JP3155287U

JP3155287U - オーディオｆｍ変調アンプ

Info

Publication number: JP3155287U
Application number: JP2009006148U
Authority: JP
Inventors: 佐藤　正志; 正志佐藤
Original assignee: 佐藤　正志; 正志佐藤
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2019-08-28

Abstract

【課題】基本波発振回路から出力する基本波の周波数範囲を拡張して、ラジオなどの音声を感性が豊かな高音質の音に再生するオーディオＦＭ変調アンプを提供する。【解決手段】複数の波長域に対応するように分割した複数のブロックＢ１を音声信号の入力端子１、２とアンプとの間に並列に形成し、各ブロックＢ１は、電気容量の電圧値データーを記録した記録装置２４と、ここに接続されたデジタル−アナログ変換器２５と、これと基本波発振回路１９との間に接続された可変容量ダイオード２８と、これと基本波発振回路１９に並列に接続されたコンデンサー２６およびコイル２７とで形成された共振回路とから構成され、入力音声信号に応じて記録装置２４からの電気容量の電圧値データーを可変容量ダイオード２８に出力して、共振回路の共振周波数を変えることにより、基本波発振回路１９から発振する基本波の周波数を可変にしたものである。【選択図】図３

Description

本考案は、基本波発振回路の基本波を可変にして音域を拡大させる回路を改良したオーディオＦＭ変調アンプに関するものである。

音の強弱は波形の基本波が変調し重なって複雑に振動するもので、一般には１６Ｈｚ〜２００００Ｈｚの可聴範囲を振幅変調している。従来の音声信号によるオーディオ機器で、特に小型のラジオの場合、アンプで増幅すれば拡声された音になるが、低音領域の音はクリアーに再生できず、共鳴して濁った音が出たり音割れなどが発生する問題がある。

この点に鑑みて、本件の考案者は、研究開発を鋭意進めた結果、オーディオ変調アンプに関する基本技術（特許文献１）を提案した。

この基本技術は、音声信号の入力端子とアンプとの間に、可聴周波数域を順次複数の波長域に対応するように分割した複数のブロックを並列に接続し、各ブロックは入力音声信号に応じた入力電圧と複数の波長域に対応するようにそれぞれ分割された検出基準電圧とを比較するコンパレーターと、このコンパレーターに接続され、入力音声信号と基本波発振回路からの基本波とをＦＭ変調するＦＭ変調回路とから構成され、入力音声信号に応じた入力電圧と検出基準電圧とをコンパレーターで比較し、対応するレベルの入力音声信号の時にのみ、この入力音声信号と基本波発振回路からの基本波とをＦＭ変調してアンプに出力するようにしたものである。

この基本技術の開示により、可聴周波数域を順次複数の波長域に対応するように複数のブロックに分割し、それぞれの周波数に対応する検出基準電圧を順次切換えて、各ブロック内のコンパレーターで入力音声信号に応じた入力電圧と検出基準電圧を比較し、対応するレベルの入力音声信号の時のみ基本波発振回路から周波数に対応した基本波が出力されてＦＭ変調されるので、感性が豊かで高音質のクリアーな音に再生することができるという有意な技術が提供されることになった。

上記基本技術を開示した後、本件考案者は更に鋭意研究を進めた結果、音声信号の入力端子とアンプとの間に、可聴周波数域を順次複数の波長域に対応するように分割したブロックを並列に接続し、各ブロックは入力音声信号に応じた入力電圧と複数の波長域に対応するようにそれぞれ分割された検出基準電圧とを比較するコンパレーターと、このコンパレーターに接続され、入力音声信号と基本波発振回路からの基本波とをＦＭ変調するＦＭ変調回路と、ＦＭ変調回路に接続され、ＦＭ変調信号をＦＶ変換するＦＶ変換回路とから構成され、入力音声信号に応じた入力電圧と検出基準電圧とをコンパレーターで比較し、対応するレベルの入力音声信号の時にのみ、この入力音声信号と基本波発振回路からの基本波とをＦＭ変調して、ＦＭ変調信号をＦＶ変換してアンプに出力するようにしたオーディオＦＭ変調アンプを開発した（特許文献２）。

