JP4662860B2

JP4662860B2 - ポップノイズ低減回路

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Publication number: JP4662860B2
Application number: JP2006029508A
Authority: JP
Inventors: 健一舟貝
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: JP2007214633A

Description

本発明は、人間の音声信号や音楽等のオーディオ信号を再生する再生アンプにおいて起動あるいは停止時に発生するポップノイズを低減させるポップノイズ低減回路に関するものである。

近年、携帯情報機器においては、音声だけでなく音楽の再生機能に対応したものが多く、その信号再生部には、より高音質さらに低ノイズの特性が求められるようになっている。特に、高性能なイヤホン等を接続して音楽再生をする場合には、音楽再生のアプリケーションを開始あるいは停止する瞬間の音、またはオーディオ再生アンプの起動あるいは停止する音が聴感上、「耳障りな音」として感じられることが多い。この「耳障りな音」は一般的に、「ポップノイズ」と呼ばれている。

図９は従来例１のポップノイズ低減回路、図１０は従来例２のポップノイズ低減回路の構成を示す図である（特許文献１参照）。以下、図９を用いて、従来例１のポップノイズ低減回路の構成および動作を説明する。

図９に示すポップノイズ低減回路は、音声信号を増幅してスピーカ４を駆動する信号増幅回路１と、信号増幅回路１に基準直流電圧Ｖｒｅｆを供給する基準バイアス回路２と、信号増幅回路１の出力端子に接続された出力用のカップリングコンデンサ３（Ｃｏｕｔ）と、カップリングコンデンサ３と接地電位との間に接続されたスピーカ４とで構成され、さらに信号増幅回路１は、スピーカ駆動用アンプ５と、出力信号Ｖｏｕｔの増幅率を決めるための入力抵抗６（Ｒ１）とフィードバック抵抗７（Ｒ２）とで構成されている。

また、基準バイアス回路２は、スピーカ駆動用アンプ５の基準直流電圧Ｖｒｅｆを決める抵抗１６（Ｒ３）と抵抗１７（Ｒ４）と、出力する基準電圧を平滑化するための平滑コンデンサ１８（Ｃ１）とで構成されている。

図９に示すように構成された従来例１のポップノイズ低減回路は、起動のタイミングで、基準バイアス回路２の電源（ＶＤＤ）を投入すると、抵抗１６と抵抗１７、および平滑コンデンサ１８の各定数で決まる時定数に従って基準直流電圧Ｖｒｅｆが立ち上がり、スピーカ駆動用アンプ５の出力電圧Ｖｏｕｔもゆっくりと立ち上げ起動させる。

また、停止のタイミングで、基準バイアス回路２の電源（ＶＤＤ）を停止すると、起動時と同様に、抵抗１６と抵抗１７、および平滑コンデンサ１８の各定数で決まる時定数に従って基準直流電圧Ｖｒｅｆが立ち下がり、スピーカ駆動用アンプ５の出力電圧Ｖｏｕｔもゆっくりと立ち下げ停止させる。ここで、スピーカ駆動用アンプ５の出力電圧Ｖｏｕｔをゆっくりと立ち上げる、またはゆっくりと立ち下げることによって、出力用のカップリングコンデンサ３への充放電電流を抑えてポップノイズの発生を抑えている。

次に、図１０に示す従来例２のポップノイズ低減回路の構成および動作を説明する。図１０に示すように、音声信号を増幅してスピーカ４を駆動する信号増幅回路１と、信号増幅回路１に基準直流電圧Ｖｒｅｆを供給する基準バイアス回路２と、信号増幅回路１の出力端子に接続された出力用のカップリングコンデンサ３（Ｃｏｕｔ）と、カップリングコンデンサ３と接地電位との間に接続されたスピーカ４とで構成され、さらに信号増幅回路１は、スピーカ駆動用アンプ５と、出力信号の増幅率を決めるための入力抵抗６（Ｒ１）とフィードバック抵抗７（Ｒ２）とで構成されている。

また、基準バイアス回路２は、スピーカ駆動用アンプ５の出力信号をアナログ／デジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換するためのＡ／Ｄ変換器１９と、Ａ／Ｄ変換器１９からの出力データをもとに、再生時にスピーカ駆動用アンプ５の起動あるいは停止モード中の出力信号がスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分の信号となるような基準直流電圧Ｖｒｅｆをスピーカ駆動用アンプ５に供給するためのデジタルデータを生成する制御部２０と、前述のデジタルデータを生成するための基準パラメータとなるデジタルデータを予め保持しているメモリ２１と、制御部２０で演算および生成されたデジタルデータを受けてデジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａという）変換し、基準直流電圧Ｖｒｅｆとしてスピーカ駆動用アンプ５に供給するＤ／Ａ変換器２２とで構成されている。

