JP2007049437A - Speaker system, speaker, and power superposer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は音声出力のためのスピーカシステムに関するものであり、特に、アンプ内蔵型のスピーカを有するシステムに関するものである。 The present invention relates to a speaker system for audio output, and more particularly to a system having a speaker with a built-in amplifier.
従来、一般的なオーディオ装置では、アンプとスピーカは個別の筐体に収容されていたが、携帯タイプのポータブルプレーヤやパーソナルコンピュータの普及に伴い、それらに接続可能なアンプ内蔵型スピーカの需要が増加している(例えば、特許文献1)。 Conventionally, in general audio devices, amplifiers and speakers are housed in separate housings, but with the spread of portable portable players and personal computers, the demand for speakers with built-in amplifiers that can be connected to them increases. (For example, Patent Document 1).
アンプ内蔵スピーカを動作させるためには、音声信号を入力するだけでなく、スピーカ内のアンプに電源を供給する必要がある。そのため、従来のアンプ内蔵スピーカには、電源ラインと信号ラインの2系統の入力ラインが必要であった。このようにスピーカの入力ラインが複数必要になると、スピーカを配置するのが不自由になるだけでなく、美観を損なう要因となる。 In order to operate an amplifier built-in speaker, it is necessary not only to input an audio signal but also to supply power to the amplifier in the speaker. Therefore, the conventional speaker with a built-in amplifier requires two input lines, a power line and a signal line. If a plurality of speaker input lines are required in this way, it is not only inconvenient to arrange the speakers, but also a factor that impairs the appearance.
そこで近年では、電源電圧に音声信号を重畳させて、電源と音声信号とを単一の配線でスピーカに伝送することによって、アンプ内蔵スピーカが有すべき電源ラインと信号ラインとを共用化した電源重畳型のスピーカシステムが開発されている。 Therefore, in recent years, a power supply in which a power line and a signal line that an amplifier built-in speaker should have is shared by superimposing a sound signal on a power supply voltage and transmitting the power supply and the sound signal to the speaker through a single wiring. Superimposed speaker systems have been developed.
電源重畳型スピーカシステムでは、音声信号の送信側で音声信号と電源電圧とを重畳させるための回路や、スピーカ側で両者を再び分離する回路が複雑であり、コスト上昇の原因となっていた。 In the power superimposed speaker system, a circuit for superimposing the audio signal and the power supply voltage on the audio signal transmitting side and a circuit for separating the both again on the speaker side are complicated, which causes an increase in cost.
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、簡単な回路構成で電源と音声信号との重畳/分離が可能であり、高効率な電源重畳型のスピーカシステムを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a high-efficiency power supply type speaker system that can superimpose / separate a power supply and an audio signal with a simple circuit configuration. It is aimed.
本発明に係るスピーカシステムは、音声信号をPWM(Pulsed Wave Modulation)信号に変調するPWM変調器と、前記PWM信号を双極性のPPM(Pulse Position Modulation)信号に変換して電源電圧に重畳した重畳信号を生成する重畳回路と、前記重畳信号から前記PWM信号を分離する分離回路と、前記分離回路が得た前記PWM信号に基づいて音声を出力するスピーカとを備えるものである。 A speaker system according to the present invention includes a PWM modulator that modulates an audio signal into a PWM (Pulsed Wave Modulation) signal, and a superposition that converts the PWM signal into a bipolar PPM (Pulse Position Modulation) signal and that is superimposed on a power supply voltage. A superposition circuit that generates a signal; a separation circuit that separates the PWM signal from the superposition signal; and a speaker that outputs sound based on the PWM signal obtained by the separation circuit.
