JP2010136328A - オーディオデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】１つのオーディオシグナルポートに出力・入力機能を有す。
【解決手段】オーディオシグナルポートに連結し、コンデンサとロード、出力増幅モジュールと入力増幅モジュールを有する。コンデンサとロードは前記オーディオポートに連結されている。前記出力増幅モジュールは第一作用電圧で操作され、第一オーディオシグナルを前記オーディオポートに出力する。前記第一オーディオシグナルの直流準位は実質０ボルトである。入力増幅モジュールは第二作用電圧で操作され、前記オーディオポートから第二オーディオシグナルを受信する。前記オーディオポートが出力状態のときは、前記出力増幅モジュールは有効化され、前記入力増幅モジュールは無効化され、前記オーディオポートが入力状態のとき、前記入力増幅モジュールは有効化され、前記出力増幅モジュールは無効化される。
【選択図】図１

Description

本開示内容はオーディオデバイスとオーディオシグナルの出入力の方法に関し、特にコンデンサを省略したオーディオデバイスとオーディオシグナルの出入力方法に関する。

オーディオシステムには、いわゆるリタスキング（ｒｅ−ｔａｓｋｉｎｇ）メカニズム、つまり同一のオーディオポートを、ユーザが必要に応じてオーディオシグナルを入力するもしくは出力するように設定することができる。言い換えれば、このオーディオポートは同時にオーディオシグナルを入力するもしくは出力する機能を有する。

従来のリタスクメカニズムでは、オーディオポートはそれぞれ出力演算増幅器と入力演算増幅器の二つの演算増幅器に接続している。出力もしくは入力演算増幅器いずれを問わず、両者の外部回路はそれぞれ各自が一つの大容量コンデンサと接続するか、もしくは大容量コンデンサを共有している。そして、各自が接続するコンデンサ、若しくは共有する大容量コンデンサからノイズシグナルにおける直流成分を濾過するので、これらコンデンサをＤＣブロックコンデンサと呼ぶ（ＤＣ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）。

米国特許出願第１２／０３１，５２２号

しかしながら、上記における出力または入力増幅器端のいずれも、それぞれがコンデンサに接続したフレーム若しくは大容量値を有するコンデンサを共有したフレーム（構造）が必要であり、コンデンサの数量に対する要求または容量値に対する需要が高く、従って、コスト面では不利である。更に、ＤＣブロックコンデンサは出力時のポップノイズ現象が生じやすく、従来の方法では、外部に演算増幅器を増加してポップノイズを消去するので、コストを増加させていた。

従って、いかに上記のオーディオシステムにおける同時に出力・入力機能を有するオーディオポートにより生じる問題を解決し、よりよい音質を得るかが、解決を待たれる課題となっている。

上記の問題に鑑みて、本開示内容はオーディオデバイスとオーディオシグナルの出入力の方法に関する。オーディオデバイスは、出力・入力機能を有するオーディオポートに連結しており、一つしかコンデンサを持たず、且つ外部のポップノイズを消去する演算増幅器を必要としないながら、良好な音質効果を有する。

本開示内容の一実施例は、オーディオポートに連結するオーディオデバイスであって、コンデンサと、ロードと、出力増幅回路と、及び入力増幅回路と、を備える。コンデンサはオーディオポートと連結される。ロードはオーディオポートに連結される。出力増幅回路は第一作用電圧で操作して、第一オーディオシグナルをオーディオポートに出力する。且つ第一作用電圧は第一オーディオシグナルの直流準位は実質は０ボルトであるように、第一正電圧と第一負電圧を有する。入力増幅回路は第二作用電圧で操作して、オーディオポートからの第二オーディオシグナルを受信する。このうち、オーディオポートが出力状態であれば、出力増幅回路が有効となり入力増幅回路は無効となる。オーディオポートが入力状態であれば、入力増幅回路が有効となり、出力増幅回路は無効となる。

