JP2008199334A - オーディオ再生装置およびオーディオ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドホン等の着脱時にノイズが発生する。
【解決手段】コネクタ１１０には、着脱可能な電気音響変換素子１２２が接続される。オーディオ信号生成部は、電気音響変換素子１２２から出力すべきオーディオ信号を生成する。カップリングキャパシタＣ１は、オーディオ信号生成部の出力端子１０２とコネクタ１１０の間に設けられる。スイッチＳＷ１は、カップリングキャパシタＣ１とコネクタ１１０の接続点１０６と、接地端子との間に設けられる。スイッチ制御部１４は、コネクタ１１０に電気音響変換素子１２２が接続されているとき、スイッチＳＷ１をオフし、電気音響変換素子１２２が接続されていないとき、スイッチＳＷ１をオンする。
【選択図】図１

Description

本発明は、オーディオ再生装置に関する。

オーディオ機器あるいはオーディオ再生機能を備える電子機器は、微弱な電気信号を増幅して、スピーカやヘッドホン、イヤホンなどの電気音響変換素子に出力する。オーディオ機器には、数Ｈｚ〜数十ｋＨｚの可聴帯域の交流成分を含むアナログオーディオ信号（以下、単にオーディオ信号という）に対して、増幅、ボリウム制御、フィルタリングなどの所望の信号処理を行う信号処理回路（以下、オーディオ回路ともいう）が搭載される。

オーディオ回路と電気音響変換素子の間には、直流電流の流れ込みを防止するためのカップリングキャパシタが設けられる。ヘッドホンやイヤホンは、機器に対して着脱可能であるため、オーディオ再生中にユーザがヘッドホンを抜き挿しすると、カップリングキャパシタに対して予期しない充電もしくは放電が発生し、このときの電流がノイズとしてヘッドホンから聞こえる場合がある。

この問題を回避するために、電気音響変換素子と並列な経路に放電用抵抗を設ける場合があった。放電用抵抗を設ければ、ヘッドホンの着脱状態にかかわらず、カップリングキャパシタに対する充放電経路が形成されているため、ノイズの発生を抑制できる。
特開昭６０−０８５６０８号公報

放電用抵抗を設ける場合、カップリングキャパシタの電荷放電時間（充電時間）を短縮するために抵抗値を低く設定すると、抵抗を介して無駄な電流が流れ続けるため回路の消費電流が大きくなる。また、抵抗を設けることによる回路のスペースが増加する。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その包括的な目的は、着脱可能な電気音響変換素子を備える機器において、ノイズを抑制する技術の提供にある。

本発明のある態様は、オーディオ再生装置に関する。この装置は、着脱可能な電気音響変換素子が接続されるコネクタと、電気音響変換素子から出力すべきオーディオ信号を生成するオーディオ信号生成部と、オーディオ信号生成部の出力端子とコネクタの間に設けられたカップリングキャパシタと、カップリングキャパシタとコネクタの接続点と、固定電位端子との間に設けられたスイッチ素子と、コネクタに電気音響変換素子が接続されているとき、スイッチ素子をオフし、電気音響変換素子が接続されていないとき、スイッチ素子をオンするスイッチ制御部と、を備える。

この態様によると、電気音響変換素子の非接続状態において、スイッチ素子が充放電経路を形成するため、ノイズの発生を抑制することができる。また、電気音響変換素子の接続状態では、スイッチ素子がオフするため不要な電流が流れるのを抑制することができる。スイッチ素子は、機械的なスイッチ、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタなどで構成することができる。

ある態様のオーディオ再生装置は、スイッチ素子と直列に接続された抵抗をさらに備えてもよい。この場合、抵抗を適切に設定することにより、充放電の速度を調節することができる。

本発明の別の態様は、電子機器である。この電子機器は、上述のオーディオ再生装置を備える。電気機器はオーディオ再生機能を備えるさまざまなデバイスである。
この態様によると、電気音響変換素子が接続された状態では、スイッチ素子がオフされるため、消費電流を抑制することができる。電子機器が電池駆動デバイスである場合、動作時間を延ばすことができる。

本発明のさらに別の態様は、オーディオ回路である。このオーディオ回路は、コネクタに着脱可能な電気音響変換素子に対して、外部接続されるカップリングキャパシタを介してオーディオ信号を出力するオーディオ回路であって、オーディオ信号を増幅する増幅器と、コネクタに電気音響変換素子が接続されているとき、カップリングキャパシタとコネクタの接続点と、固定電位端子との間に設けられたスイッチ素子をオフし、電気音響変換素子が接続されていないとき、スイッチ素子をオンするスイッチ制御部と、を備える。

