JP2010166544A - 高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コスト及び消費電力を軽減し、大電流、高パワーの音声信号を高い効率で出力することのできる外部接続型車載用アンプを提供する。
【解決手段】 音声信号増幅モジュールと、この音声信号増幅モジュールに電気的に接続され、さらに音声信号増幅モジュールの位相反転ユニット及び電源側増幅ユニットにより生成された信号を受信しさらにこの両者を内部の信号と比較し、もってＰＷＭ信号を発生させるよう構成したパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュールと、このＰＷＭモジュールに接続され、ＰＷＭ信号によりオン／オフを制御されて大電流の音声信号を発生させるよう構成した駆動増幅器モジュールと、駆動増幅器モジュールを制御する制御信号を受信するオン／オフ制御ミュートモジュールと、音声信号増幅モジュール、ＰＷＭモジュール、駆動増幅器モジュール、オン／オフ制御ミュートモジュールのそれぞれに電気的に接続されたフィルタ電力供給モジュールとを備えることで解決した。
【選択図】図２

Description

本発明は、高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプで、特に大電流かつ高パワーの音声信号を出力できる外部接続型車載用アンプに関する。

生活の質の大幅な改善に伴い、運転中であっても音楽を聴く際には音響効果の改善が求められている。現在市場に出回っている車載ステレオの多くは、ステレオ効果及びサウンドの拡散効果との関連で、自動車の所有者を満足させることができていない。車載ステレオのサウンドの拡散効果を改善することが望まれる場合には、自動車の所有者の要請に応えるために、外部接続型車載用アンプを追加で取り付ける必要がある。このため、新車を買う際に利用者の多くは、自動車業者に対して車載用アンプを追加することを求めている。外部接続型車載用アンプは、自動車の利用者が車内で重低音の拡散効果を十分楽しむための前提条件となっている。

従来公知の車載用アンプは、アナログのパワーアンプであって、一般的にはＡＢ級アンプである。このＡＢ級アンプは、良好な全高調波ひずみ率特性を提供するもので、リニアオーディオアンプである。従来、このリニアオーディオアンプは、出力側の負荷の電圧の振幅を制限するために、アンプの出力側にリニア駆動回路を形成するトランジスタを使用してすることで、アンプが線形領域内で作用することになる。結果として、大量の電力が出力段トランジスタで消費されることとなることで、前記ＡＢ級アンプが全体としての効率の面で劣悪なものとなっている。

さらに、従来の２０Ｗ以上の車載用パワーアンプの設計の際に、１２Ｖ電源を必要となる高い電圧値、たとえば４８Ｖ以上の電圧値に昇圧及び変換を行い、これを前記ＡＢ級アンプのような増幅回路に使用する目的で、追加の昇圧回路が必要とされる。この場合、昇圧回路はデュアル電源に接続され、昇圧回路によるエネルギー変換の過程で１０％乃至２０％のエネルギー損失が発生する。さらに、高圧かつ大電流の状況下にあっては、ＡＢ級アンプでも大量のエネルギー損失が発生する。それゆえ、ＡＢ級アンプは、通常４０％乃至６０％のエネルギー効率となる。その後、５００ＷＡＢ級アンプでは、最大のエネルギー効率を６０％までとすることしかできない。

それゆえ、従来公知の車載用アンプは、エネルギー変換時に損失を受け、大量のエネルギー損失を引き起こすことになる。一方、従来公知の車載用アンプを使用する際には、生成される音声が大きくなるとより大量の電力が消費され、この結果大量の熱が生成されることになる。ここで生成された熱は、ヒートシンクによって放散される必要があり、これにより不可避的に車載用アンプの製造コストが増大する。それゆえ、従来公知の車載用アンプは、比較的高い製造コストを必要とし、さらに比較的大量の電力を消費していた。

まとめると、従来公知の車載用アンプは、次に示す不都合、すなわち（１）製造コストを高め、（２）比較的大量の電力を消費し、（３）増幅効率が低いという欠点を有している。

それゆえ、本発明者は、高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプであって、従来公知の車載用アンプにおける上記の欠点を解決するための開発に努めた。

本発明の主要な目的は、大電流かつ高パワーの音声信号を高効率で出力できる外部接続型車載用アンプを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、高パワーを生成できかつコストダウンを可能とした外部接続型車載用アンプを提供することにある。

本発明のその他の目的は、電力消費を軽減して高パワーを生成できる外部接続型車載用アンプを提供することにある。

本発明のその他の目的は、昇圧回路を必要とせずに車載バッテリをその電源として直接使用するものであって、高パワーを生成できる外部接続型車載用アンプを提供することにある。

上記その他の目的を達成するために、本発明の好適な実施形態に記載の高パワーを生成できる外部接続型車載用アンプは、入力音声信号を受信する電源側増幅ユニットとこの電源側増幅ユニットに接続されて受信された入力音声信号の位相を反転する位相反転ユニットとを有する音声信号増幅モジュールと、前記音声信号増幅モジュールに電気的に接続され前記位相反転ユニットによって生成された信号及び電源側増幅ユニットによって生成された信号とを受信しさらにこの両者をその内部の信号と比較することでＰＷＭ信号を生成するパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュールと、前記ＰＷＭモジュールに接続され出力ステイジユニット及び電力増幅ユニットを有し、前記ＰＷＭ信号が出力ステイジユニットを制御しさらに前記電力増幅ユニットによりこの信号が増幅されフィルタされ、もって大電流の音声信号を発生させるよう構成した駆動増幅器モジュールと、前記駆動増幅器モジュールを制御する制御信号を受信するオン／オフ制御ミュートモジュールと、電力フィルタユニット及び電力供給ユニットを有し、前記電力フィルタユニットが前記電力増幅ユニット、前記オン／オフ制御ミュートモジュール、前記電力供給ユニットのそれぞれに電気的に接続され、さらに前記電力供給ユニットが前記音声信号増幅モジュール、前記ＰＷＭモジュール、前記駆動増幅器モジュールのそれぞれに電気的に接続されるよう構成したフィルタ電力供給モジュールと、を備えている。

