JP2007312404A - リミッタ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】レベル制御回路の出力信号のレベルを制限するためのリミッタ回路が不可欠となる。
【解決手段】一定電圧出力を電流(I)に変換するための電流変換手段(18,19,20)、前記電流変換手段からの電流を基準電圧(V)に対して所定の値だけ増減した電圧に変換するための電圧変換手段(21,22,23)、及び前記基準電圧に対して増減したそれぞれの電圧を直接的に帰還しリミッタ電圧として出力する差動増幅手段(24,25,26,27)を備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、携帯電話、ポケットベル、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）などの携帯端末に用いられ、振動や音声によって呼び出しを行うための電気−機械−音響変換器に好適なリミッタ回路に関する。

近年、電気通信事業者の競争激化による通話料金の低価格化に伴い、携帯電話、ポケットベル、ＰＨＳなどの携帯端末の市場が急速に拡大している。このような市場の拡大に応じて、携帯端末のセットメーカー各社も新製品を次々と投入し、シェアの拡大にしのぎを削っている。その最たるものが携帯端末の小型軽量化であり、１ｍｍのサイズや１グラムの重さもおろそかにできない競争となっている。また、音声だけでなく振動で呼び出すためのバイブ機能や、着信をメロディーで知らせるなどの呼び出し音声の多様化、拡声機能などの様々な機能を携帯端末に付加することも、シェアの拡大のためには必要不可欠なことである。しかしながら、上述の各機能のための素子や部品等を個別に携帯端末に内蔵した場合には、その小型軽量化を妨げるため、携帯端末では複数の機能を実現できる統合化された素子や部品等が要望されていた。このような要望に応じたものとして、振動機能のためのバイブ素子と、呼び出し機能のためのベル素子、及び受話音のためのサウンダ素子を統合した電気−機械−音響変換素子（以下、”バイブサウンダ”という、（登録商標、松下電器産業株式会社））が開発・実用化されている。
このようなバイブサウンダは、その入力信号の周波数を変更することにより、上述のバイブ素子、ベル素子、及びサウンダ素子の少なくとも１つの素子として動作するよう構成されている。バイブサウンダには、その振動を検知して、自励的に増幅しバイブ素子として駆動するためのレベル制御回路が接続されている。

図１０と図１１とを用いて、まずバイブサウンダについて具体的に説明する。
図１０はバイブサウンダの概略構成を示す説明図であり、図１１は図１０に示したバイブサウンダの周波数特性を示すグラフである。

図１０において、バイブサウンダは、開口した開口部を一端部に有し、支持部材を構成する素子本体４１、前記素子本体４１にサスペンション４６を介して取り付け支持された振動板４２、及び前記振動板４２に固定され、入力した入力信号（電気信号）に基づき振動及びまたは音声を発生するためのボイスコイル４３を備えている。バイブサウンダは、上記ボイスコイル４３に対向して配置された磁気回路部４５と、その磁気回路部４５に固着された所定の重量をもつ付加質量４４とが設けられている。

このバイブサウンダが在来のスピーカーと最も異なる点は、磁気回路部４５が素子本体４１に固定されておらずに、サスペンション４６によって中空に浮いた状態で支持されている点である。この磁気回路部４５には、所定の付加質量４４が取り付けられ、一定周波数の電気信号をボイスコイル４３に入力することにより、磁気回路部４５自身が共振して振動を外部に伝播し出力するよう構成されている。

詳細にいえば、バイブサウンダでは、１５０Ｈｚ前後の周波数が上記一定周波数として設定されている。この設定された１５０Ｈｚ前後の周波数では、振動板４２はそのサイズに規制されて音声として発音されるのではなく磁気回路部４５の共振によるバイブサウンダ自身の振動のみが外部に出力される。従って、バイブサウンダでは、１５０Ｈｚ前後の入力信号に対しては、振動出力のみが得られる。また、１ｋＨｚから１０ｋＨｚ付近までの周波数帯域をもつ音声信号を含んだ入力信号に対しては、バイブサウンダはそのまま音声信号として出力するよう構成されている。

さらに、バイブサウンダでは、図１１の波形５０に示すように、付加質量４４のバラツキや構造のバラツキにより、最大振動が得られる共振ピーク周波数ｆ０は非常に尖鋭なうえ１４０Ｈｚから１６０Ｈｚの間の範囲内のバラツキを持っている。それゆえ、バイブサウンダでは、最大振動を得るためにはボイスコイル４３への入力信号の一定周波数を上記共振ピーク周波数ｆ０に合わせ込む必要がある。

次に、上述のバイブサウンダと従来のレベル制御回路とを用いた電気−機械−音響変換器について、図１２を用いて具体的に説明する。図１２は、従来のレベル制御回路を用いた電気−機械−音響変換器の具体例の構成を示すブロック回路図である。