図１０に示すように構成された従来例２のポップノイズ低減回路は、制御部２０が、Ａ／Ｄ変換器１９から供給されるスピーカ駆動用アンプ５の出力データを取り込み、そのデータと、スピーカ駆動用アンプ５に入力している基準直流電圧Ｖｒｅｆを生成するためのデジタルデータとを演算させることで、スピーカ駆動用アンプ５に入力されている直流電圧Ｖｉｎｄｃを求めている。

このデータから、スピーカ駆動用アンプ５の起動あるいは停止モード中の出力信号がスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数となるように、メモリ２１から基準のデジタルデータを順次読み出し、演算しながらＤ／Ａ変換器２２で再生し、所望の基準直流電圧Ｖｒｅｆとしてスピーカ駆動用アンプ５に供給することで、起動あるいは停止時に発生するポップノイズの低減を図っている。
特開２００５−１５９８７１号公報

しかしながら、図９に示した従来例１のポップノイズ低減回路では、スピーカ駆動用アンプ５を起動あるいは停止させる瞬間、厳密には必ずスピーカ端に前述の時定数の大小に関わらず、カップリングコンデンサ３で微分された急峻な直流電圧ずれと、起動あるいは停止状態から定常状態に滑らかに戻る出力波形が発生する。このために、ポップノイズとして聞こえてしまう。このポップノイズを極力小さくするためには、抵抗１６，抵抗１７，平滑コンデンサ１８の各定数を極力大きくする以外に手段はなく、このためにチップ面積あるいは外付け部品の実装面積が大きくなり、さらに起動あるいは停止にかかる時間が増大するなどの課題がある。

また、図１０に示した従来例２のポップノイズ低減回路では、回路構成が複雑で、かつその制御手段も複雑である。さらに、Ａ／Ｄ変換器１９，Ｄ／Ａ変換器２２，メモリ２１を搭載しているため、チップサイズが増大するなどの課題があった。

本発明は、前記背景技術の問題を解決することに指向するものであり、簡易な構成と制御方法により、人間の音声信号や音楽等のオーディオ信号を再生する再生アンプの起動あるいは停止時に発生するポップノイズを低減させるポップノイズ低減回路を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係るポップノイズ低減回路は、入力端子と演算増幅器の反転入力端子の間に入力抵抗を接続し、演算増幅器における反転入力端子と出力端子の間にフィードバック抵抗を接続してなる信号増幅回路と、演算増幅器の非反転入力端子に接続した基準直流電圧を供給する基準バイアス回路と、信号増幅回路の出力端子に接続した出力用のカップリングコンデンサと、出力用のカップリングコンデンサと接地電位との間に接続したスピーカと、信号増幅回路の入力端子に接続した入力信号の直流成分を遮断する入力用のカップリングコンデンサと、フィードバック抵抗の両端を短絡する第１のスイッチと、第１のスイッチをオン／オフ制御する第１のスイッチ制御部と、入力抵抗の両端を短絡する第２のスイッチと、第２のスイッチをオン／オフ制御する第２のスイッチ制御部とを備え、起動あるいは停止時に、第１のスイッチ制御部がフィードバック抵抗の両端を短絡し、かつ第２のスイッチ制御部が入力抵抗の両端を短絡するスイッチ制御を行うことを特徴とする。

さらに、前記基準バイアス回路は、基準直流電圧を出力するデジタル／アナログ変換器と、デジタル／アナログ変換器を制御するデジタル／アナログ制御部と、基準直流電圧を演算増幅器がスピーカで再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ起動あるいは停止波形とするデジタル／アナログ変換用データを保持する起動データ部とを備え、基準直流電圧を起動あるいは停止波形とする起動あるいは停止時に、第１のスイッチ制御部がフィードバック抵抗の両端を短絡し、かつ第２のスイッチ制御部が入力抵抗の両端を短絡するスイッチ制御を行うことを特徴とする。

前記構成によれば、スピーカを駆動する信号増幅回路に有する演算増幅器に接続したフィードバック抵抗および入力抵抗を短絡するスイッチとスイッチ制御部によって、演算増幅器を反転型アンプから正転型アンプに切り替えて、起動あるいは停止時のポップノイズを低減できる。

本発明によれば、起動あるいは停止時のポップノイズを低減し、かつ簡易な構成と制御方法によって、回路の実装面積およびチップ面積を抑え、コストアップの軽減を実現できるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態１の参考例におけるポップノイズ低減回路の回路構成を示す図である。ここで、前記従来例を示す図９，図１０において説明した構成要件に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、以下の各図においても同様とする。

