JP5050231B2 - Audio amplifier hum noise canceling device - Google Patents

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本発明はオーディオアンプおよび低周波増幅器のハム雑音をキャンセルする装置に関し、特にオーディオアンプの増幅素子として直熱真空管を交流点火して用いた場合に発生するハム雑音をキャンセルすることに関する。  The present invention relates to an apparatus for canceling hum noise of an audio amplifier and a low-frequency amplifier, and more particularly to canceling hum noise generated when a direct-heated vacuum tube is used with an AC ignition as an amplification element of an audio amplifier.

近年、オーディオアンプにトランジスタや集積回路(IC)が使われて、ディジタル化技術も採用されるようになった。一方、真空管オーディオアンプの音楽性は多くの愛好家に支持されて、現在もその製造が世界的に続けられている。
オーディオアンプは100dB近いダイナミックレンジを持つ信号をできるだけ忠実に増幅する必要があるが、その最大出力はせいぜい数10Wである。そのような場合に、アンプの最小出力レベル、すなわちハム雑音のレベルを小さくすることはダイナミックレンジを広げるために有効な手段である。必要なダイナミックレンジは、演奏の種類、およびオーディオ信号の記録方式等にもよるが、現実的には、80dB以上あれば臨場感のある音楽再生ができると考える。
In recent years, transistors and integrated circuits (ICs) have been used in audio amplifiers, and digitization techniques have also been adopted. On the other hand, the musicality of vacuum tube audio amplifiers has been supported by many enthusiasts, and its manufacture continues today.
An audio amplifier needs to amplify a signal having a dynamic range close to 100 dB as faithfully as possible, but its maximum output is several tens of watts at most. In such a case, reducing the minimum output level of the amplifier, that is, the level of hum noise is an effective means for widening the dynamic range. Although the required dynamic range depends on the type of performance, the recording method of the audio signal, and the like, in reality, if it is 80 dB or more, it is considered that realistic music reproduction can be performed.

ハム雑音は、交流電源の周波数と同じか、その整数倍の周波数を有する比較的低い周波数の、振幅がほぼ一定で連続的な雑音をいう。ハム雑音は高調波を含んでいて、歪んだ正弦波のような波形を有する。オーディオアンプにおけるハム雑音の主な発生原因は、部品や配線間の電気的・磁気的結合、直流電源の平滑回路の残留リップル成分、および、直熱真空管増幅器を交流点火した場合等である。ハム雑音の基本周波数は50Hz/(または)60Hzであるが、残留リップル成分、および交流点火直熱真空管の場合等は100Hz/120Hzである。このように、ハム雑音の発生原因は複数ある場合が多いが、一般的には50Hz/60Hz、および100Hz/120Hz、の周波数成分をキャンセルすれば良い。   The hum noise is a continuous noise having a substantially constant amplitude and a relatively low frequency having the same frequency as the frequency of the AC power supply or an integral multiple of the frequency. The hum noise includes harmonics and has a waveform like a distorted sine wave. The main causes of hum noise in audio amplifiers are the electrical and magnetic coupling between components and wiring, the residual ripple component of the smoothing circuit of the DC power supply, and the case of AC ignition of the direct heat vacuum tube amplifier. The fundamental frequency of hum noise is 50 Hz / (or) 60 Hz, but it is 100 Hz / 120 Hz in the case of a residual ripple component and an AC ignition directly heated vacuum tube. As described above, there are many cases where hum noise is generated, but in general, frequency components of 50 Hz / 60 Hz and 100 Hz / 120 Hz may be canceled.

ここで、具体的な例として、オーディオアンプの出力が10Wで、その出力が、インピーダンス8Ωのスピーカに加えられていたとすると、スピーカ端子間の電圧は8.9Vになる。もし、このアンプのハム雑音のレベルが3mVだったとすると、アンプの出力の最大・最小レベルの比は約69dBであり、ダイナミックレンジが不足する。この場合にハム雑音のレベルを0.5mVに減少できればダイナミックレンジは約85dBとなって、音楽のより忠実な再生ができる。   Here, as a specific example, if the output of the audio amplifier is 10 W and the output is applied to a speaker with an impedance of 8Ω, the voltage between the speaker terminals is 8.9V. If the level of the hum noise of this amplifier is 3 mV, the ratio between the maximum and minimum levels of the amplifier output is about 69 dB, and the dynamic range is insufficient. In this case, if the hum noise level can be reduced to 0.5 mV, the dynamic range becomes about 85 dB, and the music can be reproduced more faithfully.

一方、オーディオアンプのハム雑音のレベルについて基本的に重要な条件は、通常の聴取条件で、スピーカから出る音からハム雑音が聞き取れないことであるが、交流点火直熱真空管を使用したアンプの場合はそのレベルが高く、数mVから10mV程度になる場合が多い。その場合に、許容されるハム雑音のレベルは、厳密には、スピーカの変換能率、聴取位置、およびリスニングルームの構造等で変化する。   On the other hand, a fundamentally important condition for the level of hum noise in audio amplifiers is that hum noise cannot be heard from the sound emitted from the speaker under normal listening conditions, but in the case of an amplifier using an AC ignition directly heated vacuum tube Has a high level, often in the range of several mV to 10 mV. In this case, the hum noise level that is allowed varies strictly depending on the speaker conversion efficiency, listening position, listening room structure, and the like.

上記の2つの条件を考慮すると、オーディオアンプのハム雑音のレベルは、パワーアンプの出力端子間において0.5mV程度以下にする必要がある。なお、人の聴覚のダイナミックレンジは120dB程度あること、およびハム雑音が大きい場合は混変調歪みの発生の可能性もあるので、ハム雑音はできるだけ小さくした方が良い。   Considering the above two conditions, the hum noise level of the audio amplifier needs to be about 0.5 mV or less between the output terminals of the power amplifier. It should be noted that the dynamic range of human hearing is about 120 dB, and if hum noise is large, cross modulation distortion may occur. Therefore, it is preferable to reduce hum noise as much as possible.

次に、真空管オーディオアンプに特有な2つの問題について説明する。その第1の問題は、アノード用高圧直流電源回路、およびヒータ用電源回路等が必要なために、ハム雑音が発生しやすいことである。
そして第2の問題は、直熱真空管はフィラメントを交流点火して無帰還または低帰還のシングルアンプとして使用したときに音質が最も優れていると言われているが、その場合に、特有のハム雑音が発生することである。それは次の2つの原因で発生する。
Next, two problems specific to the vacuum tube audio amplifier will be described. The first problem is that hum noise is likely to occur because an anode high-voltage DC power supply circuit and a heater power supply circuit are required.
The second problem is that the direct heat vacuum tube is said to have the best sound quality when the filament is AC-ignited and used as a non-feedback or low-feedback single amplifier. Noise is generated. It occurs for the following two reasons.

第1の原因は電気的なものである。一般的な真空管の増幅作用は、グリッドとカソードの間の電圧変動をアノード電流の変化に変えることであるが、直熱真空管はフィラメントがカソードとして動作するために、フィラメントに加えられた交流電源の波形がオーディオ信号に混入するもので、この成分の基本周波数は交流電源と同じで50Hz/60Hzである。このハム雑音はフィラメントの両端子に逆位相で現れるので、一般的なハムバランサ回路で、ある程度までは減少できる。   The first cause is electrical. A typical vacuum tube amplifying action is to change the voltage fluctuation between the grid and the cathode into a change in anode current. However, a direct-heated vacuum tube operates as an AC power supply applied to the filament because the filament operates as a cathode. The waveform is mixed in the audio signal, and the fundamental frequency of this component is the same as that of the AC power supply and is 50 Hz / 60 Hz. Since this hum noise appears in opposite phases at both ends of the filament, it can be reduced to some extent by a general hum balancer circuit.

第2の原因は電気的・熱的なもので、フィラメントが周期的に加熱および冷却されることによる。すなわち、フィラメントに流れる電流の絶対値が最大になるのは、交流電源の電圧が正(+)の最大値、および負(−)の最小値のときである。このときにフィラメントの温度も最高となって、フィラメントからの熱電子の放出量(アノード電流)も最大となる。そして、フィラメントに流れる電流が最小値となるのは、交流電源の電圧が0Vになったときである。フィラメントの温度はその電流の方向とは無関係で、交流電源の1周期(20ms/16.7ms)の間に同様の温度変化が2回現れる。従って、第2の原因によるハム雑音の基本周波数は、電源周波数の2倍の100Hz/120Hzとなる。このハム雑音の振幅と波形は、フィラメントの電圧規格、フィラメントの材質・構造・熱容量・温度分布の一様性、フィラメントと周囲の物体間の熱伝導係数、そして交流点火電源の振幅・波形等によって変化する。この場合のハム雑音の振幅は、フィラメントの両端の電圧が高いほど大きくなり、一般的には数mV〜10mV程度になる。また、極端な例として、フィラメントの熱容量が非常に大きい場合は、第2の原因によるハム雑音はほとんど発生しないことになる。そして、この雑音はフィラメントの両方の端子に同位相であらわれるので、ハムバランサ回路では除去できない。
このような理由により、交流点火した直熱真空管アンプの出力には、異なる2つの原因によって発生したハム雑音の合成波が現れるが、ハム雑音をキャンセルするためには、それぞれの原因に対して、最適な別個の処理が必要である。
The second cause is electrical and thermal, and the filament is heated and cooled periodically. That is, the absolute value of the current flowing through the filament is maximized when the voltage of the AC power supply is a positive (+) maximum value and a negative (−) minimum value. At this time, the temperature of the filament is also maximized, and the amount of thermoelectrons emitted from the filament (anode current) is also maximized. The current flowing through the filament becomes the minimum value when the voltage of the AC power supply becomes 0V. The temperature of the filament is independent of the direction of the current, and a similar temperature change appears twice during one cycle (20 ms / 16.7 ms) of the AC power supply. Therefore, the fundamental frequency of hum noise due to the second cause is 100 Hz / 120 Hz which is twice the power supply frequency. The amplitude and waveform of this hum noise depends on the voltage standard of the filament, the filament material, structure, heat capacity, uniformity of temperature distribution, thermal conductivity coefficient between the filament and surrounding objects, and the amplitude and waveform of the AC ignition power supply. Change. In this case, the amplitude of the hum noise increases as the voltage at both ends of the filament increases, and is generally about several mV to 10 mV. Further, as an extreme example, when the heat capacity of the filament is very large, hum noise due to the second cause hardly occurs. Since this noise appears in the same phase at both terminals of the filament, it cannot be removed by the hum balancer circuit.
For this reason, the hum noise generated by two different causes appears in the output of the direct-heated vacuum tube amplifier ignited by alternating current. To cancel the hum noise, Optimal separate processing is required.

