JP2007158584A

JP2007158584A - 半導体集積回路

Info

Publication number: JP2007158584A
Application number: JP2005349109A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kawamura; 明裕川村; Keiichi Fujii; 圭一藤井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-06-21
Also published as: CN1976543A; US20070126496A1

Abstract

【課題】基準電圧の安定化を早めるためのプリチャージ回路の動作タイミングを生成するために専用の端子を設ける必要がなく、パッケージのサイズを小さくでき、したがって基板実装面積を小さくできる半導体集積回路を提供する。
【解決手段】第１の基準電圧を基準として動作し音声信号を処理する信号処理回路１３および音声信号を増幅する出力用増幅器５１を設けるとともに、第２の基準電圧を基準として動作し、音声信号を増幅してスピーカ６８へ供給するＢＴＬ出力型の出力用増幅器６６、６７を設ける。さらに第２の基準電圧と所定の電圧とを比較する電圧比較器１１を設け、電圧比較器１１による比較結果をもとに第２の基準電圧が所定の閾値電圧に到達するまでの期間に第１の基準電圧を急速に安定電圧まで到達させるプリチャージ回路１２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＢＴＬ（Balanced Transformer Less）出力のスピーカ駆動用増幅回路を備えた半導体集積回路に関するものである。

近年、ノートＰＣ（ノート型パーソナルコンピュータ）、ＤＶＣ（デジタル・ビデオ・カメラ）、ＤＳＣ（デジタル・スチル・カメラ）、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）、携帯電話等の情報端末機器では機器の高性能化に伴い、消費電力の増大が課題となっている。

充電可能なバッテリについても年々高性能になってきているが、近年のデジタル機器の機能は増加の一途をたどり、バッテリの容量が追いついていないのが現状である。よって、搭載される半導体集積回路についても、消費電力を軽減し、半導体集積回路が搭載されたデジタル機器の使用可能時間をより長くすることに貢献することが重要な課題となっている。

そこで、消費電力を抑える方法として、消費電流の大きな音声回路に対する制御方法がある。上記の情報端末機器等では、常に音声の出力が必要という場面は限られており、通常は必要な時に必要な音声を出力、あるいは入力する。つまり、機器を使用中であっても音声処理回路を使用していない期間もあり、その間は音声処理回路を含む半導体集積回路の電源をオフにする、あるいはスタンバイ機能を有するものであればその機能を利用し消費電力を軽減するという方法が一般的にとられている。さらに、出力用増幅器は負荷を駆動する能力が必要であり、通常の信号処理で使用する増幅器と比較し、消費電流量が多いため、出力用増幅器のみをオン・オフするためのパワーセーブ機能を使用し、消費電力を削減する方法もとられる。

しかしながら、上記情報端末機器等では、バッテリからレギュレータを使用し、一定電圧や内部電源電圧等を発生させるが、その電圧には少なからず揺れ（以下、電源リップルという）が発生する。音声処理回路を含む半導体集積回路では、その影響を軽減するために、内部回路に与えられる基準電圧の変動に対する対策のための安定化容量や、あるいは音声帯域のみを通過させるためのフィルタの容量などが存在する。

一般にこれらの容量値は大きいため半導体集積回路に内蔵できず、外付けとして接続される。そのため、電源のオン／オフの切り換えやスタンバイ機能を有するものであれば、その機能のオン／オフの切り換えによってその都度、容量を充電するための時間が必要となる。

特に、上記の電源リップルを除去するための安定化容量や、音声帯域のみを通過させるためのフィルタなどは、容量値が大きいため、電源オン時やスタンバイオフ時に前記の容量値の充電が完了し、安定するまで時間が長くなる傾向がある。特に、安定化容量について、電源をオンしてから、あるいはスタンバイ機能をオフしてから基準電圧が安定するまでの間に出力用増幅器のパワーセーブ機能をオフし、信号を出力しようとすると、出力に段差が発生しポップノイズとして現れ音声品質を劣化させる。そのため、基準電圧が安定するまで待つ必要がある。

このように、情報端末機器で音声出力モードになった後、電源がオンし、音声が出力されるまでに時間がかかると、使用しているユーザーがレスポンスが悪いと感じることになり、商品の価値が著しく低下する。

