JP3129456U - 自励発振を行う能力を有する音声増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】信号をほとんど歪ませず且つ出力音声品質を低下させない音声増幅器を提供する。
【解決手段】音声増幅器１００は、複数のサブ音声増幅器セット１０２と、クロック発生源１１６と、スピーカ１２０とを有する。音声増幅器１００が音声増幅モード下にある場合に、複数のサブ音声増幅器セット１０２は、クロック発生源１１６により発生する同じクロック信号を有する同期動作周波数の下で動作する。音声増幅器１００が自励発振モード下にある場合に、クロック信号は、複数のサブ音声増幅器セット１０２へ入力されないよう分離される。より高い歪みは、サブ音声増幅器セット１０２においてサブ音声増幅器１０６の発振キャパシタを再帰的に充電及び放電することにより防がれる。
【選択図】図１

Description

本考案は、音声増幅器、及び更に具体的には、自励発振を行う能力を有する音声増幅器に関する。

現在の従来の音声増幅器は、Ｄクラス増幅器により主に実施される。従来のＡＢクラス増幅器は線形な信号を発生させ、一方、Ｄクラス増幅器はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生させる。ＰＷＭ信号は、主に、音声信号、ＰＷＭ作動信号及び高調波から成る。Ｄクラス増幅器が動作する場合に、出力段金属酸化半導体電界効果トランジスタは、高抵抗を有する状態から低抵抗を有する状態へと切り替えられる。更に、Ｄクラス増幅器は、作動範囲の下で動作するよう夫々の周期で著しく小さい存続期間を要し、従って、Ｄクラス増幅器の出力段電力消費は、ＡＢクラス増幅器の出力段電力消費よりもはるかに低い。更に、インダクタ及びキャパシタを有するＬＣフィルタは、蓄積された電力がＤクラス増幅器によって駆動されるスピーカの電力消費により夫々の周期で使い尽くされないように、そのＤクラス増幅器の夫々の周期の作動範囲の間に十分な電力を蓄える。

しかし、複数のＤクラス増幅器が同時に同じ回路で使用される一方で、その複数のＤクラス増幅器の出力音声信号が、関連する音声出力品質を著しく低下させるように互いに同期しないならば、不必要な雑音が発生する。更に、Ｄクラス増幅器の動作周波数が適切に扱われない環境下で、Ｄクラス増幅器は、Ｄクラス増幅器のその動作周波数と類似する周波数を有する他の雑音により容易に乱される。連続的にＤクラス増幅器から音声信号を出力することが必要とされる場合に、そのＤクラス増幅器に音声信号を入力することにより、Ｄクラス増幅器の予め入力された音声信号は歪み、Ｄクラス増幅器の出力音声品質が全体的に低下する。

請求される本考案は、自励発振を行うことが可能な音声増幅器を提供する。当該音声増幅器は、複数のサブ音声増幅器セットと、クロック発生源と、スピーカとを有する。前記複数のサブ音声増幅器セットは、サブ音声増幅器と、音源と、クロックスイッチと、プリドライバと、トランジスタセットと、インダクタと、第２のキャパシタとを有する。前記サブ音声増幅器は、第１の比較器と、第１の抵抗器と、第２の抵抗器と、第３の抵抗器と、第２の比較器と、第１のキャパシタとを有する。前記第１の比較器は、基準電圧源へ結合された正の入力端子を有する。前記第１の抵抗器は、前記第１の比較器の負の入力端子へ結合された第１の端子を有し、且つ前記サブ音声増幅器の音声入力端子へ結合された第２の端子を有する。前記第２の抵抗器は、前記第１の比較器の負の入力端子へ結合された第１の端子を有する。前記第３の抵抗器は、前記第１の比較器の負の入力端子へ結合された第１の端子を有し、且つ前記サブ音声増幅器のフィードバック入力端子へ結合された第２の端子を有する。前記第２の比較器は、基準電圧源へ結合された負の入力端子と、前記第１の比較器の出力端子へ結合された正の入力端子と、前記サブ音声増幅器の音声出力端子へ結合された出力端子とを有する。前記第１のキャパシタは、前記第１の比較器の負の入力端子へ結合された第１の端子と、前記第２の比較器の正の入力端子へ結合された第２の端子とを有する。前記音源は、前記サブ音声増幅器の音声入力端子へ結合される。前記クロックスイッチは、前記サブ音声増幅器のクロック入力端子へ結合される。前記プリドライバは、前記サブ音声増幅器の音声出力端子へ結合される。前記トランジスタセットは、前記プリドライバの第１の出力端子へ結合された第１の入力端子と、前記プリドライバの第２の出力端子へ結合された第２の入力端子とを有する。前記インダクタは、前記トランジスタセットの出力端子へ結合された第１の端子を有する。前記第２のキャパシタは、前記インダクタの第２の端子へ結合された第１の端子と、接地へ結合された第２の端子とを有する。前記クロック発生源は、前記複数のサブ音声増幅器セットの複数のクロックスイッチへ結合される。前記スピーカは、前記複数のサブ音声増幅器セットの夫々のサブ音声増幅器セット内の前記インダクタの第２の端子へ結合される。