図１２において、電気−機械−音響変換器は、音声信号を入力するための入力端子５１、Ａ端及びＢ端を備えた切換スイッチ５２、及び前記切換スイッチ５２に順次接続された駆動アンプ５３とバイブサウンダ５４を備えている。電気−機械−音響変換器には、バイブサウンダ５４の前面に設置された誘導コイル５５と、その誘導コイル５５に増幅器５６を介して接続された従来のレベル制御回路５７とが設けられている。この従来のレベル制御回路５７は、図１１に示した共振ピーク周波数ｆ０を中心とした周波数帯域の周波数を検出周波数として設定した周波数検出器を含んで構成されたものであり、バイブサウンダ５４を振動させるための振動信号を出力する。

この電気−機械−音響変換器では、切換スイッチ５２をＢ端に接続している場合、入力端子５１は外部から音声信号、例えば受話音やベル音を入力する。その入力した音声信号は、駆動アンプ５３を経てバイブサウンダ５４から音声出力として出力される。

一方、切換スイッチ５２をＡ端に接続している場合、電気−機械−音響変換器は、既存の振動用の発振器に代えて、増幅器５６と周波数検出器を含む電気回路が自己の回路内に有する熱雑音等のノイズを用いて振動出力を得ている。詳細には、熱雑音等のノイズには、広範囲の帯域周波数の周波数成分が含まれているが、音声信号の信号成分に比べて一般的に低レベルである。このため、切換スイッチ５２をＡ端に接続すると、上記のようなノイズは増幅器５６により増幅された後、従来のレベル制御回路５７によってその中から共振周波数の成分が検出される。従来のレベル制御回路５７は、検出した共振周波数を含んだ振動信号を駆動アンプ５３を介してバイブサウンダ５４のボイスコイル４３（図１０）に出力する。これにより、バイブサウンダ５４では、ボイスコイル４３と磁気回路部４５（図１０）との間で電磁力及びその反力による磁気変動が発生する。

誘導コイル５５は、上記磁気変動に応じた起電力を発生して、その起電力による電圧信号を増幅器５６に出力する。増幅器５６は、誘導コイル５５からの電圧信号を増幅し従来のレベル制御回路５７に出力する。従来のレベル制御回路５７は、上記のような周波数検出を行って、自励的に増幅した振動信号を駆動信号としてバイブサウンダ５４に出力する。

このように、従来のレベル制御回路５７は、バイブサウンダ５４を駆動するための帰還ループを構成して、そのバイブサウンダ５４の共振ピーク周波数ｆ０のバラツキに関係なく、最大振動の共振ピーク周波数ｆ０に自動的に引き込んで駆動信号をバイブサウンダ５４に出力していた。

上記のような従来のレベル制御回路を用いた場合、バイブサウンダへの入力信号のレベル、すなわちバイブサウンダの駆動信号のレベルを当該バイブサウンダの定格入力レベルに精度よくあわせることができずに、安定した振動出力を得られないことがあった。詳細にいえば、従来のレベル制御回路に入力する信号が駆動対象のバイブサウンダのバラツキやバイブサウンダの保持状態などにより、大きく変化することがあった。このため、従来のレベル制御回路は、駆動信号のレベルを上述の定格入力レベルにあわせることができなかった。その結果、例えば駆動信号のレベルがバイブサウンダの定格入力レベルを超えた場合、バイブサウンダは過振動となり、その磁気回路部がボイスコイルに接触して、異音を発生するという問題点があった。また、逆に、駆動信号のレベルが上記定格入力レベルより低い場合、十分な振動が得られないという問題点を生じた。それゆえ、従来のレベル制御回路を用いた場合、駆動信号のレベルを定格入力レベルに一致させるために、駆動対象のバイブサウンダ毎に調整を行う必要があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電気−機械−音響変換素子（バイブサウンダ）毎に駆動信号のレベルを調整することなく、当該素子自身の共振ピーク周波数において極めて安定した振動出力を効率よく得ることができるレベル制御回路が必要となり、そのためには、レベル制御回路の出力信号のレベルを制限するためのリミッタ回路が不可欠となる。

本発明のリミッタ回路は、一定電圧出力を電流に変換するための電流変換手段と、前記電流変換手段からの電流を基準電圧に対して所定の値だけ増減した電圧に変換するための電圧変換手段と、前記基準電圧に対して増減したそれぞれの電圧を直接的に帰還しリミッタ電圧として出力する差動増幅手段とを備えている。

このように構成することにより、基準電圧に対して所定の値だけ増減した範囲内の電圧をリミッタ電圧として出力して制限することができる。

以下、本発明のリミッタ回路の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、従来例との比較を容易なものとするために、図１０に示したバイブサウンダの駆動信号のレベルを制御するためのレベル制御回路及びリミッタ回路を構成した場合を例示して説明する。

