JP3130581U

JP3130581U - 遊休中の電力消費を節約するためのパルス幅変調信号を用いるスピーカシステム

Info

Publication number: JP3130581U
Application number: JP2007000244U
Authority: JP
Inventors: 敏雄陳; 尚書鍾; 明宗黎
Original assignee: Princeton Technology Corp
Current assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2017-01-19
Also published as: TWM312857U; US7844061B2; US20080118092A1

Abstract

【課題】遊休中の電力消費を節約するためのスピーカシステムを提供する。
【解決手段】スピーカシステムでは、パルス幅変調信号が当該スピーカシステムを駆動するために用いられ、当該スピーカシステムにおけるイヤホンの左右両方の音声チャネル信号のデューティーサイクルはパルス幅変調信号によって変調される。イヤホンの左又は右の音声チャネルが、このように変調されたデューティーサイクルを伴う音声信号を挿入されない場合に、スピーカシステムは不必要な電力消費を防がれる。その上、イヤホンの左右両方の音声チャネルからの、及びスピーカシステムから出力された音声信号は、雑音を低減して、スピーカシステムの出力音声品質を向上させるために、このようにしてパルス幅変調信号及びパルス幅変調信号を発生させるための鋸波発生源の両方により更に同期をとられる。当該スピーカシステムは、望ましくは、Ｄ級増幅器のために利用される。
【選択図】図１

Description

本考案は、スピーカシステムに関し、更に具体的には、遊休中の電力消費を節約するためのパルス幅変調信号を用いるスピーカシステムに関する。

従来のステレオ式イヤホンは、２つの音声チャネルを備えており、対応する信号により駆動する。両音声チャネルは、夫々、左耳チャネル及び右耳チャネルとして表されうるように、ユーザの左耳及び右耳に音を供給するために用いられる。対応する信号発生源は、イヤホンドライバを駆動するために用いられる。演算増幅器が左耳チャネル、右耳チャネル、及び対応する信号発生源の夫々に更に設けられ、夫々の信号の振幅を増幅する。対応する信号発生源の電気的レベルは、従来１／２ＶＣＣである。ここで、ＶＣＣは、音声増幅器にバイアスをかけるためのバイアス電圧の電気的レベルを示す。音声増幅器は、左耳チャネル及び右耳チャネルの両方の音声信号を発生させる増幅器であって、Ｄ級増幅器であっても良い。

しかし、適切な同期メカニズムが左イヤホン、右イヤホン、及び対応する信号発生源の間で提供されないので、左イヤホン、右イヤホン、及び対応する信号発生源の間での非同期に起因して雑音が容易に発生する。更に、適切なアナログ接地も提供されないので、雑音は除去され得ず、関連する音声品質は低下する。その上、左右両耳のチャネルに音声信号が存在しない場合には、電力消費における浪費が、スピーカを駆動するための対応する信号発生源を連続的に用いることによって生ずる。

本考案は、遊休中の電力消費を節約するためのパルス幅変調信号を用いるスピーカシステムを提供する。当該スピーカシステムは、第１の信号発生源と、該第１の信号発生源へ結合された正入力端子を有する第１の比較器と、該第１の比較器の負入力端子へ結合された第２の信号発生源と、第１の音声入力源と、該第１の音声入力源へ結合された第１の端子を有する第１のスイッチと、該第１のスイッチの第２の端子へ結合された第１の入力端子を有する第１の混合器と、前記第１の信号発生源へ結合された正入力端子、及び前記第１の混合器の出力端子へ結合された負入力端子を有する第２の比較器と、前記第２の信号発生源へ結合された第１の端子、及び前記第１の混合器の第２の入力端子へ結合された第２の端子を有する第２のスイッチと、前記第２の信号発生源へ結合された第１の端子を有する第３のスイッチと、第２の音声入力源と、該第２の音声入力源へ結合された第１の端子を有する第４のスイッチと、該第４のスイッチの第２の端子へ結合された第１の入力端子、及び前記第３のスイッチの第２の端子へ結合された第２の入力端子を有する第２の混合器と、前記第１の信号発生源へ結合された正入力端子、及び前記第２の混合器の出力端子へ結合された負入力端子を有する第３の比較器と、前記第１の比較器の出力端子へ結合された第１の入力端子、及び前記第２の比較器の出力端子へ結合された第２の入力端子を有する第１のスピーカと、前記第１の比較器の前記出力端子へ結合された第１の入力端子、及び前記第３の比較器の出力端子へ結合された第２の入力端子を有する第２のスピーカとを有する。