図１に示すように、音声信号を増幅してスピーカを駆動する信号増幅回路１と、信号増幅回路１に基準直流電圧Ｖｒｅｆを供給する基準バイアス回路２と、信号増幅回路１の出力端子に接続した出力用のカップリングコンデンサ３（Ｃｏｕｔ）と、カップリングコンデンサ３と接地電位との間に接続したスピーカ４とを備え、また、信号増幅回路１には、演算増幅器のスピーカ駆動用アンプ５と、信号の増幅率を決めるための入力抵抗６（Ｒ１）とフィードバック抵抗７（Ｒ２）とを備え、さらに、フィードバック抵抗７（Ｒ２）の両端を短絡するミュートスイッチ８（ＳＷ１）と、ミュートスイッチ８をオン／オフ制御するＳＷ１制御部９とで構成したポップノイズ低減回路である。

また、図２は本実施形態１の参考例におけるポップノイズ低減回路の起動および停止時のタイミングチャートである。本実施形態１の参考例について図２をもとに、図１を参照しながらポップノイズ低減回路の動作を説明する。

いま、時間ｔ＝０での基準バイアス回路２の出力する基準直流電圧ＶｒｅｆをＶｒｅｆ＝０［Ｖ］として、時間ｔ＝ｔ１に基準直流電圧Ｖｒｅｆが所定のスピーカ駆動用アンプ５の動作電圧レベルＶｏｒｅｆとなるように基準バイアス回路２を起動させ、スピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）入力端子に入力する。その際、起動モード中の基準直流電圧Ｖｒｅｆは、スピーカ駆動用アンプ５の出力電圧Ｖｏｕｔがスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ起動波形を描きながら、０［Ｖ］から動作電圧レベルＶｏｒｅｆまで立ち上がるものとする。

時間ｔ＝０〜ｔ１の間、ＳＷ１制御部９によってミュートスイッチ８をオンさせてフィードバック抵抗７の両端を短絡させることで、スピーカ駆動用アンプ５を正転型アンプとして動作させる。これにより、非反転（＋側）入力端子に入力される基準直流電圧Ｖｒｅｆをスピーカ駆動用アンプ５からバッファ出力させて、カップリングコンデンサ３を基準バイアス回路２の起動波形と同一の軌跡で動作電圧レベルＶｏｒｅｆまでチャージすることが可能となる。

また、時間ｔ＝０〜ｔ１の間に、入力端子（Ｖｉｎ）側から信号やノイズが入力された場合でも、ミュートスイッチ８をオンしていることで、スピーカ駆動用アンプ５からは入力された信号やノイズは出力されず、スピーカ４で再生されることもない。

その後、時間ｔ＝ｔ１〜ｔ２の間、つまり音声信号またはオーディオ信号の再生区間に、ミュートスイッチ８をオフすることでスピーカ駆動アンプ５を反転型アンプに切り替える。スピーカ駆動用アンプ５に音声信号が入力された場合には、入力抵抗６とフィードバック抵抗７で決まる増幅率で信号出力し、スピーカ４で再生する。また、音声信号が入力されない場合には、無音出力の状態を保っている。

続いて、音声信号またはオーディオ信号の再生が終了し、時間ｔ＝ｔ２以降で停止させる時には、時間ｔ＝ｔ２でミュートスイッチ８をオンさせ、再びスピーカ駆動用アンプ５を正転型アンプ構成に切り替える。この後、基準バイアス回路２の出力する基準直流電圧Ｖｒｅｆを時間ｔ＝ｔ３にＶｒｅｆ＝０［Ｖ］となるように立ち下げながら、スピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）入力端子に入力する。

その際、基準バイアス回路２の出力する停止モード中の基準直流電圧Ｖｒｅｆは、スピーカ駆動用アンプ５の出力電圧Ｖｏｕｔがスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ停止波形を描きながら動作電圧レベルＶｏｒｅｆから０［Ｖ］まで立ち下がるものとする。これによりスピーカ駆動用アンプ５は、カップリングコンデンサ３を基準バイアス回路２の停止波形と同一の軌跡で０［Ｖ］までディスチャージさせることが可能となる。

一方、時間ｔ＝ｔ１〜ｔ２の間で、かつ音声信号が入力されている間に、ミュートスイッチ８をある区間だけ、例えば時間ｔ＝ｔ４〜ｔ５の区間だけオンさせれば、その区間だけスピーカ駆動用アンプ５は入力信号をミュートすることができる。

前述のように、ミュートスイッチ８をオンさせることでスピーカ駆動用アンプ５を起動あるいは停止モード中に正転型アンプとして動作させ、基準バイアス回路２から、スピーカ駆動用アンプ５の起動あるいは停止モード中の出力電圧Ｖｏｕｔがスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ起動あるいは停止波形をスピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）入力端子に直接入力することで、従来の音声信号やオーディオ信号を再生する再生アンプの起動あるいは停止時に発生していたポップノイズを低減させることが可能となる。