《実施例１》
図１は、本発明のリミッタ回路の１実施例であるレベル制御回路の構成を示すブロック回路図である。
図１において、本実施例１のレベル制御回路は、入力端子１、前記入力端子１に接続された自動レベル制御回路（以下、”ＡＬＣ回路”という）５、前記ＡＬＣ回路５に接続された第１のローパスフィルタ（以下、”第１のＬＰＦ”という）９、及び前記第１のＬＰＦ ９に接続され、当該レベル制御回路に接続されたバイブサウンダに駆動信号を出力するための出力端子２を備えている。本実施例１のレベル制御回路には、上記ＡＬＣ回路５と第１のＬＰＦ ９との間のリミットポイントＬＰ ８に接続され、ＡＬＣ回路５の出力信号のレベルを所定の範囲内に制限するためのリミッタ回路６と、そのリミッタ回路６でのリミットレベルを規定するためのバンドギャップ回路７とが設けられている。入力端子１には、図１２に示した従来例のものと同様に、熱雑音等のノイズ、及びこのノイズを自励的に増幅した振動信号が入力信号として入力される。尚、上述の説明以外に、例えば図１１に示した共振ピーク周波数ｆ０（例えば、１５０Ｈｚ）を含んだ振動信号を入力信号として入力端子１に入力する構成でもよい。

ＡＬＣ回路５は、上記入力端子１に接続された電圧制御型の増幅回路（以下、”ＶＣＡ回路”という）３、及び前記ＶＣＡ回路３の出力端に接続され、そのＶＣＡ回路３を制御するための検波回路４を備えている。検波回路４は、ＶＣＡ回路３から駆動信号として出力される信号のレベルを検波して、そのＶＣＡ回路３に制御信号を出力する。詳細にいえば、検波回路４には、当該レベル制御回路の駆動対象であるバイブサウンダの定格入力レベルＶ０に対して高めの検波レベルＶｄが設定されている。検波回路４は、設定された検波レベルＶｄ以上のレベルをもつ信号がＶＣＡ回路３から出力されると、そのＶＣＡ回路３での増幅率を抑えるよう指示する制御信号を生成し出力する。これにより、ＡＬＣ回路５に入力する入力信号のレベルが所定の入力レベルＶin以上であるとき、ＶＣＡ回路３での増幅率が抑えられ、駆動信号として出力する信号のレベルも抑えられて出力される。

リミッタ回路６は、バンドギャップ回路７の電圧出力を電圧−電流変換した電流を用いて、予め設定された上述の定格入力レベルを電流−電圧変換し、ＡＬＣ回路５からの出力信号のレベルが電流−電圧変換した定格入力レベルに対して所定の範囲内のレベル差（デシベル）に収まるよう制限している。具体的には、リミッタ回路６は、後に詳述するように、リミッタポインタＬＰ ８に制御信号を出力して、ＡＬＣ回路５の出力信号のレベルを制限している。

尚、発明者等の実験によれば、図１０に示したバイブサウンダでは、レベル制御回路がそのバイブサウンダの定格入力レベルに対して、±１ｄＢ以内の信号を駆動信号として出力した場合、［発明が解決しようとする課題］の欄に記載した異音の発生や振動できないという問題点の発生を完全に防いで、効率よくバイブサウンダを振動させることができた。したがって、本実施例１のレベル制御回路を用いて、例えば図１２に示したようにバイブサウンダ、駆動アンプ、誘導コイル、及び増幅器を接続し、そのバイブサウンダを自励的に振動するための帰還ループによって電気−機械−音響変換器を構成した場合、リミッタ回路６がＡＬＣ回路５の出力信号のレベルを上述の定格入力レベルに対して、±１ｄＢ以内の範囲内の値に制限するよう構成すればよい。

さらに、発明者等の実験によれば、上記のような電気−機械−音響変換器を構成した場合、その電気−機械−音響変換器内のレベル制御回路に入力する入力信号のレベルは２０ｄＢ程度変化することが分かった。具体的にいえば、誘導コイルでの発生電圧は、同一の振動数でバイブサウンダを振動した場合でも、バイブサウンダのバラツキによって±６ｄＢ程度の幅で変化し増幅器を経てレベル制御回路に出力された。さらに、バイブサウンダの周辺環境の変化、具体的にはバイブサウンダの保持状態が、例えば強く固定された状態や紐でつるされたような全く固定されていない状態では、レベル制御回路に入力する入力信号は１０ｄＢ以上変化した。このため、上記のような電気−機械−音響変換器を構成した場合、レベル制御回路では、レベルが２０ｄＢ以上変化する入力信号を考慮する必要があることが分かった。

本実施例１のレベル制御回路では、ＡＬＣ回路５は、上記のように、入力信号のレベルが入力レベルＶin以上である場合、ＶＣＡ回路３での増幅率を抑えて制御した信号を出力するよう構成している。これにより、本実施例１のレベル制御回路では、入力信号のレベルが２０ｄＢ以上変化した場合でも、ＡＬＣ回路５によって制御した信号を駆動信号として出力することができ、さらにリミッタ回路６により上記の±１ｄＢ以内のレベル差に抑えることができる。その結果、本実施例１のレベル制御回路は、たとえ当該レベル制御回路に入力する入力信号のレベルが大きく変化したとしても、上記駆動信号のレベルをバイブサウンダの定格入力レベルに精度よくあわせることができる。