このオーディオＦＭ変調アンプは、基本波によってＦＭ変調された入力音声信号（ＦＭ変調信号）をＦＶ変換（周波数電圧変換）すると周波数に正比例した電圧が出力され、基本波の周波数分だけ出力電圧はシフトされるため、アンプで増幅した場合に低音域も出力することができる。また可聴周波数域を順次３つの波長域に対応するように、低域のブロックと中域のブロックと高域のブロックに３分割することにより、特に低音信号の再生度合を改善して、感度の良い音質の再生を可能にしたものである。

しかしながら、入力音声信号と基本波発振回路からの基本波をＦＭ変調する従来のＦＭ変調回路では、搬送波となる基本波の周波数が固定されているため３０％変調が限界であり、広範囲に拡張した周波数の発振が不可能であるという問題があった。

実用新案登録第３１３５２６５号実用新案登録第３１５０９３３号

本考案は、基本波発振回路から出力する基本波の周波数の範囲を拡張すると共に入力電圧の変化に応じて発振特性を変えることにより、ラジオやテレビ、テープレコーダー、ＣＤやＭＯなどの音声を、感性が豊かな高音質の音に再生を可能とするオーディオＦＭ変調アンプを提供することを目的とするものである。

本考案の請求項１記載のオーディオＦＭ変調アンプは、音声信号の入力端子とアンプとの間に、可聴周波数域を順次複数の波長域に対応するように分割したブロックＡを並列に接続し、各ブロックＡは入力音声信号に応じた入力電圧と複数の波長域に対応するようにそれぞれ分割された検出基準電圧とを比較するコンパレーターと、このコンパレーターに接続され、入力音声信号と基本波発振回路からの基本波とをＦＭ変調するＦＭ変調回路と、ＦＭ変調回路に接続され、ＦＭ変調信号をＦＶ変換するＦＶ変換回路とから構成され、入力音声信号に応じた入力電圧と検出基準電圧とをコンパレーターで比較し、対応するレベルの入力音声信号の時にのみ、この入力音声信号と基本波発振回路からの基本波とをＦＭ変調して、ＦＭ変調信号をＦＶ変換してアンプに出力するようにしたオーディオＦＭ変調アンプにおいて、前記複数の波長域に対応するように分割した各ブロックＡに対応して、複数のブロックＢを音声信号の入力端子とアンプとの間に並列に形成し、各ブロックＢは、基本波発振回路の周波数を可変にする電気容量の電圧値データーを記録した記録装置と、この記録装置に接続されたデジタル−アナログ変換器と、このデジタル−アナログ変換器と前記基本波発振回路との間に接続された可変容量ダイオードと、この可変容量ダイオードと基本波発振回路に並列に接続されたコンデンサーおよびコイルとで形成された共振回路とから構成され、入力音声信号に応じて前記記録装置からの電気容量の電圧値データーを可変容量ダイオードに出力して、共振回路の共振周波数を変えることにより、基本波発振回路から発振する基本波の周波数を可変にしたことを特徴とするものである。

本考案の請求項２記載のオーディオＦＭ変調アンプは、請求項１において、ブロックＡとブロックＢが、可聴周波数域を順次３つの波長域に対応するように、低域ブロックと中域ブロックと高域ブロックに３分割されたことを特徴とするものである。

本考案の請求項１記載のオーディオＦＭ変調アンプは、基本波発振回路の発振基本波の周波数を、入力音声信号の周波数に応じて変えることによりＦＭ変調の変調範囲を広範囲に拡大して感性が豊かな高音質の音に再生することができる。

本考案の請求項２記載のオーディオＦＭ変調アンプは、可聴周波数域を順次３つの波長域に対応するブロックに分割して、低域のブロックと中域のブロックと高域のブロックに３分割することにより、広い可聴周波数域を高音質に再生することができる。

以下、本考案の実施の一形態を図１ないし図３を参照して説明する。図１はオーディオＦＭ変調アンプの回路を示すものである。１はＣＤやＭＯなどデジタル音源の入力端子であり、２はラジオなどのチューナーや、テープレコーダーなどのアナログ音源の入力端子である。

