JP6447213B2 - 信号受信装置、及び、スピーカー装置 - Google Patents

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Description

本発明は、音声信号等の入力信号を増幅するスイッチングアンプ等のデジタルアンプが出力するデジタル信号を受信し、スピーカーに出力する信号受信装置、及び、スピーカー装置に関する。
音声信号等の入力信号を増幅するスイッチングアンプ等のデジタルアンプが知られている。デジタルアンプは、例えば、入力された音声信号をパルス幅変調(Pulse Wide Modulation)し、パルス幅変調したPWM信号等のデジタル信号をローパスフィルターに出力する。ローパスフィルターは、デジタル信号の高周波数成分をカットし、スピーカーに出力する。スピーカーは、ローパスフィルターが出力した信号に基づいて、音声を出力する。ここで、デジタルアンプが出力するデジタル信号を、ローパスフィルターを介さず、スピーカーに出力できれば、スピーカーにおいて音声信号の高域まで再現することが可能となる。また、ローパスフィルターが不要となるため、デジタルアンプのコストが低下し、また、デジタルアンプのサイズが小さくなるというメリットがある。
しかしながら、デジタルアンプとスピーカーとがスピーカーケーブルで接続される場合、スピーカーケーブルのインピーダンスと、スピーカー側のインピーダンスと、が一致していなければ、デジタル信号の高周波成分がスピーカー(受端)側で反射し、デジタル信号の波形がリンギングするという問題がある。特許文献1及び2に記載の装置では、図8に示すように、スピーカー300側のインピーダンスがスピーカーケーブル400のインピーダンスと一致するように、スピーカー300(受端)側に抵抗Rを設けている。例えば、スピーカーケーブルのインピーダンスが70Ωであれば、70Ωの抵抗Rを設ければよい。これにより、デジタルアンプ500(送端)側から出力されたデジタル信号の高周波成分が、スピーカー300(受端)側で抵抗Rにより吸収され、反射されることがない。
特開平6−189391号公報 特開平6−292295号公報
デジタルアンプとスピーカーケーブルとに接続されるスピーカーケーブルは、製品によって、インピーダンスが異なる。このため、特許文献1及び2に記載の装置では、異なるインピーダンスのスピーカーケーブルに対応できないという問題がある。
本発明の目的は、スピーカーケーブルのインピーダンスに関わらず、スピーカー(受端)側でのデジタル信号の反射を防止することである。
第1の発明の信号受信装置は、スピーカーケーブルを介してデジタルアンプが出力するデジタル信号を受信し、受信したデジタル信号をスピーカーに出力する信号受信装置であって、前記スピーカーに対して並列に接続される可変抵抗と、受信したデジタル信号を半波整流し、半波整流したデジタル信号の平均値を出力する検波部と、前記検波部が出力した前記平均値を表示する表示部と、前記可変抵抗の抵抗値を調整するための第1調整部と、を備えることを特徴とする。
本発明では、表示部は、検波部が出力したデジタル信号の平均値を表示する。また、ユーザーは、第1調整部によって、スピーカーに対して並列に接続される可変抵抗の抵抗値を調整することができる。従って、ユーザーは、表示部に表示される平均値が、デジタルアンプから出力されるデジタル信号の電圧値(波高値)となるように、第1調整部により可変抵抗の抵抗値を調整することにより、デジタルアンプとスピーカーとの間に接続されるスピーカーケーブルのインピーダンスと、スピーカー(受端)側のインピーダンスと、をあわせることができる。これにより、スピーカー(受端)側でのデジタル信号の反射が防止される。このように、本発明によれば、スピーカーケーブルのインピーダンスに関わらず、スピーカー(受端)側でのデジタル信号の反射を防止することができる。
第2の発明の信号受信装置は、第1の発明の信号受信装置において、基準電圧の電圧値を調整するための第2調整部をさらに備え、前記表示部は、前記基準電圧の電圧値と前記平均値との差分を表示することを特徴とする。
