JP4968289B2 - フォノイコライザアンプ - Google Patents

Description

本発明は、フォノイコライザアンプに関し、さらに詳しくは、ＲＩＡＡ（Record Industry Association of America）規格に基づいて録音されたアナログレコードの再生に用いるフォノイコライザアンプに関する。

アナログレコードには、ＲＩＡＡによって定められた周波数特性に基づいた音溝が形成されている。レコードプレーヤに装着されたカートリッジは、アナログレコードに形成された音溝の振幅を電気信号に変換する。この電気信号は、フォノイコライザアンプ、プリアンプ、及びメインアンプなどを介して、音声信号として出力される。

フォノイコライザアンプは、音声信号をアナログレコードに記録するときの周波数特性と逆の周波数特性（ＲＩＡＡ特性）を電気信号に付与するとともに、電気信号を増幅する装置である。特許文献１には、デュアルＲＩＡＡタイプと呼ばれるフォノイコライザアンプが開示されている。非特許文献１には、デュアルＲＩＡＡタイプの他に、シングルＲＩＡＡタイプのフォノイコライザアンプが開示されている。デュアルＲＩＡＡタイプは、ＲＩＡＡ特性を有するイコライザ回路を二つ備えている。シングルＲＩＡＡタイプは、イコライザ回路を一つ備えている。

また、カートリッジには、ＭＭ（Moving Magnet）型及びＭＣ（Moving Coil）型がある。カートリッジから出力される電気信号のレベルは、ＭＭ型及びＭＣ型でそれぞれ異なる。このため、フォノイコライザアンプのゲインを、レコードプレーヤに装着されるカートリッジの型に応じて変更したり、ＭＣ型のカートリッジを使用する際に、フォノイコライザアンプの前段にヘッドアンプを接続する必要がある。

非特許文献１には、さらに、ＭＣ型及びＭＭ型の両者のカートリッジに対応したフォノイコライザアンプが開示されている。

非特許文献１に係るフォノイコライザアンプにおいて、プッシュプル増幅回路が、カートリッジから入力された電気信号を、カートリッジの型に応じたゲインで増幅する。増幅された電気信号の交流成分は、イコライザ回路を介して負帰還される。直流成分は、ＤＣサーボ回路などを介して負帰還され、プッシュプル増幅回路のオフセットを調整する。

しかしながら、非特許文献１に係るフォノイコライザアンプでは、ＤＣサーボ回路がイコライザ回路に干渉するため、負帰還される交流成分に正確なＲＩＡＡ特性を付与することができなかった。この結果、非特許文献１に係るフォノイコライザアンプは、アナログレコードから再生される音声信号の音質に悪影響を及ぼしていた。

特開昭５９−４８８１７号公報

「ＭＪ無線と実験 ２００８年６月号」、８８〜９１ページ、株式会社誠文堂新光社、２００８年６月１日発行

本発明の目的は、アナログレコードの再生時の音質の劣化を防止することができるフォノイコライザアンプを提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明によるフォノイコライザアンプは、第１の増幅回路と、バッファ回路と、交流成分帰還回路と、直流成分帰還回路とを備える。第１の増幅回路は、入力信号を増幅して増幅信号を出力する。バッファ回路は、第１の増幅回路の出力に接続され、増幅信号を出力信号として出力する。交流成分帰還回路は、第１の増幅回路とバッファ回路との間に接続され、増幅信号の交流成分に所定の周波数特性を付与して第１の増幅回路に負帰還させる。直流成分帰還回路は、バッファ回路の出力に接続され、出力信号の直流成分を第１の増幅回路に負帰還させる。

この場合、交流成分帰還回路と直流成分帰還回路との間にバッファ回路が接続されるため、交流成分帰還回路が有する周波数特性に対して直流成分帰還回路が干渉することがない。そのため、本発明によるフォノイコライザアンプは、アナログレコードの再生時の音質の劣化を防止することができる。

好ましくは、直流成分帰還回路は、フィルタと、位相反転回路とを含む。フィルタは、直流成分帰還回路に入力された出力信号の位相を反転させ、かつ、出力信号の交流成分を減衰させることにより交流成分減衰信号を生成する。位相反転回路は、交流成分減衰信号の位相を反転させて出力信号の直流成分として出力する。また、フィルタは、第２の増幅回路と、帰還回路とを含む。第２の増幅回路は、出力信号を増幅する。帰還回路は、互いに並列に接続されたコンデンサ及び抵抗素子を有し、第２の増幅回路により増幅された出力信号をコンデンサ及び抵抗素子を介して第２の増幅回路に負帰還させる。

