JP2008277970A - 電子回路及び音声出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】差動アンプをスピーカー及びヘッドホンに対して使用可能とする回路を提供する。
【解決手段】差動アンプであるＤ級アンプ２０を備える音声出力装置１０において、Ｄ級アンプ２０の出力端子２２に一端が接続された第１の抵抗３１と、出力端子２３に一端が接続された第２の抵抗３２と、第１の抵抗３１の他端に一端が接続され第２の抵抗３２の他端に他端が接続された第３の抵抗３３と、第２の抵抗の他端に一端が接続され他端が接地されたコンデンサ３４と、を有するローパスフィルタ３０と；スイッチ４１と、第１の抵抗３１の他端に接続された信号端子４１と、接地された接地端子４２と、を有しヘッドホンプラグが挿入可能なジャック部４０とを設ける。スイッチ４１はヘッドホンプラグが挿入されるとスピーカー１２とＤ級アンプ２０との接続を切断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路に関し、特に差動アンプをヘッドホンで使用可能とする電子回路に関する。又、この電子回路を備えた、テレビやラジオ、オーディオ機器等に用いられる音声出力装置に関する。

テレビやラジオ、ステレオ等のオーディオビジュアル機器（ＡＶ機器）において、音声の出力は主にスピーカーからなされる。そして深夜等、音声を外部に響かないようにしたい場合には、スピーカーから出力される音量を抑えたり、ヘッドホンを接続して用いたりする。

従来のＡＶ機器では、スピーカーもヘッドホンも使用できるようにするために、スピーカー用のアンプとヘッドホン用のアンプが独立して設けられており、構成が複雑なものとなっていた。そこで、特許文献１〜３では、１個のアンプをスピーカー及びヘッドホンに利用する方法が提案されている。

ところで近年、液晶テレビ等において大画面化が進んでおり、それに伴ってスピーカーから画面の大きさに見合った音量を出せるようにする必要が生じてきている。しかし、従来用いられている片チャンネルのアンプ（１個のスピーカーに接続される２個の端子のうち、一方の端子を出力端子とし、他方の端子を接地するもの）では消費電力が大きく出力の大きいものとすることが難しかった。そこで、大画面のテレビ等ではアンプとして、効率が良く大出力化が可能な差動アンプであるＤ級アンプが一般的に用いられている。

実開平３−５９７９６号公報 特開平８−７９６５３号公報 特開平１０−３９８６９号公報

しかし、差動アンプでは、差動信号でスピーカー等を駆動するために２個の出力端子のいずれもが接地されておらず、ヘッドホンに使用した場合には感電の危険性があった。この危険性は特許文献１〜３を適用しても回避することはできない。したがって、スピーカー用のアンプとして差動アンプを使用する際には、ヘッドホン専用のアンプを別に設ける必要があり、ＡＶ機器の構成が複雑なものとなっていた。図６は従来の差動アンプを備えた音声出力装置のブロック図の一例である。音声出力装置１１０は、図６に示すように、入力された音声信号から差動信号を生成する差動アンプ１２０と、差動アンプ１２０で生成された差動信号に基づく音声を出力するスピーカー１１２と、入力された音声信号をヘッドホン用に増幅するアンプ１２５と、アンプ１２５で増幅された信号に基づく音声を出力するヘッドホン１５５とを備える。

そこで、本発明は、差動アンプをスピーカーのみならずヘッドホンにも使用できるようにする回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、入力された音声信号を差動信号に変換して第１の出力端子と第２の出力端子から出力する差動アンプに接続する電子回路において、前記差動アンプの前記第１の出力端子に一端が接続された第１の抵抗と、前記差動アンプの前記第２の出力端子に一端が接続された第２の抵抗と、前記第１の抵抗の他端に一端が接続され前記第２の抵抗の他端に他端が接続された第３の抵抗と、前記第２の抵抗の他端に一端が接続され他端が接地されたコンデンサと、を有するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの前記第１の抵抗の他端に接続された信号端子と、接地された接地端子と、を有しヘッドホンプラグが挿入可能なジャック部と、を備えることを特徴とする。

上記構成の電子回路において、前記ローパスフィルタを複数備えるものとしても構わない。又、前記複数のローパスフィルタにおいて前記コンデンサが共有されているものとしても構わない。