また、オーディオシグナルの出力・入力方法を提供する。該方法は次のステップを含む。オーディオポートに連結するコンデンサとロードとを提供するステップと、出力増幅回路と入力増幅回路を提供するステップと、出力増幅回路を第一作用電圧で操作して、直流準位が実質０ボルトである第一オーディオシグナルを前記オーディオポートに出力するステップと、入力増幅回路を第二作用電圧で操作して、オーディオポートからの第二オーディオシグナルを受信するステップと、オーディオポートが出力状態であるとき、出力増幅回路を有効化し、入力増幅回路を無効化するステップと、オーディオポートが入力状態であるとき、入力増幅回路を有効化し、出力増幅回路を無効化するステップと、を含む。
また、オーディオポートに連結するオーディオデバイスであって、コンデンサと、ロードと、出力増幅回路及び入力増幅回路と、を備える。コンデンサはオーディオポートに連結される。ロードはオーディオポートに連結される。出力増幅回路は第一作用電圧で操作されて、第一オーディオシグナルをオーディオポートに出力する。入力増幅回路は第二作用電圧で操作されて、オーディオポートからの第二オーディオシグナルを受信する。オーディオポートが出力状態であれば、出力増幅回路が有効となり、入力増幅回路が無効となり、オーディオポートが入力状態であれば、入力増幅回路が有効となり、出力増幅回路は無効となり、且つ第一作用電圧と第二作用電圧は異なる。

次に、本発明の好ましい実施例及びその効果を、図面を参照しながら説明する。

図１は本開示内容のオーディオデバイスの実施例を示す概略図。 図２Ａは本開示内容のオーディオデバイスの出力状態を示す概略図。 図２Ｂは本開示内容のオーディオデバイスの入力状態の概略図（１）。 図２Ｃは本開示内容のオーディオデバイスの入力状態の概略図(２)。 図２Ｄは本開示内容のオーディオデバイスの入力状態の概略図（３）。

本開示内容の好ましい実施態様はここに詳細に言及され、その実施例は添付の図面に例示されている。以下の説明は前記例示した実施態様に言及しているが、これらの実施態様は、例として提示されるのであって、限定を目的としたものではないことは理解されるべきである。以下の詳細な説明は、添付の特許請求の範囲にて定義されている本発明の精神及び範囲に属する全ての改変、代替、及び同等のものを包含することを意図している。

特定出願の文脈の中では、本発明のある実施例を説明するために図１を参照する。図１は本開示内容の一実施例のオーディオデバイスを示す概略図である。本開示内容のオーディオポート５０と連結するオーディオデバイスは、コンデンサ１０と、ロード２０、出力演算増幅器(ｏｕｔｐｕｔ ＯＰ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ)３０と、入力演算増幅器(ｉｎｐｕｔ ＯＰ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ)４０とを備える。このうち、オーディオポート５０はオーディオシグナルを出入力する。

コンデンサ１０は第一端１２と第二端１４を有し、このうち第一端１２はオーディオポート５０と連結する。図１から分かるように、本開示内容のオーディオデバイスにおける出力演算増幅器３０と入力演算増幅器４０は、一つのコンデンサ１０を共有し、且つ入力演算増幅器４０の回路特性により、内部抵抗のインピーダンスが比較的高いため、本開示内容における連結されたコンデンサ１０は小容量を使用することができる。先行技術と比較すると、本来出力演算増幅器３０とオーディオポート５０に接続する大容量コンデンサを省略する以外に、大容量コンデンサと出力演算増幅器の使用によるコスト支出を節約できる。このほか、出力演算増幅器３０は第一作用電圧で操作してオーディオソースシグナル（以下出力オーディオシグナルという）をオーディオポート５０に出力するように構成され、入力演算増幅器４０は第二作用電圧で操作してオーディオポート５０からオーディオソースシグナル（以下入力オーディオシグナル）を受信するように構成される。

ロード２０は一端をコンデンサ１０の第一端１２とオーディオポート５０との間で連結している。バイアス電圧発生機６０はマイクロホンバイアスにバイアスを提供する。このうち、ロード２０とバイアス電圧発生機６０については後述で詳細に説明する。

出力演算増幅器３０の出力端３２はコンデンサ１０の第一端１２と連結し、入力演算増幅器４０の入力端４２はコンデンサ１０の第二端１４と連結する。オーディオポート５０は出力状態と入力状態の二つの異なる機能を有するので、本開示内容は、オーディオポート５０が出力状態のときは、出力演算増幅器３０が有効で、入力演算増幅器４０は無効となる。オーディオポート５０が入力状態のときは、入力演算増幅器４０は有効で出力演算増幅器３０は無効となる。

次に、多数の異なる入力・出力状態での実施態様をあげて、本開示内容のオーディオデバイスの動作方式を説明する。ここで、出力演算増幅器３０は第一正電圧（＋Ｖ）と第一負電圧（−Ｖ）を受信する。尚、第一正電圧と第一負電圧に基づいて出力演算増幅器３０の第一作用電圧を決定する。入力演算増幅器４０は第二正電圧（＋２Ｖ）と接地電圧（ＧＮＤ）を受信する。尚、第二正電圧と接地電圧に基づいて入力演算増幅器４０の第二作用電圧を決定する。第二正電圧の大きさ（＋２Ｖ）は実質的に第一正電圧の大きさ（＋Ｖ）の二倍であり、第一正電圧（＋Ｖ）と第一負電圧（−Ｖ）の平均値は実質的にゼロ(０ Ｖｏｌｔｓ)に相当する。第一正電圧（＋Ｖ）と第一負電圧（−Ｖ）の差は、実質的に＋２Ｖである第二正電圧（＋２Ｖ）と接地電圧（ＧＮＤ）の差に相当する。

