JP2010136152A - 音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の音響装置によれば、スピーカケーブルから大気中に輻射される電磁ノイズを低減することができる音響装置を提供する。
【解決手段】
増幅部は音声信号を増幅する。スピーカ１１は増幅部によって増幅された音声信号を再生する。スピーカケーブル８ｈ及び８ｃは増幅部によって増幅された音声信号をスピーカ１１に伝える。グラウンドケーブル８ｇは、スピーカケーブル８ｈ及び８ｃに沿って配置され、スピーカケーブル８ｈ及び８ｃが大気中に輻射する電磁ノイズを吸収する。ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｈ及び１０ｃは、スピーカケーブル８ｈ及び８ｃと同電位の部分と、グラウンドケーブル８ｇと同電位の部分との間に配置され、スピーカケーブル８ｈ及び８ｃとグラウンドケーブル８ｇとの間に生じる静電容量の値を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカケーブルから輻射される電磁ノイズを低減することができる音響装置に関する。

近年、電子機器から放出される電磁ノイズによる影響について調査が進んでいる。それに伴い、電子機器から輻射される電磁ノイズに関する規格化が広まっている。このような規格は、一般にＥＭＣ規格と呼ばれている。
ＥＭＣ規格は、国際的にはＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）によって定められている。また、米国ではＦＣＣ（Federal Communications Commission）規格、欧州ではＥＮ（European Norm）規格で、電子機器から大気中に輻射される電磁ノイズを抑制することが定められている。また、韓国、台湾、中国、カナダなどの国々においても規格の制定、整備が進んでいる。

一方、音響装置において、音声信号に混じったノイズ成分を除去する方法が検討されている。例えば、特開平６−２４５２９４号公報（特許文献１）には、スピーカケーブルとグラウンドとをコンデンサを介して接続することで、スピーカケーブルに流れ込んだノイズを、グラウンドに逃がすことが記載されている。
特開平６−２４５２９４号公報

直流信号を高速でスイッチングする必要があるＤ級増幅器などの音響装置においては、非常に高く広帯域の周波数成分を含んだ信号がスピーカケーブルに流れる。このような非常に高く広帯域の周波数成分を含んだ信号がスピーカケーブルに流れると、スピーカケーブル自体から大気中に電磁ノイズが輻射されてしまう。
このような非常に高く広帯域の周波数のノイズは、従来の方法のように、スピーカケーブルとグラウンドとをコンデンサを介して接続して、ノイズをグラウンドに逃がすだけでは、除去することが難しいという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、スピーカケーブル自体から大気中に輻射される電磁ノイズを低減することができる音響装置を提供することを目的とする。

本発明は上述した従来の技術の課題を解決するため、音声信号を増幅する増幅部と、増幅部によって増幅された音声信号を再生するスピーカ（１１）と、増幅部によって増幅された音声信号をスピーカ（１１）に伝えるスピーカケーブル（８ｈ，８ｃ）と、スピーカケーブル（８ｈ，８ｃ）に沿って配置され、スピーカケーブル（８ｈ，８ｃ）が大気中に輻射する電磁ノイズを吸収するグラウンドケーブル（８ｇ）と、スピーカケーブル（８ｈ，８ｃ）と同電位の部分と、グラウンドケーブル（８ｇ）と同電位の部分との間に配置され、スピーカケーブル（８ｈ，８ｃ）とグラウンドケーブル（８ｇ）との間に生じる静電容量の値を調整するケーブル間静電容量調整コンデンサ（１０ｈ，１０ｃ）とを備えることを特徴とする音響装置を提供する。

本発明の音響装置によれば、スピーカケーブルから大気中に輻射される電磁ノイズを低減することができる。

以下、本発明の音響装置について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態の構成を示す図である。図２は本発明の第１実施形態のＤ級増幅器の動作を説明するための図である。図３は本発明の第１実施形態の効果を示す図である。図４は本発明の第２実施形態の外観を示す図である。図５は本発明の第２実施形態の構成を示す図である。

＜第１実施形態＞
図１及び図２を用いて、第１実施形態の音響装置について説明する。増幅部であるＤ級増幅器６は、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号生成部２、スイッチング部３、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）部４、バイパスコンデンサ部５を備えて構成されている。ＰＷＭ信号生成部２には音声信号入力端子１を介してアナログ音声信号Ａが入力される。ＰＷＭ信号生成部２は、例えば、所定の三角波ＴＷと入力されたアナログ音声信号Ａとを比較する。ＰＷＭ信号生成部２は、所定の三角波ＴＷよりもアナログ音声信号Ａが小さい時はロー、所定の三角波ＴＷよりもアナログ音声信号Ａが大きい時はハイを出力する。このようにして、ＰＷＭ信号生成部２は、ＰＷＭ信号ＳＷ１を生成する。

