JP3512654B2 - 圧電スピーカを駆動する増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧電スピーカを
駆動する増幅器に関し、詳しくは、低域から高域まで再
生できる圧電スピーカの高域の音質を向上させることが
できるような圧電スピーカを駆動する増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電スピーカは、従来、低域の出力があ
まりでない周波数特性を持っているが、薄型で電力消費
が低いものである利点を生かして玩具や、多少音質が犠
牲になる電話機、ノート型パソコンなどに利用されてい
る。しかし、最近では、これの低域特性の改良が進み、
１００Ｈｚ以下の帯域まで出るようなものが実用化され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】圧電スピーカ自体は、
コンデンサに類するものであり、ツイターなどの高域専
用のスピーカを除いては、低域から高域までのオーディ
オ帯域を再生範囲に持つものであり、そのインピーダン
スは、図２に示すように、周波数が高くなると、低くな
る特性を持っている。そのインピーダンス変化範囲は、
数百オーム程度から数オーム程度にまでなる。しかも、
圧電スピーカは、ダイナミックスピーカと異なり、電流
駆動ではなく電圧駆動である。そこで、従来のオーディ
オ増幅器で圧電スピーカを１００Ｈｚ以下の低域から１
０ｋＨｚ以上の高域まで１つの増幅器で駆動しようとす
ると、高域周波数になるにつれて、出力段トランジスタ
の内部インピーダンスとの関係で本来の高い電圧が圧電
スピーカに加えられなくなり、駆動能率が落ち、高い周
波数での音質が低下する問題がある。そこで、圧電スピ
ーカを駆動するオーディオ増幅器では、静特性でのアン
プのアイドリング電流を通常のオーディオアンプより大
きく設定して圧電スピーカを駆動するようにしている。
しかし、そのようにすると消費電力が増加して消費電力
が低いことが利点となる圧電スピーカにおいてオーディ
オ装置全体としてその利点がそがれてしまう。

【０００４】このような高域の低下をイコライザ回路に
より周波数補正することが考えられるが、イコライザ回
路では、周波数特性の補正となり、圧電スピーカでは、
高調波などにより１５ｋＨｚから２０ｋＨｚか、あるい
は超高域であるそれ以上の高域が強くなり、音がかすれ
て聞きずらくなる問題がある。この発明の目的は、この
ような従来技術の問題点を解決するためのものであっ
て、低域から高域まで再生できる圧電スピーカの高域の
音質を向上させることができる圧電スピーカを駆動する
増幅器を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の増幅器の構成は、入力信号を受けてその周
波数の増加あるいは減少に応じて増加あるいは減少する
バイアス電圧あるいはバイアス電流を発生するバイアス
発生回路と、このバイアス発生回路の出力に応じて出力
段増幅器の入力バイアス電流を周波数の増加に応じて増
加させるバイアス電流補充回路とを備えるものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】このように、出力段増幅器の入力
バイアス電流を周波数に応じて変化させ、周波数が高く
なるにつれて出力段増幅器の入力バイアス電流を増加さ
せるようにすることで、高域での圧電スピーカに対して
これの駆動電流を大きくして高い電圧で圧電スピーカを
駆動することができる。その結果、高域での出力低下が
適度に補正され、イコライザなどの回路による高域での
かすれも抑制されて圧電スピーカの低域から高域までの
再生音質を向上させることができる。また、アイドリン
グ電流を通常のオーディオアンプより大きく設定しなく
ても圧電スピーカを駆動することができるので、圧電ス
ピーカ専用の従来の駆動アンプよりも消費電力を小さく
抑えることができる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して詳細に説明する。図１は、この発明の圧電スピ
ーカを駆動する増幅器を適用した一実施例の出力増幅回
路の説明図である。図１において、１０は、出力増幅回
路であり、パワーアンプ１と、バイアス発生回路２、そ
してバイアス電流補充回路３とから構成されている。パ
ワーアンプ１は、入力端子１１と出力端子１２とを有し
ていて、入力段としての差動増幅回路６とドライブ段で
あるドライブアンプ７、そして出力段としての出力アン
プ８とで構成されている。入力端子１１には、抵抗Ｒが
接続され、これを介して入力端子１１がバイアスライン
Ｖsに接続されてバイアスされている。入力端子１１
は、前段アンプ、例えば、プリアンプから入力オーディ
オ信号を受ける。出力端子１２にはアウトプットコンデ
ンサ４が接続され、出力端子１２は、これを介して圧電
スピーカ５が接続されている。圧電スピーカ５の他端は
グランドラインＧＮＤに接続され、出力アンプ８により
プッシュプル駆動される。