また、起動時間ｔｒ＝ｔ１および停止時間ｔｆ＝｜ｔ３−ｔ２｜も、基準直流電圧Ｖｒｅｆの起動あるいは停止波形をスピーカ駆動用アンプ５がスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数の範囲内までは早めることが可能となる。さらに、ミュートスイッチ８は、ＳＷ１制御部９によって時間ｔ＝ｔ１および時間ｔ＝ｔ２のタイミングでオン／オフ制御されるが、そのスイッチの抵抗値が極小から極大、あるいは極大から極小に滑らかに変化するように制御することにより、時間ｔ＝ｔ１および時間ｔ＝ｔ２のタイミングでのスイッチ切替ノイズも低減させることができる。これらにより、起動から再生、さらに停止に至るまでのすべての処理において、ポップノイズをはじめとする「耳障りな音」を抑えることが可能となる。

図３は本実施形態１におけるポップノイズ低減回路の回路構成を示す図である。図３に示すように、音声信号を増幅してスピーカを駆動する信号増幅回路１と、信号増幅回路１に基準直流電圧Ｖｒｅｆを供給する基準バイアス回路２と、信号増幅回路１の出力端子に接続した出力用のカップリングコンデンサ３（Ｃｏｕｔ）と、カップリングコンデンサ３と接地電位との間に接続しスピーカ４と、信号増幅回路１に入力される信号の直流電圧を遮断する入力用のカップリングコンデンサ１０（Ｃｉｎ）とを備え、また、信号増幅回路１には、演算増幅器のスピーカ駆動用アンプ５と、信号の増幅率を決めるための入力抵抗６（Ｒ１）とフィードバック抵抗７（Ｒ２）とを備え、さらに、フィードバック抵抗７（Ｒ２）の両端を短絡するミュートスイッチ８（ＳＷ１）と、ミュートスイッチ８をオン／オフ制御するＳＷ１制御部９と、入力抵抗６（Ｒ１）の両端を短絡するバイパススイッチ１１（ＳＷ２）と、バイパススイッチ１１をオン／オフ制御するＳＷ２制御部１２とで構成したポップノイズ低減回路である。

また、図４は本実施形態１におけるポップノイズ低減回路の起動および停止時のタイミングチャートである。本実施形態１について図４をもとに、図３を参照しながらポップノイズ低減回路の動作を説明する。

同時に、ＳＷ２制御部１２によってバイパススイッチ１１をオンさせて入力抵抗６を短絡させることで、カップリングコンデンサ１０をスピーカ駆動アンプ５の出力電圧Ｖｏｕｔによって基準バイアス回路２の起動波形と同一の軌跡で動作電圧レベルＶｏｒｅｆまでチャージさせることが可能となる。これにより、スピーカ駆動用アンプ５の入出力間の直流電圧誤差をなくすこともできる。

その後、時間ｔ＝ｔ１〜ｔ２の間、つまり音声信号またはオーディオ信号の再生区間に、ミュートスイッチ８とバイパススイッチ１１をオフすることでスピーカ駆動アンプ５を反転型アンプに切り替える。スピーカ駆動用アンプ５に音声信号が入力された場合には、入力抵抗６とフィードバック抵抗７で決まる増幅率で信号出力し、スピーカ４で再生する。また、音声信号が入力されない場合には、無音出力の状態を保っている。

ここで、前述のようにカップリングコンデンサ１０をスピーカ駆動用アンプ５で電荷をチャージして、スピーカ駆動用アンプ５の入出力間の直流電圧誤差をなくすことが可能である。このため、ミュートスイッチ８およびバイパススイッチ１１をオフした場合にも、その前後で入力用のカップリングコンデンサ１０と出力用のカップリングコンデンサ３との間には充放電電流の流入あるいは流出は発生せず、ポップノイズの発生は抑えられる。

続いて、音声信号またはオーディオ信号の再生が終了し、時間ｔ＝ｔ２以降で停止させる時には、時間ｔ＝ｔ２でミュートスイッチ８とバイパススイッチ１１をオンさせ、再びスピーカ駆動用アンプ５を正転型アンプ構成に切り替える。この後、基準バイアス回路２の出力する基準直流電圧Ｖｒｅｆを時間ｔ＝ｔ３にＶｒｅｆ＝０［Ｖ］となるように立ち下げながら、スピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）入力端子に入力する。

その際、基準バイアス回路２の出力する停止モード中の基準直流電圧Ｖｒｅｆは、スピーカ駆動用アンプ５の出力電圧Ｖｏｕｔがスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ停止波形を描きながら動作電圧レベルＶｏｒｅｆから０［Ｖ］まで立ち下がるものとする。これによりスピーカ駆動用アンプ５は、カップリングコンデンサ３を基準バイアス回路２の停止波形と同一の軌跡で動作電圧レベルＶｏｒｅｆから０［Ｖ］までディスチャージさせることが可能となる。同時に、カップリングコンデンサ１０の電荷もスピーカ駆動アンプ５によって基準バイアス回路２の停止波形と同一の軌跡で動作電圧レベルＶｏｒｅｆから０［Ｖ］まで放電させることが可能となる。