本考案の音声増幅器の音声増幅モード下で、複数のサブ音声増幅器セットは、複数のＤクラス増幅器の同期動作周波数に起因する雑音を取り除くために、同じクロック信号に同期する。様々な環境に従って様々なサブクロック発生源を選択することにより、本考案の音声増幅器は、雑音の他の妨害周波数に近い同期動作周波数を有することを回避しうる。本考案の音声増幅器の自励発振モード下で、夫々のサブ音声増幅器に予め入力されていた音声信号は、対応する発振キャパシタを再帰的に充電及び放電するようフィードバック信号を発生させるために利用される。従って、出力される音声信号の大きさ及び周波数は、両方とも、本考案の低歪みという目的を達成するために、ある領域内で保持される。

様々な図で表される好ましい実施例の以下の詳細な説明を読むことにより、本考案の上記及び他の目的が当業者には明らかとなるであろう。

図１を参照すると、図１は本考案の好ましい実施例に従う音声増幅器１００の図である。図１に示されるように、増幅器１００は、複数のサブ音声増幅器セット１０２と、クロック発生源１１６と、スピーカ１２０とを有する。夫々のサブ音声増幅器セット１０２は、サブ増幅器１０６と、音源１０４と、プリドライバ１０８と、トランジスタセット１１０と、フィルタインダクタ１１２と、フィルタキャパシタ１１４とクロックスイッチ１２８とを有する。音源１０４は、図１に示されるＡＵＤＩＯ ＩＮにより表される、サブ音声増幅器１０６の音声入力端子へ結合されている。プリドライバ１０８は、図１で示されるＡＵＤＩＯ ＯＵＴにより表される、サブ音声増幅器１０６の音声出力端子へ結合された入力端子を有する。トランジスタセット１１０は、プリドライバ１０８の第１の出力端子へ結合された第１の入力端子と、プリドライバ１０８の第２の出力端子へ結合された第２の入力端子とを有する。フィルタインダクタ１１２は、トランジスタセット１１０の出力端子へ結合された第１の端子を有する。フィルタキャパシタ１１４は、フィルタインダクタ１１２の第２の端子へ結合された第１の端子と、接地へ結合された第２端子とを有する。フィルタは、フィルタインダクタ１１２及びフィルタキャパシタ１１４により形成され、出力信号の特定の周波数領域の外側の周波数を除去する。クロックスイッチ１２８は、図１で示されるＣＬＫ ＩＮで表される、サブ音声増幅器１０６のクロック入力端子へ結合されている。