本発明は以上のように構成したので、効果的に製造コストと消費電力を低減することが可能となり、車載バッテリの電源から、大電流で高パワーの信号を高い効率で出力することができる外部接続型車載用アンプを提供できるものである。

上記その他の目的を達成するために本発明が採用した構成及び技術的手段は、以下の好適な実施形態の詳細な説明と添付の図面を参照することで最適な形で理解される。

本発明の好適な実施形態に記載の外部接続型車載用アンプのブロック図である。 本発明の外部接続型車載用アンプの構成上の詳細をより多く示したブロック図である。 本発明の外部接続型車載用アンプの回路図である。 本発明の外部接続型車載用アンプのもう一つの回路図である。

図１は、本発明の好適な実施形態に記載の高パワーの生成を可能とした外部接続型車載用アンプのブロック図である。図に示したとおり、この好適な本実施形態の外部接続型車載用アンプは、音声信号増幅モジュール１と、パルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール２と、駆動増幅器モジュール３と、オン／オフ制御ミュートモジュール４と、フィルタ電源供給モジュール５とを備えている。

本発明の外部接続型車載用アンプのさらに詳細を示したブロック図である図２を参照する。図に示したとおり、音声信号増幅モジュール１は入力音声信号を受信する電源側増幅ユニット１０と、受信した入力音声信号の位相を反転する位相反転ユニット１２とを備えている。電源側増幅ユニット１０は位相反転ユニット１２に接続されている。入力音声信号は、車載電機製品により送信される音声信号である。

ＰＷＭモジュール２は、音声信号増幅モジュール１に電気的に接続されて、位相反転ユニット１２及び電源側増幅ユニット１０から送信された信号とＰＷＭモジュール２内部の信号とを比較して、ＰＷＭ信号を発生させるものである。

駆動増幅器モジュール３は、出力ステイジユニット３１と電力増幅ユニット３３とを備えている。ＰＷＭモジュール２によって生成されたＰＷＭ信号は、出力ステイジユニット３１のオン／オフを制御し、電力増幅ユニット３３によりこの信号が増幅されフィルタされることで、大電流の音声信号を発生させるものである。

オン／オフ制御ミュートモジュール４は、駆動増幅器モジュール３を制御する制御信号を受信するものである。言い換えると、オン／オフ制御ミュートモジュール４は、受信した制御信号に従って駆動増幅器モジュール３の出力ステイジユニット３１及び電力増幅ユニット３３の電力のオン／オフ制御を行い、さらに前記大電流の音声信号の出力を遮断することでミュート機能を提供するものである。

フィルタ電源供給モジュール５は、電力フィルタユニット５０と電力供給ユニット５２とを備えている。電力フィルタユニット５０は、電力増幅ユニット３３、オン／オフ制御ミュートモジュール４、電力供給ユニット５２のそれぞれに電気的に接続されている。電力供給ユニット５２は、音声信号増幅モジュール１、ＰＷＭモジュール２、駆動増幅器モジュール３のそれぞれに電気的に接続されている。

電力フィルタユニット５０は、車載バッテリ６に直接接続され、この車載バッテリ６からの電力供給をフィルタし、さらにこのフィルタされた電力供給を電力供給ユニット５２、オン／オフ制御ミュートモジュール４、電力増幅ユニット３３のそれぞれに供給するものである。電力供給ユニット５２は、音声信号増幅モジュール１、ＰＷＭモジュール２、駆動増幅器モジュール３、オン／オフ制御ミュートモジュール４のそれぞれに電力を供給するものである。

図２から見てとれるように、ＰＷＭモジュール２は、方形波発振ユニット２０と、三角波発振ユニット２２と、第１ＰＷＭユニット２３と、第２ＰＷＭユニット２４とを備えている。方形波発振ユニット２０は電力供給ユニット５２に電気的に接続され方形波信号を生成するものである。三角波発振ユニット２２は方形波発振ユニット２０に接続され、方形波信号を受信しこれを三角波信号に変換するために使用される。

第１ＰＷＭユニット２３は、三角波発振ユニット２２及び位相反転ユニット１２に接続され、三角波発振ユニット２２及び位相反転ユニット１２によりそれぞれ生成されたものである三角波信号と位相反転された音声信号との比較を行う。第２ＰＷＭユニット２４は、電源側増幅ユニット１０及び三角波発振ユニット２２に選択的に接続され、三角波発振ユニット２２及び位相反転ユニット１２によりそれぞれ生成されたものである増幅された入力音声信号と三角波信号との比較を行うことで、第２ＰＷＭ信号を生成する。前記ＰＷＭ信号は、第１ＰＷＭ信号と第２ＰＷＭ信号とから構成されている。

出力ステイジユニット３１は、第１出力駆動回路３１１と第２出力駆動回路３１２とを備え、この両者がそれぞれ第１ＰＷＭユニット２３及び第２ＰＷＭユニット２４に接続し、さらに電力供給ユニット５２に接続している。第１ＰＷＭユニット２３及び第２ＰＷＭユニット２４によりそれぞれ生成された第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号は、それぞれ第１出力駆動回路３１１及び第２出力駆動回路３１２のオン／オフ制御を行っている。たとえば、第１ＰＷＭ信号が第１出力駆動回路３１１のオン又はオフの制御を行う際には、第２ＰＷＭ信号がこれに対応して第２出力駆動回路３１２のオン又はオフの制御を行っている。第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号が、高レベルと低レベルとの間で切換を行うよう第１出力駆動回路３１１及び第２出力駆動回路３１２の制御を行った場合には、第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号は電力増幅ユニット３３により増幅されさらにフィルタされることで、前記大電流の音声信号を生成する。第１出力駆動回路３１１及び第２出力駆動回路３１２は非常に速い速度でオンの状態とオフの状態との間の切換を行うために順次作用することで、その効率が非常に高くなり、一方で比較的低温の熱が生成される点は注目に値する。

