JP2012175124A

JP2012175124A - ポップ音低減回路

Info

Publication number: JP2012175124A
Application number: JP2011031733A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kadosawa; 秀樹門澤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】起動後に出力カップリングコンデンサの切り替えや外付けのスピーカなどへの接続を行う場合において、切り替え時や接続時に発生するポップ音を低減することが可能なポップ音低減回路を提供すること。
【解決手段】オペアンプ２と、オペアンプ２の出力端子に並列に接続された４つの出力カップリングコンデンサ１９、２０、２１、２２と、これらの出力カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器４１と、切り替え器４１に接続され、切り替え器４１により４つの出力カップリングコンデンサ１９、２０、２１、２２のうちの一つに接続されるように配置されたスピーカ３とを備え、４つの出力カップリングコンデンサ１９、２０、２１、２２のそれぞれの出力側とグランド間に抵抗素子３７、３８、３９、４０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、音響信号を増幅してスピーカやヘッドホンを駆動するためのオーディオ増幅回路に関し、特に、不快なポップ音を低減するためのポップ音低減回路に関する。

最近の携帯型電子機器では、装置のより一層の小型化のため、電子部品の小型化、薄型化が求められている。しかし、オーディオ増幅回路においては、コンデンサなどの部品は、音質に直接影響を与えることもあることから材質も含めた慎重な部品選びが要求される。

従来の一般的なオーディオ増幅回路の基本的な構成を図６に示す。図６において、音響信号１は入力カップリングコンデンサ５、反転入力抵抗７を経由してオペアンプ２の反転入力端子に入力される。オペアンプ２で電圧増幅された音響信号１は、オペアンプ２の出力端子に接続された出力カップリングコンデンサ６を経由して、スピーカ３の出力となる。このオーディオ増幅回路の増幅率（利得）は、帰還抵抗８を反転入力抵抗７で除した値で決定される。

オペアンプ２の出力端子の信号位相は、反転入力端子の信号位相が反転したものになる。

入力カップリングコンデンサ５と出力カップリングコンデンサ６は、音響信号１の不要な直流電圧成分をカットし、交流電圧成分のみを濾過する役割をする。オペアンプ２の出力端子とグランド間の直流電圧成分、すなわちバイアス電圧は、オペアンプ２の非反転入力と同電位となるため、電源４の出力電圧と分圧抵抗９および分圧抵抗１０で決定される。

一般的に動作起点、すなわち上記のバイアス電圧値を電源４の出力電圧の中点とするため、分圧抵抗９と分圧抵抗１０の抵抗値は等しい。

このような一般的なオーディオ増幅回路では、起動直後にオペアンプ２の出力電圧が瞬時に立ち上がることから、出力カップリングコンデンサ６に突入電流が流れ、スピーカ３からは”ボッ”という不快なポップ音が発生していた。

ポップ音の大きさは、突入電流が流れる前の出力カップリングコンデンサ６の電荷量と関係する。すなわち出力カップリングコンデンサ６に予め充電された電荷量が大きければ大きいほど、突入電流は抑制され、ポップ音は小さくなる傾向にある。

このようなポップ音に対する対策を行った従来のポップ音低減回路の例が特許文献１〜３などに記載されている。図７は、従来のポップ音低減回路の代表的な一例の基本的な構成を示す回路図である。図７において、電源４に接続された分圧抵抗９および分圧抵抗１０と、分圧抵抗１０に並列に接続されたコンデンサ１７とで時定数回路を構成し、オペアンプ２の出力端子とグランド間の直流電圧成分の立ち上がりを緩やかにすることで、オペアンプ２の出力端子に接続された出力カップリングコンデンサ６への充電電流を平準化させてポップ音を低減させている。

図８は、従来の他のポップ音低減回路の基本的な構成を示す回路図である。図８において、スピーカ３と並列にトランジスタ６３を接続し、起動直後の出力カップリングコンデンサ６に充電電流が流れる直前にトランジスタ６３を導通させることで等価的にスピーカ３を短絡する。出力カップリングコンデンサ６の充電電流はポップ音を発生させるのに十分に大きな突入電流となるが、スピーカ３には突入電流が流れないのでポップ音は発生しない。また突入電流が流れた後は、トランジスタ６３をオフさせるので増幅された音響信号は通常通りスピーカ３から出力される。

特開昭５９−１８２６０７号公報特開昭６０−２０６３０６号公報特開２００７−２１４６３３号公報

上記のような従来の技術は、オペアンプの出力側に単一の出力カップリングコンデンサが接続されたオーディオ増幅回路では有効であるが、起動後に出力カップリングコンデンサの切り替えや外付けのスピーカへの接続を行う構成のオーディオ増幅回路ではその切り替え時にポップ音が生じてしまう。