ここで、前述のようにカップリングコンデンサ１０をスピーカ駆動用アンプ５によって電荷をディスチャージしてスピーカ駆動用アンプ５の入出力間の直流電圧誤差をなくすことができ、ミュートスイッチ８およびバイパススイッチ１１をオフした場合にも、その前後でカップリングコンデンサ１０とカップリングコンデンサ３との間には充放電電流の流入あるいは流出は発生しないため、ポップノイズの発生は抑えられる。

一方、時間ｔ＝ｔ１〜ｔ２の間で、かつ音声信号が入力されている間に、ミュートスイッチ８をある区間、例えば時間ｔ＝ｔ４〜ｔ５だけオンさせれば、その区間だけスピーカ駆動用アンプ５は入力信号をミュートすることができる。

また、起動動作以前あるいは停止動作以降のタイミングでは、バイパススイッチ１１の制御は、オン状態（図４のＳＷ２制御部（Ａ））またはオフ状態（図４のＳＷ２制御部（Ｂ））のどちらにも制約されない。

前述のように、ミュートスイッチ８をオンさせ、同時に、バイパススイッチ１１をオンさせることでスピーカ駆動用アンプ５を起動あるいは停止モード中に正転型アンプとして動作させ、基準バイアス回路２から、スピーカ駆動用アンプ５の起動あるいは停止モード中の出力電圧Ｖｏｕｔが再生用スピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ起動あるいは停止波形をスピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）入力端子に直接入力することで、従来の音声信号またはオーディオ信号を再生する再生アンプの起動あるいは停止時に発生していたポップノイズを低減させることが可能となる。

また、起動時間ｔｒ＝ｔ１および停止時間ｔｆ＝｜ｔ３−ｔ２｜も、基準直流電圧Ｖｒｅｆの起動あるいは停止波形をスピーカ駆動用アンプ５がスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数の範囲内までは早めることが可能となる。さらに、ミュートスイッチ８およびバイパススイッチ１１は、ＳＷ１制御部９およびＳＷ２制御部１２によって時間ｔ＝ｔ１および時間ｔ＝ｔ２のタイミングでオン／オフ制御されるが、そのスイッチの抵抗値が極小から極大、あるいは極大から極小に滑らかに変化するように制御することにより、時間ｔ＝ｔ１および時間ｔ＝ｔ２のタイミングでのスイッチ切替ノイズも低減させることができる。これらにより、起動から再生、さらに停止に至るまでのすべての処理において、ポップノイズをはじめとする「耳障りな音」を抑えることが可能となる。

図５は本発明の実施形態２の参考例におけるポップノイズ低減回路の回路構成を示す図である。図５に示すように、前述した実施形態１の参考例と同様の構成をとり、さらに、基準バイアス回路２は、基準直流電圧Ｖｒｅｆを出力するＤ／Ａ変換器１３と、Ｄ／Ａ変換器１３を制御するＤ／Ａ制御部１４と、Ｄ／Ａ制御部１４に入力される起動データを出力する起動データ部１５から構成される。この起動データは、基準直流電圧Ｖｒｅｆをスピーカ駆動用アンプ５がスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつような起動あるいは停止波形とするＤ／Ａ変換用データである。

また、図６は本実施形態２の参考例におけるポップノイズ低減回路の起動および停止時のタイミングチャートである。本実施形態２の参考例について図６をもとに、図５を参照しながらポップノイズ低減回路の動作を説明する。

いま、時間ｔ＝０での基準バイアス回路２の出力する基準直流電圧ＶｒｅｆをＶｒｅｆ＝０［Ｖ］として、時間ｔ＝ｔ１に基準直流電圧Ｖｒｅｆが所定のスピーカ駆動用アンプ５の動作電圧レベルＶｏｒｅｆとなるように基準バイアス回路２を起動させ、スピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）入力端子に入力する。ただし、基準バイアス回路２は、Ｄ／Ａ制御部１４によって起動データ部１５から基準直流電圧Ｖｒｅｆの波形がスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ起動波形となるＤ／Ａ変換用データを読み出し、Ｄ／Ａ変換器１３によって再生し、基準直流電圧Ｖｒｅｆが０［Ｖ］から動作電圧レベルＶｏｒｅｆまで立ち上がるものとする。

なお、Ｄ／Ａ変換器１３の出力とスピーカ駆動アンプ５の非反転（＋側）入力端子との間で、起動あるいは停止時間に影響のない周波数帯域を阻止域とするローパスフィルタを通すことによって、Ｄ／Ａ変換器１３の変換動作ノイズおよびＤ／Ａ変換動作が開始される前後の基準直流電圧Ｖｒｅｆの不連続性から発生するノイズを抑え、聴感上の違和感をなくすことが望ましい。