電力増幅ユニット３３は、第１増幅装置３３１と第２増幅装置３３２とを備え、この両者がそれぞれ第１出力駆動回路３１１及び第２出力駆動回路３１２に接続し、さらに電力供給ユニット５２、オン／オフ制御ミュートモジュール４、電力フィルタユニット５０のそれぞれに接続している。さらに、電力増幅ユニット３３は、スピーカ７に電気的に接続されている。言い換えると、電力増幅ユニット３３の第１増幅装置３３１及び第２増幅装置３３２は、スピーカ７の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号は、第１増幅装置３３１及び第２増幅装置３３２によりそれぞれ増幅され、さらに前記２つの第１増幅装置３３１と第２増幅装置３３２にそれぞれ設けたローパスフィルタ回路によりフィルタされることで、前記大電流の音声信号を発生させ、これによりスピーカ７を駆動させる。図に示した好適な実施形態においては、スピーカ７は大電流の音声信号の出力に使用されるホーンである。

ここで図２を参照する。オン／オフ制御ミュートモジュール４は、第１端子４１と、第２端子４２と、第３端子４３とを備えている。第１端子４１は、電力増幅ユニット３３に電気的に接続され、第２端子４２は、車載バッテリ６から供給されて電力フィルタユニット５０によりフィルタされる電力を受ける目的で電力フィルタユニット５０に接続し、第３端子４３は、前記入力された制御信号を受信するために用いられる。

本発明の構成を、以下において図２及び図３を参照してより詳細に説明する。

音声信号増幅モジュール１の電源側増幅ユニット１０は、２つ設けた第１コンデンサＣ１と、第１抵抗Ｒ１と、第２抵抗Ｒ２と、第３抵抗Ｒ３と、第４抵抗Ｒ４と、オーディオ装置電源コネクタＪと、第１ＯＰアンプＡ１とから構成されている。第１コンデンサ部材Ｃ１はそれぞれ、オーディオ装置電源コネクタＪに電気的に接続された第１端部と、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２の第１端部にそれぞれ接続された第２端部とを有している。第１ＯＰアンプＡ１は、第２抵抗Ｒ２の第２端部及び第４抵抗Ｒ４の第１端部に接続された正入力端子と、第１抵抗Ｒ１の第２端部及び第３抵抗Ｒ３の第１端部に電気的に接続された負入力端子と、第３抵抗Ｒ３の第２端部に電気的に接続された出力端子とを有している。第１ＯＰアンプＡ１の出力端子は、前記増幅された入力音声信号を出力するために用いられる。第４抵抗Ｒ４は、電圧源ＶＣＣに接続された第２端部を有している。オーディオ装置電源コネクタＪは、電化製品のプラグ（図示せず）を差し込むために設けられている。

位相反転ユニット１２は、第５抵抗Ｒ５と、第６抵抗Ｒ６と、第７抵抗Ｒ７と、第２ＯＰアンプＡ２とから構成されている。第２ＯＰアンプＡ２は、第５抵抗Ｒ５の第１端部及び第７抵抗Ｒ７の第１端部に電気的に接続された負入力端子と、第６抵抗Ｒ６の第１端部に接続された正入力端子と、第７抵抗Ｒ７の第２端部に接続された出力端子とを有している。第５抵抗Ｒ５及び第６抵抗Ｒ６の第２端部は、それぞれ第１ＯＰアンプＡ１の出力端子及び電圧源ＶＣＣに接続されている。第２ＯＰアンプＡ２の出力端子は、前記位相反転した音声信号を出力するのに用いられる。

方形波発振ユニット２０は、第８抵抗Ｒ８と、第９抵抗Ｒ９と、第１０抵抗Ｒ１０と、第２コンデンサＣ２と、第３コンデンサＣ３と、第４コンデンサＣ４と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、第１Ｄ型フリップフロップＤＦ１と、第２Ｄ型フリップフロップＤＦ２と、第３Ｄ型フリップフロップＤＦ３とから構成されている。第１Ｄ型フリップフロップＤＦ１、第２Ｄ型フリップフロップＤＦ２、第３Ｄ型フリップフロップＤＦ３は、計１４本のピンを有している。第１Ｄ型フリップフロップＤＦ１は、第９抵抗Ｒ９の第１端部及び第１ダイオードＤ１の第１端部に接続された第１ピンと、第２ダイオードＤ２の第１端部及び第１０抵抗Ｒ１０の第１端部に電気的に接続された第２ピンとを有している。

第１Ｄ型フリップフロップＤＦ１は、その第５ピンに電気的に接続された第３ピンと、第２コンデンサＣ２及び第８抵抗Ｒ８の第１端部に接続されさらに第９抵抗Ｒ９及び第１ダイオードＤ１の第２端部に接続された第４ピンと、第３コンデンサＣ３の第１端部さらに第２ダイオードＤ２及び第１０抵抗Ｒ１０の第２端部に接続された第６ピンとを有している。また、第８抵抗Ｒ８、第２コンデンサＣ２及び第３コンデンサＣ３は、それぞれの第２端部において接地ＧＮＤに接続されている。