オーディオ回路は、ひとつの半導体集積基板上に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。増幅回路を１つのＩＣ（Integrated Circuit）として集積化することにより、回路面積を削減することができる。

スイッチ素子はトランジスタであって、オーディオ回路は、トランジスタをさらに備えて一体集積化されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係る増幅回路によれば、電気音響変換素子の着脱時に発生するノイズを抑制できる。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａと部材Ｂが接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Ａと部材Ｂの間に部材Ｃが設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図１は、本実施の形態に係るオーディオ回路１００を備えるオーディオ再生装置２００の構成を示すブロック図である。オーディオ再生装置２００は、オーディオ信号（音声信号）を出力する機能を有し、携帯電話端末、ポータブルオーディオプレイヤ、ヘッドホンアンプ、据え置き型オーディオコンポなどさまざまな電子機器に搭載される。オーディオ再生装置２００は、オーディオ回路１００、カップリングキャパシタＣ１、スイッチＳＷ１、コネクタ１１０を備える。

コネクタ１１０は、コネクタ１２０と対をなす。コネクタ１２０にはスピーカやヘッドホンなどの電気音響変換素子１２２が接続される。コネクタ１１０、コネクタ１２０によって電気音響変換素子は着脱可能となっている。

オーディオ回路１００は、電気音響変換素子１２２から出力すべきアナログオーディオ信号を生成する。オーディオ回路１００は、オーディオ信号を生成し、増幅、ボリウム制御などを実行する。オーディオ回路１００は、一つの半導体基板上に集積化された機能ＩＣである。

カップリングキャパシタＣ１は、オーディオ回路１００の出力端子１０２とコネクタ１１０の間に設けられる。カップリングキャパシタＣ１は直流電流の流れ込みを防止するための直流防止キャパシタである。つまり、オーディオ回路１００は、外部接続されるカップリングキャパシタＣ１を介して電気音響変換素子１２２にオーディオ信号を出力する。

スイッチＳＷ１は、カップリングキャパシタＣ１とコネクタ１１０の接続点１０６と、接地端子（固定電位端子）との間に設けられる。スイッチＳＷ１は、機械的なスイッチ、あるいはＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やバイポーラトランジスタを利用した電気的スイッチを利用して構成することができる。なお、スイッチＳＷ１をトランジスタで構成する場合、オーディオ回路１００に内蔵してもよい。

図中、スイッチＳＷ１と直列に設けられた抵抗Ｒ１は、抵抗素子として設けられていてもよいし、スイッチＳＷ１のオン抵抗であってもよい。なお、抵抗Ｒ１に相当する素子はなくてもよい。

オーディオ回路１００は、増幅器１０、ヘッドホン検出部１２、スイッチ制御部１４、オーディオ信号処理部１６を備える。
オーディオ信号処理部１６は、オーディオ信号のデコード、アナログデジタル変換、ボリウム値の制御など、オーディオ信号に関するさまざまな処理を実行する。増幅器１０はアナログのオーディオ信号を増幅して出力端子１０２から出力する。オーディオ信号は、電子機器に応じて異なっており、オーディオプレイヤの場合、音楽やビープ音であり、携帯電話端末の場合、通話相手の音声、着信音などである。

ヘッドホン検出部１２は、コネクタ１１０を監視し、電気音響変換素子１２２が接続されているか、すなわちオーディオ再生装置２００に電気音響変換素子１２２が接続されているかを監視する。コネクタ１１０、コネクタ１２０が携帯電話端末などで広く使用される平型端子の場合、接続検出用のピンが設けられているためそれを利用すればよい。また、一般的なオーディオ機器に使用される丸型のピンジャック、ピンプラグなどの場合、機械的な機構を利用して接続状態を検出してもよい。ヘッドホン検出部１２は、電気音響変換素子１２２の接続状態を示す検出信号Ｓ１を出力する。

スイッチ制御部１４は、検出信号Ｓ１を受ける。スイッチ制御部１４は、コネクタ１１０に電気音響変換素子１２２が接続されているとき、スイッチＳＷ１をオフする。逆に電気音響変換素子１２２が接続されていないとき、スイッチＳＷ１をオンする。スイッチＳＷ１をオン、オフするための信号はスイッチ制御端子１０４から出力される。