時間ｔ＝０〜ｔ１の間、ＳＷ１制御部９によってミュートスイッチ８をオンさせてフィードバック抵抗７の両端を短絡させることで、スピーカ駆動用アンプ５を正転型アンプとして動作させる。これにより、基準バイアス回路２から非反転（＋側）入力端子に入力される基準直流電圧Ｖｒｅｆをスピーカ駆動用アンプ５からバッファ出力させて、カップリングコンデンサ３を基準バイアス回路２の起動波形と同一の軌跡で動作電圧レベルＶｏｒｅｆまでチャージすることが可能となる。

その後、時間ｔ＝ｔ１〜ｔ２の間、つまり音声信号またはオーディオ信号の再生区間に、ミュートスイッチ８をオフすることでスピーカ駆動アンプ５を反転型アンプに切り替え、スピーカ駆動用アンプ５に音声信号が入力された場合には、入力抵抗６とフィードバック抵抗７で決まる増幅率で信号出力し、スピーカ４で再生する。また、音声信号が入力されない場合には、無音出力の状態を保っている。

続いて、音声信号またはオーディオ信号の再生が終了し、時間ｔ＝ｔ２以降で停止させる時には、時間ｔ＝ｔ２でミュートスイッチ８をオンさせ、再びスピーカ駆動用アンプ５を正転型アンプ構成に切り替える。この後、Ｄ／Ａ制御部１４によって起動データ部１５から基準直流電圧Ｖｒｅｆの波形がスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ停止波形となるＤ／Ａ変換用データを読み出し、Ｄ／Ａ変換器１３によって動作電圧レベルＶｏｒｅｆから０［Ｖ］まで立ち下げるものとして、基準バイアス回路２からスピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）入力端子に入力する。

これによりスピーカ駆動用アンプ５は、カップリングコンデンサ３を基準バイアス回路２の停止波形と同一の軌跡で動作電圧レベルＶｏｒｅｆから０［Ｖ］までディスチャージさせることが可能となる。

前述の起動データ部１５に保持されているデータとしては、例えば図６に示すコサイン関数で表される波形が基準バイアス回路２の出力する基準直流電圧Ｖｒｅｆとなることが望ましい。この場合、スピーカ駆動用アンプ５によってカップリングコンデンサ３がチャージ／ディスチャージしながらスピーカ４を駆動した場合、図６のＶｈｐｏｕｔにある滑らかなサイン関数で表される波形が出力され、ポップノイズの代表的な波形である急峻な微分波形は出力されることはない。

さらに、前述の起動波形と停止波形は、起動時間ｔｒ＝ｔ１と停止時間ｔｆ＝｜ｔ３−ｔ２｜が同一の場合には対称波形をしているため、起動データ部１５に、例えば図６に示すように、起動時のみのデータを保持し、停止時にはデータの読み出し順序を逆にする（内部カウンタにおけるカウントアップとカウントダウンの切り替え等）ことができ、通常の再生時にはカウント値を保持しておくことで容易な制御も可能であり、チップサイズの削減にもつながる。

また前述のように、ミュートスイッチ８をオンさせることでスピーカ駆動用アンプ５を起動あるいは停止モード中に正転型アンプとして動作させ、基準バイアス回路２から、スピーカ駆動用アンプ５の起動あるいは停止モード中の出力電圧Ｖｏｕｔがスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ起動あるいは停止波形をスピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）端子に直接入力することで、従来の音声信号またはオーディオ信号を再生する再生アンプの起動あるいは停止時に発生していたポップノイズを低減させることが可能となる。

図７は本実施形態２におけるポップノイズ低減回路の回路構成を示す図である。図７に示すように、前述の実施形態１と同様の構成をとり、さらに、基準バイアス回路２は、実施形態２の参考例の基準バイアス回路２と同様の構成である。

また、図８は本実施形態２におけるポップノイズ低減回路の起動および停止時のタイミングチャートである。本実施形態２について図８をもとに、図７を参照しながらポップノイズ低減回路の動作を説明する。

いま、時間ｔ＝０での基準バイアス回路２の出力する基準直流電圧ＶｒｅｆをＶｒｅｆ＝０［Ｖ］として、時間ｔ＝ｔ１に基準直流電圧Ｖｒｅｆが所定のスピーカ駆動用アンプ５の動作電圧レベルＶｏｒｅｆとなるように基準バイアス回路２を起動させ、スピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）入力端子に入力する。ただし、基準バイアス回路２は、Ｄ／Ａ制御部１４によって起動データ部１５から基準直流電圧Ｖｒｅｆをスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ起動波形とするＤ／Ａ変換用データを読み出し、Ｄ／Ａ変換器１３によって再生し、基準直流電圧Ｖｒｅｆが０［Ｖ］から動作電圧レベルＶｏｒｅｆまで立ち上がるものとする。