当業者が分かるように、第一作用電圧（＋Ｖ〜−Ｖ）と第二作用電圧（＋２Ｖ〜ＧＮＤ）はさまざまな方法で生成されることができるので、詳細な説明とその回路に関する説明は記述する必要はない。第一作用電圧（＋Ｖ〜−Ｖ）と第二作用電圧（＋２Ｖ〜ＧＮＤ）を生成する回路の一実施例は、２００８年２月１４日に“ＷＡＮＧ； Ｔｚｅ−Ｃｈｉｅｎ”により出願された米国特許出願第１２／０３１，５２２号の“Ｄｒｉｖｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ”を参照することができる。

図１を参照されたい。バイアス電圧発生機６０はダイオードとレジスタを介してオーディオポート５０と連結している。

図２Ａは、本開示内容のオーディオデバイスの出力状態を示す概略図である。オーディオポート５０が出力状態であるとき、入力演算増幅器４０は無効となり、バイアス電圧発生機６０は高インピーダンスに切り替わり、開路（ｏｐｅｎ−Ｃｉｒｃｕｉｔ）状態（つまりバイアス電圧発生機６０も無効にする）を示し、さらに出力演算増幅器３０を有効して、出力オーディオシグナルを順調にオーディオポート５０に出力させて、オーディオポート５０と接続している外部デバイス、例えば図に示すコンピュータ７０やイヤホン７２に伝送するが、これらに限ったことではない。ここで、コンピュータ７０とイヤホン７２はそれぞれオーディオソースシグナルを受信する二つの異なる外部デバイスを表す。

ここで、出力演算増幅器３０が受信する正電圧は＋２.５Ｖ、負電圧は−２.５Ｖ、つまり出力演算増幅器３０の第一作用電圧は±２.５Ｖの間でよいが、これに限らない。言い換えれば、出力演算増幅器３０のＤＣ直流準位は零電圧である。更に、図から分かるように、入力演算増幅器４０が受信する正電圧は出力演算増幅器３０が受信する正電圧の二倍（２＊Ｖ）であり、負電圧は接地電圧（ＧＮＤ）とすることができる。上記に示したように、入力演算増幅器４０が受信する正電圧は＋５Ｖ、つまり入力演算増幅器４０の第二作用電圧は０ Ｖと５Ｖの間でよいが、これに限定しない。すなわち、負電圧は接地電圧（ＧＮＤ）とする場合、入力演算増幅器４０のＤＣ直流準位は正電圧の半分である。上記の例から、第一作用電圧と第二作用電圧は異なることが分かる。

出力演算増幅器３０の第一作用電圧は±２.５Ｖの間であるので、出力演算増幅器３０が伝送する出力オーディオシグナルの直流電圧準位は０Ｖとなる。先行技術においては、出力演算増幅器が伝送する出力オーディオシグナルの振幅は大体０〜５Ｖに設定されているので、その直流電圧準位は２.５Ｖ、つまり出力オーディオシグナルの直流電圧準位は０Ｖではないため、ポップノイズを生じやすい。従って、本開示内容は出力演算増幅器３０が伝送する出力オーディオシグナルの直流電圧準位を０Ｖに設定して、ポップノイズを消去することができる。このように、先行技術と比較して、ポップノイズを消去するために外部の演算増幅器を一つ省略したので、コストを更に抑えることができる。

図２Ｂは、本開示内容のオーディオデバイスの入力状態の概略図（１）である。この実施例において、オーディオデバイスは入力状態であり、音源供給装置７４から入力オーディオシグナルが提供される。ここで、音源供給装置７４は演算増幅器７４２がコンデンサ７４４に連結し、入力オーディオシグナルをオーディオポート５０に伝送する。このとき、バイアス電圧発生機６０と出力演算増幅器３０が無効になり、次に入力演算増幅器４０を有効にして、入力オーディオシグナルが入力演算増幅器４０に順調に伝送されるようにする。ここで、出力演算増幅器３０の無効状態は開路状態に近いので、本開示内容ではこれをフロート状態（ｆｌｏａｔｉｎｇ）という。