入力端子１、２と並列に３個のブロックＡ１〜Ａ３と、３個のブロックＢ１〜Ｂ３が接続され、更にブロックＢ１はブロックＡ１に、ブロックＢ２はブロックＡ２に、ブロックＢ３はブロックＡ３に接続されている。各ブロックＡ１〜Ａ３はそれぞれＦＶ変換器３を介して増幅器であるアンプ４に接続され、更にこのアンプ４はスピーカ５に接続されている。

ブロックＡ１は図２に示すように、入力端子１からのデジタル音声信号は、デジタル−アナログ変換器６で、これは電圧を比較するコンパレーター７の＋側に接続されている。また入力端子２は、直接、コンパレーター７の＋側に接続されて、入力端子２からのアナログ音声信号が入力するようになっている。またこのコンパレーター７の−側に抵抗Ｒ１０を接続し、更にこの抵抗Ｒ１０とデジタル−アナログ変換器８との間に、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１１０が並列に接続されている。

このデジタル−アナログ変換器８にはカウンタ９を介してクロックパルス発振回路１０に接続され、クロックパルス発振回路１０から発振したパルスをカウンタ９で計数して、デジタル−アナログ変換器８に接続した抵抗Ｒ１１〜Ｒ１１０を順次切換えるようになっている。なお、クロックパルス発振回路１０は、各ブロックＡ１〜Ａ３に共通したものである。

また入力端子１２は、第１の電子リレー１３に接続されている。この第１の電子リレー１３は、ＮＡＮＤゲートで構成されたインバーター１４を介して前記コンパレーター７の出力側に接続されている。また、第１の電子リレー１３は、ＦＭ変調回路１５を介してアンプ４への出力端子１７に接続されている。

１９は一定の周波数の基本波を発振する基本波発振回路であり、第２の電子リレー２０を介して前記ＦＭ変調回路１５に接続されている。第２の電子リレー２０は、前記インバーター１４に接続されている。更にＦＭ変調回路１５の出力はＦＶ変換回路３に接続されている。

ブロックＡ２は、図２において、抵抗Ｒ１０を抵抗Ｒ２０とし、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１１０を接続抵抗Ｒ２１〜Ｒ２１０とした点を除いて同様の回路構成である。またブロックＡ３は図２において、抵抗Ｒ１０を抵抗Ｒ３０とし、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１１０を接続抵抗Ｒ３１〜Ｒ３１０とした点を除いて同様の回路構成である。

またブロックＡ１〜Ａ３は、１６Ｈｚ〜２００００Ｈｚの可聴周波数域を順次複数の波長域に対応するように分割し、例えばブロックＡ１では１６Ｈｚ〜９９Ｈｚの低音域パートを受け持ち、ブロックＡ２では１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの中間音域パートを受け持ち、ブロックＡ３では４００Ｈｚ〜２００００Ｈｚの高音域パートを受け持つようになっている。

基本波発振回路１９から発振される基本波の周波数は、ブロックＡ１においてｆ１、ブロックＡ２においてｆ２、ブロックＡ３においてｆ３であり、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３である。分割するブロックの数に応じて基本波発振回路の各周波数を段階的に増大させるものである。

またブロックＢ１は、図３に示すようにアナログ音声信号の入力端子２に、サンプリング回路２２が接続され、ここでデジタル信号に変換されたアドレス信号２３が、記録装置２４に出力されるようになっている。この記録装置２４は、基本波発振回路１９の周波数を可変にするコンデンサー電気容量の電圧値データーを記録したものでＲＯＭで形成されている。またデジタル音声信号の入力端子１は直接、記録装置２４に接続されている。

この記録装置２４はデジタル−アナログ変換器２５に接続されている。また基本波発振回路１９にはコンデンサー２６とコイル２７が並列に接続されている。デジタル−アナログ変換器２５は可変容量ダイオード２８を介して、コンデンサー２６の基本波発振回路側端子に接続されている。従ってコンデンサー２６とコイル２７およびコンデンサーとなる可変容量ダイオード２８とが並列に接続された共振回路が形成されている。なおブロックＢ２、ブロックＢ３も同様の回路構成となっている。