本実施の形態では、ヘッドホン検出部１２、スイッチ制御部１４がオーディオ回路１００に内蔵される場合を示しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ヘッドホン検出部１２の機能は、オーディオ再生装置２００を統括的に制御するホストプロセッサに実装されてもよい。また、スイッチ制御部１４の機能が、ホストプロセッサや別のＩＣに実装されてもよい。

以上の構成の増幅器１０の動作について説明する。

まず、本実施の形態に係るオーディオ再生装置２００の効果を明確とするため、スイッチＳＷ１およびそのオン、オフの制御機構を設けない場合について説明する。
いま、コネクタ１１０とコネクタ１２０が接続された状態、つまり電気音響変換素子１２２が装着された状態を考える。このとき、スイッチ制御部１４はスイッチＳＷ１をオフ状態に設定している。オーディオ信号処理部１６がオーディオ信号を再生中であれば、接続点１０６の電位は、接地電位（０Ｖ）付近をバイアス点として正負方向にスイングしている。この状態でオーディオ再生装置２００のユーザが電気音響変換素子１２２をオーディオ再生装置２００から外すと、接続点１０６の電位はフローティング状態となってしまう。この状態で再び電気音響変換素子１２２を接続するとノイズが発生してしまう。

これに対して、本実施の形態では、電気音響変換素子１２２が接続された状態から非接続状態となると、ヘッドホン検出部１２によって電気音響変換素子１２２の非接続状態が検出される。スイッチ制御部１４は直ちにスイッチＳＷ１をオンするため、カップリングキャパシタＣ１に対する充放電経路が形成され、接続点１０６がフローティング状態となるのを防止できる。この状態で、再び電気音響変換素子１２２を装着しても、スイッチＳＷ１によって接続点１０６の電位は安定化されているため、ノイズの発生を抑制することができる。
さらに、電気音響変換素子１２２の接続された状態では、スイッチＳＷ１はオフとなるから、電気音響変換素子１２２からオーディオ信号を再生する間は、スイッチＳＷ１を介して不要な電流が流れるのを防止でき、無駄な消費電力を低減できる。

上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

オーディオ再生装置２００においては、その起動時、あるいは停止時に発生するポップアップノイズを防止するために、カップリングキャパシタＣ１から電気音響変換素子１２２に至る経路上の電位を固定するためのミュートスイッチ（ミュートトランジスタ）が設けられる場合がある。この場合、スイッチＳＷ１を、ミュートトランジスタと共有してもよい。この場合、回路面積の増大を抑制することができる。

本実施の形態に係るオーディオ回路を備えるオーディオ再生装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 増幅器、 １２ ヘッドホン検出部、 １４ スイッチ制御部、 １６ オーディオ信号処理部、 Ｃ１ カップリングキャパシタ、 ＳＷ１ スイッチ、 Ｒ１ 抵抗、 １００ オーディオ回路、 １０２ 出力端子、 １０４ スイッチ制御端子、 １０６ 接続点、 １１０ コネクタ、 １２０ コネクタ、 １２２ 電気音響変換素子、 ２００ オーディオ再生装置。

Claims (4)

1. 着脱可能な電気音響変換素子が接続されるコネクタと、
   前記電気音響変換素子から出力すべきオーディオ信号を生成するオーディオ信号生成部と、
   前記オーディオ信号生成部の出力端子と前記コネクタの間に設けられたカップリングキャパシタと、
   前記カップリングキャパシタと前記コネクタの接続点と、固定電位端子との間に設けられたスイッチ素子と、
   前記コネクタに前記電気音響変換素子が接続されているとき、前記スイッチ素子をオフし、前記電気音響変換素子が接続されていないとき、前記スイッチ素子をオンするスイッチ制御部と、
   を備えることを特徴とするオーディオ再生装置。
2. 前記スイッチ素子と直列に接続された抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のオーディオ再生装置。
3. コネクタに着脱可能な電気音響変換素子に対して、外部接続されるカップリングキャパシタを介してオーディオ信号を出力するオーディオ回路であって、
   前記オーディオ信号を増幅する増幅器と、
   前記コネクタに前記電気音響変換素子が接続されているとき、前記カップリングキャパシタと前記コネクタの接続点と、固定電位端子との間に設けられたスイッチ素子をオフし、前記電気音響変換素子が接続されていないとき、前記スイッチ素子をオンするスイッチ制御部と、
   を備えることを特徴とするオーディオ回路。
4. 前記スイッチ素子はトランジスタであって、
   前記オーディオ回路は、前記トランジスタをさらに備えて一体集積化されることを特徴とする請求項３に記載のオーディオ回路。

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