本発明では、表示部は、基準電圧の電圧値と平均値との差分を表示する。このため、ユーザーは、表示部を確認しながら、基準電圧の電圧値と平均値との差分がなくなるように第1調整部を調整することで、容易に、スピーカーケーブルのインピーダンスとスピーカー側のインピーダンスとをあわせることができる。
第3の発明の信号受信装置は、第2の発明の信号受信装置において、前記表示部は、前記基準電圧の電圧値を中心に回転して前記差分を表示する針を有するアナログ電圧計であって、前記針は、前記差分が負である場合に、反時計回り方向に回転して前記差分を表示し、前記差分が正である場合に、時計回り方向に回転して前記差分を表示することを特徴とする。
本発明では、表示部は、アナログ電圧計である。このため、平均値を表示するために、別途電源を設ける必要がない。また、ユーザーは、針を確認しながら、基準電圧の電圧値と平均値との差分がなくなるように第1調整部を調整することで、容易に、スピーカーケーブルのインピーダンスとスピーカー側のインピーダンスとをあわせることができる。
第4の発明の信号受信装置は、第1〜第3の発明のいずれかの信号受信装置において、前記検波部は、前記デジタルアンプが出力するデジタル信号を半波整流するダイオードと、抵抗と、前記抵抗と直列に接続された第1コンデンサと、を有し、前記ダイオードが半端整流したデジタル信号を積分して前記平均値を出力する積分回路と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、検波部を、ダイオード、抵抗及びコンデンサを有する積分回路による簡易な回路構成とすることができる。
第5の発明の信号受信装置は、第1〜第4の発明のいずれかの信号受信装置において、前記可変抵抗に直列に接続された第2コンデンサをさらに備えることを特徴とする。
本発明では、可変抵抗に第2コンデンサが直列に接続されている。このため、可変抵抗による電流消費を大幅に低減することができる。
第6の発明のスピーカー装置は、第1〜第5の発明のいずれかの信号受信装置において、請求項1〜5のいずれか1項に記載の信号受信装置と、スピーカーと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、スピーカーケーブルのインピーダンスに関わらず、スピーカー(受端)側でのデジタル信号の反射を防止することができる。
本発明の実施形態に係るスピーカー装置の基本構成を示す図である。 本実施形態に係るスピーカー装置の具体的な回路構成を示すである。 (a)は、本実施形態に係るスピーカー装置の外観を示す正面図である。(b)は、本実施形態に係るスピーカー装置の外観を示す背面図である。 (a)は、デジタルアンプから出力するテスト用のデジタル信号を示すグラフである。(b)は、スピーカー側でのデジタル信号を示すグラフである。(c)は、デジタル信号の平均値を示すグラフである。 (a)は、デジタルアンプから出力するテスト用のデジタル信号を示すグラフである。(b)は、スピーカー側でのデジタル信号を示すグラフである。(c)は、デジタル信号の平均値を示すグラフである。 (a)は、デジタルアンプから出力するテスト用のデジタル信号を示すグラフである。(b)は、スピーカー側でのデジタル信号を示すグラフである。(c)は、デジタル信号の平均値を示すグラフである。 (a)は、変形例に係る信号受信装置とスピーカーとの外観を示す側面図である。(b)は、変形例に係る信号受信装置の背面図である。 従来装置の回路構成を示す図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るスピーカー装置の基本構成を示す図である。スピーカー装置1は、デジタルアンプ100が出力するデジタル信号を受信し、スピーカー3に出力する信号受信装置2と、スピーカー3と、を備える。デジタルアンプ100とスピーカー装置1(スピーカー3)とは、スピーカーケーブル200により接続される。
デジタルアンプ100は、入力される音声信号をパルス幅変調(Pulse Width Modulation)し、パルス幅変調した音声信号(デジタル信号)を信号受信装置2に出力する。なお、ここでは、デジタルアンプ100が、音声信号をパルス幅変調することを例示したが、これに限られず、デジタルアンプ100は、デジタル信号を信号受信装置2に出力すればよい。例えば、デジタルアンプ100は、音声信号をパルス密度変調(Pulse Density Modulation)して、信号受信装置2に出力してもよい。
