JP3599243B2

JP3599243B2 - 音声出力装置

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Publication number: JP3599243B2
Application number: JP2001371426A
Authority: JP
Inventors: 宏樹林; 宏一森
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: JP2003174331A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノイズを低減した音声出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、ＰＣＭコーディックに用いられる音声出力装置の構成を示すブロック図である。図１１において、音声出力装置は、入力されたデジタルデータの補間データを演算により作成し、作成した補間データをデジタルデータに挿入するデジタルフィルタ１と、量子化雑音に微分特性を持たせ、信号帯域内のノイズを低下させるノイズシェーパ２と、ノイズシェーパ２のデジタル信号出力をアナログ信号に変換する１ｂｉｔＤＡＣ（デジタル／アナログコンバータ）３と、１ｂｉｔＤＡＣ３の出力の高域ノイズ成分を除去するためのポストフィルタ４と、ポストフィルタ４の信号を増幅して外部スピーカ７に出力する出力アンプ５と、信号の無音区間を検出してその無音区間において出力アンプ５の利得を下げる無音区間検出回路６と、で構成される。
【０００３】
上記構成の音声出力装置において、無音区間検出回路６が信号振幅情報から無音区間を検知して、その無音区間において出力アンプ５の利得を下げることで、無音時のノイズが外部スピーカ７から再生されないようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の音声出力装置においては、無音時に出力アンプ５の利得を下げることでノイズを低減することができるが、以下に述べるような問題がある。すなわち、信号振幅が小さいときにもノイズの絶対レベルは信号振幅が大きい時と変わらないので、信号振幅が大きい時と比べてイヤホンやスピーカから出力されるノイズ音が際立って聞こえてしまう。なお、この場合、出力アンプ５の利得を下げることでノイズ音は小さくなるが、主信号音も下がってしまう。また、無音時に出力アンプ５の利得を下げる場合、利得の切り替えの際に切り替えスイッチングノイズが主信号に載ってしまい、イヤホンやスピーカからこのスイッチングノイズが再生されてしまい不快感を感じる。
【０００５】
本発明はこれらの問題を解決するもので、ノイズレベルの低い音声出力装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の音声出力装置は、入力信号を増幅する増幅手段（出力アンプ５）と、前記入力信号の信号振幅を検知する振幅検知手段（振幅検知回路１０）と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に前記増幅手段に流すバイアス電流の値を増加させるバイアス電流設定手段（バイアス電流設定回路１１）と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、無信号時や小信号振幅時に増幅手段に流れるバイアス電流を増加させることで、当該手段のサーマルノイズを削減することができ、無信号時や小信号振幅時のノイズを低減させることができる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号振幅が小さいときにのみ電流を増加させるので、システム全体としては、低消費電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効である。
【０００８】
本発明の音声出力装置は、デジタル入力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段（ＤＡＣ３）と、前記Ｄ／Ａ変換手段のアナログ出力信号を増幅する増幅手段（出力アンプ５）と、前記デジタル入力信号の信号振幅を検知する振幅検知手段（振幅検知回路１２）と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に前記増幅手段に流すバイアス電流の値を増加させるバイアス電流設定手段（バイアス電流設定回路１１）と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、無信号時や小信号振幅時に増幅手段に流れるバイアス電流を増加させることで、当該手段のサーマルノイズを削減することができ、無信号時や小信号振幅時のノイズを低減させることができる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号振幅が小さいときにのみ電流を増加させるので、システム全体としては、低消費電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効である。