第２Ｄ型フリップフロップＤＦ２は、接地ＧＮＤに電気的に接続された第８ピン及び第１０ピンと、第１２ピンに接続された第９ピンと、第９抵抗Ｒ９の第１端部と第１ダイオードＤ１の第１端部との間の接続点に接続された第１１ピンと、方形波信号の出力のために三角波発振ユニット２２に接続された第１３ピンとを有する。第３Ｄ型フリップフロップＤＦ３は、第４コンデンサＣ４の第１端部及び第１Ｄ型フリップフロップＤＦ１の第５ピンに接続された第１４ピンと、第４コンデンサＣ４の第１端部及び接地ＧＮＤに電気的に接続された第７ピンとを有する。

図３において見てとれるように、三角波発振ユニット２２は、第１１抵抗Ｒ１１と、第５コンデンサＣ５と、第６コンデンサＣ６とから構成される。第１１抵抗Ｒ１１は、第２Ｄ型フリップフロップＤＦ２の第１３ピンに接続された第１端部と、第５コンデンサＣ５及び第６コンデンサＣ６の第１端部に電気的に接続された第２端部とを有する。第５コンデンサＣ５はその第２端部において接地ＧＮＤに接続されており、第６コンデンサＣ６はその第２端部において第１ＰＷＭユニット２３及び第２ＰＷＭユニット２４に接続し、もって前記三角波を出力している。

第１ＰＷＭユニット２３は、第１２抵抗Ｒ１２と、第１３抵抗Ｒ１３と、第１４抵抗Ｒ１４と、第１５抵抗Ｒ１５と、第１６抵抗Ｒ１６と、第１７抵抗Ｒ１７と、第７コンデンサＣ７と、第８コンデンサＣ８と、第９コンデンサＣ９と、第３ＯＰアンプＡ３と、第４ＯＰアンプＡ４とから構成される。第３ＯＰアンプＡ３は、第１２抵抗Ｒ１２及び第１３抵抗Ｒ１３の第１端部に接続された正入力端子と、第１４抵抗Ｒ１４及び第８コンデンサＣ８の第１端部に接続された負入力端子と、第１６抵抗Ｒ１６の第１端部と第８コンデンサＣ８の第２端部との間の接続点に電気的に接続された出力端子とを有する。

第１４抵抗Ｒ１４は、第１５抵抗Ｒ１５の第２端部に接続された第２端部を有しており、第１４抵抗Ｒ１４の第２端部及び第１５抵抗Ｒ１５の第２端部は共に、電圧源ＶＣＣに接続されている。第１２抵抗Ｒ１２は、第７コンデンサＣ７の第１端部に電気的に接続された第２端部を有しており、第７コンデンサＣ７の第２端部は、第２ＯＰアンプＡ２の出力端子に接続されている。第１７抵抗Ｒ１７は、第１３抵抗Ｒ１３の第２端部に接続された第１端部と、第９コンデンサＣ９の第１端部に電気的に接続された第２端部とを有している。

第４ＯＰアンプＡ４は、第１６抵抗Ｒ１６の第２端部に接続されかつ第１７抵抗Ｒ１７の第２端部と第９コンデンサＣ９の第１端部との間の接続点に電気的に接続された負入力端子と、第１５抵抗Ｒ１５の第１端部及び第６コンデンサＣ６の第２端部に接続された正入力端子と、第１出力駆動回路３１１に電気的に接続されて前記第１ＰＷＭ信号を出力する出力端子とを有する。

第２ＰＷＭユニット２４は、第１８抵抗Ｒ１８と、第１９抵抗Ｒ１９と、第２０抵抗Ｒ２０と、第２１抵抗Ｒ２１と、第２２抵抗Ｒ２２と、第１０コンデンサＣ１０と、第１１コンデンサＣ１１と、第１２コンデンサＣ１２と、第５ＯＰアンプＡ５と、第６ＯＰアンプＡ６とから構成される。第５ＯＰアンプＡ５は、第１８抵抗Ｒ１８及び第２０抵抗Ｒ２０の第１端部にそれぞれ接続された正入力端子と、第１９抵抗Ｒ１９及び第１１コンデンサＣ１１の第１端部にそれぞれ接続された負入力端子と、第２１抵抗Ｒ２１の第１端部と第１１コンデンサＣ１１の第２端部との間の接続点に電気的に接続された出力端子とを有する。

第１８抵抗Ｒ１８は、第１０コンデンサＣ１０の第１端部に接続された第２端部を有しており、第１０コンデンサＣ１０の第２端部は、第１ＯＰアンプＡ１の出力端子に接続されている。第２２抵抗Ｒ２２は、第２０抵抗Ｒ２０の第２端部に接続された第１端部と、第１２コンデンサＣ１２の第１端部に電気的に接続された第２端部とを有している。第１９抵抗Ｒ１９は、電圧源ＶＣＣに接続された第２端部を有している。

第６ＯＰアンプＡ６は、第２１抵抗Ｒ２１の第２端部に接続されかつ第２２抵抗Ｒ２２の第２端部と第１２コンデンサＣ１２の第１端部との間の接続点に電気的に接続された負入力端子と、第４ＯＰアンプＡ４の正入力端子に電気的に接続された正入力端子と、第２出力駆動回路３１２に接続されて前記第２ＰＷＭ信号を出力する出力端子とを有する。

次いで図２及び図３を同時に参照する。第１出力駆動回路３１１は、第２３抵抗Ｒ２３と、第２４抵抗Ｒ２４と、第１３コンデンサＣ１３と、第１４コンデンサＣ１４と、第３ダイオードＤ３と、金属酸化膜半導体電界効果（ＭＯＳＦＥＴ）トランジスタＵとから構成されている。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵは８本のピンを有しており、このうち第１ピンは第３ダイオードＤ３のカソード及び第１４コンデンサＣ１４の第１端部に接続され、さらに第７ピンは第１４コンデンサＣ１４の第２端部に接続されており、また第２ピンは第２４抵抗Ｒ２４の第１端部及び第４ＯＰアンプＡ４の出力端子に電気的に接続されている。

