JP2010252025A - External sound input circuit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、ポータブルオーディオ機器等の外部音声機器からの音声信号を入力する外部音声入力回路に関するものである。 The present invention relates to an external audio input circuit that inputs an audio signal from an external audio device such as a portable audio device.
この種の外部音声入力回路では、通常、GNDアイソレートし、ノイズを軽減させるためにオペアンプを用いた差動入力回路の構成が使用されることが一般的であった。また、例えば、特許文献1には、音声信号レベルが所定レベルより低いときは、回路を切り換えて低出力電力増幅動作を行ない、音声信号レベルが所定レベルより高いときは、回路を切り換えて大出力電力増幅動作を行なうパワーアンプが開示されている。 In this type of external audio input circuit, a configuration of a differential input circuit using an operational amplifier is generally used in order to perform GND isolation and reduce noise. Further, for example, in Patent Document 1, when the audio signal level is lower than a predetermined level, the circuit is switched to perform a low output power amplification operation, and when the audio signal level is higher than the predetermined level, the circuit is switched to produce a large output. A power amplifier that performs a power amplification operation is disclosed.
しかし、差動入力回路は、マイナス側のラインのインピーダンスが高いため、外部音声機器が接続されていないとき、マイナス側のラインにノイズが飛び乗り、誘導ノイズが発生しやすいという課題があった。外部音声機器接続時はマイナス側のラインは外部音声機器のGNDに接続されるためインピーダンスは小さくなりマイナス側のラインへの誘導ノイズの影響は軽減される。
この差動入力回路への誘導ノイズの影響をなくす方法としてツイスト線をケーブルして用いることが一般的に知られている。
しかし車両内部の配線がツイスト線ではなくシールド線である場合やユーザが外部音声機器の接続ケーブルにシールド線を使用するといった場合、マイナス側のラインへの誘導ノイズの影響を受けてしまう。
また、特許文献1に開示されたパワーアンプは、バイアス電圧を切り換えて電力損失を少なくするもので、ノイズの影響を低減することについては何ら考量されていない。
However, since the differential input circuit has a high impedance on the negative side line, there is a problem that when the external audio device is not connected, noise jumps on the negative side line and inductive noise is likely to occur. When an external audio device is connected, the negative line is connected to the GND of the external audio device, so that the impedance is reduced and the influence of inductive noise on the negative line is reduced.
As a method for eliminating the influence of inductive noise on the differential input circuit, it is generally known to use a twisted cable as a cable.
However, when the wiring inside the vehicle is a shielded wire instead of a twisted wire, or when the user uses a shielded wire for a connection cable of an external audio device, it is affected by the induction noise on the negative side line.
In addition, the power amplifier disclosed in Patent Document 1 reduces the power loss by switching the bias voltage, and no consideration is given to reducing the influence of noise.
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので音声信号入力が無または小さいときは、外部音声機器が接続していないものと判断し、オペアンプ入力回路をシングルエンド入力回路構成としてマイナス側のラインへの誘導ノイズの影響を軽減し、音声信号入力時は差動入力回路構成としてGNDアイソレートし、GNDから回り込んでくるノイズの影響を軽減するようにした外部音声入力回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and when the audio signal input is nothing or small, it is determined that an external audio device is not connected, and the operational amplifier input circuit is configured as a single-ended input circuit. As an external audio input circuit that reduces the effect of inductive noise on the negative line, and isolates GND as a differential input circuit configuration at the time of audio signal input, and reduces the effect of noise coming from GND The purpose is to provide.
この発明に係る外部音声入力回路は、音声信号を入力する非反転端子と反転端子とを有する差動入力回路と、前記非反転端子と反転端子に接続された入力ラインの信号レベルを検出するレベル検出部と、前記反転端子に接続された入力ラインと接地間に設けた第1のスイッチと、前記差動入力回路の出力端子に接続された出力ラインと接地間に設けた第2のスイッチと、前記差動入力回路の出力端子に接続された出力ラインに設けた第3のスイッチと、前記レベル検出部の出力に基づいて、シングルエンド入力回路、差動入力回路と回路を切替える制御部とを備えたものである。 An external audio input circuit according to the present invention includes a differential input circuit having a non-inverting terminal and an inverting terminal for inputting an audio signal, and a level for detecting a signal level of an input line connected to the non-inverting terminal and the inverting terminal. A detection unit; a first switch provided between the input line connected to the inverting terminal and the ground; a second switch provided between the output line connected to the output terminal of the differential input circuit and the ground; A third switch provided on an output line connected to the output terminal of the differential input circuit, and a control unit for switching between the single-ended input circuit, the differential input circuit and the circuit based on the output of the level detection unit, It is equipped with.