本発明によれば、音声信号をPPM信号のインパルスに変換して電源電圧に重畳するので、アナログ信号を電源重畳する場合のような特殊な変調/復調回路を用いる必要がなく、比較的簡単な構成で音声信号と電源電圧とを重畳/分離させることができ、スピーカシステムのコスト削減に寄与できる。また、パルス信号(PWM信号)の状態で電力増幅してスピーカを駆動するので、従来のアナログアンプを用いたスピーカシステムに比べ電力効率が高い。 According to the present invention, since the audio signal is converted into the impulse of the PPM signal and superimposed on the power supply voltage, it is not necessary to use a special modulation / demodulation circuit as in the case of superimposing the analog signal on the power supply, and is relatively simple. With the configuration, the audio signal and the power supply voltage can be superimposed / separated, which can contribute to cost reduction of the speaker system. Further, since the speaker is driven by power amplification in the state of a pulse signal (PWM signal), the power efficiency is higher than that of a speaker system using a conventional analog amplifier.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係るスピーカシステムの構成を示す図である。同図の如く、このスピーカシステムは、音声信号源10、電源重畳装置20、アンプ内蔵スピーカ30とから構成されている。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a speaker system according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, this speaker system includes an
音声信号源10は、ポータブルプレーヤやパーソナルコンピュータなど、音声信号を出力する装置である。
The
電源重畳装置20は、所定の電源ラインから供給される電源に、音声信号源10が出力する音声信号を重畳してアンプ内蔵スピーカ30に伝送する装置であり、電源回路21、PWM(Pulsed Wave Modulation)変換器22、重畳回路23を備えている。電源回路21は、電源ラインから供給される電源から、アンプ内蔵スピーカ30を駆動するための所定の電源電圧を生成する回路である。PWM変換器22は、音声信号をPWM変調してPWM信号として出力する回路である。重畳回路23は、PWM信号を双極性(2極性)のPPM(Pulse Position Modulation)信号に変換し、それを電源電圧に重畳した重畳信号を生成する回路である。
The power
ここで、双極性のPPM信号は、正および負のパルスを有するPPM信号である。PWM信号をPPM信号に変換する場合には、例えばPWM信号の各パルスの立上りエッジを正のパルスに変換し、立下りエッジが負のパルスにそれぞれ変換する。その場合には、変換後のPPM信号における正のパルスから次の負のパルスまでのピッチが、変換元のPWM信号の各パルス幅に対応することになる。 Here, the bipolar PPM signal is a PPM signal having positive and negative pulses. When converting a PWM signal into a PPM signal, for example, the rising edge of each pulse of the PWM signal is converted into a positive pulse, and the falling edge is converted into a negative pulse. In this case, the pitch from the positive pulse to the next negative pulse in the converted PPM signal corresponds to each pulse width of the conversion source PWM signal.
アンプ内蔵スピーカ30は、電源重畳装置20から伝送される重畳信号に基づいて音声を出力するスピーカ装置であり、分離及びPWM再生回路31、PWMドライバ32、ローパスフィルタ33、スピーカ34を備えている。分離及びPWM再生回路31は、電源重畳装置20からの重畳信号を受け、当該重畳信号から、元の電源電圧およびPWM信号を分離する回路である。PWMドライバ32は、PWM信号を増幅するアンプ回路である。ローパスフィルタ33は、PWM信号に含まれる不要な高周波成分を除去する回路であり、スピーカ34へはこのローパスフィルタ33を通して信号が入力される。
The amplifier built-in
以下、このスピーカシステムの動作を説明する。音声信号源10が出力した音声信号は、電源重畳装置20のPWM変換器22に入力される。PWM変換器22は、入力された音声信号をPWM変調し、PWM信号として重畳回路23に入力する。重畳回路23は、PWM信号を双極性(2極性)のPPM信号に変換すると共に、図2に示すように、当該PPM信号を電源回路21が生成した電源電圧に重畳させた重畳信号を生成する。図2においては、PWM信号の立上りエッジが正のインパルスに、立下りエッジが負のインパルスにそれぞれ変換されるPPM変換が行われる例が示されている。重畳回路23は、生成した重畳信号を、アンプ内蔵スピーカ30へと送信する。
The operation of this speaker system will be described below. The audio signal output from the
電源重畳装置20(重畳回路23)からアンプ内蔵スピーカ30に入力された重畳信号は、分離及びPWM再生回路31に入力される。分離及びPWM再生回路31は、重畳信号の高周波成分であるPPM信号(正および負のインパルス)を分離して元のPWM信号を再生し、PWMドライバ32に入力する。それと共に、重畳信号の直流成分を電源電圧としてPWMドライバ32に供給する。その結果、図2に示すように、重畳信号から、電源電圧およびPWM信号がぞれぞれ分離される。
The superimposed signal input from the power supply superimposing device 20 (superimposing circuit 23) to the amplifier built-in
PWMドライバ32は分離及びPWM再生回路31が得たPWM信号を増幅する。それにより当該PWM信号はスピーカ34を駆動可能な電力を持つことになる。増幅されたPWM信号は、ローパスフィルタ33で不要な高周波成分が除去された後、スピーカ34に入力され音声として出力される。即ち、本実施の形態に係るスピーカ34は、PWMドライバ32により増幅されたPWM信号により駆動されている。
The
本実施の形態によれば、音声信号をPPM信号のインパルスに変換して電源電圧に重畳するので、アナログ信号を電源重畳する場合のような特殊な変調/復調回路を用いる必要がなく、比較的簡単な構成で音声信号と電源電圧とを重畳/分離させることができ、スピーカシステムのコスト削減に寄与できる。また、パルス信号(PWM信号)の状態で電力増幅してスピーカを駆動するので、従来のアナログアンプを用いたスピーカシステムに比べ電力効率が高い。 According to the present embodiment, since the audio signal is converted into the impulse of the PPM signal and superimposed on the power supply voltage, it is not necessary to use a special modulation / demodulation circuit as in the case of superimposing the analog signal on the power supply. The audio signal and the power supply voltage can be superimposed / separated with a simple configuration, which can contribute to cost reduction of the speaker system. Further, since the speaker is driven by power amplification in the state of a pulse signal (PWM signal), the power efficiency is higher than that of a speaker system using a conventional analog amplifier.