第２５抵抗Ｒ２５は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵの第３ピンに接続された第１端部と、接地ＧＮＤ及びＭＯＳＦＥＴトランジスタＵの第６ピンに接続された第２端部とを有している。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵの第４ピンは、第２４抵抗Ｒ２４の第２端部、第１３コンデンサＣ１３の第１端部、第２３抵抗Ｒ２３の第１端部のそれぞれに接続されている。第１３コンデンサＣ１３は、接地ＧＮＤに接続された第２端部を有し、第２３抵抗Ｒ２３は、第３Ｄ型フリップフロップＤＦ３の第１４ピンに電気的に接続された第２端部を有している。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵの第８ピン及び第５ピンは、第１増幅装置３３１に接続されている。

第２出力駆動回路３１２は、その全体の構成及びさまざまな構成要素の連関において第１出力駆動回路３１１と略同一であり、それゆえ、ここでは第１出力駆動回路３１１と異なる部分のみについて論じる。第２出力駆動回路３１２は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´を有するという点において第１出力駆動回路３１１と異なっている。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´の第３ピンは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵの第３ピン及びオン／オフ制御ミュートモジュール４に接続されている。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´はさらに、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´の第４ピン、第２４抵抗Ｒ２４´の第２端部、第１３コンデンサＣ１３´の第１端部のそれぞれに接続された第１端部を備えた第２３抵抗Ｒ２３´を有している。第１３コンデンサＣ１３´の第２端部は、第１出力駆動回路３１１の第２３抵抗Ｒ２３の第２端部に接続されている。

さらに、第２出力駆動回路３１２のＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´の第２ピンは、第６ＯＰアンプＡ６の出力端子及び第２出力駆動回路３１２の第２４抵抗Ｒ２４´の第１端部に接続されている。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´の第８ピン及び第５ピンは、第２増幅装置３３２に接続されている。

さらに図３を参照する。第１増幅装置３３１は、第１ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＮＭＯＳ）トランジスタＮ１と、第２ＮＭＯＳトランジスタＮ２と、第２６抵抗Ｒ２６と、第２７抵抗Ｒ２７と、第１インダクタＬ１と、第１５コンデンサＣ１５と、第１６コンデンサＣ１６とから構成されている。第１ＮＭＯＳトランジスタＮ１は、第１出力駆動回路３１１のＭＯＳＦＥＴトランジスタＵの第８ピンに電気的に接続されたゲートを有し、第２ＮＭＯＳトランジスタＮ２は、第１出力駆動回路３１１のＭＯＳＦＥＴトランジスタＵの第５ピンに電気的に接続されたゲートを有している。第１ＮＭＯＳトランジスタＮ１は、第２ＮＭＯＳトランジスタＮ２のドレイン、第１出力駆動回路３１１のＭＯＳＦＥＴトランジスタＵの第７ピン、第２６抵抗Ｒ２６及び第１インダクタＬ１の第１端部のそれぞれに接続されたソースを有している。前記第１ＰＷＭ信号は、増幅を行うことで第２６抵抗Ｒ２６の第１端部と第１インダクタＬ１の第１端部との間の接続点において第１大電流ＰＷＭ信号を生成する目的で第１ＮＭＯＳトランジスタＮ１及び第２ＮＭＯＳトランジスタＮ２に入力される。

第１ＮＭＯＳトランジスタＮ１は、第２６抵抗Ｒ２６の第２端部及び電圧源ＶＣＣに接続されたドレインを有している。第２ＮＭＯＳトランジスタＮ２は、接地ＧＮＤに接続されたソースを有している。第１インダクタＬ１は、第１５乃至第１８コンデンサＣ１５−Ｃ１８の各々の第１端部、第１７抵抗Ｒ１７の第１端部、スピーカ７の正極端子にそれぞれ電気的に接続された第２端部を有している。第１５コンデンサＣ１５の第２端部及び第２７抵抗Ｒ２７の第１端部は、接地ＧＮＤに接続されている。第１６コンデンサＣ１６の第２端部と、第２７抵抗Ｒ２７の第１端部と、第９コンデンサＣ９の第２端部とは、互いに電気的に接続されている。ここで、第１インダクタＬ１及び第１５コンデンサＣ１５の第２端部は、望ましくない高周波信号のフィルタのためのローパスフィルタ回路を形成している。前記大電流の第１ＰＷＭ信号は、このローパスフィルタ回路を流れ、さらにこの回路によりフィルタされることで、第１インダクタＬ１の第２端部と第１５コンデンサＣ１５の第１端部との間の接続点において、前記大電流の音声信号を生成する。

さらに、第１増幅装置３３１は、第２８乃至第３０抵抗Ｒ２８−Ｒ３０から構成されている。第２８乃至第３０抵抗Ｒ２８−Ｒ３０は、それぞれその第１端部において第１７コンデンサＣ１７及び第１８コンデンサＣ１８の第２端部に電気的に接続され、さらにそれぞれその第２端部においてスピーカ７の負極端子に電気的に接続されることで、前記大電流の音声信号が第１８コンデンサＣ１８の第１端部及び第３０抵抗Ｒ３０の第２端部から出力され、スピーカ７を駆動させる。

第２増幅装置３３２は、その全体の構成及びさまざまな構成要素の連関において第１出力駆動回路３１１と略同一であり、それゆえ、ここでは第１増幅装置３３１と異なる部分のみについて論じる。第２増幅装置３３２は、ゲートにおいて第２出力駆動回路３１２のＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´の第８ピンに電気的に接続された第１ＮＭＯＳトランジスタＮ１´と、ゲートにおいて第２出力駆動回路３１２のＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´の第５ピンに電気的に接続された第２ＮＭＯＳトランジスタＮ２´と、第１６コンデンサＣ１６´とを有するという点において第１増幅装置３３１と異なっているが、この第１６コンデンサＣ１６´は、第１インダクタＬ１´及び第２８抵抗Ｒ２８´の第２端部に接続された第１端部と、第２７抵抗Ｒ２７´の第１端部及び第１２コンデンサＣ１２の第２端部に接続された第２端部とを有している。第２７抵抗Ｒ２７´の第２端部は、接地ＧＮＤに接続されている。