【０００８】差動増幅回路６は、ｎｐｎ形の差動トラン
ジスタＱ1，Ｑ2の共通エミッタが電流源６ａに接続され
て接地されている。そして、カレントミラーのｐｎｐ形
のトランジスタＱ3，Ｑ4をそれぞれのコレクタ側に負荷
として有していて、それらが電源ラインＶccに接続され
ている。電流源６ａは、定電圧回路でバイアスを与える
ダイオード接続トランジスタＱ5とこれのベースに接続
されたトランジスタＱ6とからなる。ドライブアンプ７
は、電源ラインＶccとグランドラインＧＮＤとの間に順
次接続されたｐｎｐ形のトランジスタＱ7，ダイオード
Ｄ1，Ｄ2，ｎｐｎ形のトランジスタＱ8からなる定電流
源７ａとからなる。そして、トランジスタＱ7のベース
が差動増幅回路６のトランジスタＱ1のコレクタに接続
されてその出力を受ける。なお、定電流源７ａは、トラ
ンジスタＱ8のベースが前記のダイオード接続トランジ
スタＱ5のベースに接続されることで定電流源となって
いる。

【０００９】出力アンプ８は、電源ラインＶccとグラン
ドラインＧＮＤとの間に順次接続されたｎｐｎ形のトラ
ンジスタＱ9とｐｎｐ形のトランジスタＱ10からなるプ
ッシュプル回路である。それぞれのトランジスタのエミ
ッタが出力端子１２に接続され、トランジスタＱ9のベ
ースがドライブアンプ７のトランジスタＱ7のコレクタ
に接続され、トランジスタＱ10のベースがダイオードＤ
2のカソード側に接続されることでそれぞれがプッシュ
プル駆動される。なお、出力端子１２とグランドライン
ＧＮＤとの間には、抵抗Ｒ1，Ｒ2、コンデンサＣ1の直
列回路からなる分圧回路８ａが挿入されていて、抵抗Ｒ
1，Ｒ2の接続点の電圧が差動トランジスタＱ2のベース
に帰環されている。これによりパワーアンプ１は、低域
側の帰還量を大きく採った周波数特性が設定される負帰
還アンプとなっている。

【００１０】バイアス発生回路２は、出力増幅回路１０
の入力端子１１に接続され、差動増幅回路２ａと電流出
力アンプ２ｂとで構成される。差動増幅回路２ａは、ｎ
ｐｎ形の差動トランジスタＱ11，Ｑ12の共通エミッタが
定電流源１３に接続されて接地されている。そして、カ
レントミラーのｐｎｐ形のトランジスタＱ13，Ｑ14をそ
れぞれのコレクタ側に負荷として有していて、それらが
電源ラインＶccに接続されている。電流出力アンプ２ｂ
は、トランジスタＱ14のコレクタにベースが接続された
ｎｐｎ形のトランジスタＱ15と、これのコレクタに接続
されたカレントミラーのｐｎｐ形の入力側ダイオード接
続トランジスタＱ16と出力側トランジスタＱ17とからな
り、トランジスタＱ17の出力電流ｉがバイアス電流補充
回路５に送出される。

【００１１】トランジスタＱ15のエミッタ側は、定電流
源１４を介して接地され、さらにこれとパラレルにエミ
ッタとグランドラインＧＮＤとの間に挿入された抵抗Ｒ
3，Ｒ4の分圧回路を介して接地されている。そして、抵
抗Ｒ3，Ｒ4の接続点の電圧がトランジスタＱ12のベース
に帰環されている。また、トランジスタＱ15のエミッタ
とグランドＧＮＤとの間にはコンデンサＣが挿入されて
いる。これにより、周波数が高くなるに従って、帰環率
が低下して、コンデンサＣの容量と抵抗Ｒ3，Ｒ4の抵抗
値に応じて差動増幅回路２ａとトランジスタＱ15とによ
る増幅率が増加する。その結果、電流出力アンプ２ｂの
出力電流ｉは、周波数が高くなるにつれて増加する。こ
の出力電流ｉは、トランジスタＱ15のコレクタ−エミッ
タ間の電流値であって、これがトランジスタＱ17から出
力される。