本考案の上記及び他の目的は、様々な図面等で表された好ましい実施例の以下の詳細な説明を読んだ後に当業者には明らかとなるであろう。

本考案のスピーカシステムでは、パルス幅変調信号は、スピーカの音声信号を駆動するために用いられ、スピーカにおける右耳チャネル及び左耳チャネルの両方のデューティーサイクルを調整するために用いられる。従って、右耳チャネル及び左耳チャネルの両方で音声信号が存在しない場合には、無駄な電力消費は、パルス幅変調信号による調整により防がれる。更に、パルス幅変調信号、及びそのパルス幅変調信号を発生させる信号発生源は、スピーカの音声品質を改善するよう関連する雑音を低減するために、前出の音声信号がスピーカから出力される場合に、右耳チャネル及び左耳チャネルの両方の音声信号の間の同期を高めるために用いられる。留意すべきは、本考案の好ましい実施例において、本考案のスピーカシステムを用いる音声増幅器はＤ級増幅器である点である。

上記課題を解決するために、パルス幅変調信号を用いるスピーカシステムが本考案において提供され、左耳チャネル及び右耳チャネルの両方に音声信号が存在しない場合に駆動信号発生源によりスピーカを連続的に駆動することにより生ずる無駄な電力消費を節約する。パルス幅変調信号の特性は、また、左耳チャネル及び右耳チャネルの両方からの音声信号の間の同期を高めるためにも用いられる。ここで、音声信号は、関連する雑音が低減されるように、スピーカによって出力されて、聴く者によって聞かれる音響に関する。

図１を参照する。図１は、本考案の第１の実施例に従うスピーカシステム１００の図である。図１に示されるように、スピーカシステム１００は、第１の信号発生源１０２と、第１の比較器１０４と、第２の信号発生源１０６と、第１の音声信号源１０８と、第２の比較器１１０と、第２の音声信号源１１２と、第３の比較器１１４と、第１のスピーカ１１６と、第２のスピーカ１１８と、第１のスイッチ１２０と、第２のスイッチ１２１と、第１の混合器１２２と、第２の混合器１２３と、第３のスイッチ１２４と、第４のスイッチ１２５とを有する。第１の信号発生源１０２は鋸波信号発生源である。第２の信号発生源１０６は直流信号発生源である。第１の信号発生源１０２は、第１の比較器１０４の正入力端子、第２の比較器１１０の正入力端子、及び第３の比較器１１４の正入力端子へ結合されており、第２の信号発生源１０６は、第１の比較器１０４の負入力端子へ、第２のスイッチ１２１及び第１の混合器１２２の両方を介して第２の比較器１１０の負入力端子へ、且つ、第３のスイッチ１２４及び第２の混合器１２３の両方を介して第３の比較器１１４の負入力端子へ結合されている。第１の音声信号源１０８は、第１のスイッチ１２０及び第１の混合器１２２の両方を介して第２の比較器１１０の負入力端子へ結合されており、図１に示されるように右耳チャネルの音声信号Ｒ＿ＡＵＤＩＯ＿ＩＮを入力する。第２の音声信号発生源１１２は、第４のスイッチ１２５及び第２の混合器１２３の両方を介して第３の比較器１１４の負入力端子へ結合されており、図１に示されるように左耳チャネルの音声信号Ｌ＿ＡＵＤＩＯ＿ＩＮを入力する。第１のスピーカ１１６は、第１の比較器１０４の出力端子へ結合された第１の入力端子と、第２の比較器１１０の出力端子へ結合された第２の入力端子とを有する。第２のスピーカ１１８は、第１の比較器１０４の出力端子へ結合された第１の入力端子と、第３の比較器１１４の出力端子へ結合された第２の入力端子とを有する。

