナ等の再生機器（すなわち図４に示す信号源２）から信号増幅用アンプ３（図４）を介して引き出された配線がそれぞれ接続されるようになされている。このコネクタ２２には、各接続端子からハーネス２３がそれぞれ引き出されており、当該各ハーネス２３がボイスコイル１５のリード線１５Ａと導通接続されている。

かくしてスピーカ４では、信号増幅用アンプ３からオーディオ信号Ｓ２が供給されると、磁気回路１８におけるポールピース１９Ａとプレート２１との間の磁気ギャップｇ内に、当該オーディオ信号Ｓ２に基づく印加電流に応じた磁界が発生することにより、当該磁気ギャップｇ内に存在するボイスコイル１５の引き合い又は反発に追従してコーン型振動板１０を前後に振動させながら、オーディオ信号Ｓ２に応じた音波を発生させるようになされている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５３−４８０８７号公報

ところで、かかる図４に示す構成のスピーカ装置１では、信号源２から信号増幅用アンプ３を介してオーディオ信号Ｓ２に応じた信号電流がスピーカ４内の磁気回路１８（図５）に供給されると、ボイスコイル１５には、当該信号電流に応じた２次電流が電磁結合により誘起されて、いわゆるフレミングの左手の法則に従って信号電流に応じた駆動力が与えられる。

その際、図５に示すボイスコイル１５には、コーン型振動板１０の振動に起因して逆起電力が発生することにより、当該逆起電力に応じた電流が信号増幅用アンプ３（図４）に流れ込む場合がある。この場合、信号増幅用アンプ３では、スピーカ４のボイルコイル１５から流れ込む電流により、電力増幅後のオーディオ信号Ｓ２の信号電圧に歪みが生じるおそれがあり、当該オーディオ信号Ｓ２に基づく音声の音質が劣化するという問題があった。

特にオーディオ信号Ｓ２の信号電圧の振幅や周波数の急激な変動時に、当該オーディオ信号Ｓ２の信号電圧に生じる歪みが大きくなる傾向があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、オーディオ信号に基づく音声にノイズが生じるのを効率良く防止することができるスピーカ駆動装置及びスピーカ駆動方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、入力されるオーディオ信号を第１の増幅回路を介して増幅した後、得られた当該オーディオ信号の信号電圧をスピーカに供給するようにして、当該スピーカを駆動するスピーカ駆動装置において、スピーカ内の負荷から発生した逆起電力によりオーディオ信号の信号電圧に生じた歪みを検出する歪み検出手段と、歪み検出手段により検出された歪み分の電圧をオーディオ信号の信号電圧から除去する歪み除去手段とを設け、歪み除去手段から出力されるオーディオ信号を第１の増幅回路を介して増幅させてスピーカに供給するようにした。

この結果このスピーカ駆動装置では、第１の増幅回路を介して増幅されたオーディオ信号がスピーカ内の負荷から発生した逆起電力の影響を受けることなく、当該オーディオ信号に歪みが生じるのを未然に防止することができる。

また本発明においては、入力されるオーディオ信号を増幅した後、得られた当該オーディオ信号の信号電圧をスピーカに供給するようにして、当該スピーカを駆動するスピーカ駆動方法において、スピーカ内の負荷から発生した逆起電力によりオーディオ信号の信号電圧に生じた歪みを検出した後、当該検出された歪み分の電圧をオーディオ信号の信号電圧から除去し、その歪み分の電圧を除去したオーディオ信号を増幅させてスピーカに供給するようにした。

この結果このスピーカ駆動方法では、増幅した後のオーディオ信号がスピーカ内の負荷から発生した逆起電力の影響を受けることなく、当該オーディオ信号に歪みが生じるのを未然に防止することができる。

上述のように本発明によれば、入力されるオーディオ信号を第１の増幅回路を介して増幅した後、得られた当該オーディオ信号の信号電圧をスピーカに供給するようにして、当該スピーカを駆動するスピーカ駆動装置において、スピーカ内の負荷から発生した逆起電力によりオーディオ信号の信号電圧に生じた歪みを検出する歪み検出手段と、歪み検出手段により検出された歪み分の電圧をオーディオ信号の信号電圧から除去する歪み除去手段とを設け、歪み除去手段から出力されるオーディオ信号を第１の増幅回路を介して増幅させてスピーカに供給するようにしたことにより、第１の増幅回路を介して増幅されたオーディオ信号がスピーカ内の負荷から発生した逆起電力の影響を受けることなく、当該オーディオ信号に歪みが生じるのを未然に防止することができ、かくしてオーディオ信号に基づく音声にノイズが生じるのを効率良く防止することができるスピーカ駆動装置を実現できる。

