JP2006180199A

JP2006180199A - デジタルアンプ搭載装置

Info

Publication number: JP2006180199A
Application number: JP2004371128A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Ise; 友彦伊勢; Masato Koshida; 正人越田; Daisuke Namekawa; 大介滑川
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】クリップの発生を確実に防止することができる「デジタルアンプ搭載装置」を提供すること。
【解決手段】入力信号をデジタル波形により増幅させることによって電力増幅を行うデジタルアンプ２を備えたデジタルアンプ搭載装置１において、前記デジタルアンプ２に入力される前記入力信号の振幅が、前記デジタルアンプ２による増幅後に電源電圧を超えないような振幅になるように制御する制御手段７を備えたこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルアンプ搭載装置に係り、特に、入力信号をデジタル波形により増幅させることによって電力増幅を行うのに好適なデジタルアンプ搭載装置に関する。

従来から、オーディオ機器には、入力された音声信号を増幅させることによって電力増幅を行うオーディオアンプが用いられていた。

このようなオーディオアンプは、最終出力段における電圧の振幅が、電源電圧より大きくならないように構成されていた。

したがって、オーディオアンプを搭載したアンプ回路への入力信号が大きく、オーディオアンプによる増幅後の電圧の振幅値が電源電圧よりも大きくなってしまうような場合には、図３に示すように、クリップと称される電源電圧近辺で出力がはりついてしまう現象が発生してしまっていた。

そして、このクリップは、聴感上、不快なノイズを発生させてしまう原因となっていた。

一方、電源電圧は、特に車載用のオーディオ機器においては、自車の走行状態やエアコンのかかり具合などによって時間的に変動してしまうので、アンプ回路への入力信号の振幅値を固定的に制限すること等によっては適切に対応することができなかった。

このようなクリップの発生を防止する手段としては、これまでにも、アナログアンプをＩＣ化したPower ICにおいて、クリップ検出端子を備えた構成が採用されていた。

このようなクリップ検出端子を備えたPower IC は、クリップ検出端子を介してクリップが検出された際に、アナログアンプに入力される入力信号の振幅値を下げる処理を行うことによって、クリップを防止することが可能であった。

特開２００２−１５８５４９号公報

ところで、近年、デジタルアンプと称されるデジタル波形としてのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）波形によって電力増幅を行うアンプが急速に普及してきている。

このデジタルアンプは、小型・軽量・高効率と数多くの利点を有しているが、中でも、電力を消費する部分がアナログアンプと比べて非常に少ないことによって、高い電力増幅効率を実現することができることを最大の特徴としている。

しかしながら、デジタルアンプは、ＰＷＭ波形によって電力増幅を行う構成上、電源電圧とＧＮＤ電位のみをとる方形波しか出力することができない。

そのため、デジタルアンプを搭載したデジタルアンプＩＣにはクリップ検出端子がなく、Power IC で行ってきたようなクリップを防止するための対策を講じることができないといった問題が生じていた。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、クリップの発生を確実に防止することができるデジタルアンプ搭載装置を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明に係るデジタルアンプ搭載装置の特徴は、入力信号をデジタル波形によって増幅させることによって電力増幅を行うデジタルアンプを備えたデジタルアンプ搭載装置において、前記デジタルアンプに入力される前記入力信号の振幅が、前記デジタルアンプによる増幅後に電源電圧を超えないような振幅になるように制御する制御手段を備えた点にある。

そして、このような構成によれば、電源電圧に時間的な変動が生じたとしても、制御手段により、デジタルアンプに入力される入力信号の振幅が、デジタルアンプによる増幅後に電源電圧を超えないような振幅になるように制御することが可能となる。

また、本発明に係るデジタルアンプ搭載装置の特徴は、制御手段が、電源電圧を監視する電源電圧監視手段と、この電源電圧監視手段の監視結果に基づいて、デジタルアンプに入力される入力信号の入力最大振幅を規定する入力最大振幅規定手段と、この入力最大振幅規定手段によって規定された入力最大振幅よりも前記入力信号の振幅が大きいか否かを判定し、前記入力信号の振幅が前記入力最大振幅よりも大きい場合には、前記入力信号の振幅を、前記入力最大振幅よりも低い振幅に減衰させる処理を行うリミッタ手段とを備えた点にある。