この場合、帰還用信号に含まれる交流成分の減衰に用いるコンデンサの静電容量を、数百μＦ程度とすることができる。そのため、直流成分帰還回路の回路規模を縮小することができるとともに、コストの低減が可能となる。

好ましくは、第１の増幅回路は、第１の増幅回路のゲインを、第１のゲイン及び第１のゲインよりも大きい第２のゲインのいずれかに設定するゲイン設定回路を含む。

この場合、カートリッジの型に応じて、本発明によるフォノイコライザアンプのゲインを設定することができる。これにより、ＭＣ型のカートリッジを利用する際に、本発明によるフォノイコライザアンプの前段にヘッドアンプを接続することなく、アナログレコードを再生することができる。

本発明の実施の形態によるフォノイコライザアンプの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態によるフォノイコライザアンプの構成を示す回路図である。 図１中のＤＣサーボ回路の周波数特性を示す図である。 本発明の第２の実施の形態によるフォノイコライザアンプの構成を示す回路図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態によるフォノイコライザアンプ１００の構成を示す機能ブロック図である。図１を参照して、フォノイコライザアンプ１００は、増幅回路１と、イコライザ回路２と、バッファ回路３と、ＤＣサーボ回路４とを備える。

増幅回路１は、レコードプレーヤに装着されたカートリッジ５（図２参照）から出力される信号（以下、「入力信号」という。）６１を増幅して増幅信号６２を出力する。イコライザ回路２は、増幅回路１とバッファ回路３との間に接続される。イコライザ回路２は、増幅信号６２の交流成分６２ａにＲＩＡＡ特性を付与して増幅回路１に負帰還させる。バッファ回路３は、増幅回路１の出力に接続される。バッファ回路３は、増幅回路１の出力インピーダンスを変換し、増幅信号６２を出力信号６３として出力する。ＤＣサーボ回路４は、バッファ回路３の出力に接続される。ＤＣサーボ回路４は、出力信号６３の直流成分６３ｄを増幅回路１に負帰還させる。

イコライザ回路２は、本発明において交流成分帰還回路として機能する。ＤＣサーボ回路４は、本発明において直流成分帰還回路として機能する。

図２は、図１に示したイコライザアンプ１００の詳細な構成を示す回路図である。図２を参照して、増幅回路１は、インピーダンス整合回路１１と、Ｂ級プッシュプル増幅回路（以下、「プッシュプル回路」という。）１２と、ゲイン設定回路１３とを備える。なお、図２において、ノードＮ１は、増幅回路１の非反転入力端子に対応する。ノードＮ３は、増幅回路１の反転入力端子に対応する。ノードＮ４，Ｎ５は、増幅回路１の出力端子に対応する。

インピーダンス整合回路１１は、カートリッジ５の出力インピーダンスと増幅回路１の入力インピーダンスとをマッチングする回路であり、スイッチＳＷ１１１と、抵抗素子Ｒ１１１〜Ｒ１１３とを備える。

抵抗素子Ｒ１１１の一端はノードＮ１に接続される。抵抗素子Ｒ１１１の他端はノードＮ２とスイッチＳＷ１１１の一端と抵抗素子Ｒ１１３の一端とに接続される。スイッチＳＷ１１１の他端は抵抗素子Ｒ１１２を介して接地される。抵抗素子Ｒ１１３の他端は接地される。

プッシュプル回路１２は、ゲイン設定回路１３が設定したゲインで、入力信号６１を増幅する。ゲイン設定回路１３を除けば、プッシュプル回路１２の構成は周知であるため、その説明を省略する。

ゲイン設定回路１３は、プッシュプル回路１２のゲインをカートリッジ５の型に応じて設定する回路であり、スイッチＳＷ１３１と、抵抗素子Ｒ１３１、Ｒ１３２とを備える。

抵抗素子Ｒ１３１の一端及びスイッチＳＷ１３１がノードＮ３に接続される。抵抗素子Ｒ１３１の他端は接地される。スイッチＳＷ１３１の他端は抵抗素子Ｒ１３２を介して接地される。

イコライザ回路２は、複数の抵抗素子及びコンデンサで構成されており、周波数特性としてＲＩＡＡ特性を有する。イコライザ回路２の一端は抵抗素子Ｒ１１を介してノードＮ３に接続される。イコライザ回路２の他端は、ノードＮ４に接続されるとともに、コンデンサＣ１１を介してノードＮ５に接続される。