そこで、そのような充電するまでに時間を要する原因となっている容量が接続された端子にはプリチャージをかける技術が一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。

図３はこのようなプリチャージを行う従来の半導体集積回路の一例を示す回路図を示す。図３において、符号１００は半導体集積回路を示す。符号１は外付けされるプリチャージタイミング生成用コンデンサを示す。符号２はプリチャージタイミング生成用コンデンサ１とで時定数回路を構成する抵抗を示す。符号３１はプリチャージタイミング生成用コンデンサ１を接続するための端子を示す。符号３は基準電圧ＶＲＥＦの発生のために電源電圧を分割する第１の抵抗を示す。符号４は基準電圧ＶＲＥＦの発生のために電源電圧を分割する第２の抵抗を示す。符号５は外付けされる基準電圧安定化用コンデンサを示す。符号１１は端子３１の電圧と任意の電圧とを比較し、比較結果に応じてローレベルまたはハイレベルの信号を出力する電圧比較器を示す。符号１２は電圧比較器１１から出力されたローレベルまたはハイレベルの信号によってオン・オフするプリチャージ回路を示す。符号１３は基準電圧ＶＲＥＦを基準として動作する信号処理回路を示す。符号１６は電流源（抵抗でもよい）を示す。符号１７はスタンバイ制御用スイッチを示す。符号２１は外部から供給される電源を示す。符号３２は基準電圧安定化用コンデンサ５を接続するための端子を示す。符号３３は音声信号入力端子を示す。符号３４は音声信号出力端子を示す。符号５１は基準電圧ＶＲＥＦを基準として動作する音声信号の出力用増幅器を示す。符号６１は基準電圧ＶＲＥＦを出力用増幅器５１および信号処理回路１３に供給するためのバッファを示す。符号３０１は第１の抵抗３と第２の抵抗４とで抵抗分圧された電圧（基準電圧）を入力とするバッファ６１から出力された基準電圧ＶＲＥＦの配線を示す。符号１５はスタンバイ制御用スイッチ１７や出力用増幅器５１をローレベルまたはハイレベルの信号によって外部から制御するための制御信号発生器を示す。符号Ｓ１は制御信号発生器１５から出力されるスタンバイ制御信号を示す。符号Ｓ２は制御信号発生器１５から出力されるパワーセーブ制御信号を示す。

図５はプリチャージ回路の一例を示す回路図である。図５において、Ａ点の電位が基準電圧ＶＲＥＦと同じ電圧になるように、分圧抵抗Ｒ₁、Ｒ_２の抵抗値が調整される。また、電流ＩＰＲは電圧比較器１１の比較結果によって制御される。このプリチャージ回路では、電源ＯＦＦから電源ＯＮになったとき、スタンバイ機能がある場合には、スタンバイＯＮからスタンバイＯＦＦになったときに、数十ｍｓｅｃだけ電流ＩＰＲが流れる。それによって、内部の抵抗分圧により発生した電圧でエミッタフォロワを介してＶＲＥＦ端子を急速充電することにより、プリチャージを行う。およそ、１０〜２０ｍｓｅｃ程度でＶＲＥＦ端子の電圧が基準電圧ＶＲＥＦに達することが可能となる。プリチャージ回路がない場合には、抵抗Ｒ_ＶＲＥＦと外付けのＶＲＥＦ安定化用容量Ｃ_ＶＲＥＦの時定数でＶＲＥＦ端子の電圧が上昇し、基準電圧ＶＲＥＦに達するまでに要する時間が長くなる。

図４（ａ）〜（ｅ）は図３中の各部の電圧変化を示す波形図である。

以上のように構成された半導体集積回路について、以下図３および図４を用いながらその動作について説明する。

はじめに、電源２１がオフからオンとなる。

次に、図４（ａ）に示すスタンバイ制御信号Ｓ１によって時刻Ｔ１でスイッチ１７が閉じ、半導体集積回路１００の中の各素子に電源２１から電源電圧が与えられると共に、電流源１６がオンする。