この発明の外部音声入力回路は、入力される音声信号の信号レベルに応じて、簡易的に
シングルエンド入力回路、差動入力回路と回路を切替え制御できるので、外部音声機器未接続時のマイナス側ラインへの誘導ノイズや外部音声機器からの音声入力時のGNDから回り込んでくるノイズの影響を軽減することができ、ユーザにノイズの少ない高品質な音声を提供できるという効果がある。
The external audio input circuit of the present invention can easily switch between a single-ended input circuit and a differential input circuit according to the signal level of the input audio signal, so the negative side when no external audio device is connected It is possible to reduce the influence of noise induced to the line and noise that circulates from GND at the time of voice input from an external voice device, and there is an effect that high-quality voice with less noise can be provided to the user.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は外部音声入力回路の構成を示した図であり、制御部1、レベル検出部2、オペアンプ3を備えている。オペアンプ3の差動入力回路の音声信号入力+、音声信号入力−の各入力ラインにはバイアスカットコンデンサ6a,6b、分圧抵抗7a、7bが設けられ、音声信号入力+の入力端(非反転端子)には、分圧抵抗8a、ノイズ除去コンデンサ9aの並列回路を介して中点電位(Va)4が供給されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an external audio input circuit, which includes a control unit 1, a
オペアンプ3の音声信号入力−の入力端(反転端子)と該オペアンプの出力端との間には、分圧抵抗8bとノイズ除去コンデンサ9bとが並列に接続されている。また、オペアンプ3の出力端には直列に分圧抵抗10aとバイアスカットコンデンサ11、第3のスイッチとしてのスイッチSW3(5c)が設けられている。音声信号入力−の入力ラインとGNDとの間には直接第1のスイッチとしてのスイッチSW1(5a)が接続される。また、オペアンプ3の出力端の分圧抵抗10aとバイアスカットコンデンサ11の接続点とGNDとの間には分圧抵抗10bを介して第2のスイッチとしてのスイッチSW2(5b)が接続されている。スイッチ5cは図示を省略したスピーカあるいは増幅器等の出力回路に接続されている。
A voltage dividing resistor 8b and a
なお、上記のバイアスカットコンデンサ6a,6bは同じ定数(C1)、分圧抵抗7a,7bは同じ定数(R1)、分圧抵抗8a,8bは同じ定数(R2)、ノイズ除去コンデンサ9a,9bは同じ定数(C2)、分圧抵抗10a,10bは同じ定数(R3)、バイアスカットコンデンサ11は定数(C3)であり、オペアンプ3に電源電圧(Vcc)12が供給されている。
The
次に、図2のフローチャートを参照して動作について説明する。
ユーザが外部音声入力のモード(AUX等)を選択しているかを判定し(ステップST1)、YESであると、SW3をONにしてミュート制御を解除し(ステップST2)、音声信号入力+側の(ポイント.1)の信号レベルをレベル検出部2で検出し(ステップST3)、引き続き、音声信号入力−側の(ポイント.2)の信号レベルをレベル検出器2で検出して(ステップST4)、その検出結果の通知を受けた制御部1は、検出したレベルに応じてスイッチ(SW1、SW2)を制御する(ステップST5)。
Next, the operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
It is determined whether the user has selected an external audio input mode (AUX, etc.) (step ST1). If YES, SW3 is turned on to cancel the mute control (step ST2), and the audio signal input + side The signal level of (Point 1) is detected by the level detector 2 (Step ST3), and then the signal level of (Point 2) on the audio signal input side is detected by the level detector 2 (Step ST4). Upon receiving the detection result notification, the controller 1 controls the switches (SW1, SW2) according to the detected level (step ST5).