そして、このような構成によれば、電源電圧監視手段、入力最大振幅規定手段およびリミッタ手段を備えた簡易な構成からなる制御手段によって、デジタルアンプに入力される入力信号の振幅をさらに高精度に制御することが可能となる。

さらに、本発明に係るデジタルアンプ搭載装置の特徴は、車載用のオーディオ機器に用いられる点にある。

そして、このような構成によれば、車載用のオーディオ機器において、走行状態やエアコンのかかり具合などによって電源電圧に時間的な変動が生じたとしても、制御手段により、デジタルアンプに入力される信号の振幅が、デジタルアンプによる増幅後に電源電圧を超えないような振幅になるように制御することが可能となる。

本発明に係るデジタルアンプ搭載装置によれば、電源電圧に時間的な変動が生じたとしても、制御手段により、デジタルアンプに入力される入力信号の振幅が、デジタルアンプによる増幅後に電源電圧を超えないような振幅になるように制御することができる結果、デジタルアンプを搭載する場合においても、クリップの発生を確実に防止することができる。

また、本発明に係るデジタルアンプ搭載装置によれば、電源電圧監視手段、入力最大振幅規定手段およびリミッタ手段を備えた簡易な構成からなる制御手段によって、デジタルアンプに入力される入力信号の振幅をさらに高精度に制御することができる結果、クリップの発生をさらに確実に防止することができるとともに、製造コストおよび部品点数を削減することができる。

さらに、本発明に係るデジタルアンプ搭載装置によれば、車載用のオーディオ機器において、走行状態やエアコンのかかり具合などによって電源電圧に時間的な変動が生じたとしても、制御手段により、デジタルアンプに入力される信号の振幅が、デジタルアンプによる増幅後に電源電圧を超えないような振幅になるように制御することができる結果、車載用のオーディオ機器におけるクリップの発生を確実に防止することができ、音質を向上させることができる。

以下、本発明に係るデジタルアンプ搭載装置の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。

本実施形態におけるデジタルアンプ搭載装置は、車載用のオーディオ機器に用いられるデジタルアンプ搭載装置とされている。

図１に示すように、本実施形態におけるデジタルアンプ搭載装置１は、入力信号をＰＷＭ波形によって増幅させることによって電力増幅を行うデジタルアンプ２を有しており、このデジタルアンプ２には、入力端子３の側から、入力信号としての音声信号が入力されるようになっている。

デジタルアンプ２の出力側には、ＬＣローパスフィルタ５が接続されており、このＬＣローパスフィルタ５には、デジタルアンプ２による電力増幅後のデジタル波形の音声信号が入力されるようになっている。

そして、ＬＣローパスフィルタ５は、入力された音声信号をアナログ波形の音声信号に変換して出力するようになっている。

ＬＣローパスフィルタ５の出力側には、スピーカ６が接続されており、このスピーカ６には、ＬＣローパスフィルタ５から出力されたアナログ波形の音声信号が入力されるようになっている。

そして、スピーカ６は、ＬＣローパスフィルタ５の側から入力された音声信号を音声に変換して出力するようになっている。

ここで、デジタルアンプ２においても、アナログアンプと同様に、電源電圧に対する入力信号が過大であることによってクリップが生じる虞があるが、デジタルアンプ２はPower ICのようなクリップ検出端子を備えてはいない。

そこで、本実施形態においては、クリップ検出端子を備えないデジタルアンプ２においてもクリップを確実に防止するための手段が講ぜられている。

すなわち、入力端子３とデジタルアンプ２との間には、デジタルアンプ２に入力される音声信号の振幅が、デジタルアンプ２による増幅後において電源電圧を超えないような振幅になるように制御する制御手段としての制御部７が接続されている。

これにより、走行状態やエアコンのかかり具合などによって電源電圧に時間的な変動が生じたとしても、制御部７によって、デジタルアンプ２に入力される音声信号の振幅がデジタルアンプ２による増幅後において電源電圧を超えないような振幅になるように制御することができる。

この結果、クリップ検出端子を備えないデジタルアンプ２においても、クリップの発生を確実に防止することができる。

さらに、本実施形態において、制御部７は、電源電圧監視手段としての電源電圧モニタ部９と、この電源電圧モニタ部９の出力側に接続された入力最大振幅規定手段としての入力最大振幅規定部１０と、この入力最大振幅規定部１０の出力側であって入力端子３とデジタルアンプ２との間に接続されたリミッタ手段としてのリミッタ部１１とによって簡易に構成されている。

