JP2017175415A - 電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スピーカーをＢＴＬ接続して駆動する場合において、スピーカーに流れる電流を正確に検出できるようにする。【解決手段】電流検出装置１３は、第１の信号Ｓ１に応じてスピーカー４の一端に駆動電流ＩＲを出力する第１の出力回路３２ａと、第２の信号Ｓ２に応じてスピーカー４の他端に駆動電流ＩＲを出力する第２の出力回路３２ｂと、第１の出力回路３２ａと接地点の間に介挿される第１の電流検出抵抗３５ａと、第２の出力回路３２ｂと接地点の間に介挿される第２の電流検出抵抗３５ｂと、第１及び第２の電流検出抵抗３５ａ，３５ｂのそれぞれに流れる電流に応じた信号を増幅することによって駆動電流ＩＲを検出する電流検出回路２４と、第１及び第２の信号Ｓ１，Ｓ２に応じて電流検出回路２４における増幅率を切り替える制御回路５０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、スピーカーに流れる電流を検出する電流検出装置に関する。

小型スピーカーから低音を発生させる技術は、従来から種々提案されている。例えば特許文献１には、ヘルムホルツ共鳴と負性駆動の技術を組み合わせたスピーカーの駆動装置が開示されている。この従来技術は、入力信号を増幅器で増幅してバスレフ型のスピーカーに供給し、スピーカーに流れる電流を検出した信号を増幅器の前段側で入力信号に加算して正帰還させることにより、等価的に負性インピーダンスを発生させるものである。すなわち、バスレフ型のスピーカーの場合、スピーカーのボイスコイルのインピーダンスを小さくすると、スピーカーのＱ値を大きくできるため、負性インピーダンスを発生させてボイスコイルのインピーダンスを見かけ上打ち消して小さくすることにより、低音を効率よく発音できるようにしている。

このような駆動装置は、スピーカーに流れる電流を検出するために電流検出装置を備えている。そして負性インピーダンスの値を制御して低音を効率よく発音できるようにするためには、電流検出装置がスピーカーに流れる電流を高精度に検出することが求められる。

ところで、増幅器にスピーカーをＢＴＬ（Bridged Transless）接続する場合、増幅器とスピーカーユニットとの間に接続される２つの信号線のそれぞれに電流を検出するための抵抗を設け、電流検出装置がそれら２つの抵抗に流れる電流を検出する構成がある。

図６は、そのような従来のスピーカー１０５を駆動する駆動装置１００に設けられた電流検出装置１１０の一例を示す図である。駆動装置１００は、スピーカー１０５の両端にＢＴＬ接続される出力回路１０２を有する。この出力回路１０２は、スピーカー１０５の一端に接続される第１の出力回路１０２ａと、スピーカー１０５の他端に接続される第２の出力回路１０２ｂとを備えている。第１の出力回路１０２ａから出力される駆動信号は、抵抗１０３ａ及びローパスフィルタ１０４ａを介してスピーカー１０５の一端へ供給される。また第２の出力回路１０２ｂから出力される駆動信号は、抵抗１０３ｂ及びローパスフィルタ１０４ｂを介してスピーカー１０５の他端へ供給される。

電流検出装置１１０は、２つの抵抗１０３ａ，１０３ｂに流れる電流を検出して出力するように構成される。この電流検出装置１１０は、第１の抵抗１１１と、第２の抵抗１１２と、第３の抵抗１１３と、第４の抵抗１１４とを有している。第１の抵抗１１１及び第２の抵抗１１２は、互いに直列に接続されており、その一端が第１の出力回路１０２ａと抵抗１０３ａの間に接続され、他端が抵抗１０３ｂとローパスフィルタ１０４ｂの間に接続される。また第３の抵抗１１３及び第４の抵抗１１４は、互いに直列に接続されており、その一端が抵抗１０３ａとローパスフィルタ１０４ａとの間に接続され、他端が第２の出力回路１０２ｂと抵抗１０３ｂの間に接続される。

また電流検出装置１１０は、全差動タイプのオペアンプ１１５と、２つの帰還抵抗１１６，１１７とを有している。オペアンプ１１５は、反転入力端子が第３の抵抗１１３と第４の抵抗１１４の間のノードＮａに接続され、非反転入力端子が第１の抵抗１１１と第２の抵抗１１２の間のノードＮｂに接続される。またオペアンプ１１５の非反転出力端子と反転入力端子の間には帰還抵抗１１６が接続され、反転出力端子と非反転入力端子の間には帰還抵抗１１７が接続される。

