JP4076373B2 - 音声出力装置を有する電子装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、起動時及び停止時のポップ音を低減した、音声出力装置を有する電子装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
音声出力装置を有する電子装置では、耳に不快なポップ音(いわゆる、ボツ音)の発生を防止する(或いは低減する)ために、その出力増幅回路のバイアスを、起動時にある時定数をもって緩やかに立ち上げ、或いは停止時にある時定数をもって緩やかに立ち下げるように構成されている。
【0003】
そして、その音声出力装置が、複数の出力増幅回路をもつ場合でも、それら複数の出力増幅回路を同時に起動或いは停止するもの(例えば、従前のCDプレイヤーや、MDプレイヤーなど)では、1つの時定数回路で共通にそれらのバイアスを立ち上げ、或いは立ち下げることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数の出力増幅回路を、独立して個別に起動或いは停止制御する音声出力装置を有する電子装置では、1つの時定数回路で共通に制御することはできず、各出力増幅回路に対応してそれぞれ時定数回路を必要とする。
【0005】
携帯電話を例に挙げると、例えば、イヤホン用、背面スピーカ用、受話レシーバ用、外部出力用の4つの出力増幅回路を備えている。携帯電話では、電池を電源として用いるから、消費電力をできるだけ低減して、長寿命化を計ることが望まれる。したがって、使用する出力増幅回路のみを動作させ、その時点で使用しない出力増幅回路は停止させるように構成される。このために、複数の出力増幅回路を、ポップ音を発生させることなく、独立して個別に起動・停止することができるように、それぞれ出力増幅回路に対応して時定数回路を設けることになる。
【0006】
それら時定数回路は、ぞれぞれコンデンサと充放電回路を必要とする。そして、これらの出力増幅回路はICチップに作り込まれるから、特に複数のコンデンサを出力増幅回路に対応して設けるために大きな面積を必要とし、ICチップの小型化の障害となってしまう。また、そのコンデンサをICチップの外付けとする場合には、余分の外部ピンを必要とし、さらにそのコンデンサを取り付けるためのスペースを必要とする。
【0007】
そこで、本発明は、1つの時定数回路を用いて、ポップ音を発生させることなく、複数の出力増幅回路を独立して個別に起動・停止することが可能な、音声出力装置を有する電子装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の音声出力装置を有する電子装置は、音声入力信号がそれぞれ入力され、帰還抵抗を有する、複数の差動型の出力増幅回路と、コンデンサと充放電回路を有し、充放電指令信号に応じて前記コンデンサを充電或いは放電し、そのコンデンサの充電電圧或いはそれに関連した電圧(以下、充電電圧)を出力する、共通の時定数回路と、前記充電電圧が入力され、この充電電圧の増加につれて増加する第1方向電圧と、充電電圧の増加につれて減少する第2方向電圧とを出力する、共通の電流指令回路と、前記第1方向電圧、前記第2方向電圧及び、第1方向電流選択信号、第2方向電流選択信号が入力され、前記第1方向電圧に応じた電流、前記第2方向電圧に応じた電流、前記第1方向電圧に応じた電流と前記第2方向電圧に応じた電流との和の電流、或いは零電流のいずれかを、選択的に出力する、複数の電流制御回路とを備え、前記複数の電流制御回路から出力される電流を、それぞれ対応する前記出力増幅回路に供給することを特徴とする。
【0009】
請求項2の音声出力装置を有する電子装置は、請求項1に記載の音声出力装置を有する電子装置において、前記共通の電流指令回路は、トランジスタ差動増幅回路を含み、一方のトランジスタの制御信号として前記充電電圧が入力され、他方のトランジスタの制御信号として所定の参照電圧が入力されることを特徴とする。
【0010】