図２を参照すると、図２は、同様に図１を参照して、図１に示されたサブ音声増幅器セット１０２のサブ音声増幅器１０６及びクロックスイッチ１２８の図である。サブ音声増幅器１０６は、第１の比較器１２２と、第１の抵抗器１２４と、第２の抵抗器１２６と、第３の抵抗器１３０と、第２の比較器１３２と、発振キャパシタ１３４とを有する。第１の比較器１２２は、基準電圧源ＶＲＥＦへ結合された正の入力端子を有する。第１の抵抗器１２４は、第１の比較器１２２の負の入力端子へ結合された第１の端子と、図１に示されるＡＵＤＩＯ ＩＮにより表されるサブ音声増幅器１０６の音声入力端子へ結合された第２の端子とを有する。第２の抵抗器１２６は、第１の比較器１２２の負の入力端子へ結合された第１の端子を有する。第３の抵抗器１３０は、第２の抵抗器１２６の第１の端子及び第１の比較器１２２の負の入力端子へ結合された第１の端子と、図１及び図２の両方で示されるＦＢにより表されるサブ音声増幅器１０６のフィードバック入力端子へ結合された第２の端子とを有する。第２の比較器１３２は、基準電圧源ＶＲＥＦへ結合された負の入力端子と、第１の比較器１２２の出力端子へ結合された正の入力端子と、図１及び図２の両方で示されるＡＵＤＩＯ ＯＵＴにより表されるサブ音声増幅器１０６の音声出力端子へ結合された出力端子とを有する。発振キャパシタ１３４は、第１の比較器１２２の負の入力端子へ結合された第１の端子と、第２の比較器１３２の正の入力端子へ結合された第２の端子とを有する。

図１を参照すると、クロック発生源１１６は、夫々のサブ音声増幅器セット１０２のクロックスイッチ１２８へ結合されている。スピーカ１２０は、夫々のサブ音声増幅器セット１０２のフィルタインダクタ１１２の第２の端子へ結合されている。トランジスタセット１１０は、第１のトランジスタ１４０と、第２のトランジスタ１４２とを有する。第１のトランジスタ１４０は、トランジスタセット１１０の第１の入力端子へ結合されたゲートと、電圧源１４４へ結合されたソースと、トランジスタセット１１０の出力端子へ結合されたドレインとを有する。第２のトランジスタ１４２は、トランジスタセット１１０の第２の入力端子へ結合されたゲートと、接地へ結合されたソースと、トランジスタセット１１０の出力端子へ結合されたドレインとを有する。トランジスタセット１１０は、プリドライバ１０８から出力された信号を増幅するよう出力増幅段として働くために利用される。クロック発生源１１６は、複数のサブクロック発生源ＣＬＫ_１，ＣＬＫ_２．．．，ＣＬＫ_ｎと、クロックマルチプレクサ１１８とを有する。クロックマルチプレクサ１１８は、複数のサブクロック発生源ＣＬＫ_１，ＣＬＫ_２．．．，ＣＬＫ_ｎの１つへ結合されており、複数のサブクロック発生源ＣＬＫ_１，ＣＬＫ_２．．．，ＣＬＫ_ｎから結合される１つを選択して、選択されたサブクロック発生源により発生したクロックをサブ音声増幅器セット１０６に出力する。

図１に示されたトランジスタセット１１０は、単に本考案の好ましい実施形態に属するに過ぎず、従って、図１に示されるトランジスタセット１１０と置換される他のトランジスタは（たとえ単一トランジスタでさえも）、また、本考案の適用範囲内にある。図１に示されるプリドライバ１０８は、また、従来のプリドライバであり、従って、プリドライバ１０８と同じ機能を有する他の素子と図１に示されるプリドライバ１０８を置換することは、やはり、本考案を限定するものであるべきではない。図１に示されるサブ音声増幅器１０６は、Ｄクラス増幅器であり、更に、図２に示されるサブ音声増幅器１０６の詳細な実施形態は、単に本考案の好ましい実施形態に過ぎない。それは、サブ音声増幅器１０６と同じ機能を有する他の素子と図１又は図２に示されるサブ音声増幅器１０６を置換することが本考案を限定するものであるべきではないという事実を示す。