このような電流検出装置１１０は、第１の抵抗１１１と第２の抵抗１１２の間のノードＮｂの電圧及び第３の抵抗１１３と第４の抵抗１１４の間のノードＮａの電圧に基づいてスピーカー１０５に流れる駆動電流ＩＲを検出する。すなわち、第１の出力回路１０２ａ及び第２の出力回路１０２ｂによってスピーカー１０５が駆動され、抵抗１０３ａ，１０３ｂに駆動電流ＩＲが流れると、２つのノードＮａ，Ｎｂが駆動電流ＩＲに応じた電圧に変動しようとする。このとき、オペアンプ１１５は、仮想短絡によってノードＮａ，Ｎｂが同じ電圧となるように帰還抵抗１１６，１１７に電流を流すため、非反転出力電圧Ｖｐと反転出力電圧Ｖｎとを駆動電流ＩＲに応じて変動させるようになる。そして電流検出装置１１０は、オペアンプ１１５から差動出力される非反転出力電圧Ｖｐと反転出力電圧Ｖｎとを検出信号Ｖ１として出力する。

特開２０１５−２０４６００号公報

しかしながら、図６に示した従来の電流検出装置１１０では、第１乃至第４の抵抗１１１〜１１４のそれぞれに抵抗値のばらつきがあると、そのばらつきが検出信号Ｖ１に歪みとなって現れる。すなわち、第１乃至第４の抵抗１１１〜１１４のそれぞれに抵抗値のばらつきがあると、そのばらつきに応じた電位差が２つのノードＮａ，Ｎｂに現れるようになり、オペアンプ１１５は、仮想短絡によってその電位差を打ち消すように帰還抵抗１１６，１１７に電流を流すため、非反転出力電圧Ｖｐ及び反転出力電圧Ｖｎに第１乃至第４の抵抗１１１〜１１４のばらつきに応じた歪みが現れる。特にオペアンプ１１５は、２つのノードＮａ，Ｎｂの仮想接地点を電源電圧と接地電圧の中間電位で保持しようとするため、スピーカー１０５を駆動する際の電源電圧が高い程、検出信号Ｖ１には第１乃至第４の抵抗１１１〜１１４のばらつきによる歪みが大きくなって現れる。そのため、従来の電流検出装置１１０は、第１乃至第４の抵抗１１１〜１１４の抵抗値にばらつきがあると、スピーカー１０５に流れる電流を正確に検出することができないという問題がある。

そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スピーカーをＢＴＬ接続して駆動する場合において、スピーカーに流れる電流を正確に検出できるようにした電流検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１に、本発明は、スピーカーに流れる電流を検出する電流検出装置であって、電源電圧と接地電圧との間に接続され、第１の入力信号に応じて前記スピーカーの一端に前記電源電圧又は前記接地電圧を印加して前記スピーカーに駆動電流を出力する第１の出力回路と、前記電源電圧と前記接地電圧との間に接続され、第２の入力信号に応じて前記スピーカーの他端に前記電源電圧又は前記接地電圧を印加して前記スピーカーに駆動電流を出力する第２の出力回路と、前記電源電圧又は前記接地電圧と前記第１の出力回路との間に接続される第１の電流検出抵抗と、前記電源電圧又は前記接地電圧と前記第２の出力回路との間に接続される第２の電流検出抵抗と、前記第１の電流検出抵抗及び前記第２の電流検出抵抗のそれぞれに流れる電流に応じた信号を増幅することにより前記スピーカーに流れる駆動電流を検出する電流検出回路と、前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号に応じて、前記電流検出回路における増幅率を切り替える制御回路と、を備えることを特徴とする構成である。

この発明によれば、第１の電流検出抵抗が電源電圧又は接地電圧と第１の出力回路との間に接続されると共に、第２の電流検出抵抗が電源電圧又は接地電圧と第２の出力回路との間に接続され、電流検出回路がそれら第１の電流検出抵抗及び第２の電流検出抵抗のそれぞれに流れる電流に応じた信号を増幅することによりスピーカーに流れる駆動電流を検出する。そのため、駆動電流を検出した検出信号に大きな歪みが生じることがない。また、この発明によれば、制御回路が、第１の入力信号及び第２の入力信号に応じて、電流検出回路における増幅率を切り替えるようにしているので、スピーカーに流れる電流を正確に検出することができるようになる。

第２に、本発明は、上記第１の構成を有する電流検出装置において、前記第１の電流検出抵抗は、前記接地電圧と前記第１の出力回路との間に接続され、前記第２の電流検出抵抗は、前記接地電圧と前記第２の出力回路との間に接続されることを特徴とする構成である。

この発明によれば、駆動電流を検出した検出信号の歪みをより一層低減させることができると共に、電流検出回路を低耐圧素子で構成することが可能であり、回路規模を小さくすることもできる。

第３に、本発明は、上記第１又は第２の構成を有する電流検出装置において、前記制御回路は、前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号に基づいて、前記スピーカーの一端に前記電源電圧が印加され、他端に前記接地電圧が印加される第１の動作状態、前記スピーカーの一端に前記接地電圧が印加され、他端に前記電源電圧が印加される第２の動作状態、及び、前記スピーカーの一端及び他端に前記接地電圧が印加される第３の動作状態、のいずれであるかを判別し、前記第１及び第２の動作状態のときに前記増幅率を所定値に設定し、前記第３の動作状態のときに前記増幅率を前記所定値の１／２倍に設定することを特徴とする構成である。

