JP2008300907A - 増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オープンループゲインが小さなパワーアンプを、歪の発生を抑制しつつ使用することができるようにする。
【解決手段】パワーアンプ２１を備え、パワーアンプを用いて所定の利得で増幅を行う増幅装置において、パワーアンプには、パワーアンプにおいて発生する歪を抑制するための所定の帰還量を設定するとともに、パワーアンプの前には、パワーアンプによる利得を前記所定の利得から差し引いて得られる利得分の増幅を行う、前記パワーアンプより歪率の小さい低歪率増幅手段１２を設ける。パワーアンプが設けられている基板２と、低歪率増幅手段が設けられている基板１とは分離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーアンプを備えた増幅装置に関する。

図３は従来例に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この増幅装置は、増幅の対象とするオーディオ信号を選択し、選択したオーディオ信号についてのレベル調整を行うセレクタ・ボリューム部３１、並びにセレクタ・ボリューム部３１からのオーディオ信号を増幅するパワーアンプ３２を備える。セレクタ・ボリューム部３１及びパワーアンプ３２は同一のプリント基板３上に設けられている。

セレクタ・ボリューム部３１は、ＣＤ、外部入力端子、チューナ等から入力されるオーディオ信号のうちのいずれかの選択を行うためのセレクタ、及びセレクタにより選択されたオーディオ信号のレベルを調整するためのボリュームを備える。パワーアンプ３２はオープンループゲインが少ないパワーアンプＩＣ等として構成されている。

セレクタ・ボリューム部３１におけるセレクタ及びボリュームについてのユーザ設定に従い、増幅対象とするオーディオ信号が選択され、レベル調整がなされる。レベル調整がなされたオーディ信号は、パワーアンプ３２に供給され、増幅される。増幅されたオーディオ信号は、スピーカ等に供給され、音波に変換されることになる。

図４はパワーアンプ３２におけるゲインの周波数特性の一例を示す。図中の４１はオープンループゲインの特性を示すラインであり、４２はクローズドループゲインの特性を示すラインである。同図においては、オープンループゲインが８０［ｄＢ］の場合について示している。つまり、パワーアンプ３２はパワーアンプＩＣ等で構成されており、オープンループゲインが小さい。この場合、パワーアンプ３２のゲイン（クローズドループゲイン）が４０［ｄＢ］であるとすると、帰還量ＮＦＢ２は４０［ｄＢ］であり、この帰還量に対応する分だけしか、パワーアンプ３２で発生する歪を改善することができない。このため、特に高音域において歪が増加する。

なお、多段の増幅手段を備えた増幅装置として、前段、中段、及び後段の増幅手段を備え、前段増幅手段の反転入力端子に中段増幅手段からのオーディオ信号を負帰還させ、中段増幅手段の反転入力端子に後段増幅手段からのオーディオ信号を負帰還させるようにして、位相遅れや歪を低減させるようにしたものも知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７−３６４２０号公報

上述のように、図３の従来技術によれば、パワーアンプ３２がパワーアンプＩＣ等で構成されており、コストダウンのためにオープンループゲインが小さいものとなっている。この場合、一定の増幅率を確保するとすれば、パワーアンプ３２で発生する歪を打ち消すのに十分な帰還量を得ることができないおそれがある。これを解決する方法として、カレントミラー負荷、定電流負荷、ブートストラップ回路、差動回路等をＡクラスアンプの初段や２段目等において設ける方法もある。しかし、このような方法は、パワーアンプＩＣ等の形でＩＣメーカから供給されるパワーアンプ３２に対しては、適用することはできない。

また、セレクタ・ボリューム部３１及びパワーアンプ３２が同一のプリント基板３上に設けられているので、パワーアンプ３２の大電力を扱う部品による振動、不要輻射、電磁ノイズ等がセレクタ・ボリューム部３１等の入力部に悪影響を及ぼして、音質を悪化させるという問題もある。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、増幅装置において、オープンループゲインが小さなパワーアンプを、歪の発生を抑制しつつ使用することができるようにすることにある。また、パワーアンプが入力部に与える悪影響を極力低減させることにある。

この目的を達成するため、第１の発明に係る増幅装置は、パワーアンプを備え、前記パワーアンプを用いて所定の利得で増幅を行う増幅装置であって、前記パワーアンプには、前記パワーアンプにおいて発生する歪を抑制するための所定の帰還量が設定されており、前記パワーアンプの前には、前記パワーアンプによる利得を前記所定の利得から差し引いて得られる利得分の増幅を行う、前記パワーアンプより歪率の小さい低歪率増幅手段が設けられていることを特徴とする。