電流源１６がオンすることによってプリチャージタイミング生成用コンデンサ１が接続された端子３１の電圧は、プリチャージタイミング生成用コンデンサ１と抵抗２との時定数に従い図４（ｂ）に示す波形のように、時刻Ｔ１から徐々に上昇する。端子３１の電圧の初期値は０Vである。なお、時定数はτ（タウ）と表され、抵抗の抵抗値とコンデンサの容量値との積であり、時間の次元を持ち、約３τ〜５τで安定電圧となる。

電圧比較器１１はプリチャージタイミング生成用コンデンサ１の接続端子３１の電圧と図４（ｂ）に示す任意の電圧ＶＣとを比較する。その結果、図４（ｃ）に示すように、
端子３１の電圧≦電圧ＶＣのときは、電圧比較器１１の出力はハイレベルとなり、
端子３１の電圧＞電圧ＶＣのときは、電圧比較器１１の出力はローレベルとなる。
つまり、スタンバイ制御信号がハイレベルとなった時刻Ｔ１から、端子３１の電圧が電圧ＶＣを超える時刻Ｔ２までの期間ハイレベルとなる。

次に、プリチャージ回路１２は電圧比較器１１の出力電圧によって、ハイレベルのときはプリチャージ回路１２がオン（動作）、ローレベルのときはプリチャージ回路１２がオフ（不動作）となるように制御される。したがって、プリチャージ回路１２が時刻Ｔ１でオンし、時刻Ｔ２でオフする。

そして、図４（ｄ）の実線で示すように、プリチャージ回路１２がオンしている期間（Ｔ２−Ｔ１）、基準電圧安定化用コンデンサ５にプリチャージをかけ、基準電圧安定化用コンデンサ５を急速に充電させ、端子３２の電圧を急速に安定電圧まで上昇させる。したがって、図４（ｄ）の破線で示すように、プリチャージをかけない場合に比べて基準電圧ＶＲＥＦが早く安定状態になることが可能となる。プリチャージ回路１２をオンにする期間（Ｔ２−Ｔ１）は電圧比較器１１で比較する電圧値ＶＣを可変することによって任意に決めることができる。

この基準電圧ＶＲＥＦを基準として信号処理回路１３及び出力用増幅器５１が動作する。そのため、プリチャージ回路１２がオフとなった後、すなわち時刻Ｔ２の後の時刻Ｔ３で、図４（ｅ）に示すように、制御信号発生器１５から出力されたパワーセーブ制御信号Ｓ２によって出力用増幅器５１をオンにすることによって、出力用増幅器５１から音声信号を出力することができる。

プリチャージ回路を使用しなかった場合に、上記タイミングで出力用増幅器５１をオンにすると、図４（ｄ）のプリチャージをかけなかった時の端子３２の波形（破線の波形）からも分かるように、基準電圧ＶＲＥＦが安定していないので、時刻Ｔ３で出力用増幅器５１からポップノイズが発生する。ポップノイズを発生しないようにするためには、パワーセーブ信号Ｓ２のタイミングをもっと遅らせることが必要となる。

これに対し、プリチャージ回路１２を使用することによって、スタンバイを解除してから信号が出力するまでの時間を短縮することが可能となる。なお、一般的には、Ｔ２−Ｔ１≦２００ｍｓｅｃに設定される。この２００ｍｓｅｃという時間は、これ以上長いと操作時にレスポンスが悪いと感じられる時間と言われているためである。プリチャージ回路を使用しなかった場合に基準電圧ＶＲＥＦが安定するまでに要する時間は通常は１ｓｅｃ以上となる。

このように、プリチャージタイミング生成用コンデンサ１を外部に設けることによって、基準電圧ＶＲＥＦを急速に安定化させるために、任意の期間プリチャージをかけることが可能となる。その結果、通常、音声信号を出力するまで数秒要していた時間を、２００ｍｓｅｃ以内に短縮することが可能となり、レスポンスが改善する。したがって、半導体集積回路の未使用時は電源をオフにしたり、あるいはスタンバイ状態にしても、次に電源をオンとしたり、あるいはスタンバイ状態を解除してもレスポンスを損なうことなく、音声信号を出力することが可能である。
特開２００４−２８０８０５号公報特開平８−７９３３８号公報