この発明によれば、第１及び第２の動作状態のときの感度と、第３の動作状態のときの感度とを同じ感度にできるため、正確な電流検出が可能である。

第４に、本発明は、上記第３の構成を有する電流検出装置において、前記電流検出回路は、非反転出力と反転入力との間に第１の帰還抵抗が接続されると共に、反転出力と非反転入力との間に第２の帰還抵抗が接続される増幅手段と、一端が前記第１の電流検出抵抗と前記第１の出力回路との間に接続され、他端が前記反転入力に接続される第１の抵抗と、一端が第１のスイッチを介して前記第１の電流検出抵抗と前記第１の出力回路との間に接続されると共に、第２のスイッチを介して前記接地電圧に接続され、他端が前記反転入力に接続される第２の抵抗と、一端が前記第２の電流検出抵抗と前記第２の出力回路との間に接続され、他端が前記非反転入力に接続される第３の抵抗と、一端が前記第１のスイッチを介して前記第２の電流検出抵抗と前記第２の出力回路との間に接続されると共に、前記第２のスイッチを介して前記接地電圧に接続され、他端が前記非反転入力に接続される第４の抵抗と、を備え、前記制御回路は、前記第１及び第２の動作状態のとき、前記第１のスイッチをオンにすると共に前記第２のスイッチをオフにし、前記第３の動作状態のとき、前記第１のスイッチをオフにすると共に前記第２のスイッチをオンにすることを特徴とする構成である。

この発明によれば、比較的簡単な回路構成で正確な電流検出が可能である。

本発明によれば、スピーカーをＢＴＬ接続する構成において、スピーカーに流れる電流を正確に検出することができるようになる。

スピーカーユニットの駆動装置の一構成例を示すブロック図である。 電流検出装置の詳細な回路構成を示す図である。 スピーカーの動作状態の例を示す図である。 第１及び第２の動作状態における電流検出回路を示す図である。 第３の動作状態における電流検出回路を示す図である。 従来の電流検出装置の一例を示す図である。

以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態において互いに共通する部材には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。

図１は、本発明における電流検出装置１３を備えた、スピーカーユニット１の駆動装置１０の一構成例を示すブロック図である。駆動装置１０は、駆動制御部１１と、駆動部１２とを有し、スピーカーユニット１を駆動する装置である。この駆動装置１０は、スピーカーユニット１に対してＢＴＬ接続され、駆動部１２において入力信号Ｓｉに応じた信号を増幅してスピーカーユニット１へ供給すると共に、スピーカーユニット１に設けられたスピーカー４に流れる駆動電流ＩＲを検出し、その検出信号Ｖ１に応じた信号を駆動制御部１１において入力信号Ｓｉに加算して正帰還させることにより、スピーカー４のボイスコイルのインピーダンスＲ１を打ち消す負性インピーダンスを発生させ、低音を効率良く発音させながらスピーカーユニット１を駆動する。

駆動部１２は、スピーカーユニット１を駆動する機能を有するだけでなく、本発明における電流検出装置１３としても機能するものである。すなわち、駆動部１２は、入力信号Ｓｉに応じた信号を所定の利得Ａで増幅して出力する増幅器２３と、スピーカー４に流れる駆動電流ＩＲを検出する電流検出回路２４とを備えている。増幅器２３は、スピーカー４にＢＴＬ接続され、スピーカー４の両端に駆動信号Ｖｏを出力して駆動する。増幅器２３は、第１の電流検出抵抗３５ａと、第２の電流検出抵抗３５ｂとを備えており、スピーカー４の両端に接続された信号線に流れる駆動電流ＩＲが第１の電流検出抵抗３５ａ及び第２の電流検出抵抗３５ｂのいずれか一方若しくは双方に流れるように構成される。そして電流検出回路２４は、第１の電流検出抵抗３５ａ及び第２の電流検出抵抗３５ｂのいずれか一方若しくは双方に流れる駆動電流ＩＲを検出し、その駆動電流ＩＲに応じた検出信号Ｖ１を出力する。尚、第１及び第２の電流検出抵抗３５ａ，３５ｂは、抵抗値Ｒｃである。

駆動制御部１１は、入力信号Ｓｉに応じた信号を駆動部１２へ出力することにより、駆動部１２によるスピーカーユニット１の駆動状態を制御するものである。駆動制御部１１は、加算器２１と、ＤＡ変換器２２と、ＡＤ変換器２５と、バンドパスフィルタ２６と、伝達利得付与部２７とを有し、電流検出回路２４から出力される検出信号Ｖ１に応じた信号を入力信号Ｓｉに加算して正帰還させる構成である。

