JP6629562B2 - オーディオ回路、それを用いた電子機器 - Google Patents
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Description
VOUT=−R12/R11×VIN …(1)
VOUT=−VOFS−R12/R11×(VIN+VOFS) …(2)
したがってオーディオ回路100rの起動時において、入力電圧VINがゼロすなわち無音状態であったとしても、出力電圧VOUTは−VOFS−R12/R11×VOFSに向かって変化するため、電気音響変換素子202からノイズ(ポップノイズともいう)が出力される。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
一般的なオペアンプに関して、製造バラツキによるオフセット電圧に対しては、差動入力段13の素子ミスマッチや、帰還抵抗の素子ミスマッチが支配的であり、出力段14は、ほとんどオフセット電圧に影響を与えない。したがって、出力段14のレプリカ16を用いて生成される検出電圧VSには、出力段14を用いて生成される出力信号VOUTと実質的に等しいオフセット成分が含まれている。
実施の形態では、オーディオアンプ10を反転アンプとしたが、非反転アンプにも本発明は適用可能である。図6は、第1変形例に係るオーディオアンプ10bの回路図である。フィードバック回路18bは、基準電圧VBとオペアンプ12(またはレプリカ16)の出力信号VOUT(VS)を所定の分圧比で分圧して得られる電圧を、オペアンプ12の非反転入力端子に出力する。フィードバック回路18bは、抵抗R13,R14を含んでもよい。オーディオアンプ10bはボルテージフォロア(バッファ)であってもよく、この場合、抵抗R13をショートし、抵抗R14を省略してもよい。
図7(a)〜(c)は、図5の調節回路32の変形例を示す回路図である。図7(a)の調節回路32は、定電流源CS1と、可変抵抗R31を含む。定電流源CS1は、可変抵抗R31に定電流ICを供給する。可変抵抗R31の電圧降下が基準電圧VBとしてオーディオアンプ10に供給される。
図8は、調節回路32の別の変形例を示す回路図である。この調節回路32は、制御信号S1にもとづき、オペアンプ12の差動入力段13のバイアス電流を変化させる。制御回路34は、可変電流源である第1電流源CS31、第2電流源CS32を含み、それらが生成する補正電流IS1、IS2の量は、制御信号S1に応じて制御可能となっている。補正電流IS1、IS2を適切に調節することで、オフセット電圧をゼロに近づけることができる。図8の調節回路32は、図6のオーディオアンプ10bと組み合わせてもよい。
実施の形態では、キャリブレーション対象のオーディオアンプ10が最終段のパワーアンプであるものとして説明したが、本発明はそれに限定されない。パワーアンプの前段に、プリアンプが設けられる場合、プリアンプのオフセットをキャリブレーションの対象としてもよい。あるいはパワーアンプの前段に、アナログボリューム回路が設けられる場合、アナログボリューム回路のオフセットをキャリブレーションの対象としてもよい。当業者によれば、具体的な回路図を示すまでもなく、図2のパワーアンプに関する構成を、プリアンプやアナログボリューム回路に展開することができよう。
実施の形態では、オーディオ信号VINのDCレベルがゼロの場合を説明したが、非ゼロ(たとえば電源電圧VDDの中点VDD/2)であってもよい。またオーディオ回路100のOUT端子と電気音響変換素子202の間には、出力カップリングコンデンサが設けられてもよい。
最後に、オーディオ回路100の用途を説明する。オーディオ回路100を用いたオーディオシステム200は、ポータブルオーディオプレイヤ、スマートホンやタブレットPC、デジタルカメラなどの電子機器に好適である。図9は、電子機器500の斜視図である。電子機器500は、ヘッドホンジャック502を備える。ヘッドホンジャック502には、電気音響変換素子202であるヘッドホンのプラグ204が着脱可能に挿入される。オーディオ回路100はヘッドホンを駆動するパワーアンプICであり、電子機器500に内蔵される。なお、なおオーディオ回路100のオーディオアンプ10は、図示しない別のオーディオ信号処理回路からのオーディオ信号VINを受けてもよい。あるいはオーディオ回路100は、パワーアンプであるオーディオアンプ10に加えて、その前段のボリューム回路やプリアンプなどのアナログ回路を含んでもよい。さらにはデジタルオーディオ信号にさまざまな信号処理を施すDSP(Digital Signal Processor)およびデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換するD/Aコンバータを内蔵してもよい。
Claims (13)
- オペアンプ、前記オペアンプの出力段のレプリカ、および通常モードにおいて前記オペアンプの出力信号を前記オペアンプの入力側にフィードバックし、キャリブレーションモードにおいて前記レプリカの出力信号を前記オペアンプの入力側にフィードバックするフィードバック回路を含むオーディオアンプと、
前記キャリブレーションモードにおいて、前記オーディオアンプのオフセット電圧をキャンセルするキャリブレーション回路と、
を備え、
前記キャリブレーション回路は、
制御信号にしたがって前記オーディオアンプのオフセットを変化させる調節回路と、
キャリブレーションモードにおいて前記オーディオアンプに所定電圧を入力した状態で、前記レプリカの出力信号が所定の目標範囲に含まれるように、前記制御信号を調節する制御回路と、
キャリブレーションモードにおいて前記レプリカの出力信号が前記目標範囲に入ったときの前記制御信号を保持するレジスタと、
を備えることを特徴とするオーディオ回路。 - 前記オーディオアンプは反転アンプであり、
前記調節回路は、前記オペアンプの非反転入力端子の基準電圧を変化させることを特徴とする請求項1に記載のオーディオ回路。 - 前記オーディオアンプは非反転アンプであり、
前記フィードバック回路は、基準電圧と前記オペアンプまたは前記レプリカの出力信号を所定の分圧比で分圧して得られる電圧を、前記オペアンプの反転入力端子に出力し、
前記調節回路は、前記基準電圧を変化させることを特徴とする請求項1に記載のオーディオ回路。 - 前記調節回路は、前記所定電圧を分圧することにより前記基準電圧を生成し、前記調節回路の分圧比は前記制御信号に応じて可変であることを特徴とする請求項2または3に記載のオーディオ回路。
- 前記調節回路は、前記制御信号をアナログの前記基準電圧に変換するD/Aコンバータを含むことを特徴とする請求項2または3に記載のオーディオ回路。
- 前記調節回路は、前記制御信号にもとづき、前記オペアンプの差動入力段のバイアス電流を変化させることを特徴とする請求項1に記載のオーディオ回路。
- 前記制御回路は、
前記レプリカの出力信号を、所定の目標範囲を規定するしきい値電圧と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力の変化を検出するまで、前記制御信号をスイープするシーケンサと、
を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のオーディオ回路。 - 前記コンパレータは、スイッチドキャパシタコンパレータであることを特徴とする請求項7に記載のオーディオ回路。
- 前記キャリブレーション回路は、前記オーディオ回路の電源投入時に、前記キャリブレーションモードにセットされることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のオーディオ回路。
- 前記オーディオアンプは、電気音響変換素子を駆動するパワーアンプであることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のオーディオ回路。
- 前記オーディオアンプの出力と前記電気音響変換素子の間は、カップリングコンデンサを介さずに接続されることを特徴とする請求項10に記載のオーディオ回路。
- ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載のオーディオ回路。
- 請求項1から12のいずれかに記載のオーディオ回路を備えることを特徴とする電子機器。
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