また、第２増幅装置３３２は、第１端部において第１インダクタＬ１´の第１端部に接続された第２６抵抗Ｒ２６´を有している。前記第２ＰＷＭ信号は、第１ＮＭＯＳトランジスタＮ１´及び第２ＮＭＯＳトランジスタＮ２´に入力され、さらにこの第１ＮＭＯＳトランジスタＮ１´及び第２ＮＭＯＳトランジスタＮ２´において増幅されることで、第２６抵抗Ｒ２６´の第１端部と第１インダクタＬ１´の第１端部との接続点において大電流の第２ＰＷＭ信号を生成する。さらに、この大電流の第２ＰＷＭ信号は、前記ローパスフィルタ回路中を流れ、この回路中でフィルタされることで、第１インダクタＬ１´の第２端部と第１５コンデンサＣ１５´の第１端部との接続点において前記大電流の音声信号を発生させる。

ここで、図３及び図４を同時に参照する。電力フィルタユニット５０は８つのコンデンサＣと２つのインダクタＬとから構成されている。この２つのインダクタＬのうち第１インダクタは第１及び第２コンデンサＣの第１端部の間の位置に接続され、第１インダクタＬは第１及び第２コンデンサＣの第２端部の間の位置に接続されている。第１コンデンサＣはさらに、その第１端部及び第２端部において前記車載バッテリ６に電気的に接続しており、第２コンデンサＣは、並列に配した残り６つのコンデンサＣに連続的に接続されている。さらに、第２乃至第８コンデンサＣは、それぞれその正極端子において電圧源ＶＣＣ及び電力供給ユニット５２に電気的に接続され、またそれぞれその負極端子において接地ＧＮＤに直接接続されている。

電力供給ユニット５２は、第３１乃至第３８抵抗Ｒ３１−Ｒ３８と、第１９乃至第２５コンデンサＣ１９−Ｃ２５と、第１ツェナーダイオードＺ１と、第２ツェナーダイオードＺ２と、第４ダイオードＤ４と、第１バイポーラトランジスタ（ＢＪＴトランジスタ）Ｑ１と、第２ＢＪＴトランジスタＱ２と、第３ＢＪＴトランジスタＱ３とから構成されている。第１ＢＪＴトランジスタＱ１は、第３１抵抗Ｒ３１及び第３２抵抗Ｒ３２の第１端部に接続されたベースと、第３１抵抗Ｒ３１の第２端部及び電力フィルタユニット５０の第８コンデンサＣに接続されたエミッタとを有している。

さらに、第３ＢＪＴトランジスタＱ３は、第３２抵抗Ｒ３２の第２端部に電気的に接続されたコレクタと、接地ＧＮＤに直接接続されたエミッタと、第２ツェナーダイオードＺ２の正極端子に接続されたベースとを有している。第２ツェナーダイオードＺ２は、第３７抵抗Ｒ３７、第２５コンデンサＣ２５、第４ダイオードＤ４のそれぞれの第１端部に電気的に接続された負極端子を有している。第４ダイオードＤ４及び第３７抵抗Ｒ３７の第２端部は、制御信号入力のための第３８抵抗Ｒ３８の第１端部に接続されている。端的に言うと、制御信号は、第４ダイオードＤ４の第２端部、第３７抵抗Ｒ３７の第２端部、第３８抵抗Ｒ３８の第１端部のそれぞれの接続点で入力される。

第２ＢＪＴトランジスタＱ２は、第３３抵抗Ｒ３３、第３５抵抗Ｒ３５、第３６抵抗Ｒ３６のそれぞれの第１端部、さらに第１ＢＪＴトランジスタＱ１のコレクタに電気的に接続されたコレクタを有している。第３３抵抗Ｒ３３の第２端部は、第３４抵抗Ｒ３４、第１９コンデンサＣ１９、第２０コンデンサＣ２０のそれぞれの第１端部、さらに電圧源ＶＣＣに接続されている。第３５抵抗Ｒ３５の第２端部は、第２１コンデンサＣ２１及び第２２コンデンサＣ２２のそれぞれの第１端部、さらに電圧源ＶＣＣに電気的に接続されている。さらに、第３４抵抗Ｒ３４の第２端部は、第１９乃至第２２コンデンサＣ１９−Ｃ２２のそれぞれの第２端部、さらに接地ＧＮＤに接続されている。

第２ＢＪＴトランジスタＱ２は、第３６抵抗Ｒ３６の第２端部、さらに第１ツェナーダイオードＺ１及び第２３コンデンサＣ２３の第１端部に電気的に接続されたベースと、第２４コンデンサＣ２４の第１端部、さらに第１出力駆動回路３１１及び第２出力駆動回路３１２のそれぞれの第２３抵抗Ｒ２３及び第２３抵抗Ｒ２３´の第２端部に接続されたエミッタとを有している。さらに、第２３コンデンサＣ２３、第２４コンデンサＣ２４、第１ツェナーダイオードＺ１それぞれの第２端部は、接地ＧＮＤに接続されている。

