JPH04108205A - 低周波増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、オーディオ用の低周波増幅器に関するもので
ある。

従来の技術 近年、オーディオ業界ではディジタルオーディオが普及
してコンパクトディスクやレーザーディスクなど音声信
号をディジタル記録した高品位なオーディオソースが主
流となり、アナログ記録では実現が難しかった重低音も
容易に記録される様になり、質の良い重低音再生が望ま
れている。

以下図面を参照しながら、従来の低周波増幅器による重
低音再生の一例について説明する。

第３図、第４図は従来の低周波増幅器による重低音再生
を示すものである。

第３図において、（ａ）は低周波増幅器の構成を示すブ
ロック図であり、１は低周波増幅器、イは非反転入力、
口は反転入力、ハは出力、二は低域補正の帰還入力、ｚ
Ｌは負荷、ＲＮ、ＲＯ，Ｒ８，Ｒ３は抵抗である。（′
ｂ）は負荷ｚＬのインピーダンス特性で、横軸ｆは周波
数、縦軸ＺＬはインピーダンス、Ｒｖは負荷の直流抵抗
値、ｆｏが共振周波数、ｆｕが反共振周波数で、−船釣
なバスレフスピーカ−の特性を示しているｅ（Ｃ）は低
周波増幅器１の増幅率の周波数特性で、横軸ｆは周波数
、縦軸Ｇは増１雇率、ＧＯは低域補正が無い場合の増幅
率でちる。

（ｅ）は負荷ＺＬの音圧出力の周波数特性で、横軸ｆは
周波数、縦軸ＳＰＬは音圧、特性Ａは低域補正が無い場
合、特性Ｂは低域補正をした場合の特性を示す。

第４レコにおいて、第３図と同じ機能を有する物にチー
）いては同じ記号を付は説明を省略する。第４図（ａ）
において６．９は反転増幅器、７は低域補正の帰還量の
帯域を制限したり、低帯補正後の音圧特性を補正する等
止器（ＥＱｌ）、８は低域補正後の音圧特性を補正する
等止器（ＲＯ２）、ホは低周波増幅器の入力端子、へは
抵抗Ｈ□の入力同図（Ｃ）ｌｄ、等止器ＥＱ１・ＲＯ２
をノゞスさせた場合の低周波増幅器の増幅率の周波数特
性、同図（ｄ）は等止器ＥＱ１．ＥＱ２を含めた場合の
低周波増幅器の増幅率の周波数特性で、同図（Ｃ）の特
性Ｃは等止器ＥＱ１　、ＲＯ２をパスさせた場合の音圧
出力の周波数特性である。

第３図（ａ）の様に構成された低周波増幅器について、
以下その動作について説明する。

まず、低周波増幅器の負荷ＺＬの特性は第３図中）に示
す様な一般的なパスレフヌヒーカーの特性とする。また
、低周波増幅器の非反転入カイの入力信号は周波数ｆに
関係無く大きさが一定とする。

第３図（ａ）の低周波増幅器において、ＲＮ　、　Ｒ□
　。

Ｒ８，ｚＬによってグリッジ回路が構成されており、Ｚ
　Ｌ　＝　Ｒｙの時にこのブリッジ回路が平衡となる様
に即ちＲＮ：Ｒ０＝Ｒｖ：Ｒ８となる様にＲＮ　、　Ｒ
ｏ　、　Ｒｓを設定することにより、ＺＬ＝ＲｖＯ時に
はＲ３には電流が流れず、増幅器の増幅率は％＝（ＲＯ
＋ＲＮ）、／Ｒ○　となシ、ｚＬ＞Ｒｖの時には低域補
正の帰還量カニの電位は低下しＲ３には口から二へ電流
が流れ出し、低周波増幅器の増幅率は増加し、共振周波
数ｆ。の時に増幅率が最大と々す、Ｒ３）Ｒ８と設定し
ておくと、増幅率の最大値ＧＭ＝（Ｒｏ、〆′Ｒ３＋Ｒ
Ｎ）／（ＲＯ／Ｒ３）となることから、増幅率の周波数
特性は第３図（Ｃ）に示す様になる。