制御部1はレベル検出器2で検出された信号レベルに基づいて、スイッチ5a,5b,5cを開閉制御して、シングルエンド入力回路、差動入力回路と回路を切替える制御を行なう。外部音声入力モード(AUX等)時は、定期的にレベル検出を繰り返し、常に最適な回路に制御する(ステップST6)。なお、ステップST1の判定がNOであると、スイッチSW3をOFFしてミュート回路を継続する(ステップST7)。
Based on the signal level detected by the
図3は音声信号入力+の信号レベルと音声信号入力−の信号レベルと各スイッチのON,OFFの組合せを纏めた図である。
外部音声機器の出力形式がシングルエンド出力の場合(音声信号入力−の入力がない場合)はポイント.1とポイント.2の信号レベルを検出し、レベルに応じて下記のように制御する。
FIG. 3 is a diagram summarizing the combinations of the signal level of the audio signal input +, the signal level of the audio signal input−, and ON / OFF of each switch.
It is a point when the output format of the external audio device is single-ended output (no audio signal input-input). 1 and points. 2 signal levels are detected and controlled as follows according to the level.
1)ポイント.1の検出レベルが0以上V1未満かつポイント.2の検出レベルが
0以上V2未満 <状態1>
音声信号入力が無または小さいときで、外部接続機器が未接続であるであると判定し、
シングルエンド入力回路を構成する。これによりマイナス側のラインへの誘導ノイズに
よる影響を軽減する。
このときは、スイッチSW1:ON、スイッチSW2:OFF、スイッチSW3:ONの設定にする。V1およびV2は小さい値に設定する。
1) Point. 1 detection level is 0 or more and less than V1, and points. 2 detection level is 0 or more and less than V2 <State 1>
When there is no or small audio signal input, it is determined that the external device is not connected.
Configure a single-ended input circuit. This reduces the influence of the induction noise on the negative line.
At this time, switch SW1: ON, switch SW2: OFF, and switch SW3: ON are set. V1 and V2 are set to small values.
2)ポイント.1の検出レベルがV1以上かつポイント.2の検出レベルがV2未満
<状態2>
信号レベルがある程度大きく、外部音声機器が接続され音声入力がある状態であると判定する。そこで、差動入力回路を構成し、GNDから回り込んでくるノイズを軽減させる。差動入力回路の構成でもマイナス側のラインは機器のGNDに接続されるためインピーダンスは小さくなりマイナス側のラインへの誘導ノイズの影響は軽減される。このときは、スイッチ5a:OFF、スイッチ5b:OFF、スイッチ5c:ONの設定にする。
そして、音声信号入力+がVin、音声信号入力−が0の場合、図1の回路構成ではオペアンプ出力のレベルは差動入力構成時、Vin×(R2/R1)となる。
2) Point. 1 detection level is V1 or higher and points. 2 detection level is less than V2
<
It is determined that the signal level is high to some extent, the external audio device is connected and there is an audio input. Therefore, a differential input circuit is configured to reduce noise that wraps around from GND. Even in the configuration of the differential input circuit, since the negative line is connected to the GND of the device, the impedance is reduced, and the influence of inductive noise on the negative line is reduced. At this time, the
When the audio signal input + is Vin and the audio signal input − is 0, the operational amplifier output level in the circuit configuration of FIG. 1 is Vin × (R2 / R1) in the differential input configuration.
一方、シングルエンド入力回路の構成時もVin×(R2/(R1+R2))×((R1+R2)/R1=Vin×(R2/R1)となり、差動入力回路の構成時と同等のゲインとなるので、スイッチSW2は常にOFFのままとする。
外部音声機器の音声信号が差動出力の場合(音声信号入力−が音声信号入力+の位相反転された入力である。レベルは同じである。)はポイント.1とポイント.2の信号レベルを検出し、検出レベルに応じて下記のように制御する。
On the other hand, even when a single-end input circuit is configured, Vin × (R2 / (R1 + R2)) × ((R1 + R2) / R1 = Vin × (R2 / R1), which is the same gain as that when a differential input circuit is configured. The switch SW2 is always kept OFF.
