JP2006128958A - スピーカ駆動用増幅装置および音声出力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】負荷インピーダンスの異なるダイナミックスピーカと圧電スピーカに対する各駆動のそれぞれに対応することができるとともに、それぞれのスピーカ駆動において、同じ入力信号に対して同じ電力の信号を出力することができるスピーカ駆動用増幅装置を提供する。
【解決手段】電源電圧検出回路１０により電源端子３に印加されている電源電圧がダイナミックスピーカ用か圧電スピーカ用かを検出し、その検出結果に応じて、それぞれのスピーカ駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、利得切換回路１１により増幅回路８の利得を切換え、その利得を有する増幅回路８により入力端子５からの入力信号を増幅して出力端子６、７に接続されたスピーカ１を駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば携帯電話などのポータブル機器等に搭載されたスピーカを、入力信号を増幅した出力信号で駆動するスピーカ駆動用増幅装置に関するものである。
従来、スピーカを搭載している機器、例えば、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）やデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）、携帯電話、ノートパソコン等のポータブル機器の音声増幅回路を有するスピーカ駆動用増幅装置をＩＣ化しようとする場合、その搭載スピーカとして、省スペース化を目的に圧電スピーカを使用する場合が多い。
このような圧電スピーカを駆動する従来のスピーカ駆動用増幅装置（例えば、特許文献１を参照）について以下に説明する。
図５は従来のスピーカ駆動用増幅装置の構成を示すブロック図である。図５に示すスピーカ駆動用増幅装置２おいては、入力端子５からの入力信号を増幅して、出力端子６、７に接続されたスピーカ１として圧電スピーカを十分な音圧レベルが得られるように高いダイナミックレンジにより駆動することが可能な増幅回路８と、この増幅回路８の出力段に必要な高電圧電源を外部の低電圧電源から昇圧生成するためのスイッチング電源回路９とを、同一チップ上に内蔵している。これにより、装置の小型化及び実装の容易化を計っている。
特開昭６３−２１７８０６号公報
しかしながら上記のような従来のスピーカ駆動用増幅装置では、増幅回路８からの出力電力はスピーカ１の負荷インピーダンスに反比例するため、圧電スピーカに対しては設計上問題なく適切に駆動することができるが、回路構成がそのままでは、例えば、価格が安価なため一般的に多く用いられているダイナミックスピーカを使用する場合、圧電スピーカより負荷インピーダンスの低いダイナミックスピーカを駆動したときには、圧電スピーカを駆動する場合に比べて増幅回路８からの出力電力が大きくなり、スピーカから音圧レベルが出過ぎてしまうという問題点を有していた。
つまり、スピーカ１において、負荷インピーダンスの異なるダイナミックスピーカと圧電スピーカに対する各駆動の両方に対応できず、それぞれのスピーカ駆動において、同じ入力信号に対して同じ電力の信号を出力することができないということである。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、負荷インピーダンスの異なるダイナミックスピーカと圧電スピーカに対する各駆動のそれぞれに対応することができるとともに、それぞれのスピーカ駆動において、同じ入力信号に対して同じ電力の信号を出力することができるスピーカ駆動用増幅装置を提供する。
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のスピーカ駆動用増幅装置は、スピーカの負荷インピーダンスに対応させて電源端子とＧＮＤ間に印加される電源の電圧を検出する電源電圧検出回路と、前記電源を電力源として入力信号を増幅し前記スピーカを駆動する増幅回路と、前記電源電圧検出回路による検出結果に応じて、それぞれのスピーカ駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、前記増幅回路の増幅利得を切り換える利得切換回路とを有し、前記増幅回路は、前記利得切換回路により切り換えられた利得で前記入力信号を増幅する構成としたことを特徴とする。