請求項3の音声出力装置を有する電子装置は、請求項1に記載の音声出力装置を有する電子装置において、前記複数の電流制御回路の各々は、前記第1方向電流選択信号によりオンする第1方向選択スイッチと前記第1方向電圧に応じた電流を流すための第1方向電流制御素子との直列接続回路及び、前記第2方向電流選択信号によりオンする第2方向選択スイッチと前記第2方向電圧に応じた電流を流すための第2方向電流制御素子との直列接続回路が、並列に接続されていることを特徴とする。
【0011】
本発明の音声出力装置を有する電子装置によれば、各出力増幅回路の現在状態とコンデンサの現在の充電状態(即ち、高電圧或いは低電圧)に基づき、当該出力増幅回路の現在状態を変更するか否かに応じて、第1方向選択スイッチと第2方向選択スイッチとを選択した上で、時定数回路の状態を緩やかに反転する。これにより、1つまたは複数の所望の出力増幅回路のみを、1つの時定数回路を用いて、ポップ音を発生させることなく、独立して個別に起動・停止することができる。
【0012】
また、共通の電流指令回路に、充電電圧とこの基準電圧とにより制御されるトランジスタ差動増幅回路を用いているから、充電電圧の増加につれて増加する第1方向電圧と、充電電圧の増加につれて減少する第2方向電圧とを容易にかつ正確に形成することができる。
【0013】
また、第1方向電流制御素子と第1方向選択スイッチとの直列回路と、第2方向電流制御素子と第2方向選択スイッチとの直列回路とを並列に接続し、第1方向選択スイッチ及び第2方向スイッチのオン・オフを制御するから、各々の出力増幅回路のバイアスを決定する電流変化を、個々に独立して容易に制御することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の音声出力装置を有する電子装置の実施の形態について説明する。なお、本発明において、「音声」は、音、音響を意味するものである。
【0015】
図1は、本発明の実施の形態に係る、電子装置の音声出力装置の全体構成を示す図である。また、図2は、図1中の電流制御回路の構成を示す図であり、また図3は、図1中の出力増幅回路の構成を示す図である。
【0016】
図1において、音声出力装置は、それぞれ音声入力信号sig−1〜sig−nを増幅して、出力信号Vo1〜Vonを出力する、複数の出力増幅回路10−1〜10−nを備えている。これら出力増幅回路10−1〜10−nは、それぞれ所定のバイアス電圧で動作する。
【0017】
これらの出力増幅回路10−1〜10−nの起動及び停止を、ポップ音を発生させることなく、個々に独立して行うことができるようにするために、共通の時定数回路20、共通のリミッタ回路25、共通の電流指令回路30と、出力増幅回路10−1〜10−nにそれぞれ対応して設けられる電流制御回路40−1〜40−nが、相互に連携して設けられている。
【0018】
これらの各構成回路からなる音声出力装置はICに構成される。全ての構成回路を1つのICチップに作り込んでも良く、また各構成要素毎に或いはその組み合わせにより複数のICチップを構成しても良い。
【0019】
時定数回路20は、充放電用のコンデンサCpと、電源電圧VccとコンデンサCpの一端との間にスイッチ21と電流値Iの定電流源22とが直列に接続されている。また、コンデンサの一端と他端(グランドに接続されている)との間に、方向制御信号dirによりオン或いはオフされるP型MOSトランジスタ(以下、P型トランジスタ)Q23と電流値2Iの定電流源24とが直列に接続されている。スイッチ21はこの音声出力装置が使用される間は常にオンされている。
【0020】
この時定数回路20では、方向制御信号dirが高レベル(以下、Hレベル)でP型トランジスタQ23がオフの時には、コンデンサCpは定電流Iで充電されるから、その充電電圧Vcpは直線的に上昇する。逆に、方向制御信号dirが低レベル(以下、Lレベル)でP型トランジスタQ23がオンの時には、コンデンサCpは定電流I(=2I−I)で放電されるから、その充電電圧Vcpは直線的に下降する。また、コンデンサCpは、ICチップに内蔵させることなく、外付けのコンデンサとしても良い。