ハム雑音をキャンセルためには、それと同じ周波数のキャンセル信号を、オーディオアンプの出力端子においてハム雑音がキャンセルされるように、振幅と位相を制御してオーディオ信号に加える必要がある。交流電源の波形とハム雑音の基本周波数成分の位相関係は、オーディオアンプの回路、部品配置、そして直熱真空管増幅器の場合はフィラメントの構造等によって変化する。さらに、ステレオ信号の場合は増幅器の左右チャネル間でも位相が異なる。また、キャンセル信号の注入回路によって、キャンセル信号自体の位相も変化する。   In order to cancel the hum noise, it is necessary to add a cancel signal having the same frequency to the audio signal by controlling the amplitude and phase so that the hum noise is canceled at the output terminal of the audio amplifier. The phase relationship between the waveform of the AC power supply and the fundamental frequency component of the hum noise varies depending on the circuit of the audio amplifier, the component arrangement, and the structure of the filament in the case of a direct heat vacuum tube amplifier. Further, in the case of a stereo signal, the phase is different between the left and right channels of the amplifier. Further, the phase of the cancel signal itself also changes due to the cancel signal injection circuit.

従来の、オーディオアンプのハム雑音をキャンセルまたは減少させる方法は3種類あった。それは、真空管オーディオアンプに適用されたものである。
第1の方法は、交流電源の2倍の周波数の120Hzのハム雑音をキャンセルするために、フィラメントの点火に使用している交流電源を全波整流して、基本周波数が120Hzの波形を発生させて、それをキャンセル信号として、可変抵抗器などを通して直熱真空管のコントロールグリッドなどに加えるものである。この場合のキャンセル信号の位相の調整は、同位相または逆位相の選択だけを行なうものである。また、この文献では、交流電源周波数の60Hzのハム雑音はハムバランサ回路だけで抑圧している(非特許文献1参照)。
There are three conventional methods for canceling or reducing hum noise in audio amplifiers. It is applied to a vacuum tube audio amplifier.
In the first method, in order to cancel the 120 Hz hum noise, which is twice the frequency of the AC power supply, the AC power supply used to ignite the filament is full-wave rectified to generate a waveform with a fundamental frequency of 120 Hz. Then, it is applied as a cancel signal to a control grid of a direct heat vacuum tube through a variable resistor or the like. In this case, the phase of the cancel signal is adjusted only by selecting the same phase or the opposite phase. In this document, 60 Hz hum noise of the AC power supply frequency is suppressed only by the hum balancer circuit (see Non-Patent Document 1).

直熱真空管増幅器は交流点火した場合に最も音質が良いといわれているが、第2の方法は、交流点火によって発生する直熱真空管のハム雑音を減少させるために最も一般的に用いられているもので、やむをえずそのフィラメントを直流点火するものである。これは、その増幅段で発生しているハム雑音だけを減少できる。この場合はフィラメント用直流電源の残留リップル成分によるハム雑音が発生するが、それはハムバランサ回路によってある程度は減少できる(非特許文献2参照)。   The direct heat vacuum tube amplifier is said to have the best sound quality when AC ignition is performed, but the second method is most commonly used to reduce the hum noise of the direct heat vacuum tube generated by AC ignition. Inevitably, the filament is ignited by direct current. This can reduce only the hum generated in the amplification stage. In this case, hum noise is generated due to the residual ripple component of the direct current power supply for the filament, which can be reduced to some extent by the hum balancer circuit (see Non-Patent Document 2).

そして、第3の方法は、交流点火によって発生する直熱真空管のハム雑音(100Hz/120Hz)を減少させるために、別個の交流点火直熱真空管で発生させたハム雑音をキャンセル信号として使用するものである。その交流点火直熱真空管のアノードには、数10V以上の直流電圧を加えている。この場合のキャンセル信号の位相の調整は、反転増幅器などを利用して同位相または逆位相の選択だけを行なうものである(特許文献1参照)。   The third method uses hum noise generated by a separate AC ignition direct heat vacuum tube as a cancel signal in order to reduce hum noise (100 Hz / 120 Hz) of the direct heat vacuum tube generated by AC ignition. It is. A DC voltage of several tens of volts or more is applied to the anode of the AC ignition directly heated vacuum tube. In this case, the phase of the cancel signal is adjusted by selecting only the same phase or opposite phase using an inverting amplifier or the like (see Patent Document 1).

特開2001−111355号公報JP 2001-111355 A Steve Bench、“Effects of AC Heating Power Applied to Directly Heated Triodes”、http://members.aol.com/sbench/humbal/html、1999Steve Bench, “Effects of AC Heating Power Applied to Directly Heated Triodes”, http: // members. aol. com / sbench / humbal / html, 1999 無線と実験編集部編、「300Bパワーアンプ傑作選」、誠文堂新光社出版、1998年1月10日発行、p.152−153Edited by Radio and Experiment Editing Department, “300B Power Amplifier Masterpiece Selection”, published by Seibundo Shinkosha, January 10, 1998, p. 152-153

しかし、上記非特許文献1に示された技術は、キャンセル信号の位相を微調整する機能がないので、ハム雑音を十分にキャンセルできないという問題があった。
そして、キャンセル信号として、全波整流波を使用しているので、ハム雑音の基本周波数成分をある程度までは減少できたとしても、キャンセル信号に含まれている多量の高調波成分、不規則雑音成分、および交流電源のフリッカ(交流電源電圧の数Hzから数10Hz程度の速さの不規則変動)等がオーディオ信号に加えられて、オーディオ信号の波形を歪ませてその音質を悪化させ、アンプのダイナミックレンジを減少させるという問題があった。理論的には、キャンセル信号である全波整流波の全高調波歪み率は約23%(−13dB)であり、ハム雑音のレベルを3.1mVと仮定した場合に、ハム雑音の120Hz基本周波数成分をキャンセルできても、キャンセル信号の23%(−13dB、実効値0.71mV)の高調波成分がオーディオ信号に加えられるので、その音質を悪化させることが推測できる。ここで、実効値は、root−mean−square valueを意味する。
また、上記非特許文献1の技術は、オーディオ信号が加わっている直熱真空管のフィラメントに、全波整流回路が接続されているので、直熱真空管の本来の音質を悪化させるという問題があった。
さらに、この技術では、交流電源周波数(60Hz)のハム雑音は、ハムバランサ回路だけで抑圧しているので、その効果的な除去は難しいという問題があった。
However, since the technique disclosed in Non-Patent Document 1 has no function of finely adjusting the phase of the cancel signal, there is a problem that hum noise cannot be canceled sufficiently.
And since a full-wave rectified wave is used as the cancellation signal, even if the fundamental frequency component of the hum noise can be reduced to a certain extent, a large amount of harmonic components and irregular noise components included in the cancellation signal , And flicker of AC power supply (irregular fluctuation of AC power supply voltage of several Hz to several tens Hz) etc. are added to the audio signal, which distorts the waveform of the audio signal and deteriorates its sound quality. There was a problem of reducing the dynamic range. Theoretically, the total harmonic distortion rate of the full-wave rectified wave, which is a cancel signal, is about 23% (−13 dB), and the hum noise level of 120 Hz is assumed when the level of the hum noise is 3.1 mV. Even if the component can be canceled, since the harmonic component of 23% (−13 dB, effective value 0.71 mV) of the cancel signal is added to the audio signal, it can be estimated that the sound quality is deteriorated. Here, the effective value means a root-mean-square value.
Further, the technique of Non-Patent Document 1 has a problem that the original sound quality of the direct heat vacuum tube is deteriorated because the full-wave rectifier circuit is connected to the filament of the direct heat vacuum tube to which the audio signal is applied. .
Furthermore, this technique has a problem that it is difficult to effectively remove the hum noise of the AC power source frequency (60 Hz) because it is suppressed only by the hum balancer circuit.

そして、上記非特許文献2に示された技術は、交流点火直熱真空管増幅器のハム雑音を減少させるために、やむをえず、それを直流点火するものである。しかし、直熱真空管のフィラメントはヒータとカソードの両方の機能を持っていて、オーディオ信号が直接に加わっているところなので、フィラメントに、直流点火するための電源などを接続すると、直熱真空管の本来の音質を悪化させるという問題があった。
さらに、フィラメントを直流点火しているために、アノードとフィラメント各部間の電圧の分布が一様ではないので、アノード電流が流れたときにフィラメント上に一定の温度勾配が発生して、フィラメントを短寿命化させる可能性があるという問題があった。
The technique disclosed in Non-Patent Document 2 inevitably performs DC ignition to reduce the hum noise of the AC ignition direct heat vacuum tube amplifier. However, since the filament of a direct-heat vacuum tube has the functions of both a heater and a cathode and an audio signal is directly applied to it, if a power source for direct current ignition is connected to the filament, There was a problem of deteriorating the sound quality.
In addition, since the filament is dc-ignited, the voltage distribution between the anode and each part of the filament is not uniform, so that when the anode current flows, a constant temperature gradient is generated on the filament and the filament is shortened. There was a problem that there was a possibility of extending the life.