ＡＤ変換器２５は、例えばΔΣ方式のＡＤ変換器であり、電流検出回路２４から出力される検出信号Ｖ１を高速ＡＤ変換して出力する。バンドパスフィルタ２６は、例えばローパスフィルタとハイパスフィルタとを直列に接続して構成されるフィルタであり、デジタル信号に変換された検出信号Ｖ１から低音域に相当する周波成分の信号成分だけを抽出して出力する。伝達利得付与部２７は、バンドパスフィルタ２６から出力される低音域の検出信号Ｖ１に伝達利得βを付与することにより、低音域の検出信号Ｖ１を増幅する。そして伝達利得付与部２７は、伝達利得βを付与して生成した、検出信号Ｖ１に応じた信号を加算器２１へ出力する。そして加算器２１は、入力信号Ｓｉに対して伝達利得付与部２７から出力される信号を加算することにより、検出信号Ｖ１に応じた信号を増幅器２３の前段側に正帰還させる。ＤＡ変換器２２は、例えばΔΣ方式のＤＡ変換器２２であり、加算器２１において入力信号Ｓｉと検出信号Ｖ１に応じた信号とが加算された信号を高速ＤＡ変換して増幅器２３へ出力する。

スピーカーユニット１は、バスレフ型のスピーカーである。すなわち、スピーカーユニット１は、キャビネット６の前面に穴を空けて振動板２及び変換器３からなるスピーカー４を取り付け、その下方にバスレフポート７を有する共鳴開口として機能する管ポート８を設け、この管ポート８を備えたキャビネット６によりヘルムホルツ共鳴器を形成したものである。変換器３は、インピーダンスＲ１のボイスコイルを備えており、電気エネルギーを機械エネルギーに変換して、振動板２を振動させる振動器として機能する。

上記のような駆動装置１０において駆動信号Ｖｏと入力信号Ｓｉとの関係は、次の式１で表される。

式１において、Ａβ＞１とすることにより、負性インピーダンスが発生する。例えばボイスコイルのインピーダンスＲ１が８Ωである場合、６Ω程度の負性インピーダンスを生成すれば、低音を効率よく発音できることが確認されている。そのため、駆動装置１０は、スピーカー４のボイスコイルに流れる駆動電流ＩＲを検出した検出信号Ｖ１に伝達利得βを付与して正帰還させることにより、ボイスコイルのインピーダンスＲ１を見かけ上小さくする負性インピーダンスを発生させ、低音を効率よく発音させるようにしている。

次に駆動部１２、すなわち電流検出装置１３の詳細について説明する。図２は、増幅器２３と電流検出回路２４の詳細な回路構成を示す図である。増幅器２３は、駆動回路３１と、第１の出力回路３２ａと、第２の出力回路３２ｂと、第１の電流検出抵抗３５ａと、第２の電流検出抵抗３５ｂと、制御回路５０とを備えている。ただし、制御回路５０は、必ずしも増幅器２３に設けられる必要はなく、増幅器２３とは別に設けられるものであっても良い。

第１の出力回路３２ａは、電源電圧と接地電圧との間に接続され、駆動回路３１から出力される第１の信号Ｓ１に応じてスピーカー４の一端に電源電圧又は接地電圧を印加してスピーカー４に駆動電流ＩＲを出力する回路である。また第２の出力回路３２ｂは、電源電圧と接地電圧との間に接続され、駆動回路３１から出力される第２の信号Ｓ２に応じてスピーカー４の他端に電源電圧又は接地電圧を印加してスピーカー４に駆動電流ＩＲを出力する回路である。そして第１の電流検出抵抗３５ａは、第１の出力回路３２ａと接地電圧の間に接続されており、第２の電流検出抵抗３５ｂは、第２の出力回路３２ｂと接地電圧の間に接続されている。

第１の出力回路３２ａ及び第２の出力回路３２ｂはいずれもＰＭＯＳトランジスタ３３とＮＭＯＳトランジスタ３４とを有している。ＰＭＯＳトランジスタ３３は、ソースが所定の電源電圧に接続され、ドレインがＮＭＯＳトランジスタ３４のドレインに接続され、ゲートが駆動回路３１の出力端子に接続される。またＮＭＯＳトランジスタ３４は、ソースが第１の電流検出抵抗３５ａ又は第２の電流検出抵抗３５ｂを介して接地されており、ゲートが駆動回路３１の出力端子に接続される。そして第１の出力回路３２ａは、ＰＭＯＳトランジスタ３３のドレインとＮＭＯＳトランジスタ３４のドレインとの接続点を第１の出力端子Ｎ１とし、第１の出力端子Ｎ１がスピーカー４の一端に接続される。また第２の出力回路３２ｂは、ＰＭＯＳトランジスタ３３のドレインとＮＭＯＳトランジスタ３４のドレインとの接続点を第２の出力端子Ｎ２とし、第２の出力端子Ｎ２がスピーカー４の他端に接続される。

第１の出力端子Ｎ１とスピーカー４の一端との間には、ローパスフィルタ３６ａが設けられる。また第２の出力端子Ｎ２とスピーカー４の他端との間には、ローパスフィルタ３６ｂが設けられる。ローパスフィルタ３６ａ，３６ｂは、いずれもインダクタＬ１とキャパシタＣ１とを備えて構成され、第１及び第２の出力回路３２ａ，３２ｂから出力されるＰＷＭ変調された駆動信号をアナログオーディオ信号に復調するためのものである。