信号受信装置2は、可変抵抗R1、コンデンサC1、検波部4、表示部5、操作ツマミ6、スライダー7を備える。可変抵抗R1は、スピーカー3に並列に接続されている。可変抵抗R1の抵抗値は、後述する操作ツマミ6によって変更可能である。コンデンサC1(第2コンデンサ)は、可変抵抗R1に直列に接続されている。コンデンサC1は、一端が可変抵抗R1に接続され、他端が接地電位に接続されている。
検波部4は、デジタルアンプ100が出力するデジタル信号を半波整流し、半端整流したデジタル信号の平均値を出力する。図2は、本実施形態に係るスピーカー装置の具体的な回路構成を示す図である。図示するように、検波部4は、ダイオードD1、積分回路8を有する。ダイオードD1は、デジタルアンプ100が出力するデジタル信号を半端整流する。ダイオードD1は、アノードが積分回路8を構成する抵抗R2の他端に接続されている。また、ダイオードD1は、カソードが表示部5(アナログ電圧計)の+極端子に接続されている。積分回路8は、ダイオードD1が半端整流したデジタル信号を積分してデジタル信号の平均値を出力する。積分回路8は、抵抗R2、抵抗R2に直列に接続されたコンデンサC2(第1コンデンサ)を有する。抵抗R2は、一端がスピーカー3と可変抵抗R1との間に接続されている。また、抵抗R2は、他端がダイオードD1のアノードに接続されている。コンデンサC2は、表示部5(アナログ電圧計)の+極端子と、表示部5(アナログ電圧計)の−極端子に接続される端子と、の間に接続されている。抵抗R3は、表示部5(アナログ電圧計)の+極端子と、表示部5(アナログ電圧計)の−極端子に接続される端子と、の間に接続されている。抵抗R3は、コンデンサC2と並列となっており、コンデンサC2を放電させるための抵抗である。
表示部5は、検波部4が出力するデジタル信号の平均値を表示する。具体的には、表示部5は、アナログ電圧計である。表示部5は、メーター9、倍率器10を有する。図3は、スピーカー装置の外観を示す図であり、(a)は、正面図、(b)は、背面図である。図3(b)に示すように、メーター9は、スピーカー装置1の筐体背面に設けられている。また、メーター9は、デジタル信号の平均値を表示するための針11を有する。なお、図2において、抵抗Rは、メーター9の内部抵抗を示している。
倍率器10は、メーター9で表示する基準電圧の電圧値を変更するためのものであり、抵抗RM1、RM2、RM3を有する。例えば、検波部4の端子が、表示部5(倍率器10)の抵抗RM1〜RM3をすべて含む−極端子に接続された場合、基準電圧の電圧値は、60Vとなる。また、検波部4の端子が、表示部5(倍率器10)のRM2、RM3を含む−極端子に接続された場合、基準電圧の電圧値は、50Vとなる。また、検波部4の端子が、表示部5(倍率器10)のRM3のみを含む−極端子に接続された場合、基準電圧の電圧値は、25Vとなる。また、検波部4の端子が、表示部5(倍率器10)の抵抗RM1〜RM3を全て含まない−極端子に接続された場合、基準電圧の電圧値は、20Vとなる。検波部4の端子を、表示部5(倍率器10)のいずれの−極端子に接続するかの選択、すなわち、基準電圧の電圧値の選択は、後述するスライダー7によって行われる。
ここで、メーター9の針11は、倍率器10によって設定された基準電圧の電圧値と、検波部4が出力した平均値と、の差分を、基準電圧の電圧値を中心に回転して表示する。具体的には、針11は、差分が負である場合に、反時計回り方向に回転して差分を表示する。また、針11は、差分が正である場合に、時計回り方向に回転して差分を表示する。
