JP4374291B2 - デジタルオーディオ用の信号伝送装置 - Google Patents

Description

本発明はデジタルオーディオ用の信号伝送装置に関し、さらに詳しく言えば、音質改善のためにデジタルオーディオ信号の立ち上がり・立ち下がり特性を可変し得る機能を備えたデジタルオーディオ用の信号伝送装置に関するものである。

デジタル信号はノイズに強くビットの修復なども容易であることから、オーディオ分野においてもデジタル化が進められており、最近のＣＤプレーヤーなどでは光出力を含めてデシタル出力端子を備えているものが多数商品化されている。一方で、スピーカなどの受信側はアナログで動作するため、ＤＡコンバータにてデシタル信号をアナログ信号に変換している。

一般的にデジタルオーディオ信号の伝送には同軸ケーブルが用いられ、その一例として図３にＣＤプレーヤ１とアンプ側のＤＡコンバータ２とを同軸ケーブル３にて接続する場合を模式的に示す。

同軸ケーブル３の導体抵抗が大きいとパルス信号のレベルが減衰されデジタルオーディオ信号の伝送安定性が損なわれるため、従来では例えば特許文献１に記載されているような芯線が巨大結晶構造の無酸素銅からなり、導体抵抗が限りなく０Ωに近い同軸ケーブルが好ましく採用されている。

デジタルオーディオの入出力回路はマッチング抵抗を７５Ωとして設計され、その接続コネクタ（インターフェイス）にはオーディオ用のＲＣＡピンジャックが用いられるが、厳密に言うと実際には７５Ωになっていない場合が多く、これが信号反射の原因となる。

したがって、ＣＤプレーヤ１側から図４（ａ）に示すように通常のごとく立ち上がり・立ち下がりが急峻なパルスを同軸ケーブル３を介して送信すると、接続部分での反射により同軸ケーブル３内に定在波が発生し、図４（ｂ）に示すようにＤＡコンバータ２側で受信されるパルスの立ち上がり・立ち下がり部分にリンキング（波形の乱れ）が生ずることがある。

上記接続部分での反射による定在波は同軸ケーブル３の導体抵抗がほぼ０Ωに近いほど大きく現れる傾向が強いが、いずれにしてもリンキングは往々にして高調波を伴うため、それによって受信側の電源などが揺すぶられノイズが発生することがある。リンキングは特にパルスの立ち上がり・立ち下がり部分で発生する。

そこで、これを防止するための方法の一つとして、ＣＤプレーヤ１のデシタル出力端子に例えばＣＲ時定数回路を設けて、図４（ｃ）に示すように出力するパルスの立ち上がり・立ち下がり部分を滑らかにすることが行われている。これによれば、リンキングをある程度少なくすることができる。

しかしながら、オーディオ分野において、特にマニア的なユーザーは例えばＣＤプレーヤー（送信機）はＸ社製，アンプ（受信機）はＹ社製などというように好みに応じて異なるメーカ製のものを選択して音響システムを構築することが多い。

そのため、組み合わせによってはＣＤプレーヤーのデジタル出力特性とアンプ側のＤＡコンバータの変換特性とが合わないことがある。すなわち、ＤＡコンバータには個々に最適なパルスの立ち上がり・立ち下がり時間があるが通常その特性は固定であるため、機器の組み合わせが適当でない場合、音質が硬くなったり鈍ったりするなどの問題が生ずることがある。

特開平６−２００３５８号公報

したがって、本発明の課題は、受信機側のＤＡコンバータの変換特性（最適なパルスの立ち上がり・立ち下がり時間）に合わせてデジタルオーディオ信号の立ち上がり・立ち下がり特性を可変し得る機能を備えたデジタルオーディオ用の信号伝送装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、送信機から送信されるデジタルオーディオ信号をデジタル受信機が備えるＤＡコンバータに伝送するデジタルオーディオ用の信号伝送装置において、入力バッファ回路および出力バッファ回路を含み所定の直流電源で動作する伝送器本体と、上記伝送器本体の出力側から引き出され上記ＤＡコンバータに接続される出力用同軸ケーブルとを備え、上記入力バッファ回路は上記デジタルオーディオ信号を波形成形する波形成形回路を含むとともに、上記出力バッファ回路の出力段と上記出力用同軸ケーブルとの間には波形成形されたデジタルオーディオ信号の立ち上がり・立ち下がり特性を可変とするコンデンサと抵抗とからなるＣＲ時定数回路が接続されていることを特徴としている。

本発明において、上記ＣＲ時定数回路の時定数はコンデンサおよび／または抵抗を可変とすることにより任意に調整することができるが、このうち抵抗は出力用同軸ケーブルの出力インピーダンスに影響をおよぼすため、コンデンサ側を可変コンデンサとすることが好ましい。

本発明の好ましい態様によれば、上記出力用同軸ケーブルは全長にわたって所定の導体抵抗を示す芯線を有し、上記ＤＡコンバータに入力される上記波形成形後の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルが、上記ＣＲ時定数回路に含まれる上記抵抗と上記出力用同軸ケーブルの導体抵抗との合成抵抗により、上記入力バッファ回路に入力される波形成形前の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルにまで引き下げられる。