さらに、図３及び図４に示したように、オン／オフ制御ミュートモジュール４は、第３９乃至第４２抵抗Ｒ３９−Ｒ４２と、第２６コンデンサＣ２６と、第５ダイオードＤ５と、第３ツェナーダイオードＺ３と、第４ＢＪＴトランジスタＱ４と、第５ＢＪＴトランジスタＱ５とから構成されている。第４ＢＪＴトランジスタＱ４は、第３ツェナーダイオードＺ３の第１端部に接続されたベースを有している。第４ＢＪＴトランジスタＱ４のエミッタ及び第２６コンデンサＣ２６の第１端部は、接地ＧＮＤに接続されている。第４ＢＪＴトランジスタＱ４のコレクタは、第４１抵抗Ｒ４１の第１端部に接続されている。第３ツェナーダイオードＺ３の第２端部は、第５ダイオードＤ５及び第３９抵抗Ｒ３９の第１端部、さらに第２６コンデンサＣ２６の第２端部に電気的に接続されている。第３９抵抗Ｒ３９と第５ダイオードＤ５とはそれぞれの第２端部において互いに接続されており、また第４ダイオードＤ４及び第３７抵抗Ｒ３７の第２端部と、第３８抵抗Ｒ３８の第１端部との間の接続点に電気的に接続されていることから、制御信号は第４ダイオードＤ４及び第５ダイオードＤ５それぞれの第２端部の間の接続点を介して入力される。

第５ＢＪＴトランジスタＱ５は、第４２抵抗Ｒ４２の第１端部及び第４１抵抗Ｒ４１の第２端部に電気的に接続されたベースと、第４２抵抗Ｒ４２の第２端部及び第２ＢＪＴトランジスタＱ２のエミッタに接続されたエミッタと、第４０抵抗Ｒ４０の第１端部に電気的に接続されたコレクタとを有している。第４０抵抗Ｒ４０は、第２出力駆動回路３１２に設けたＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´の第３ピンに電気的に接続された第２端部を有している。

自動車に外部接続型車載用アンプに追加で取り付けようとする場合、単にこの外部接続型車載用アンプをたとえば１２Ｖとした車載バッテリ６に直接接続すればよく、この際電圧変換のために追加の回路を使用する必要がなくなり、さらに単一の電力供給回路しか必要としない。先行技術の外部接続型車載用アンプは、１２Ｖの電源を昇圧して所望の高電圧に変換する昇圧回路を必要としており、この際この昇圧回路による変換の間に大量のエネルギー消費が発生し、並列接続した電源回路を使用する必要が生じ、この結果配線が複雑となるが、かかる外部接続型車載用アンプとは異なり、本発明では車載バッテリ６をその電源として直接使用することで、簡単で迅速な配線が可能になるばかりでなく、全体のコスト及び電力消費を効果的に軽減することが可能になる。

本発明の外部接続型車載用アンプをスピーカ7の駆動のために使用する場合には、電源側増幅ユニット１０のオーディオ装置電源コネクタＪが入力音声信号を受信し、この入力音声信号を、この信号の増幅を行う電源側増幅ユニット１０に送信する。ここで増幅された入力音声信号は、位相反転ユニット１２及びＰＷＭモジュール２の第２ＰＷＭユニット２４に送信される。位相反転ユニット１２は前記増幅された入力音声信号の位相の反転を行い、ＰＷＭモジュール２の第１ＰＷＭユニット２３に送信される位相反転信号を生成する。なお、方形波発振ユニット２０は方形波信号を生成し、三角波発振ユニット２２がこの方形波信号を受信し三角波信号に変換する。この三角波信号は第１ＰＷＭユニット２３及び第２ＰＷＭユニット２４に送信されることで、第１ＰＷＭユニット２３が位相反転信号と三角波信号との位相比較を行って第１ＰＷＭ信号を生成し、第２ＰＷＭユニット２４が前記増幅された入力音声信号と三角波信号との位相比較を行って第２ＰＷＭ信号を生成する。

次いで、駆動増幅器モジュール３の出力ステイジユニット３１の第１出力駆動回路３１１及び第２出力駆動回路３１２は、それぞれ第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号を受信し、受信された第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号に基づいてこれらの回路のオン／オフの制御を行う。また、第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号はそれぞれＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ及びＭＯＳＦＥＴトランジスタＵ´の第５ピン及び第８ピンにおいて電力増幅ユニット３３の第１増幅装置３３１及び第２増幅装置３３２に出力される。第１増幅装置３３１及び第２増幅装置３３２はそれぞれ受信された第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号の電力を増幅し、それぞれ大電流の第１ＰＷＭ信号及び大電流の第２ＰＷＭ信号を生成する。電力増幅の過程において、大電流の第１ＰＷＭ信号及び大電流の第２ＰＷＭ信号は、第１増幅装置３３１及び第２増幅装置３３２にそれぞれ設けたローパスフィルタ回路によりそれぞれフィルタされることで、スピーカ７の駆動のために大電流の音声信号を生成することを可能とするのに好ましくない高周波信号を除去する。それゆえ、本発明は、一方では製造コスト及び電力消費を少なくすること、他方では、増幅器の効率を向上させて大電流かつ高パワーの音声信号を生成することを可能としている。

まとめると、本発明は、高パワーの生成を可能とする外部接続型車載用アンプであって、次に示す利点、すなわち（１）大電流かつ高パワーの音声信号の出力を可能とする（２）製造コストを少なくすることを可能とする（３）電力消費を少なくする（４）増幅器の効率が高い（５）使用のために自動車に接続した場合、追加の昇圧回路も並列接続の電源も全く必要としないという利点を有している。言い換えると、本発明は、車載バッテリをその電源として使用することで、エネルギー変換の際の損失及び複雑な設置と配線を回避することになる。

以上本発明を一つの好適な実施形態について説明したが、ここに説明した実施形態から当業者が容易に想到できる全体的変更及び部分的変更は、いずれも本発明の特許請求の範囲に含まれるべきである。

以上詳細に説明したように本部発明によれば、効果的に製造コストと電力消費を低減することが可能となり、さらに高パワーで大電流の信号を高効率で出力することが可能であることから、とくに外部接続型車載用アンプとして用いて最適である。

