JP2008236542A - 電力増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミュート時の出力変動を抑制する。
【解決手段】電力増幅装置は、入力音声信号を増幅した出力信号を負荷に出力する増幅回路と、増幅回路の駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路と、備え、駆動電圧生成回路は、負荷からの音声出力を停止させるべく動作するミュート回路に対して出力される、音声出力の停止を指示するミュート指示信号に応じて、駆動電圧を低下させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力増幅装置に関する。

入力される音声信号を増幅してスピーカ等の負荷に出力する場合、出力効率が良く、グランドからのノイズによる影響も抑制可能なＢＴＬ（Balanced Transformer Less）駆動の電力増幅装置が用いられることがある（例えば、特許文献１）。また、オーディオ装置では、スピーカから出力される音声の状態が悪くなる環境等において、スピーカから出力される音声を一時的に停止させるように動作するミュート回路が用いられることが多い（例えば、特許文献２）。そして、電力増幅装置及びミュート回路を含んで構成されるオーディオ装置では、ミュート回路が動作すると、電力増幅装置に入力される音声信号の信号レベルが低下し、スピーカから出力される音声が停止される。
特開平１１−１３６０３９号公報 特開２００２−１５１９７７号公報

ところが、ミュート回路が動作を開始しても、電力増幅装置に入力される音声信号の信号レベルがすぐに無音レベルまで低下するわけではない。そのため、ミュート回路の動作開始後においても、電力増幅装置では、入力される音声信号の信号レベルに応じて、スピーカ等の負荷に対する出力が変動することとなり、ポップノイズの発生等を招く可能性がある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ミュート時の出力変動を抑制可能な電力増幅装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電力増幅装置は、入力音声信号を増幅した出力信号を負荷に出力する増幅回路と、前記増幅回路の駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路と、備え、前記駆動電圧生成回路は、前記負荷からの音声出力を停止させるべく動作するミュート回路に対して出力される、音声出力の停止を指示するミュート指示信号に応じて、前記駆動電圧を低下させることとする。

ミュート時の出力変動を抑制可能な電力増幅装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態である電力増幅装置の構成を示す図である。電力増幅装置は、差動増幅回路１０，１１、増幅回路１２（第１増幅回路）、増幅回路１３（第２増幅回路）、電流源１４，１５、非線形加算回路１６、ＨＬＳ（High Level Selector）回路１７、及びスイッチング電源１８（電源回路）を含んで構成されており、増幅回路１２，１３の間にブリッジ接続されたスピーカ２０（負荷）をＢＴＬ（Balanced Transformer Less）駆動する。また、電力増幅装置とともにスピーカ２０からの音声出力を制御する回路として、ミュート指示信号生成回路２５及びミュート回路２６が設けられている。

差動増幅回路１０は、−入力端子に入力される音声信号を増幅して差動出力する。なお、差動増幅回路１０から差動出力される信号の直流電圧レベルは、共通端子Ｃに印加される電圧のレベルによって制御される。
増幅回路１２，１３は、差動増幅回路１０から出力される互いに逆相の２つの信号をそれぞれ増幅して出力する。電流源１４，１５は、それぞれ増幅回路１２，１３の駆動電流を生成する回路である。また、増幅回路１２，１３の駆動電圧Ｖxは、スイッチング電源１８によって生成される。

非線形加算回路１６は、増幅回路１２，１３から出力される信号ａ，ｂの信号レベルが所定レベル未満の場合は加算回路として動作し、信号ａ，ｂの信号レベルが所定レベル以上の場合はクランプ回路として動作する。なお、非線形加算回路１６は、例えば特開平６−３３８７３８号公報に開示された非線形加算回路と同様の構成とすることができる。
差動増幅回路１１は、非線形加算回路１６から出力される信号の信号レベルと、基準電圧Ｖref1との差に応じた信号を差動増幅回路１０の共通端子Ｃに出力する。