この場合において、上記出力用同軸ケーブルの導体抵抗が１メートルあたり５０〜２００Ωであることが好ましい。また、上記出力用同軸ケーブルの導体抵抗はその長さによって異なるため、上記ＣＲ時定数回路に含まれる上記抵抗を可変抵抗器として上記合成抵抗を調整可能とすることが好ましい。

本発明によれば、送信機側から送出されるデジタルオーディオ信号が例えば図４（ａ）に示すような立ち上がり・立ち下がり時間が速くエッジのきれいなパルス波形もしくは図４（ｃ）に示すような立ち上がり・立ち下がり時間が遅くエッジが鈍らされたパルス波形のいずれであっても、上記ＣＲ時定数回路により、その立ち上がり・立ち下がり時間をＤＡコンバータが最適とする立ち上がり・立ち下がり時間に合わせることができ、音質の改善を図ることができる。

また、上記出力用同軸ケーブルとして導体抵抗の高い同軸ケーブルを用い、上記ＤＡコンバータに入力される上記波形成形後の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルを同軸ケーブルの導体抵抗と上記ＣＲ時定数回路に含まれる上記抵抗との合成抵抗により、上記入力バッファ回路に入力される波形成形前の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルにまで引き下げることにより、接続部での反射が出力用同軸ケーブルの導体抵抗により消失されるため、ローノイズ化を図ることができる。

次に、図１および図２により本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１に本発明による信号伝送装置１０により送信機である例えばＣＤプレーヤー１から出力されるデシタルオーディオ信号を受信機である例えばアンプのＤＡコンバータ２に伝送する例を示し、これについて説明する。

この信号伝送装置１０には、基本的な構成として伝送器本体１００と出力用同軸ケーブル２００とが含まれている。伝送器本体１００は、入力バッファ回路１１０および出力バッファ回路１２０と、これら各バッファ回路に動作電源を供給する直流電源１３０とを備えている。直流電源１３０はバッテリもしくはＡＣ−ＤＣアダプタなどであってよく、その電圧は各バッファ回路に要求される定格動作電圧に合わせて設定されるが、この例では１．８Ｖとする。

この例において、信号伝送装置１０はＣＤプレーヤー１から出力されるデシタルオーディオ信号の入力バッファ回路１１０に対する入力系統として、同軸ケーブル（入力側）１０１と光ケーブル１０２の２系統を備えている。

このうち、入力側同軸ケーブル１０１は例えばＲＣＡピンジャックなどのコネクタ１０３を介して接続され、光ケーブル１０２は光電変換のフォトカプラ１０４を介して入力バッファ回路１１０に接続されるが、同軸ケーブル１０１による場合の入力電圧は、この例では０．５Ｖ（ｐ−ｐ（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）；中心電圧０Ｖ）としている。なお、入力側同軸ケーブル１０１は入力バッファ回路１１０に直結されてもよい。

入力バッファ回路１１０には、接地との間に接続された入力抵抗１１３を有するコンデンサ１１１と、コンデンサ１１１の後段に接続される波形成形回路１１２とが含まれている。コンデンサ１１１は直流電源１３０の電圧がＣＤプレーヤー１側にかからないようにするための直流阻止用コンデンサである。この例において、波形成形回路１１２はインバータ回路からなり、０．５Ｖ（ｐ−ｐ）として入力されたデジタルオーディオ信号を１．８Ｖ（ｐ−ｐ；中心電圧０．９Ｖ）のパルス波形に成形する。

すなわち、ＣＤプレーヤー１からデジタルオーディオ信号が例えば図２（ａ）に示すような図４（ａ）と同じくエッジが鈍らされたパルス波形として入力された場合、そのパルス波形から図２（ｂ）に示すような立ち上がり・立ち下がりが速くエッジのきれいな１．８Ｖ（ｐ−ｐ）のパルス波形を生成する。

なお、入力されるデジタルオーディオ信号が例えば先の図４（ａ）に示す立ち上がり・立ち下がりが速くエッジがきれいなパルスであっても、波形成形回路１１２により図２（ｂ）に示す立ち上がり・立ち下がりが速くエッジのきれいな１．８Ｖ（ｐ−ｐ）のパルス波形が生成される。

出力バッファ回路１２０は上記波形成形回路１１２にて反転されたパルス波形をさらに反転させるためのインバータ回路からなり、図２（ｂ）に示す波形成形されたパルスは出力バッファ回路１２０から出力用同軸ケーブル２００を介してアンプ側（受信側）のＤＡコンバータ２に与えられるが、本発明では、図２（ｂ）に示すパルスの立ち上がり・立ち下がり時間を可変とするためのＣＲ時定数回路２１０を備えている。

ＣＲ時定数回路２１０には、出力バッファ回路１２０と出力用同軸ケーブル２００との間に直列に接続される抵抗２１１と、抵抗２１１の一端と接地との間に接続されるコンデンサ２１２とが含まれている。