又、本発明は、上記構成のの電子回路と、前記差動アンプと、前記差動アンプの前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子に接続されたスピーカーを備えた音声出力装置において、前記電子回路が、前記ヘッドホンプラグが挿入されると前記差動アンプと前記スピーカーとの接続を切断するスイッチを有することを特徴とする。

本発明によると、簡単な構成の回路によって、差動アンプをスピーカーのみならずヘッドホンにも使用できるようにすることができる。又、ヘッドホンを使用した場合に使用社が感電する可能性も低減することができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態にかかる音声出力装置のブロック図である。

（音声出力装置の構成）
音声出力装置１０は、図１に示すように、音声信号が入力される信号入力端子２１及び差動信号を出力する２個の出力端子２２、２３を有し信号入力端子２１から入力された音声信号を増幅して差動信号を生成する差動アンプであるＤ級アンプ２０と、出力端子２２、２３に接続されＤ級アンプ２０で生成された差動信号に基づく音声を出力するスピーカー１２と、出力端子２２、２３に接続され差動信号の利得を制御し差動信号の高周波成分を取り除き音声信号として出力するローパスフィルタ３０と、ローパスフィルタ３０に接続されヘッドホンプラグを挿入することができるヘッドホンジャック部４０と、を備える。差動信号はパルス幅変調信号であり、出力端子２２は差動信号のうち正電圧の信号を出力し、出力端子２３は差動信号のうち負電圧の信号を出力する。

ローパスフィルタ３０は、出力端子２２に一端が接続された第１の抵抗３１と、出力端子２３に一端が接続された第２の抵抗３２と、第１の抵抗３１の他端に一端が接続され第２の抵抗３２の他端に他端が接続された第３の抵抗３３と、第３の抵抗３３の他端に一端が接続され他端が接地されたコンデンサ３４と、を備える。

ヘッドホンジャック部４０は、ヘッドホンプラグを挿入していない状態では電気的に接続され、ヘッドホンプラグを挿入すると電気的な接続が切れるスイッチ４３と、ローパスフィルタ３０の第１の抵抗３１の他端及び第３の抵抗３３の一端に接続された信号端子４１と、接地された接地端子４２と、を備える。スイッチ４３は、スピーカー１２とＤ級アンプ２０とを接続する配線の途中に設けられており、スピーカー１２とＤ級アンプ２０との電気的な接続の状態を切り換える。

図２は、ヘッドホンプラグの概略構成図である。ヘッドホンプラグ５０は信号入力部５１と接地部５２とを備える。ヘッドホンプラグ５０をヘッドホンジャック部４０に挿入すると、信号入力部５１は信号端子４１に接触し、接地部５２は接地端子４２に接触し、ヘッドホンの音声出力部５５に音声信号が伝達される状態となる。

（ヘッドホンプラグを挿入していない状態での動作）
ヘッドホンプラグをヘッドホンジャック部４０に挿入していない状態では、ヘッドホンジャック部４０のスイッチ４３は電気的に接続されており、スピーカー１２は出力端子２２、２３に接続されている。この状態では、Ｄ級アンプ２０の出力端子２２、２３から出力される差動信号に基づく音声がスピーカー１２から出力される。

（ヘッドホンプラグを挿入した状態での動作）
ヘッドホンプラグ５０をヘッドホンジャック部４０に挿入した状態では、スイッチ４３が電気的に切断しており、スピーカー１２とＤ級アンプ２０とは接続が切れている。一方、ヘッドホンはヘッドホンプラグ５０の信号入力部５１がヘッドホンジャック部４０の信号端子４１と接続され、接地部５２は接地端子４２と接触して接地した状態である。

このとき、Ｄ級アンプ２０の出力端子２２、２３から出力される差動信号は、ローパスフィルタ３０の第１の抵抗３１及び第２の抵抗３２によってヘッドホンに合った利得に制御される。出力端子２３から出力され第２の抵抗３２を経た信号は、第３の抵抗３３によって出力が低減され、出力端子２２から出力された信号と合成される。尚、第１の抵抗３１の第２の抵抗３２の抵抗値は同じであることが好ましい。合成された信号はコンデンサ３４によって高周波成分が除去され、音声信号としてヘッドホンプラグ５０の信号入力部５１を介してヘッドホンの音声出力部５５に供給され、この音声信号に基づいた音声が出力される。