第３　（ｆ４　（Ｃ）に示す特性で負荷ｚＬを駆動した
場合の、負荷Ｏ音圧出力特性は第３図（ｅ）の特性Ｂで
示す様に、低域補正をかけない場合の特性Ａと比較して
、共振周波数ｆＱでの音圧をインピーダンス特性に合わ
せてブーストしている為、低音のエネルギー感が増加す
る。

但しこの場合負荷のインピーダンス特性で共振周波数ｆ
ＱやＱが変化しても負荷のインピーダンス特性に合わせ
て共振周波数をブーストできる利点はあるが、スピーカ
ーの機械的振幅の大きな共振周波数ポイントをブースト
してしまう為、歪及びスピーカーの制動が悪化してしま
い、締りの悪いプーミイーな低音となってしまう。

次に第４図（ａ）の様に構成された低周波増幅器につい
て以下その動作について説明する。

まず、低周波増幅器の負荷ｚＬの特性は第４図（ｂ）に
示す様な一般的なバスレフスピーカ−の特性とする。ま
た低周波増幅器の入カホの入力信号は周波数に関係なく
大きさが一定とする。

第４図（＆）の低周波増幅器において、簡単の為に等止
器ＥＱ１　、ＲＯ２が無い場合の動作を考える。

負荷を流れる電流はＲ８によって検出され、反転増幅器
ｅによって反転され低域補正の帰還量カニへ印加される
。これはＨ□の入力へに印加される信号と同相となり正
帰還となる為、負荷インピダンスが小さいほど負荷を流
れる電流が増加し、低域補正の帰還量カニの印加電圧は
増加するから、第４図（Ｃ′）に示す様に、負荷のイン
ピーダンス特性を低域補正の帰還が無い場合の低周波増
幅器の増幅率Ｇｏ＝ＲＮ／Ｒ○軸上で反転した増幅率の
周波数特性となシ、スピーカーの反共振周波数ｆｕをブ
ーストできる。但し、この特性の１まてスピーカーを駆
動すると、第４図（ｅ）の特性Ｃの様にｆ。

より高い周波数帯で音圧のピークが発生したシ、音圧の
うねりが大きくなってしまう為、スピーカーの各々のユ
ニットの特性に応じた補正及び低域補正の帰還量の帯域
制限を低周波増幅器の入力。

帰還側の等什器ＥＯＩ、ＥＱ２によって行う必要がある
。

等什器ＥＯ１，ＫＯ２による補正後の低周波増幅器の増
幅率の周波数特性を第４図（、（）に示し、この時の音
圧出力の周波数特性は第４図の特性Ｂに示す様にスピー
カーの低域再生能力は理想的には共振周波数ｆ○から反
共振周波数ｆｕまで拡大出来き、また、正帰還で駆動し
ている為、低周波増幅器の出力インピーダンスは負の値
となりスピーカーの制動も改善され、低域再能力と制動
能力が改善された高品位な重低音可成が可能となる。

但し、この場合スピーカの共振周波数ｆＱやＱがユニッ
ト毎に異なる為、スピーカー毎に等什器の定数を設定し
直さなければならず、決まったスピーカーしか使用でき
ない欠点がある。また、帰還側のみの等什器による補正
のみでは補正しきれないことにより、入力側にも等什器
が必要となシ、更に低周波増幅器を反転増幅器として使
用している為入力側に反転増幅器を必要とするなど回路
のＷＭ化によるコストアップの問題も残る。