ＰＷＭ信号生成部２は、そのＰＷＭ信号ＳＷ１をスイッチング部３へ入力する。スイッチング部３は、４個のスイッチ３１〜３４で構成されている。スイッチ３１〜３４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。

スイッチング部３は、入力されたＰＷＭ信号ＳＷ１に基づいて、所定のスイッチングをする。ＰＷＭ信号ＳＷ１がハイの時、スイッチ３２及びスイッチ３３がオンとなり、スイッチ３１とスイッチ３４はオフとなる。その結果、矩形波出力端子３ｈには＋Ｖｃｃの電圧が生じ、矩形波出力端子３ｃには−Ｖｃｃの電圧が生じる。ＰＷＭ信号ＳＷ１がローの時、スイッチ３１とスイッチ３４がオンとなり、スイッチ３２及びスイッチ３３はオフとなる。その結果、矩形波出力端子３ｈには−Ｖｃｃの電圧が生じ、矩形波出力端子３ｃには＋Ｖｃｃの電圧が生じる。このようにして、矩形波出力端子３ｈと矩形波出力端子３ｃとの間に、矩形波ＳＷ２が出力される。

矩形波出力端子３ｈ及び３ｃから出力された矩形波ＳＷ２は、ＬＰＦ部４に入力される。ＬＰＦ部４は入力された矩形波ＳＷ２をフィルタリングし、連続した音声信号にして、バイパスコンデンサ部５へ入力する。バイパスコンデンサ部５は、音声信号のスパイクノイズ等のある程度高い周波数成分のノイズを吸収する。バイパスコンデンサ部５は、その音声信号をプラス出力端子７ｈ及びマイナス出力端子７ｃへ出力する。なお、Ｄ級アンプの構成はこれに限定されるものではなく、種々変更が可能である。

プラス出力端子７ｈと、スピーカ１１のプラス入力端子９ｈとはスピーカケーブル８ｈによって接続されている。また、マイナス出力端子７ｃと、スピーカ１１のマイナス入力端子９ｃとはスピーカケーブル８ｃによって接続されている。
プラス入力端子９ｈは、ボイスコイル１３の図示しないプラス端子と接続されている。マイナス入力端子９ｃは、ボイスコイル１３の図示しないマイナス端子と接続されている。このように接続することで、ボイスコイル１３に接続されている振動板１４から音声信号に応じた音声が再生される。なお、図１において、スピーカ１１の部分は理解を容易にするために概念的に示している。

また、グラウンド端子７ｇと、スピーカフレーム端子９ｇとはグラウンドケーブル８ｇによって接続されている。スピーカフレーム端子９ｇは、金属（アルミや鉄）製のスピーカフレーム１２と接続されている。スピーカフレーム１２はボイスコイル１３等のスピーカ駆動部を覆う金属製のケース等も含むものとする。
さらに、グラウンド端子７ｇは、図示していない音響装置の筐体と接続されている。このようにして接続されることで、スピーカフレーム１２とグラウンドである音響装置の筐体とは、同電位となる。

また、スピーカケーブル８ｈ、スピーカケーブル８ｃ、グラウンドケーブル８ｇは３本それぞれが沿うようにして設置される。スピーカケーブル８ｈ、スピーカケーブル８ｃ、グラウンドケーブル８ｇは互いに平行に、直線状または曲線状に配線されている。

スピーカケーブル８ｈ及び８ｃには、ＬＰＦ部４及びバイパスコンデンサ部５でも除去できない非常に高く広帯域の周波数のノイズを含んだ信号が流れる。この非常に高く広帯域の周波数のノイズが原因で、２００ＭＨｚを超える高周波の電磁ノイズが大気中に輻射される。
グラウンドケーブル８ｇは、スピーカケーブル８ｈ及び８ｃから大気中に輻射される電磁ノイズを吸収し、スピーカ筐体であるグラウンドへ逃がす。

スピーカケーブル８ｈとグラウンドケーブル８ｇとの間には静電容量である浮遊容量が生じる。ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｈは、スピーカケーブル８ｈと同電位の部分と、前記グラウンドケーブル８ｇと同電位の部分との間に配置される。