このように構成することで、１個の音声信号に対して１個のＤ級アンプ２０でスピーカー１２とヘッドホンの両方を駆動することができる。さらに、ヘッドホンプラグ５０は接地部５２で接地されているため、使用者が感電する可能性を低くすることができる。

（音声信号が複数個の信号からなる場合）
本実施形態において、音声信号が複数個の信号からなる場合、音声出力装置１０においてそれぞれの信号についてＤ級アンプを設け、それぞれのＤ級アンプにローパスフィルタを設けてもよい。図３には、音声信号が右チャンネルと左チャンネルの２個からなるものである場合の音声出力装置のブロック図を示す。

この場合、音声出力装置１０は、左チャンネルの音声信号が入力される信号入力端子２１Ｌ及び差動信号を出力する２個の出力端子２２Ｌ、２３Ｌを有し信号入力端子２１Ｌから入力された音声信号を増幅して差動信号を生成する左チャンネル用のＤ級アンプ２０Ｌと、出力端子２２Ｌ、２３Ｌに接続されＤ級アンプ２０Ｌで生成された差動信号に基づく音声を出力する左チャンネル用のスピーカー１２Ｌと、出力端子２２Ｌ、２３Ｌに接続され差動信号の利得を制御し差動信号の高周波成分を取り除き音声信号として出力するローパスフィルタ３０Ｌと、右チャンネルの音声信号が入力される信号入力端子２１Ｒ及び差動信号を出力する２個の出力端子２２Ｒ、２３Ｒを有し信号入力端子２１Ｒから入力された音声信号を増幅して差動信号を生成する右チャンネル用のＤ級アンプ２０Ｒと、出力端子２２Ｒ、２３Ｒに接続されＤ級アンプ２０Ｒで生成された差動信号に基づく音声を出力する右チャンネル用のスピーカー１２Ｒと、出力端子２２Ｒ、２３Ｒに接続され差動信号の利得を制御し差動信号の高周波成分を取り除き音声信号として出力するローパスフィルタ３０Ｒと、ローパスフィルタ３０Ｌ及びローパスフィルタ３０Ｒに接続されヘッドホンプラグを挿入することができるヘッドホンジャック部４０と、を備える。

ローパスフィルタ３０Ｌは、出力端子２２Ｌに一端が接続された第１の抵抗３１Ｌと、出力端子２３Ｌに一端が接続された第２の抵抗３２Ｌと、第１の抵抗３１Ｌの他端に一端が接続され第２の抵抗３２Ｌの他端に他端が接続された第３の抵抗３３Ｌと、第３の抵抗３３Ｌの他端に一端が接続され他端が接地されたコンデンサ３４と、を備える。

ローパスフィルタ３０Ｒは、出力端子２２Ｒに一端が接続された第１の抵抗３１Ｒと、出力端子２３Ｒに一端が接続された第２の抵抗３２Ｒと、第１の抵抗３１Ｒの他端に一端が接続され第２の抵抗３２Ｒの他端に他端が接続された第３の抵抗３３Ｒと、第３の抵抗３３Ｒの他端に一端が接続され他端が接地されたコンデンサ３４と、を備える。コンデンサ３４は、ローパスフィルタ３０Ｌとローパスフィルタ３０Ｒとで共有されている。

ヘッドホンジャック部４０は、ヘッドホンプラグを挿入していない状態では電気的に接続され、ヘッドホンプラグを挿入すると電気的な接続が切れるスイッチ４３Ｌ、４３Ｒと、ローパスフィルタ３０Ｌの第１の抵抗３１Ｌの他端及び第３の抵抗３３Ｌの一端に接続された左チャンネル信号端子４１Ｌと、ローパスフィルタ３０Ｒの第１の抵抗３１Ｒの他端及び第３の抵抗３３Ｒの一端に接続された右チャンネル信号端子４１Ｒと、接地された接地端子４２とを備える。スイッチ４３Ｌはスピーカー１２ＬとＤ級アンプ２０Ｌとを接続する配線の途中に、スイッチ４３Ｒはスピーカー１２ＲとＤ級アンプ２０Ｒとを接続する配線の途中に設けられており、それぞれスピーカー１２ＬとＤ級アンプ２０Ｌ、スピーカー１２ＲとＤ級アンプ２０Ｒの電気的な接続の状態を切り換える。