本考案の音声増幅器１００は、２つの動作モードを有する。その動作モードのうちの１つは、入力される音声信号をパルス幅変調信号に変換する音声増幅モードであり、他は、音声信号が入力されない場合に自励発振を実行し、且つより低い歪み実現する自励発振モードである。留意すべきは、音声増幅器１００の夫々のサブ音声増幅器セット１０２は、また、音声増幅モード及び自励発振モードを有する点である。

本考案の音声増幅器１００が音声増幅モード下にあり、更に、音声信号が夫々の音源１０４を介してサブ音声増幅器セット１０２に入力される場合に、クロック信号は、また、夫々のサブ音声増幅器セット１０２の動作周波数を扱うために、クロック発生源１１６を介して夫々のサブ音声増幅器セット１０２に入力される。第１のサブ音声増幅器セット１０２は、該第１のサブ音声増幅器セット１０２のクロックスイッチ１２８が短絡される場合に音声増幅モード下にあり、一方、第２のサブ音声増幅器セット１０２は、該第２のサブ音声増幅器セット１０２のクロックスイッチ１２８が開放される場合に停止する。従って、選択された複数のサブ音声増幅器セット１０２は、対応するクロックスイッチ１２８が短絡される場合に音声増幅モード下にあるよう決定される。留意すべきは、複数のサブ音声増幅器セット１０２の全てが、また、音声増幅モード下にあるよう選択されても良い点である。その場合に、クロック信号は、選択された複数のサブ音声増幅器セット１０２の対応する複数のクロックスイッチ１２８が短絡され、同時に、前出の選択された複数のサブ音声増幅器セット１０２が互いに同期する周波数を有するように、クロック発生源１１６から入力される。従って、パルス幅変調信号は、音を放射するよう、夫々の選択されたサブ音声増幅器セット１０２から複数のスピーカ１２０の夫々へ出力され、出力されたパルス幅変調信号は互いに同期する。このように、雑音を防ぎ、且つより良い音声品質を得るための本考案の目的は達成される。本考案の好ましい実施形態において、音源１０４からの音声信号は、複数のサブ音声増幅器セット１０２の夫々の同期動作周波数を容易に扱うことができるよう方形波である。

クロック発生源１１６から出力されるクロック信号は、クロックマルチプレクサ１１８が結合されたサブクロック発生源に従って決定され、従って、複数のサブ音声増幅器セット１０２は、様々な環境に対応するよう、前出の結合されたサブクロック発生源によって決定づけられる最適な同期動作周波数を有しうる。例えば、複数のサブ音声増幅器セット１０２の同期動作周波数がある大規模な放送無線チャネルの周波数領域に接近する場合に、その複数のサブ音声増幅器セット１０２はより容易に乱されるようになる。しかし、本考案で適用されるクロックマルチプレクサ１１８の切替えにより、このような環境下での最適なサブクロック発生源が外乱を阻止するよう選択される。

本考案の音声増幅器１００が自励発振モード下にある場合に、選択された複数のサブ音声増幅器セット１０２の複数のクロックスイッチ１２８は、クロック発生源１１６から出力されたクロック信号を前出の選択された複数のサブ音声増幅器セット１０２から分離するよう開放される。更に、音声信号は、対応するクロックスイッチ１２８が開放される前に、選択された複数のサブ音声増幅器１０２の１つに入力されており、フィードバック音声信号を発生させるために利用される。その場合に、フィードバック音声信号は、再帰的に発振キャパシタ１３４を充電及び放電するために、対応するサブ音声増幅器１０６に返される。発振キャパシタ１３４の再帰的な充放電は、サブ音声増幅器セット１０２でフィードバック音声信号の自励発振を示す。サブ音声増幅器セット１０２が自励発振モード下にある場合に、そのサブ音声増幅器セット１０２の発振周波数は、第３の抵抗器１３０及び発振キャパシタ１３４により決定される。結果として、サブ音声増幅器セット１０２内での再帰的な自励発振は、本考案における低歪みという目的を達成するために、ある程度の範囲内でそのサブ音声増幅器セット１０２から出力される音声信号の大きさ及び周波数の両方を保持する。