１ 音声信号増幅モジュール
２ パルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール
３ 駆動増幅器モジュール
４ オン／オフ制御ミュートモジュール
５ フィルタ電力供給モジュール
６ 車載バッテリ
７ スピーカー
１０ 電源側増幅ユニット
１２ 位相反転ユニット
２０ 方形波発振ユニット
２２ 三角波発振ユニット
２３ 第１ＰＷＭユニット
２４ 第２ＰＷＭユニット
３１ 出力ステイジユニット
３３ 電力増幅ユニット
４１ 第１端子
４２ 第２端子
４３ 第３端子
５０ 電力フィルタユニット
５２ 電力供給ユニット
３１１ 第１出力駆動回路
３１２ 第２出力駆動回路
３３１ 第１増幅装置
３３２ 第２増幅装置

Claims (12)

1. 高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプであって、
   入力音声信号を受信する電源側増幅ユニット及び受信された入力音声信号の位相を反転する位相反転ユニットを有し、前記電源側増幅ユニットは前記位相反転ユニットに接続されるよう構成した音声信号増幅モジュールと、
   前記音声信号増幅モジュールに電気的に接続され前記位相反転ユニットから送信された信号及び前記電源側増幅ユニットから送信された信号を受信しさらにこの両者をＰＷＭ信号生成用の内部の信号と比較し、もってＰＷＭ信号を発生させるよう構成したパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュールと、
   前記ＰＷＭモジュールに接続され出力ステイジユニット及び電力増幅ユニットを有し、前記ＰＷＭ信号が出力ステイジユニットを制御しさらに前記電力増幅ユニットによりこの信号が増幅され、もって大電流の音声信号を発生させるよう構成した駆動増幅器モジュールと、
   前記駆動増幅器モジュールを制御する制御信号を受信するオン／オフ制御ミュートモジュールと、
   電力フィルタユニットと電力供給ユニットとを有し、前記電力フィルタユニットが前記電力増幅ユニット、前記オン／オフ制御ミュートモジュール、前記電力供給ユニットのそれぞれに接続され、さらに前記電力供給ユニットが前記音声信号増幅モジュール、前記ＰＷＭモジュール、前記駆動増幅器モジュールのそれぞれに接続されるよう構成したフィルタ電力供給モジュールとを備えたことを特徴とする外部接続型車載用アンプ。
2. 前記オン／オフ制御ミュートモジュールが第１端子と、第２端子と、第３端子とを有し、前記第１端子が前記電力増幅ユニットに、また前記第２端子が前記電力フィルタユニットに接続され、さらに前記第３端子が制御信号を受信するために使用されることを特徴とする請求項１記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
3. 前記電力フィルタユニットが、供給電力をフィルタし、さらにこのフィルタされた電力を前記電力供給ユニット、前記オン／オフ制御ミュートモジュール、前記電力増幅ユニットのそれぞれに供給するために車載バッテリに接続されていることを特徴とする請求項１記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
4. 前記ＰＷＭモジュールを、
   方形波信号を生成するために前記電力供給ユニットに電気的に接続された方形波発振ユニットと、
   前記方形波発振ユニットに接続されて前記方形波信号を受信してこれを三角波信号に変換するために使用される三角波発振ユニットと、
   前記三角波発振ユニットに接続されて、前記三角波発振ユニットにより生成された前記三角波信号と前記位相反転ユニットにより生成された位相反転信号とを比較して第１ＰＷＭ信号を生成する第１ＰＷＭユニットと、
   前記電源側増幅ユニット及び前記三角波発振ユニットに接続されて、前記電源側増幅ユニットにより生成された入力音声信号と前記三角波発振ユニットにより生成された前記三角波信号とを比較して第２ＰＷＭ信号を生成する第２ＰＷＭユニットとを備えたものとしたことを特徴とする請求項１記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
5. 前記出力ステイジユニットが第１出力駆動回路及び第２出力駆動回路を備え、この両者がそれぞれ第１ＰＷＭユニット及び第２ＰＷＭユニット、さらには前記電力供給ユニットに電気的に接続されており、前記第１出力駆動回路及び前記第２出力駆動回路がそれぞれ前記第１ＰＷＭ信号及び前記第２ＰＷＭ信号を受信し、前記第１ＰＷＭ信号及び前記第２ＰＷＭ信号によってそのオン／オフを制御されることを特徴とする請求項４記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
6. 前記電力増幅ユニットが第１増幅装置及び第２増幅装置を備え、この両者がそれぞれ前記第１出力駆動回路及び前記第２出力駆動回路に、さらには電力供給ユニット、前記オン／オフ制御ミュートモジュール、前記電力フィルタユニットのそれぞれに接続されていることを特徴とする請求項１記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
7. 前記電力増幅ユニットがスピーカに電気的に接続され、前記生成された大電流の音声信号を前記スピーカの駆動の目的で使用することを特徴とする請求項１記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
8. 前記電力増幅ユニットがスピーカに電気的に接続され、前記生成された大電流の音声信号を前記スピーカの駆動の目的で使用することを特徴とする請求項２記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
9. 前記電力増幅ユニットがスピーカに電気的に接続され、前記生成された大電流の音声信号を前記スピーカの駆動の目的で使用することを特徴とする請求項３記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
10. 前記電力増幅ユニットがスピーカに電気的に接続され、前記生成された大電流の音声信号を前記スピーカの駆動の目的で使用することを特徴とする請求項４記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
11. 前記電力増幅ユニットがスピーカに電気的に接続され、前記生成された大電流の音声信号を前記スピーカの駆動の目的で使用することを特徴とする請求項５記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。
12. 前記電力増幅ユニットがスピーカに電気的に接続され、前記生成された大電流の音声信号を前記スピーカの駆動の目的で使用することを特徴とする請求項６記載の高パワーを生成可能とした外部接続型車載用アンプ。

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