また本発明によれば、入力されるオーディオ信号を増幅した後、得られた当該オーディオ信号の信号電圧をスピーカに供給するようにして、当該スピーカを駆動するスピーカ駆動方法において、スピーカ内の負荷から発生した逆起電力によりオーディオ信号の信号電圧に生じた歪みを検出した後、当該検出された歪み分の電圧をオーディオ信号の信号電圧から除去し、その歪み分の電圧を除去したオーディオ信号を増幅させてスピーカに供給するようにしたことにより、増幅した後のオーディオ信号がスピーカ内の負荷から発生した逆起電力の影響を受けることなく、当該オーディオ信号に歪みが生じるのを未然に防止することができ、かくしてオーディオ信号に基づく音声にノイズが生じるのを効率良く防止することができるスピーカ駆動方法を実現できる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）本実施の形態によるスピーカ装置の構成
図４との対応部分に同一符号を付して示す図１において、３０は本実施の形態によるスピーカ装置を示し、外部のＭＤ（Mini Disc）プレーヤやチューナ等の再生機器からなる信号源２と信号増幅用アンプ３との間に、当該信号増幅用アンプ３の出力電圧をフィードバック制御により補正するための歪み補正回路３１が設けられていることを除いて、上述した従来のスピーカ装置１と同様に構成されている。

この歪み補正回路３１は、基準電圧用アンプ３２と、差動増幅回路でなる誤差電圧検出用のエラーアンプ３３と、差動増幅回路でなる誤差電圧減算用の減算アンプ３４とから構成されている。このうち基準電圧用アンプ３２は、開ループ電圧利得が信号増幅用アンプ３と同じになるように予め設定されている。またエラーアンプ３３は、一入力端に基準電圧用アンプ３２の出力端と接続されると共に、他入力端が信号増幅用アンプ３の出力端と接続されている。

さらに減算アンプ３４は、一入力端が信号源２に接続されると共に、他入力端がエラーアンプ３３の出力端に接続されている。この減算アンプ３４の一入力端と信号源２との接続中点Ｐ１には、基準電圧用アンプ３２の入力端が接続されている。

実際にこの歪み補正回路では、まずエラーアンプ３３において、信号源２から信号増幅用アンプ３を介して増幅されたオーディオ信号Ｓ２の信号電圧と、信号源２から基準電圧用アンプ３２を介して増幅されたオーディオ信号Ｓ３の信号電圧との差分を検出して、当該検出結果を差分信号Ｓ４として減算アンプ３４の他入力端に供給する。

このとき信号増幅用アンプ３を介して増幅されたオーディオ信号Ｓ２がスピーカ４に供給されると、このスピーカ４内では、コーン型振動板（図示せず）の振動に応じてボイスコイル１５から逆起電力が発生することから、当該逆起電力に応じた電流が信号増幅用アンプ３に流れ込む。この結果、信号増幅用アンプ３では、信号源２から供給されるオーディオ信号Ｓ１（図２（Ａ））を増幅したときに、得られたオーディオ信号Ｓ２の信号電圧にボイスコイル１５から発生した逆起電力分の歪みが生じる（図２（Ｂ））。

ここで信号増幅用アンプ３及び基準電圧用アンプ３２の開ループ電圧利得が同一であるため、エラーアンプ３３の出力端から出力される、信号増幅用アンプ３を介して得られるオーディオ信号Ｓ２の信号電圧（図２（Ｂ））と、基準電圧用アンプ３２を介して得られるオーディオ信号Ｓ３の信号電圧（図２（Ｃ））との差分でなる差分信号Ｓ４の信号電圧は、ボイスコイル１５から発生した逆起電力分の歪みを表す誤差電圧となる（図２（Ｄ））。

続いて減算アンプ３４は、信号源２から供給されるオーディオ信号Ｓ１の信号電圧からエラーアンプ３３から供給される誤差電圧を差し引いた差分電圧を信号増幅用アンプ３の入力端に供給する。これにより信号増幅用アンプ３は、信号源２から供給されるオーディオ信号を増幅する際に、既に減算アンプ３４においてスピーカ４内のボイスコイル１５で発生した逆起電力分の歪み（図２（Ｄ））がオーディオ信号Ｓ２の信号電圧から取り除かれていることから、当該歪みを補正した状態でオーディオ信号Ｓ２´の信号電圧（図２（Ｅ））をボイスコイル１５に供給することができる。