電源電圧モニタ部９には、デジタルアンプ搭載装置１の電源電圧が入力されるようになっている。

そして、電源電圧モニタ部９は、入力された電源電圧を監視し、電源電圧に変動があった場合には、電源電圧を入力最大振幅規定部１０に出力することによって、変動後における電源電圧の電圧値を入力最大振幅規定部１０に通知するようになっている。

入力最大振幅規定部１０は、電源電圧モニタ部９から出力された電源電圧の電圧値に応じて、デジタルアンプ２に入力すべき音声信号の振幅の最大値としての入力最大振幅を規定し、規定した入力最大振幅をリミッタ部１１に設定するようになっている
なお、入力最大振幅は、例えば、予め測定された電源電圧と入力最大振幅値との対応表に基づいて一義的に規定するようにしてもよい。そのようにすれば、電源電圧の変動に応じて入力最大振幅を即時に規定することができ、ひいては音声情報を迅速に再生することができる。

リミッタ部１１には、入力端子３からデジタルアンプ２への入力前における音声信号が入力されるようになっている。

リミッタ部１１は、この入力された音声信号の振幅が、入力最大振幅規定部１０によって規定された入力最大振幅よりも大きいか否かを判定するようになっている。

そして、リミッタ部１１は、入力された音声信号の振幅が入力最大振幅よりも大きい場合には、デジタルアンプ２に入力される音声信号の振幅を、入力最大振幅よりも低い振幅に減衰させる処理を行うようになっている。

より具体的には、リミッタ部１１は、図２に示すように、ゲイン調整部１２とゲイン設定部１３から成り立っており、ゲイン設定部１３において入力された音声信号の振幅ｘが、入力最大振幅よりも大きいか否かの判定を行った上で、入力された音声信号の振幅ｘが入力最大振幅よりも大きい場合には、ゲイン調整部１２によって音声信号に加えられるゲインＧ_ｎｅｗの値を、処理前のゲインＧ_ｏｌｄの値よりも予め設定されたゲインダウンステップ値ａだけ下げる処理を行うようになっている。

一方、ゲイン設定部１３は、入力された音声信号の振幅ｘが、入力最大振幅よりも小さい場合には、ゲインＧが初期値０〔ｄＢ〕よりも下げられているか否かを判定するようになっている。

そして、ゲインＧが初期値０〔ｄＢ〕よりも下げられている場合には、Ｇ_ｎｅｗの値を、処理前のゲインＧ_ｏｌｄの値よりも予め定められたゲインアップステップ値ｂだけ上げる処理を行うことによって、不必要な振幅制限をかけないようにするようになっている。この処理は、特に、リミッタ部１１に入力された音声信号の振幅を減衰させ過ぎた場合に有効な処理となる。

したがって、電源電圧モニタ部９によって電源電圧の変動を常時監視することができ、かつ、入力最大振幅規定部１０によって電源電圧の変動に応じた好適な入力最大振幅を規定することができ、さらに、リミッタ部１１によって、デジタルアンプ２に入力される音声信号の振幅が、入力最大振幅規定部１０によって規定された入力最大振幅を超えない値に制御することができる。

これにより、簡易な構成によってデジタルアンプ２に入力される音声信号の制御をさらに高精度に行うことができ、この結果、クリップの発生をさらに確実に防止することができる。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態において、音楽等の音声情報の再生を開始すると、入力端子３を介してデジタルアンプ搭載装置１に音声信号が入力され、入力された音声信号は、さらに、制御部７のリミッタ部１１に入力される。

一方、電源電圧モニタ部９には、電源電圧が入力され、電源電圧モニタ部９は、入力された電源電圧を監視して、電源電圧に変動が生じた場合には、電源電圧を入力最大振幅規定部１０に出力することによって変動後における電源電圧の電圧値を入力最大振幅規定部１０に通知する。

次いで、入力最大振幅規定部１０は、電源電圧モニタ部９によって出力された電源電圧の電圧値に対応した入力最大振幅を規定し、規定した入力最大振幅をリミッタ部１１に設定する。

