JP2011160031A

JP2011160031A - 音声音楽再生装置

Info

Publication number: JP2011160031A
Application number: JP2010017793A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Imai; 幸弘今井; Yukio Kadowaki; 幸男門脇; Koichi Hagino; 浩一萩野; Toshimasa Tanaka; 俊誠田中
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-08-18
Also published as: US20110187452A1

Abstract

【課題】出力用アンプに供給する電力を小さく抑え、これにより低消費電力を実現する音声音楽再生装置を提供する。
【解決手段】本発明の音声音楽再生装置は、再生する音声又は音楽信号の音量により、出力用アンプに電源を供給する電源回路の出力電圧値のパラメータを変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、音楽再生装置や携帯電話で利用される音声音楽再生装置に関する。

携帯電話や携帯音楽プレーヤ等の小型再生装置では、低消費電力を要求される。しかしながら、従来の音楽音声再生装置では、再生する音声や音楽の音量に関係無く、出力用アンプに電源を供給する電源回路のパラメータは、一定である。なお、ここでのパラメータは、電源回路の出力電圧値である。

つまり、上記小型再生装置の電源回路では、出力用アンプの最大消費電力に対応させた一定のパラメータが恒常的に設定されている。そうすると、出力用アンプの消費電力が小さい（即ち、出力する音量が小さい）場合に、電源回路は出力用アンプに必要以上の電力を供給することとなり、結局、小型再生装置において無駄な電力が消費されることになる。

なお、下記の特許文献１は、ディジタル音声信号の感度周波数特性を調整可能として、受信音声を聴取し易くする移動通信等端末機を開示する。特許文献２は、単一音階からなるメロディ音の音質を向上させることができるメロディ音発生装置を開示する。

本発明は、出力用アンプの消費電力に連動して電源回路のパラメータを変更することにより、出力用アンプに供給する電力を小さく抑え、これにより低消費電力を実現する音声音楽再生装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するために為されたものである。本発明に係る請求項１に記載の音声音楽再生装置は、
再生する音声又は音楽信号の音量により、出力用アンプに電源を供給する電源回路の出力電圧値のパラメータを変更する音声音楽再生装置である。

本発明に係る請求項２に記載の音声音楽再生装置は、
出力音量判定回路を含み、
上記出力音量判定回路が、ディジタルアッテネータとアナログアッテネータを含み、
上記出力音量判定回路は、上記ディジタルアッテネータ処理後の信号の音量と、上記アナログアッテネータに与えられるゲイン設定値に基づいて、上記出力電圧値のパラメータを決定することを特徴とする請求項１に記載の音声音楽再生装置である。

本発明に係る請求項３に記載の音声音楽再生装置は、
上記出力音量判定回路は、遅延回路を更に含み、
上記遅延回路の遅延時間は、上記出力音量判定回路の外部から設定されることを特徴とする請求項２に記載の音声音量再生装置である。

本発明に係る請求項４に記載の音声音楽再生装置は、
上記電源回路が、正電圧を出力するＤＣＤＣコンバータであることを特徴とする請求項３に記載の音声音楽再生装置である。

本発明に係る請求項５に記載の音声音楽再生装置は、
上記電源回路が、正側の電圧と負側の電圧とを出力するＤＣＤＣコンバータであることを特徴とする請求項３に記載の音声音楽再生装置である。

本発明に係る請求項６に記載の音声音楽再生装置は、
上記電源回路が、正電圧を出力するＤＣＤＣコンバータであり、
更に、上記ＤＣＤＣコンバータが出力する正電圧から、正側の電圧を出力する第１のチャージポンプと、負側の電圧を出力する第２のチャージポンプとを含むことを特徴とする請求項３に記載の音声音楽再生装置である。

本発明に係る請求項７に記載の音声音楽再生装置は、
上記電源回路から上記出力用アンプに供給される電圧に対して、上記出力用アンプの直前に低電圧回路を設置することを特徴とする請求項４から６のうちのいずれか一に記載の音声音楽再生装置である。

本発明に係る請求項８に記載の音声音楽再生装置は、
上記電源回路の出力がバーストし、バーストとバーストの間隔が可聴帯域に入った場合、バーストしている出力にマスク制御を行うことでバースト数制限を行い、これによりバースト間隔を可聴帯域より高域にシフトさせるバースト検知マスク制御部を、上記電源回路が含むことを特徴とする請求項１に記載の音声音楽再生装置である。

本発明を利用することにより、音声音楽再生装置において、出力する音声音楽信号の音量に応じて、電源回路から出力用アンプに電力が供給されるので、出力用アンプが少ない電力で動作できる場合、即ち、出力用アンプの出力信号の音量が小さい場合には、供給される電力が抑えられ、よって低消費電力化が可能になる。

