JP2007174268A - オーディオアンプ - Google Patents

Abstract

【課題】
簡単な回路構成により左チャンネルの減衰量と右チャンネルの減衰量が等しくなるように補正することができ、ギャングエラーの発生を防ぐことができるオーディオアンプを提供する。
【解決手段】
第１の可変抵抗部、第２の可変抵抗部、第１の補正抵抗部及び第２の補正抵抗部によりホイートストーンブリッジ回路が形成されるように接続され、第１の可変抵抗部と第１の補正抵抗部の間の電位と、第２の可変抵抗部と第２の補正抵抗部の間の電位とが等しくなるように第１の補正抵抗部及び第２の補正抵抗部の抵抗値を調整する調整部とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力されたオーディオ信号を増幅するオーディオアンプに関する。

オーディオ信号を増幅して出力するオーディオアンプは、CD（Compact Disc）プレーヤ等の再生装置から入力されたオーディオ信号の音量をチャンネル毎に調整する音量調整回路を備える。図３は、従来の可変抵抗器を用いた音量調整回路を示す図である。従来のオーディオアンプでは、左右チャンネル毎に図３に示す音量調整回路を備え、左右チャンネルの音量調整回路が連動して同様の動作をするため、図３及び後述する図４では左チャンネルについて説明する。

図３に示す入力端子３１から入力されたオーディオ信号（左チャンネルのオーディオ信号）は、音量調整回路３２に備えられた可変抵抗器３３の固定端子ａに入力される。増幅部３４の前段に接続される音量調整回路３２は、入力されたオーディオ信号を可変抵抗器３３により減衰する。そして、減衰されたオーディオ信号は、可動端子ｃから増幅部３４へ出力される。増幅部３４は、入力されたオーディオ信号を増幅し出力端子へ出力する。なお、図３に示すように、入力端子３１及び可変抵抗器３３の固定端子ｂは接地されている。従来のオーディオアンプでは、図３に示す入力端子３１、音量調整回路３２及び増幅部３４がチャンネル毎に備えられている。

図４は、従来の可変抵抗器を用いた音量調整回路によるオーディオ信号の減衰量を説明する図である。
図４に示す抵抗器４１は、可変抵抗器３３の固定端子ａから可動端子ｃまでの抵抗器を表わしたものであり、抵抗値をＲ４１とする。同様に、抵抗器４２は、可変抵抗器３３の可動端子ｃから固定端子ｂまでの抵抗器を表わしたものであり、抵抗値をＲ４２とする。音量調整回路３２の入力電圧をＶｉ、出力電圧をＶｏとすると、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの関係式は次式（１）のように表わすことができる。
Ｖｏ＝（Ｒ４２／（Ｒ４１＋Ｒ４２））×Ｖｉ ・・・（１）
また、音量調整回路３２の減衰量Ａｖ（ｄＢ）は、上式（１）を用いて次式（２）のように表わすことができる。
Ａｖ＝２０ｌｏｇ１０（Ｖｏ／Ｖｉ）
＝２０ｌｏｇ１０（Ｒ４２／（Ｒ４１＋Ｒ４２） ・・・（２）
図３に示す増幅部３４の利得が一定であり、この利得をＡｐとすると、オーディオアンプの左チャンネルの利得Ａｌは次式のように表わすことができる。
Ａｌ＝Ａｖ＋Ａｐ

従来のオーディオアンプでは、左チャンネルの音量調整回路と右チャンネルの音量調整回路の減衰量が同一であり、左チャンネルの増幅部と右チャンネルの増幅部の利得が同一である。したがって、オーディオアンプから出力される左チャンネルのオーディオ信号の減衰量（音量）と右チャンネルのオーディオ信号の減衰量（音量）は等しい。

しかしながら、従来のオーディオアンプでは、音量調整回路に備えられた可変抵抗器の精度により、左チャンネルの減衰量と右チャンネルの減衰量とが同一にならず、出力される左チャンネルのオーディオ信号の音量と右チャンネルのオーディオ信号の音量に差が生じることがある。このように、オーディオアンプから出力される左右チャンネルのオーディオ信号の音量が等しくならないことをギャングエラーという。このギャングエラーは、特に音量調整回路において減衰量を大きくした場合、つまり、オーディオ信号の音量を小さくした場合に、目立つようになる。