When the audio signal of the external audio device is a differential output (the audio signal input − is an input in which the phase of the audio signal input + is inverted, the level is the same). 1 and points. 2 signal levels are detected and controlled as follows according to the detected level.
1)ポイント.1の検出レベルが0以上V1未満かつポイント.2の検出レベルが
0以上V2未満 <状態1>
<状態1>
音声信号入力が無または小さいときで、外部接続機器が未接続であるであると判定し、
シングルエンド入力回路を構成する。これによりマイナス側のラインへの誘導ノイズによる影響を軽減する。
このときは、スイッチSW1:ON、スイッチSW2:OFF、スイッチSW3:ONの設定にする。V1およびV2は小さい値に設定する。
1) Point. 1 detection level is 0 or more and less than V1, and points. 2 detection level is 0 or more and less than V2 <State 1>
<State 1>
When there is no or small audio signal input, it is determined that the external device is not connected.
Configure a single-ended input circuit. This reduces the influence of the induction noise on the negative line.
At this time, switch SW1: ON, switch SW2: OFF, and switch SW3: ON are set. V1 and V2 are set to small values.
2)ポイント.1の検出レベルがV1以上かつポイント.2の検出レベルがV2以上
<状態3>
信号レベルがある程度大きく、外部音声機器が接続され音声入力がある状態である。そこで、差動入力回路を構成し、GNDから回り込んでくるノイズを軽減させる。差動入力回路の構成でもマイナス側のラインは機器のGNDに接続されるためインピーダンスは小さなり誘導ノイズの影響は軽減される。このときはスイッチSW1:OFF、スイッチSW2:ON、スイッチSW3:ONの設定にする。
そして、音声信号入力+がVin、音声信号入力−が−Vinの場合、図1の回路構成ではオペアンプ出力のレベルは差動入力回路構成時、2Vin×(R2/R1)となる。
2) Point. 1 detection level is V1 or higher and points. 2 detection level is V2 or higher
<State 3>
The signal level is high to some extent, and an external audio device is connected and there is an audio input. Therefore, a differential input circuit is configured to reduce noise that wraps around from GND. Even in the configuration of the differential input circuit, the negative line is connected to the GND of the device, so that the impedance is small and the influence of inductive noise is reduced. At this time, switch SW1: OFF, switch SW2: ON, and switch SW3: ON are set.
When the audio signal input + is Vin and the audio signal input − is −Vin, the level of the operational amplifier output in the circuit configuration of FIG. 1 is 2Vin × (R2 / R1) in the differential input circuit configuration.
一方、シングルエンド入力回路の構成時は、Vin×(R2/(R1+R2))×((R1+R2)/R1=Vin×(R2/R1)となり、差動入力回路の構成時のゲインが6dB大きくなる(2倍になる)。そこで、ゲイン差による切替わり時の違和感をなくすため差動入力時は、スイッチSW2をONにし、ゲインを6dB下げ(1/2にし)、シングルエンド入力構成時のゲインと同じにする。差動入力時にスイッチSW2をONにすると、
2Vin×(R2/(R1+R2))×((R3+2R3)=Vin×(R2/R1)となる。
On the other hand, when the single-ended input circuit is configured, Vin × (R2 / (R1 + R2)) × ((R1 + R2) / R1 = Vin × (R2 / R1), and the gain when the differential input circuit is configured is increased by 6 dB. Therefore, in order to eliminate the uncomfortable feeling when switching due to the gain difference, at the time of differential input, the switch SW2 is turned on, the gain is lowered by 6 dB (1/2), and the gain in the single-ended input configuration When switch SW2 is turned on during differential input,
2Vin × (R2 / (R1 + R2)) × ((R3 + 2R3) = Vin × (R2 / R1).