次いで、リミッタ部１１は、図２に示すように、入力された音声信号の振幅ｘが入力最大振幅よりも大きいか否かを判定する。

この判定において、入力された音声信号の振幅ｘが入力最大振幅よりも大きい場合には、リミッタ部１１は、音声信号に加えられるゲインＧ_ｎｅｗの値を、処理前のゲインＧ_ｏｌｄの値よりも予め設定されたゲインダウンステップ値ａだけ下げることによって、音声信号の振幅を入力最大振幅よりも低い振幅に減衰させる処理を行う。

これにより、デジタルアンプ２に入力される音声信号の振幅が、デジタルアンプ２による増幅後において電源電圧を超えないような振幅になるように制御される。

そして、リミッタ部１１は、振幅を減衰させた音声信号をデジタルアンプに入力する処理を行う。

一方、前記判定において、入力された音声信号の振幅ｘが入力最大振幅よりも小さい場合には、リミッタ部１１は、ゲインＧが初期値０〔ｄＢ〕よりも下げられているか否かを判定する。

そして、この判定において、ゲインＧが初期値０〔ｄＢ〕よりも下げられている場合には、リミッタ部１１は、Ｇ_ｎｅｗの値を、処理前のゲインＧ_ｏｌｄの値よりも予め定められたゲインアップステップ値ｂだけ上げる処理を行うことによって、音声信号の振幅を増幅させるとともに、この振幅を増幅させた音声信号をデジタルアンプ２に入力する処理を行う。

これにより、リミッタ部１１による不必要な振幅制限をかけないようにすることができる。なお、この場合においても、デジタルアンプ２に入力される音声信号の振幅は、当然に、デジタルアンプ２による増幅後において電源電圧を超えないような振幅となっている。

次いで、リミッタ部１１からデジタルアンプ２に音声信号が入力されると、この音声信号は、デジタルアンプ２においてＰＷＭ波形によって増幅された後にＬＣローパスフィルタ５に出力される。

次いで、ＬＣローパスフィルタ５に出力された音声信号は、ＬＣローパスフィルタ５においてアナログ波形の音声信号に変換されてスピーカ６に出力される。

最後に、スピーカ６に出力された音声信号が、スピーカ６によって音声に変換されて出力されることによって、音声情報の再生が完了する。

このとき、音声信号の振幅が制御部７による制御によって電源電圧を超えない値に制御されているため、クリップによる不快なノイズは発生せずに音質に優れた音声情報を再生することができる。

したがって、本実施形態によれば、電源電圧に時間的な変動が生じたとしても、制御部７により、デジタルアンプ２に入力される音声信号の振幅が、デジタルアンプ２による増幅後において電源電圧を超えないような振幅になるように制御することができる。

この結果、デジタルアンプ２を搭載する場合においても、クリップの発生を確実に防止することができ、音質を向上させることができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、本発明は、車載用のオーディオ機器以外のオーディオ機器にも有効に適用することができるものである。

本発明に係るデジタルアンプ搭載装置の実施形態を示すブロック図本発明に係るデジタルアンプ搭載装置の実施形態において、リミッタ部の構成を処理内容とともに示す説明図従来から問題とされていたクリップの状態を模式的に示した図

符号の説明

１デジタルアンプ搭載装置
２デジタルアンプ
７制御部
９電源電圧モニタ部
１０入力最大振幅規定部
１１リミッタ部

Claims

入力信号をデジタル波形により増幅させることによって電力増幅を行うデジタルアンプを備えたデジタルアンプ搭載装置において、
前記デジタルアンプに入力される前記入力信号の振幅が、前記デジタルアンプによる増幅後に電源電圧を超えないような振幅になるように制御する制御手段を備えたことを特徴とするデジタルアンプ搭載装置。
前記制御手段は、
前記電源電圧を監視する電源電圧監視手段と、
この電源電圧監視手段の監視結果に基づいて、前記デジタルアンプに入力される前記入力信号の入力最大振幅を規定する入力最大振幅規定手段と、
この入力最大振幅規定手段によって規定された入力最大振幅よりも前記入力信号の振幅が大きいか否かを判定し、前記入力信号の振幅が前記入力最大振幅よりも大きい場合には、前記入力信号の振幅を前記入力最大振幅よりも低い振幅に減衰させる処理を行うリミッタ手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のデジタルアンプ搭載装置。
車載用のオーディオ機器に用いられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデジタルアンプ搭載装置。