本実施の形態では、PWMドライバ32とスピーカ34との間に、ローパスフィルタ33が介在しているが、このローパスフィルタ33は、PWM変調に伴うノイズ成分を除去するだけでなく、いわゆる不要輻射(EMC:Electro Magnetic Compatibility)を除去するよう機能する。この不要輻射は、例えば増幅後のPWM信号を伝送する配線(いわゆる“スピーカコード”)などで生じるので、本実施の形態のようにアンプ内蔵スピーカ30がPWMドライバ32を搭載し、PWM信号の増幅をスピーカ34の間近で行うようにすれば、不要輻射の低減される。不要輻射が低減されると、本実施の形態のアンプ内蔵スピーカ30から、ローパスフィルタ33を省略することも可能になることが期待でき、その場合さらにコストの低減を図ることができる。なお、ローパスフィルタ33が省略された場合、スピーカ34にはPWMドライバ32が増幅したPWM信号が直接入力されることとなるが、スピーカの特性上、ある程度以上高い周波数の成分は出力不可能なため、結果として正常な音声を出力することは可能である。
In this embodiment, a low-
また、PWMドライバ32においても、PWM信号の増幅時に高速で大電力をスイッチングするため不要輻射が発生する恐れがあるが、本実施の形態に係るシステムでは、PWMドライバ32がアンプ内蔵スピーカ30に搭載されており、他の回路(電源重畳装置20や音声信号源10の回路)から隔離された構造となる。従って、PWMドライバ32単独に不要輻射対策を施すことができ、システム全体の不要輻射対策が容易になるという利点もある。
Further, in the
さらに、電源重畳装置20からアンプ内蔵スピーカ30への電源電圧および音声信号の伝送が重畳信号によって行われるので、両者の伝送を単一の配線によって行うことが可能である。従って、電源重畳装置20とアンプ内蔵スピーカ30とをそれぞれ別個の筐体に収めた場合に、アンプ内蔵スピーカ30の配置の自由度が向上すると共に、スピーカシステムの美観の低下を抑えることができる。
Furthermore, since transmission of the power supply voltage and the audio signal from the power supply superimposing
<実施の形態2>
図3は、本発明の実施の形態2に係るスピーカシステムの構成を示す図である。同図の如く、このスピーカシステムは、音声信号源10、電源重畳装置20、アンプ内蔵スピーカ40から構成される。なお、音声信号源10および電源重畳装置20は、実施の形態1で示したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
<Embodiment 2>
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the speaker system according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in the figure, the speaker system includes an
アンプ内蔵スピーカ40は、電源重畳装置20から伝送された重畳信号に基づいて音声を出力するスピーカ装置であり、分離及びPWM再生回路41、ローパスフィルタ42、イコライザ43、PWM方式アンプ44、スピーカ45を備えている。分離及びPWM再生回路41は、電源重畳装置20が出力した重畳信号を受け、当該重畳信号から、元の電源電圧およびPWM信号を分離する回路である。ローパスフィルタ42は、PWM信号から高周波成分を除去する回路であり、本実施の形態では、PWM信号をアナログの音声信号に復調する復調回路として機能する。イコライザ43は、音声信号の全体的な周波数特性を調節して音質を補正する回路である。またPWM方式アンプ44は、音声信号を増幅する回路であり、スピーカ45はPWM方式アンプ44で増幅された音声信号により駆動される。
The amplifier built-in
PWM方式のアンプは、従来のアナログ方式のアンプとは動作原理が異なっている。即ちPWM方式のアンプでは、入力された音声信号は一旦PWM信号に変調されてから増幅され、その後、ローパスフィルタによりスピーカ駆動に適したアナログの音声信号に復調されて出力される。このように増幅動作がパルス信号(PWM信号)に対して行われるため、高効率な増幅が可能である。 The operation principle of the PWM amplifier is different from that of the conventional analog amplifier. That is, in the PWM system amplifier, the input audio signal is once modulated after being modulated into a PWM signal and then amplified, and then demodulated into an analog audio signal suitable for speaker driving by a low-pass filter and output. Since the amplification operation is performed on the pulse signal (PWM signal) as described above, highly efficient amplification is possible.