【００１０】
本発明の音声出力装置は、入力信号を増幅する増幅手段（出力アンプ５）と、前記増幅手段の出力信号の信号振幅を検知する振幅検知手段（振幅検知回路１３）と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に前記増幅手段に流すバイアス電流の値を増加させるバイアス電流設定手段（バイアス電流設定回路１１）と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、無信号時や小信号振幅時に増幅手段に流れるバイアス電流を増加させることで、当該手段のサーマルノイズを削減することができ、無信号時や小信号振幅時のノイズを低減させることができる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号振幅が小さいときにのみ電流を増加させるので、システム全体としては、低消費電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効である。
【００１２】
本発明の音声出力装置は、デジタル入力信号の補間データを演算により作成し、作成した補間データを前記デジタル入力信号に挿入するデジタルフィルタ（デジタルフィルタ１）と、前記デジタルフィルタから出力された信号の量子化雑音に微分特性を持たせ、信号帯域内のノイズを低下させるノイズシェーパ（ノイズシェーパ２）と、前記デジタル入力信号の信号振幅を検知する振幅検知手段（振幅検知回路１４）と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に前記ノイズシェーパのクロック周波数と前記デジタルフィルタの補間データ数を増加させるサンプリング周波数設定手段（サンプリング周波数設定回路１５）と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、無信号時又は小信号振幅時にノイズシェーパのクロック周波数とデジタルフィルタの補間データ数を増加させることにより量子化ノイズのピークがより高周波へ移動するので、信号帯域のノイズフロアを減少させることができ、無信号時や小信号振幅時にノイズを低減させることができる。また、通常動作時は、遅いクロック周波数で動作しており、無音時にのみ内部回路のクロック周波数を上げるので、常に無音時に相当するクロック周波数で動作させる場合に比べて、回路の低消費電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効である。
【００１４】
本発明の音声出力装置は、ハイパス・フィルタ機能と増幅機能とを有し、入力信号を増幅する増幅手段（出力アンプ１７）と、前記入力信号の信号振幅を検知し、検知した信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に前記増幅手段をハイパス・フィルタに切り替える振幅検知手段（振幅検知回路１６）と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、無信号時や小信号振幅時に増幅手段をハイパス・フィルタに切り替えることによって、可聴帯域のゲインを下げ、可聴帯域のノイズを低減させることができる。さらに、ハイパス・フィルタを、容量を用いた回路にすることで、回路の切り替えに伴うスイッチングノイズの大きさを、単に増幅手段のゲインを変化させる場合に比べて低減させることができる。これは、回路中に容量があれば、その容量に電荷をチャージするのに時間がかかるので、スイッチングノイズのような瞬間的に発生するノイズの大きさを緩和することができるからである。
【００１６】
本発明の音声出力装置は、請求項２に係る発明の音声出力装置において、デジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段（ＤＡＣ３）を具備し、前記増幅手段が、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力信号を増幅し、前記振幅検知手段が、無信号時又は小信号振幅時に前記増幅手段をハイパス・フィルタに切り替えるとともに前記Ｄ／Ａ変換手段に入力される前記デジタル信号に前記ハイパスフィルタの逆の特性を持たせることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、無信号時や小信号振幅時に増幅手段をハイパス・フィルタに切り替え、同時にＤ／Ａ変換手段に入力されるデジタルデータにハイパス・フィルタの逆の特性を持たせることにより、Ｄ／Ａ変換手段に入力される信号を一度増幅し、Ｄ／Ａ変換後でハイパス・フィルタによって減衰するので、信号振幅を入力信号と同等に保ったまま、Ｄ／Ａ変換手段以降のアナログ回路で発生するノイズをハイパス・フィルタによって減衰させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る音声出力装置の構成を示すブロック図である。なお、図１において、先の図１１に示した従来の音声出力装置と同一の構成を有する部分については同一の参照符号を付けている。
