JP2013098691A - 音量調整回路 - Google Patents

Abstract

【課題】回路面積を削減しつつ無駄なゲイン設定をなくし、且つデジタルクリップの発生の可能性を低減する。
【解決手段】デジタルオーディオ信号をＤ／Ａコンバータによりアナログ信号に変換し、該アナログ信号を出力する音量調整回路であって、前記デジタルオーディオ信号のゲインを制御する第１のゲイン可変回路部と、前記Ｄ／Ａコンバータから出力された前記アナログ信号のゲインを制御する第２のゲイン可変回路部と、ゲイン設定値を格納する記憶手段と、前記記憶手段に格納された前記ゲイン設定値に基づいて前記第１のゲイン可変回路部及び前記第２のゲイン可変回路部の各ゲインを制御する制御手段と、を有し、前記記憶手段と前記制御手段は、前記第１のゲイン可変回路部の制御及び前記第２のゲイン可変回路部の制御において共有される。
【選択図】図３

Description

本発明は、デジタルオーディオ信号をＤ／Ａコンバータによりアナログ信号に変換し、該アナログ信号を出力する音量調整回路に関する。

従来から、Ｄ／Ａ（Digital/Analog）コンバータやオーディオアンプを搭載するオーディオ装置がある。このオーディオ装置の有する音量調整回路では、オーディオ信号のゲイン調整はデジタル回路とアナログ回路のどちらか一方または両方を用いて行われる。デジタル回路によりゲイン調整を行うデジタルゲイン可変回路は、回路面積の削減に有効であるが、デジタルゲインはプラスのゲイン設定でデジタルクリップする可能性がある。そこでデジタルクリップさせず、十分大きなアナログ出力振幅を得る為に、ゲイン調整を行うアナログゲイン可変回路を追加する技術が知られている。

図１は、従来のオーディオ装置の有する音量調整回路を説明する図である。従来の音量調整回路１０では、Ｄ／Ａコンバータ１と、Ｄ／Ａコンバータ１の前段に接続されたデジタルゲイン可変回路２と、Ｄ／Ａコンバータ１の後段にアナログゲイン可変回路３を有する。

ゲイン調整は、デジタルゲイン設定レジスタ５及びアナログゲイン設定レジスタ７の独立する２つのレジスタによってデジタルゲインとアナログゲインを設定することにより行われる。デジタルゲイン可変回路１は、デジタルゲイン設定レジスタ５に設定された値に応じてデジタルゲイン制御部４により制御される。アナログゲイン可変回路３は、アナログゲイン設定レジスタ７に設定された値に応じてアナログゲイン制御部６により制御される。

図２は、従来のゲインの可変制御の一例を説明する図である。デジタルゲイン設定値Ｇ１はデジタルゲイン設定レジスタ５に設定された値であり、デジタルゲインＤＧはデジタルゲイン可変回路１に設定される値である。アナログゲイン設定値Ｇ２はアナログゲイン設定レジスタ７に設定された値であり、アナログゲインＡＧはアナログゲイン可変回路３に設定される値である。デジタルゲインＤＧとアナログゲインＡＧは、デジタルゲイン設定レジスタ５とアナログゲイン設定レジスタ７により独立して制御される。

また例えば特許文献１には、デジタル可変利得部とアナログ可変利得部を持ち、０ｄＢよりも大きな設定ではデジタル可変利得部のみを制御し、０ｄＢよりも小さな設定ではアナログ可変利得部のみを制御又はアナログとデジタルの両方を制御することが記載されている。また特許文献２には、アナログ伝送路から画像やディジタデータなどの信号を受信して復調することが記載されている。

しかしながら上記従来の技術のように、デジタルゲイン可変回路とアナログゲイン可変回路とを有する構成の場合、デジタルゲインとアナログゲインがそれぞれ独立した設定により制御されることになる。このため、デジタルゲインとアナログゲインの両者において設定可能なゲインに幅を有することになり、両者の組合せによっては実際に使用しない無駄なゲイン設定が含まれる場合が起こり得る。加えて、デジタルゲインとアナログゲインのどちらにゲインを割り振るかは使用者に任される為、デジタルクリップが発生する可能性が高くなる。

本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべく成されたものであり、回路面積を削減しつつ無駄なゲイン設定をなくし、且つデジタルクリップの発生の可能性を低減することが可能な音量調整回路を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成すべく、以下の如き構成を採用した。

本発明は、デジタルオーディオ信号をＤ／Ａコンバータによりアナログ信号に変換し、該アナログ信号を出力する音量調整回路であって、前記デジタルオーディオ信号のゲインを制御する第１のゲイン可変回路部と、前記Ｄ／Ａコンバータから出力された前記アナログ信号のゲインを制御する第２のゲイン可変回路部と、ゲイン設定値を格納する記憶手段と、前記記憶手段に格納された前記ゲイン設定値に基づいて前記第１のゲイン可変回路部及び前記第２のゲイン可変回路部の各ゲインを制御する制御手段と、を有し、前記記憶手段と前記制御手段は、前記第１のゲイン可変回路部の制御及び前記第２のゲイン可変回路部の制御において共有される。