次に、上記特許文献1に記載の技術は、キャンセル信号の位相を微調整する機能がなかったので、ハム雑音を十分にキャンセルできないという問題があった。
そして、キャンセル信号に雑音が含まれているので、ハム雑音の基本周波数成分をある程度までは減少できたとしても、キャンセル信号に含まれている高調波成分、不規則雑音成分、および交流電源のフリッカ等がオーディオ信号に加えられて、オーディオ信号の波形を歪ませてその音質を悪化させ、アンプのダイナミックレンジを減少させるという問題があった。
実測データの例では、直熱真空管DA30を交流点火した場合の100Hzのハム雑音のレベルは約3.1mVで、その全高調波歪み率は約8.4%(−22dB)であり、100Hzの基本周波数成分をキャンセルしても、その8.4%(−22dB、実効値0.26mV)の高調波成分、および不規則雑音成分等がオーディオ信号に加えられて音質を悪化させることが推測できる。
そして、上記特許文献1の技術では、キャンセル信号を発生させる交流点火直熱真空管のアノードには、数10V以上の直流電源が必要なので、その装置の、外付型としての構成は困難であるという問題があった。
Next, the technique described in Patent Document 1 has a problem that the hum noise cannot be sufficiently canceled because there is no function for finely adjusting the phase of the cancel signal.
Since the cancel signal contains noise, even if the fundamental frequency component of the hum noise can be reduced to a certain extent, the harmonic component, irregular noise component, and flicker of the AC power source included in the cancel signal are reduced. Etc. are added to the audio signal to distort the waveform of the audio signal to deteriorate its sound quality and to reduce the dynamic range of the amplifier.
In the example of measured data, the level of hum noise at 100 Hz when the direct heat vacuum tube DA30 is AC-ignited is about 3.1 mV, and its total harmonic distortion rate is about 8.4% (−22 dB). Even if the fundamental frequency component is canceled, it can be estimated that the harmonic component of 8.4% (−22 dB, effective value 0.26 mV), irregular noise component, and the like are added to the audio signal to deteriorate the sound quality. .
In the technique of the above-mentioned Patent Document 1, a DC power supply of several tens of volts or more is required for the anode of the AC ignition directly heated vacuum tube that generates the cancel signal, so that it is difficult to configure the device as an external type. There was a problem.

さらに、従来の、真空管オーディオアンプで広く用いられているハムバランサ回路は、それが接続されている増幅段で発生しているハム雑音だけを除去できるもので、基本周波数がおなじでも、他の原因で発生した位相の異なるハム雑音は除去できないという問題があった。   Furthermore, the conventional hum balancer circuit widely used in vacuum tube audio amplifiers can remove only the hum noise generated in the amplification stage to which it is connected. There is a problem that the hum noise generated in the phase cannot be removed.

本発明は、このような従来の技術が有していた問題を解決しようとするものであり、低歪みの正弦波を発生させてキャンセル信号とすることにより、オーディオ信号に不必要な周波数成分や雑音を加えないで、発生原因の異なる数mV〜10mV程度の、あらゆる位相の、複数のハム雑音の基本周波数成分、および高調波成分のキャンセル装置を提供することを目的とする。  The present invention is intended to solve such a problem that the conventional technology has, and by generating a distorted sine wave as a cancel signal, unnecessary frequency components and It is an object of the present invention to provide a canceling apparatus for a plurality of fundamental frequency components and harmonic components of hum noise having any phase of several mV to 10 mV having different generation causes without adding noise.

上記の課題を解決するために、本発明は、ハム雑音の発生原因となっている交流電源と同期したキャンセル信号を発生させるための同期信号発生手段と、前記同期信号に同期してキャンセル信号源を発生するキャンセル信号源発生手段と、前記キャンセル信号源を低歪みの正弦波にするために、キャンセル信号源から高調波、不規則雑音、および交流電源のフリッカ等を除去する低歪み正弦波キャンセル信号発生手段と、前記低歪み正弦波キャ ンセル信号発生手段の出力にハム雑音をキャンセルするために必要な移相量を与える可変移相器手段と、前記可変移相器手段の出力をハム雑音をキャンセルするために必要な振幅に調整して加算する可変利得加算器手段と、前記可変利得加算器手段の出力をオーディオ アンプへ注入するキャンセル信号注入手段を備えることを特徴とする。
そして、本発明は、前記キャンセル信号源発生手段として、周波数2逓倍回路、ウイーンブリッジ発振回路、またはPLL周波数シンセサイザ回路を備えることを特徴とする。
さらに、本発明は、前記低歪み正弦波キャンセル信号発生手段として、ローパスフィルタおよびバンドパスフィルタを備えることを特徴とする。
なお、前記低歪み正弦波キャンセル信号発生手段の構成は、前記キャンセル信号源発生手段の出力を低歪みの正弦波とするための最適なバンドパス特性を持たせるために、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、または帯域消去フィルタを適宜組み合わせて縦続接続して実現しても良く、最も簡単な場合は1個のバンドパスフィルタでも良い。
In order to solve the above problems, the present invention provides a synchronization signal generating means for generating a cancel signal synchronized with an AC power source causing hum noise, and a cancel signal source in synchronization with the synchronization signal. Cancel signal source generating means for generating a low-distortion sine wave cancellation for removing harmonics, irregular noise, AC power supply flicker, etc. from the cancel signal source in order to make the cancel signal source a low-distortion sine wave a signal generating means, said variable phase shifter means for providing a phase shift amount required to cancel the hum at the output of the low distortion sine wave cancel signal generating means, hum an output of said variable phase shifter means a variable gain adder means for adding to adjust the amplitude necessary to cancel the cancellation signal for injecting the output of the variable gain adder means to an audio amplifier Characterized in that it comprises an injection means.
In the present invention, the cancel signal source generating means includes a frequency doubler circuit, a Wien bridge oscillation circuit, or a PLL frequency synthesizer circuit.
Furthermore, the present invention is characterized in that a low-pass filter and a band-pass filter are provided as the low distortion sine wave cancel signal generating means.
The configuration of the low distortion sine wave canceling signal generating means includes a band pass filter and a low pass filter in order to have an optimum band pass characteristic for making the output of the cancel signal source generating means a low distortion sine wave. Further, a high-pass filter or a band elimination filter may be realized by appropriately connecting them in cascade, and in the simplest case, a single band-pass filter may be used.

以上、説明したように、本発明によれば、ハム雑音をキャンセルする信号として、低歪み正弦波キャンセル信号を発生させて、その位相と振幅を調整できる。その装置は、低価格で安定に動作する汎用オペアンプなどによる、アナログ信号処理回路などによって、外付型、またはアンプ内部への組込型として容易に実現できる。
その結果、オーディオ信号に、音質を悪化させる不必要な周波数成分や不規則雑音を加えないで、数mV〜10mV程度のハム雑音を、0.5mV程度以下のレベルにキャンセルできて、これにより、オーディオアンプのダイナミックレンジを数10dB以上広くすることができるという効果がある。
特に、従来はハム雑音が多いために交流点火することができなかった直熱真空管シングルアンプ(300B、DA30、PX25、および845等)を交流点火して使用できるようになるので、交流点火直熱真空管が有する本来の高音質を楽しむことができるようになるという効果がある。
また、本発明によれば、電子計測装置用低周波増幅器などのハム雑音もキャンセルできるので、その計測精度を向上することができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to generate a low distortion sine wave cancel signal as a signal for canceling hum noise, and to adjust the phase and amplitude thereof. The apparatus can be easily realized as an external type or a built-in type inside an amplifier by an analog signal processing circuit using a general-purpose operational amplifier that operates stably at a low price.
As a result, the hum noise of about several mV to 10 mV can be canceled to a level of about 0.5 mV or less without adding unnecessary frequency components and irregular noise that deteriorate the sound quality to the audio signal. There is an effect that the dynamic range of the audio amplifier can be widened by several tens dB or more.
In particular, a direct-heat vacuum tube single amplifier (300B, DA30, PX25, 845, etc.) that could not be ignited by alternating current because of a lot of hum noise can be used by igniting alternating current. There is an effect that the original high sound quality of the vacuum tube can be enjoyed.
Further, according to the present invention, hum noise such as a low-frequency amplifier for an electronic measuring device can be canceled, so that the measurement accuracy can be improved.

以下、図面を参照して本発明の実施形態によるオーディオアンプのハム雑音のキャンセル方法および装置について詳細に説明する。   Hereinafter, a method and apparatus for canceling hum noise of an audio amplifier according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の第1の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル方法を示すブロック図である。同図は、キャンセル信号の周波数(以下、キャンセル周波数と称する)が1種類で、オーディオ信号が1チャネルの場合である。
図1において、接続端子11aは、ハム雑音の発生原因となっている交流電源に接続される。
同期信号発生手段12は、接続端子11aからの交流電源入力に対して変圧、周波数逓倍、および波形整形等の処理を行う。
キャンセル信号源発生手段13は、同期信号発生手段12の出力の同期信号に同期したキャンセル信号源を発生する。
低歪み正弦波キャンセル信号発生手段14は、キャンセル信号源発生手段13の出力から、高調波、不規則雑音、およびフリッカ等を除去して、低歪み正弦波キャンセル信号を出力する。
可変移相器手段15は、低歪み正弦波キャンセル信号発生手段14から入力されたキャンセル信号に、オーディオアンプの出力端子においてハム雑音をキャンセルできる移相量を設定する。
可変利得加算器手段16は、可変移相器手段15からの入力信号の振幅を、ハム雑音をキャンセルできる振幅に設定して、キャンセル信号出力端子17aに出力する。
キャンセル信号出力端子17aは、キャンセル信号注入手段18に接続される。
FIG. 1 is a block diagram showing a method for canceling hum noise of an audio amplifier according to the first embodiment of the present invention. This figure shows a case where the frequency of the cancel signal (hereinafter referred to as cancel frequency) is one type and the audio signal is one channel.
In FIG. 1, the connection terminal 11a is connected to an AC power source that causes hum noise.
The synchronization signal generating means 12 performs processing such as voltage transformation, frequency multiplication, and waveform shaping on the AC power input from the connection terminal 11a.
The cancel signal source generation unit 13 generates a cancel signal source synchronized with the synchronization signal output from the synchronization signal generation unit 12.
The low distortion sine wave cancellation signal generation unit 14 removes harmonics, irregular noise, flicker, and the like from the output of the cancellation signal source generation unit 13 and outputs a low distortion sine wave cancellation signal.
The variable phase shifter means 15 sets a phase shift amount capable of canceling hum noise at the output terminal of the audio amplifier in the cancel signal input from the low distortion sine wave cancel signal generating means 14.
The variable gain adder means 16 sets the amplitude of the input signal from the variable phase shifter means 15 to an amplitude that can cancel hum noise, and outputs it to the cancel signal output terminal 17a.
The cancel signal output terminal 17 a is connected to the cancel signal injection means 18.