駆動回路３１は、ＤＡ変換器２２から出力される信号Ｓｇに基づいて第１の出力回路３２ａ及び第２の出力回路３２ｂのそれぞれに対して第１の信号Ｓ１及び第２の信号Ｓ２を出力することにより、第１及び第２の出力回路３２ａ，３２ｂのそれぞれからスピーカー４に対して駆動信号Ｖｏが出力されるように制御する。

電流検出回路２４は、上記のようにしてスピーカー４が駆動されるとき、第１及び第２の電流検出抵抗３５ａ，３５ｂのそれぞれの両端に現れる電位差を測定して増幅することにより、スピーカー４に流れる駆動電流ＩＲを検出する。この電流検出回路２４は、ほぼ同じ抵抗値Ｒ３を有する第１乃至第４の抵抗４１，４２，４３，４４と、全差動タイプのオペアンプ４５と、ほぼ同じ抵抗値Ｒ４を有する２つの帰還抵抗４６，４７と、第１及び第２の電流検出抵抗３５ａ，３５ｂのそれぞれに流れる電流に応じた信号を増幅する際の増幅率を切り替えるためのスイッチ群４８とを有している。スイッチ群４８は、第１のスイッチＳＷ１と、第２のスイッチＳＷ２とを備えており、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオンオフが制御回路５０によって制御される。

オペアンプ４５は、非反転出力と反転入力との間に第１の帰還抵抗４６が接続され、反転出力と非反転入力との間に第２の帰還抵抗４７が接続される。第１の抵抗４１は、その一端が第１の電流検出抵抗３５ａと第１の出力回路３２ａとの間に接続され、他端がオペアンプ４５の反転入力に接続される。第２の抵抗４２は、その一端が第１のスイッチＳＷ１を介して第１の電流検出抵抗３５ａと第１の出力回路３２ａとの間に接続されると共に、第２のスイッチＳＷ２を介して接地電圧に接続され、他端がオペアンプ４５の反転入力に接続される。第３の抵抗４３は、その一端が第２の電流検出抵抗３５ｂと第２の出力回路３２ｂとの間に接続され、他端がオペアンプ４５の非反転入力に接続される。第４の抵抗４４は、その一端が第１のスイッチＳＷ１を介して第２の電流検出抵抗３５ｂと第２の出力回路３２ｂとの間に接続されると共に、第２のスイッチＳＷ２を介して接地電圧に接続され、他端がオペアンプ４５の非反転入力に接続される。

そして制御回路５０は、駆動回路３１が第１の出力回路３２ａ及び第２の出力回路３２ｂのそれぞれに対して出力する第１の信号Ｓ１及び第２の信号Ｓ２に基づいて第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２を択一的にオンオフさせることにより、電流検出回路２４における増幅率を切り替える。すなわち、制御回路５０は、駆動回路３１から出力される第１の信号Ｓ１及び第２の信号Ｓ２に基づいてスピーカー４の動作状態を判別し、そのスピーカー４の動作状態に応じて第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２を択一的にオンオフさせることにより、いずれの動作状態であっても駆動電流ＩＲを同じ感度で検出できるように電流検出回路２４における増幅率を調整する。

図３は、スピーカー４の動作状態の例を示す図である。尚、図３では上述したローパスフィルタ３６ａ，３６ｂは図示を省略している。図３（ａ）は、スピーカー４の第１の動作状態を示している。例えば、第１の信号Ｓ１がＬｏｗで、第２の信号Ｓ２がＨｉｇｈのとき、図３（ａ）に示すような第１の動作状態となる。すなわち、第１の動作状態では、第１の出力回路３２ａのＰＭＯＳトランジスタ３３がオンとなり、ＮＭＯＳトランジスタ３４がオフとなると共に、第２の出力回路３２ｂのＰＭＯＳトランジスタ３３がオフとなり、ＮＭＯＳトランジスタ３４がオンとなる。したがって、第１の動作状態では、図３（ａ）に示すように第１の出力回路３２ａのＰＭＯＳトランジスタ３３からスピーカー４を通って第２の出力回路３２ｂのＮＭＯＳトランジスタ３４へと駆動電流ＩＲが流れ、その駆動電流ＩＲが第２の電流検出抵抗３５ｂにも流れる。ただし、第１の動作状態では、第１の電流検出抵抗３５ａには駆動電流ＩＲが流れない。