このようにスピーカ装置３０では、信号源２から供給されるオーディオ信号Ｓ２を信号増幅用アンプ３を介して増幅した後、得られた信号増幅用アンプ３の出力電圧に生じた歪み分を歪み補正回路３１を用いてフィードバック制御するようにして補正した後、当該オーディオ信号Ｓ２´に基づく音声をスピーカ４から出力することができる。

（２）本実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、このスピーカ装置３０では、信号源２から信号増幅用アンプ３を介して増幅されたオーディオ信号Ｓ２がスピーカ４に供給されると、当該スピーカ４内でコーン型振動板の振動に起因してボイスコイル１５から逆起電力が発生して、その逆起電力に応じた電流が信号増幅用アンプ３に流れ込む。

このとき歪み補正回路３１は、信号増幅用アンプ３から出力されるオーディオ信号Ｓ２の信号電圧から、ボイスコイル１５から発生した逆起電力分の歪みを誤差電圧として検出し、当該誤差電圧を元のオーディオ信号Ｓ１の信号電圧から減算することにより、当該誤差電圧が差し引かれたオーディオ信号を信号増幅用アンプ３に供給する。

この結果、スピーカ装置３０では、信号増幅用アンプ３を介して増幅されたオーディオ信号Ｓ２´の信号電圧は、既にボイスコイル１５で発生した逆起電力分の歪みがフィードバック的に補正された状態にあるため、当該オーディオ信号Ｓ２´をスピーカ４に供給した場合でもボイスコイル１５で発生した逆起電力の影響を受けることなく信号に歪みが生じるのを未然に防止することができる。

以上の構成によれば、このスピーカ装置３０において、信号増幅用アンプ３の前段に歪み補正回路３１を設け、信号源２から信号増幅用アンプ３を介して増幅されたオーディオ信号Ｓ２に基づいて、スピーカ４内のボイスコイル１５で発生した逆起電力分の歪みを誤差電圧として検出し、当該誤差電圧を元のオーディオ信号Ｓ１の信号電圧から減算するようにしたことにより、信号増幅用アンプ３を介して増幅されたオーディオ信号Ｓ２´はボイスコイル１５で発生した逆起電力の影響を受けることなく、当該オーディオ信号Ｓ２´に基づく音声にノイズが生じるのを効率良く防止することができる。

（３）他の実施の形態
なお本実施の形態においては、本発明を図１に示すようなスピーカ装置３０に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、信号増幅されたオーディオ信号に基づく音声をスピーカを介して出力するものであれば、コーン型スピーカ以外にも種々の構成からなるスピーカを搭載したスピーカ装置に広く適用することができる。

また上述の本実施の形態においては、入力されるオーディオ信号Ｓ１を信号増幅用アンプ（第１の増幅回路）３を介して増幅した後、得られた当該オーディオ信号Ｓ２の信号電圧をスピーカ４に供給するようにして、当該スピーカ４を駆動するスピーカ駆動装置を、図１に示す信号増幅用アンプ３及び歪み補正回路３１から構成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、オーディオ信号Ｓ１を増幅してスピーカ４を駆動することができれば、この他種々の構成でなるスピーカ駆動装置に広く適用するようにしても良い。

さらに上述の本実施の形態においては、スピーカ４内のボイスコイル（負荷）１５から発生した逆起電力によりオーディオ信号Ｓ２の信号電圧に生じた歪みを検出する歪み検出手段を、図１に示すスピーカ装置３０の歪み補正回路３１内における基準電圧用アンプ３２及びエラーアンプ３３から構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成からなる歪み検出手段に広く適用することができる。

すなわち本実施の形態では、歪み検出手段を、信号増幅用アンプ（第１の増幅回路）３と同じ電圧利得を有し、入力されるオーディオ信号Ｓ１を増幅する基準電圧用アンプ（第２の増幅回路）３２と、信号増幅用アンプ（第１の増幅回路）３を介して得られたオーディオ信号Ｓ２の信号電圧を、基準電圧用アンプ（第２の増幅回路）３２の出力電圧を基準として比較するエラーアンプ（比較回路）３３とから構成するようにした。