さらに、上記ＡＬＣ回路５では、大振幅の入力信号を入力した場合や入力信号のレベルが急に低レベルに変化した場合でも、出力信号のレベルを自動的、かつ適正に制御して出力するよう構成している。具体的にいえば、図２の（ａ）及び図２の（ｂ）において、一般的な音声回路に用いられるＡＬＣ回路では、大振幅の入力信号を入力したあと出力信号が制御されるまでの時間、いわゆるアタックタイムｔａの設定時間は、実使用上違和感のないように、約１〜数msecに設定されている。また、入力信号のレベルが急に低レベルとなった時点からリニアに変化する出力信号が得られるまでの時間、いわゆるリカバータイムｔｒの設定時間は、実使用上違和感のないように、約１sec以上に設定されている。

しかしながら、携帯端末用のバイブサウンダに用いる場合、上述の設定時間ではバイブサウンダの周辺環境が変化したとき当該バイブサウンダを正常に振動させることはできない。詳細には、例えばバイブサウンダの保持状態が強く固定された状態や紐でつるされたような全く固定されていない状態では、上記のように、入力信号のレベルは１０ｄＢ以上変化する。このため、入力信号のレベルが急に低レベルになった場合、上記の約１sec以上のリカバータイムｔｒでは、約１sec以上の間、振動が微弱になってしまう。それゆえ、ＡＬＣ回路５では、リカバータイムｔｒを約１００msecに設定している。これにより、本実施例１のレベル制御回路では、入力信号のレベルが急に低レベルに変化した場合でも、出力信号のレベルを自動的、かつ適正に制御して駆動信号として出力することができる。また、大振幅の入力信号を入力した場合、バイブサウンダに過大入力とならないよう出来るだけ早く検波する必要がある。それゆえ、ＡＬＣ回路５では、アタックタイムｔａを約１０msec以下に設定している。これにより、本実施例１のレベル制御回路では、大振幅の入力信号を入力した場合でも、出力信号のレベルを自動的、かつ適正に制御して駆動信号として出力することができる。

以下、本実施例１のレベル制御回路の動作について、図１、図３、及び図４を参照して具体的に説明する。
図３は、図１に示したＡＬＣ回路の入出力特性を示すグラフである。図４の（ａ）は図１に示したリミッタ回路に制限された後のＡＬＣ回路の出力信号の波形を示す波形図であり、図４の（ｂ）は図１に示した第１のＬＰＦの出力信号の波形を示す波形図である。

本実施例１のレベル制御回路では、その入力端子１に入力信号が入力されると、入力信号はその入力信号のレベルに応じて、ＶＣＡ回路３により増幅され、出力される。詳細には、入力信号のレベルが所定の入力レベルＶin以上である場合、検知回路４は、上述したように、ＶＣＡ回路３に制御信号を出力して、ＶＣＡ回路３での増幅率を抑える。これにより、入力信号のレベルが所定の入力レベルＶin以上である場合、ＡＬＣ回路５からの出力信号の出力レベルは、図３の波形３１で示すように、入力レベルがＶin未満のものに比べて抑えられて出力される。但し、同波形３１の右上がりの傾きで示すように、ＡＬＣ回路５はその出力信号の出力レベルを一定にするのではなく、入力レベルＶin以上の場合でも入力レベルの大きさに応じて出力レベルを大きくし出力している。このため、ＡＬＣ回路５だけでは、バイブサウンダの定格入力レベルに対して、所定の範囲内のレベル差（デシベル）に抑えることはできない。具体的には、ＡＬＣ回路５だけでは、例えば同図のＶlimitで示す制限レベル以下に出力信号の出力レベルを抑えることはできないが、ＡＬＣ回路５は入力レベルＶin以上の幅広い入力レベルをもつ入力信号に対して、制御した出力信号を出力することができる。

次に、ＡＬＣ回路５から出力された出力信号は、そのレベルがリミッタポイントＬＰ ８に入力されるリミッタ回路６からの制御信号によって所定の範囲内の値に抑えられて第１のＬＰＦ ９に出力される。続いて、第１のＬＰＦ ９は、リミッタ回路６によって制限された出力信号を入力し、その入力した出力信号に含まれる所定の周波数以上の周波数成分を除いて、出力端子２に出力する。

具体的には、リミッタ回路６により制限されたＡＬＣ回路５の出力信号は、図４の（ａ）の波形３２で示すように、矩形波に近い波形をもつものであり、上記共振ピーク周波数ｆ０の奇数次の高調波成分を多く含んでいる。一方、駆動対象のバイブサウンダの周波数特性は、図１１に示したように、共振ピーク周波数ｆ０に尖鋭なピークをもつが、その共振ピーク周波数ｆ０以上の周波数でも出力レベルが右上がりで高くなっている。このため、上述の高調波成分を含んだ駆動信号がバイブサウンダに入力されると、バイブサウンダは共振ピーク周波数ｆ０で振動するだけでなく、高調波成分によって異音、いわゆるビート音を発生する。また、バイブサウンダは、図１０に示したように、共振ピーク周波数ｆ０以上の周波数でもその出力レベルは右上がりである。このため、入力される駆動信号に上記のような高調波成分が含まれている場合でも共振ピーク周波数ｆ０と同等の出力レベルに達する。このように、駆動信号に高調波成分が含まれている場合、自励発振の帰還ループ（電気−機械−音響変換器）が上記高調波成分の周波数で安定し音声を出力して、振動出力を効率よく得ることができない。それゆえ、本実施例１のレベル制御回路では、第１のＬＰＦ ９が上記共振ピーク周波数ｆ０の少なくとも第３高調波成分以上の周波数成分を除去して、図４の（ｂ）の波形３３で示す出力信号をバイブサウンダの駆動信号として出力端子２に出力する。これにより、バイブサウンダでは、音声を出力することなく、駆動信号によって効率よく振動することができる。