【００１９】
図１において、本実施の形態の音声出力装置は、入力信号Ｓｉを増幅する出力アンプ５と、入力信号Ｓｉの振幅情報を検知する振幅検知回路１０と、振幅検知回路１０から出力される信号振幅の大きさの情報によって出力アンプ５のバイアス電流量を制御するバイアス電流設定回路１１と、で構成される。
【００２０】
振幅検知回路１０は、出力アンプ５の入力信号Ｓｉを例えば信号振幅に比例した直流電圧に変換してバイアス電流設定回路１１に入力する。バイアス電流設定回路１１は、振幅検知回路１０より入力された直流電圧値によって出力アンプ５のバイアス電流を制御する。特に無信号時や小信号振幅時にバイアス電流を増やすようにする。
【００２１】
ここで、出力アンプ５に使用されるオペアンプ（演算増幅器）のサーマルノイズは一般的に以下の通りとなる。すなわち、
【００２２】
（ＶｎＴ）^２＝（８ｋＴ／３ｇｍ）＊（ｆｍａｘ−ｆｍｉｎ） …（１）
但し、（ＶｎＴ）^２はノイズの電力、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｇｍはＭＯＳトランジスタのトランスコンダクタンスであり、トランジスタを流れる電流のルート（根）に比例する。また、ｆｍａｘ−ｆｍｉｎは使用する帯域幅を示している。
【００２３】
この式から分かるように、オペアンプに流すバイアス電流を増加させることで、サーマルノイズを低下させることが可能となる。
【００２４】
このように本実施の形態によれば、無信号時や小信号振幅時に出力アンプ５に流すバイアス電流を増加させるようにしたので、出力アンプ５のサーマルノイズを減少させることができる。これによって無信号時や小信号振幅時のノイズの低減が可能となる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号振幅が小さいときにのみバイアス電流を増加させるので、システム全体として低消費電力化を図ることができる。このことは、携帯電話など小型の電子機器に搭載するシステムとして有効である。
【００２５】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る音声出力装置の構成を示すブロック図である。なお、図２において、先の図１１に示した従来の音声出力装置及び図１に示した実施の形態１の音声出力装置と同一の構成を有する部分については同一の参照符号を付けている。
【００２６】
図２において、本実施の形態の音声出力装置は、デジタル入力信号Ｓｄｉの補間データを演算により作成し、作成した補間データをデジタル入力信号Ｓｄｉに挿入し出力するデジタルフィルタ１と、デジタルフィルタ１より出力された信号の量子化雑音に微分特性をもたせ、信号帯域内のノイズを低下させるノイズシェーパ２と、ノイズシェーパ２の出力をアナログ信号に変換する例えば１ｂｉｔＤＡＣ（デジタル／アナログ・コンバータ）３と、１ｂｉｔＤＡＣ３の出力信号の帯域を制限するポストフィルタ４と、ポストフィルタ４の出力信号を増幅する出力アンプ５と、デジタル入力信号Ｓｄｉの振幅情報を演算し出力する振幅検知回路１２と、振幅検知回路１２から出力される信号振幅の大きさを示す情報によって出力アンプ５のバイアス電流量を制御するバイアス電流設定回路１１と、で構成される。
【００２７】
本実施の形態では、入力信号としてディジタル信号を扱うことから、振幅検知回路１２はデジタル回路で構成されることになる。振幅検知回路１２で検知されたデジタル入力信号Ｓｄｉの信号振幅値により、バイアス電流設定回路１１が出力アンプ５のバイアス電流を制御する。特に無信号時や小信号振幅時にバイアス電流を増やすことで、出力アンプ５のサーマルノイズを低下させることができる。
【００２８】
このように本実施の形態によれば、振幅検知回路１２に入力されるデジタル入力信号Ｓｄｉの信号振幅の大きさにより、出力アンプ５のバイアス電流を変更するようにした。特に無信号時や小信号振幅時にバイアス電流を増やすので、出力アンプ５のサーマルノイズを低下させることができる。
【００２９】
なお、本実施の形態において、振幅検知回路１２に入力する信号はデジタルフィルタ１の出力やノイズシェーパ２の出力でも構わない。
【００３０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３に係る音声出力装置の構成を示すブロック図である。なお、図３において、先の図１１に示した従来の音声出力装置及び図１に示した実施の形態１の音声出力装置と同一の構成を有する部分については同一の参照符号を付けている。