ここで、検出回路は、オーディオポート５０が現在入力状態か、または出力状態かを検出して、状態シグナルを発信して本開示内容のオーディオデバイスに通知する。本開示内容のオーディオデバイスは状態シグナルに基づいて出力演算増幅器３０を無効にするかどうか決定する。これは、この分野の当業者が周知の事実であるので、ここでは特に述べない。当然、まだ多くのオーディオポート５０の目下の状態を判定する方法はあるが、ここでは一例をあげたに過ぎず、また、これに限定しない。

然しながら、入力オーディオシグナルを入力演算増幅器４０に伝送する前に、まずコンデンサ７４４とコンデンサ１０からなる経路を通る。回路の特性において、二つの直列コンデンサ間の電圧は未知状態（ｕｎｋｎｏｗｎ）であり、つまり、入力オーディオシグナルがコンデンサ７４４とコンデンサ１０からなる経路を通過すると、入力オーディオシグナルの直流電圧準位が確定できなくなる。したがって、本開示内容の二つのコンデンサ間にロード２０を連結して、入力オーディオシグナルの直流電圧準位を調整する。このうち、ロード２０は、例えば４７ｋΩなど、より大きなインピーダンスに設定する必要があるが、これに限らない。

図２Ｃは、本開示内容のオーディオデバイスの入力状態の概略図（２）である。図２Ｃと図２Ｂの相違点は、図２Ｃにおける音源供給装置７６が、本開示内容のコンデンサを省略したオーディオデバイスを採用するので、音源供給装置７６における演算増幅器７６２はコンデンサを連結する必要がない点にある。出力演算増幅器３０とバイアス電圧発生機６０はいずれも無効化され、入力演算増幅器４０は有効化されて、入力オーディオシグナルがオーディオポート５０から入力演算増幅器４０に順調に伝送される。このうち、ロード２０は高インピーダンスを有するので、この実施においても、入力オーディオシグナルの直流電圧準位を調整する必要がなく、ロード２０上もほとんど電流が流れないので、別途パワーを消耗することがない。

図２Ｄは、本開示内容のオーディオデバイスの入力状態の概略図（３）である。本実施例では、マイクロホン７８が入力オーディオシグナルを提供することを説明する。この入力状態では、出力演算増幅器３０が無効化され、入力演算増幅器４０が有効化されており、バイアス電圧発生機６０は有効化されて、マイクロホンバイアスを入力オーディオシグナルに提供して音質を確保する。このうち、バイアス電圧発生機６０が提供するマイクロホンバイアスは、マイクロホン７８が入力した入力音源シグナルの振幅を決定する。例えば、バイアス電圧発生機６０が３Ｖのマイクロホンバイアスを提供すると、マイクロホン７８が入力した入力オーディオシグナルの振幅は３Ｖ以下に制御される。ただし、上記は例であって、当然これに限らない。

本発明は上記のように記載されているが、様々な形で変更される可能性があるのは明らかである。しかし、このような変形例は本発明の精神及び範囲からの逸脱とはみなさない。従って、そのような当業者に明らかであろう変形例はすべて、特許請求の範囲内に含むものとする。

１０ コンデンサ
１２ 第一端
１４ 第二端
２０ ロード
３０ 出力演算増幅器
３２ 出力端
４０ 入力演算増幅器
４２入力端
５０ オーディオポート
６０ バイアス電圧発生機
７０ コンピュータ
７２ イヤホン
７４、７６ 音源供給装置
７４２、７６２ 演算増幅器
７４４ コンデンサ
７８ マイクロホン

Claims (20)