ここで、キャンセル信号注入回路の例、および注入方法について説明する。図2の、キャンセル信号注入回路28は、キャンセル信号注入手段18として動作する。図1のキャンセル信号出力端子17aの出力は、図2のキャンセル信号入力端子28aに接続される。同図のコネクタ28bから入力されたオーディオ信号に、キャンセル信号入力端子28aに接続された抵抗器R28aを通してキャンセル信号を加えて、コネクタ28cに出力する。コネクタ28cにはオーディオアンプへの信号入力コードを接続する。
ここで、キャンセル信号はオーディオアンプのゲイン・音量などを調整しても、アンプの出力端子においてキャンセル信号の振幅および位相が変化しない部分に注入する。注入が容易な部分は、パワーアンプの入力コネクタ、出力コネクタ、およびスピーカのコネクタ等である。そして、オーディオアンプの内部の増幅段への注入個所としては、真空管アンプのコントロールグリッドまたはカソード、FETアンプのゲート、トランジスタアンプのベース、および、オペアンプの信号入力端子等が良い。
さらに、負帰還(NFB)回路を有するオーディオアンプの場合は、負帰還信号の入力部分などに注入しても良い。
一般的には、キャンセル信号の注入は、抵抗を直列に挿入して行うが、その値は、できれば注入する部分の内部インピーダンスの10倍以上の値、例えば、数100kΩ〜数MΩとする。また、注入する部分に直流が加わっているときは、コンデンサによって直流成分をカットしてから注入する。
また、キャンセル信号注入回路28などは、その注入個所によって、キャンセル装置、オーディオアンプ、および専用ボックスの内部等に構成される。
Here, an example of a cancel signal injection circuit and an injection method will be described. The cancel signal injection circuit 28 in FIG. 2 operates as the cancel signal injection means 18. The output of the cancel signal output terminal 17a in FIG. 1 is connected to the cancel signal input terminal 28a in FIG. A cancel signal is added to the audio signal input from the connector 28b of the same figure through the resistor R28a connected to the cancel signal input terminal 28a, and is output to the connector 28c. A signal input cord to the audio amplifier is connected to the connector 28c.
Here, the cancel signal is injected into a portion where the amplitude and phase of the cancel signal are not changed at the output terminal of the amplifier even when the gain / volume of the audio amplifier is adjusted. The parts that can be easily injected are an input connector, an output connector, a speaker connector, and the like of the power amplifier. The injection points to the amplification stage inside the audio amplifier are preferably the control grid or cathode of the vacuum tube amplifier, the gate of the FET amplifier, the base of the transistor amplifier, and the signal input terminal of the operational amplifier.
Further, in the case of an audio amplifier having a negative feedback (NFB) circuit, it may be injected into a negative feedback signal input portion or the like.
In general, the cancel signal is injected by inserting a resistor in series. If possible, the value is set to a value more than 10 times the internal impedance of the injected portion, for example, several hundred kΩ to several MΩ. Further, when direct current is applied to the portion to be injected, the direct current component is cut by a capacitor before injection.
Also, the cancel signal injection circuit 28 and the like are configured in a cancel device, an audio amplifier, a dedicated box, and the like depending on the injection location.

なお、キャンセル周波数がn種類ある場合は、図1の同期信号発生手段12、キャンセル信号源発生手段13、低歪み正弦波キャンセル信号発生手段14、および可変移相器手段15をn組備えて、n入力の可変利得加算器手段16で加算する。後述の[実施例3](図5)では、キャンセル周波数が2種類(n=2)で、ステレオ信号の左右(L、R)2チャネル用の構成の場合について説明する。When there are n types of cancel frequencies, n sets of the synchronization signal generation means 12, the cancellation signal source generation means 13, the low distortion sine wave cancellation signal generation means 14 and the variable phase shifter means 15 of FIG. The addition is performed by the n-input variable gain adder means 16. In [Embodiment 3] (FIG. 5), which will be described later, there will be described a case where there are two types of cancel frequencies (n = 2) and a configuration for two channels of left and right (L, R) stereo signals.

(構成)
図3は本発明の第2の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置の構成を示すブロック図である。図3は、交流電源周波数の2倍の周波数(100/120Hz)のハム雑音をキャンセルする場合に好適な実施例であり、オーディオ信号は、ステレオ左右(L、R)2チャネル用の構成である。
図3で、第1の変圧回路22は、図1の同期信号発生手段12として動作する。接続端子21aには交流電源が接続される。接続端子21aは、第1の変圧回路22の入力に接続される。
周波数2逓倍回路23は、キャンセル信号源発生手段13として動作する。第1の変圧回路22の出力は、周波数2逓倍回路23の入力に接続される。
第1のローパスフィルタ24aおよび第1のバンドパスフィルタ24bは、低歪み正弦 波キャンセル信号発生手段14として動作する。周波数2逓倍回路23の出力は、第1のローパスフィルタ24aの入力に接続される。第1のローパスフィルタ24aの出力は、第1のバンドパスフィルタ24bの入力に接続される。
第1の位相反転回路25a、および第1の移相器25bは、可変移相器手段15として動作する。第1のバンドパスフィルタ24bの出力は、第1の位相反転回路25aの入力に接続される。第1の位相反転回路25aの出力は、第1の移相器25bの入力に接続される。
可変利得加算器26は、可変利得加算器手段16として動作する。可変利得加算器26は、左チャネル用の可変利得加算器26L、および右チャネル用の可変利得加算器26Rによって構成される。第1の移相器25bの出力は、可変利得加算器26Lおよび26Rの入力に接続される。可変利得加算器26Lおよび26Rの出力は、キャンセル信号出力端子27Lおよび27Rにそれぞれ接続される。この場合は、可変利得加算器26Lおよび26Rはそれぞれ1入力である。
そして、キャンセル信号出力端子27Lおよび27Rは、2つのキャンセル信号注入回路28にそれぞれ接続される。
(Constitution)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a hum noise canceling apparatus for an audio amplifier according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows an example suitable for canceling hum noise having a frequency (100/120 Hz) twice the AC power supply frequency, and the audio signal has a configuration for stereo left and right (L, R) two channels. .
In FIG. 3, the first transformer circuit 22 operates as the synchronization signal generating means 12 of FIG. An AC power supply is connected to the connection terminal 21a. The connection terminal 21 a is connected to the input of the first transformer circuit 22.
The frequency doubler circuit 23 operates as cancel signal source generation means 13. The output of the first transformer circuit 22 is connected to the input of the frequency doubler circuit 23.
The first low-pass filter 24 a and the first band-pass filter 24 b operate as the low distortion sine wave cancel signal generating unit 14. The output of the frequency doubler circuit 23 is connected to the input of the first low-pass filter 24a. The output of the first low pass filter 24a is connected to the input of the first band pass filter 24b.
The first phase inversion circuit 25 a and the first phase shifter 25 b operate as the variable phase shifter means 15. The output of the first band pass filter 24b is connected to the input of the first phase inverter circuit 25a. The output of the first phase inverting circuit 25a is connected to the input of the first phase shifter 25b.
The variable gain adder 26 operates as the variable gain adder means 16. The variable gain adder 26 includes a left channel variable gain adder 26L and a right channel variable gain adder 26R. The output of the first phase shifter 25b is connected to the inputs of the variable gain adders 26L and 26R. The outputs of variable gain adders 26L and 26R are connected to cancel signal output terminals 27L and 27R, respectively. In this case, variable gain adders 26L and 26R each have one input.
The cancel signal output terminals 27L and 27R are connected to two cancel signal injection circuits 28, respectively.

(動作)
ここで、周波数が100/120Hzのハム雑音をキャンセルする場合の動作について、図4の波形図と対応させて説明する。図4の横軸は時間、縦軸は電圧を示している。図4の波形A、B、およびCの間の位相の関係は任意である。
図4の波形Aは、図3の第1の変圧回路22の出力波形である。波形Aは、図3の接続端子21aに入力された交流電源と同様の波形である。日本国内の場合は、商用交流電源の電圧は100Vで、周波数は50/60Hzである。第1の変圧回路22は、小型の電源変圧器を使用して、その出力電圧は6V程度とする。実測データの例としては、波形Aの全高調波歪み率の実測値は約3.3%(−30dB)であり、交流電源の高調波歪み成分、不規則雑音、およびフリッカ等が多量に含まれている。従来の技術では、このような波形を、50/60Hzのハム雑音のキャンセル信号として使用していた。
(Operation)
Here, the operation in the case of canceling hum noise having a frequency of 100/120 Hz will be described in association with the waveform diagram of FIG. In FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates voltage. The phase relationship between waveforms A, B, and C in FIG. 4 is arbitrary.
A waveform A in FIG. 4 is an output waveform of the first transformer circuit 22 in FIG. 3. A waveform A is the same waveform as that of the AC power source input to the connection terminal 21a in FIG. In Japan, the voltage of the commercial AC power supply is 100V and the frequency is 50/60 Hz. The first transformer circuit 22 uses a small power transformer, and its output voltage is about 6V. As an example of measured data, the measured value of the total harmonic distortion factor of waveform A is about 3.3% (-30 dB), and contains a large amount of harmonic distortion components, irregular noise, flicker, etc. of AC power supply. It is. In the prior art, such a waveform is used as a cancel signal for 50/60 Hz hum noise.