ＨＬＳ回路１７は、増幅回路１２，１３から出力される信号ａ，ｂのうち信号レベルが高い方に応じた信号レベルの出力信号（制御信号）を出力する。そして、スイッチング電源１８は、ＨＬＳ回路１７の出力信号の信号レベルに応じた駆動電圧Ｖxを生成する。また、電流源１４，１５は、ＨＬＳ回路１７の出力信号の信号レベルに応じた電流量の駆動電流を生成する。
なお、ＨＬＳ回路１７及びスイッチング電源１８により構成される回路が、本発明の駆動電圧生成回路に相当する。

ミュート指示信号生成回路２５は、例えばマイコンからの指示等に基づいて、スピーカ２０からの音声出力を停止させるためのミュート指示信号を生成して出力する。ミュート回路２６は、ミュート指示信号生成回路２５から出力されるミュート指示信号に応じて、スピーカ２０からの音声出力を停止すべく動作する。

図２は、ＨＬＳ回路１７の構成例を示す図である。ＨＬＳ回路１７は、増幅回路１２，１３の出力信号に応じて動作するＮＰＮトランジスタ３１，３２、差動トランジスタであるＮＰＮトランジスタ３３，３４、電流ミラー回路であるＰＮＰトランジスタ３５〜３８（電流生成回路）、スイッチング電源１８に対する出力信号ｃを生成する出力回路であるＰＮＰトランジスタ４０及びＮＰＮトランジスタ４１〜４４を含んで構成される。

また、図２に示すように、増幅回路１２の駆動電流を生成する電流源１４は、定電流源５１及び電流ミラー回路であるＮＰＮトランジスタ５２，５３により構成されている。同様に、増幅回路１３の駆動電流を生成する電流源１５は、定電流源５４及び電流ミラー回路であるＮＰＮトランジスタ５５，５６により構成されている。

また、図２に示すように、ミュート指示信号生成回路２５は、差動トランジスタであるＮＰＮトランジスタ６１，６２、電流ミラー回路であるＰＮＰトランジスタ６３，６４、ミュート指示信号の出力回路であるＮＰＮトランジスタ６５、ＮＰＮトランジスタ６６（電圧制御回路）、及びスイッチ６７を含んで構成されている。

なお、ＨＬＳ回路１７及びＮＰＮトランジスタ６６により構成される回路が、本発明の制御信号出力回路に相当する。

次に、電力増幅装置の動作について説明する。図３は、ミュート動作が行われていない場合の電力増幅装置の動作の一例を示す波形図である。ミュート動作が行われない場合、ミュート指示信号生成回路２５のスイッチ６７は、マイコン等からの指示によってオフとなっている。このとき、ＮＰＮトランジスタ６１のベースには、電圧Ｖcに応じた電圧（＞Ｖref2）が印加され、ＮＰＮトランジスタ６１がオン、ＮＰＮトランジスタ６２がオフとなる。そのため、ＮＰＮトランジスタ６３，６４により構成される電流ミラー回路もオフとなる。したがって、ＮＰＮトランジスタ６５のベースには電流が流れ込まず、ＮＰＮトランジスタ６５はオフとなり、ミュート回路２６に対してミュート指示信号が出力されない。

ミュート動作が行われていない場合、増幅回路１２，１３からは、差動増幅回路１０に入力される音声信号に応じた互いに逆相の信号ａ，ｂが出力されることとなる。そして、非線形加算回路１６が、増幅回路１２，１３から出力される信号ａ，ｂが所定レベル未満の場合に加算回路として動作し、信号ａ，ｂが所定レベル以上の場合にクランプ回路として動作するするとともに、基準電圧Ｖref1がグランドレベルに近い電圧に設定されることにより、増幅回路１２，１３の出力信号ａ，ｂは、図３に示すような半波出力信号となる。