第１の信号発生源１０２及び第２の信号発生源１０６の両方の信号を第１の比較器１０４に入力することによって、パルス幅変調信号は、第１の比較器１０４の出力端子に発生し、第１のスピーカ１１６及び第２のスピーカ１１８の両方に入力される。当業者には知られるように、パルス幅変調信号の波形は矩形波である。同様に、矩形波は、また、第２の比較器１１０及び第３の比較器１１４の両方の出力端子でも発生する。その上、第１の比較器１０４の出力端子で出力されたパルス幅変調信号により、このようにして、関連するアナログ接地が、不必要な雑音を除去するために容易に生成される。第２の信号発生源１０６は、第１の比較器１０４の出力信号が周期的であるように、一定の電気的レベルを有する信号を出力する。更に、第１の比較器１０４の出力端子で出力されたパルス幅変調信号は、第１のスピーカ１１６及び第２のスピーカ１１８で夫々用いられ、第２の比較器１１０及び第３の比較器１１４の夫々によって出力された音声信号を駆動する。従って、第２の比較器１１０及び第３の比較器１１４の両方の出力端子で出力された音声信号のデューティーサイクルは、このようにして調整可能であり、第１の音声信号源１０８及び第２の音声信号源１１２の両方に音声信号が存在しない場合に、第１のスピーカ１１６及び第２のスピーカ１１８の両方が前出のデューティーサイクルにより調整されるので、第１のスピーカ１１６及び第２のスピーカ１１８の両方で無駄な電力消費は生じない。第２の信号発生源１０６の電気的レベルは、また、第１の比較器１０４から出力されるパルス幅変調信号により調整されるデューティーサイクルを調整するためにも用いられうる。それは、第２の信号発生源１０６の電気的レベルがデューティーサイクルに関する様々な必要性に従って１／２ＶＣＣ以外の電圧へと調整されうるという事実を示す。

第１の音声信号源１０８及び第２の音声信号源１１２の両方を駆動するための電源電圧が安定していない場合、又は、前段のＤ級ドライバからの出力電流が所定限界を超える場合に、第１のスイッチ１２０及び第４のスイッチ１２５は、第１の音声信号源１０８及び第２の音声信号源１１２の両方からの音声信号が第１の混合器１２２及び第２の混合器１２３に夫々達しないように、両方とも接続を切られる。従って、音声信号は、第２の比較器１１０及び第３の比較器１１４に達しない。このとき、第２のスイッチ１２１は、１／２ＶＣＣであるところの第２の信号発生源１０６の電圧が第１の混合器１２２を介して第２の比較器１１０の負入力端子へ送られるように作動する。同様に、第３のスイッチ１２４は、また、１／２ＶＣＣであるところの第２の信号発生源１０６の電圧が第２の混合器１２３を介して第３の比較器１１４の負入力端子へも送られるように作動する。この状態下で、比較器１０４、１１０及び１１４の全ての負入力端子の電圧レベルは１／２ＶＣＣであり、従って、同じ矩形波が、比較器１０４、１１０及び１１４の全ての出力端子で生ずる。従って、図１に表された前出の配置に従って比較器１０４、１１０及び１１４の出力電圧間には電圧差が存在せず、ひいては、比較器１０４、１１０及び１１４の出力端子で生ずることが防がれる。