【００３１】
本実施の形態の音声出力装置は、振幅検知回路１３で出力アンプ５の出力信号を例えば信号振幅に比例した直流電圧に変換し、その直流電圧値でバイアス電流設定回路１１が出力アンプ５のバイアス電流を制御する構成としたものである。特に振幅検知回路１３は、出力アンプ５の出力が無信号時や小信号振幅時にバイアス電流を増やす。なお、振幅検知回路１３は出力アンプ５の出力信号を扱うことから、アナログ回路で構成されることになる。
【００３２】
このように本実施の形態によれば、出力アンプ５のアナログ出力信号を振幅検知回路１３に入力し、そのアナログ出力信号の振幅の大きさにより、出力アンプ５のバイアス電流を変更するようにした。特に無信号時や小信号振幅時にバイアス電流を増やすので、出力アンプ５のサーマルノイズを低下させることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態において、振幅検知回路１３に入力する信号は、ポストフィルタ４の出力信号や１ｂｉｔＤＡＣ３の出力信号であっても構わない。
また、本実施の形態において、ポストフィルタ４より出力側にある回路即ち出力アンプ５、振幅検知回路１３及びバイアス電流設定回路１１を取り出して音声出力装置を構成してもよい。
【００３４】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４に係る音声出力装置の構成を示すブロック図である。なお、図２に示した実施の形態２と同一の構成を有する部分については同一の参照符号を付けている。
【００３５】
図４に示すように、本実施の形態の音声出力装置は、振幅検知回路１４からの信号振幅情報よりサンプリング周波数設定回路１５がノイズシェーパ２のクロック周波数、及びデジタルフィルタ１のデータ補間の数を制御する。入力されるデジタル信号の信号振幅が小さくなると、サンプリング周波数設定回路１５は、ノイズシェーパ２のクロック周波数を例えば２倍に設定し、また同時にデジタルフィルタ１にてデータ補間処理を実行させて、サンプリング周波数が２倍のデータをノイズシェーパ２に入力させる。
【００３６】
ここで、図５に上記動作によるノイズ特性の変化を示す。この図において、ａは信号成分であり、Ａ〜Ｂは信号帯域である。
まず、通常信号振幅が大きな場合は、ノイズシェーパ２のクロック周波数を例えば２倍オーバーサンプリングに対応するｆｓに設定する。また、デジタルフィルタ１については、デジタル入力信号Ｓｄｉのデータの間に補間データを１つずつ挿入し、サンプリング周波数が２倍となるようにする。このとき、ノイズシェーパ２の出力信号のノイズ成分は図中のｂで示す曲線のような微分特性となる。
【００３７】
デジタル入力信号Ｓｄｉの信号振幅が小さくなったとき、ノイズシェーパ２のクロック周波数を例えば８倍オーバーサンプリングに対応するｆｓ’に設定し、同時にデジタルフィルタ１については、デジタル入力信号Ｓｄｉのデータ間に演算によって得られた補間データを７個挿入し、サンプリング周波数を８倍に増加させる。このとき、ノイズシェーパ２の出力信号のノイズ成分は図中のｂ’で示す曲線のようになり、信号帯域であるＡ〜Ｂの周波数帯域ではノイズ成分は低下していることが分かる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、デジタル入力信号Ｓｄｉの信号振幅が小さくなると、ノイズシェーパ２のクロック周波数とデジタルフィルタ１の補間データ数を増加させるようにした。したがって、無信号時や小信号振幅時にノイズシェーパ２のクロック周波数とデジタルフィルタ１の補間データ数を増加させることにより、量子化ノイズのピークがより高周波へ移動するので、信号帯域のノイズフロアを減少させることができる。これにより、無信号時や小信号振幅時にノイズを低減させることができる。また、通常動作時は、遅いクロック周波数で動作しており、無音時にのみ内部回路のクロック周波数を上げるので、常に無音時に相当するクロック周波数で動作させる場合に比べて、回路の低消費電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効である。
【００３９】
なお、実施の形態２又は実施の形態３を組み合わせて構成するこもできることは言うまでもない。
【００４０】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５に係る音声出力装置の構成図を示すブロック図である。ここで、先の図１に示した実施の形態１の音声出力装置と図２に示した実施の形態２の音声出力装置と同一の構成を有する部分については同一の参照符号を付けている。
【００４１】