上述したように、従来のオーディオアンプでは、チャンネル毎に音量調整回路が備えられ、各音量調整回路を機械的に操作し可変抵抗器の抵抗値を調整するために、左チャンネルと右チャンネルとで可変抵抗器の抵抗値に差が生じ易くなってしまう。この可変抵抗器の抵抗値のばらつきは、可変抵抗器の抵抗値が小さくなるにつれて顕著になり、音量調整回路の減衰量が大きくなると、ギャングエラーの発生が発生しやすくなる。

一方、従来のオーディオアンプにおいて、左チャンネルの増幅部と右チャンネルの増幅部の利得についてもギャングエラーは発生するが、上述した可変抵抗器によるギャングエラーと比べて非常に小さい。これは、増幅部に負帰還回路を有し、この負帰還回路により負帰還がかけられ増幅部の利得を安定にさせているためである。この増幅部を構成する半導体素子やその他の素子のばらつきは、負帰還回路による負帰還により吸収される。増幅部の利得は、負帰還を構成するオープンループの帰還抵抗値で決定される。

これにより、増幅部を構成する半導体素子やその他の素子のばらつきは、左チャンネル及び右チャンネルのギャングエラーの発生と無関係になる。したがって、従来のオーディオアンプによるギャングエラーが発生は、左右チャンネルにおける音量調整回路の可変抵抗器の抵抗値のばらつきに起因する。

このような、音量調整回路の可変抵抗器の抵抗値のばらつきに起因するギャングエラーの発生を防ぐ技術としては、例えば、特許文献１に開示された技術がある。特許文献１に開示された利得制御装置は、予め記憶部に第１及び第２の可変利得素子の制御信号値が記憶され、ボリウム位置検出部により可変抵抗器からボリウム位置情報を検出し、マイクロコンピュータにより検出したボリウム位置情報に対応する制御信号値を記憶部から読み出し、読み出された制御信号値に基づいて第１及び第２の可変利得素子のばらつきや理想特性との差を補間する制御をすることができる。

特開平９−２４４７４６号公報（第１図）

特許文献１に開示された利得制御装置は、予め可変抵抗器の全てのボリウム位置における制御信号値をサンプルし記憶部に記憶する必要がある。また、可変抵抗器のボリウム位置の分解能が高くなるにつれて、記憶部の記憶容量を大きくする必要があり、制御信号値に基づいて第１及び第２の可変利得素子を制御する制御部（マイクロコンピュータ、複数のＡＤＣ（Analog to Digital Converter）や複数のＤＡＣ（Digital to Analog Converter）を備える）が必要となるため、回路構成が複雑になり製造コストが高くなる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、簡単な回路構成により左チャンネルの減衰量と右チャンネルの減衰量が等しくなるように補正することができ、ギャングエラーの発生を防ぐことができるオーディオアンプを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本願の請求項１記載の発明は、左チャンネル及び右チャンネルから成る２チャンネルのオーディオ信号を増幅するオーディオアンプにおいて、左チャンネルのオーディオ信号を増幅する第１の増幅部と、右チャンネルのオーディオ信号を増幅する第２の増幅部と、前記第１の増幅部の前段に接続された左チャンネルのオーディオ信号の減衰量を調整する第１の可変抵抗部と、前記第２の増幅部の前段に接続された右チャンネルのオーディオ信号の減衰量を前記第１の可変抵抗部と連動して調整する第２の可変抵抗部と、前記第１の可変抵抗部の前段に接続された第１の補正抵抗部と、前記第２の可変抵抗部の前段に接続された第２の補正抵抗部と、前記第１の可変抵抗部、前記第２の可変抵抗部、前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部によりホイートストーンブリッジ回路を構成した場合、前記第１の可変抵抗部と前記第１の補正抵抗部の間の電位と、前記第２の可変抵抗部と前記第２の補正抵抗部の間の電位とが等しくなるように前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部の抵抗値を調整する調整部とを備えることを特徴とする。