また本発明の音量調整回路において、前記制御手段は、前記記憶手段に設定された前記ゲイン設定値が第１の値であるとき、前記第１のゲイン可変回路部のゲインを一定値である第２の値とし、前記第２のゲイン可変回路部のゲインを一定値である第３の値とし、前記記憶手段に設定された前記ゲイン設定値が前記第１の値よりも小さいとき、前記第１のゲイン可変回路部のゲインを前記ゲイン設定値に対応する値とし、前記第２のゲイン可変回路部のゲインを前記第３の値とし、前記記憶手段に設定された前記ゲイン設定値が前記第１の値よりも大きいとき、前記第１のゲイン可変回路部のゲインを前記第２の値とし、前記第２のゲイン可変回路部のゲインを前記ゲイン設定値に対応する値とする。

また本発明の音量調整回路において、前記第３の値は、前記第２のゲイン可変回路部に設定された基準ゲインである。

また本発明の音量調整回路において、前記第１のゲイン可変回路部のゲインは、０ｄＢ以下となるように制御される。

本発明によれば、回路面積を削減しつつ無駄なゲイン設定をなくし、且つデジタルクリップの発生の可能性を低減することができる。

従来のオーディオ装置の有する音量調整回路を説明する図である。 従来のゲインの可変制御の一例を説明する図である。 第一の実施形態の音量調整回路を説明する図である。 第一の実施形態のゲインの設定の制御の一例を説明する図である。 第二の実施形態のゲインの設定の制御の一例を説明する図である。

本発明では、ゲイン設定値が格納される単一のレジスタと、デジタルゲイン及びアナログゲインの設定の制御を行う単一の制御手段とにより、自動的にデジタルゲインとアナログゲインを制御する。

（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。図３は、第一の実施形態の音量調整回路を説明する図である。

本実施形態の音量調整回路１００は、Ｄ／Ａ（Digital/Analog）コンバータ１１０、デジタルゲイン可変回路１２０、アナログゲイン可変回路１３０、ゲイン制御部１４０、ゲイン設定レジスタ１５０を有する。

デジタルゲイン可変回路１２０は、Ｄ／Ａコンバータ１１０の前段に接続されており、アナログゲイン可変回路１３０は、Ｄ／Ａコンバータ１１０の後段に接続されている。

本実施形態の音量調整回路１００に入力されたデジタルオーディオ信号は、デジタルゲイン可変回路１２０によりデジタルゲインが変更された後に、Ｄ／Ａコンバータ１１０へ出力される。Ｄ／Ａコンバータ１１０は、デジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号へ変換し、アナログゲイン可変回路１３０へ出力する。アナログゲイン可変回路１３０にアナログゲインが変更されたアナログオーディオ信号が音量調整回路１００の出力信号となる。

デジタルゲイン可変回路１２０及びアナログゲイン可変回路１３０におけるゲインは、ゲイン制御部１５０により制御される。本実施形態のゲイン制御部１４０は、ゲイン設定レジスタ１５０に設定された値に応じてデジタルゲイン可変回路１２０及びアナログゲイン可変回路１３０のゲインを制御する。尚本実施形態では、ゲインが設定されるレジスタはゲイン設定レジスタ１５０のみである。

デジタルゲイン可変回路１２０は、デジタル回路で構成されたアッテネータ（減衰器）であり、ゲインの可変範囲は０ｄＢ以下である。アナログゲイン可変回路１３０は、オペアンプ回路で構成された信号増幅回路であり、ゲインの可変範囲は基準ゲイン以上である。
本実施形態では、基準ゲインとは、デジタルオーディオ信号が最大入力であり、且つデジタルゲインＤＧが０ｄＢのとき、デジタルクリップを発生させずに出力できるアナログゲインＡＧである。尚基準ゲインは、アナログゲイン可変回路１３０に予め設定されている値であっても良い。

以下に本実施形態の音量調整回路１００におけるゲインの設定の制御の一例を示す。図４は、第一の実施形態のゲインの設定の制御の一例を説明する図である。

図４に示すゲイン設定値Ｇは、ゲイン設定レジスタ１５０に設定された値であり、デジタルゲインＤＧはデジタルゲイン可変回路１２０に設定される値であり、アナログゲインＡＧはアナログゲイン可変回路１３０に設定される値である。

本実施形態のゲイン制御部１４０は、ゲイン設定レジスタ１５０のゲイン設定値Ｇが０ｄＢのとき、デジタルゲインＤＧとアナログゲインＡＧの両方の値を０ｄＢに設定する。
また本実施形態のゲイン制御部１４０は、ゲイン設定レジスタ１５０のゲイン設定値Ｇが０ｄＢよりも小さい場合、アナログゲインＡＧを０ｄＢに固定し、デジタルゲインＤＧをゲイン設定値Ｇに応じた値に設定する。