そして、ＨＬＳ回路１７は、増幅回路１２，１３から出力される信号ａ，ｂに応じた動作を行う。ここで、信号ａ，ｂの電圧レベルをそれぞれＶa，Ｖb、各トランジスタのベース・エミッタ間電圧をＶbeとする。信号ａによってＮＰＮトランジスタ３１がオンの場合、ＮＰＮトランジスタ３１のエミッタの電圧はＶa−Ｖbeとなる。また、信号ｂによってＮＰＮトランジスタ３２がオンの場合、ＮＰＮトランジスタ３２のエミッタ電圧はＶb−Ｖbeとなる。そして、差動トランジスタであるＮＰＮトランジスタ３３，３４は、電圧Ｖa−Ｖbeと電圧Ｖb−Ｖbeとに基づく差動動作をすることとなる。すなわち、信号ａの信号レベルが信号ｂの信号レベルより高い場合、ＮＰＮトランジスタ３３がオンとなり、ＮＰＮトランジスタ３３，３４のエミッタの電圧はＶａ−２Ｖｂｅとなる。一方、信号ｂの信号レベルが信号ａの信号レベルより高い場合、ＮＰＮトランジスタ３４がオンとなり、ＮＰＮトランジスタ３３，３４のエミッタの電圧はＶｂ−２Ｖｂｅとなる。そして、ＮＰＮトランジスタ３３，３４のエミッタの電圧は、ＰＮＰトランジスタ４０及びＮＰＮトランジスタ４１〜４４によって５Ｖｂｅだけ昇圧され、出力信号ｃとして出力される。したがって、ＨＬＳ回路の出力信号ｃの信号レベルは、図３に示すように、増幅回路１２，１３から出力される信号ａ，ｂのうち信号レベルが高い方に応じて変化することとなる。

そして、スイッチング電源１８によって生成される駆動電圧Ｖxは、ＨＬＳ回路１７から出力される信号ｃの信号レベルに応じて図３のように変化する。このように、増幅回路１２，１３の駆動電圧Ｖxが、増幅回路１２，１３から出力される信号ａ，ｂの信号レベルに応じて制御されることにより、増幅回路１２，１３における消費電力を抑えることが可能となる。

また、ＨＬＳ回路１７では、ＮＰＮトランジスタ３３，３４を流れる電流の電流量は、増幅回路１２，１３から出力される信号ａ，ｂの信号レベルに応じて変化する。そして、ＮＰＮトランジスタ３３，３４を流れる電流の電流量が変化すると、電流ミラー回路を構成するＰＮＰトランジスタ３５〜３８を流れる電流の電流量も変化する。そして、ＰＮＰトランジスタ３７，３８を流れる電流の電流量が変化すると、電流ミラー回路を構成するＮＰＮトランジスタ５２，５３、及び電流ミラー回路を構成するＮＰＮトランジスタ５５，５６を流れる電流の電流量も変化する。したがって、図３に示すように、増幅回路１２，１３の駆動電流の電流量は、増幅回路１２，１３から出力される信号ａ，ｂの信号レベルに応じて制御されることとなり、増幅回路１２，１３における消費電力を抑えることが可能となる。

一方、ミュート動作が行われる場合、ミュート指示信号生成回路２５のスイッチ６７は、マイコン等からの指示によってオンとなる。スイッチ６７がオンになると、ＮＰＮトランジスタ６１のベースに印加される電圧が低下するため、ＮＰＮトランジスタ６１がオフとなり、ＮＰＮトランジスタ６２がオンとなる。そのため、ＰＮＰトランジスタ６３，６４により構成される電流ミラー回路がオンとなり、ＮＰＮトランジスタ６５のベースに電流が流れ込んで、ＮＰＮトランジスタ６５がオンとなり、ミュート回路２６に対してミュート指示信号が出力される。そして、ミュート回路２６は、ＮＰＮトランジスタ６５から出力されるミュート指示信号に応じてスピーカ２０からの音声出力を停止すべく、動作を開始する。