図３（ｂ）は、スピーカー４の第２の動作状態を示している。例えば、第１の信号Ｓ１がＨｉｇｈで、第２の信号Ｓ２がＬｏｗのとき、図３（ｂ）に示すような第２の動作状態となる。すなわち、第２の動作状態では、第１の出力回路３２ａのＰＭＯＳトランジスタ３３がオフとなり、ＮＭＯＳトランジスタ３４がオンとなると共に、第２の出力回路３２ｂのＰＭＯＳトランジスタ３３がオンとなり、ＮＭＯＳトランジスタ３４がオフとなる。したがって、第２の動作状態では、図３（ｂ）に示すように第２の出力回路３２ｂのＰＭＯＳトランジスタ３３からスピーカー４を通って第１の出力回路３２ａのＮＭＯＳトランジスタ３４へと駆動電流ＩＲが流れ、その駆動電流ＩＲが第１の電流検出抵抗３５ａにも流れる。ただし、第２の動作状態では、第２の電流検出抵抗３５ｂには駆動電流ＩＲが流れない。

図３（ｃ）は、スピーカー４の第３の動作状態を示している。例えば、第１の信号Ｓ１がＨｉｇｈで、第２の信号Ｓ２もＨｉｇｈのとき、図３（ｃ）に示すような第３の動作状態となる。このような第３の動作状態は、例えば第１の動作状態から第２の動作状態へ切り替わるとき、或いは、第２の動作状態から第１の動作状態へ切り替わるときに発生する。この第３の動作状態では、第１の出力回路３２ａのＰＭＯＳトランジスタ３３がオフとなり、ＮＭＯＳトランジスタ３４がオンとなると共に、第２の出力回路３２ｂのＰＭＯＳトランジスタ３３がオフとなり、ＮＭＯＳトランジスタ３４がオンとなる。このとき、上述したローパスフィルタ３６ａ，３６ｂがその直前の駆動電流ＩＲを保持しようとする。そのため、第３の動作状態では、図３（ｃ）に示すように、第１の出力回路３２ａのＮＭＯＳトランジスタ３４からスピーカー４を通って第２の出力回路３２ｂのＮＭＯＳトランジスタ３４へと駆動電流ＩＲが流れたり、或いは、第２出力回路３２ｂのＮＭＯＳトランジスタ３４からスピーカー４を通って第１の出力回路３２ａのＮＭＯＳトランジスタ３４へと駆動電流ＩＲが流れたりする。第３の動作状態における駆動電流ＩＲの方向は、その直前の状態が第１の動作状態及び第２の動作状態のいずれであったかによって変わる。そして第３の動作状態では、駆動電流ＩＲが第１の電流検出抵抗３５ａと第２の電流検出抵抗３５ｂの双方に流れる。

上記のように本実施形態では、スピーカー４の動作状態として第１、第２及び第３の動作状態の３つの状態があり、第１の電流検出抵抗３５ａ及び第２の電流検出抵抗３５ｂのいずれか一方にしか駆動電流ＩＲが流れない動作状態と、第１の電流検出抵抗３５ａ及び第２の電流検出抵抗３５ｂの双方に駆動電流ＩＲが流れる動作状態とが存在する。そこで、制御回路５０は、第１の電流検出抵抗３５ａ及び第２の電流検出抵抗３５ｂのいずれか一方にしか駆動電流ＩＲが流れない動作状態のときと、第１の電流検出抵抗３５ａ及び第２の電流検出抵抗３５ｂの双方に駆動電流ＩＲが流れる動作状態のときとで、電流検出回路２４における駆動電流ＩＲの検出感度が変化してしまうことを防止するため、それらの動作状態に応じて第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２を切り替え制御する。具体的に説明すると、制御回路５０は、第１及び第２の動作状態であって、第１の電流検出抵抗３５ａ及び第２の電流検出抵抗３５ｂのいずれか一方にしか駆動電流ＩＲが流れないとき、第１のスイッチＳＷ１をオンにし、第２のスイッチＳＷ２をオフにする。また制御回路５０は、第３の動作状態であって、第１の電流検出抵抗３５ａ及び第２の電流検出抵抗３５ｂの双方に駆動電流ＩＲが流れるとき、第１のスイッチＳＷ１をオフにし、第２のスイッチＳＷ２をオンにする。