図６に示すように、本実施の形態の音声出力装置は、振幅検知回路１６がデジタル入力信号Ｓｄｉの無音区間を検知し、無音時に出力アンプ１７の内部回路がハイパス・フィルタとして働くように内部の回路を切り替えるようにしたものである。
【００４２】
ここで、図７に出力アンプ１７に対応する回路の一例を示す。図７において、通常動作中（無音時でないとき）は、切替えスイッチＳ１及びＳ２はａ側に切り替えられている。また、スイッチＳ３は開いた状態となる。このような状態のとき、この回路は、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４とオペアンプ１８で構成された増幅率がＲ２／Ｒ３の反転増幅器となる。
【００４３】
これに対して、無音時は、切替えスイッチＳ１及びＳ２はｂ側に切り替えられる。また、スイッチＳ３は閉じた状態となる。このような状態のとき、この回路は、容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と抵抗Ｒ１、Ｒ２とオペアンプ１８を用いた多重帰還型ハイパス・フィルタ回路となる。このハイパス・フィルタのカットオフ周波数は、１／２π√（Ｒ１・Ｒ２・Ｃ２・Ｃ３）で表すことができる。抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値と容量Ｃ２、Ｃ３の容量値については、カットオフ周波数が可聴帯域のゲインを十分に下げられるような値になるように選ぶ。
【００４４】
次に、図８に切替えスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の切り替えタイミングを示す。（１）は反転増幅器から多重帰還型ハイパス・フィルタ回路に切り替える場合の各スイッチの切り替えタイミングを示しており、（２）は、多重帰還型ハイパス・フィルタから反転増幅器に切り替える場合の各スイッチの切り替えタイミングを示している。無音時、または、小信号振幅時に反転増幅器から多重帰還型ハイパス・フィルタ回路に切り替える場合は、まず、スイッチＳ３を時間Ａで閉じる。このとき、スイッチの切り替えによって発生する瞬間的なノイズは、オペンプ１８の出力に接続される容量Ｃ３によって緩和される。
【００４５】
次いで、時間Ｂで切替えスイッチＳ１、Ｓ２をｂ側に切り替える。このときスイッチの切り替えによって発生する瞬間的なノイズは容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３によって緩和される。逆に、信号振幅が大きくなり、多重帰還型ハイパス・フィルタ回路から反転増幅器に切り替える場合は、まず、切替えスイッチＳ１、Ｓ２を時間Ｃでａ側に接続する。このとき、スイッチの切り替えに伴って発生するノイズは信号経路に接続されている容量Ｃ３により緩和される。
【００４６】
次いで、時間Ｄで切替えスイッチＳ３を開く。このとき、信号経路に接続される容量は無くなるので、切替えスイッチＳ３の切り替えに伴うノイズは容量によっては緩和されない。しかし、切替えスイッチＳ３をオープンに切り替える時間Ｄは、すでに経路の信号振幅が比較的大きくなっているときであり、スイッチの切り替えに伴うノイズは、ある程度は信号に埋もれて気にならなくなる。
【００４７】
このように、無音時に出力アンプ１７をハイパス・フィルタに切り替えるので、無音時の可聴帯域のノイズを低減することができ、さらに切替えスイッチのタイミングを工夫することによって、切替えスイッチの切り替え時に発生するノイズを緩和できることが分かる。
【００４８】
このように本実施の形態によれば、無信号時や小信号振幅時に出力アンプ１７をハイパス・フィルタに切り替えるので、可聴帯域のゲインを下げて可聴帯域のノイズを低減させることができる。さらに、ハイパス・フィルタを、容量を用いた回路にすることで、回路の切り替えに伴うスイッチングノイズの大きさを、単に出力アンプのゲインを変化させる方法に比べて低減させることができる。これは、回路中に容量があれば、その容量に電荷をチャージするのに時間がかかるので、スイッチングノイズのような瞬間的に発生するノイズの大きさを緩和することができることによる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態２から実施の形態４のいずれか１つと組み合わせて構成することも可能であることは言うまでもない。
【００５０】
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６に係る音声出力装置の構成を示すブロック図である。なお、図９において、先の図６に示した実施の形態５の音声出力装置と同一の構成を有する部分については同一の参照符号を付けている。
【００５１】
本実施の形態の音声出力装置は、振幅検知回路１９からの情報により、無信号時や小信号振幅時に出力アンプ１７がハイパス・フィルタとして働くように出力アンプ１７の内部の回路を切り替えるとともに、デジタルフィルタ１にハイパス・フィルタの逆特性を持たせるようにしたものである。