【0021】
リミッタ回路25は、充電電圧Vcpの上限を上限値Vhに、その下限を下限値Vlに制限する電圧制限回路である。その上下限値Vh、Vlは、次段の電流指令回路30のダイナミックレンジに合わせて設定される。なお、このリミッタ回路25は、時定数回路20の一部として構成してもよい。
【0022】
電流指令回路30は、充電電圧Vcpがゲートに制御信号として入力されるN型MOSトランジスタ(以下、N型トランジスタ)Q31と、所定の参照電圧(以下、バイアス電圧)Vbがゲートにバイアスとして入力されるN型トランジスタQ32とを含み、それらのソース同士が接続されて、所定の電流を流すための定電流源32に接続されている。
【0023】
これらのN型トランジスタQ31、Q32は、トランジスタ差動対を構成しており、バイアス電圧Vbは充電電圧Vcpの上限値Vhと下限値Vlとの中間値になるように設定される。
【0024】
また、N型トランジスタQ31のドレインは、ゲートとドレインが接続されたP型トランジスタQ33を介して電源電圧Vccに接続される。また、N型トランジスタQ32のドレインは、ゲートとドレインが接続されたP型トランジスタQ34を介して電源電圧Vccに接続される。なお、これらP型トランジスタQ33、Q34に代えて、それぞれ抵抗を用いることができる。
【0025】
この電流指令回路30からは、充電電圧Vcpの増加につれて減少する第2方向電圧(以下、正方向電流指令信号)Vcfが、N型トランジスタQ31のドレインから出力され、また、充電電圧Vcpの増加につれて増加する第1方向電圧(以下、逆方向電流指令信号)Vcrが、N型トランジスタQ32のドレインから出力される。
【0026】
電流制御回路40−1〜40−nは、複数の出力増幅回路10−1〜10−nにそれぞれ対応して設けられる。そして、これら複数の電流制御回路40−1〜40−nには、正方向電流指令信号Vcf及び逆方向電流指令信号Vcrが共通に入力されるとともに、正方向電流選択信号ct−1f〜ct−nf及び逆方向電流選択信号ct−1r〜ct−nrがそれぞれ個別に入力される。
【0027】
図2は、電流制御回路40−1の構成を示す図であり、他の電流制御回路40−2〜40−nについても同様である。
【0028】
図2において、正方向電流指令信号Vcfがゲートに印加され、正方向電流制御素子として機能するP型トランジスタQ41と、正方向電流選択信号ct−1fがゲートに印加され、正方向選択スイッチとしてオン或いはオフされるP型トランジスタQ43とが直列接続される。この直列接続回路には、P型トランジスタQ43がオンしているときに、正方向電流指令信号Vcfに応じてP型トランジスタQ41の導通度が制御され、指令信号Vcfに見合った電流が流れる。
【0029】
また、逆方向電流指令信号Vcrがゲートに印加され、逆方向電流制御素子として機能するP型トランジスタQ42と、逆方向電流選択信号ct−1rがゲートに印加され、逆方向選択スイッチとしてオン或いはオフされるP型トランジスタQ44とが直列接続される。この直列接続回路には、P型トランジスタQ44がオンしているときに、逆方向電流指令信号Vcrに応じてP型トランジスタQ42の導通度が制御され、指令信号Vcrに見合った電流が流れる。
【0030】
これらの2つの直列接続回路が並列接続され、合成した電流iが次段の出力増幅回路10−1に供給される。
【0031】
したがって、電流制御回路40−1からは、正方向電流指令信号Vcf、逆方向電流指令信号Vcrの大きさ、及び正方向電流選択信号ct−1f、逆方向電流選択信号ct−1rの有無(Lレベル/Hレベル)に応じて、前記正方向電流指令信号Vcfに応じた電流、前記逆方向電流指令信号Vcrに応じた電流、前記正方向電流指令信号Vcfに応じた電流と前記逆方向電流指令信号Vcrに応じた電流との和の電流、或いは零電流のいずれかの電流iが、選択的に出力される。
【0032】
図3は、出力増幅回路10−1の構成を示す図であり、他の出力増幅回路10−2〜10−nについても同様である。