またブロックＢ１〜Ｂ３は、ブロックＡ１〜Ａ３に対応して、１６Ｈｚ〜２００００Ｈｚの可聴周波数域を順次複数の波長域に対応するように分割し、例えばブロックＢ１では１６Ｈｚ〜９９Ｈｚの低音域パートを受け持ち、ブロックＢ２では１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの中間音域パートを受け持ち、ブロックＢ３では４００Ｈｚ〜２００００Ｈｚの高音域パートを受け持つようになっている。

上記構成からなるオーディオＦＭ変調アンプは、図２に示すようにラジオなどのチューナーや、テープレコーダーからのアナログの音声信号が入力端子２から入力されると、それぞれのブロックＡ１〜Ａ３の入力端子１２からコンパレーター７の＋側に入力される。また、ＣＤやＭＯなどのオーディオ機器からのデジタル音声信号が入力端子１から入力されると、デジタルーアナログ変換器６でアナログ信号に変換されて、それぞれのブロックＡ１〜Ａ３の入力端子１２からコンパレーター７の＋側に入力される。

ブロックＡ１では、前記クロックパルス発振回路１０からのパルスを計数するカウンタ９により、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１１０を順次切換えて、抵抗Ｒ１０＋Σ（抵抗Ｒ１１〜Ｒ１１０）に対応した検出基準電圧に切換えていく。また、デジタル−アナログ変換器８からカウンタ９へ戻るリセット回路が形成されて、カウンタ９で「１」〜「１０」まで計測すると、リセットされて再び「１」〜「１０」まで繰り返し計測して抵抗Ｒ１１〜Ｒ１１０を順次切換えるようになっている。

同様にブロックＡ２でも、カウンタ９で、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２１０を順次切換えて、Ｒ２０＋Σ（抵抗Ｒ２１〜Ｒ２１０）に対応した検出基準電圧に切換えていく。同様にブロックＡ３でも、カウンタ９で、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３１０を順次切換えて、Ｒ３０＋Σ（抵抗Ｒ３１〜Ｒ３１０）に対応した検出基準電圧に切換えていく。

コンパレーター７では、その＋側に入力端子１２からの入力音声信号が入力されるがその周波数は一般に電圧に比例するので、入力音声信号に応じた入力電圧と、−側からの予め周波数に対応して規定された検出基準電圧とを比較し、検出基準電圧の範囲に入力電圧が入った場合に信号がインバーター１４に出力され、入らなかった場合には信号が出力されない。例えば、入力音声信号の周波数が３００Ｈｚだとして、ブロックＡ１では１６Ｈｚ〜９９Ｈｚのパートを受け持ち、ブロックＡ２では１００Ｈｚ〜４００Ｈｚのパートを受け持つとすると、ブロックＡ２の範囲であるからブロックＡ１からは信号が出力されない。

検出基準電圧の範囲に入力電圧が入った場合には信号がインバーター１４に出力され、ここで反転されて「０」から「１」の信号が出力され、第１の電子リレー１３と第２の電子リレー２０がオンとなる。第１の電子リレー１３がオンとなると、入力端子１２からの入力音声信号はＦＭ変調回路１５に出力されると共に、基本波発振回路１９から基本波がＦＭ変調回路１５に出力される。ＦＭ変調回路１５は、基本波の周波数を入力音声信号の周波数の振幅に比例した値だけ変動させたＦＭ変調信号を、出力端子１７からＦＶ変換回路３（周波数電圧変換器）により、周波数に正比例した電圧に変換された後、変換された電圧がアンプ４を介してスピーカ５に出力される。

一方、低音域パートを受け持つブロックＢ１では、図３に示すようにラジオなどのチューナーや、テープレコーダーからのアナログの音声信号が入力端子２から入力されると、この信号波の振幅を、サンプリング回路２２で所定のサンプリング周波数を、一定の時間間隔で検出して、この信号をデジタル信号に変換したアドレス信号２３を電圧値データーを記録した記録装置２４に出力する。またＣＤやＭＯなどのオーディオ機器からのデジタル音声信号が入力端子１から入力されると、このデジタル信号をアドレス信号として電圧値データーを記録した記録装置２４に出力する。