以上により、電源電圧検出回路による電源電圧の検出結果に応じて、負荷インピーダンスの異なるスピーカに対する各駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、利得切換回路により増幅回路の利得を切り換えて、その利得により入力信号を増幅し当該スピーカを駆動することができる。
また、本発明の請求項２に記載のスピーカ駆動用増幅装置は、スピーカの負荷インピーダンスに対応させて電圧の異なる電源が印加される電源端子およびドライバ用電源端子と、前記電源端子の電源電圧と前記ドライバ用電源端子の電源電圧とに基づいて、前記スピーカの負荷インピーダンスに対応させて前記電源端子と前記ドライバ用電源端子がショートされたかどうかを検出する電源電圧検出回路と、前記電源端子および前記ドライバ用電源端子の電源を電力源として入力信号を増幅し前記スピーカを駆動する増幅回路と、前記電源電圧検出回路による検出結果に応じて、それぞれのスピーカ駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、前記増幅回路の増幅利得を切り換える利得切換回路とを有し、前記増幅回路は、前記利得切換回路により切り換えられた利得で前記入力信号を増幅する構成としたことを特徴とする。
以上により、電源電圧検出回路による電源端子とドライバ用電源端子のショート状態についての検出結果に応じて、負荷インピーダンスの異なるスピーカに対する各駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、利得切換回路により増幅回路の利得を切り換えて、その利得により入力信号を増幅し当該スピーカを駆動することができる。
以上のように本発明によれば、電源電圧検出回路による電源電圧の検出結果に応じて、負荷インピーダンスの異なるスピーカに対する各駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、利得切換回路により増幅回路の利得を切り換えて、その利得により入力信号を増幅し当該スピーカを駆動することができる。
また、電源電圧検出回路による電源端子とドライバ用電源端子のショート状態についての検出結果に応じて、負荷インピーダンスの異なるスピーカに対する各駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、利得切換回路により増幅回路の利得を切り換えて、その利得により入力信号を増幅し当該スピーカを駆動することができる。
以上により、負荷インピーダンスの異なるスピーカに対する各駆動のそれぞれに対応することができるとともに、それぞれのスピーカ駆動において、同じ入力信号に対して同じ電力の信号を出力することができる。
以下、本発明の実施の形態を示すスピーカ駆動用増幅装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１のスピーカ駆動用増幅装置を説明する。
図１は本実施の形態１のスピーカ駆動用増幅装置の一構成例を示すブロック図である。図１に示すスピーカ駆動用増幅装置２において、増幅回路８は、入力端子５から入力された信号を増幅し、出力端子６、７でスピーカ１を駆動する回路であって、電源端子３の電圧を検出し、その電圧によって、出力端子６、７に接続されているスピーカがダイナミックスピーカか圧電スピーカかを決定する電源電圧検出回路１０を、電源端子３とＧＮＤ端子４間に接続し、電源電圧検出回路１０の出力により増幅回路８の電圧利得を切り換える利得切換回路１１を、電源電圧検出回路１０と増幅回路８との間に設ける。
図３は本実施の形態１のスピーカ駆動用増幅装置の一具体構成例を示す回路図である。図３に示すスピーカ駆動用増幅装置２において、電源電圧検出回路１０は、定電流源１１０を流すことで発生するダイオード１０８、１０９の定電圧バイアスと、電源端子３の電圧を抵抗１１１と抵抗１１２の抵抗分割電圧とを比較し、その比較結果を出力する比較器１０４から構成されている。また、利得切換回路１１は、増幅回路８における電圧利得が０ｄＢの非反転増幅回路１０２と電圧利得のある非反転増幅回路１０３とを、スイッチ１０７で切り換える。ダイナミックスピーカ使用時は非反転増幅回路１０２が動作し、圧電スピーカ使用時には非反転増幅回路１０３が動作することにより、増幅回路８の電圧利得を切り換えるように構成されている。
通常、スピーカとして、ダイナミックスピーカ使用時には電源電圧は３Ｖを使用し、ダイナミックスピーカより負荷インピーダンスが高い圧電スピーカを使用する時には、ダイナミックレンジを稼ぐため電源電圧は約７Ｖを使用する。従って、電圧検出を電源電圧５Ｖ以上で設定する場合には、抵抗１１１の抵抗値と抵抗１１２の抵抗値を７対１８にすることで実現できる。