バッファ回路３は、いわゆるエミッタフォロワ回路である。

ＤＣサーボ回路４は、ＯＰアンプ４１と、抵抗素子Ｒ４１〜Ｒ４５と、コンデンサＣ４１，Ｃ４２とを備える。

抵抗素子Ｒ４１の一端は、バッファ回路４の出力端子に対応するノードＮ６に接続される。抵抗素子Ｒ４１の他端は、ＯＰアンプ４１の非反転入力端子とコンデンサＣ４１の一端とに接続される。コンデンサＣ４１の他端は接地される。抵抗素子Ｒ４２の一端は、ＯＰアンプ４１の反転入力端子に接続される。抵抗素子Ｒ４２の他端は接地される。抵抗素子Ｒ４３の一端はＯＰアンプ４１の反転入力端子に接続される。抵抗素子Ｒ４３の他端はＯＰアンプ４１の出力端子に接続される。抵抗素子Ｒ４４の一端はＯＰアンプ４１の出力端子に接続される。抵抗素子Ｒ４４の他端はコンデンサＣ４２の一端と抵抗素子Ｒ４５の一端とに接続される。コンデンサＣ４２の他端は接地される。抵抗素子Ｒ４５の他端はノードＮ３に接続される。

次に、フォノイコライザアンプ１００の動作について説明する。

インピーダンス整合回路１１においては、ノードＮ１に接続されるカートリッジ５の型に応じてスイッチＳＷ１１１はオープン又はクローズに切り替えられる。カートリッジ５がＭＭ型である場合、スイッチＳＷ１１１は、図２に示すようにオープンの状態となる。一方、カートリッジ５がＭＣ型である場合、スイッチＳＷ１１１はクローズの状態となる。このように、インピーダンス整合回路１１は、スイッチＳＷ１１１の開閉状態をカートリッジ５の型に応じて切り替えることにより、フォノイコライザアンプ１００の入力インピーダンスをカートリッジ５の出力インピーダンスに整合させる。

プッシュプル回路１２は、ゲイン設定回路１３で設定されたゲインに基づいて入力された電気信号６１を増幅し、増幅信号６２を出力する。ゲイン設定回路１３は、カートリッジ６のタイプに応じてスイッチＳＷ１３１の開閉状態を切り替えることによって、プッシュプル回路１２のゲインを設定する。カートリッジ６がＭＭ型の場合、スイッチＳＷ１３１は、図２に示すようにオープンの状態となる。一方、カートリッジ６がＭＣ型の場合、スイッチＳＷ１３１は、クローズの状態となる。スイッチＳＷ１３１がクローズされているときのプッシュプル回路１２のゲインは、スイッチＳＷ１３１がオープンされているときのゲインよりも、約２０ｄＢ大きくなる。

増幅信号６２は、ノードＮ４，Ｎ５からイコライザ回路２及びバッファ回路３に入力される。

イコライザ回路２は、プッシュプル回路１２のオープンループゲイン特性を、ＲＩＡＡ特性に対応させる。また、イコライザ回路２は、ノードＮ４，Ｎ５から入力される増幅信号６２のうち交流成分６２ａにＲＩＡＡ特性を付与する。ＲＩＡＡ特性が付与された交流成分６２ａは、抵抗素子Ｒ１１を介してノードＮ３に入力されることにより、プッシュプル回路１２に負帰還される。これにより、プッシュプル回路１２のクローズドループ特性をＲＩＡＡ特性に対応させることができる。

バッファ回路３は、プッシュプル回路１２の出力インピーダンスをそれよりも低いインピーダンスに変換し、増幅信号６２を出力信号６３として出力する。このとき、増幅信号６２は増幅されない。出力信号６３は、ＤＣサーボ回路４に帰還用信号として入力されるとともに、バッファ回路３の後段に接続されるＲＣ回路６４に入力される。

ＤＣサーボ回路４において、抵抗素子Ｒ４１は、ＤＣサーボ回路４に入力された出力信号６３を電流から電圧に変換する。コンデンサＣ４１は、出力信号６３に含まれる交流成分を通過させることにより、出力信号６３の交流成分を減衰させる。この結果、ＯＰアンプ４１の非反転入力端子には交流成分減衰信号６３ｄが入力される。

ＯＰアンプ４１と、抵抗素子Ｒ４２，Ｒ４３とは、非反転増幅回路４０ａを形成する。非反転増幅回路４０ａは、交流成分減衰信号６３ｄを、抵抗素子Ｒ４２、Ｒ４３の各抵抗値により定まるゲインで増幅する。そして、交流成分減衰信号６３ｄは，出力信号６３の直流成分として、抵抗素子Ｒ４４，Ｒ４５、及びノードＮ３を介してプッシュプル回路１２に負帰還される。