また、本願の請求項２記載の発明は、左チャンネル及び右チャンネルから成る２チャンネルのオーディオ信号を増幅するオーディオアンプにおいて、左チャンネルのオーディオ信号を増幅する第１の増幅部と、右チャンネルのオーディオ信号を増幅する第２の増幅部と、前記第１の増幅手段の前段に接続された左チャンネルのオーディオ信号の減衰量を調整する第１の可変抵抗部と、前記第２の増幅手段の前段に接続された右チャンネルのオーディオ信号の減衰量を前記第１の可変抵抗部と連動して調整する第２の可変抵抗部と、前記第１の可変抵抗部の前段に接続された第１の補正抵抗部と、前記第２の可変抵抗部の前段に接続された第２の補正抵抗部と、前記第１の可変抵抗部、前記第２の可変抵抗部、前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部によりホイートストーンブリッジ回路を構成した場合、前記ホイートストーンブリッジ回路の平衡端子間に接続される検出抵抗部と、前記検出抵抗部の端子間の電圧が０Ｖになるよう前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部の抵抗値を調整する調整部とを備えることを特徴とする。

また、本願の請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載のオーディオアンプにおいて、左チャンネルのオーディオ信号の増幅経路と右チャンネルのオーディオ信号の増幅経路との間に複数のスイッチを有し、前記ホイートストーンブリッジ回路は、前記スイッチが全て閉じたとき、前記第１の可変抵抗部、前記第２の可変抵抗部、前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部により構成されることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な回路構成により左チャンネルの減衰量と右チャンネルの減衰量が等しくなるように補正することができ、ギャングエラーの発生を防ぐことができるオーディオアンプを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例であるオーディオアンプの構成を示すブロック図である。図１において、１は入力部、２は補正抵抗部、３は可変抵抗部、４は増幅部、５は出力リレー部、６は出力部、７は入力部、８は補正抵抗部、９は可変抵抗部、１０は増幅部、１１は出力リレー部、１２は出力部、１３は検出抵抗部、１４は調整部、１５は調整用電圧源、１６〜１９はスイッチ部を示す。

図１において、入力部１、補正抵抗部２、可変抵抗部３、増幅部４、出力リレー部５及び出力部６は、本実施例のオーディオアンプに入力された左チャンネル（Lch）のオーディオ信号を増幅する回路（増幅経路）を構成する。また、入力部７、補正抵抗部８、可変抵抗部９、増幅部１０、出力リレー部１１及び出力部１２は、本実施例のオーディオアンプに入力された右チャンネル（Ｒch）のオーディオ信号を増幅する回路（増幅経路）を構成する。

図１に示す入力部１は、本実施例のオーディオアンプに入力されるオーディオ信号のうち、左チャンネルのオーディオ信号を入力する。入力部１は、図１に示すように接地されている。補正抵抗部２は、ギャングエラーを補正するための可変抵抗器であり、第１の補正抵抗部である。可変抵抗部３は、入力部１から補正抵抗部２を介して一方の固定端子から入力された左チャンネルのオーディオ信号の減衰量（音量）を調整する音量調整回路であり第１の可変抵抗部である。可変抵抗部３は、ユーザの音量調整の操作に応じて抵抗値を変化させる。図１に示すように、可変抵抗部３の他方の固定端子は接地されている。

増幅部４は、予め定められた一定の利得で可変抵抗部３から入力される左チャンネルのオーディオ信号を増幅する。出力リレー部５は、図示しない制御部の制御により、増幅部４と出力部６の接続を開閉する。出力部６は、増幅された左チャンネルのオーディオ信号を出力する。