また、本発明の音声音楽再生装置では、出力する音声音楽信号を０Ｖ中心で出力することができるので、ヘッドホンやスピーカーに接続する場合にＤＣカット用コンデンサが必要とされず、よって部品点数が削減され得る。

また、電源回路において、出力電圧が低いときに（即ち、低負荷時に）バースト動作が発生する場合、そのバースト間隔がある周期で発生し、その周期が可聴帯域に入ると、音声音楽再生装置が大きなノイズを生じてしまうことになる。本発明を利用することにより、バースト周期の間隔が短くされ、可聴帯域より高域にシフトさせることができ、よってバーストによるノイズレベルが小さくされ得る。

本発明の第１の実施形態に係る音声音楽再生装置のブロック図である。本発明に係る音声音楽再生装置に含まれる出力音量判定回路の回路構成図である。本発明の第２の実施形態に係る音声音楽再生装置のブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る音声音楽再生装置のブロック図である。本発明の第４の実施形態に係る音声音楽再生装置のブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る音声音楽再生装置のブロック図である。図１に示す音声音楽再生装置は、出力音量判定回路２、電源回路４、及び出力用アンプ６を含む。

出力音量判定回路２は、出力される音声・音楽出力の信号の音量を判定する。更に、出力音量判定回路２は、判定した音量を出力するために必要な電力を出力用アンプ６ａに供給できるように、電源回路４ａにパラメータを設定する。

第１の実施形態に係る電源回路４ａは、出力用アンプ６ａに供給する電源として正電圧を出力する。出力アンプ６ａは接地にも繋がれている。電源回路４ａは正電圧を出力するＤＣＤＣコンバータであることが好ましい。

図２は、図１に示す音声音楽再生装置に含まれる出力音量判定回路２の回路構成図である。なお、図２に示す出力音量判定回路２は、図１に示す音声音楽再生装置がオーディオＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌｔｏａｎａｌｏｇ）回路である場合のものである。本発明に係る出力音量判定回路は、アナログ信号を処理する音声音楽再生装置に対しても構築することができる。

図２に示す出力音量判定回路２は、ディジタルアッテネータ８、出力信号レベル判定部１０、ディジタルフィルタ１２、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換部１６、及びアナログアッテネータ１８を含む。

ディジタルアッテネータ８は、ディジタル処理により音量を制御するボリュームコントローラである。出力信号レベル判定部１０は、音量が、いくつかのスレッシュホールドレベル（閾値レベル）に対して大きいか、小さいかを判定する。即ち、出力音量の音量レベルを判定する。ディジタルフィルタ１４は、オーディオＤＡＣ回路に備わるフィルタ回路である。Ｄ／Ａ変換部１６は、ディジタル信号をアナログ信号に変換する回路である。更に、アナログアッテネータ１８は、アナログ処理により音量を制御するボリュームコントローラである。

オーディオＤＡＣ回路の一部である出力音量判定回路２への、ディジタル音声音楽入力を、ディジタルアッテネータ８が先ず受け取り処理を行う。出力信号レベル判定部１０は、ディジタルアッテネータ処理後の信号の音量を把握する。更に、出力信号レベル判定部１０は、後段のアナログアッテネータ１８に与えられる「ゲイン設定値」を把握する。

なお、ゲイン設定値とは、アナログアッテネータ１８に与えられるボリューム設定値である。

ここで、「ディジタルアッテネータ処理後の信号の音量」がアナログアッテネータ１８の「ゲイン設定値」によりボリューム調整された信号が、最終的に出力用アンプ６ａから出力される信号になる。つまり、
『ディジタルアッテネータ処理後の信号の音量』×『アナログアッテネータの「ゲイン設定値」』
の式により、出力用アンプ６ａから出力される信号の音量が計算され、更に算出された信号音量の音量レベルが判定される。出力音量判定回路２は、判定された音量レベルに応じて、電源回路へのパラメータ（即ち、出力電圧値）を決定する。

図２に示す出力音量判定回路２は、更に、遅延回路１２も含む。遅延回路１２は、ディジタルフィルタ１２、Ｄ／Ａ変換部１６、及びアナログアッテネータ１８における処理時間に相当する時間だけ、電源回路４ａへのパラメータ設定を遅らせる。このことにより、出力用アンプ６ａでの動作と、電源回路４ａでの動作とのタイミングが合わせられることになる。

また、この遅延回路１２の遅延時間は、電源回路４ａからの電力供給において、「大電力供給→小電力供給」と遷移するときと、「小電力供給→大電力供給」と遷移するときとで、異なる設定がされるようにしてもよい。つまり、「小電力供給→大電力供給」のときは、出力信号振幅が、小から大に変化するときであり、この場合には遅延時間を短くして電源回路４ａの電源電圧を「小電力供給→大電力供給」に早く移行させる。これは、小電力しか供給していないのに、大振幅の信号を出力用アンプ６ａから出力させると、出力用アンプ６ａの出力信号が歪むため、これをできるだけ避けるためである。