［変形例］
本考案の主旨を損なわずに当該装置及び方法の多数の変更及び変形が実施可能であることは、当業者には容易に知られる。従って、前出の開示は、添付の実用新案請求の範囲の記載範囲によってのみ制限されるよう解釈されるべきである。

本考案の好ましい実施例に従う音声増幅器の図である。 図１に示されたサブ音声増幅器セットのサブ音声増幅器及びクロックスイッチの図である。

符号の説明

１００ 音声増幅器
１０２ サブ音声増幅器セット
１０４ 音源
１０６ サブ音声増幅器
１０８ プリドライバ
１１０ トランジスタセット
１１２ インダクタ
１１４，１３４ キャパシタ
１１８ クロックマルチプレクサ
１２０ スピーカ
１２２，１３２ 比較器
１２４，１２６，１３０ 抵抗器
１２８ クロックスイッチ
１４０，１４２ トランジスタ
ＣＬＫ_１，ＣＬＫ_２．．．，ＣＬＫ_ｎ サブクロック発生源
ＶＲＥＦ 基準電圧源

Claims (3)

1. 自励発振を行う能力を有する音声増幅器であって、
   基準電圧源へ結合された正の入力端子を有する第１の比較器、
   該第１の比較器の負の入力端子へ結合された第１の端子と、サブ音声増幅器の音声入力端子へ結合された第２の端子とを有する第１の抵抗器、
   前記第１の比較器の負の入力端子へ結合された第１の端子を有する第２の抵抗器、
   前記第１の比較器の負の入力端子へ結合された第１の端子と、前記サブ音声増幅器のフィードバック入力端子へ結合された第２の端子とを有する第３の抵抗器、
   前記基準電圧源へ結合された負の入力端子と、前記第１の比較器の出力端子へ結合された正の入力端子と、前記サブ音声増幅器の音声出力端子へ結合された出力端子とを有する第２の比較器、及び
   前記第１の比較器の負の入力端子へ結合された第１の端子と、前記第２の比較器の正の入力端子へ結合された第２の端子とを有する第１のキャパシタ、を有する前記サブ音声増幅器；
   該サブ音声増幅器の音声入力端子へ結合された音源；
   前記サブ音声増幅器のクロック入力端子へ結合されたクロックスイッチ；
   前記サブ音声増幅器の音声出力端子へ結合されたプリドライバ；
   該プリドライバの第１の出力端子へ結合された第１の入力端子と、前記プリドライバの第２の出力端子へ結合された第２の入力端子とを有するトランジスタセット；
   該トランジスタセットの出力端子へ結合された第１の端子を有するインダクタ；並びに
   該インダクタの第２の端子へ結合された第１の端子と、接地へ結合された第２の端子とを有する第２のキャパシタ；を各々有する複数のサブ音声増幅器セットと、
   該複数のサブ音声増幅器セットの複数のクロックスイッチへ結合されたクロック発生源と、
   前記複数のサブ音声増幅器セットの夫々のサブ音声増幅器において前記インダクタの第２の端子へ結合されたスピーカとを有する音声増幅器。
2. 前記トランジスタセットは：
   前記トランジスタセットの第１の入力端子へ結合されたゲートと、電圧源へ結合されたソースと、前記トランジスタセットの出力端子へ結合されたドレインとを有する第１のトランジスタ；及び
   前記トランジスタセットの第２の入力端子へ結合されたゲートと、接地へ結合されたソースと、前記トランジスタセットの出力端子へ結合されたドレインとを有する第２のトランジスタ；
   を有する、ことを特徴とする請求項１記載の音声増幅器。
3. 前記クロック発生源は：
   複数のサブクロック発生源；及び
   該複数のサブクロック発生源のうちのどの１つが適用されるべきかを決定して、前記複数のサブクロック発生源のうちの前記決定された１つにより発生したクロックを供給するよう前記複数のサブクロック発生源のうちの１つへ結合されたクロックマルチプレクサ；
   を有する、ことを特徴とする請求項１記載の音声増幅器。

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