以下、このスピーカシステムの動作を説明する。音声信号源10が出力した音声信号は、実施の形態1と同様に、電源重畳装置20のPWM変換器22によりPWM信号に変換される。そして重畳回路23によって、双極性のPPM信号に変換されると共に電源電圧に重畳され、重畳信号として電源重畳装置20から出力される。
The operation of this speaker system will be described below. The audio signal output from the
電源重畳装置20からアンプ内蔵スピーカ40に伝送された重畳信号は、分離及びPWM再生回路41に入力される。分離及びPWM再生回路41は、重畳信号の高周波成分であるPPM信号(正および負のインパルス)を分離して元のPWM信号を再生し、ローパスフィルタ42に入力する。それと共に、重畳信号の直流成分を電源電圧としてイコライザ43並びにPWM方式アンプ44に供給する。
The superimposed signal transmitted from the
分離及びPWM再生回路41で得られたPWM信号は、ローパスフィルタ42によりアナログの音声信号に復調され、イコライザ43に入力される。イコライザ43は、入力された音声信号の全体的な周波数特性を調節し、調整後の音声信号をPWM方式アンプ44に入力する。PWM方式アンプ44は、その音声信号を増幅する。それにより当該音声信号はスピーカ45を駆動できる電力をもつことになる。増幅された音声信号はスピーカ45を駆動し、スピーカ45から音声が出力される。
The PWM signal obtained by the separation and
本実施の形態においても、音声信号をPPM信号のインパルスに変換して電源電圧に重畳するので、比較的簡単な構成で音声信号と電源電圧とを重畳/分離させることができ、スピーカシステムのコスト削減に寄与できる。 Also in this embodiment, since the audio signal is converted into an impulse of the PPM signal and superimposed on the power supply voltage, the audio signal and the power supply voltage can be superimposed / separated with a relatively simple configuration, and the cost of the speaker system can be increased. It can contribute to reduction.
また本実施の形態では、増幅に先立ってPWM信号をアナログの音声信号に復調しているが、音声信号の増幅はPWM方式のアンプによって行われるため、実施の形態1と同様に、従来のアナログアンプを用いたスピーカシステムに比べ電力効率が高い。また、増幅よりも前にPWM信号を音声信号に復調するため、イコライザ43を介在させることができ、音質の向上を図ることができるという利点が得られる。 In this embodiment, the PWM signal is demodulated into an analog audio signal prior to amplification. However, since the amplification of the audio signal is performed by a PWM amplifier, the conventional analog signal is the same as in the first embodiment. Power efficiency is higher than a speaker system using an amplifier. In addition, since the PWM signal is demodulated into an audio signal before amplification, an equalizer 43 can be interposed, and an advantage that the sound quality can be improved is obtained.
さらに、電源重畳装置20からアンプ内蔵スピーカ40への電源電圧および音声信号の伝送が重畳信号によって行われるので、両者の伝送を単一の配線によって行うことが可能である。従って、電源重畳装置20とアンプ内蔵スピーカ40とをそれぞれ別個の筐体に収めた場合に、アンプ内蔵スピーカ40の配置の自由度が向上すると共に、スピーカシステムの美観の低下を抑えることができる。
Furthermore, since the power supply voltage and the audio signal are transmitted from the power
3 音声信号源、20 電源重畳装置、21 電源回路、22 PWM変換器、23 重畳回路、30 アンプ内蔵スピーカ、31 分離及びPWM再生回路、32 PWMドライバ、33 ローパスフィルタ、34 スピーカ、40 アンプ内蔵スピーカ、41 分離及びPWM再生回路、42 ローパスフィルタ、43 イコライザ、44 PWM方式アンプ、45 スピーカ。
3 audio signal source, 20 power supply superposition device, 21 power supply circuit, 22 PWM converter, 23 superposition circuit, 30 amplifier built-in speaker, 31 separation and PWM reproduction circuit, 32 PWM driver, 33 low-pass filter, 34 speaker, 40 amplifier built-in speaker , 41 Separation and PWM regeneration circuit, 42 Low-pass filter, 43 Equalizer, 44 PWM system amplifier, 45 Speaker.