スピーカケーブル８ｈとグラウンドケーブル８ｇとの間に生じる静電容量は、スピーカケーブル８ｈとグラウンドケーブル８ｇとの間に生じる浮遊容量と、ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｈの静電容量とを合計した値になる。

ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｈの静電容量は、グラウンドケーブル８ｇが、スピーカケーブル８ｈから輻射される電磁ノイズを最も効果的に吸収する値にする。

同様に、スピーカケーブル８ｃとグラウンドケーブル８ｇとの間には静電容量である浮遊容量が生じる。ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｃは、スピーカケーブル８ｃと同電位の部分と、前記グラウンドケーブル８ｇと同電位の部分との間に配置される。

スピーカケーブル８ｃとグラウンドケーブル８ｇとの間に生じる静電容量は、スピーカケーブル８ｃとグラウンドケーブル８ｇとの間に生じる浮遊容量と、ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｃの静電容量とを合計した値になる。

ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｃの静電容量は、グラウンドケーブル８ｇが、スピーカケーブル８ｃから輻射される電磁ノイズを最も効果的に吸収する値にする。

本実施形態においては、ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｈ及び１０ｃの静電容量は１００ｐＦ〜２２０ｐＦとしている。ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｈ及び１０ｃの静電容量は、スピーカケーブル８ｈ及び８ｃ、グラウンドケーブル８ｇの長さに応じて調整することが望ましい。

次に、図３を用いて本実施形態における効果について説明する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の横軸は周波数を示し、縦軸は音響装置から輻射された電磁ノイズのレベルを示している。図３（Ａ）はグラウンドケーブル８ｇ及びケーブル間静電容量調整コンデンサ１０ｈ，１０ｃを設けていない場合の特性図である。図３（Ｂ）は本実施形態を適用した場合の特性図である。
図３（Ａ）の特性３０２は、円で囲んだ２２０ＭＨｚ近傍の領域３０１で電磁ノイズのレベルが高くなっているのが確認できる。これに対して、図３（Ｂ）の特性３０４は、特性３０２と比較して、円で囲んだ２２０ＭＨｚ近傍の領域３０３において、電磁ノイズの低減が確認できる。２２０ＭＨｚ近傍は、それ以上の周波数の帯域と比較して、一般に厳しい上限値が設けられている。

本実施形態の音響装置は、全ての部分を同一の筐体に収納するように構成しても良いし、スピーカ１１と、回路部１５をそれぞれ別の筐体に収納し、ケーブルで接続するような構成にしても良い。

＜第２実施形態＞
図４及び図５を用いて、本実施形態の構成について説明する。本実施形態は第１実施形態の音響装置を２つ用いたステレオ型の音響装置である。

図４は本実施形態の発明の外観図である。図４は、筐体４０１内に左チャネルの音響装置及び右チャネルの音響装置を収納した一体型の音響装置４００を示している。このような構成にした場合、筐体４０１内部の配線の都合上、ケーブルの長さが左右のチャネルで異なることが多い。また、１１Ｌ，１１Ｒはスピーカであり、１４Ｌ，１４Ｒは振動板である。

図５の上側部分は左チャネルの音響装置５０Ｌであり、下側部分は右チャネルの音響装置５０Ｒである。本実施形態の音響装置はこれら２つの音響装置を組み合わせた音響装置である。なお、スピーカ１１Ｌ及びスピーカ１１Ｒの部分は理解を容易にするために概念的に示している。

図５において、１Ｌ，１Ｒは音声信号入力端子である。６Ｌ，６Ｒは増幅部であるＤ級増幅器である。７Ｌｈ，７Ｒｈはプラス出力端子である。７Ｌｃ，７Ｒｃはマイナス出力端子である。７Ｌｇ，７Ｒｇはグラウンド端子である。９Ｌｈ，９Ｒｈはプラス入力端子である。９Ｌｃ，９Ｒｃはマイナス入力端子である。９Ｌｇ，９Ｒｇはスピーカフレーム端子である。１１Ｌ，１１Ｒはスピーカである。１２Ｌ，１２Ｒはスピーカフレームである。１３Ｌ，１３Ｒはボイスコイルである。１４Ｌ，１４Ｒは振動板である。音響装置５０Ｌ及び音響装置５０Ｒの、グラウンドケーブル８Ｌｇ，８Ｒｇ及びスピーカケーブル８Ｌｈ，８Ｌｃ，８Ｒｈ，８Ｒｃの長さ、及び、ケーブル間静電容量調整コンデンサ１０Ｌｈ，１０Ｌｃ，１０Ｒｈ，１０Ｒｃ以外の構成は、第１実施形態の音響装置と同様である。