図１に示す入力部７は、本実施例のオーディオアンプに入力されるオーディオ信号のうち、右チャンネルのオーディオ信号を入力する。入力部７は、図１に示すように接地されている。補正抵抗部８は、ギャングエラーを補正するための可変抵抗器であり、第２の補正抵抗部である。可変抵抗部９は、入力部７から補正抵抗部８を介して一方の固定端子から入力された右チャンネルのオーディオ信号の減衰量（音量）を調整する音量調整回路であり第２の可変抵抗部である。可変抵抗部９は、ユーザの音量調整の操作に応じて抵抗値を変化させる。可変抵抗部９は、図１に示すように可変抵抗部９の他方の固定端子は接地されている。ここで、可変抵抗部３及び可変抵抗部９において調整されるオーディオ信号の減衰量は同一である。

増幅部１０は、予め定められた一定の利得で可変抵抗部９から入力される右チャンネルのオーディオ信号を増幅する。出力リレー部１１は、図示しない制御部の制御により、増幅部１０と出力部１２の接続をスイッチにより開閉する。出力部１２は、増幅された右チャンネルのオーディオ信号を出力する。

検出抵抗部１３は、本実施例のオーディオアンプに発生するギャングエラーを検出するための抵抗器である。調整部１４は、補正抵抗部２及び補正抵抗部８の抵抗値を調整する。調整用電圧源１５は、調整部１４が補正抵抗部２及び補正抵抗部８の抵抗値を調整するために用いる電圧源である。スイッチ部１６〜スイッチ部１９は、図示しない制御部の制御によりスイッチを開閉する。

以上のように構成された本実施例のオーディオアンプにおいて、左チャンネル及び右チャンネルのオーディオ信号の減衰量が等しくなるように補正する動作について説明する。
操作部（図示せず）によりギャングエラーを補正する操作がされると、制御部（図示せず）は、スイッチ部１６〜スイッチ部１９のスイッチを閉じてショートさせる制御をする。また、スピーカを保護するため、制御部は、増幅部４と出力部６の接続を断つように出力リレー部５を制御し、同様に、増幅部１０と出力部１２の接続を断つように出力リレー部１１を制御する。なお、この補正をユーザが視聴するときの音量で行なうことにより、視聴時において、この補正により得られる効果が大きくなる。

このとき、図１に示す本実施例のオーディオアンプは、図２に示すホイートストーンブリッジ回路と等価の構成になる。このため、図２に示すホイートストーンブリッジ回路を用いて、本実施例のオーディオアンプにおいて、左右チャンネルのオーディオ信号の減衰量を等しくする補正について説明する。

図２は、本実施例のオーディオアンプの等価回路になるときのホイートストーンブリッジ回路の構成を示す図である。図２において、図１に示す本実施例のオーディオアンプと同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図２に示す抵抗部３ａは、可変抵抗部３のオーディオ信号が入力される固定端子から可動端子までの抵抗器を表わしたものであり、抵抗部３ｂは、可変抵抗部３の可動端子から接地させた固定端子までの抵抗器を表わしたものである。同様に、抵抗部９ａは、可変抵抗部９のオーディオ信号が入力される固定端子から可動端子までの抵抗器を表わしたものであり、抵抗部９ｂは、可変抵抗部９の可動端子から接地させた固定端子までの抵抗器を表わしたものである。また、図２に示すＡ及びＢはホイートストーンブリッジ回路の平衡端子であり、この平衡端子間に検出抵抗部１３が接続されている。

制御部の制御により、本実施例のオーディオアンプが図２に示すホイートストーンブリッジ回路と等価回路の構成になると調整用電圧源１５から電圧が供給され、調整部１４は、検出抵抗部１３の両端の平衡端子Ａ及びＢの電圧が０Ｖになるように、補正抵抗部２及び補正抵抗部８の抵抗値を調整する。検出抵抗部１３の両端の電圧が０Ｖになると、検出抵抗部１３に電流が流れなくなり、ホイートストーンブリッジ回路の平衡端子Ａと平衡端子Ｂの電位が等しくなる。したがって、調整部１４は、ホイートストーンブリッジ回路の平衡端子Ａと平衡端子Ｂの電位が等しくなるように、補正抵抗部２及び補正抵抗部８の抵抗値を調整する。