しかしながら、近年、特に情報端末分野などではますます小型化、コストダウンの要望が強まっており、部品点数の削減や半導体集積回路の小型化で基板実装面積を小さくすることが必須となってきている。ところが、上記従来の構成では、プリチャージタイミング生成用コンデンサを接続するための専用の端子が必要となり、その端子が機能する期間は、スタンバイ機能がオンからオフとなった後せいぜい約２００ｍｓｅｃ程度であり、その後、半導体集積回路が通常動作をしている間は機能しない。また当然、端子数が多いと、半導体集積回路の面積を小さくしても、パッケージのサイズを小さくできず、基板実装面積を小さくできないといった課題があった。

したがって、本発明の目的は、基準電圧の安定化を早めるためのプリチャージ回路の動作タイミングを生成するために専用の端子を設ける必要がなく、パッケージのサイズを小さくでき、したがって基板実装面積を小さくできる半導体集積回路を提供することである。

また、本発明の他の目的は、外部接続される部品点数の削減を可能とする半導体集積回路を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の半導体集積回路は、第１の基準電圧を基準として動作する第１の内部回路と、第２の基準電圧を基準として動作する第２の内部回路と、第２の基準電圧と所定の電圧とを比較する電圧比較器と、電圧比較器による比較結果をもとに第２の基準電圧が所定の閾値電圧に到達するまでの期間に第１の基準電圧を急速に安定電圧まで到達させるプリチャージ回路とを備えている。

この構成によれば、プリチャージ回路の動作タイミングを第２の内部回路で用いる第２の基準電圧と所定の電圧とを比較することにより得ているので、第１の基準電圧の安定化を早めるためのプリチャージ回路の動作タイミングを生成するために外部コンデンサを接続する専用の端子を設ける必要がなく、パッケージのサイズを小さくでき、したがって基板実装面積を小さくできる。

上記構成において、第１および第２の基準電圧は第１および第２の基準電圧生成回路によってそれぞれ生成され、第１および第２の基準電圧生成回路は第１および第２の基準電圧安定化コンデンサがそれぞれ付加され、プリチャージ回路は第１の基準電圧生成回路に対して電流を注入して第１の基準電圧安定化用コンデンサを充電することにより第１の基準電圧を急速に安定電圧まで到達させることが好ましい。

この構成によれば、プリチャージを制御するタイミングを生成するためのコンデンサと、第２の基準電圧安定化用コンデンサを共用することが可能となる。

上記構成において、第１の基準電圧生成回路は、例えば電源電圧を抵抗分圧することにより互いの接続点から第１の基準電圧を発生する第１および第２の抵抗の直列回路と、第１および第２の抵抗の接続点に接続される第１の基準電圧の安定化コンデンサと、第１および第２の抵抗の接続点から発生した第１の基準電圧を第１の内部回路へ供給する第１のバッファとからなる。また、第２の基準電圧生成回路は、例えば電源電圧を抵抗分圧することにより互いの接続点から第２の基準電圧を発生する第３および第４の抵抗の直列回路と、第３および第４の抵抗の接続点に接続される第２の基準電圧の安定化用コンデンサと、第３および第４の抵抗の接続点から発生した第２の基準電圧を第２の内部回路へ供給する第２のバッファとからなる。

上記構成において、第１の内部回路は、例えば入力された音声信号の信号処理を行う信号処理回路と、信号処理回路の出力信号を入力とし第１の基準電圧を基準として動作する音声出力用増幅回路とを含む。また、第２の内部回路は、例えば信号処理回路の出力信号を入力とし第２の基準電圧を基準として動作するＢＴＬ出力型のスピーカ駆動用増幅回路を含む。

上記のスピーカ駆動用増幅回路は、例えば信号処理回路の出力信号を反転させるインバータと、インバータの出力信号と第２の基準電圧とが入力される第１のスピーカ駆動用増幅器と、信号処理回路の出力信号と第２の基準電圧とが入力される第２のスピーカ駆動用増幅器とからなり、第１のスピーカ駆動用増幅器の出力端と第２のスピーカ駆動用増幅器の出力端との間にスピーカが接続される。

本発明によって、基準電圧の安定化を早めるためのプリチャージ回路の動作タイミングを生成するために専用の端子を設ける必要がなく、パッケージのサイズを小さくでき、したがって基板実装面積を小さくできる。