図３は、ＤＣサーボ回路４の周波数特性を示す図である。図３に示すように、ＤＣサーボ回路４は、増幅信号６３の交流成分（約１Ｈｚ以上）を減衰させていることがわかる。

バッファ回路３の後段に接続されているＲＣ回路６４は、出力信号６３に含まれる可聴周波数帯域の信号を通過させる。ＲＣ回路６４から出力される信号は、プリアンプ（図示省略）及びメインアンプ（図示省略）でさらに増幅され、スピーカなどから音声信号として出力される。

次に、ＤＣサーボ回路４がイコライザ回路２に与える影響について説明する。

図１及び図２に示すように、イコライザ回路２とＤＣサーボ回路４との間に、バッファ回路３が接続されている。これにより、イコライザ回路２のＲＩＡＡ特性が、ＤＣサーボ回路４の抵抗素子Ｒ４１により変化することを防止できる。

ここで、図２に示した回路と異なり、イコライザ回路２がバッファ回路３の出力に接続される場合を想定する。つまり、イコライザ回路２とＤＣサーボ回路４とが同じノードで接続される。この場合、イコライザ回路２の抵抗素子Ｒ２１とＤＣサーボ回路４の抵抗素子Ｒ４１とが並列回路を構成する。この結果、イコライザ回路２の周波数特性が本来のＲＩＡＡ特性から変化する。つまり、ＲＩＡＡ偏差の大きい周波数特性が付与された交流成分６２ａがプッシュプル回路１２に負帰還されるため、出力信号６３の周波数特性のＲＩＡＡ偏差も大きくなる。この結果、アナログレコードから再生される音声信号の品質が劣化する。

しかし、図２に示したフォノイコライザアンプ１００では、イコライザ回路２とＤＣサーボ回路４との間にバッファ回路３が接続されている。つまり、抵抗素子Ｒ２１，Ｒ４１は、並列回路を構成しない。イコライザ回路２は、抵抗素子Ｒ４１の影響を受けることなく、本来のＲＩＡＡ特性を付与した交流成分６３ｄを、プッシュプル回路１２に負帰還させることができる。したがって、イコライザアンプ１００を用いることにより、アナログレコードを良好な音質で再生することができる。

このように、本実施の形態によるフォノイコライザアンプ１００は、バッファ回路３をイコライザ回路２とＤＣサーボ回路４との間に接続することによって、ＲＩＡＡ偏差の少ない信号を出力することができる。

（第２の実施の形態）
図４を参照して、本発明の第２の実施の形態によるフォノイコライザアンプ１００は、第１の実施の形態と異なり、ＤＣサーボ回路４に代えてＤＣサーボ回路７を備える。

ＤＣサーボ回路７は、ＯＰアンプ７１，７２と、抵抗素子Ｒ７１〜Ｒ７５と、コンデンサＣ７１，Ｃ７２とを備える。

抵抗素子Ｒ７１の一端はノードＮ６に接続される。抵抗素子Ｒ７１の他端は、コンデンサＣ７１の一端と抵抗素子Ｒ７２の一端とＯＰアンプ７１の反転入力端子とに接続される。コンデンサＣ７１の他端と抵抗素子Ｒ７２の他端とは、ＯＰアンプ７１の出力端子と抵抗素子Ｒ７３の一端とに接続される。つまり、コンデンサＣ７１及び抵抗素子Ｒ７２は互いに並列に接続される。抵抗素子Ｒ７３の他端は抵抗素子Ｒ７４の一端とＯＰアンプ７２の反転入力端子とに接続される。抵抗素子Ｒ７４の他端はＯＰアンプ７２の出力端子と抵抗素子Ｒ７５の一端とに接続される。抵抗素子Ｒ７５の他端はコンデンサＣ７２を介して接地されるとともに、ノードＮ３に接続される。ＯＰアンプ７１，７２の非反転入力端子は接地される。

ＯＰアンプ７１とコンデンサＣ７１と抵抗素子Ｒ７２とはフィルタ７０ａを構成する。フィルタ７０ａは、ＤＣサーボ回路７に入力された出力信号６３の位相を反転させ、かつ、出力信号６３の交流成分を減衰させることにより交流成分減衰信号６３ｄを生成する。ＯＰアンプ７２と抵抗素子Ｒ７３，Ｒ７４とは位相反転回路７０ｂを構成する。位相反転回路７０ｂは、交流成分減衰信号６３ｄの位相を反転させて出力信号６３の直流成分として出力する。ＯＰアンプ７１は、出力信号６３を増幅する増幅回路として機能する。コンデンサＣ７１と抵抗素子Ｒ７２とは帰還回路７０ｃを構成する。帰還回路７０ｃは、ＯＰアンプ７１により増幅された出力信号６３をコンデンサＣ７１及び抵抗素子Ｒ７２を介してＯＰアンプ７１に負帰還させる。