また、ＰＮＰトランジスタ６３，６４により構成される電流ミラー回路から出力される電流はＮＰＮトランジスタ６６のベースにも流れ込むため、ＮＰＮトランジスタ６６がオンとなる。すなわち、ＮＰＮトランジスタ６６は、ミュート回路２６に対して出力されるミュート指示信号に応じてオンとなる。ＮＰＮトランジスタ６６がオンになると、ＮＰＮトランジスタ３３，３４のエミッタの電圧が低下し、出力信号ｃの信号レベルは、増幅回路１２，１３から出力される信号ａ，ｂの信号レベルにかかわらず低下することとなる。そして、出力信号ｃの信号レベルが低下すると、スイッチング電源１８によって生成される駆動電圧Ｖxも低下することとなる。すなわち、電力増幅装置に入力される音声信号の信号レベルが無音レベルまで低下していなくても、増幅回路１２，１３の駆動電圧Ｖxが低下することにより、スピーカ２０に対する出力変動が抑制されることとなり、ポップノイズ等の発生を防止することができる。また、増幅回路１２，１３の駆動電圧Ｖxが低下することにより、電力増幅装置における消費電力を削減することが可能となる。

なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

本発明の一実施形態である電力増幅装置の構成を示す図である。 ＨＬＳ回路の構成例を示す図である。 ミュート動作が行われていない場合の電力増幅装置の動作の一例を示す波形図である。

符号の説明

１０，１１ 差動増幅回路
１２，１３ 増幅回路
１４，１５ 電流源
１６ 非線形加算回路
１７ ＨＬＳ回路
１８ スイッチング電源
２０ スピーカ
２５ ミュート指示信号生成回路
２６ ミュート回路
３１〜３４，４１〜４４ ＮＰＮトランジスタ
５２，５３，５５，５６、６１，６２，６５，６６ ＮＰＮトランジスタ
３５〜３８，４０，６３，６４ ＰＮＰトランジスタ
５１，５４ 定電流源
６７ スイッチ

Claims (4)

1. 入力音声信号を増幅した出力信号を負荷に出力する増幅回路と、
   前記増幅回路の駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路と、
   備え、
   前記駆動電圧生成回路は、
   前記負荷からの音声出力を停止させるべく動作するミュート回路に対して出力される、音声出力の停止を指示するミュート指示信号に応じて、前記駆動電圧を低下させること、
   を特徴とする電力増幅装置。
2. 請求項１に記載の電力増幅装置であって、
   前記増幅回路は、
   前記入力音声信号に応じた第１出力信号を前記負荷に出力する第１増幅回路と、
   前記入力音声信号に応じた前記第１出力信号と逆相の第２出力信号を前記負荷に出力する第２増幅回路と、
   を含んで構成され、
   前記駆動電圧生成回路は、
   前記第１及び第２出力信号の信号レベルに応じた信号レベルの制御信号を出力する制御信号出力回路と、
   前記制御信号出力回路から出力される前記制御信号の信号レベルに応じた前記駆動電圧を生成する電源回路と、
   を含んで構成され、
   前記制御信号出力回路は、
   前記ミュート指示信号に応じて、前記制御信号の信号レベルを低下させること、
   を特徴とする電力増幅装置。
3. 請求項２に記載の電力増幅装置であって、
   前記制御信号出力回路は、
   前記第１及び第２出力信号の信号レベルに応じて動作する差動トランジスタと、
   前記第１及び第２出力信号の信号レベルに応じて変化する、前記差動トランジスタの出力電極の電圧レベルに応じて、前記制御信号を出力する出力回路と、
   前記ミュート指示信号に応じて、前記差動トランジスタの前記出力電極の前記電圧レベルを低下させる電圧制御回路と、
   を含んで構成されること、
   を特徴とする電力増幅装置。
4. 請求項２又は３に記載の電力増幅装置であって、
   前記駆動電圧生成回路は、
   前記第１及び第２出力信号の信号レベルに応じた前記第１及び第２増幅回路の駆動電流を生成する電流生成回路を含んで構成されること、
   を特徴とする電力増幅装置。

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