また、プリチャージをオンするタイミング生成用のコンデンサと、基準電圧安定化用コンデンサを共用することによって、さらなる部品点数の削減と端子数の削減も可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の半導体集積回路について、図１および図２を用いて説明する。なお、図３の従来例と同じ構成要素については同じ符号を用いている。

図１において、符号１０１は半導体集積回路を示す。符号３は基準電圧ＶＲＥＦの発生のために電源電圧を分割する第１の抵抗を示す。符号４は基準電圧ＶＲＥＦの発生のために電源電圧を分割する第２の抵抗を示す。符号５は外付けされる基準電圧安定化用コンデンサを示す。符号６はスピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰの発生のために電源電圧を分割する第３の抵抗を示す。符号７はスピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰの発生のために電源電圧を分割する第４の抵抗を示す。符号８は外付けされるスピーカ用基準電圧安定化用コンデンサを示す。符号３２は基準電圧安定化用コンデンサ５を接続するための端子を示す。符号３５はスピーカ用基準電圧安定化用コンデンサ８を接続するための端子を示す。符号１１は端子３１の電圧と任意の電圧とを比較し、比較結果に応じてローレベルまたはハイレベルの信号を出力する電圧比較器を示す。符号１２は電圧比較器１１から出力されたローレベルまたはハイレベルの信号によってオン・オフするプリチャージ回路を示す。符号１３は基準電圧ＶＲＥＦを基準として動作する信号処理回路を示す。符号１７はスタンバイ制御用スイッチを示す。符号２１は外部から供給される電源を示す。符号３３は音声信号入力端子を示す。符号３４は音声信号出力端子を示す。符号５１は基準電圧ＶＲＥＦを基準として動作する音声信号の出力用増幅器を示す。符号６１は基準電圧ＶＲＥＦを半導体集積回路１０１内の出力用増幅器５１および信号処理回路１３（第１の内部回路に相当する）に供給するためのバッファを示す。符号６５は信号処理回路１３の出力信号を反転させるためのインバータを示す。符号６６はインバータ６５の出力信号とスピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰを入力とするスピーカ駆動用の第１の出力用増幅器を示す。符号６７は信号処理回路１３の出力信号とスピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰを入力とするスピーカ駆動用の第２の出力用増幅器を示す。符号６２はスピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰを半導体集積回路１０１内の第１および第２の出力用増幅器６６、６７に供給するためのバッファを示す。符号３６はスピーカへの出力信号の正相出力端子を示す。符号３７はスピーカへの出力信号の逆相出力端子を示す。符号６８は外部に設けられて正相出力端子３６および逆相出力端子３７間に接続されたスピーカを示す。符号３０１は第１の抵抗３と第２の抵抗４とで抵抗分圧された電圧（基準電圧）を入力とするバッファ６１から出力された基準電圧ＶＲＥＦの配線を示す。符号３０２は第３の抵抗６と第４の抵抗７とで抵抗分圧された電圧（スピーカ用基準電圧）を入力とするバッファ６２から出力されたスピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰの配線を示す。符号１５はスタンバイ制御用スイッチ１７や出力用増幅器５１、出力用増幅器６６、出力用増幅器６７をローレベルまたはハイレベルの信号によって外部から制御するための制御信号発生器を示す。符号Ｓ１は制御信号発生器１５から出力され、スタンバイ制御スイッチ１７の制御するためのスタンバイ制御信号を示す。符号Ｓ２は制御信号発生器１５から出力され、出力用増幅器５１を制御するためのパワーセーブ制御信号を示す。符号Ｓ３は制御信号発生器１５から出力され、出力用増幅器６６と出力用増幅器６７とを制御するためのパワーセーブ制御信号を示す。

図２は図１中の各端子の変化を示す波形図である。

以上のように構成された半導体集積回路について、以下図１および図２を用いながらその動作について説明する。

はじめに、電源２１がオフからオンとなる。

次に、図２（ａ）に示すスタンバイ制御信号Ｓ１によって時刻Ｔ１でスイッチ１７が閉じ、半導体集積回路１０１の中の各素子に電源２１から電源電圧が与えられる。

その結果、スピーカ用基準電圧安定化用コンデンサ８が接続された端子３５の電圧は、スピーカ用基準電圧安定化用コンデンサ８と抵抗６、７との時定数に従い図２（ｂ）に示す波形のように、時刻Ｔ１から徐々に上昇する。端子３５の電圧の初期値は０Vである。なお、時定数はτ（タウ）と表され、抵抗の抵抗値とコンデンサの容量値とで決まる時間の次元を持つ値であり、約３τ〜５τで安定電圧となる。例えば、本実施形態では、コンデンサ８をC８、抵抗６をR６、抵抗７をR７とすれば、τ＝C8*R6*R7／（R6＋R7）で表される。