なお、Ｄ／Ａ変換器１３の出力と、スピーカ駆動アンプ５の非反転（＋側）入力端子との間で、起動あるいは停止時間に影響のない周波数帯域を阻止域とするローパスフィルタを通すことによって、Ｄ／Ａ変換器１３の変換動作ノイズおよびＤ／Ａ変換動作が開始される前後の基準直流電圧Ｖｒｅｆの不連続性から発生するノイズを抑え、聴感上の違和感をなくすことが望ましい。

同時に、ＳＷ２制御部１２によって入力抵抗バイアス用スイッチ１１をオンさせて入力抵抗６を短絡させることで、カップリングコンデンサ１０をスピーカ駆動アンプ５の出力電圧Ｖｏｕｔによって基準バイアス回路２の起動波形と同一の軌跡で動作電圧レベルＶｏｒｅｆまでチャージさせることが可能となる。これにより、スピーカ駆動用アンプ５の入出力間の直流電圧誤差をなくすこともできる。

ここで、前述のようにカップリングコンデンサ１０をスピーカ駆動用アンプ５で電荷をチャージして、スピーカ駆動用アンプ５の入出力間の直流電圧誤差をなくすことができ、ミュートスイッチ８およびバイパススイッチ１１をオフした場合にも、その前後で入力用のカップリングコンデンサ１０と出力用のカップリングコンデンサ３との間には充放電電流の流入あるいは流出は発生しないため、ポップノイズの発生は抑えられる。

続いて、音声信号またはオーディオ信号の再生が終了し、時間ｔ＝ｔ２以降で停止させる時には、時間ｔ＝ｔ２でミュートスイッチ８とバイパススイッチ１１をオンさせ、再びスピーカ駆動用アンプ５を正転型アンプ構成に切り替えた後、Ｄ／Ａ制御部１４によって起動データ部１５からスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ停止波形となるＤ／Ａ変換用データを読み出し、Ｄ／Ａ変換器１３によって動作電圧レベルＶｏｒｅｆから０［Ｖ］まで立ち下げるものとして、基準バイアス回路２からスピーカ駆動用アンプ５の非反転（＋側）入力端子に入力する。

これによりスピーカ駆動用アンプ５は、カップリングコンデンサ３を基準バイアス回路２の停止波形と同一の軌跡で動作電圧レベルＶｏｒｅｆから０［Ｖ］までディスチャージさせることが可能となる。同時に、カップリングコンデンサ１０の電荷もスピーカ駆動アンプ５によって基準バイアス回路２の停止波形と同一の軌跡で動作電圧レベルＶｏｒｅｆから０［Ｖ］まで放電させることが可能となる。

ここで、前述のように入力用カップリングコンデンサ１０をスピーカ駆動用アンプ５によって電荷をディスチャージしてスピーカ駆動用アンプ５の入出力間の直流電圧誤差をなくすことができ、ミュートスイッチ８およびバイパススイッチ１１をオフした場合にも、その前後でカップリングコンデンサ１０とカップリングコンデンサ３との間には充放電電流の流入あるいは流出は発生しないため、ポップノイズの発生は抑えられる。

一方、時間ｔ＝ｔ１〜ｔ２の間で、かつ音声信号が入力されている間に、ミュートスイッチ８をある区間だけ、例えば時間ｔ＝ｔ４〜ｔ５の間だけオンさせれば、その区間だけスピーカ駆動用アンプ５は入力信号をミュートすることができる。

また、起動動作以前あるいは停止動作以降のタイミングでは、バイパススイッチ１１の制御は、オン状態（図８のＳＷ２制御部（Ａ））またはオフ状態（図８のＳＷ２制御部（Ｂ））のどちらにも制約されない。

前述の起動データ部１５に保持されているデータとしては、例えば図８に示すコサイン関数で表される波形が基準バイアス回路２の出力する基準直流電圧Ｖｒｅｆとなることが望ましい。この場合、スピーカ駆動用アンプ５によってカップリングコンデンサ３がチャージあるいはディスチャージしながらスピーカ４を駆動した場合、図８のＶｈｐｏｕｔにある滑らかなサイン関数で表される波形が出力され、ポップノイズの代表的な波形である急峻な微分波形は出力されることはない。

さらに、前述の起動波形と停止波形は、起動時間ｔｒ＝ｔ１と停止時間ｔｆ＝｜ｔ３−ｔ２｜が同一の場合には対称波形をしているため、起動データ部１５に、例えば図８のように起動時のみのデータを保持し、停止時にはデータの読み出し順序を逆にする（内部カウンタにおけるカウントアップとカウントダウンの切り替え等）ことができ、通常の再生時にはカウント値を保持しておくことで容易な制御も可能であり、チップサイズの削減にもつながる。