図4の波形Bは、図3の周波数2逓倍回路23の出力波形である。これは、第1の変圧回路22の出力を、ブリッジダイオードによって全波整流して得られたもので、その基本周波数は100/120Hzとなって、第1の変圧回路22の出力の基本周波数が2逓倍されている。波形Bには、交流電源の高調波・雑音等に加えて、全波整流波の偶数次の高調波が多量に含まれている。波形Bの全高調波歪み率(理論値)は約22.5%(−13dB)である。従来の技術では、このような波形を、100/120Hzのハム雑音のキャンセル信号として使用していた。   A waveform B in FIG. 4 is an output waveform of the frequency doubler circuit 23 in FIG. This is obtained by full-wave rectifying the output of the first transformer circuit 22 with a bridge diode, and its fundamental frequency is 100/120 Hz, and the fundamental frequency of the output of the first transformer circuit 22 is It has been multiplied by 2. Waveform B contains a large amount of even-order harmonics of the full-wave rectified wave in addition to harmonics and noise of the AC power supply. The total harmonic distortion rate (theoretical value) of the waveform B is about 22.5% (−13 dB). In the prior art, such a waveform is used as a cancellation signal for 100/120 Hz hum noise.

図4の波形Cは、図3の第1のローパスフィルタ24aそして第1のバンドパスフィルタ24bを通過した後の波形であり、100/120Hzの低歪み正弦波キャンセル信号となっている。第1のローパスフィルタ24aは、1〜5次程度の構成として、RCフィルタ、または、オペアンプによるアクティブフィルタ等で実現する。第1のローパスフィルタ24aの遮断周波数は数10Hz〜数100Hz程度に設定する。次に、第1のバンドパスフィルタ24bは、オペアンプによるアクティブフィルタで容易に実現できる。その構成は、1次〜2次程度として、2段増幅器型バンドパスフィルタ(DABP:Dual−Amp Band Pass Filter)などを使用する。第1のバンドパスフィルタ24bのQは50〜100程度として、その中心周波数は可変抵抗器、または半固定抵抗器等によって100/120Hzに設定する。
第1のローパスフィルタ24aおよび第1のバンドパスフィルタ24bは、低歪み正弦 波キャンセル信号発生手段14として動作するが、その構成は、キャンセル信号源発生手段の出力を低歪み正弦波とするための最適なバンドパス特性を持たせるために、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、帯域消去フィルタ、または、バンドパスフィルタを適宜組み合わせて縦続接続して実現しても良く、最も簡単な場合は1つのバンドパスフィルタでも良い。
A waveform C in FIG. 4 is a waveform after passing through the first low-pass filter 24a and the first band-pass filter 24b in FIG. 3, and is a low distortion sine wave cancellation signal of 100/120 Hz. The first low-pass filter 24a is realized by an RC filter, an active filter using an operational amplifier, or the like as a 1st to 5th order configuration. The cut-off frequency of the first low-pass filter 24a is set to about several tens Hz to several hundreds Hz. Next, the first band pass filter 24b can be easily realized by an active filter using an operational amplifier. The configuration is about the first to second order, and a two-stage amplifier type band-pass filter (DABP: Dual-Amp Band Pass Filter) is used. The Q of the first bandpass filter 24b is set to about 50 to 100, and the center frequency is set to 100/120 Hz by a variable resistor or a semi-fixed resistor.
The first low-pass filter 24a and the first band-pass filter 24b operate as the low distortion sine wave cancellation signal generation means 14, and the configuration thereof is for making the output of the cancellation signal source generation means a low distortion sine wave. In order to have an optimum bandpass characteristic, a lowpass filter, a highpass filter, a band elimination filter, or a bandpass filter may be appropriately combined and cascade-connected. In the simplest case, one bandpass filter But it ’s okay.

図4の波形Dは、図3の第1の位相反転回路25a、第1の移相器25b、および可変利得加算器26を通過した後の、キャンセル信号出力端子27Lまたは27Rの低歪み正弦波キャンセル信号の波形であり、ハム雑音をキャンセルするために、第1の位相反転回路25aおよび第1の移相器25bによって、第1のバンドパスフィルタ24bの出力(波形C)の位相を約135°進めて、可変利得加算器26によって、その振幅を調整した場合である。
第1の位相反転回路25aは、第1のバンドパスフィルタ24bの出力に、0°または180°(逆位相)の移相を与えるもので、オペアンプの非反転入力/反転入力を切替えることによって容易に実現できる。第1の移相器25bは、第1の位相反転回路25aの出力に、0°〜180°程度の移相量を与えるもので、オールパスフィルタなどを使用する。第1の移相器25bの、移相量の設定は、可変抵抗器、または半固定抵抗器等によって行う。第1の位相反転回路25aと第1の移相器25bによって、キャンセル信号に任意の移相量を与えることができる。
ここで、第1の位相反転回路25a、および第1の移相器25bの機能は、オールパスフィルタを2段縦続接続することによっても実現できる。
また、可変利得加算器手段16は、オペアンプなどを使用して実現する。その利得の可変方法は、加算器の入力部分に、可変抵抗器、または半固定抵抗器等による減衰回路を挿入することによって容易に実現できる。
A waveform D in FIG. 4 shows a low distortion sine wave of the cancel signal output terminal 27L or 27R after passing through the first phase inverting circuit 25a, the first phase shifter 25b, and the variable gain adder 26 in FIG. This is a cancel signal waveform, and in order to cancel hum noise, the phase of the output (waveform C) of the first bandpass filter 24b is set to about 135 by the first phase inversion circuit 25a and the first phase shifter 25b. In this case, the amplitude is adjusted by the variable gain adder 26.
The first phase inverting circuit 25a gives a phase shift of 0 ° or 180 ° (opposite phase) to the output of the first bandpass filter 24b, and is easy by switching the non-inverting input / inverting input of the operational amplifier. Can be realized. The first phase shifter 25b gives a phase shift amount of about 0 ° to 180 ° to the output of the first phase inverting circuit 25a, and uses an all-pass filter or the like. The phase shift amount of the first phase shifter 25b is set by a variable resistor, a semi-fixed resistor, or the like. An arbitrary amount of phase shift can be given to the cancel signal by the first phase inversion circuit 25a and the first phase shifter 25b.
Here, the functions of the first phase inverting circuit 25a and the first phase shifter 25b can also be realized by cascading all-pass filters in two stages.
The variable gain adder means 16 is realized by using an operational amplifier or the like. The variable gain method can be easily realized by inserting an attenuation circuit such as a variable resistor or a semi-fixed resistor at the input portion of the adder.

なお、図3の[実施例2]では、左右チャネルのキャンセル信号の位相が同一に設定されるが、さらにキャンセル効果を高くする場合は、第1の位相反転回路25aおよび第1の移相器25bを2組使用して、第1のバンドパスフィルタ24bの出力に接続して、左右チャネルの位相をそれぞれ独立に設定できるようにすると良い。   In [Embodiment 2] of FIG. 3, the phases of the cancellation signals of the left and right channels are set to be the same. However, in order to further increase the cancellation effect, the first phase inverting circuit 25a and the first phase shifter are used. Two sets of 25b may be used and connected to the output of the first bandpass filter 24b so that the phases of the left and right channels can be set independently.

図3の[実施例2]において、交流電源の周波数の偶数倍の周波数(例えば、200/240Hz、または400/480Hz)のキャンセル信号を発生させることができる。すなわち、周波数2逓倍回路23の出力は全波整流波形(波形B)であり、100/120Hzの偶数次の高調波が多量に含まれているので、第1のローパスフィルタ24aの遮断周波数、および第1のバンドパスフィルタ24bの中心周波数を、それに合わせることによって、その周波数のキャンセル信号を発生させることができる。また、交流電源周波数の奇数倍(例えば、150/180Hz、または250/300Hz)の周波数のキャンセル信号を発生させる場合は、キャンセル信号源発生手段13である周波数2逓倍回路23の替わりとして、振幅制限回路(リミタ)を使用して、第1の変圧回路22の出力から方形波を得て、第1のローパスフィルタ24aの遮断周波数および第1のバンドパスフィルタ24bの中心周波数を、それに合わせて設定すれば良い。
ここに、第1の位相反転回路25aの替わりに、第1の変圧回路22に使用されている変圧器の出力の接続を、2極双投スイッチなどで切替えて反転させても良い。また、キャンセル信号の位相の可変範囲を限定できるときは、第1の位相反転回路25aの替わりに、半固定移相器などを使用しても良い。
In [Embodiment 2] in FIG. 3, a cancel signal having a frequency (for example, 200/240 Hz or 400/480 Hz) that is an even multiple of the frequency of the AC power supply can be generated. That is, the output of the frequency doubling circuit 23 is a full-wave rectified waveform (waveform B) and contains a large amount of even-order harmonics of 100/120 Hz, so that the cutoff frequency of the first low-pass filter 24a, and By matching the center frequency of the first band pass filter 24b with that, a cancel signal of that frequency can be generated. Further, when a cancel signal having an odd multiple of the AC power supply frequency (for example, 150/180 Hz or 250/300 Hz) is generated, the amplitude limiting is performed instead of the frequency doubler circuit 23 serving as the cancel signal source generating means 13. A square wave is obtained from the output of the first transformer circuit 22 using a circuit (limiter), and the cutoff frequency of the first low-pass filter 24a and the center frequency of the first band-pass filter 24b are set accordingly. Just do it.
Here, instead of the first phase inverter circuit 25a, the connection of the output of the transformer used in the first transformer circuit 22 may be switched and inverted by a two-pole double-throw switch or the like. When the variable range of the cancel signal phase can be limited, a semi-fixed phase shifter or the like may be used instead of the first phase inverting circuit 25a.