このように歪み補正回路３１では、信号増幅用アンプ（第１の増幅回路）３と同じ電圧利得を有する基準電圧用アンプ（第２の増幅回路）３２を設け、信号増幅用アンプ（第１の増幅回路）３及び基準電圧用アンプ（第２の増幅回路）３２に共通のオーディオ信号Ｓ１を入力させてそれぞれ増幅結果をエラーアンプ（比較回路）３３において比較するようにしたことにより、信号増幅用アンプ（第１の増幅回路）３を介して出力されるオーディオ信号Ｓ２と同じ信号電圧を新たに生成するための回路を別途設ける場合と比較して構成を簡易にすることができる。

さらに上述の本実施の形態においては、基準電圧用アンプ３２及びエラーアンプ３３（歪み検出手段）により検出された歪み分の電圧をオーディオ信号Ｓ２の信号電圧から除去する歪み除去手段として、図１に示すスピーカ装置３０の歪み補正回路３１内における減算アンプ３４を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成からなる歪み除去手段に広く適用することができる。

例えば図１との対応部分に同一符号を付した図３に示す構成のスピーカ装置４０では、歪み補正回路３１内の減算アンプ３４に代えて、歪み補正回路４１内に減算器４２を設けたことを除いて、上述した図１に示すスピーカ装置３０と同様に構成されている。

この歪み補正回路４１においても、減算器４２は、信号源２から供給されるオーディオ信号Ｓ１の信号電圧からエラーアンプ３３から供給される誤差電圧（差分信号Ｓ４）を差し引くようにして、スピーカ４内のボイスコイル１５で発生した逆起電力分の歪みをオーディオ信号Ｓ２の信号電圧から取り除くことができれば良い。

スピーカ駆動装置及びスピーカ駆動方法において、ＭＤプレーヤ等のオーディオ機器や携帯電話機などに搭載するスピーカに適用することができる。

本実施の形態によるスピーカ装置の構成を示すブロック図である。 オーディオ信号の電圧歪みの改善状態の説明に供する信号波形図である。 他の実施の形態によるスピーカ装置の構成を示すブロック図である。 従来のスピーカ装置の構成を示すブロック図である。 従来のスピーカの内部構造を示す略線的な断面図である。

符号の説明

１、３０、４０……スピーカ装置、２……信号源、３……信号増幅用アンプ、４……スピーカ、１０……コーン型振動板、１５……ボイスコイル、１８……磁気回路、３１、４１……歪み補正回路、３２……基準電圧用アンプ、３３……エラーアンプ、３４……減算アンプ、４２……減算器、Ｓ１、Ｓ２（Ｓ２´）……オーディオ信号。

Claims (4)

1. 入力されるオーディオ信号を第１の増幅回路を介して増幅した後、得られた当該オーディオ信号の信号電圧をスピーカに供給するようにして、当該スピーカを駆動するスピーカ駆動装置において、
   上記スピーカ内の負荷から発生した逆起電力により上記オーディオ信号の信号電圧に生じた歪みを検出する歪み検出手段と、
   上記歪み検出手段により検出された上記歪み分の電圧を上記オーディオ信号の信号電圧から除去する歪み除去手段と
   を具え、上記歪み除去手段から出力される上記オーディオ信号を上記第１の増幅回路を介して増幅させて上記スピーカに供給する
   ことを特徴とするスピーカ駆動装置。
2. 上記歪み検出手段は、
   上記第１の増幅回路と同じ電圧利得を有し、入力される上記オーディオ信号を増幅する第２の増幅回路と、
   上記第１の増幅回路を介して得られた上記オーディオ信号の信号電圧を、上記第２の増幅回路の出力電圧を基準として比較する比較回路と
   を具えることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ駆動装置。
3. 入力されるオーディオ信号を増幅した後、得られた当該オーディオ信号の信号電圧をスピーカに供給するようにして、当該スピーカを駆動するスピーカ駆動方法において、
   上記スピーカ内の負荷から発生した逆起電力により上記オーディオ信号の信号電圧に生じた歪みを検出する第１のステップと、
   検出された上記歪み分の電圧を上記オーディオ信号の信号電圧から除去する第２のステップと、
   上記歪み分の電圧を除去した上記オーディオ信号を増幅させて上記スピーカに供給する第３のステップと
   を具えることを特徴とするスピーカ駆動方法。
4. 上記第１のステップでは、
   上記スピーカ内の負荷から発生した逆起電力による歪みが生じた上記オーディオ信号の信号電圧を、当該オーディオ信号を同じ電圧利得で増幅して得られる信号電圧を基準として比較する
   ことを特徴とする請求項３に記載のスピーカ駆動方法。
   

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