ここで、パワーアンプにおいて発生する歪を抑制するための所定の帰還量としては、たとえば、パワーアンプの歪率が０．５％以下となるような帰還量が該当する。低歪率アンプとしては、たとえば、実験により人間が歪を感知することができるとされている最低の歪率である０．７％よりも小さな歪率を有するものが該当する。

この構成において、増幅対象として供給された信号は、低歪率増幅手段及びパワーアンプにより、所定の利得で増幅される。その際、パワーアンプにおいて発生する歪を抑制するための所定の帰還量をパワーアンプにおいて確保しているので、パワーアンプのオープンループゲインが小さい場合、パワーアンプのみによっては、前記所定の利得を得ることができない。しかし、パワーアンプの利得のみでは前記所定の利得に対して不足する利得分の増幅が低歪率増幅手段によって行われるので、増幅装置全体として、前記所定の利得を確保することができる。したがって、パワーアンプがオープンループゲインの小さなパワーアンプＩＣ等で構成されている場合であっても、パワーアンプにおける歪を抑制するための十分な帰還量を確保しながら、必要とされる所定の利得を得ることができる。

またその際、低歪率増幅手段は、パワーアンプの利得のみでは前記所定の利得に対して不足する利得分の増幅のみを行えばよいので、小電力のみを扱えば足りる。したがって、低歪率増幅手段が、それに対して増幅対象信号を供給するセレクタやボリュームに対し、電磁的な悪影響等を及ぼす可能性は低い。また、低歪率増幅手段においては歪を実質的に発生させないため、その歪がパワーアンプで増幅され、問題となることもない。

第２の発明に係る増幅装置は、第１発明において、前記パワーアンプが設けられている基板と、前記低歪率増幅手段が設けられている基板とは分離していることを特徴とする。

第３の発明に係る増幅装置は、第２発明において、前記低歪率増幅手段が設けられている基板には、前記低歪率増幅手段に対し、増幅対象とするオーディオ信号を調整する調整手段が設けられていることを特徴とする。

第４の発明に係る増幅装置は、第１〜第３のいずれかの発明において、前記低歪率増幅手段はオペアンプで構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、パワーアンプにおいて発生する歪を抑制するための所定の帰還量をパワーアンプにおいて確保するとともに、その場合のパワーアンプによる利得のみでは装置として必要な所定の利得に対して不足する利得分の増幅を低歪率増幅手段によって行うようにしたため、オープンループゲインの小さな安価なパワーアンプＩＣを用い、歪のない増幅を行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この増幅装置は、入力プリント板１及びこれとは分離したアンププリント板２を備える。入力プリント板１上には、増幅の対象とするオーディオ信号を選択し、選択したオーディオ信号についてのレベル調整を行うセレクタ・ボリューム部１１、並びにセレクタ・ボリューム部１１からのオーディオ信号を増幅する低歪率アンプ１２が設けられている。アンププリント板２上には、低歪率アンプ１２の出力を増幅するパワーアンプ２１が設けられている。低歪率アンプ１２はオペアンプ等で構成される。低歪率アンプ１２は小電力による信号のみを扱い、パワーアンプ２１のように、電流及び電圧の大きな大電力を扱うことなはい。

セレクタ・ボリューム部１１は、ＣＤ、外部入力端子、チューナ等から入力されるオーディオ信号のうちのいずれかの選択を行うためのセレクタ、及びセレクタにより選択されたオーディオ信号のレベルを調整するためのボリュームを備える。パワーアンプ２１はオープンループゲインが少ないパワーアンプＩＣ等として構成されている。

図２（ａ）は低歪率アンプ１２におけるゲインの周波数特性を示す。図中の２２はオープンループゲインの特性を示すラインであり、２３はクローズドループゲインの特性を示すラインである。オープンループゲインは１１０［ｄＢ］であり、クローズドループゲインは１０［ｄＢ］となっている。したがって帰還量ＮＦＢ３は１００［ｄＢ］である。すなわち、オープンループゲインが大きく、クローズドループゲインが小さいので、その差である帰還量が大きい。このため、低歪率アンプ１２において発生する歪は、ほぼゼロとみなすことができる。

図２（ｂ）はパワーアンプ２１におけるゲインの周波数特性を示す。図中の２４はオープンループゲインの特性を示すラインであり、２５はクローズドループゲインの特性を示すラインである。オープンループゲインは８０［ｄＢ］であり、クローズドループゲインは３０［ｄＢ］となっている。したがって、帰還量ＮＦＢ１は５０［ｄＢ］となる。図４の従来のパワーアンプの場合と比べると、オープンループゲインは同一であるが、クローズドループゲインは、低歪率アンプ１２のクローズドループゲイン１０［ｄＢ］の分だけ小さくなっている。したがってその分、帰還量が１０［ｄＢ］だけ大きくなっている。