電圧比較器１１はスピーカ用基準電圧安定化用コンデンサ８の接続端子３５の電圧と図２（ｂ）に示す任意の電圧ＶＣとを比較する。その結果、図２（ｃ）に示すように、
端子３５の電圧≦電圧ＶＣのときは、電圧比較器１１の出力はハイレベルとなり、
端子３５の電圧＞電圧ＶＣのときは、電圧比較器１１の出力はローレベルとなる。
つまり、スタンバイ制御信号がハイレベルとなった時刻Ｔ１から、端子３５の電圧が電圧ＶＣを超える時刻Ｔ２までの期間ハイレベルとなる。

そして、図２（ｄ）の実線で示すように、プリチャージ回路１２がオンしている期間（Ｔ２−Ｔ１）、基準電圧安定化用コンデンサ３にプリチャージをかけ、基準電圧安定化用コンデンサ３を急速に充電させ、端子３２の電圧を急速に安定電圧まで上昇させる。したがって、図２（ｄ）の破線で示すように、プリチャージをかけない場合に比べて基準電圧ＶＲＥＦが早く安定状態になることが可能となる。プリチャージ回路１２をオンにする期間（Ｔ２−Ｔ１）は電圧比較器１１で比較する電圧値ＶＣを可変することによって任意に決めることができる。

この基準電圧ＶＲＥＦを基準として信号処理回路１３及び出力用増幅器５１が動作する。そのため、プリチャージ回路１２がオフとなった後、すなわち時刻Ｔ２の後の時刻Ｔ３で、制御信号発生器１５から出力されたパワーセーブ制御信号Ｓ２によって出力用増幅器５１をオンにすることによって、出力用増幅器５１から音声信号を出力することができる。

プリチャージ回路を使用しなかった場合に、上記タイミングで出力用増幅器５１をオンにすると、図２（ｄ）のプリチャージをかけなかった時の端子３２の波形（破線の波形）からも分かるように、基準電圧ＶＲＥＦが安定していないので、時刻Ｔ３で出力用増幅器５１からポップノイズが発生する。ポップノイズを発生しないようにするためには、パワーセーブ信号Ｓ２のタイミングをもっと遅らせることが必要となる。

また、正相出力端子３６および逆相出力端子３７の電圧は、図２（ｆ）に示すように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までは、端子３５の電圧と同様に徐々に上昇していくが、図２（ｅ）に示すように、パワーセーブ制御信号Ｓ３がローレベルからハイレベルに変化して出力用増幅器６６、６７をオンにすることによって、一定電圧になる。

このように、スピーカ用基準電圧安定化用コンデンサ８を用いることによって、基準電圧ＶＲＥＦを急速に安定化させるために、任意の期間プリチャージをかけることが可能となる。その結果、通常、音声信号を出力するまで数秒要していた時間を、２００ｍｓｅｃ以内に短縮することが可能となり、レスポンスが改善する。したがって、半導体集積回路の未使用時は電源をオフにしたり、あるいはスタンバイ状態にしても、次に電源をオンとしたり、あるいはスタンバイ状態を解除してもレスポンスを損なうことなく、音声信号を出力することが可能である。

また、電圧比較器１１の入力を、スピーカ用基準電圧安定化用コンデンサ８を接続するための端子３５に接続することによって、従来例のような専用のプリチャージタイミング生成用コンデンサが不要となり、したがって専用の端子３１も不要となる。したがって、パッケージのサイズを小さくでき、したがって基板実装面積を小さくすることができる。