一方、「大電力供給→小電力供給」のときは、出力信号振幅が、大から小に変化するときであり、この場合には遅延時間を長くして電源電圧を「大電力供給→小電力供給」にゆっくり移行させる。これは、大振幅の信号が出力用アンプ６ａから出力しているのにもかかわらず、小電力しか供給されない状況になると、やはり出力用アンプ６ａの出力信号が歪むからである。

遅延回路１２に設定される遅延時間は、「小電力供給→大電力供給」と「大電力供給→小電力供給」との夫々に対応して、外部からレジスタ設定等により設定されるのが好ましい。

また、消費電力、音質のどちらを優先するかが外部から与えられるようにしてもよいし、消費電力と音質の優先度合いが外部から与えられるようにしてもよい。つまり、「優先度合い」において、音質優先の場合は、「小電力供給→大電力供給」の遅延時間をより短く、「大電力供給→小電力供給」の遅延時間をより長く設定して、大電力供給の状態が長くなるようにする。（低）消費電力優先の場合は、「小電力供給→大電力供給」の遅延時間を音質優先の場合よりもやや長く、「大電力供給→小電力供給」の遅延時間を音質優先の場合よりもやや短く設定して、小電力供給の状態が長くなるようにする。

以上のような音声音楽再生装置を用いることにより、出力用アンプ６ａの消費電力に連動して電源回路４ａのパラメータが変更され、出力用アンプ６ａに供給する電力が抑えられ、よって低消費電力化が実現される。

なお、電源回路４ａと出力用アンプ６ａとの間に、ＬＤＯ（低ドロップアウト）等により構成される低電圧回路が設けられてもよい。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る音声音楽再生装置のブロック図である。図３に示す第２の実施形態に係る音声音楽再生装置は、第１の実施形態に係る音声音楽再生装置と略同様のものである。従って、同一部位には同一符号を付して、説明を省略する。

第２の実施形態に係る電源回路４ｂは、出力用アンプ６ｂに対して、正側の電力（電圧）と負側の電力（電圧）を出力するＤＣＤＣコンバータである。また、図３に示す電源回路４ｂは、音声音楽出力信号を０Ｖ中心で出力する。出力された音声音楽出力信号は出力用アンプ６ｂに０Ｖ中心で入力される。このような回路構成を採用することにより、ヘッドホンやスピーカーに接続する場合のＤＣカット用コンデンサを設ける必要が無くなり、よって部品点数が削除されることになる。

なお、第２の実施形態に係る音声音楽再生装置においても、電源回路４ｂと出力用アンプ６ｂとの間に、ＬＤＯ（低ドロップアウト）等により構成される低電圧回路が設けられてもよい。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る音声音楽再生装置のブロック図である。図４に示す第３の実施形態に係る音声音楽再生装置は、第２の実施形態に係る音声音楽再生装置と略同様のものである。従って、同一部位には同一符号を付して、説明を省略する。

第３の実施形態に係る電源回路４ｃは、正側電力（電圧）を出力する。更に第３の実施形態に係る音声音楽再生装置には、その電力出力から正側と負側の夫々に電圧を出力できる２つのチャージポンプ（即ち、第１のチャージポンプ２０と第２のチャージポンプ２２）が設けられている。２つのチャージポンプ２０、２２が出力する正側電圧と負側電圧とを、出力用アンプ６ｃが受けることになる。

図４に示す出力用アンプ６ｃにも、音声音楽出力信号が０Ｖ中心で入力される。このような回路構成を採用することにより、ヘッドホンやスピーカーに接続する場合のＤＣカット用コンデンサを設ける必要が無くなり、よって部品点数が削除されることになる。

なお、第３の実施形態に係る音声音楽再生装置においても、チャージポンプ２０、２２と出力用アンプ６ｃとの間に、ＬＤＯ（低ドロップアウト）等により構成される低電圧回路が設けられてもよい。

（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係る音声音楽再生装置のブロック図である。図５に示す第４の実施形態に係る音声音楽再生装置は、第１の実施形態に係る音声音楽再生装置と略同様のものである。従って、同一部位には同一符号を付して、説明を省略する。

図５に示す第４の実施形態に係る音声音楽再生装置の電源回路４ａ’には、バースト検知マスク制御部２６ａが設けられている。このバースト検知マスク制御部２６ａは、バースト周期の間隔の検知とそれに応じたマスクの制御を行う回路部である。