【００５２】
ここで、図１０に、出力アンプ１７がハイパス・フィルタに切り替わったときのゲインの周波数特性と、このハイパス・フィルタの逆の特性を持たせたデジタルフィルタ１のゲインの周波数特性を示す。（１）は、出力アンプ１７がハイパス・フィルタに切り替わったときの周波数特性である。Ａ〜Ｂが可聴帯域であり、この範囲のゲインが十分に下げられるようにカットオフ周波数ｆｃを決定する。
【００５３】
（２）は、デジタルフィルタ１の特性であり、（１）に示したハイパス・フィルタの逆の特性を持たせている。こうすることで音声出力装置全体としては、（３）に示すように、入力信号と同じゲインの信号が出力されることとなる。入力信号が小さいときはデジタルフィルタ１によって可聴帯域の周波数のゲインを上げておき、ノイズシェーパ２、１ｂｉｔＤＡＣ３、ポストフィルタ４を経た後、内部回路の切り替えによってハイパス・フィルタになっている出力アンプ１７でゲインを下げるように動作させる。
【００５４】
このような構成により、デジタルフィルタ１からポストフィルタ４までの経路で発生する可聴帯域のノイズは、出力アンプ１７のハイパス・フィルタで減衰させることができ、信号のゲインは入力と出力とで変わらないことが分かる。
【００５５】
このように本実施の形態の音声出力装置は、無信号時や小信号振幅時に出力アンプ１７をハイパス・フィルタに切り替えるとともに、デジタルフィルタ１にハイパス・フィルタの逆特性を持たせるようにした。
【００５６】
したがって、無信号時や小信号振幅時に出力アンプ１７をハイパス・フィルタに切り替え、同時にＤ／Ａコンバータ３に入力されるデジタルデータにハイパス・フィルタの逆の特性を持たせることにより、Ｄ／Ａコンバータ３に入力される信号を一度増幅し、Ｄ／Ａ変換後でハイパス・フィルタによって減衰するので、信号振幅を入力信号と同等に保ったまま、Ｄ／Ａコンバータ３以降のアナログ回路で発生するノイズをハイパス・フィルタによって減衰させることができる。
【００５７】
なお、上述した実施の形態２から実施の形態５のいずれか１つと組み合わせて構成することも可能であることは言うまでもない。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明の音声出力装置によれば、入力信号の信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に増幅手段に流すバイアス電流の値を増加させるようにしたので、増幅手段のサーマルノイズを削減することができ、無信号時や小信号振幅時のノイズを低減させることができる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号振幅が小さいときにのみ電流を増加させるので、システム全体としては、低消費電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効である。
【００５９】
請求項２に係る発明の音声出力装置によれば、デジタル入力信号の信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に増幅手段に流すバイアス電流の値を増加させるようにしたので、増幅手段のサーマルノイズを削減することができ、無信号時や小信号振幅時のノイズを低減させることができる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号振幅が小さいときにのみ電流を増加させるので、システム全体としては、低消費電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効である。
【００６０】
請求項３に係る発明の音声出力装置によれば、増幅手段の出力信号の信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に増幅手段に流すバイアス電流の値を増加させるようにしたので、増幅手段のサーマルノイズを削減することができ、無信号時や小信号振幅時のノイズを低減させることができる。また、通常動作時は電流を絞り、無信号時や信号振幅が小さいときにのみ電流を増加させるので、システム全体としては、低消費電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効である。
【００６１】
請求項４に係る発明の音声出力装置によれば、デジタル入力信号の信号振幅より無信号時又は小信号振幅時にノイズシェーパのクロック周波数とデジタルフィルタの補間データ数を増加させるようにしたので、量子化ノイズのピークがより高周波へ移動することから、信号帯域のノイズフロアを減少させることができ、無信号時や小信号振幅時にノイズを低減させることができる。また、通常動作時は、遅いクロック周波数で動作しており、無音時にのみ内部回路のクロック周波数を上げるので、常に無音時に相当するクロック周波数で動作させる場合に比べて、回路の低消費電力化を図ることができ、携帯電話などに搭載するシステムとして有効である。