前述のように、ミュートスイッチ８をオンさせ、同時に、バイパススイッチ１１をオンさせることでスピーカ駆動用アンプ５を起動あるいは停止モード中に正転型アンプとして動作させ、基準バイアス回路２から、スピーカ駆動用アンプ５の起動あるいは停止モード中の出力電圧Ｖｏｕｔが再生用スピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ起動あるいは停止波形と同一の波形を直接入力し制御することで、従来の音声信号またはオーディオ信号を再生する再生アンプの起動あるいは停止時に発生していたポップノイズを低減させることが可能となる。

また、起動時間ｔｒ＝ｔ１および停止時間ｔｆ＝｜ｔ３−ｔ２｜も、基準直流電圧Ｖｒｅｆの起動あるいは停止波形をスピーカ駆動用アンプ５がスピーカ４で再生できない可聴帯域以下の周波数の範囲内までは早めることが可能となる。さらに、ミュートスイッチ８およびバイパススイッチ１１は、ＳＷ１制御部９およびＳＷ２制御部１２によって時間ｔ＝ｔ１および時間ｔ＝ｔ２のタイミングでオン／オフ制御されるが、そのスイッチの抵抗値が極小から極大、あるいは極大から極小に滑らかに変化するように制御することにより、時間ｔ＝ｔ１および時間ｔ＝ｔ２のタイミングでのスイッチ切替ノイズも低減させることできる。これらにより、起動から再生、さらに停止に至るまでのすべての処理において、ポップノイズをはじめとする「耳障りな音」を抑えることが可能となる。

本発明に係るポップノイズ低減回路は、起動あるいは停止時のポップノイズを低減し、かつ簡易な構成と制御方法により、実装面積およびチップ面積を抑えてコストアップの軽減でき、人間の音声信号や音楽等のオーディオ信号を再生する再生アンプのノイズ低減回路として有用である。

本発明の実施形態１の参考例におけるポップノイズ低減回路の回路構成を示す図本実施形態１の参考例におけるポップノイズ低減回路の起動および停止時のタイミングチャート本実施形態１におけるポップノイズ低減回路の回路構成を示す図本実施形態１におけるポップノイズ低減回路の起動および停止時のタイミングチャート本発明の実施形態２の参考例におけるポップノイズ低減回路の回路構成を示す図本実施形態２の参考例におけるポップノイズ低減回路の起動および停止時のタイミングチャート本実施形態２におけるポップノイズ低減回路の回路構成を示す図本実施形態２におけるポップノイズ低減回路の起動および停止時のタイミングチャート従来例１のポップノイズ低減回路の構成を示す図従来例２のポップノイズ低減回路の構成を示す図

符号の説明

１信号増幅回路
２基準バイアス回路
３，１０カップリングコンデンサ
４スピーカ
５スピーカ駆動用アンプ
６入力抵抗
７フィードバック抵抗
８ミュートスイッチ
９ＳＷ１制御部
１１バイパススイッチ
１２ＳＷ２制御部
１３，２２Ｄ／Ａ変換器
１４Ｄ／Ａ制御部
１５起動データ部
１６，１７抵抗
１８平滑コンデンサ
１９Ａ／Ｄ変換器
２０制御部
２１メモリ

Claims

入力端子と演算増幅器の反転入力端子の間に入力抵抗を接続し、前記演算増幅器における反転入力端子と出力端子の間にフィードバック抵抗を接続してなる信号増幅回路と、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続した基準直流電圧を供給する基準バイアス回路と、前記信号増幅回路の出力端子に接続した出力用のカップリングコンデンサと、前記出力用のカップリングコンデンサと接地電位との間に接続したスピーカと、前記信号増幅回路の入力端子に接続した入力信号の直流成分を遮断する入力用のカップリングコンデンサと、前記フィードバック抵抗の両端を短絡する第１のスイッチと、前記第１のスイッチをオン／オフ制御する第１のスイッチ制御部と、前記入力抵抗の両端を短絡する第２のスイッチと、前記第２のスイッチをオン／オフ制御する第２のスイッチ制御部とを備え、
起動あるいは停止時に、前記第１のスイッチ制御部が前記フィードバック抵抗の両端を短絡し、かつ前記第２のスイッチ制御部が前記入力抵抗の両端を短絡するスイッチ制御を行うことを特徴とするポップノイズ低減回路。
前記基準バイアス回路は、基準直流電圧を出力するデジタル／アナログ変換器と、前記デジタル／アナログ変換器を制御するデジタル／アナログ制御部と、前記基準直流電圧を演算増幅器がスピーカで再生できない可聴帯域以下の周波数成分のみをもつ起動あるいは停止波形とするデジタル／アナログ変換用データを保持する起動データ部とを備え、
前記基準直流電圧を前記起動あるいは停止波形とする起動あるいは停止時に、第１のスイッチ制御部がフィードバック抵抗の両端を短絡し、かつ第２のスイッチ制御部が入力抵抗の両端を短絡するスイッチ制御を行うことを特徴とする請求項１記載のポップノイズ低減回路。