以上のように、本実施例１のレベル制御回路は、ＡＬＣ回路５が駆動信号として出力する信号のレベルを検波して、制御信号を出力する検波回路４と、前記検波回路４からの制御信号に基づいて、入力した入力信号を増幅し出力するＶＣＡ回路３とを備えている。リミッタ回路６は、上記ＡＬＣ回路５の出力信号のレベルを所定の範囲内に制限している。さらに、本実施例１のレベル制御回路では、第１のＬＰＦ ９が上記リミッタ回路６により制限された出力信号を入力して、その出力信号から駆動対象のバイブサウンダの共振ピーク周波数の少なくとも第２高調波成分以上の周波数成分を除去し駆動信号として出力している。これにより、本実施例１のレベル制御回路は、たとえ当該レベル制御回路に入力する入力信号のレベルが大きく変化したとしても、上記駆動信号のレベルをバイブサウンダの定格入力レベルに精度よくあわせることができ、接続されるバイブサウンダ毎に駆動信号のレベルを調整することなく、当該バイブサウンダ自身の共振周波数において極めて安定した振動出力を効率よく得ることができる。

《実施例２》
図５は、本発明のリミッタ回路の実施例２であるレベル制御回路の構成を示すブロック回路図である。この実施例では、レベル制御回路の構成において、ＶＣＡ回路と検波回路との間に、ＶＣＡ回路からの出力信号を入力して、その出力信号から所定の周波数以上の周波数成分を除去し検波回路に出力するための第２のフィルタ手段を設けた。それ以外の各部は、実施例１のものと同様であるのでそれらの重複した説明は省略する。

図５に示すように、本実施例２のレベル制御回路では、第２のローパスフィルタ（以下、”第２のＬＰＦ”という）１０がＡＬＣ回路５’内でＶＣＡ回路３と検波回路４との間に接続されている。この第２のＬＰＦ １０は、ＶＣＡ回路３からの出力信号を入力して、その出力信号から所定の周波数以上の周波数成分を除去して検波回路４に出力している。これにより、本実施例２のレベル制御回路では、検波回路４が上記所定の周波数以上の周波数成分からなる信号を入力した場合、検波回路４の動作を停止することができる。したがって、本実施例２のレベル制御回路では、第２のＬＰＦ １０での所定の周波数（カットオフ周波数）として、例えばバイブサウンダの共振ピーク周波数ｆ０よりも大きい周波数（例えば、４５０Ｈｚ）を設定することにより、その共振ピーク周波数ｆ０よりも大きい周波数成分からなる信号で検波回路４が誤動作することを防止することができる。さらに、本実施例２のレベル制御回路を用いて電気−機械−音響変換器を構成した場合、その電気−機械−音響変換器での自励発振に遅れを生じることなく直ちにバイブサウンダを振動させることができる。

ここで、図６を用いて、本実施例２のレベル制御回路の上記効果について、具体的に説明する。図６は、図５に示したレベル制御回路を用いた電気−機械−音響変換器の具体例の構成を示すブロック回路図である。

図６において、本実施例２のレベル制御回路１１は、その入力端子１（図５）及び出力端子２（図５）が増幅器１７の出力端及び切換スイッチ１３のＡ端にそれぞれ接続されている。このレベル制御回路１１を用いた電気−機械−音響変換器では、切換スイッチ１３をＡ端に接続した場合、当該レベル制御回路１１、バイブサウンダ１５、駆動アンプ１４、誘導コイル１６、及び増幅器１７により、バイブサウンダ１５を自励的に振動（自励発振）するための帰還ループが構成される。尚、入力端子１２には、外部の信号発生装置が接続され、バイブサウンダ１５を駆動して、音声を出力するための音声信号が少なくとも入力される。

この電気−機械−音響変換器では、切換スイッチ１３をＢ端に接続している場合でも、Ａ端に接続している場合と同様に、バイブサウンダ１５の前面に設置された誘導コイル１６が起電力を発生して、その起電力による信号を増幅器１７に出力する。増幅器１７は誘導コイル１６からの信号を増幅して、レベル制御回路１１はその増幅された信号を入力する。このとき、切換スイッチ１３はＢ端に接続されているため、帰還ループが構成されずに自励発振は行われない。