【００６２】
請求項５に係る発明の音声出力装置によれば、入力信号の信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に増幅手段をハイパス・フィルタに切り替えるようにしたので、可聴帯域のゲインを下げて可聴帯域のノイズを低減させることができる。さらに、ハイパス・フィルタを、容量を用いた回路にすることで、回路の切り替えに伴うスイッチングノイズの大きさを、単にゲインアンプのゲインを変化させる方法に比べて低減させることができる。これは、回路中に容量があれば、その容量に電荷をチャージするのに時間がかかるので、スイッチングノイズのような瞬間的に発生するノイズの大きさを緩和することができることによる。
【００６３】
請求項６に係る発明の音声出力装置によれば、無信号時又は小信号振幅時に増幅手段をハイパス・フィルタに切り替えるとともにＤ／Ａ変換手段に入力されるデジタル信号にハイパスフィルタの逆の特性を持たせるようにしたので、Ｄ／Ａ変換手段に入力される信号を一度増幅し、Ｄ／Ａ変換後でハイパス・フィルタによって減衰することから、信号振幅を入力信号と同等に保ったままＤ／Ａ変換手段以降のアナログ回路で発生するノイズをハイパス・フィルタによって減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る音声出力装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態２に係る音声出力装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施の形態３に係る音声出力装置の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の実施の形態４に係る音声出力装置の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の実施の形態４に係る音声出力装置のノイズシェーパのノイズ特性を説明するための図。
【図６】本発明の実施の形態５に係る音声出力装置の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施の形態５に係る音声出力装置の出力アンプの回路を説明するための図。
【図８】本発明の実施の形態５に係る音声出力装置の出力アンプの切替えスイッチの切り替えタイミングを説明するための図。
【図９】本発明の実施の形態６に係る音声出力装置の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る音声出力装置の内部回路をハイパス・フィルタに切り替えた出力アンプの周波数特性と、デジタルフィルタの周波数特性と、経路全体の周波数特性を説明するための図。
【図１１】従来の音声出力装置（特にＰＣＭコーディックとして用いた場合）の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１デジタルフィルタ
２ノイズシェーパ
３１ｂｉｔＤＡＣ
４ポストフィルタ
５、１７出力アンプ
１０、１２、１３、１４、１６、１９振幅検知回路
１１バイアス電流設定回路
１５サンプリング周波数設定回路
１８オペアンプ
Ｒ１〜Ｒ３抵抗
Ｃ１〜Ｃ３コンデンサ
Ｓ１〜Ｓ３切替えスイッチ

Claims

デジタル入力信号の補間データを演算により作成し、作成した補間データを前記デジタル入力信号に挿入するデジタルフィルタと、前記デジタルフィルタから出力された信号の量子化雑音に微分特性を持たせ、信号帯域内のノイズを低下させるノイズシェーパと、前記デジタル入力信号の信号振幅を検知する振幅検知手段と、前記振幅検知手段にて検知された信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に前記ノイズシェーパのクロック周波数と前記デジタルフィルタの補間データ数を増加させるサンプリング周波数設定手段と、を具備することを特徴とする音声出力装置。
ハイパス・フィルタ機能と増幅機能とを有し、入力信号を増幅する増幅手段と、前記入力信号の信号振幅を検知し、検知した信号振幅より無信号時又は小信号振幅時に前記増幅手段をハイパス・フィルタに切り替える振幅検知手段と、を具備することを特徴とする音声出力装置。
デジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段を具備し、前記増幅手段が、前記Ｄ／Ａ変換手段の出力信号を増幅し、前記振幅検知手段が、無信号時又は小信号振幅時に前記増幅手段をハイパス・フィルタに切り替えるとともに前記Ｄ／Ａ変換手段に入力される前記デジタル信号に前記ハイパスフィルタの逆の特性を持たせることを特徴とする請求項２記載の音声出力装置。