ここで、スピーカは通常低インピーダンス（数Ω負荷）であり、駆動するにはパワートランジスタを要する。また、スピーカのパワーをＷとすると、第１のスピーカ駆動用の出力用増幅器６６の出力電圧をＶ＋、第２のスピーカ駆動用の出力用増幅器６７の出力電圧をＶ−、外部に接続されたスピーカ６８の負荷をＲＳＰＯＵＴとすると、スピーカのパワーＷは、
Ｗ＝｛（Ｖ＋）−（Ｖ−）｝^２／ＲＳＰＯＵＴ
で表され、出力電圧の２乗に比例する。そのために、中点電位のズレはそのままスピーカの出力パワーに大きく影響する。したがって、中点電位の最適化は必須であり、そのためその他の信号処理系の基準電圧ＶＲＥＦとは別にスピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰを発生させる必要があり、その安定化容量のための端子を別途設ける必要がある。この端子をプリチャージ回路のタイミング信号生成に共用するのである。したがって、この端子をプリチャージ回路のタイミング信号生成のための専用の端子は必要がない。

上記したように、この実施の形態１では、電圧比較器１１は、スピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰと任意の電圧ＶＣとを比較し、最大で約２００ｍｓｅｃの期間プリチャージ回路１２を動作させる。この期間に端子３２の電圧は安定する。

ここで、端子３５にはプリチャージ回路が接続されていないため、スピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰはまだ安定していない。この状態で、制御信号発生器１５から出力される、図２（ｅ）に示すパワーセーブ制御用信号Ｓ３によって、出力用駆動用増幅器６６、６７を動作させると、信号処理回路１３及び出力用増幅器６６、６７の入力（オペアンプの＋側入力）は基準電圧ＶＲＥＦで安定しており、出力用増幅器６６、６７の基準電圧入力（オペアンプの−側入力）はスピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰがまだ安定していない。そのため、その差分ＶＲＥＦ−ＶＲＥＦＳＰなる電圧が、スピーカの出力信号の正相出力端子３６とスピーカの出力信号の逆相出力端子３７からそれぞれ同じ波形として出力される。

ここで、外部に接続されたスピーカ６８はＢＴＬ駆動であるので、ＢＴＬ駆動について簡単に説明する。音声信号入力時は、音声信号入力端子３３から入力された音声信号は信号処理回路１３に入力される。信号処理回路１３から出力された音声信号は、インバータ６５と出力用増幅器６６を通過し、正相の信号として、正相出力端子３６から出力される。もう一方は、出力用増幅器６７を通過し、逆相の信号として逆相出力端子３７から出力される。

したがって、端子３６から出力された音声信号をＶ＋、端子３７から出力された音声信号をＶ−とすれば、外部に接続されたスピーカ６８には結局、（Ｖ＋）−(Ｖ−)という２倍された信号が出力される。しかし、無信号時に、基準電圧ＶＲＥＦが安定しており、スピーカ用基準電圧ＶＲＥＦＳＰのみが過渡的に変化している場合は、上記のように、同様の出力波形が正相出力端子３６と逆相出力端子３７とから出力される（図２（ｆ））。そのため、結局外部に接続されたスピーカ６８は（Ｖ＋）−(Ｖ−)=０となり、ポップノイズは発生しない。逆に、基準電圧ＶＲＥＦが過渡的に変化していると、正相出力端子３６と逆相出力端子３７とからはそれぞれ正相と逆相の信号が出力され、（Ｖ＋）−(Ｖ−)は有限値となるため、ポップノイズが発生する。このポップノイズをなくすには、上記のように、プリチャージ回路を用いて、基準電圧ＶＲＥＦを早く安定させることが重要である。

以上説明したように、このような構成にすることで、タイミング生成用のコンデンサと、スピーカ用基準電圧安定化用コンデンサとを共用することが可能となり、さらなる部品点数の削減と端子数の削減が実現できる。しかも、共用したことによる不都合は生じない。

なお、出力用増幅器５１、第１のスピーカ駆動用増幅器６６、第２のスピーカ駆動用増幅器６７は反転増幅器でも非反転増幅器でも構わない。また、抵抗３、抵抗６に代えて、それぞれ電流源を使用することもできる。

なお、ＢＴＬ出力は、同一のモノラル信号を正相と逆相に分けて、それを抵抗で接続する手法であり、理論上は２倍の出力（４倍の電力）を取り出すことができる。よって、半導体集積回路でＢＴＬ構成を使用する場合は、オーディオスピーカの駆動用あるいは、モータや電源などの駆動用として使用される。