操作ツマミ6(第1調整部)は、可変抵抗R1の抵抗値を調整するためのものである。図3(b)に示すように、操作ツマミ6は、スピーカー装置1の筐体背面に設けられている。操作ツマミ6は、時計回り方向、及び、反時計回り方向に回転可能であり、時計回り方向に向かって抵抗値が大きくなるように可変抵抗R1の抵抗値を調整可能である。例えば、操作ツマミ6により、最小10Ωから最大300Ωまで可変抵抗R1の抵抗値を調整可能である。スライダー7(第2調整部)は、表示部5で表示する基準電圧の電圧値を調整するためのものである。図3(b)に示すように、スライダー7は、スピーカー装置1の筐体背面に設けられている。スライダー7は、左右方向にスライド可能であり、右方向に向かって電圧値が大きくなるように基準電圧の電圧値を調整可能である。ユーザーは、20V、25V、50V、60Vと表示された位置にスライダー7を移動させることにより、その電圧値に、基準電圧の電圧値を調整可能である。ここで、スライダー7が各電圧値の位置に移動されることにより、その電圧値に応じて、検波部4の端子が、表示部5(倍率器10)の−極端子に接続される。例えば、スライダー7が電圧値60Vの位置に移動されると、検波部4の端子は、表示部5(倍率器10)の抵抗RM1〜RM3を全て含む−極端子に接続される。なお、図3(b)に示すように、スピーカー装置1の筐体背面には、スピーカーケーブル200を接続するための接続端子(+、−)12、13が設けられている
なお、図2においては、コイルL1、コンデンサC3、抵抗R4、R5によってスピーカー3の等価回路が示されている。
次に、デジタルアンプ100からスピーカー装置1にデジタル信号を出力した場合について説明する。例えば、図4(a)に示すように、電圧値(波高値)±20V、デューティ比50パーセントのテスト用のデジタル信号(パルス信号)をデジタルアンプ100からスピーカー装置1に出力する。ここで、スピーカーケーブル200のインピーダンスが100Ω、スピーカー3側のインピーダンスが200Ωであり、スピーカー3側のインピーダンスが大きかったとする。そうすると、スピーカーケーブル200のインピーダンスと、スピーカー3側のインピーダンスと、が一致していないため、デジタル信号がスピーカー3側で反射する。このとき、スピーカーケーブル200のインピーダンスに比べて、スピーカー3側のインピーダンスが大きすぎるため、反射信号は正となり、図4(b)において楕円で囲った部分のように、デジタル信号に正の反射信号が加算される。
図4(c)は、図4(b)で示す信号を半波整流し、半波整流した信号の平均値、すなわち、検波部4の出力を示している。デジタル信号に正の反射信号が加算されているため、平均値は、デジタル信号の電圧値20Vよりも大きい33.7Vとなっている。
また、例えば、図5(a)に示すように、テスト用のデジタル信号(パルス信号)をデジタルアンプ100からスピーカー装置1に出力する。ここで、スピーカーケーブル200のインピーダンスが100Ω、スピーカー3側のインピーダンスが50Ωであり、スピーカー3側のインピーダンスが小さかったとする。そうすると、スピーカーケーブル200のインピーダンスと、スピーカー3側のインピーダンスと、が一致していないため、デジタル信号がスピーカー3側で反射する。このとき、スピーカーケーブル200のインピーダンスに比べて、スピーカー3側のインピーダンスが小さすぎるため、反射信号は負となり、図5(b)において楕円で囲った部分のように、デジタル信号に負の反射信号が加算される。
図5(c)は、図5(b)で示す信号を半波整流し、半波整流した信号の平均値、すなわち、検波部4の出力を示している。デジタル信号に負の反射信号が加算されているため、平均値は、デジタル信号の電圧値20Vよりも小さい14.9Vとなっている。
また、例えば、図6(a)に示すように、テスト用のデジタル信号(パルス信号)をデジタルアンプ100からスピーカー装置1に出力する。ここで、スピーカーケーブル200のインピーダンスが100Ω、スピーカー3側のインピーダンスが100Ωであり、スピーカーケーブル200のインピーダンスと、スピーカー3側のインピーダンスと、一致していたとする。そうすると、スピーカーケーブル200のインピーダンスと、スピーカー3側のインピーダンスと、が一致しているため、デジタル信号がスピーカー3側で反射しない。従って、図4(b)、図5(b)で示したように、反射信号がデジタル信号に加算されないため、図6(b)に示すような波形となり、電圧値は、ほぼ±20Vとなる。