図２に示すホイートストーンブリッジ回路において、平衡端子Ａと平衡端子Ｂの電位が等しくなるとき、向かい合う抵抗部の抵抗値の積は等しくなり、次式（３）のように表わすことができる。ここで、補正抵抗部２の抵抗値をＲ２、抵抗部３ａの抵抗値をＲ３ａ、抵抗部３ｂの抵抗値をＲ３ｂとし、補正抵抗部８の抵抗値をＲ８、抵抗部９ａの抵抗値をＲ９ａ、抵抗部９ｂの抵抗値をＲ９ｂとする。
（Ｒ２＋Ｒ３ａ）×Ｒ９ｂ＝（Ｒ８＋Ｒ９ａ）×Ｒ３ｂ ・・・（３）
そして、式（３）は、次式（４）のように表わすことができる。
Ｒ３ｂ／（Ｒ２＋Ｒ３ａ＋Ｒ３ｂ）＝Ｒ９ｂ／（Ｒ８＋Ｒ９ａ＋Ｒ９ｂ）・・・（４）

また、図１に示す左チャンネルのオーディオ信号を増幅する回路の入力電圧をＶｌｉ、出力電圧をＶｌｏとすると、式（１）と同様にして次式（５）のように表わすことができる。
Ｖｌｏ＝（Ｒ３ｂ／（Ｒ２＋Ｒ３ａ＋Ｒ３ｂ））×Ｖｌｉ ・・・（５）
左チャンネルのオーディオ信号を増幅する回路の減衰量Ａｌｖ（ｄＢ）は、上式（５）を用いて次式（６）のように表わすことができる。
Ａｌｖ＝２０ｌｏｇ１０（Ｖｌｏ／Ｖｌｉ）
＝２０ｌｏｇ１０（Ｒ３ｂ／（Ｒ２＋Ｒ３ａ＋Ｒ３ｂ）） ・・・（６）

一方、図１に示す右チャンネルのオーディオ信号を増幅する回路の入力電圧をＶｒｉ、出力電圧をＶｒｏとすると、式（１）と同様にして次式（７）のように表わすことができる。
Ｖｒｏ＝（Ｒ９ｂ／（Ｒ８＋Ｒ９ａ＋Ｒ９ｂ））×Ｖｒｉ ・・・（７）
右チャンネルのオーディオ信号を増幅する回路の減衰量Ａｒｖ（ｄＢ）は、上式（７）を用いて次式（８）のように表わすことができる。
Ａｒｖ＝２０ｌｏｇ１０（Ｖｒｏ／Ｖｒｉ）
＝２０ｌｏｇ１０（Ｒ９ｂ／（Ｒ８＋Ｒ９ａ＋Ｒ９ｂ）） ・・・（８）

以上のことより、本実施例のオーディオアンプにおいて、左チャンネルのオーディオ信号の減衰量Ａｌｖと右チャンネルのオーディオ信号の減衰量Ａｒｖは、上式（４）、上式（６）及び上式（８）から等しくなる（Ａｌｖ＝Ａｒｖ）。したがって、調整部１４により、検出抵抗部１３に電流が流れなくなるように、補正抵抗部２及び補正抵抗部８の抵抗値を調整することにより、左チャンネルオーディオ信号と右チャンネルオーディオ信号の減衰量が等しくなるように補正されるので、本実施例のオーディオアンプは、ギャングエラーの発生を防ぐことができる。

調整部１４による補正抵抗部２及び補正抵抗部８の抵抗値を調整が終了すると、制御部は、ショートさせたスイッチ部１６〜スイッチ部１９のスイッチを開く制御をする。また、制御部は、増幅部４と出力部６を接続するように出力リレー部５を制御し、同様に、増幅部１０と出力部１２を接続するように出力リレー部１１を制御する。このようなスイッチ部１６〜スイッチ部１９、出力リレー部５及び出力リレー部１１の接続状態において、本実施例のオーディオアンプは、入力されたオーディオ信号を増幅する通常の動作をする。