以上説明したように、本発明は、ＢＴＬ出力のスピーカ駆動用増幅器を備えた半導体集積回路について、プリチャージを制御するタイミング信号を生成するコンデンサと、スピーカ用基準電圧安定化用コンデンサとを共用することによって、さらなる部品点数の削減と端子数の削減が可能となる。

本発明の実施の形態１における半導体集積回路の構成を示すブロック図である。（ａ）〜（ｆ）は図１に示す半導体集積回路の各部の電圧波形図である。従来例の半導体集積回路の構成を示すブロック図である。（ａ）〜（ｅ）は図３に示す半導体集積回路の各部の電圧波形図である。プリチャージ回路の一例を示す回路図である。

符号の説明

１、５、８コンデンサ
２、３、４、６、７抵抗
１１電圧比較器
１２プリチャージ回路
１３信号処理回路
１５制御信号発生器
１６電流源
１７スイッチ
２１電源
３１端子
３２端子
３３音声信号入力端子
３４音声信号出力端子
３５端子
３６正相出力端子
３７逆相出力端子
５１出力用増幅器
６１、６２バッファ
６５インバータ
６６、６７出力用増幅器
６８スピーカ
１０１、１００半導体集積回路
３０１基準電圧の配線
３０２スピーカ用基準電圧の配線
Ｓ１スタンバイ制御信号
Ｓ２、Ｓ３パワーセーブ制御信号

Claims

第１の基準電圧を基準として動作する第１の内部回路と、第２の基準電圧を基準として動作する第２の内部回路と、前記第２の基準電圧と所定の電圧とを比較する電圧比較器と、前記電圧比較器による比較結果をもとに前記第２の基準電圧が前記所定の閾値電圧に到達するまでの期間に前記第１の基準電圧を急速に安定電圧まで到達させるプリチャージ回路とを備えた半導体集積回路。
前記第１および第２の基準電圧は第１および第２の基準電圧生成回路によってそれぞれ生成され、前記第１および第２の基準電圧生成回路は第１および第２の基準電圧安定化用コンデンサがそれぞれ付加され、前記プリチャージ回路は前記第１の基準電圧生成回路に対して電流を注入して前記第１の基準電圧安定化用コンデンサを充電することにより前記第１の基準電圧を急速に安定電圧まで到達させる請求項１記載の半導体集積回路。
第１の基準電圧生成回路は、電源電圧を抵抗分圧することにより互いの接続点から前記第１の基準電圧を発生する第１および第２の抵抗の直列回路と、前記第１および第２の抵抗の接続点に接続される前記第１の基準電圧安定化用コンデンサと、前記第１および第２の抵抗の接続点から発生した前記第１の基準電圧を前記第１の内部回路へ供給する第１のバッファとからなり、
第２の基準電圧生成回路は、前記電源電圧を抵抗分圧することにより互いの接続点から前記第２の基準電圧を発生する第３および第４の抵抗の直列回路と、前記第３および第４の抵抗の接続点に接続される前記第２の基準電圧安定化用コンデンサと、前記第３および第４の抵抗の接続点から発生した前記第２の基準電圧を前記第２の内部回路へ供給する第２のバッファとからなる請求項２記載の半導体集積回路。
前記第１の内部回路は、入力された音声信号の信号処理を行う信号処理回路と、前記信号処理回路の出力信号を入力とし前記第１の基準電圧を基準として動作する音声出力用増幅回路とを含み、
前記第２の内部回路は、前記信号処理回路の出力信号を入力とし前記第２の基準電圧を基準として動作するＢＴＬ出力型のスピーカ駆動用増幅回路を含む請求項１記載の半導体集積回路。
前記スピーカ駆動用増幅回路は、前記信号処理回路の出力信号を反転させるインバータと、前記インバータの出力信号と前記第２の基準電圧とが入力される第１のスピーカ駆動用増幅器と、前記信号処理回路の出力信号と前記第２の基準電圧とが入力される第２のスピーカ駆動用増幅器とからなり、前記第１のスピーカ駆動用増幅器の出力端と前記第２のスピーカ駆動用増幅器の出力端との間にスピーカが接続される請求項４記載の半導体集積回路。