電源電圧を約７Ｖで使用する圧電スピーカ使用時は、比較器１０４の出力をＯＮ（ＨＩＧＨＴに）し、非反転増幅器１０３が動作し、スピーカ駆動用増幅装置２全体の電圧利得を、非反転増幅器１０３の電圧利得分だけ増加させる。
また、ダイナミックレンジに当たらない入力に対しては、ｖｏ１＊ｖｏ１／ＲＬ１＝ｖｏ２＊ｖｏ２／ＲＬ２、Ｇｖ１＝２０ｌｏｇ（ｖｏ１／ｖｉ）、Ｇｖ２＝２０ｌｏｇ（ｖｏ２／ｖｉ）を満たす条件設定をすることで、同一入力で同じ出力電力を出力することができる。ここで、ｖｏ１はダイナミックスピーカ使用時の出力電圧、ｖｏ２は圧電スピーカ使用時の出力電圧、ＲＬ１はダイナミックスピーカのインピーダンス、ＲＬ２は圧電スピーカのインピーダンス、Ｇｖ１はダイナミックスピーカ使用時の電圧利得、Ｇｖ２は圧電スピーカ使用時の電圧利得、ｖｉは入力電圧である。
以上のようにして、電源電圧検出回路１０により電源端子３に印加されている電源電圧がダイナミックスピーカ用か圧電スピーカ用かを検出し、その検出結果に応じて、それぞれのスピーカ駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、利得切換回路１１により増幅回路８の利得を切り換え、その利得を有する増幅回路８により入力端子５からの入力信号を増幅して出力端子６、７に接続されたスピーカ１を駆動することができる。
その結果、負荷インピーダンスの異なるダイナミックスピーカと圧電スピーカに対する各駆動のそれぞれに対応することができるとともに、それぞれのスピーカ駆動において、同じ入力信号に対して同じ電力の信号を出力することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２のスピーカ駆動用増幅装置を説明する。
図２は本実施の形態２のスピーカ駆動用増幅装置の一構成例を示すブロック図である。図２に示すスピーカ駆動用増幅装置２において、増幅回路８は、入力端子５から入力された信号を増幅し、出力端子６、７でスピーカ１を駆動する回路で、電源端子３は増幅回路８の出力トランジスタ用の電源端子で、ドライバ用電源端子１２は、増幅回路８内の出力トランジスタ以外の電源端子で、電源端子３より電圧の高い電圧、例えば約７Ｖを供給する端子であり、ダイナミックスピーカ使用時の消費電力を抑えるためとＲＡＩＬ ＴＯ ＲＡＩＬで動作させるためにドライバ用電源端子１２を備えている。また、圧電スピーカ使用時には、電源端子３の３Ｖでは負荷インピーダンスが高いため、電源端子３の電圧を約７Ｖで使用する。
これらドライバ用電源端子１２の電圧と電圧端子３の電圧によって、出力端子６、７に接続されているスピーカ１がダイナミックスピーカか圧電スピーカかを決定する電源電圧検出回路１０を、ドライバ用電源端子１２と電源端子３とＧＮＤ端子４に接続し、電源電圧検出回路１０の出力で増幅回路８の電圧利得を切り換える利得切換回路１１を電源電圧検出回路１０と出力増幅回路８の間に設ける。
図４は本実施の形態２のスピーカ駆動用増幅装置の一具体構成例を示す回路図である。図４に示すスピーカ駆動用増幅装置２において、電源電圧検出回路１０は、定電流源１１０を流すことで発生するダイオード１０８、１０９の定電圧バイアスと、電源端子３の電圧がドライバ用電源端子１２の電圧より−０．７Ｖ以下に下がった場合に、抵抗１１９とトランジスタ１１８で発生する電流をトランジスタ１１８とトランジスタ１１７でミラーし、更にトランジスタ１１６とトランジスタ１１５のカレントミラー回路で抵抗１１１に電流を流し込み発生する電圧とを、比較器１０４で比較し、ダイナミックスピーカの使用と判断して比較器１０４の出力をＯＦＦ（ＬＯＷレベルに）する。例えば、電源端子３に３Ｖが印加され、ドライバ用電源端子１２に７Ｖが印加された場合は、ダイナミックスピーカでの接続と判断する。
一方、電源端子３とドライバ用電源端子１２をショートさせて同じ７Ｖ印加で使用する場合には、抵抗１１９、トランジスタ１１８、１１７、１１６、１１５で電流が発生しないため、比較器１０４は、その出力をＯＮ（ＨＩＧＨＴレベル）になり、圧電スピーカでの接続と判断する。
利得切換回路１１は、比較器１０４の出力信号を受けて、電圧利得が０ｄＢの非反転増幅回路１０２と電圧利得のある非反転増幅回路１０３をスイッチ１０７で切り換える。つまり、ダイナミックスピーカ使用時は非反転増幅回路１０２が動作し、圧電スピーカ使用時には非反転増幅回路１０３が動作することにより、増幅回路８の電圧利得を切り換えるようにしている。