【0033】
図3において、演算増幅器OPの非反転入力端子(+)に基準電圧Vcomが印加され、その反転入力端子(−)にスイッチ11及び入力抵抗12を介して音声入力信号sig−1が入力される。このスイッチ11は、音声入力信号sig−1を増幅して出力するときにオンされる。また、演算増幅器OPの反転入力端子(−)とその出力端子間に抵抗値Rfの帰還抵抗13が接続される。
【0034】
そして、演算増幅器OPの反転入力端子(−)に、電流制御回路40−1からの電流iが入力され、この電流iは帰還抵抗13を通って演算増幅器OPの出力端子に流れ込む。
【0035】
演算増幅器OPは、反転入力端子(−)の電圧が、非反転入力端子(+)に印加される基準電圧Vcomと等しくなるように作用する。したがって、その出力電圧(即ち、バイアス電圧)Vo1は、基準電圧Vcomから帰還抵抗13による電圧降下を差し引いた値になる。即ち、Vo1=Vcom−i・Rf。なお、実際には、出力電圧は、その直流電圧に音声入力信号sig.1が増幅された信号が重畳されたものとなるが、以下の説明では交流分(即ち、音声信号)については特に言及しない。
【0036】
この出力増幅回路10−1の起動時及び停止時の動作を、図4を参照して、さらに説明する。図4(a)は電流iの変化を示し、同図(b)は出力電圧Vo1の変化を示している。
【0037】
まず、出力増幅回路10−1は、増幅動作中には、所定の出力電圧(この例では基準電圧Vcom)をバイアスとして動作するから、そのために図4(a)の時点t1以前のように、電流iは零である。
【0038】
出力増幅回路10−1を停止させるときには、図4(a)の時点t1のように、電流iを零から緩やかに増加させて、出力電圧Vo1を緩やかに減少させる。電流iと帰還抵抗値Rfとの積が基準電圧Vcomに等しくなった時点t2で出力電圧Vo1は零になる。これにより、出力増幅回路10−1は動作が停止となる。動作停止中は、その電流iが維持される。
【0039】
また、出力増幅回路10−1を起動させるときには、図4(a)の時点t3のように、電流iを動作停止中の所定値(=Vcom/Rf)から緩やかに減少させて、出力電圧Vo1を緩やかに増加させる。電流iが零になった時点t4で出力電圧Vo1は基準電圧Vcomになる。これにより、出力増幅回路10−1は起動が完了し、動作中になる。この動作中に、スイッチ11をオンして音声入力信号sig−1を増幅して、出力する。動作中においては、その電流iは零に維持される。
【0040】
このように、出力増幅回路10−1を停止させるときには電流iを徐々に増加させ、起動させるときには逆に電流iを徐々に減少させる。そして、出力電圧Vo1が零の停止時に、出力増幅回路10−1の電源のオン・オフを行う。このようにして、起動時及び停止時のポップ音の発生を防止する。
【0041】
以上のように構成される、本発明の音声出力装置を有する電子装置の動作を、図5の状態遷移図及び、図6の状態遷移時の制御条件を示す図も参照して、説明する。
【0042】
本発明では、複数の出力増幅回路10−1〜10−nを有し、それらの出力増幅回路がそれぞれ任意に動作状態或いは停止状態にあり、しかもその状態を独立して個別に、変更する。そして、その状態変更時に、全ての出力増幅回路10−1〜10−nにおいて、ポップ音を発生させない。
【0043】
そのために、各出力増幅回路10−1〜10−nは、電流制御回路40−1〜40−n及び時定数回路20の制御条件との関係で、図5のように、次の4つのステートA〜Dのいずれかにある。
【0044】
ステートAでは、充電電圧Vcpが高電圧Vhで、出力電圧Vo1が零電圧0である。ステートBでは、充電電圧Vcpが低電圧Vlで、出力電圧Vo1が零電圧0である。ステートCでは、充電電圧Vcpが高電圧Vhで、出力電圧Vo1が基準電圧Vcomである。ステートDでは、充電電圧Vcpが低電圧Vlで、出力電圧Vo1が基準電圧Vcomである。即ち、ステートA、Bでは、出力増幅回路10−1〜10−nは停止中であり、ステートC、Dでは、出力増幅回路10−1〜10−nは動作中である。