(性能の実測結果)
ここで、本発明の[実施例2]の装置の、動作条件および性能の実測結果の一例について説明する。図3の接続端子21aには50Hzの交流電源を接続した。周波数2逓倍回路23の出力(図4の波形B)は、基本周波数100Hzの全波整流波形で、全高調波歪み率(理論値)は約22%(−13dB)である。第1のローパスフィルタ24aとして1次のRCフィルタを使用した。第1のバンドパスフィルタ24bとして2段増幅器型バンドパスフィルタ(Q=67)を使用した。
100Hzの低歪み正弦波キャンセル信号は、第1のバンドパスフィルタ24bの出力(波形C)、および可変利得加算器26の出力(波形D)であり、その全高調波歪み率(実測値)は約0.050%(−66dB)となり、周波数2逓倍回路23の出力(波形B)から、高調波、不規則雑音、およびフリッカ等が除去されて、低歪み正弦波キャンセル信号を得ることができた。
(Measurement results of performance)
Here, an example of the measurement result of the operating condition and performance of the apparatus of [Example 2] of the present invention will be described. A 50 Hz AC power supply was connected to the connection terminal 21a in FIG. The output of the frequency doubler circuit 23 (waveform B in FIG. 4) is a full-wave rectified waveform with a fundamental frequency of 100 Hz, and the total harmonic distortion rate (theoretical value) is about 22% (−13 dB). A primary RC filter was used as the first low-pass filter 24a. A two-stage amplifier type bandpass filter (Q = 67) was used as the first bandpass filter 24b.
The low distortion sine wave cancellation signal of 100 Hz is the output (waveform C) of the first bandpass filter 24b and the output (waveform D) of the variable gain adder 26, and the total harmonic distortion rate (actually measured value) is It becomes about 0.050% (−66 dB), and harmonics, irregular noise, flicker, etc. are removed from the output (waveform B) of the frequency doubler circuit 23, and a low distortion sine wave cancel signal can be obtained. It was.

(構成および動作)
図5は本発明の第3の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置の構成を示すブロック図である。図5は、交流電源周波数(50/60Hz)、およびその2倍の周波数(100/120Hz)のハム雑音を同時にキャンセルする場合に好適な実施例であり、オーディオ信号は、ステレオ左右(L、R)2チャネル用の構成である。図5の上段(符号21a〜26)に示す、周波数が100/120Hzのハム雑音をキャンセルするための構成は、図3の[実施例2]と同一なので説明を省略する。
次に、図5の下段(符号32〜35b)に示す、周波数50/60Hzのハム雑音をキャンセルするための構成および動作について説明する。ここで、図5の下段の符号34a〜35bの構成および動作等は、図3または図5の上段の、符号24a〜25bの場合と同様である。
図5において、第2の変圧回路32は、同期信号発生手段12およびキャンセル信号源発生手段13として動作するもので、接続端子21aから入力された交流電源電圧を数Vに変圧する。第2の変圧回路32の出力の波形は、図4の波形Aのようになり、その基本周波数は50/60Hzである。
第2のローパスフィルタ34a、および第2のバンドパスフィルタ34bは、低歪み正 弦波キャンセル信号発生手段14として動作する。第2の変圧回路32の出力は、第2のローパスフィルタ34aの入力に接続される。第2のローパスフィルタ34aの出力は、第2のバンドパスフィルタ34bの入力に接続される。第2のバンドパスフィルタ34bの中心周波数は50/60Hzに設定する。
次に、第2の位相反転回路35a、および第2の移相器35bは、可変移相器手段15として動作する。第2のバンドパスフィルタ34bの出力は、第2の位相反転回路35aの入力に接続される。第2の位相反転回路35aの出力は、第2の移相器35bの入力に接続される。そして、第2の移相器35bの出力は、可変利得加算器手段26Lおよび26Rに接続される。
ここに、第2の位相反転回路35aの替わりに、第2の変圧回路32に使用されている変圧器の出力の接続を、2極双投スイッチなどで切替えて反転させても良い。また、キャンセル信号の位相の可変範囲を限定できるときは、第2の位相反転回路35aの替わりに、半固定移相器などを使用しても良い。
(Configuration and operation)
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a hum noise canceling apparatus for an audio amplifier according to the third embodiment of the present invention. FIG. 5 shows an embodiment suitable for simultaneously canceling the AC power frequency (50/60 Hz) and twice the hum noise (100/120 Hz). The audio signal is stereo left and right (L, R). ) Configuration for 2 channels. The configuration for canceling the hum noise with the frequency of 100/120 Hz shown in the upper part (reference numerals 21a to 26) of FIG. 5 is the same as [Example 2] of FIG.
Next, the configuration and operation for canceling hum noise with a frequency of 50/60 Hz shown in the lower part of FIG. 5 (reference numerals 32 to 35b) will be described. Here, the configurations and operations of the lower reference numerals 34a to 35b in FIG. 5 are the same as those in the upper reference numerals 24a to 25b in FIG. 3 or FIG.
In FIG. 5, the second transformer circuit 32 operates as the synchronizing signal generator 12 and the cancel signal source generator 13 and transforms the AC power supply voltage input from the connection terminal 21a to several volts. The waveform of the output of the second transformer circuit 32 is as shown by the waveform A in FIG. 4, and its fundamental frequency is 50/60 Hz.
Second low-pass filter 34a, and the second bandpass filter 34b operates as a low-distortion sine wave canceling signal generating means 14. The output of the second transformer circuit 32 is connected to the input of the second low-pass filter 34a. The output of the second low pass filter 34a is connected to the input of the second band pass filter 34b. The center frequency of the second band pass filter 34b is set to 50/60 Hz.
Next, the second phase inverting circuit 35 a and the second phase shifter 35 b operate as the variable phase shifter means 15. The output of the second band pass filter 34b is connected to the input of the second phase inverting circuit 35a. The output of the second phase inverting circuit 35a is connected to the input of the second phase shifter 35b. The output of the second phase shifter 35b is connected to the variable gain adder means 26L and 26R.
Here, instead of the second phase inverting circuit 35a, the connection of the output of the transformer used in the second transformer circuit 32 may be switched and inverted by a two-pole double-throw switch or the like. When the variable range of the cancel signal phase can be limited, a semi-fixed phase shifter or the like may be used instead of the second phase inverting circuit 35a.

(性能の実測結果)
ここで、図5の[実施例3]の装置の下段(符号32〜35b)に示す、周波数50/60Hzのハム雑音をキャンセルするための装置の性能の実測結果について説明する。図5の接続端子21aには50Hzの交流電源を接続した。50Hzキャンセル信号は、第2のバンドパスフィルタ34bの出力、および可変利得加算器26の出力であり、その全高調波歪み率(実測値)は約0.022%(−73dB)となり、第2の変圧回路32の出力(図4の波形Aと同様)から、高調波、不規則雑音、およびフリッカ等が除去されて、低歪み正弦波キャンセル信号を得ることができた。
(Measurement results of performance)
Here, an actual measurement result of the performance of the apparatus for canceling the hum noise of the frequency 50/60 Hz shown in the lower part (reference numerals 32 to 35b) of the apparatus of [Example 3] in FIG. 5 will be described. A 50 Hz AC power source was connected to the connection terminal 21a in FIG. The 50 Hz cancellation signal is the output of the second bandpass filter 34b and the output of the variable gain adder 26, and its total harmonic distortion rate (actual measurement value) is about 0.022% (−73 dB), and the second Harmonics, random noise, flicker, and the like were removed from the output of the transformer circuit 32 (similar to waveform A in FIG. 4), and a low distortion sine wave cancel signal could be obtained.

(評価実験の結果)
次に、本発明の[実施例3]の装置によって、交流点火した直熱3極真空管DA30を出力管とするオーディオアンプの、100Hzおよび50Hzのハム雑音をキャンセルした評価実験の結果について説明する。
可変利得加算器26の出力を、キャンセル信号注入回路28によって、オーディオアンプの入力コネクタに注入してハム雑音をキャンセルした。左右チャネルの特性はほぼ同一だったので、左チャネルの結果について説明する。
キャンセル前の、DA30オーディオアンプの残留雑音(ハム雑音を含む)は、8Ωスピーカ出力端子において、交流ミリボルト計による平均電圧の測定結果は3.1mVであった。ハム雑音のスペクトラム解析結果は、その100Hz成分が1.4mV、および50Hz成分が0.57mVであり、スピーカから約4.5m離れた聴取位置で、そのハム雑音を聞き取ることができた。ヒアリングテストの結果は、濁った音質だった。
(Results of evaluation experiment)
Next, a description will be given of the results of an evaluation experiment in which 100 Hz and 50 Hz hum noise was canceled by an audio amplifier using an AC-ignited direct heat triode vacuum tube DA30 as an output tube using the apparatus of [Example 3] of the present invention.
The output of the variable gain adder 26 is injected into the input connector of the audio amplifier by the cancel signal injection circuit 28 to cancel the hum noise. Since the characteristics of the left and right channels are almost the same, the result of the left channel will be described.
The residual noise (including hum noise) of the DA30 audio amplifier before cancellation was 3.1 mV as a result of measuring the average voltage with an AC millivolt meter at the 8Ω speaker output terminal. The spectrum analysis result of the hum noise was that the 100 Hz component was 1.4 mV and the 50 Hz component was 0.57 mV, and the hum noise could be heard at a listening position about 4.5 m away from the speaker. The result of the hearing test was cloudy sound quality.