しかしながら、上述の増幅された信号のレベルが検波回路４（図５）に設定された検波レベルＶｄ以上である場合、検波回路４が動作しＶＣＡ回路３（図５）の出力レベルを制御しようとする。このとき、切換スイッチ１３をＡ端に切り換えて自励発振を行おうとしても、もし第２のＬＰＦ １０（図５）をＶＣＡ回路３と検波回路４との間に設けていない場合、ＡＬＣ回路５’（図５）に設定されたリカバータイムｔｒの設定時間（例えば、約１００msec）だけ自励発振が遅れることとなる。つまり、もし第２のＬＰＦ １０をＡＬＣ回路５’内に設けていない場合、Ｂ端からＡ端に切り換えられると、ＡＬＣ回路５’に入力する入力信号のレベルが急に低レベルなものとなり、リカバータイムｔｒの設定時間の間、自励的に増幅した振動信号を出力できないこととなる。
これに対して、上記のように、例えば第２のＬＰＦ １０での所定の周波数としてバイブサウンダ１５の共振ピーク周波数ｆ０よりも大きい周波数を設定することにより、その共振ピーク周波数ｆ０よりも大きい周波数成分からなる信号で検波回路４が誤動作することを防止することができる。その結果、本実施例２のレベル制御回路１１では、切換スイッチ１３をＢ端に接続している間は検波回路４を停止することができ、さらに切換スイッチ１３がＡ端に切り換えられると、リカバータイムｔｒの設定時間に関係なく自励発振を直ちに行うことができる。

以上のように、本実施例２のレベル制御回路１１では、ＶＣＡ回路３と検波回路４との間に、ＶＣＡ回路３からの出力信号を入力して、その出力信号から所定の周波数以上の周波数成分を除去し検波回路４に出力するための第２のＬＰＦ １０を設けている。これにより、本実施例２のレベル制御回路１１では、検波回路４が上記所定の周波数以上の周波数成分からなる信号を入力した場合、検波回路４の動作を停止して、上記信号による誤動作を防止することができる。さらに、本実施例２のレベル制御回路を用いて電気−機械−音響変換器を構成した場合、その電気−機械−音響変換器での自励発振に遅れを生じることなく直ちにバイブサウンダ１５を振動させることができる。

《実施例３》
図７は、本発明のリミッタ回路の実施例３であるレベル制御回路を用いた電気−機械−音響変換器の具体例の構成を示すブロック回路図である。この実施例では、レベル制御回路の構成において、当該レベル制御回路がバイブサウンダを駆動して音声及び振動をそれぞれ生じるための音声信号及び振動信号をミックスした合成信号を入力したとき、第２のＬＰＦがその入力した合成信号から振動信号を抽出し出力するよう構成した。それ以外の各部は、実施例２のものと同様であるのでそれらの重複した説明は省略する。

図７に示すように、本実施例３のレベル制御回路１１’を用いた電気−機械−音響変換器では、図６に示したものと異なり、切換スイッチが設けられておらず、バイブサウンダ１５を自励発振するための帰還ループが常に構成されている。このため、駆動アンプ１４には、実施例２のものと異なり、入力端子１２から入力された音声信号と、レベル制御回路１１’で制御されたバイブサウンダ１５を振動するための振動信号とがミックスされて、合成信号として入力される。また、誘導コイル１６では音声信号と振動信号の両方の信号により発生した起電力が生じて、その起電力による信号が増幅器１７を経てレベル制御回路１１’に入力される。つまり、この電気−機械−音響変換器では、レベル制御回路１１’の入力端子１（図５）には音声信号と振動信号とをミックスした合成信号による入力信号が入力される。

レベル制御回路１１’の出力側には、図５に示したように第１のＬＰＦ ９が設けられているため、音声信号の周波数成分は第１のＬＰＦ ９により除去される。その結果、レベル制御回路１１’の出力信号は、共振ピーク周波数ｆ０（図１０）付近の周波数成分だけを含んだ振動信号となる。

しかしながら、入力信号には、上記のように、音声信号がミックスされている。このため、もし第２のＬＰＦ １０（図５）をＶＣＡ回路３（図５）と検波回路４（図５）との間に設けていない場合、検波回路４は入力した音声信号により動作して、バイブサウンダ１５を十分に振動させることができないことが生じる。詳細にいえば、音声信号のレベルが上記振動信号のものより大きい場合、検波回路４は音声信号のレベルを検波して、ＡＬＣ回路５’（図５）の出力信号のレベルを抑えてしまう。その結果、バイブサウンダ１５への出力信号のレベルがその定格入力レベルよりも低下して、十分な振動が得られないこととなる。