【００１２】バイアス電流補充回路３は、出力アンプ８
の出力トランジスタＱ9，Ｑ10のそれぞれのベースバイ
アス電流についてバイアス発生回路２から伝送された電
流値ｉを加えて補充する回路である。これは、２つのカ
レントミラー１６，１７からなる。カレントミラー１６
は、入力側のｎｐｎ形のダイオード接続トランジスタＱ
18と出力側のｎｐｎ形のトランジスタＱ19，Ｑ20とで構
成され、出力側トランジスタＱ19がトランジスタＱ8と
パラレルに接続されている。これにより、プル側の出力
トランジスタＱ10のベースからシンクするベースバイア
ス電流をさらに流出させてバイアス発生回路２から伝送
された電流値ｉ分だけ増加させる。

【００１３】カレントミラー１６の出力側トランジスタ
Ｑ20は、カレントミラー１７の入力側ｐｎｐ形のダイオ
ード接続トランジスタＱ21の下流に設けられている。こ
れによりトランジスタＱ21からバイアス発生回路２から
伝送された電流値ｉと同じ電流値ｉをシンクさせる。こ
のことでカレントミラー１７の出力側のｐｎｐ形のトラ
ンジスタＱ22に同じ電流値ｉを伝送する。カレントミラ
ー１７のトランジスタＱ21，Ｑ22のエミッタ側は、それ
ぞれ電源ラインＶccに接続されていて、トランジスタＱ
22のコレクタが出力トランジスタＱ9のベースに接続さ
れている。このことで、これにバイアス発生回路２から
伝送された電流値ｉと同じ電流値ｉをベースバイアス電
流に加えてバイアス電流としてトランジスタＱ9に流入
させる。

【００１４】その結果、入力端子１１に入力される入力
信号の周波数が高くなるにつれて出力アンプ８の出力ト
ランジスタＱ9，Ｑ10のそれぞれのベースバイアス電流
が増加し、出力電流が増加して圧電スピーカ５に加えら
れる電圧について高域側が補正される。

【００１５】以上説明してきたが、実施例では、バイア
ス発生回路２が周波数の増加に応じて増加する電流値を
発生しているが、これは、周波数の増加に応じて減少す
る電流値あるいは電圧値を発生するものであってもよ
い。この発明にあっては、要するにバイアス電流補充回
路３が周波数の増加に応じて増加する電流値を出力段増
幅器、特に、その出力アンプのバイアス電流として発生
できればよい。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、出力段増幅器の入力バイアス電流を周波数に応じて
変化させ、周波数が高くなるにつれて出力段増幅器の入
力バイアス電流を増加させるようにすることで、高域で
の圧電スピーカに対してこれの駆動電流を大きくして高
い電圧で圧電スピーカを駆動することができる。その結
果、高域での出力低下が適度に補正され、イコライザな
どの回路による高域でのかすれも抑制されて圧電スピー
カの低域から高域までの再生音質を向上させることがで
きる。また、アイドリング電流を通常のオーディオアン
プより大きく設定しなくても圧電スピーカを駆動するこ
とができるので、圧電スピーカ専用の従来の駆動アンプ
よりも消費電力を小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の圧電スピーカを駆動する増
幅器を適用した一実施例の出力増幅回路の説明図であ
る。

【図２】図２は、従来の圧電スピーカの内部インピーダ
ンスの周波数特性の説明図である。

【符号の説明】

１…パワーアンプ、２…バイアス発生回路、２ｂ…電流
出力アンプ、３…バイアス電流補充回路、４…アウトプ
ットコンデンサ、５…圧電スピーカ、２ａ，６…差動増
幅回路、７…ドライブアンプ、６ａ，７ａ，１３，１４
…定電流源、８…出力アンプ、８ａ…分圧回路、１０…
出力増幅回路、１１…入力端子、１２…出力端子、１
６，１７…カレントミラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04R 3/00 310 H03F 3/183 H04R 3/04 102

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電スピーカを駆動する増幅器において、
   入力信号を受けてその周波数の増加あるいは減少に応じ
   て増加あるいは減少するバイアス電圧あるいはバイアス
   電流を発生するバイアス発生回路と、このバイアス発生
   回路の出力に応じて出力段増幅器の入力バイアス電流を
   前記周波数の増加に応じて増加させるバイアス電流補充
   回路とを備える圧電スピーカを駆動する増幅器。
2. 【請求項２】前記入力バイアス電流は、最終段である出
   力アンプのバイアス電流であり、前記バイアス電流補充
   回路は、オーディオ周波数において前記圧電スピーカの
   周波数に対するインピーダンス特性を補正する方向にバ
   イアス電流を変化させる請求項１記載の圧電スピーカを
   駆動する増幅器。