図４は、第１及び第２の動作状態において第１のスイッチＳＷ１をオンにした状態の電流検出回路２４を示す図である。第１及び第２の動作状態において第１のスイッチＳＷ１がオンし、第２のスイッチＳＷ２がオフになると、図４に示すように、第１の抵抗４１及び第２の抵抗４２が互いに並列に接続された状態となり、また第３の抵抗４３及び第４の抵抗４４も互いに並列に接続された状態となる。第１及び第２の動作状態において、第１の電流検出抵抗３５ａに駆動電流ＩＲが流れるときには、第１の電流検出抵抗３５ａの一端のノードＮＡが駆動電流ＩＲに応じた電圧となり、第２の電流検出抵抗３５ｂの一端のノードＮＢは接地電圧となる。また第２の電流検出抵抗３５ｂに駆動電流ＩＲが流れるときには、第２の電流検出抵抗３５ｂの一端のノードＮＢが駆動電流ＩＲに応じた電圧となり、第１の電流検出抵抗３５ａの一端のノードＮＡは接地電圧となる。つまり、第１及び第２の動作状態では、２つのノードＮＡ，ＮＢのうちのいずれか一方にのみ、駆動電流ＩＲに応じた電圧が現れる。電流検出回路２４は、第１のスイッチＳＷ１をオンにし、第２のスイッチＳＷ２をオフにすることにより、２つのノードＮＡ，ＮＢのうちのいずれか一方に現れる、駆動電流ＩＲに応じた電圧を２・Ｒ４／Ｒ３倍に増幅し、オペアンプ４５の非反転出力と反転出力から検出信号Ｖ１を差動出力する。つまり、電流検出回路２４は、オペアンプ４５から差動出力される非反転出力電圧Ｖｐと反転出力電圧Ｖｎとを検出信号Ｖ１としてＡＤ変換器２５へ出力する。ここで、２つのノードＮＡ，ＮＢのうちのいずれか一方に現れる、駆動電流ＩＲに応じた電圧は、Ｒｃ・ＩＲであるから、第１及び第２の動作状態のときに、電流検出回路２４から出力される検出信号Ｖ１は、例えばＶ１＝（Ｖｐ−Ｖｎ）＝２・Ｒ４・Ｒｃ・ＩＲ／Ｒ３となる。

次に図５は、第３の動作状態において第２のスイッチＳＷ２をオンにした状態の電流検出回路２４を示す図である。第３の動作状態において第２のスイッチＳＷ２がオンし、第１のスイッチＳＷ１がオフになると、図５に示すように、第２の抵抗４２及び第４の抵抗４４が接地電圧に接続される。つまり、第３の動作状態のときには、第２の抵抗４２及び第４の抵抗４４はオペアンプ４５の仮想接地点を接地電圧に接続するプルダウン抵抗として機能する。そして第３の動作状態では、第１の電流検出抵抗３５ａと第２の電流検出抵抗３５ｂの双方に駆動電流ＩＲが流れるため、第１の電流検出抵抗３５ａの一端のノードＮＡには駆動電流ＩＲに応じた電圧が現れると共に、第２の電流検出抵抗３５ｂの一端のノードＮＢもまた駆動電流ＩＲに応じた電圧が現れる。例えば一方のノードＮＡに現れる電圧がＲｃ・ＩＲであるとき、他方のノードＮＢに現れる電圧は−Ｒｃ・ＩＲとなる。そして電流検出回路２４は、第１のスイッチＳＷ１をオフにし、第２のスイッチＳＷ２をオンにすることにより、２つのノードＮＡ，ＮＢのそれぞれに現れる、駆動電流ＩＲに応じた電圧をＲ４／Ｒ３倍に増幅し、オペアンプ４５の非反転出力と反転出力から検出信号Ｖ１を差動出力する。このとき、オペアンプ４５の非反転出力電圧Ｖｐは、例えばＶｐ＝Ｒ４・Ｒｃ・ＩＲ／Ｒ３となり、反転出力電圧Ｖｎは、Ｖｎ＝−Ｒ４・Ｒｃ・ＩＲ／Ｒ３となる。その結果、電流検出回路２４から差動出力される検出信号Ｖ１は、Ｖ１＝（Ｖｐ−Ｖｎ）＝２・Ｒ４・Ｒｃ・ＩＲ／Ｒ３となる。したがって、第３の動作状態のときには、第１及び第２の動作状態のときと比較してオペアンプ４５の増幅率を１／２倍に切り替えることにより、第１及び第２の動作状態のときと同じ感度で駆動電流ＩＲを検出することができるようになる。

また本実施形態では、第１及び第２の電流検出抵抗３５ａ，３５ｂのそれぞれの一端が接地されており、電流検出回路２４は、それら第１及び第２の電流検出抵抗３５ａ，３５ｂのそれぞれに駆動電流ＩＲが流れるとき、接地電圧の近傍の比較的低い電圧を検出することで駆動電流ＩＲに応じた検出信号Ｖ１を出力するようにしている。言い換えると、本実施形態の電流検出回路２４では、オペアンプ４５が接地電圧を基準に動作する。そのため、第１乃至第４の抵抗４１〜４４のそれぞれの抵抗値Ｒ３にばらつきがある場合であっても、オペアンプ４５から出力される検出信号Ｖ１には大きな歪みが現れない。また第１及び第２の電流検出抵抗３５ａ，３５ｂの抵抗値Ｒｃにばらつきがある場合、或いは、帰還抵抗４６，４７の抵抗値Ｒ４にばらつきがある場合も同様である。したがって、上述した電流検出装置１３は、スピーカー４をＢＴＬ接続して駆動する構成において、スピーカー４に流れる電流を正確に検出することができる。また本実施形態では、接地電圧を基準にオペアンプ４５を動作させることができるため、低耐圧素子によってオペアンプ４５を構成することが可能であり、回路規模を小型化し易いという利点もある。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではなく、種々の変形が適用可能である。例えば上記実施形態では、スピーカー４に流れる駆動電流ＩＲを検出し、その駆動電流ＩＲに応じた信号を正帰還させることによってスピーカーユニット１を駆動する場合を例示した。しかし、上述した電流検出方法は、駆動電流ＩＲに応じた信号を正帰還させる場合にのみ適用可能なものではなく、他の駆動形態にも適用可能なものである。すなわち、上述した電流検出方法は、増幅器２３にスピーカー４をＢＴＬ接続する構成に広く適用できるものである。