1. オーディオポートに連結するオーディオデバイスであって、
   前記オーディオポートに連結するコンデンサと、
   前記オーディオポートに連結するロードと、
   第一作用電圧で操作され、第一オーディオシグナルを前記オーディオポートに出力し、前記第一オーディオシグナルのＤＣ直流準位が実質０ボルトとなるように、前記第一作用電圧が第一正電圧と第一負電圧を有する出力増幅回路と、
   第二作用電圧で操作され、第二オーディオシグナルを前記オーディオポートから受信する入力増幅回路と、
   を備え、前記オーディオポートが出力状態にあるとき、前記出力増幅回路が有効となり、前記入力増幅回路が無効となり、前記オーディオポートが入力状態にあるときは、前記入力増幅回路が有効、前記出力増幅回路が無効となることを特徴とするオーディオデバイス。
2. バイアス電圧を前記オーディオポートに提供するバイアス電圧発生機と、
   前記オーディオポートが出力状態であるとき、前記バイアス電圧発生機が無効となることを特徴とする請求項１に記載のオーディオデバイス。
3. 前記オーディオポートがマイクロホン入力状態であるとき、前記バイアス電圧発生機が有効であることを特徴とする請求項２に記載のオーディオデバイス。
4. 前記バイアス電圧発生機が、ダイオード及びレジスタを介して前記オーディオポートに連結されていることを特徴とする請求項２に記載のオーディオデバイス。
5. 前記第二作用電圧が、前記第一正電圧より大きい第二正電圧と接地電圧を含むことを特徴とする請求項１に記載のオーディオデバイス。
6. 前記第二正電圧の大きさが前記第一正電圧の大きさの実質２倍であることを特徴とする請求項４に記載のオーディオデバイス。
7. 前記第一正電圧と前記第一負電圧の平均が実質ゼロであることを特徴とする請求項１に記載のオーディオデバイス。
8. 前記コンデンサが前記出力増幅回路と前記入力増幅回路との間に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のオーディオデバイス。
9. オーディオ入力・出力の方法であって、
   オーディオポートに連結するコンデンサとロードとを提供するステップと、
   出力増幅回路と入力増幅回路とを提供するステップと、
   第一作用電圧で前記出力増幅回路を操作して、直流準位が実質０ボルトである第一オーディオシグナルを前記オーディオポートに出力するステップと、
   第二作用電圧で前記入力増幅回路を操作して、前記オーディオポートからの第二オーディオシグナルを受信するステップと、
   前記オーディオポートが出力状態のときに、前記出力増幅回路を有効化して、前記入力増幅回路を無効化するステップと、
   前記オーディオポートが入力状態のときに、前記入力増幅回路を有効化して、前記出力増幅回路を無効化するステップと、
   を含むことを特徴とするオーディオ入力・出力方法。
10. 前記第一作用電圧が前記第二作用電圧と異なることを特徴とする請求項９に記載のオーディオ入力・出力方法。
11. 前記オーディオポートがマイクロホン入力状態であるときに、バイアス電圧を前記オーディオポートに提供するステップと、
    を更に含むことを特徴とする請求項９に記載のオーディオ入力・出力方法。
12. 前記オーディオポートが出力状態であるときに、前記オーディオポートに前記バイアス電圧を提供するのを中断するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載のオーディオ入力・出力方法。
13. 前記第一作用電圧が第一正電圧と第一負電圧を含み、前記第一正電圧と前記第一負電圧の平均が実質ゼロであることを特徴とする請求項９に記載のオーディオ入力・出力方法。
14. オーディオポートに連結するオーディオデバイスであって、
    前記オーディオポートに連結するコンデンサと、
    前記オーディオポートに連結するロードと、
    第一作用電圧で操作され、第一オーディオシグナルを前記オーディオポートに出力し、前記第一オーディオシグナルのＤＣ直流準位が実質０ボルトとなるように、前記第一作用電圧で操作される出力増幅回路と、及び、
    第一作用電圧とは実質異なる第二作用電圧で操作され、第二オーディオシグナルを前記オーディオポートから受信する入力増幅回路と、
    を備え、前記オーディオポートが出力状態にあるとき、前記出力増幅回路が有効となり、前記入力増幅回路が無効となり、前記オーディオポートが入力状態にあるときは、前記入力増幅回路が有効、前記出力増幅回路が無効されることを特徴とするオーディオデバイス。
15. バイアス電圧を前記オーディオポートに提供するバイアス電圧発生機を備え、前記オーディオポートが出力状態であるとき、前記バイアス電圧発生機が無効化されることを特徴とする請求項１４に記載のオーディオデバイス。
16. 前記オーディオポートがマイクロホン入力状態であるとき、前記バイアス電圧発生機が有効であることを特徴とする請求項１５に記載のオーディオデバイス。
17. 前記第一オーディオシグナルの直流準位が実質０ボルトであることを特徴とする請求項１４に記載のオーディオデバイス。
18. 前記第一作用電圧が第一正電圧と第一負電圧とを含み、前記第二作用電圧が第二正電圧と接地電圧とを含み、前記第二正電圧が前記第一正電圧より大きいことを特徴とする請求項１４に記載のオーディオデバイス。
19. 前記第一正電圧と前記第一負電圧との差が実質第二正電圧と前記接地電圧との差に等しいことを特徴とする請求項１８に記載のオーディオデバイス。
20. 前記コンデンサが前記出力増幅回路と前記入力増幅回路との間に連結されていることを特徴とする請求項１４に記載のオーディオデバイス。

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