[実施例3]の装置による、基本周波数100Hzのハム雑音のキャンセル後は、交流ミリボルト計による残留雑音(ハム雑音を含む)の平均電圧は0.52mV(キャンセル比 約1/6)であった。ハム雑音の100Hz成分は0.021mVに減少して、そのキャンセル比は約1/67(−37dB)となった。スピーカから約4.5m離れた聴取位置で、100Hzのハム雑音を聞き取ることができなかった。
[実施例3]の装置による、基本周波数50Hzのハム雑音のキャンセル後は、その50Hz成分は0.023mVに減少して、そのキャンセル比は約1/25(−28dB)となった。
[実施例3]の装置による、基本周波数100Hzおよび50Hzのハム雑音のキャンセル後は、交流ミリボルト計による残留雑音(ハム雑音を含む)の平均電圧は約0.20mV(キャンセル比1/16)となった。
この場合に、キャンセル信号に含まれる高調波成分の電圧(実効値)は、100Hzの場合に0.70μV、50Hzの場合に0.13μVであり、このレベルは、[背景技術]で説明した、オーディオアンプの出力10Wで、スピーカのインピーダンス8Ωの場合の、スピーカ端子間電圧8.9Vに対して、100Hzで−142dB、50Hzで−157dBとなり、オーディオ信号に必要なダイナミックレンジ(80dB以上)および、人の聴覚のダイナミックレンジ(約120dB)を考慮したときに問題とならない小レベルである。
ハム雑音の100Hz成分だけのキャンセル後に対するヒアリングテストの結果は、キャンセル前のハム雑音を含んだ、濁った音質が、キャンセル後は静寂感のあるダイナミックレンジの広い高音質になった。ハム雑音の100Hzおよび50Hz成分のキャンセル後に対するヒアリングテストの結果は、さらに静寂感のある高音質になった。
After canceling the hum noise with a fundamental frequency of 100 Hz by the apparatus of [Example 3], the average voltage of residual noise (including hum noise) by the AC millivoltmeter was 0.52 mV (cancellation ratio about 1/6). . The 100 Hz component of hum noise was reduced to 0.021 mV, and the cancellation ratio was about 1/67 (-37 dB). At the listening position about 4.5 m away from the speaker, 100 Hz hum noise could not be heard.
After canceling the hum noise with the fundamental frequency of 50 Hz by the apparatus of [Example 3], the 50 Hz component was reduced to 0.023 mV, and the cancellation ratio was about 1/25 (-28 dB).
After canceling the hum noise at the fundamental frequencies of 100 Hz and 50 Hz by the apparatus of [Example 3], the average voltage of residual noise (including hum noise) by the AC millivoltmeter is about 0.20 mV (cancellation ratio 1/16). became.
In this case, the voltage (effective value) of the harmonic component included in the cancel signal is 0.70 μV in the case of 100 Hz and 0.13 μV in the case of 50 Hz, and this level is described in [Background Art]. When the output of the audio amplifier is 10 W and the impedance of the speaker is 8Ω, the voltage between the speaker terminals is 8.9 V, −142 dB at 100 Hz, −157 dB at 50 Hz, and the dynamic range (80 dB or more) necessary for the audio signal, This is a small level that does not cause a problem when considering the dynamic range of human hearing (about 120 dB).
As a result of the hearing test after canceling only the 100 Hz component of hum noise, the turbid sound quality including hum noise before cancellation became high sound quality with a wide dynamic range with silence after cancellation. The result of the hearing test after canceling the 100 Hz and 50 Hz components of the hum noise was a further high quality sound with a quiet feeling.

図6は本発明の第4の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置の構成を示すブロック図である。同図は、図1の同期信号発生手段12およびキャンセル信号源発生手段13として、変圧・2逓倍・波形整形回路42およびウイーンブリッジ発振回路43をそれぞれ使用している。図6は、全高調波歪み率がさらに少ないキャンセル信号を発生する場合に好適な実施例である。同図は、キャンセル周波数が100/120Hzの場合である。
図6で、接続端子41aには交流電源が接続される。変圧・2逓倍・波形整形回路42は、接続端子41aから入力された交流電源電圧を数Vに変圧した後に、ブリッジダイオードによる全波整流回路によって2逓倍して、1次のRCローパスフィルタによって波形整形を行う。
ウイーンブリッジ発振回路43は、基本的には低歪み正弦波(100/120Hz)の自励発振器であるが、変圧・2逓倍・波形整形回路42からの同期信号の入力によって注入同期発振器として動作する。変圧・2逓倍・波形整形回路42からウイーンブリッジ発振回路43への注入同期入力は、ウイーンブリッジ発振回路43の正帰還ループの入力側に、できるだけ高抵抗を通して行う。ウイーンブリッジ発振回路43の出力は、図2の[実施例2]または図5の[実施例3]の装置の、第1の変圧回路22および周波数2逓倍回路23の替わりに、第1のローパスフィルタ24aの入力に接続する。ウイーンブリッジ発振回路43は汎用オペアンプなどによって容易に実現できる。
図6の[実施例4]の、変圧・2逓倍・波形整形回路42に、n倍の周波数逓倍機能を持たせて、ウイーンブリッジ発振回路43の自励発振周波数をそれに合わせれば、交流電源周波数のn倍のキャンセル信号源を発生できる。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a hum noise canceling apparatus for an audio amplifier according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, as the synchronous signal generating means 12 and the cancel signal source generating means 13 of FIG. 1, a transformer / double multiplier / waveform shaping circuit 42 and a Wien bridge oscillation circuit 43 are used. FIG. 6 shows an embodiment suitable for generating a cancel signal with an even lower total harmonic distortion rate. This figure shows a case where the cancel frequency is 100/120 Hz.
In FIG. 6, an AC power supply is connected to the connection terminal 41a. The voltage transformation / double frequency / waveform shaping circuit 42 transforms the AC power supply voltage input from the connection terminal 41a to several volts, then doubles it by a full-wave rectifier circuit using a bridge diode, and forms a waveform by a primary RC low-pass filter. Perform shaping.
The Wien bridge oscillation circuit 43 is basically a low-distortion sine wave (100/120 Hz) self-excited oscillator, but operates as an injection-locked oscillator by inputting a synchronization signal from the voltage transformation / double multiplication / waveform shaping circuit 42. . The injection locking input from the transformation / double frequency / waveform shaping circuit 42 to the Wien bridge oscillation circuit 43 is performed through the input side of the positive feedback loop of the Wien bridge oscillation circuit 43 through as high resistance as possible. The output of the Wien bridge oscillation circuit 43 is the first low-pass instead of the first transformer circuit 22 and the frequency doubler circuit 23 of the apparatus of [Embodiment 2] of FIG. 2 or [Embodiment 3] of FIG. Connect to input of filter 24a. The Wien bridge oscillation circuit 43 can be easily realized by a general-purpose operational amplifier or the like.
If the transformer / double frequency / waveform shaping circuit 42 of [Embodiment 4] in FIG. 6 has a frequency multiplication function of n times and the self-excited oscillation frequency of the Wien bridge oscillation circuit 43 is adjusted to that frequency, the AC power supply frequency N times as many cancellation signal sources can be generated.

図7は本発明の第5の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置の構成を示すブロック図である。同図は、図1の同期信号発生手段12として第3の変圧回路52を、キャンセル信号源発生手段13として、PLL周波数シンセサイザ回路53a、およびカウンタ回路53bを使用している。図7は、複数の周波数のキャンセル信号源を同時に発生する場合に適した実施例である。同図は、キャンセル周波数が3種類の場合である。
図7で、接続端子51aには交流電源(50/60Hz)が接続される。第3の変圧回路52は、接続端子51aから入力された交流電源電圧を数Vに変圧する。
第3の変圧回路52の出力は、PLL(Phase Locked Loop)周波数シンセサイザ回路53aの位相比較器に入力される。PLL周波数シンセサイザ回路53aは、LSI(Large Scale Integrated Circuit)を利用することによって容易に実現できるので、その原理の説明は省略する。PLL周波数シンセサイザ回路53aの内部のVCO(Voltage Controlled Oscillator)から、位相比較器への帰還ループの中にある分周期を、1/8分周に設定すると、PLL周波数シンセサイザ回路53aの出力Eの周波数は、交流電源の周波数の8倍の400/480Hzとなる。
PLL周波数シンセサイザ回路53aの出力Eはカウンタ回路53bに入力される。カウンタ回路53bを4ビットのカウンタとして、その出力を、下位ビットから、出力F、出力G、出力H、および出力Iとすると、出力Fには200/240Hz、出力Gには100/120Hz、および出力Hには50/60Hzの方形波がそれぞれ出力される。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a hum noise canceling apparatus for an audio amplifier according to a fifth embodiment of the present invention. This figure uses a third transformer circuit 52 as the synchronization signal generation means 12 of FIG. 1, and a PLL frequency synthesizer circuit 53 a and a counter circuit 53 b as the cancellation signal source generation means 13. FIG. 7 shows an embodiment suitable for the case where a cancel signal source having a plurality of frequencies is simultaneously generated. This figure shows a case where there are three types of cancel frequencies.
In FIG. 7, an AC power supply (50/60 Hz) is connected to the connection terminal 51a. The third transformer circuit 52 transforms the AC power supply voltage input from the connection terminal 51a to several volts.
The output of the third transformer circuit 52 is input to a phase comparator of a PLL (Phase Locked Loop) frequency synthesizer circuit 53a. Since the PLL frequency synthesizer circuit 53a can be easily realized by using an LSI (Large Scale Integrated Circuit), description of its principle is omitted. When the division period in the feedback loop from the VCO (Voltage Controlled Oscillator) inside the PLL frequency synthesizer circuit 53a to the phase comparator is set to 1/8 frequency, the frequency of the output E of the PLL frequency synthesizer circuit 53a Is 400/480 Hz, which is eight times the frequency of the AC power supply.
The output E of the PLL frequency synthesizer circuit 53a is input to the counter circuit 53b. Assuming that the counter circuit 53b is a 4-bit counter and the output is output F, output G, output H, and output I from the lower bits, the output F is 200/240 Hz, the output G is 100/120 Hz, and The output H is a 50/60 Hz square wave.