つまり、電源回路において、出力電圧が低いときに（即ち、低負荷時に）バースト動作が発生する場合、そのバースト間隔がある周期で発生し、その周期が可聴帯域に入ると、音声音楽再生装置が大きなノイズを生じてしまうことになる。そこで、バースト検知マスク制御部２６ａが、バースト間隔の周期が可聴帯域に入ってきたときに、バースト数をマスクして削減させるように制御する。このようにすることで、バースト周期の間隔が短くされ、可聴帯域より高域にシフトさせることができ、よってバーストによるノイズレベルが小さくされることになる。

なお、バーストとバーストの間隔が可聴帯域に入ったことは、電源回路のスイッチングの間隔により検出される。つまり、１回のスイッチングの後にすぐに次のスイッチングが継続している場合、これを「バースト」として認識する。この「バースト」が繰り返された後、負荷が軽くなり、スキップ動作によってクロックが止められた場合、スイッチングの連続が止まり、次のスイッチングまで間隔が空く。このスイッチングの間隔（時間）を検出する。この時間が可聴帯域（20KHz（500uS））より低周波である（間隔が長くなる）とマスク処理を開始する。

上述の「バースト」の後のスイッチングまでの間隔を検出し、可聴帯域に入ったことが判明すると、その次のクロックを１クロックは正常に出力させた後、クロック出力をマスク（停止）させる。これにより、「バースト」動作後の可聴帯域内のスイッチングが発生した場合、次のスイッチングも連続して「バースト」することを止めることができる。マスクの間隔は約１０クロック分程度でよく、この間隔も乱数制御でマスクする毎に変化させることで固定周波数になることを回避することが望ましい。

上記のようにマスク制御しないで「バースト」スイッチングをすると、電源回路から（図示しない）コイルを通して電源出力に安定化のために接続されている（図示しない）コンデンサに過剰に電荷が充電されてしまう。軽負荷の場合、充電された電荷を消費するスピードが遅いため、このコンデンサの電圧低下がゆっくりとなる。これによって電源回路の次のスイッチング開始命令が発生するまでの期間（スキップタイプの電源回路であればクロックがスキップ動作によって停止されている期間）が長くなり、結果として「バースト」の周期が可聴帯域に入ってくることになる。そこで、「バースト」動作を発生させなくしてシングルのスイッチングだけにすることで、コンデンサへ溜める電荷量を最適に（即ち、少なく）することで、スイッチングの間隔を短くすることができる。

本発明に係る音声音楽再生装置は、携帯電話、携帯音楽再生機、ノートパソコン、及び携帯画像再生機などに利用することができる。

２・・・出力音量判定回路、４ａ、４ｂ、４ｃ・・・電源回路、６ａ、６ｂ、６ｃ・・・出力用アンプ、８・・・ディジタルアッテネータ、１０・・・出力信号レベル判定部、１２・・・遅延回路、１４・・・ディジタルフィルタ、１６・・・Ｄ／Ａ変換部、１８・・・アナログアッテネータ、２０、２２・・・チャージポンプ、２６ａ・・・バースト検知マスク制御部。

特許第３２８６９２４号公報特許第３７８８５６４号公報

Claims

再生する音声又は音楽信号の音量により、出力用アンプに電源を供給する電源回路の出力電圧値のパラメータを変更する音声音楽再生装置。
出力音量判定回路を含み、
上記出力音量判定回路が、ディジタルアッテネータとアナログアッテネータを含み、
上記出力音量判定回路は、上記ディジタルアッテネータ処理後の信号の音量と、上記アナログアッテネータに与えられるゲイン設定値に基づいて、上記出力電圧値のパラメータを決定することを特徴とする請求項１に記載の音声音楽再生装置。
上記出力音量判定回路は、遅延回路を更に含み、
上記遅延回路の遅延時間は、上記出力音量判定回路の外部から設定されることを特徴とする請求項２に記載の音声音量再生装置。
上記電源回路が、正電圧を出力するＤＣＤＣコンバータであることを特徴とする請求項３に記載の音声音楽再生装置。
上記電源回路が、正側の電圧と負側の電圧とを出力するＤＣＤＣコンバータであることを特徴とする請求項３に記載の音声音楽再生装置。
上記電源回路が、正電圧を出力するＤＣＤＣコンバータであり、
更に、上記ＤＣＤＣコンバータが出力する正電圧から、正側の電圧を出力する第１のチャージポンプと、負側の電圧を出力する第２のチャージポンプとを含むことを特徴とする請求項３に記載の音声音楽再生装置。
上記電源回路から上記出力用アンプに供給される電圧に対して、上記出力用アンプの直前に低電圧回路を設置することを特徴とする請求項４から６のうちのいずれか一に記載の音声音楽再生装置。
上記電源回路の出力がバーストし、バーストとバーストの間隔が可聴帯域に入った場合、バーストしている出力にマスク制御を行うことでバースト数制限を行い、これによりバースト間隔を可聴帯域より高域にシフトさせるバースト検知マスク制御部を、上記電源回路が含むことを特徴とする請求項１に記載の音声音楽再生装置。