図6(c)は、図6(b)で示す信号を半波整流し、半波整流した信号の平均値、すなわち、検波部4の出力を示している。デジタル信号に反射信号が加算されていないため、平均値は、デジタル信号の電圧値20Vとほぼ同じ19Vとなっている。
本実施形態では、操作ツマミ6により、可変抵抗R1の抵抗値を調整することができるため、デジタルアンプ100が出力するテスト用のデジタル信号(パルス信号)の電圧値(波高値)と、検波部4が出力する平均値と、が一致するように、可変抵抗R1の抵抗値を調整すれば、スピーカーケーブル200のインピーダンスと、スピーカー3(受端)側のインピーダンスと、をあわせることができる。ここで、表示部5は、倍率器10によって設定される基準電圧の電圧値と、検波部4が出力する平均値と、の差分を針11で表示する。このため、ユーザーは、スライダー7により、倍率器10によって設定される基準電圧の電圧値を、デジタルアンプ100が出力するデジタル信号の電圧値に選択すれば、基準電圧の電圧値と、検波部4が出力する平均値と、の差分がなくなるように、すなわち、針11が中心となるように、操作ツマミ6を調整することで、スピーカーケーブル200のインピーダンスと、スピーカー3(受端)側のインピーダンスと、をあわせることができる。
以上のように構成されたスピーカー装置1において、スピーカーケーブル200のインピーダンスとスピーカー3(受端)側のインピーダンスとをあわせる手順について説明する。まず、ユーザーは、スライダー7により、表示部5に表示する基準電圧の電圧値を選択する。ここで、ユーザーは、デジタルアンプ100が出力するデジタル信号(パルス信号)の電圧値(波高値)をスライダー7により選択する。これにより、デジタルアンプ100が出力するデジタル信号(パルス信号)の電圧値(波高値)を中心に、針11が回転する。なお、デジタルアンプ100が出力するデジタル信号の電圧値は、機種によって異なる。
次に、ユーザーは、デジタルアンプ100に、図4(a)、図5(a)、図6(a)に示したような、テスト用のデジタル信号(パルス信号)を出力させる。例えば、デジタルアンプ100は、インピーダンスをあわせるためのテストモードを有しており、テストモードに設定されることで、テスト用のデジタル信号を出力する。
次に、ユーザーは、メーター9を確認しながら、針11が中心にくるように、操作ツマミ6を操作する。これにより、スピーカーケーブル200のインピーダンスと、スピーカー3(受端)側のインピーダンスと、をあわせることができる。
以上説明したように、本実施形態では、表示部5は、検波部4が出力したデジタル信号の平均値を表示する。また、ユーザーは、操作ツマミ6によって、スピーカー3に対して並列に接続される可変抵抗R1の抵抗値を調整することができる。従って、ユーザーは、表示部5に表示される平均値が、デジタルアンプ100から出力されるデジタル信号の電圧値(波高値)となるように、操作ツマミ6により可変抵抗R1の抵抗値を調整することにより、デジタルアンプ100とスピーカー3との間に接続されるスピーカーケーブル200のインピーダンスと、スピーカー3(受端)側のインピーダンスと、をあわせることができる。これにより、スピーカー3(受端)側でのデジタル信号の反射が防止される。このように、本発明によれば、スピーカーケーブル200のインピーダンスに関わらず、スピーカー3(受端)側でのデジタル信号の反射を防止することができる。
また、本実施形態では、表示部5は、基準電圧の電圧値と平均値との差分を表示する。このため、ユーザーは、表示部5を確認しながら、基準電圧の電圧値と平均値との差分がなくなるように操作ツマミ6を調整することで、容易に、スピーカーケーブル200のインピーダンスとスピーカー3側のインピーダンスとをあわせることができる。
また、本実施形態では、表示部5は、アナログ電圧計である。このため、平均値を表示するために、別途電源を設ける必要がない。また、ユーザーは、針11を確認しながら、基準電圧の電圧値と平均値との差分がなくなるように操作ツマミ6を調整することで、容易に、スピーカーケーブル200のインピーダンスとスピーカー3側のインピーダンスとをあわせることができる。
また、本実施形態では、検波部4は、ダイオードD1、抵抗R2及びコンデンサC2を有する積分回路8によって構成されているため、簡易な回路構成となっている。