これに対して、第２のＬＰＦ １０では、例えば所定の周波数としてバイブサウンダ１５の共振ピーク周波数ｆ０よりも大きい周波数（例えば、４５０Ｈｚ）を設定している。この設定された周波数は、音声信号の周波数帯域（１ｋＨｚから１０ｋＨｚ付近までの周波数）に比べて十分に小さい値であるので、音声信号は第２のＬＰＦ １０により除去される。これにより、本実施例３のレベル制御回路１１’では、入力した合成信号のうち、振動信号の周波数成分だけを第２のＬＰＦ １０から検波回路４に出力することができる。その結果、バイブサウンダ１５への出力信号のレベルを定格入力レベルにあわせることができ、バイブサウンダ１５を十分に振動させ、かつ音声を出力させることができる。

以上のように、本実施例３のレベル制御回路１１’は、第２のＬＰＦ １０での所定の周波数として、例えば音声信号の周波数帯域よりも十分に小さく、バイブサウンダの共振ピーク周波数ｆ０よりも大きい周波数を設定している。これにより、本実施例３のレベル制御回路１１’では、当該レベル制御回路１１’に音声信号が入力した場合でも、その音声信号によって検波回路４が誤動作することを防止できる。さらに、当該レベル制御回路１１’に音声信号と振動信号とをミックスした合成信号を入力した場合でも、第２のＬＰＦ １０が振動信号だけを抽出して、検波回路４に出力している。これにより、バイブサウンダ１５への出力信号のレベルを定格入力レベルにあわせることができ、バイブサウンダ１５を十分に振動させ、かつ音声を出力させることができる。

《実施例４》
図８は、本発明のリミッタ回路の実施例４であるレベル制御回路の構成を示すブロック回路図である。この実施例では、レベル制御回路の構成において、リミッタ回路が第２のＬＰＦからの出力信号のレベルを所定の範囲内に制限して、第１のＬＰＦに出力するよう構成した。それ以外の各部は、実施例２のものと同様であるのでそれらの重複した説明は省略する。

図８に示すように、本実施例４のレベル制御回路では、第２のＬＰＦ １０がリミッタポイントＬＰ ８を経て第１のＬＰＦ ９に直接的に接続されている。つまり、本実施例４のレベル制御回路では、リミッタ回路６は第２のＬＰＦ １０からの出力信号のレベルを所定の範囲内に制限して、第１のＬＰＦ ９に出力している。ＡＬＣ回路５”内では、第２のＬＰＦ １０は検波回路４に接続されている。この第２のＬＰＦ １０には、実施例２のものと同様に、所定の周波数として、例えばバイブサウンダの共振ピーク周波数ｆ０よりも大きい周波数が設定されている。これにより、本実施例４のレベル制御回路では、実施例２のものと同様に、検波回路４が所定の周波数以上の周波数成分で誤動作することを防止することができる。さらに、実施例３のものと同様に、検波回路４が音声信号によって誤動作することを防止することができる。

尚、上述の実施例１〜４の各説明では、出力端子２に第１のＬＰＦ ９を接続した構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リミッタ回路６により制限された出力信号からバイブサウンダ（電気−機械−音響変換素子）の共振ピーク周波数の少なくとも第２高調波成分以上の周波数成分を除去し駆動信号として出力できるフィルタ手段であればよい。具体的には、第１のＬＰＦ ９に代えてバンドパスフィルタを、第１のフィルタ手段として出力端子２に接続する構成でもよい。

また、上述の実施例２〜４の各説明では、ＶＣＡ回路３に第２のＬＰＦ １０を接続した構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＶＣＡ回路３からの出力信号を入力して、その出力信号から所定の周波数以上の周波数成分を除去し検波回路４に出力できるフィルタ手段であればよい。具体的には、第２のＬＰＦ １０に代えてバンドパスフィルタを、第２のフィルタ手段としてＶＣＡ回路３に接続する構成でもよい。

《実施例５》
図９は、本発明のリミッタ回路の実施例５であるリミッタ回路の構成を示すブロック回路図である。図９に示すように、本実施例のリミッタ回路６は、バンドギャップ回路７からの一定電圧出力を電流に変換するための電流変換手段を構成している抵抗１８、カレントミラー回路を構成しているＰＮＰトランジスタ１９，２０、及び反転増幅回路を構成している抵抗２１，２２と増幅器２３を備えている。増幅器２３の正入力が基準電圧Ｖに接続されて、増幅回路が構成されている。抵抗１８，２１，２２は、同一製法の抵抗値をもつ抵抗により構成されている。ＰＮＰトランジスタ１９，２０、抵抗２１，２２、及び増幅器２３は、電流変換手段からの電流を基準電圧Ｖに対して所定の値だけ増減した電圧に変換するための電圧変換手段を構成している。

本実施例のリミッタ回路６には、増幅器２４とトランジスタ２６とでバッファ回路を構成した差動増幅器と、増幅器２５とトランジスタ２７とでバッファ回路を構成した差動増幅器とが設けられている。これらの差動増幅器は、基準電圧Ｖに対して増減したそれぞれの電圧を直接的に帰還しリミッタ電圧として出力する差動増幅手段を構成するものであり、各負帰還端子を共通に接続して、リミッタポイントＬＰ ８に接続している。これにより、本実施例５のリミッタ回路６では、後に詳述するように、”Ｖ±ＩＲ”に制限した電圧をリミッタ電圧としてリミッタポイントＬＰ ８から出力することができる。