上述した本実施例のオーディオアンプは、５．１チャンネル対応のオーディオアンプ等において、左右のフロントチャンネルの回路に適用することができる。

上述したように、本実施例のオーディオアンプは、ギャングエラーの発生の原因となる左右チャンネルの音量調整回路の可変抵抗器の抵抗値のばらつきをホイートストーンブリッジ回路を用いて補正抵抗部２及び補正抵抗部８の抵抗値を調整することにより補正する。このため、本実施例のオーディオアンプは、ホイートストーンブリッジ回路という安価であり、かつ、簡単な回路構成により、左チャンネル及び右チャンネルのオーディオ信号の減衰量を等しくする補正をすることができ、ギャングエラーの発生を防ぐことができる。

本発明の実施例であるオーディオアンプの構成を示すブロック図。 本実施例のオーディオアンプの等価回路のホイートストーンブリッジ回路を示す図。 従来の可変抵抗器を用いた音量調整回路を示す図。 音量調整回路によるオーディオ信号の減衰量を説明する図。

符号の説明

１…入力部、２…補正抵抗部、３…可変抵抗部、４…増幅部、５…出力リレー部、６…出力部、７…入力部、８…補正抵抗部、９…可変抵抗部、１０…増幅部、１１…出力リレー部、１２…出力部、１３…検出抵抗部、１４…調整部、１５…調整用電圧源、１６〜１９…スイッチ部、３１…入力端子、３２…音量調整回路、３３…可変抵抗器、３４…増幅部、４１…抵抗器、４２…抵抗器

Claims (3)

1. 左チャンネル及び右チャンネルから成る２チャンネルのオーディオ信号を増幅するオーディオアンプにおいて、
   左チャンネルのオーディオ信号を増幅する第１の増幅部と、
   右チャンネルのオーディオ信号を増幅する第２の増幅部と、
   前記第１の増幅部の前段に接続された左チャンネルのオーディオ信号の減衰量を調整する第１の可変抵抗部と、
   前記第２の増幅部の前段に接続された右チャンネルのオーディオ信号の減衰量を前記第１の可変抵抗部と連動して調整する第２の可変抵抗部と、
   前記第１の可変抵抗部の前段に接続された第１の補正抵抗部と、
   前記第２の可変抵抗部の前段に接続された第２の補正抵抗部と、
   前記第１の可変抵抗部、前記第２の可変抵抗部、前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部によりホイートストーンブリッジ回路を構成した場合、
   前記第１の可変抵抗部と前記第１の補正抵抗部の間の電位と、前記第２の可変抵抗部と前記第２の補正抵抗部の間の電位とが等しくなるように前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部の抵抗値を調整する調整部とを備えることを特徴とするオーディオアンプ。
2. 左チャンネル及び右チャンネルから成る２チャンネルのオーディオ信号を増幅するオーディオアンプにおいて、
   左チャンネルのオーディオ信号を増幅する第１の増幅部と、
   右チャンネルのオーディオ信号を増幅する第２の増幅部と、
   前記第１の増幅手段の前段に接続された左チャンネルのオーディオ信号の減衰量を調整する第１の可変抵抗部と、
   前記第２の増幅手段の前段に接続された右チャンネルのオーディオ信号の減衰量を前記第１の可変抵抗部と連動して調整する第２の可変抵抗部と、
   前記第１の可変抵抗部の前段に接続された第１の補正抵抗部と、
   前記第２の可変抵抗部の前段に接続された第２の補正抵抗部と、
   前記第１の可変抵抗部、前記第２の可変抵抗部、前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部によりホイートストーンブリッジ回路を構成した場合、前記ホイートストーンブリッジ回路の平衡端子間に接続される検出抵抗部と、
   前記検出抵抗部の端子間の電圧が０Ｖになるよう前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部の抵抗値を調整する調整部とを備えることを特徴とするオーディオアンプ。
3. 請求項１又は請求項２記載のオーディオアンプにおいて、
   左チャンネルのオーディオ信号の増幅経路と右チャンネルのオーディオ信号の増幅経路との間に複数のスイッチを有し、
   前記ホイートストーンブリッジ回路は、前記スイッチが全て閉じたとき、前記第１の可変抵抗部、前記第２の可変抵抗部、前記第１の補正抵抗部及び前記第２の補正抵抗部により構成されることを特徴とするオーディオアンプ。

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