ここで、図5の[実施例3]の場合と関連付ける。カウンタ回路53bの出力Gを、第1のローパスフィルタ24aの入力へ、カウンタ回路53bの出力Hを、第2のローパスフィルタ34aの入力に接続すれば、[実施例3]の第1の変圧回路22、周波数2逓倍回路23、および第2の変圧回路32の替わりに、[実施例5]の第3の変圧回路52、PLL周波数シンセサイザ回路53a、およびカウンタ回路53bによって実現できたことになる。
キャンセル周波数が3種類以上になる場合は、図5の[実施例3]で、第1のローパスフィルタ24a、第1のバンドパスフィルタ24b、第1の位相反転回路25a、および第1の移相器25bで構成される、周波数チャネル数を増やして、それぞれの周波数チャネルの、ローパスフィルタおよびバンドパスフィルタの周波数特性を、キャンセル周波数に合わせて設定すれば良い。
図7の[実施例5]において、カウンタ回路53bの出力が1つの周波数で良い場合は、カウンタ回路53bを省略して、PLL周波数シンセサイザ回路53aの内部の分周器によって、PLL周波数シンセサイザ回路53aの出力を、必要な周波数に設定すれば良い。
Here, it associates with the case of [Example 3] in FIG. If the output G of the counter circuit 53b is connected to the input of the first low-pass filter 24a, and the output H of the counter circuit 53b is connected to the input of the second low-pass filter 34a, the first transformer circuit of [Example 3]. 22, instead of the frequency doubler circuit 23 and the second transformer circuit 32, the third transformer circuit 52, the PLL frequency synthesizer circuit 53a, and the counter circuit 53b in [Embodiment 5] can be realized.
When there are three or more cancel frequencies, the first low-pass filter 24a, the first band-pass filter 24b, the first phase inverting circuit 25a, and the first phase shift are performed in [Embodiment 3] of FIG. The frequency characteristics of the low-pass filter and the band-pass filter of each frequency channel may be set in accordance with the cancellation frequency by increasing the number of frequency channels configured by the device 25b.
In [Embodiment 5] in FIG. 7, when the output of the counter circuit 53b may be one frequency, the counter circuit 53b is omitted, and the PLL frequency synthesizer circuit 53a is divided by a frequency divider inside the PLL frequency synthesizer circuit 53a. Is set to a required frequency.

以上説明してきた、[実施例1]の方法に従った[実施例3]〜[実施例5]の装置の試作を行って、いろいろな条件で評価実験およびヒアリングテストを行った。その結果、音質、実現性、および費用を考慮したときに、低歪み正弦波キャンセル信号の全高調波歪み率を0.02%(−74dB)〜0.2%(−54dB)の範囲内にすれば、オーディオ信号に、音質を悪化させる不必要な周波数成分や不規則雑音を加えないで、数mV〜10mV程度のハム雑音を、0.5mV程度以下のレベルにキャンセルできることがわかった。この条件では、低歪み正弦波キャンセル信号の全高調波歪み率が最も大きい0.2%(−54dB)の場合でも、ハム雑音のレベルが単一周波数で10mVと仮定したときに、キャンセル信号によってオーディオ信号に加わる高調波歪み成分の実効値は0.02mVである。そのレベルは、[背景技術]で述べた、スピーカのインピーダンスが8Ωで、オーディオアンプの出力が10W(8.9V)の場合に、−113dBとなり、オーディオ信号に必要なダイナミックレンジ(80dB以上)および、人の聴覚のダイナミックレンジ(約120dB)等を考慮したときに、妥当な結果と考える。   The apparatus of [Example 3] to [Example 5] according to the method of [Example 1] described above was prototyped, and an evaluation experiment and a hearing test were performed under various conditions. As a result, the total harmonic distortion rate of the low distortion sine wave cancellation signal is in the range of 0.02% (−74 dB) to 0.2% (−54 dB) when considering sound quality, feasibility, and cost. Then, it was found that hum noise of about several mV to 10 mV can be canceled to a level of about 0.5 mV or less without adding unnecessary frequency components and irregular noise that deteriorate the sound quality to the audio signal. Under this condition, even when the total distortion rate of the low-distortion sine wave cancellation signal is 0.2% (−54 dB) which is the largest, when the hum noise level is assumed to be 10 mV at a single frequency, The effective value of the harmonic distortion component applied to the audio signal is 0.02 mV. The level is −113 dB when the speaker impedance is 8Ω and the output of the audio amplifier is 10 W (8.9 V), as described in [Background Art], and the dynamic range (80 dB or more) necessary for the audio signal and Considering the human auditory dynamic range (about 120 dB), etc., this is considered to be a reasonable result.

本発明の第1の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル方法を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a method for canceling hum noise of an audio amplifier according to the first embodiment of the present invention. キャンセル信号注入回路の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of a cancellation signal injection circuit. 本発明の第2の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the cancellation apparatus of the hum noise of the audio amplifier by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1、第2、および第3の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置の各部の波形を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing waveforms of respective parts of the hum noise canceling apparatus of the audio amplifier according to the first, second, and third embodiments of the present invention. 本発明の第3の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the cancellation apparatus of the hum noise of an audio amplifier by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the cancellation apparatus of the hum noise of the audio amplifier by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態による、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the cancellation apparatus of the hum noise of an audio amplifier by the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11a、21a、41a、51a 接続端子
12 同期信号発生手段
13 キャンセル信号源発生手段
14 低歪み正弦波キャンセル信号発生手段
15 可変移相器手段
16 可変利得加算器手段
17a、27L、27R キャンセル信号出力端子
18 キャンセル信号注入手段、28 キャンセル信号注入回路、28a キャンセル信号入力端子
28b、28c コネクタ
22 第1の変圧回路、32 第2の変圧回路、52 第3の変圧回路
23 周波数2逓倍回路
24a 第1のローパスフィルタ、34a 第2のローパスフィルタ
24b 第1のバンドパスフィルタ、34b 第2のバンドパスフィルタ
25a 第1の位相反転回路、35a 第2の位相反転回路
25b 第1の移相器、35b 第2の移相器
26、26L、26R 可変利得加算器
42 変圧・2逓倍・波形整形回路
43 ウイーンブリッジ発振回路
53a PLL周波数シンセサイザ回路
53b カウンタ回路
A 第1の変圧回路22、および同期信号発生手段12の出力波形の例
B 周波数2逓倍回路23、およびキャンセル信号源発生手段13の出力波形の例
C 第1のバンドパスフィルタ24b、および低歪み正弦波キャンセル信号発生手段14の出力波形の例
D 可変利得加算器26、および可変利得加算器手段16の出力波形の例
E 出力、F 出力、G 出力、H 出力、I 出力
R28a 抵抗器
11a, 21a, 41a, 51a Connection terminal 12 Synchronization signal generation means 13 Cancel signal source generation means 14 Low distortion sine wave cancellation signal generation means 15 Variable phase shifter means 16 Variable gain adder means 17a, 27L, 27R Cancel signal output terminal 18 Cancel signal injection means, 28 Cancel signal injection circuit, 28a Cancel signal input terminal 28b, 28c Connector 22 First transformer circuit, 32 Second transformer circuit, 52 Third transformer circuit 23 Frequency doubler circuit 24a First Low-pass filter, 34a second low-pass filter 24b first band-pass filter, 34b second band-pass filter 25a first phase inverter circuit, 35a second phase inverter circuit 25b first phase shifter, 35b second Phase shifters 26, 26L, 26R Variable gain adder 42 Waveform shaping circuit 43 Wien bridge oscillation circuit 53a PLL frequency synthesizer circuit 53b Counter circuit A Example of output waveform B of first transformer circuit 22 and synchronization signal generating means 12 B of frequency doubler circuit 23 and cancel signal source generating means 13 Example C of output waveform Example D of output waveform of first band-pass filter 24b and low distortion sine wave cancellation signal generation means 14 Example D of output waveform of variable gain adder 26 and variable gain adder means 16 E F output, G output, H output, I output R28a Resistor

Claims (1)

オーディオアンプの出力部分においてハム雑音をキャンセルできるようにキャンセル信号の位相と振幅を設定するハム雑音をキャンセルする装置において、
前記ハム雑音の発生原因となっている交流電源と同期した信号を発生する第1の変圧回路と、
前記第1の変圧回路から出力される同期信号に同期したキャンセル信号源を発生する周波数2逓倍回路と、
前記周波数2逓倍回路の出力から高調波、不規則雑音、および交流電源のフリッカ等を除去して低歪み正弦波キャンセル信号を発生する第1のローパスフィルタおよび第1のバンドパスフィルタと、
前記第1のバンドパスフィルタの出力にハム雑音をキャンセルするために必要な移相量を与える第1の位相反転回路および第1の移相器と、
前記第1の移相器の出力をハム雑音をキャンセルするために必要な振幅に調整して加算する可変利得加算器とを備えて、
前記可変利得加算器の出力における前記低歪み正弦波キャンセル信号の全高調波歪み率 を0.02%〜0.2%の値とすること、および前記低歪み正弦波キャンセル信号を発生 させることにより、オーディオ信号に含まれるハム雑音の基本波成分または高調波成分の みを除去して、前記低歪み正弦波キャンセル信号の位相と振幅を互いに独立して調整でき ることを特徴とする、オーディオアンプのハム雑音のキャンセル装置。
In the device for canceling hum noise that sets the phase and amplitude of the cancel signal so that hum noise can be canceled at the output part of the audio amplifier,
A first transformer circuit that generates a signal synchronized with the AC power source causing the hum noise;
A frequency doubler circuit for generating a cancel signal source synchronized with a synchronization signal output from the first transformer circuit;
A first low-pass filter and a first band-pass filter for generating a low distortion sine wave cancellation signal by removing harmonics, irregular noise, AC power supply flicker and the like from the output of the frequency doubler circuit;
A first phase inversion circuit and a first phase shifter for giving a phase shift amount necessary for canceling hum noise to an output of the first band pass filter;
A variable gain adder that adjusts and adds the output of the first phase shifter to an amplitude required to cancel hum noise;
Be a total harmonic value of the distortion factor 0.02% to 0.2% of said low distortion sine wave canceling signal at the output of the variable gain adders, and the by generating a low distortion sine wave cancellation signal , to remove only the fundamental wave component or harmonic component of the ham noise included in an audio signal, and wherein the Rukoto be adjusted independently the phase and amplitude from each other in the low-distortion sine wave canceling signal, an audio amplifier Hum cancellation device.
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