次に、ＤＣサーボ回路７の動作について説明する。

抵抗素子Ｒ７１は、出力信号６３を電流から電圧に変換する。

フィルタ７０ａにおいて、ＯＰアンプ７１は、出力信号６３を、抵抗素子Ｒ７３，Ｒ７４の各抵抗値により定まるゲインで反転増幅する。増幅された出力信号６３は帰還回路７０ｃを介してＯＰアンプ７１に負帰還される。この結果、フィルタ７０ａでは、出力信号６３の交流成分が減衰された交流成分減衰信号６３ｄが生成される。出力信号６３と、フィルタ７０ａから出力される交流成分減衰信号６３ｄとの位相差は、１８０度である。

フィルタ７０ａは、ＤＣサーボ回路４と同様に、図３に示す周波数特性を有する。しかし、フィルタ７０ａを構成するコンデンサＣ７１の静電容量は４７０μＦであり、ＤＣサーボ回路４が有するコンデンサＣ４１の静電容量（２２０００μＦ）の数十分の一以下である。このため、ＤＣサーボ回路７の回路規模を、ＤＣサーボ回路４よりも小さくすることができるとともに、コスト削減が可能となる。

フィルタ７０ａから出力された交流成分減衰信号６３ｄは、位相反転回路７０ｂにおいて、抵抗素子Ｒ７３，Ｒ７４の各抵抗値により定まるゲインで反転増幅される。この結果、位相反転回路７０ｂから出力される交流成分減衰信号６３ｄは、出力信号６３と同相となる。そして、交流成分減衰信号６３ｄは、出力信号６３の直流成分として、プッシュプル回路１２に負帰還される。

このように、本実施の形態では、ＯＰアンプ７１を用いたフィルタ回路７０ａと位相反転回路７０ｂでＤＣサーボ回路７を構成することにより、回路規模を小さくすることができる。さらに、使用するコンデンサの静電容量が５００μＦ程度であるため、ＤＣサーボ回路４と比較して、ＤＣサーボ回路７のコストを削減することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

１ 増幅回路
２ イコライザ回路
３ バッファ回路
４，７ ＤＣサーボ回路
１２ プッシュプル回路
１３ ゲイン設定回路
４１，７１，７２ ＯＰアンプ
７０ａ フィルタ
７０ｂ 位相反転回路
７０ｃ 帰還回路
Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ６１，Ｃ６２ コンデンサ
Ｒ３１〜Ｒ３６，Ｒ６１〜Ｒ６６，Ｒ１１１〜Ｒ１１３，Ｒ１３１〜Ｒ１３３ 抵抗素子
１００ フォノイコライザアンプ

Claims (3)

1. 入力信号を増幅して増幅信号を出力する第１の増幅回路と、
   前記第１の増幅回路の出力に接続され、前記増幅信号を出力信号として出力するバッファ回路と、
   前記第１の増幅回路と前記バッファ回路との間に接続され、前記増幅信号の交流成分に所定の周波数特性を付与して前記第１の増幅回路に負帰還させる交流成分帰還回路と、
   前記バッファ回路の出力に接続され、前記出力信号の直流成分を前記第１の増幅回路に負帰還させる直流成分帰還回路とを備えるフォノイコライザアンプ。
2. 請求項１に記載のフォノイコライザアンプであって、
   前記直流成分帰還回路は、
   前記直流成分帰還回路に入力された前記出力信号の位相を反転させ、かつ、前記出力信号の交流成分を減衰させることにより交流成分減衰信号を生成するフィルタと、
   前記交流成分減衰信号の位相を反転させて前記出力信号の直流成分として出力する位相反転回路とを含み、
   前記フィルタは、
   前記出力信号を増幅する第２の増幅回路と、
   互いに並列に接続されたコンデンサ及び抵抗素子を有し、前記第２の増幅回路により増幅された前記出力信号を前記コンデンサ及び前記抵抗素子を介して前記第２の増幅回路に負帰還させる帰還回路とを含むフォノイコライザアンプ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のフォノイコライザアンプであって、
   前記第１の増幅回路は、
   前記第１の増幅回路のゲインを、第１のゲイン及び前記第１のゲインよりも大きい第２のゲインのいずれかに設定するゲイン設定回路を含むフォノイコライザアンプ。

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