右チャネルの音響装置５０Ｒのグラウンドケーブル８Ｒｇ及びスピーカケーブル８Ｒｈ，８Ｒｃは、左チャネルの音響装置５０Ｌのグラウンドケーブル８Ｌｇ及びスピーカケーブル８Ｌｈ，８Ｌｃよりも長い。このようにスピーカケーブルとグラウンドケーブルの長さが異なると、スピーカケーブルとグラウンドケーブルとの間に発生する浮遊容量も異なる。

そのため、本実施形態では左チャネルのケーブル間静電容量調整コンデンサ１０Ｌｈ及び１０Ｌｃと、右チャネルのケーブル間静電容量調整コンデンサ１０Ｒｈ及び１０Ｒｃとで静電容量の値を変えてある。このように、ケーブル間静電容量調整コンデンサの値を異ならせることで、より効果的にスピーカケーブルから大気中に輻射される電磁ノイズを低減することができる。

本実施形態の音響装置は、全ての部分を同一の筐体４０１に収納するように構成しても良いし、スピーカ１１Ｌ、スピーカ１１Ｒ、回路部をそれぞれ別の筐体に収納し、ケーブルで接続するような構成にしても良い。

本発明は以上説明した各実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。

本発明の第１実施形態の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態のＤ級増幅器の動作を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の効果を示す図である。 本発明の第２実施形態の外観を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態の構成を示す図である。

符号の説明

６ Ｄ級増幅器
８ｈ，８ｃ スピーカケーブル
８ｇ グラウンドケーブル
１１ スピーカ
１０ｈ，１０ｃ ケーブル間静電容量調整コンデンサ

Claims (4)

1. 音声信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部によって増幅された音声信号を再生するスピーカと、
   前記増幅部によって増幅された音声信号を前記スピーカに伝えるスピーカケーブルと、
   前記スピーカケーブルに沿って配置され、前記スピーカケーブルが大気中に輻射する電磁ノイズを吸収するグラウンドケーブルと、
   前記スピーカケーブルと同電位の部分と、前記グラウンドケーブルと同電位の部分との間に配置され、前記スピーカケーブルと前記グラウンドケーブルとの間に生じる静電容量の値を調整するケーブル間静電容量調整コンデンサと
   を備えることを特徴とする音響装置。
2. 左チャネルの音声信号を増幅する左チャネルの増幅部と、
   右チャネルの音声信号を増幅する右チャネルの増幅部と、
   前記左チャネルの増幅部によって増幅された左チャネルの音声信号を再生する左チャネルのスピーカと、
   前記右チャネルの増幅部によって増幅された右チャネルの音声信号を再生する右チャネルのスピーカと、
   前記左チャネルの増幅部によって増幅された左チャネルの音声信号を前記左チャネルのスピーカに伝える左チャネルのスピーカケーブルと、
   前記右チャネルの増幅部によって増幅された右チャネルの音声信号を前記右チャネルのスピーカに伝える右チャネルのスピーカケーブルと、
   前記左チャネルのスピーカケーブルに沿って配置され、前記左チャネルのスピーカケーブルが大気中に輻射する電磁ノイズを吸収する左チャネルのグラウンドケーブルと、
   前記右チャネルのスピーカケーブルに沿って配置され、前記右チャネルのスピーカケーブルが大気中に輻射する電磁ノイズを吸収する右チャネルのグラウンドケーブルと、
   前記左チャネルのスピーカケーブルと同電位の部分と、前記左チャネルのグラウンドケーブルと同電位の部分との間に配置され、前記左チャネルのスピーカケーブルと前記左チャネルのグラウンドケーブルとの間に生じる静電容量の値を調整する左チャネルのケーブル間静電容量調整コンデンサと、
   前記右チャネルのスピーカケーブルと同電位の部分と、前記右チャネルのグラウンドケーブルと同電位の部分との間に配置され、前記右チャネルのスピーカケーブルと前記右チャネルのグラウンドケーブルとの間に生じる静電容量の値を調整する右チャネルのケーブル間静電容量調整コンデンサと
   を備えることを特徴とする音響装置。
3. 前記左チャネルのケーブル間静電容量調整コンデンサの静電容量と、前記右チャネルのケーブル間静電容量調整コンデンサの静電容量が異なることを特徴とする請求項２記載の音響装置。
4. 前記増幅部は、Ｄ級増幅器であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の音響装置。

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