図９は、スピーカ１個に対して複数の出力カップリングコンデンサを備えた従来のオーディオ増幅回路の基本的な構成を示す回路図である。このオーディオ増幅回路は、例えば、出力カップリングコンデンサ１９、２０、２１、２２に各々容量、耐圧、材質等の異なるコンデンサを実装し、切り替え器４１を切り替えることによってスピーカ３との接続を選択し、それぞれの出力カップリングコンデンサが持つ独自の音質について、瞬時に聞き比べることができる機能を持つ。しかし、この場合、上記の従来のポップ音低減回路を用いることによって起動直後に発生するポップ音は低減されるが、出力カップリングコンデンサを切り替えた瞬間に発生する突入電流は抑制できず、この結果、切り替え時のポップ音が発生していた。

図１０は、出力カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器を備え、その切り替え器により外付けされたスピーカとの間を接続または開放できる機能を備えた従来のオーディオ増幅回路の基本的な構成を示す回路図である。この場合においても、切り替え器４８により出力カップリングコンデンサ６をスピーカ３に接続した瞬間に発生する突入電流は抑制できず、この結果、接続時のポップ音が発生していた。

そこで、本発明の課題は、起動後に出力カップリングコンデンサの切り替えや外付けのスピーカなどへの接続を行う場合において、切り替え時や接続時に発生するポップ音を低減することが可能なポップ音低減回路を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のポップ音低減回路は、オペアンプと、前記オペアンプの出力端子に並列に接続された複数の出力用のカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器と、前記切り替え器に接続され、前記切り替え器により前記複数のカップリングコンデンサの一つに接続されるように配置されたスピーカまたはヘッドホンとを備え、前記複数のカップリングコンデンサのそれぞれの出力側とグランド間に抵抗素子、またはインダクタ素子を備えたことを特徴とする。

また、本発明のポップ音低減回路は、オペアンプと、前記オペアンプの出力端子に接続された出力用のカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器とを備え、前記切り替え器により外付けされたスピーカまたはヘッドホンとの間を接続または開放できる機能を備え、前記カップリングコンデンサの出力側とグランド間に抵抗素子、またはインダクタ素子を備えたことを特徴としてもよい。

ここで、前記切り替え器は、機械式の切り替え器または半導体スイッチであってもよい。

以上のように、本発明によれば、出力側のカップリングコンデンサの一端とグランド間に抵抗素子またはインダクタ素子を備えることで、起動後は出力側のカップリングコンデンサを常に充電することにより、出力側のカップリングコンデンサを切り替えた際に突入電流が流れることを阻止し、人体に不快なポップ音が発生するのを防止できる。

また、本発明によれば、切り替え器によって外付けされたスピーカまたはヘッドホンと電気的に接続または開放ができる機能を持つオーディオ増幅回路において、出力側のカップリングコンデンサの一端とグランド間に抵抗素子またはインダクタ素子を備えることで、起動後は出力側のカップリングコンデンサを常に充電することにより、スピーカまたはヘッドホンと電気的に接続した際に人体に不快なポップ音が発生するのを防止できる。

以上のように、本発明により、起動後に出力カップリングコンデンサの切り替えや外付けのスピーカなどへの接続を行う場合において、切り替え時や接続時に発生するポップ音を低減することが可能なポップ音低減回路が得られる。

本発明によるポップ音低減回路の第１の実施の形態の基本的な構成を示す回路図。本発明によるポップ音低減回路の第２の実施の形態の基本的な構成を示す回路図。予め出力カップリングコンデンサに電荷が充電された状態におけるオペアンプの出力電圧と出力カップリングコンデンサに流れる突入電流波形を示す図。出力カップリングコンデンサが充電されていない場合のオペアンプの出力電圧と出力カップリングコンデンサに流れる突入電流波形を示す図。出力カップリングコンデンサが充電されることにより生ずる出力カップリングコンデンサの両端の電圧値と突入電流値の関係を示す図。従来の一般的なオーディオ増幅回路の基本的な構成を示す回路図。従来のポップ音低減回路の代表的な一例の基本的な構成を示す回路図。従来の他のポップ音低減回路の基本的な構成を示す回路図。スピーカ１個に対して複数の出力カップリングコンデンサを備えた従来のオーディオ増幅回路の基本的な構成を示す回路図。出力カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器を備え、その切り替え器により外付けされたスピーカとの間を接続または開放できる機能を備えた従来のオーディオ増幅回路の基本的な構成を示す回路図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は、本発明によるポップ音低減回路の第１の実施の形態の基本的な構成を示す回路図である。図１において、オペアンプ２と、オペアンプ２の出力端子に並列に接続された４つの出力カップリングコンデンサ１９、２０、２１、２２と、これらの出力カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器４１と、切り替え器４１に接続され、切り替え器４１により４つの出力カップリングコンデンサ１９、２０、２１、２２のうちの一つに接続されるように配置されたスピーカ３とを備え、４つの出力カップリングコンデンサ１９、２０、２１、２２のそれぞれの出力側とグランド間に抵抗素子３７、３８、３９、４０を備えている。なお、音響信号１が入力カップリングコンデンサ５、反転入力抵抗７を経由してオペアンプ２の反転入力端子に入力され、帰還抵抗８を反転入力抵抗７で除した値で決定される増幅率で増幅されて出力する等の動作は図６に示した従来のオーディオ増幅回路と同様である。