図４は、信号入力部を２個備えるヘッドホンプラグの概略構成図である。ヘッドホンプラグ５０は左チャンネル信号入力部５１Ｌと右チャンネル信号入力部５１Ｒと接地部５２とを備える。ヘッドホンプラグ５０をヘッドホンジャック部４０に挿入すると、左チャンネル信号入力部５１Ｌは左チャンネル信号端子４１Ｌに、右チャンネル信号入力部５１Ｒは右チャンネル信号端子４１Ｒに、接地部５２は接地端子４２に接触し、ヘッドホンの２個の音声出力部５５にはそれぞれ左チャンネル又は右チャンネルの音声信号が伝達される状態となる。

ヘッドホンプラグをヘッドホンジャック部４０に挿入していない状態では、ヘッドホンジャック部４０のスイッチ４３Ｌ、４３Ｒは電気的に接続されており、スピーカー１２ＬからはＤ級アンプ２０Ｌから出力される差動信号に基づく左チャンネルの音声が、スピーカー１２ＲからはＤ級アンプ２０Ｒから出力される差動信号に基づく右チャンネルの音声が出力される。

ヘッドホンプラグ５０をヘッドホンジャック部４０に挿入した状態では、スイッチ４３Ｌ、４３Ｒにより、スピーカー１２ＬとＤ級アンプ２０Ｌ、及び、スピーカー１２ＲとＤ級アンプ２０Ｒとは接続が切れている。一方、ヘッドホンはヘッドホンプラグ５０の左チャンネル信号入力部５１Ｌがヘッドホンジャック部４０の左チャンネル信号端子４１Ｌと、右チャンネル信号入力部５１Ｒがヘッドホンジャック部４０の右チャンネル信号端子４１Ｒと接続され、接地部５２は接地端子４２と接触して接地した状態である。

この場合も、Ｄ級アンプ２０Ｌ及びＤ級アンプ２０Ｒから出力される差動信号は、ローパスフィルタ３０Ｌ、３０Ｒによって音声信号としてヘッドホンプラグ５０の信号入力部５１Ｌ、５１Ｒを介してそれぞれヘッドホンの音声出力部５５Ｌ、５５Ｒに供給され、この音声信号に基づいた音声が出力される。

このように構成することで、左チャンネルの音声信号に対してはＤ級アンプ２０Ｌが１個でスピーカー１２Ｌとヘッドホンの両方を、右チャンネルの音声信号に対してはＤ級アンプ２０Ｒが１個でスピーカー１２Ｒとヘッドホンの両方を駆動することができ、ヘッドホンプラグ５０は接地部５２で接地されているため、使用者が感電する可能性を低くすることができる。さらに、ローパスフィルタ３０Ｌ、３０Ｒで１個のコンデンサ３４を共有することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を用いて説明する。図５は本発明の第２の実施形態にかかる電子回路であるヘッドホンアダプタを備えた音声出力装置のブロック図である。第２の実施形態において、第１の実施形態と実質上同一の部分には同一の符号が付してある。

本実施形態において、アンプ装置６０は、音声信号が入力される信号入力端子２１及び差動信号を出力する２個の出力端子２２、２３を有し信号入力端子２１から入力された音声信号を増幅して差動信号を生成する差動アンプであるＤ級アンプ２０と、接地された接地端子６１と、を備える。ヘッドホンアダプタ７０は、ローパスフィルタ３０と、ヘッドホンジャック部４０と、ローパスフィルタ３０に接続された接地端子７１及び入力端子７２、７３と、を備える。

ローパスフィルタ３０は、第１の実施形態と同様に接続された第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３及びコンデンサ３４を備える。第１の抵抗３１の一端には入力端子７２が接続され、第２の抵抗３２の一端には入力端子７３が接続され、コンデンサ３４の他端には接地端子７１が接続されている。ヘッドホンジャック部４０は、ローパスフィルタ３０の第１の抵抗３１の他端及び第３の抵抗３３の一端に接続された信号端子４１と、接地された接地端子４２と、を備える。