抵抗１８は、バンドギャップ回路７の一定電圧出力を電流Ｉに電流変換する。電流変換された電流Ｉは、上記カレントミラー回路を経て反転増幅回路の抵抗２１と増幅器２４の正入力とに入力される。これにより、増幅器２４の正入力には電圧”Ｖ＋ＩＲ”が印加され、増幅器２５の正入力には電圧”Ｖ−ＩＲ”が印加される。

ここで、バイブサウンダが振動する基準電圧レベルをＶとし、その定格入力レベルの許容範囲をＩＲと規定すると、増幅器２４，２５に印加された入力電圧”Ｖ±ＩＲ”は、反転入力端子が共通に接続されているリミットポイントＬＰ ８で帰還出力（リミット電圧）としてそれぞれ得ることができる。言い換えれば、リミットポイントＬＰ ８では帰還がかかっているため、”Ｖ±ＩＲ”以上の出力電圧を得ることができない。このように、定格入力レベルを電流Ｉと抵抗Ｒで規定することができ、抵抗１８，２１，２２を同一のバラツキを持つ素子により構成すれば、その抵抗値Ｒのバラツキをキャンセルすることができる。さらに、上記２つの各差動増幅器において、負入力を直接的に帰還することにより、出力インピーダンスを低くすることができる。これにより、リミットポイントＬＰ ８での振幅レベルがばらついても、リミット電圧”Ｖ±ＩＲ”以上のレベルをカットすることができ、バイブサウンダの定格入力±１ｄＢ（＝Ｖ±ＩＲ±１ｄＢ）以内のバラツキに抑えることができる。

以上のように、本実施例のリミッタ回路６は、抵抗１８が一定電圧出力を電流Ｉに電流変換している。ＰＮＰトランジスタ１９，２０、抵抗２１，２２、及び増幅器２３は、電流変換手段からの電流Ｉを基準電圧Ｖに対して所定の値”ＩＲ”だけ増減した電圧”Ｖ±ＩＲ”に変換して、２つの差動増幅器の増幅器２４，２５にそれぞれ出力している。各差動増幅器では、負入力を直接的に帰還して、反転入力端子が共通に接続されているリミットポイントＬＰ ８にリミッタ電圧”Ｖ±ＩＲ”を出力している。これにより、本実施例５のリミッタ回路６は、バイブサウンダの定格入力±１ｄＢ（＝Ｖ±ＩＲ±１ｄＢ）のバラツキに抑えることができる。

本発明のリミッタ回路の実施例１である、レベル制御回路の構成を示すブロック回路図である。 図２の（ａ）は図１に示したＡＬＣ回路の入力信号の具体的な波形を示す波形図であり、図２の（ｂ）は図２の（ａ）に示した入力信号を入力した場合でのＡＬＣ回路の出力信号の波形を示す波形図である。 図１に示したＡＬＣ回路の入出力特性を示すグラフである。 図４の（ａ）は図１に示したリミッタ回路に制限された後のＡＬＣ回路の出力信号の波形を示す波形図であり、図４の（ｂ）は図１に示した第１のＬＰＦの出力信号の波形を示す波形図である。 本発明のリミッタ回路の実施例２である、レベル制御回路の構成を示すブロック回路図である。 図５に示したレベル制御回路を用いた電気−機械−音響変換器の具体例の構成を示すブロック回路図である。 本発明のリミッタ回路の実施例３である、レベル制御回路を用いた電気−機械−音響変換器の具体例の構成を示すブロック回路図である。 本発明のリミッタ回路の実施例４である、レベル制御回路の構成を示すブロック回路図である。 本発明のリミッタ回路の実施例５である、リミッタ回路の構成を示すブロック回路図である。 バイブサウンダの概略構成を示す説明図である。 図１０に示したバイブサウンダの周波数特性を示すグラフである。 従来のレベル制御回路を用いた電気−機械−音響変換器の具体例の構成を示すブロック回路図である。

符号の説明

１：入力端子
２：出力端子
３：ＶＣＡ回路
４：検波回路
５，５’，５”：ＡＬＣ回路
６：リミッタ回路
７：バンドギャップ回路
８：リミットポイント
９：第１のローパスフィルタ
１０：第２のローパスフィルタ
１１，１１’：レベル制御回路
１２：入力端子
１３：切換スイッチ
１４：駆動アンプ
１５：バイブサウンダ
１６：誘導コイル
１７：増幅器
１８，２１，２２：抵抗
１９，２０：ＰＮＰトランジスタ
２３，２４，２５：増幅器
２６，２７：トランジスタ

Claims (1)

1. 一定電圧出力を電流に変換するための電流変換手段と、前記電流変換手段からの電流を基準電圧に対して所定の値だけ増減した電圧に変換するための電圧変換手段と、前記基準電圧に対して増減したそれぞれの電圧を直接的に帰還しリミッタ電圧として出力する差動増幅手段とを備えたことを特徴とするリミッタ回路。

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