記録装置２４では、基本波発振回路１９の周波数を可変にするコンデンサー電気容量の電圧値データーが、入力した音声信号の周波数に対応したアドレスに記録されている。入力した音声信号の周波数に対応したアドレスに記録された電圧値データーがデジタル−アナログ変換器２５に出力されると、この電圧値データーは、アナログ信号に変換されて可変容量ダイオード２８に所定の直流電圧が印加される。可変容量ダイオード２８は印加される直流電圧に応じて、容量が変わるコンデンサーとして作用する。

この結果、コンデンサーとして作用する可変容量ダイオード２８は、基本波発振回路１９に接続され、ここに並列に接続されたコンデンサー２６とコイル２７とで共振回路が形成されている。従って、可変容量ダイオード２８に印加する直流電圧を変えることにより、共振回路の共振周波数が変わり基本波発振回路１９の基本波の周波数を無段階に可変することができる。

なお中間音域パートを受け持つブロックＢ２と、高音域パートを受け持つブロックＢ３も同様に入力音声信号の周波数帯域に応じて、可変容量ダイオード２８に印加する直流電圧を変え、共振回路の共振周波数を変えることにより基本波発振回路１９の基本波の周波数を可変することができる。このように基本波発振回路１９の発振基本波の周波数を、入力音声信号の周波数に応じて変えることによりＦＭ変調の変調範囲を拡大して感性が豊かな高音質の音に再生することができる。

なお上記説明では可聴周波数域を順次３つの波長域に対応するように、ブロックＡとブロックＢを、低域のブロックと中域のブロックと高域のブロックに３分割した場合について説明したが、これ以上の複数のブロックに分割しても良い。

本考案の実施の一形態によるオーディオＦＭ変調アンプの回路図である。図１に示すブロックＡの回路図である。図１に示すブロックＢの回路図である。

１入力端子
２入力端子
３ＦＶ変換器
４アンプ
５スピーカ
６デジタル−アナログ変換器
７コンパレーター７
８デジタル−アナログ変換器
９カウンタ
１０クロックパルス発振回路
１２入力端子
１３第１の電子リレー
１４インバーター
１５ＦＭ変調回路
１７出力端子
１９基本波発振回路
２０第２の電子リレー
２２サンプリング回路
２３アドレス信号
２４記録装置
２５デジタル−アナログ変換器
２６コンデンサー
２７コイル
２８可変容量ダイオード

Claims

音声信号の入力端子とアンプとの間に、可聴周波数域を順次複数の波長域に対応するように分割したブロックＡを並列に接続し、各ブロックＡは入力音声信号に応じた入力電圧と複数の波長域に対応するようにそれぞれ分割された検出基準電圧とを比較するコンパレーターと、このコンパレーターに接続され、入力音声信号と基本波発振回路からの基本波とをＦＭ変調するＦＭ変調回路と、ＦＭ変調回路に接続され、ＦＭ変調信号をＦＶ変換するＦＶ変換回路とから構成され、入力音声信号に応じた入力電圧と検出基準電圧とをコンパレーターで比較し、対応するレベルの入力音声信号の時にのみ、この入力音声信号と基本波発振回路からの基本波とをＦＭ変調して、ＦＭ変調信号をＦＶ変換してアンプに出力するようにしたオーディオＦＭ変調アンプにおいて、前記複数の波長域に対応するように分割した各ブロックＡに対応して、複数のブロックＢを音声信号の入力端子とアンプとの間に並列に形成し、各ブロックＢは、基本波発振回路の周波数を可変にする電気容量の電圧値データーを記録した記録装置と、この記録装置に接続されたデジタル−アナログ変換器と、このデジタル−アナログ変換器と前記基本波発振回路との間に接続された可変容量ダイオードと、この可変容量ダイオードと基本波発振回路に並列に接続されたコンデンサーおよびコイルとで形成された共振回路とから構成され、入力音声信号に応じて前記記録装置からの電気容量の電圧値データーを可変容量ダイオードに出力して、共振回路の共振周波数を変えることにより、基本波発振回路から発振する基本波の周波数を可変にしたことを特徴とするオーディオＦＭ変調アンプ。
ブロックＡとブロックＢが、可聴周波数域を順次３つの波長域に対応するように、低域ブロックと中域ブロックと高域ブロックに３分割されたことを特徴とする請求項１記載のオーディオＦＭ変調アンプ。