この実施の形態1によれば、入力される音声信号の信号レベルに応じて、簡易的にシングルエンド入力回路、差動入力回路と回路を切替え制御するので、外部接続機器が未接続時の発生する誘導ノイズや音声入力時のGNDから回り込んでくるノイズの影響を軽減することができ、ユーザにノイズの少ない高品質な音声を提供できるという効果がある。 According to the first embodiment, the single-ended input circuit, the differential input circuit, and the circuit are simply switched and controlled in accordance with the signal level of the input audio signal. This can reduce the influence of inductive noise and noise that circulates from GND at the time of voice input, and can provide a user with high-quality voice with less noise.
車両はGND電位が頻繁に変動するためノイズが発生しやすく、また、車両は内部配線が長いため外部音声機器未接続時は誘導ノイズが発生しやすい。しかし、この発明の外部音声入力回路を車両に適用することにより、GNDから回り込んでくるノイズと誘導ノイズを有効に軽減することができる。 Since the GND potential of the vehicle frequently fluctuates, noise is likely to occur, and because the vehicle has a long internal wiring, inductive noise is likely to occur when an external audio device is not connected. However, by applying the external audio input circuit of the present invention to a vehicle, it is possible to effectively reduce noise and inductive noise coming from GND.
また、車両走行時は、車両振動によって音声入力回路に接続される配線も振動し、外部音声機器未接続時には配線への誘導ノイズが変化する。そこで、振動検出センサ13を設け、この振動検出センサ13で検出した振動値を制御部1に供給し、制御部1では供給された振動値に基づいて、シングル入力回路、差動入力回路を切り換える音声信号の入力レベルV1を変化させるように構成する。
振動が大きいときは誘導ノイズが発生しやすいのでV1の値を大きくし、振動が小さいときは誘導ノイズが発生しにくくレベルも小さくなるのでV1の値を小さくする。この構成により本発明が適用される環境に応じて、外部音声機器未接続時の誘導ノイズをより軽減することが、より効率よく実現することができる。車両以外の振動発生場所に適用するときも同様の構成とすることを可とする。
Further, when the vehicle travels, the wiring connected to the voice input circuit is also vibrated by the vibration of the vehicle, and the induction noise to the wiring changes when the external voice device is not connected. Therefore, the
When vibration is large, induced noise is likely to occur, so the value of V1 is increased. When vibration is small, induced noise is less likely to occur and the level is decreased, so the value of V1 is decreased. With this configuration, according to the environment to which the present invention is applied, it is possible to more effectively realize the induction noise when the external audio device is not connected. The same configuration can be adopted when applied to a place where vibrations other than the vehicle are generated.
1 制御部、2 レベル検出部、3 オペアンプ、4 中点電位、SW1〜SW3(5a〜5c) スイッチ、6a,6b、11 バイアスカットコンデンサ、7a,7b、8a,8b、10a,10b 分圧抵抗、9a,9b ノイズ除去コンデンサ、12 電源電圧、13 振動検出センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control part, 2 level detection part, 3 operational amplifier, 4 midpoint potential, SW1-SW3 (5a-5c) switch, 6a, 6b, 11 Bias cut capacitor, 7a, 7b, 8a, 8b, 10a, 10b Voltage dividing resistor , 9a, 9b Noise elimination capacitor, 12 power supply voltage, 13 vibration detection sensor.
Claims (4)
前記非反転端子と反転端子に接続された入力ラインの信号レベルを検出するレベル検出部と、
前記反転端子に接続された入力ラインと接地間に設けた第1のスイッチと、
前記差動入力回路の出力端子に接続された出力ラインと接地間に設けた第2のスイッチと、
前記差動入力回路の出力端子に接続された出力ラインに設けた第3のスイッチと、
前記レベル検出部の出力に基づいて、シングルエンド入力回路、差動入力回路と回路を切替える制御部と
を備えた外部音声入力回路。 A differential input circuit having a non-inverting terminal and an inverting terminal for inputting an audio signal;
A level detection unit for detecting a signal level of an input line connected to the non-inverting terminal and the inverting terminal;
A first switch provided between the input line connected to the inverting terminal and the ground;
A second switch provided between the output line connected to the output terminal of the differential input circuit and the ground;
A third switch provided in an output line connected to the output terminal of the differential input circuit;
An external audio input circuit comprising a single-end input circuit, a differential input circuit, and a control unit for switching the circuit based on the output of the level detection unit.
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