また上記実施形態では、第１の出力回路３２ａと接地電圧との間に第１の電流検出抵抗３５ａを設け、第２の出力回路３２ｂと接地電圧との間に第２の電流検出抵抗３５ｂを設ける場合を例示した。しかし、これに限られるものではなく、例えば第３の動作状態のときに、第１及び第２の出力回路３２ａ，３２ｂのＰＭＯＳトランジスタ３３がオンし、ＮＭＯＳトランジスタ３４がオフする駆動方式を採用する場合には、第１の出力回路３２ａと電源電圧との間に第１の電流検出抵抗３５ａを設け、第２の出力回路３２ｂと電源電圧との間に第２の電流検出抵抗３５ｂを設けるようにしても良い。

１…スピーカーユニット、４…スピーカー、６…キャビネット、８…管ポート（共鳴開口）、１０…駆動装置、１３…電流検出装置、３２ａ…第１の出力回路、３２ｂ…第２の出力回路、３５ａ…第１の電流検出抵抗、３５ｂ…第２の電流検出抵抗、２４…電流検出回路、４１…第１の抵抗、４２…第２の抵抗、４３…第３の抵抗、４４…第４の抵抗、４５…オペアンプ（増幅手段）、５０…制御回路、ＳＷ１…第１のスイッチ、ＳＷ２…第２のスイッチ。

Claims (4)

1. スピーカーに流れる電流を検出する電流検出装置であって、
   電源電圧と接地電圧との間に接続され、第１の入力信号に応じて前記スピーカーの一端に前記電源電圧又は前記接地電圧を印加して前記スピーカーに駆動電流を出力する第１の出力回路と、
   前記電源電圧と前記接地電圧との間に接続され、第２の入力信号に応じて前記スピーカーの他端に前記電源電圧又は前記接地電圧を印加して前記スピーカーに駆動電流を出力する第２の出力回路と、
   前記電源電圧又は前記接地電圧と前記第１の出力回路との間に接続される第１の電流検出抵抗と、
   前記電源電圧又は前記接地電圧と前記第２の出力回路との間に接続される第２の電流検出抵抗と、
   前記第１の電流検出抵抗及び前記第２の電流検出抵抗のそれぞれに流れる電流に応じた信号を増幅することにより前記スピーカーに流れる駆動電流を検出する電流検出回路と、
   前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号に応じて、前記電流検出回路における増幅率を切り替える制御回路と、
   を備えることを特徴とする電流検出装置。
2. 前記第１の電流検出抵抗は、前記接地電圧と前記第１の出力回路との間に接続され、
   前記第２の電流検出抵抗は、前記接地電圧と前記第２の出力回路との間に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
3. 前記制御回路は、前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号に基づいて、前記スピーカーの一端に前記電源電圧が印加され、他端に前記接地電圧が印加される第１の動作状態、前記スピーカーの一端に前記接地電圧が印加され、他端に前記電源電圧が印加される第２の動作状態、及び、前記スピーカーの一端及び他端に前記接地電圧が印加される第３の動作状態、のいずれであるかを判別し、前記第１及び第２の動作状態のときに前記増幅率を所定値に設定し、前記第３の動作状態のときに前記増幅率を前記所定値の１／２倍に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電流検出装置。
4. 前記電流検出回路は、
   非反転出力と反転入力との間に第１の帰還抵抗が接続されると共に、反転出力と非反転入力との間に第２の帰還抵抗が接続される増幅手段と、
   一端が前記第１の電流検出抵抗と前記第１の出力回路との間に接続され、他端が前記反転入力に接続される第１の抵抗と、
   一端が第１のスイッチを介して前記第１の電流検出抵抗と前記第１の出力回路との間に接続されると共に、第２のスイッチを介して前記接地電圧に接続され、他端が前記反転入力に接続される第２の抵抗と、
   一端が前記第２の電流検出抵抗と前記第２の出力回路との間に接続され、他端が前記非反転入力に接続される第３の抵抗と、
   一端が前記第１のスイッチを介して前記第２の電流検出抵抗と前記第２の出力回路との間に接続されると共に、前記第２のスイッチを介して前記接地電圧に接続され、他端が前記非反転入力に接続される第４の抵抗と、
   を備え、
   前記制御回路は、前記第１及び第２の動作状態のとき、前記第１のスイッチをオンにすると共に前記第２のスイッチをオフにし、前記第３の動作状態のとき、前記第１のスイッチをオフにすると共に前記第２のスイッチをオンにすることを特徴とする請求項３に記載の電流検出装置。

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