さらに本実施形態のゲイン制御部１４０は、ゲイン設定値Ｇが０ｄＢよりも大きい場合、デジタルゲインＤＧを０ｄＢに固定し、アナログゲインＡＧをゲイン設定値Ｇに応じた値に設定する。

このように本実施形態では、デジタルゲイン可変回路１２０を使用し、且つデジタルゲイン可変回路１２０及びアナログゲイン可変回路１３０のゲイン設定の制御を共通のゲイン制御部１４０及びゲイン設定レジスタ１５０により行う。本実施形態ではこの構成により、音量調整回路１００全体の回路面積を小さくすることができる。

また本実施形態では、デジタルゲイン可変回路１２０におけるゲインの可変範囲を０ｄＢ以下とすることで、デジタルクリップが発生する可能性を低減できる。

また本実施形態では、ゲイン設定値Ｇが０ｄＢ以上である場合はデジタルゲインＤＧを０ｄＢとしてアナログゲインＡＧを変えるように制御する。そしてゲイン設定値Ｇが０ｄＢ未満である場合、アナログゲイン可変回路１３０に設定されるアナログゲインＡＧ基準ゲインとし、デジタルゲインＤＧを変えるように制御する。本実施形態では、この制御により、実際に使用しない無駄なゲイン設定が含まれることを回避できる。

（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態では、基準ゲインを０ｄＢより大きい値とした形態である。以下の本発明の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図５は、第二の実施形態のゲインの設定の制御の一例を説明する図である。図５の例では、アナログゲイン可変回路１３０に設定された基準ゲインを＋６ｄＢとした場合を示している。

本実施形態のゲイン制御部１４０は、ゲイン設定値Ｇが０ｄＢである場合、デジタルゲインＤＧを０ｄＢに設定し、アナログゲインＡＧ１を基準ゲインである＋６ｄＢに設定する。

また本実施形態のゲイン制御部１４０は、ゲイン設定値Ｇが０ｄＢよりも小さい場合、アナログゲインＡＧを基準ゲインである＋６ｄＢに固定し、デジタルゲインＤＧをゲイン設定値Ｇに応じた値に設定する。

また本実施形態のゲイン制御部１４０は、ゲイン設定値Ｇが０ｄＢよりも大きい場合、デジタルゲインＤＧを０ｄＢに固定し、アナログゲインＡＧをゲイン設定値Ｇに応じた値に設定する。

尚図４、図５では、ゲイン設定値Ｇのゲイン設定範囲を−１５ｄＢ〜＋５ｄＢとし、ゲイン設定値Ｇを変更する際のステップを１ｄＢとしたが、ゲイン設定値Ｇの設定範囲及びゲイン設定値Ｇを変更する際のステップは実施の目的に応じて自由に設定できる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１００ 音量調整回路
１１０ Ｄ／Ａコンバータ
１２０ デジタルゲイン可変回路
１３０ アナログゲイン可変回路
１４０ ゲイン制御回路
１５０ ゲイン設定レジスタ

特許第４００７１５１号公報 特開昭６０−０８０３４９号公報

Claims (4)

1. デジタルオーディオ信号をＤ／Ａコンバータによりアナログ信号に変換し、該アナログ信号を出力する音量調整回路であって、
   前記デジタルオーディオ信号のゲインを制御する第１のゲイン可変回路部と、
   前記Ｄ／Ａコンバータから出力された前記アナログ信号のゲインを制御する第２のゲイン可変回路部と、
   ゲイン設定値を格納する記憶手段と、
   前記記憶手段に格納された前記ゲイン設定値に基づいて前記第１のゲイン可変回路部及び前記第２のゲイン可変回路部の各ゲインを制御する制御手段と、を有し、
   前記記憶手段と前記制御手段は、前記第１のゲイン可変回路部の制御及び前記第２のゲイン可変回路部の制御において共有される音量調整回路。
2. 前記制御手段は、
   前記記憶手段に設定された前記ゲイン設定値が第１の値であるとき、
   前記第１のゲイン可変回路部のゲインを一定値である第２の値とし、前記第２のゲイン可変回路部のゲインを一定値である第３の値とし、
   前記記憶手段に設定された前記ゲイン設定値が前記第１の値よりも小さいとき、
   前記第１のゲイン可変回路部のゲインを前記ゲイン設定値に対応する値とし、前記第２のゲイン可変回路部のゲインを前記第３の値とし、
   前記記憶手段に設定された前記ゲイン設定値が前記第１の値よりも大きいとき、
   前記第１のゲイン可変回路部のゲインを前記第２の値とし、前記第２のゲイン可変回路部のゲインを前記ゲイン設定値に対応する値とする請求項１記載の音量調整回路。
3. 前記第３の値は、前記第２のゲイン可変回路部に設定された基準ゲインである請求項２記載の音量調整回路。
4. 前記第１のゲイン可変回路部のゲインは、０ｄＢ以下となるように制御される請求項１ないし３の何れか一項に記載の音量調整回路。

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