また、ダイナミックレンジに当たらない入力に対しては、ｖｏ１＊ｖｏ１／ＲＬ１＝ｖｏ２＊ｖｏ２／ＲＬ２、Ｇｖ１＝２０ｌｏｇ（ｖｏ１／ｖｉ）、Ｇｖ２＝２０ｌｏｇ（ｖｏ２／ｖｉ）を満たす条件設定をすることで、同一入力で同じ出力電力を出力することができる。ここで、ｖｏ１はダイナミックスピーカ使用時の出力電圧、ｖｏ２は圧電スピーカ使用時の出力電圧、ＲＬ１はダイナミックスピーカのインピーダンス、ＲＬ２は圧電スピーカのインピーダンス、Ｇｖ１はダイナミックスピーカ使用時の電圧利得、Ｇｖ２は圧電スピーカ使用時の電圧利得、ｖｉは入力電圧である。
以上のようにして、電源電圧検出回路１０により、電源端子３とドライバ用電源端子１２に印加されている各電源電圧に基づいて、電源端子３とドライバ用電源端子１２がショートされているかどうかを検出し、出力端子６、７に接続されたスピーカがダイナミックスピーカか圧電スピーカかを判断し、その結果に応じて、それぞれのスピーカ駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、利得切換回路１１により増幅回路８の利得を切り換え、その利得を有する増幅回路８により入力端子５からの入力信号を増幅して出力端子６、７に接続されたスピーカ１を駆動することができる。
その結果、負荷インピーダンスの異なるダイナミックスピーカと圧電スピーカに対する各駆動のそれぞれに対応することができるとともに、それぞれのスピーカ駆動において、同じ入力信号に対して同じ電力の信号を出力することができる。
本発明のスピーカ駆動用増幅装置は、負荷インピーダンスの異なるダイナミックスピーカと圧電スピーカに対する各駆動のそれぞれに対応することができるとともに、それぞれのスピーカ駆動において、同じ入力信号に対して同じ電力の信号を出力することができるもので、ＤＶＣやＤＳＣ、携帯電話、ノートパソコン等のポータブル機器に搭載されたスピーカを駆動する音声出力回路として有用である。
本発明の実施の形態１のスピーカ駆動用増幅装置の一構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態２のスピーカ駆動用増幅装置の一構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態１のスピーカ駆動用増幅装置の一具体構成例を示す回路図 本発明の実施の形態２のスピーカ駆動用増幅装置の一具体構成例を示す回路図 従来のスピーカ駆動用増幅装置の一構成例を示すブロック図
符号の説明
１ スピーカ
２ スピーカ駆動用増幅装置
３ 電源端子
４ ＧＮＤ端子
５ 入力端子
６ 正層出力端子
７ 逆層出力端子
８ 増幅回路
９ スイッチング電源回路
１０ 電源電圧検出回路
１１ 利得切換回路
１２ ドライバ用電源端子
１０１ ＢＴＬ増幅回路
１０２ 非反転増幅回路
１０３ 非反転増幅回路
１０４ 比較器
１０５ 抵抗
１０６ 抵抗
１０７ スイッチ
１０８ ダイオード
１０９ ダイオード
１１０ 定電流源
１１１ 抵抗
１１２ 抵抗
１１５ トランジスタ
１１６ トランジスタ
１１７ トランジスタ
１１８ トランジスタ
１１９ 抵抗

Claims (2)

  1. スピーカの負荷インピーダンスに対応させて電源端子とＧＮＤ間に印加される電源の電圧を検出する電源電圧検出回路と、前記電源を電力源として入力信号を増幅し前記スピーカを駆動する増幅回路と、前記電源電圧検出回路による検出結果に応じて、それぞれのスピーカ駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、前記増幅回路の増幅利得を切換える利得切換回路とを有し、前記増幅回路は、前記利得切換回路により切換えられた利得で前記入力信号を増幅することを特徴とするスピーカ駆動用増幅装置。
  2. スピーカの負荷インピーダンスに対応させて電圧の異なる電源が印加される電源端子およびドライバ用電源端子と、前記電源端子の電源電圧と前記ドライバ用電源端子の電源電圧とに基づいて、前記スピーカの負荷インピーダンスに対応させて前記電源端子と前記ドライバ用電源端子がショートされたかどうかを検出する電源電圧検出回路と、前記電源端子および前記ドライバ用電源端子の電源を電力源として入力信号を増幅し前記スピーカを駆動する増幅回路と、前記電源電圧検出回路による検出結果に応じて、それぞれのスピーカ駆動において同じ入力信号に対して同じ出力電力となるように、前記増幅回路の増幅利得を切換える利得切換回路とを有し、前記増幅回路は、前記利得切換回路により切換えられた利得で前記入力信号を増幅することを特徴とするスピーカ駆動用増幅装置。
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