【0045】
それらのステート間での遷移は、ステートAとステートB間、ステートAとステートD間、ステートBとステートC間、及びステートCとステートD間で、双方向に可能である。
【0046】
各ステートA〜D間での状態遷移時に、方向制御信号dir及び正方向電流選択信号ct−1f〜ct−nf、逆方向電流選択信号ct−1r〜ct−nrの採り得る組み合わせを、出力増幅回路10−1に対する場合を例にして、図6に示している。
【0047】
この図6で、状態遷移の方向は矢印で示している(例えば、A→Bは、ステートAからステートBへの状態遷移を示す)。方向制御信号dirが「L」/「H」は、方向制御用のP型トランジスタQ23がオン/オフすることを示している。また、正方向電流選択信号ct−1fと逆方向電流選択信号ct−1rが「L」/「H」は、正方向選択スイッチQ43と逆方向選択スイッチQ44がオン/オフすることを示している。なお、正方向選択スイッチQ43と逆方向選択スイッチQ44も、P型トランジスタであるから、論理が反転している。
【0048】
図6の状態遷移時の制御条件に示されるように、所望の状態遷移に合わせて、方向制御信号dir及び正方向電流選択信号ct−1f〜ct−nf、逆方向電流選択信号ct−1r〜ct−nrを選択して設定する。これにより、任意の1つまたは複数の所望の出力増幅回路のみを、その他の出力増幅回路に影響を与えることなく、1つの時定数回路を用いて、ポップ音を発生させることなく、独立して個別に起動・停止することができる。
【0049】
この遷移動作について、出力増幅回路10−1を例として、具体的に説明する。まず、ステートAからステートDに遷移させる場合を想定する。この場合、遷移前のステートAでは、充電電圧Vcpは高電圧Vhであり、正方向電流指令信号Vcfは低レベルにあり、正方向選択信号ct−1fがLレベルにあるから、所定の電流iが流れている。この結果、出力電圧Vo1は零電位0にある。
【0050】
この状態で、正方向選択信号ct−1fをLレベルのまま、逆方向選択信号ct−1rをHレベルにして、方向制御信号dirをLレベルにしてP型トランジスタQ23をオンする。これにより、充電電圧Vcpは緩やかに低下していき、正方向電流指令信号Vcfは緩やかに上昇するから、電流iは小さくなっていく。この結果、出力電圧Vo1は、緩やかに上昇し、電流iが零になった時に基準電圧Vcomになる。
【0051】
次に、ステートAからステートBに遷移させる場合を想定する。この事例は、当該出力増幅回路10−1は停止のままとするが、他の出力増幅回路を起動或いは停止させるために充電電圧Vcpを高電圧Vhから定電圧Vlに変更する場合に発生する。
【0052】
この場合、遷移前のステートAから、正方向選択信号ct−1fをLレベルにしたままで、逆方向選択信号ct−1rもLレベルにして、方向制御信号dirをLレベルにしてP型トランジスタQ23をオンする。これにより、充電電圧Vcpは緩やかに低下していき、正方向電流指令信号Vcfは緩やかに上昇し、逆方向電流指令信号Vcrは緩やかに低下するから、両経路の合計の電流iは一定値を保つように動作する。この結果、出力電圧Vo1は変化することなく、零電位0のままである。
【0053】
したがって、他の出力増幅回路の起動或いは停止のために充電電圧Vcpを変化させても、当該出力増幅回路10−1はそれに影響されることなく停止のままとすることができる。
【0054】
また、箇々の説明は省略するが、動作中のステートCから停止のステートBに移行することも可能であり、さらに動作中のステートCから動作中のステートDに移行することも可能である。これらは、図6の状態遷移時の制御条件にしたがって、各ステートA〜D間で遷移を行うことができる。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、各出力増幅回路の現在状態とコンデンサの現在の充電状態(即ち、高電圧或いは低電圧)に基づき、当該出力増幅回路の現在状態を変更するか否かに応じて、第1方向選択スイッチと第2方向選択スイッチとを選択した上で、時定数回路の状態を緩やかに反転する。これにより、1つまたは複数の所望の出力増幅回路のみを、1つの時定数回路を用いて、ポップ音を発生させることなく、独立して個別に起動・停止することができる。