ヘッドホンアダプタ７０は、接地端子７１を接地端子６１に、入力端子７２を出力端子２２に、入力端子７３を出力端子２３に接続することにより、ヘッドホンをＤ級アンプ２０を備えるアンプ装置６０で使用することができる。又、接地されているため、ヘッドホンを使用した場合に、使用者が感電する可能性を低くすることができる。

ヘッドホンアダプタ７０を接続しない場合、アンプ装置６０の２個の出力端子２２、２３にはスピーカーを接続して使用することができる。

本実施形態においても第１の実施形態と同様に音声信号が複数個の信号からなる場合、アンプ装置６０においてそれぞれの信号についてＤ級アンプを設け、それぞれのＤ級アンプにローパスフィルタを設けてもよい。

本発明の音声出力装置は、テレビやラジオ、ステレオ、オーディオアンプ等のオーディオビジュアル機器や電子機器に用いることができる。

は、本発明の第１の実施形態にかかる音声出力装置のブロック図である。 は、ヘッドホンプラグの概略構成図である。 は、本発明の第１の実施形態にかかる別の音声出力装置のブロック図である。 は、信号入力部を２個備えるヘッドホンプラグの概略構成図である。 は、本発明の第２の実施形態にかかる電子回路であるヘッドホンアダプタを備えた音声出力装置のブロック図である。 は、従来の音声出力装置のブロック図である。

符号の説明

１０ 音声出力装置
１２ スピーカー
１２Ｌ 左チャンネル用スピーカー
１２Ｒ 左チャンネル用スピーカー
２０ Ｄ級アンプ
２１ 信号入力端子
２２ 出力端子
２３ 出力端子
２０Ｌ 左チャンネル用Ｄ級アンプ
２１Ｌ 左チャンネル用信号入力端子
２２Ｌ 左チャンネル用出力端子
２３Ｌ 左チャンネル用出力端子
２０Ｒ 右チャンネル用Ｄ級アンプ
２１Ｒ 右チャンネル用信号入力端子
２２Ｒ 右チャンネル用出力端子
２３Ｒ 右チャンネル用出力端子
３０ ローパスフィルタ
３１ 第１の抵抗
３２ 第２の抵抗
３３ 第３の抵抗
３４ コンデンサ
４０ ヘッドホンジャック部
４１ 信号端子
４２ 接地端子
４３ スイッチ
５０ ヘッドホンプラグ
５１ 信号入力部
５２ 接地部
５５ 音声出力部
５５Ｌ 左チャンネル用音声出力部
５５Ｒ 右チャンネル用音声出力部
６０ アンプ装置
６１ 接地端子
７０ ヘッドホンアダプタ
７１ 接地端子
７２ 入力端子
７３ 入力端子

Claims (4)

1. 入力された音声信号を差動信号に変換して第１の出力端子と第２の出力端子から出力する差動アンプに接続する電子回路において、
   前記差動アンプの前記第１の出力端子に一端が接続された第１の抵抗と、前記差動アンプの前記第２の出力端子に一端が接続された第２の抵抗と、前記第１の抵抗の他端に一端が接続され前記第２の抵抗の他端に他端が接続された第３の抵抗と、前記第２の抵抗の他端に一端が接続され他端が接地されたコンデンサと、を有するローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタの前記第１の抵抗の他端に接続された信号端子と、接地された接地端子と、を有しヘッドホンプラグが挿入可能なジャック部と、を備えることを特徴とする電子回路。
2. 前記ローパスフィルタを複数備えることを特徴とする請求項１に記載の電子回路。
3. 前記複数のローパスフィルタにおいて前記コンデンサが共有されていることを特徴とする請求項２に記載の電子回路。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電子回路と、前記差動アンプと、前記差動アンプの前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子に接続されたスピーカーを備えた音声出力装置において、
   前記電子回路が、前記ヘッドホンプラグが挿入されると前記差動アンプと前記スピーカーとの接続を切断するスイッチを有することを特徴とする音声出力装置。

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