Claims (9)
前記PWM信号を双極性のPPM(Pulse Position Modulation)信号に変換して電源電圧に重畳した重畳信号を生成する重畳回路と、
前記重畳信号から前記PWM信号を分離する分離回路と、
前記分離回路が得た前記PWM信号に基づいて音声を出力するスピーカとを備える
ことを特徴とするスピーカシステム。 A PWM modulator that modulates an audio signal into a PWM (Pulsed Wave Modulation) signal;
A superposition circuit that converts the PWM signal into a bipolar PPM (Pulse Position Modulation) signal and generates a superposition signal superimposed on the power supply voltage;
A separation circuit for separating the PWM signal from the superimposed signal;
A speaker system comprising: a speaker that outputs sound based on the PWM signal obtained by the separation circuit.
前記分離回路が得た前記PWM信号を増幅するアンプをさらに備え、
前記スピーカは、
前記アンプにより増幅された前記PWM信号により駆動される
ことを特徴とするスピーカシステム。 The speaker system according to claim 1,
An amplifier that amplifies the PWM signal obtained by the separation circuit;
The speaker is
The speaker system is driven by the PWM signal amplified by the amplifier.
前記分離回路が得た前記PWM信号をアナログ音声信号に復調する復調回路と、
前記アナログ音声信号を増幅するPWM方式のアンプとをさらに備え、
前記スピーカは、
前記アンプにより増幅された前記アナログ音声信号により駆動される
ことを特徴とするスピーカシステム。 The speaker system according to claim 1,
A demodulation circuit that demodulates the PWM signal obtained by the separation circuit into an analog audio signal;
A PWM amplifier for amplifying the analog audio signal;
The speaker is
The speaker system is driven by the analog audio signal amplified by the amplifier.
前記アナログ音声信号の音質補正を行うイコライザをさらに備える
ことを特徴とするスピーカシステム。 The speaker system according to claim 3, wherein
The speaker system further comprising an equalizer for correcting the sound quality of the analog audio signal.
前記分離回路が得た前記PWM信号に基づいて音声を出力するスピーカとを備える
ことを特徴とするスピーカ装置。 A separation circuit that receives a superimposed signal in which a bipolar PPM signal is superimposed on a power supply voltage and separates a PWM signal corresponding to the PPM signal from the superimposed signal;
A speaker device comprising: a speaker that outputs sound based on the PWM signal obtained by the separation circuit.
前記PWM信号を増幅するアンプをさらに備え、
前記スピーカは、
前記アンプにより増幅された前記PWM信号により駆動される
ことを特徴とするスピーカ装置。 The speaker device according to claim 5, wherein
An amplifier for amplifying the PWM signal;
The speaker is
The speaker device is driven by the PWM signal amplified by the amplifier.
前記PWM信号をアナログ音声信号に復調する復調回路と、
前記アナログ音声信号を増幅するPWM方式のアンプとをさらに備え、
前記スピーカは、
前記アンプにより増幅された前記アナログ音声信号により駆動される
ことを特徴とするスピーカ装置。 The speaker device according to claim 5, wherein
A demodulation circuit for demodulating the PWM signal into an analog audio signal;
A PWM amplifier for amplifying the analog audio signal;
The speaker is
The speaker device is driven by the analog audio signal amplified by the amplifier.
前記アナログ音声信号の音質補正を行うイコライザをさらに備える
ことを特徴とするスピーカ装置。 The speaker device according to claim 7, wherein
The speaker device further comprising an equalizer for correcting the sound quality of the analog audio signal.
前記PWM信号を双極性のPPM信号に変換して電源電圧に重畳した重畳信号を生成する重畳回路とを備える
ことを特徴とする電源重畳装置。
A PWM modulator that modulates an audio signal into a PWM signal;
A power superimposing device comprising: a superposition circuit that converts the PWM signal into a bipolar PPM signal and generates a superposition signal superimposed on the power source voltage.
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