【0056】
また、共通の電流指令回路に、充電電圧とこの基準電圧とにより制御されるトランジスタ差動増幅回路を用いているから、充電電圧の増加につれて増加する第1方向電圧と、充電電圧の増加につれて減少する第2方向電圧とを容易にかつ正確に形成することができる。
【0057】
また、第1方向電流制御素子と第1方向選択スイッチとの直列回路と、第2方向電流制御素子と第2方向選択スイッチとの直列回路とを並列に接続し、第1方向選択スイッチ及び第2方向スイッチのオン・オフを制御するから、各々の出力増幅回路のバイアスを決定する電流変化を、個々に独立して容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る、電子装置の音声出力装置の全体構成を示す図。
【図2】本発明に係る、電流制御回路の構成を示す図。
【図3】本発明に係る、出力増幅回路の構成を示す図。
【図4】出力増幅回路の起動時及び停止時の電流i、出力電圧Vo1の変化を示ず図。
【図5】本発明に係る、状態遷移を示す図。
【図6】本発明に係る、状態遷移時の制御条件を示す図。
【符号の説明】
10−1〜10−n 出力増幅回路
OP 演算増幅器
11 スイッチ
12 入力抵抗
13 帰還抵抗
20 時定数回路
Cp 充放電用コンデンサ
21 スイッチ
22、24、32 定電流源
Q23、Q33、Q34、Q41〜Q44 P型トランジスタ
Q31、Q32 N型トランジスタ
25 リミッタ回路
30 電流指令回路
40−1〜40−n 電流制御回路
Vcp 充電電圧
dir 方向制御信号
Vcf 正方向電流指令信号
Vcr 逆方向電流指令信号
ct−1f〜ct−nf 正方向電流選択信号
ct−1r〜ct−nr 逆方向電流選択信号
sig−1〜sig−n 音声入力信号
Vo1〜Von 出力電圧
Claims (3)
- 音声入力信号がそれぞれ入力され、帰還抵抗を有する、複数の差動型の出力増幅回路と、
コンデンサと充放電回路を有し、充放電指令信号に応じて前記コンデンサを充電或いは放電し、そのコンデンサの充電電圧或いはそれに関連した電圧(以下、充電電圧)を出力する、共通の時定数回路と、
前記充電電圧が入力され、この充電電圧の増加につれて増加する第1方向電圧と、充電電圧の増加につれて減少する第2方向電圧とを出力する、共通の電流指令回路と、
前記第1方向電圧、前記第2方向電圧及び、第1方向電流選択信号、第2方向電流選択信号が入力され、前記第1方向電圧に応じた電流、前記第2方向電圧に応じた電流、前記第1方向電圧に応じた電流と前記第2方向電圧に応じた電流との和の電流、或いは零電流のいずれかを、選択的に出力する、複数の電流制御回路とを備え、
前記複数の電流制御回路から出力される電流を、それぞれ対応する前記出力増幅回路に供給することを特徴とする、音声出力装置を有する電子装置。 - 前記共通の電流指令回路は、トランジスタ差動増幅回路を含み、一方のトランジスタの制御信号として前記充電電圧が入力され、他方のトランジスタの制御信号として所定の参照電圧が入力されることを特徴とする、請求項1に記載の音声出力装置を有する電子装置。
- 前記複数の電流制御回路の各々は、前記第1方向電流選択信号によりオンする第1方向選択スイッチと前記第1方向電圧に応じた電流を流すための第1方向電流制御素子との直列接続回路及び、前記第2方向電流選択信号によりオンする第2方向選択スイッチと前記第2方向電圧に応じた電流を流すための第2方向電流制御素子との直列接続回路が、並列に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の音声出力装置を有する電子装置。
Priority Applications (3)
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