すなわち、本実施形態の増幅装置では、図３の従来の増幅装置と比較すると、同一のゲイン４０［ｄＢ］を得ながら、パワーアンプにおける帰還量を増大させ、パワーアンプにおける歪の発生を十分抑制するようにしている。なお、特に、図２（ｂ）に示す２［ｋＨｚ］以上のカットオフされた周波数範囲における歪の発生が抑制される。

この構成において、セレクタ・ボリューム部１１におけるセレクタ及びボリュームについてのユーザ設定に従い、ＣＤ等からのオーディオ信号のうち、増幅対象とするオーディオ信号が選択され、レベル調整がなされる。レベル調整がなされたオーディオ信号は、低歪率アンプ１２において１０［ｄＢ］増幅される。その際、低歪率アンプ１２は、オーディオ信号に対してほとんど歪を与えることはない。また、低歪率アンプ１２は、セレクタ・ボリューム部１１と同一のプリント板１上に設けられているが、ゲインが小さく、小電力を扱うだけであるので、セレクタ・ボリューム部１１に対し、電磁的な悪影響を与えることはない。

低歪率アンプ１２において増幅されたオーディオ信号は、次に、パワーアンプ２１において３０［ｄＢ］増幅される。その際、パワーアンプ２１における帰還量が５０［ｄＢ］であるため、パワーアンプ２１における歪の発生は十分抑制される。また、パワーアンプ２１は、セレクタ・ボリューム部１１が設けられたプリント板１とは異なるプリント板２上に設けられているので、パワーアンプ２１において扱われる大電力が、セレクタ・ボリューム部１１に対して、振動、不要輻射、電磁ノイズ等の悪影響を及ぼすことはない。したがって、音質を悪化させることはない。パワーアンプ２１によって増幅されたオーディオ信号は、スピーカ等に供給され、音波に変換されることになる。

本実施形態によれば、パワーアンプ２１において発生する歪を抑制するための帰還量５０［ｄＢ］をパワーアンプ２１において確保するとともに、その場合のパワーアンプ２１による利得のみでは装置として必要な利得である４０［ｄＢ］に対して不足する利得分１０［ｄＢ］の増幅を低歪率アンプ１２によって行うようにしたため、パワーアンプ２１としてオープンループゲインの小さな安価なパワーアンプＩＣを用い、歪のない増幅を行うことができる。

また、パワーアンプ２１が設けられているアンププリント板２と、低歪率アンプ１２が設けられている入力プリント板１とは分離しているので、低歪率アンプ１２にオーディオ信号供給するセレクタやボリュームに対するパワーアンプ２１からの、振動、不要輻射、電磁ノイズ等の悪影響を防止することができるとともに、セレクタやボリュームなどのオーディオ信号調整手段と同一基板に前記低歪率アンプ１２を設けていることにより、前記オーディオ信号調整手段によって調整したオーディオ信号が他のノイズなどを拾う以前に前記低歪率アンプ１２によって増幅を行うため、耐ノイズ性の向上も考慮される。

本発明の一実施形態に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。 図２は図１の装置の低歪率アンプ及びパワーアンプにおけるゲインの周波数特性を示す図である。 従来例に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。 図３の装置のパワーアンプにおけるゲインの周波数特性の一例を示す図である。

符号の説明

１：入力プリント板、２：アンププリント板、３：プリント基板、１１，３１：セレクタ・ボリューム部、１２：低歪率アンプ、２１，３２：パワーアンプ、２２，２４，４１：オープンループゲインの特性を示すライン、２３，２５，４２：クローズドループゲインの特性を示すライン、３２：パワーアンプ。

Claims (4)

1. パワーアンプを備え、前記パワーアンプを用いて所定の利得で増幅を行う増幅装置であって、
   前記パワーアンプには、前記パワーアンプにおいて発生する歪を抑制するための所定の帰還量が設定されており、
   前記パワーアンプの前には、前記パワーアンプによる利得を前記所定の利得から差し引いて得られる利得分の増幅を行う、前記パワーアンプより歪率の小さい低歪率増幅手段が設けられていることを特徴とする増幅装置。
2. 前記パワーアンプが設けられている基板と、前記低歪率増幅手段が設けられている基板とは分離していることを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
3. 前記低歪率増幅手段が設けられている基板には、前記低歪率増幅手段に対し、増幅対象とするオーディオ信号を調整する調整手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の増幅装置。
4. 前記低歪率増幅手段はオペアンプで構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の増幅装置。

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