図２、図３及び図４を参照する。図２は、第２の信号発生源１０６の電気的レベルが１／２ＶＣＣである場合に、第１の比較器１０４から出力された矩形波ＶＯ１と、第２の比較器１１０から出力された矩形波ＶＯ２と、第３の比較器１１４から出力された矩形波ＶＯ３とを表す波形図である。この場合に、第１の音声信号源１０８及び第２の音声信号源１１２は、両方とも、音声信号を連続的に出力すると考えられる。図３は、第２の信号発生源１０６の電気的レベルが１／２ＶＣＣ＋ΔＶＣＣである場合の図２に示された矩形波の波形図である。図４は、第２の信号発生源１０６の電気的レベルが１／２ＶＣＣ−ΔＶＣＣである場合の図２に示された矩形波の波形図である。留意すべきは、ΔＶＣＣは、０ボルトよりも高く、１／２ＶＣＣよりも低い電圧である点である。図２に表されるように、矩形波ＶＯ１のデューティーサイクルは５０％である。図３に表されるように、図２に対応して、第１の比較器１０４の負入力端子での電気的レベルはΔＶＣＣだけ増加する。即ち、第２の信号発生源１０６の電気的レベルが１／２ＶＣＣ＋ΔＶＣＣである場合に、第１の信号発生源１０２の電気的レベルが１／２ＶＣＣよりも高いところの期間は、短縮される。それは、第１の比較器１０４の出力端子で出力されるパルス幅変調信号のデューティーサイクルも短縮されるという事実を示す。従って、図３に表されるように、図３での矩形波ＶＯ１のデューティーサイクルは、図２でよりも短い。即ち、５０％よりも短い。その上、矩形波ＶＯ２及びＶＯ３の両方のデューティーサイクルは矩形波ＶＯ１のデューティーサイクルによって調整されるので、矩形波ＶＯ２及びＶＯ３の両方のデューティーサイクルも短縮される。同様に、図４に表されるように、図２に対応して、第１の比較器１０４の負入力端子での電気的レベルはΔＶＣＣだけ低下する。即ち、第２の信号発生源１０６の電気的レベルが１／２ＶＣＣ−ΔＶＣＣである場合に、第１の信号発生源１０２の電気的レベルが１／２ＶＣＣよりも高いところの期間は延長される。更に、第１の比較器１０４の出力端子で出力されるパルス幅変調信号のデューティーサイクルは然るべく増大する。最後に、全ての矩形波ＶＯ１、ＶＯ２及びＶＯ３のデューティーサイクルも延長される。

留意すべきは、図２、図３及び図４に関する上記記載は、第１の音声信号源１０８及び第２の音声信号源１１２の両方から連続的に出力される音声信号が存在するという事実に基づいて説明される。音声信号が第１の音声信号源１０８及び第２の音声信号源１１２の両方から断続的に出力される場合には、図２、図３及び図４に表される矩形波ＶＯ２及びＶＯ３の電気的レベルも断続的に変化する。しかし、矩形波ＶＯ２及びＶＯ３の電気的レベルは、依然として、図２、図３及び図４における矩形波ＶＯ２及びＶＯ３の両方の表されるデューティーサイクルによって調整される。その上、第１の音声信号源１０８及び第２の音声信号源１１２の両方から出力される音声信号が存在しない場合に、図１で示されるスピーカシステム１００では無駄な電力消費も存在しない。音声信号源の間での同期に関する前出の欠点は、また、第１の信号発生源１０２からの信号が第１の比較器１０４、第２の比較器１１０及び第３の比較器１１４の全てへ同時に入力されるという事実に基づいて、このようにして取り除かれる。

図５を参照する。図５は、本考案の第２の実施例に従うスピーカシステム５００の図である。図１に示されるスピーカシステム１００と比較して、図５に示されるスピーカシステム５００は、第１の前置ドライバ５０２と、第２の前途ドライバ５０４と、第３の前置ドライバ５０６とを更に有する。第１の前置ドライバ５０２は、第１のスピーカ１１６の第１の入力端子へ結合された第１の出力端子と、第２のスピーカ１１８の第１の入力端子へ結合された第２の出力端子とを有する。第１の前置ドライバ５０２は、第１の比較器１０４から出力されるパルス幅変調信号を増幅するために用いられる。第２の前置ドライバ５０４は、第２の比較器１１０の出力端子へ結合された入力端子と、第１のスピーカ１１６の第２の入力端子へ結合された出力端子とを有する。第２の前置ドライバ５０４は、第２の比較器１１０から出力される音声信号、即ち、第１の音声信号源１０８からの音声信号を増幅するために用いられる。第３の前置ドライバ５０６は、第３の比較器１１４の出力端子へ結合された入力端子と、第２のスピーカ１１８の第２の入力端子へ結合される出力端子とを有する。第３の前置ドライバ５０６は、第３の比較器１１４から出力される音声信号、即ち、第２の音声信号源１１２からの音声信号を増幅するために用いられる。

当業者には明らかであるように、本考案の技術的特徴を保ちながら、当該装置及び方法の多数の変更及び変形がなされうる。従って、上記開示は、添付の実用新案請求の範囲によって定義される技術的範囲によってのみ限定されると解釈されるべきである。