また、本実施形態では、可変抵抗R1にコンデンサC1が直列に接続されている。このため、可変抵抗R1による電流消費を大幅に低減することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。
上述の実施形態においては、信号受信装置2とスピーカー3とが同一の筐体に設けられており、信号受信装置2とスピーカー3とにより、スピーカー装置1が構成されている。これに限らず、信号受信装置2とスピーカー3とが別の筐体に設けられていてもよい。図7(a)は、信号受信装置2とスピーカー3とが別の筐体に設けられた例の、信号受信装置2とスピーカー3との外観を示す側面図である。図7(b)は、信号受信装置の背面図である。図7(b)に示すように、信号受信装置2の筐体背面には、操作ツマミ6、スライダー7、メーター9、接続端子12、13が設けられている。
上述の実施形態においては、可変抵抗R1にコンデンサC1が直列に接続されているが、コンデンサC1は、設けられていなくてもよい。
上述の実施形態においては、表示部5は、アナログ電圧計である場合を例示した。これに限らず、表示部5は、例えば、デジタル電圧計であってもよい。
上述の実施形態においては、可変抵抗R1の抵抗値を調整するためのものとして、操作ツマミ6を例示した。これに限らず、例えば、直線状にスライドすることにより、可変抵抗R1の抵抗値が変化するスライダー等であってもよい。また、基準電圧の電圧値を調整するためのものとして、スライダー7を例示した。これに限らず、例えば、回転することにより、基準電圧の電圧値が変化する操作ツマミ等であってもよい。
本発明は、音声信号等の入力信号を増幅するスイッチングアンプ等のデジタルアンプが出力するデジタル信号を受信し、スピーカーに出力する信号受信装置、及び、スピーカー装置に好適に採用され得る。
1 スピーカー装置
2 信号受信装置
3 スピーカー
4 検波部
5 表示部
6 操作ツマミ(第1調整部)
7 スライダー(第2調整部)
8 積分回路
9 メーター
10 倍率器
11 針

Claims (6)

  1. スピーカーケーブルを介してデジタルアンプが出力するデジタル信号を受信し、受信したデジタル信号をスピーカーに出力する信号受信装置であって、
    前記スピーカーに対して並列に接続される可変抵抗と、
    受信したデジタル信号を半波整流し、半波整流したデジタル信号の平均値を出力する検波部と、
    前記検波部が出力した前記平均値を表示する表示部と、
    前記可変抵抗の抵抗値を調整するための第1調整部と、
    を備えることを特徴とする信号受信装置。
  2. 基準電圧の電圧値を調整するための第2調整部をさらに備え、
    前記表示部は、前記基準電圧の電圧値と前記平均値との差分を表示することを特徴とする請求項1に記載の信号受信装置。
  3. 前記表示部は、前記基準電圧の電圧値を中心に回転して前記差分を表示する針を有するアナログ電圧計であって、
    前記針は、前記差分が負である場合に、反時計回り方向に回転して前記差分を表示し、前記差分が正である場合に、時計回り方向に回転して前記差分を表示することを特徴とする請求項2に記載の信号受信装置。
  4. 前記検波部は、
    前記デジタルアンプが出力するデジタル信号を半波整流するダイオードと、
    抵抗と、前記抵抗と直列に接続された第1コンデンサと、を有し、前記ダイオードが半端整流したデジタル信号を積分して前記平均値を出力する積分回路と、
    を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の信号受信装置。
  5. 前記可変抵抗に直列に接続された第2コンデンサをさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の信号受信装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の信号受信装置と、スピーカーと、を備えることを特徴とするスピーカー装置。
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