この例において、コンデンサ２１２は可変コンデンサであり、その静電容量を調整することにより、図２（ｂ）に示すパルスの立ち上がり・立ち下がり時間を図２（ｃ）に示す鎖線ように任意に変化させて、ＤＡコンバータ２が最適とする立ち上がり・立ち下がり時間に合わせ込むことができる。

ところで、出力バッファ回路１２０からの出力段階でパルス電圧は１．８Ｖ（ｐ−ｐ）に維持されている。したがって、ＤＡコンバータ２に伝送するにあたっては、そのパルス電圧を入力バッファ回路１１０に入力されたときと同じく例えば０．５Ｖ（ｐ−ｐ）まで低下させる必要がある。

そのため、この例では出力用同軸ケーブル２００にその全長にわたって所定の導体抵抗を示す芯線を有する同軸ケーブルを用いる。出力用同軸ケーブル２００の導体抵抗は１メートルあたり５０〜２００Ωであることが好ましく、これを満足する芯線としては例えばステンレス線，ニクロム線などがある。

このように、出力用同軸ケーブル２００の導体抵抗により電圧降下を生じさせてパルス電圧を下げる場合、その導体抵抗は出力用同軸ケーブル２００の長さによってばらつきが生ずるため、上記ＣＲ時定数回路２１０に含まれている抵抗２１１を導体抵抗調整用の調整抵抗として用いる。この例では１．８Ｖ（ｐ−ｐ）を０．５Ｖ（ｐ−ｐ）まで落とすため１メートルあたり１２３Ωの導体抵抗を示すケーブルを０．８メートル使用し、抵抗２１１の抵抗値を９１Ωとしている。

出力用同軸ケーブル２００とＤＡコンバータ２との接続には例えばＲＣＡピンジャクが用いられてよいが、出力用同軸ケーブル２００が高い導体抵抗を有しているため、接続部分で生ずる反射波はその多くが導体抵抗により熱エネルギーに変換されて消失されることになり、ローノイズ化が図れる。

なお、上記の例では出力用同軸ケーブル２００として導体抵抗の高い同軸ケーブルを用いているが、上記ＣＲ時定数回路２１０に含まれている抵抗２１１にて１．８Ｖ（ｐ−ｐ）を０．５Ｖ（ｐ−ｐ）まで落とすようにすれば、出力用同軸ケーブル２００に先の従来例で説明した例えば特許文献１に記載の導体抵抗がほぼ０Ωに近い同軸ケーブルを用いることができる。

本発明によるデジタルオーディオ用の信号伝送装置の一例を示す模式的な回路構成図。 上記信号伝送装置の各部でのパルス波形を示す波形図。 同軸ケーブルを用いた従来の接続例を示す模式図。 上記従来例での送信機側のパルス波形と受信機側のパルス波形を示す波形図。

符号の説明

１ 送信機（ＣＤプレーヤー）
２ 受信側のＤＡコンバータ
１０ 伝送装置
１００ 伝送器本体
１０１ 入力側同軸ケーブル
１０２ 光ケーブル
１１０ 入力バッファ回路
１２０ 出力バッファ回路
１３０ 直流電源
２００ 出力側同軸ケーブル
２１０ ＣＲ時定数回路
２１１ 抵抗
２１２ コンデンサ

Claims (5)

1. 送信機から送信されるデジタルオーディオ信号をデジタル受信機が備えるＤＡコンバータに伝送するデジタルオーディオ用の信号伝送装置において、
   入力バッファ回路および出力バッファ回路を含み所定の直流電源で動作する伝送器本体と、上記伝送器本体の出力側から引き出され上記ＤＡコンバータに接続される出力用同軸ケーブルとを備え、
   上記入力バッファ回路は上記デジタルオーディオ信号を波形成形する波形成形回路を含むとともに、上記出力バッファ回路の出力段と上記出力用同軸ケーブルとの間には波形成形されたデジタルオーディオ信号の立ち上がり・立ち下がり特性を可変とするコンデンサと抵抗とからなるＣＲ時定数回路が接続されていることを特徴とするデジタルオーディオ用の信号伝送装置。
2. 上記ＣＲ時定数回路に含まれるコンデンサが可変コンデンサである請求項１に記載のデジタルオーディオ用の信号伝送装置。
3. 上記出力用同軸ケーブルは全長にわたって所定の導体抵抗を示す芯線を有し、上記ＤＡコンバータに入力される上記波形成形後の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルが、上記ＣＲ時定数回路に含まれる上記抵抗と上記出力用同軸ケーブルの導体抵抗との合成抵抗により、上記入力バッファ回路に入力される波形成形前の上記デジタルオーディオ信号の電圧レベルにまで引き下げられる請求項１または２に記載のデジタルオーディオ用の信号伝送装置。
4. 上記出力用同軸ケーブルの導体抵抗が１メートルあたり５０〜２００Ωを示す請求項３に記載のデジタルオーディオ用の信号伝送装置。
5. 上記ＣＲ時定数回路に含まれる上記抵抗が上記合成抵抗の調整用可変抵抗器からなる請求項３または４に記載のデジタルオーディオ用の信号伝送装置。

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