本考案の第１の実施例に従うスピーカシステムの図である。第２の信号発生源の電気的レベルが１／２ＶＣＣである場合に、第１の比較器から出力された矩形波と、第２の比較器から出力された矩形波と、第３の比較器から出力された矩形波とを表す波形図である。なお、第１及び第２両方の音声信号源の電圧レベルは、図１に表された３つの構成要素からの出力信号の全てがデューティーサイクル５０％の矩形波を有するように１／２ＶＣＣに留まっており、全ての出力信号の間には位相差異もタイミング差異も存在しない。第２の信号発生源の電気的レベルが１／２ＶＣＣ＋ΔＶＣＣである場合に、且つ、図１に表された音声信号源うちの１つしか入力信号を印加されず、一方、他の音声信号源の電気的レベルは１／２Ｖｃｃに留まる場合に、図２に示された矩形波の波形図である。第２の信号発生源の電気的レベルが１／２ＶＣＣ−ΔＶＣＣである場合に、且つ、図１に表された音声信号源うちの１つしか入力信号を印加されず、一方、他の音声信号源の電気的レベルは１／２Ｖｃｃに留まる場合に、図２に示された矩形波の波形図である。本考案の第２の実施例に従う複数の前置ドライバを有するスピーカシステムの図である。

符号の説明

１０２第１の信号発生源
１０４第１の比較器
１０６第２の信号発生源
１０８第１の音声入力源
１１０第２の比較器
１１２第２の音声入力源
１１４第３の比較器
１１６第１のスピーカ
１１８第２のスピーカ
１２０第１のスイッチ
１２１第２のスイッチ
１２２第１の混合器
１２３第２の混合器
１２４第３のスイッチ
１２５第４のスイッチ
５０２第１の前置ドライバ
５０４第２の前置ドライバ
５０６第３の前置ドライバ

Claims

遊休中の電力消費を節約するためのパルス幅変調信号を用いるスピーカシステムであって、
第１の信号発生源と、
該第１の信号発生源へ結合された正入力端子を有する第１の比較器と、
該第１の比較器の負入力端子へ結合された第２の信号発生源と、
第１の音声入力源と、
該第１の音声入力源へ結合された第１の端子を有する第１のスイッチと、
該第１のスイッチの第２の端子へ結合された第１の入力端子を有する第１の混合器と、
前記第１の信号発生源へ結合された正入力端子、及び前記第１の混合器の出力端子へ結合された負入力端子を有する第２の比較器と、
前記第２の信号発生源へ結合された第１の端子、及び前記第１の混合器の第２の入力端子へ結合された第２の端子を有する第２のスイッチと、
前記第２の信号発生源へ結合された第１の端子を有する第３のスイッチと、
第２の音声入力源と、
該第２の音声入力源へ結合された第１の端子を有する第４のスイッチと、
該第４のスイッチの第２の端子へ結合された第１の入力端子、及び前記第３のスイッチの第２の端子へ結合された第２の入力端子を有する第２の混合器と、
前記第１の信号発生源へ結合された正入力端子、及び前記第２の混合器の出力端子へ結合された負入力端子を有する第３の比較器と、
前記第１の比較器の出力端子へ結合された第１の入力端子、及び前記第２の比較器の出力端子へ結合された第２の入力端子を有する第１のスピーカと、
前記第１の比較器の前記出力端子へ結合された第１の入力端子、及び前記第３の比較器の出力端子へ結合された第２の入力端子を有する第２のスピーカと、を有するスピーカシステム。
前記第１の比較器の前記出力端子へ結合された入力端子、前記第１のスピーカの前記第１の入力端子へ結合された第１の出力端子、及び前記第２のスピーカの前記第１の入力端子へ結合された第２の出力端子を有する第１の前置ドライバと、
前記第２の比較器の前記出力端子へ結合された入力端子、及び前記第１のスピーカの前記第２の入力端子へ結合された出力端子を有する第２の前置ドライバと、
前記第３の比較器の前記出力端子へ結合された入力端子、及び前記第２のスピーカの前記第２の入力端子へ結合された出力端子を有する第３の前置ドライバと、を更に有する請求項１記載のスピーカシステム。
前記第１の信号発生源は鋸波信号発生源である、請求項１記載のスピーカシステム。
前記第２の信号発生源は直流信号発生源である、請求項１記載のスピーカシステム。
前記直流信号発生源の電気的レベルは、当該スピーカシステムにバイアスをかけるための直流電圧の電気的レベルの半分である、請求項４記載のスピーカシステム。