ここで、抵抗素子３７、３８、３９、４０の抵抗値としては、並列に接続されるスピーカ３のインピーダンスである数オームから数十オームに対し、音質に影響を及ぼさない十分大きな値である数百オームから数十キロオームの値が使用される。

本実施の形態では、抵抗素子３７、３８、３９、４０を設けることにより、出力カップリングコンデンサ１９、２０、２１、２２は、起動後、充電された状態に保たれることになり、切り替え器４１によりスピーカ３に接続された直後の突入電流を低減することができる。

図２は、本発明によるポップ音低減回路の第２の実施の形態の基本的な構成を示す回路図である。図２において、オペアンプ２と、オペアンプ２の出力端子に接続された出力カップリングコンデンサ６と、出力カップリングコンデンサ６の出力側に接続された切り替え器４８とを備え、切り替え器４８により外付けされたスピーカ３との間を接続または開放できる機能を備え、出力カップリングコンデンサの出力側とグランド間に抵抗素子５２を備えている。抵抗素子５２の抵抗値は、並列に接続されるスピーカ３のインピーダンスである数オームから数十オームに対し、音質に影響を及ぼさない十分大きな値である数百オームから数十キロオームの値が使用される。

本実施の形態のポップ音低減回路においても、抵抗素子５２を設けることにより、出力カップリングコンデンサ６は、起動後、充電された状態に保たれることになり、切り替え器４８によりスピーカ３に接続された直後の突入電流を低減することができる。

図３は、本発明のように、予め出力カップリングコンデンサに電荷が充電された状態におけるオペアンプの出力電圧と出力カップリングコンデンサに流れる突入電流波形を示す図である。一方、図４は、従来の回路のように、出力カップリングコンデンサが充電されていない場合のオペアンプの出力電圧と出力カップリングコンデンサに流れる突入電流波形を示す図である。また、図５は、出力カップリングコンデンサが充電されることにより生ずる出力カップリングコンデンサの両端の電圧値と突入電流値の関係を示す図である。図３と図４の比較より、本発明のポップ音低減回路では出力カップリングコンデンサへの突入電流を従来よりも大幅に低減できることがわかる。また、図５より、出力カップリングコンデンサの充電量を大きくして出力カップリングコンデンサの両端電圧を大きくするほど、突入電流を小さくできることがわかる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限られるものではないことはいうまでもなく、目的や用途に応じて設計変更可能である。例えば、出力カップリングコンデンサの出力側とグランド間に、抵抗素子に代えてインダクタ素子を設置しても上記の実施の形態と同様な効果が得られることは原理的に明らかである。また、切り替え器としては、機械式スイッチ、半導体スイッチ、電磁式スイッチなど様々な方式が用いられる。また、本発明のポップ音低減回路においても、従来のオーディオ増幅回路と同様に、目的に応じて様々な部品や機能回路などを追加することが可能である。

１音響信号
２オペアンプ
３スピーカ
４電源
５入力カップリングコンデンサ
６、１９、２０、２１、２２出力カップリングコンデンサ
７反転入力抵抗
８帰還抵抗
９、１０分圧抵抗
１７コンデンサ
３７、３８、３９、４０、５２抵抗素子
４１、４８切り替え器
６３トランジスタ

Claims

オペアンプと、前記オペアンプの出力端子に並列に接続された複数の出力用のカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器と、前記切り替え器に接続され、前記切り替え器により前記複数のカップリングコンデンサの一つに接続されるように配置されたスピーカまたはヘッドホンとを備え、前記複数のカップリングコンデンサのそれぞれの出力側とグランド間に抵抗素子を備えたことを特徴とするポップ音低減回路。
オペアンプと、前記オペアンプの出力端子に並列に接続された複数の出力用のカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器と、前記切り替え器に接続され、前記切り替え器により前記複数のカップリングコンデンサの一つに接続されるように配置されたスピーカまたはヘッドホンとを備え、前記複数のカップリングコンデンサのそれぞれの出力側とグランド間にインダクタ素子を備えたことを特徴とするポップ音低減回路。
オペアンプと、前記オペアンプの出力端子に接続された出力用のカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器とを備え、前記切り替え器により外付けされたスピーカまたはヘッドホンとの間を接続または開放できる機能を備え、前記カップリングコンデンサの出力側とグランド間に抵抗素子を備えたことを特徴とするポップ音低減回路。
オペアンプと、前記オペアンプの出力端子に接続された出力用のカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサの出力側に接続された切り替え器とを備え、前記切り替え器により外付けされたスピーカまたはヘッドホンとの間を接続または開放できる機能を備え、前記カップリングコンデンサの出力側とグランド間にインダクタンス素子を備えたことを特徴とするポップ音低減回路。
前記切り替え器は、機械式の切り替え器または半導体スイッチであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のポップ音低減回路。