発明が解決しようとする課題 この様に、第３図（ａ）の構成の低周波増幅器では、回
路構成は簡単であるが、スピーカーの機械的振幅の大き
な共振数波数ｆＱのポイントをブーストしてしまう為、
歪及びスピーカーの制動を悪化させてしまうという問題
点を有し、また第４図（ａ）の構成の低周波増幅器では
音圧をフラットに補正する等什器を入力側及び帰還側に
２個必要としたり、低周波増幅器を反転増幅器として使
用しているため、入力側に位相を合わせるための反転増
幅器を必要とするなど回路構成が複雑になりコストアン
プという問題点を有し、また更にスピーカーのインピー
ダンス特性による音圧のうねりを等什器のＣ，Ｒ回路で
補正しているため、スピーカーのインピーダンス特性の
ｆＯ又はＱが少しでも変化するとフラットな音圧特性を
得ることが出来なくなるため、使用するスピーカー毎に
等什器の定数を設定し直さなければならず、決まったス
ピーカーしか使用でき々いという問題点を有している。

本発明は上記問題点に鑑み、比較的簡単な回路構成で、
スピーカーの共振周波数ｆｏ及びＱが多少変化しても比
較的フラットな特性で低域再生能力を拡大し、スピーカ
ーの制動能力も改善できる低周波増幅器を提供するもの
である。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の低周波増幅器は、
圧力とアース間に直列に接続した２本の抵抗と、負荷の
アース側に直列に接続した抵抗とによるブリッジ回路と
、このブリッジ回路の出力に接続された差動増幅器と、
差動増幅器圧力と低周波増幅器の反転入力間に接続され
る抵抗とにより構成される帰還回路と、差動増幅器の出
力に接続された抵抗と差動増幅器出力との間に接続した
低域通過フィルター又は帯域通過フィルター、または前
記差動増幅器に低域通過特性又は帯域通過特性を持たせ
ることによυ得られる帰還量の帯域制限回路とを備えた
ものである。

作　　　用 本発明は上記した構成によって、ブリッジ回路と差動増
幅器によυ負荷インピーダンスをブリッジの平衡インピ
ーダンスＲｒｅｆ　を基準に、ＺＬ＞Ｒｒｏｆの時は負
帰還（カット）、ｚＬ＜ＲｒｏｆＯ時は正帰Ｒ（ブース
ト）と選択的に負荷のインピーダンス特性による音圧の
うねりを打消す方向にしかも負荷のインピーダンス特性
に追従して帰還できるため、音圧のうねり補正の等什器
は入力側にも帰還側にも必要とせず、帰還側に帯域通過
特性（又は低域通過特性）を持たせるだけで、多少負荷
インピーダンス特性が変化した場合でも比較的フラット
な音圧特性で、低域再生能力が拡大でき、スピーカーの
制動能力を改善することができる。

実施例 以下本発明の一実施例の低周波増幅器について図面を参
照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における低周波増幅器の
重低音再生を示すものである。第１図において、（−は
低周波増幅器のブ０７り図で、１は低周波増幅器、２は
ブリッジ回路、３は低域通過特性を持った差動増幅器、
イは低周波増幅器の非反転入力、口は反転入力、ハは出
力、二は低域補正の帰還入力、ＲＮ、Ｒ□、Ｒ８，Ｒ１
，Ｒ２，Ｒ３は抵抗、ｚＬは負荷である。（ロ）は負荷
ｚＬのインピーダンス特性で、横軸ｆは周波数、縦軸Ｚ
Ｌはインピーダンス、Ｒｙは負荷の直流抵抗値、Ｒ９゜
ｆはブリッジ回路２が平衡となる負荷インピーダンス、
ｆ。

は共振周波数、ｆｕは反共振周波数で、−船釣なバスレ
フスピーカーの特性を示している。（Ｃ）は帰還量の帯
域制限を行なわない場合の増幅率の周波数特性で、横軸
ｆは周波数、縦軸Ｇは増幅率、Ｇ。

は低域補正の帰還が無い場合の増幅率である。（ｄ）は
帰還量の帯域制限を行なった場合の増幅率の周波数特性
で、（＠）は負荷ＺＬＯ音圧出力の周波数特性で、横軸
ｆ／ｄ周波数、縦軸ＳＰＬは音圧、特性Ａは低域補正の
帰還が無い場合、特性Ｂは帯域制限を行なって低域補正
を行なった場合、特性Ｃは帯域制限無しで低域補正を行
なった場合の音圧特性である。

第１図（ａ）の様に構成された低周波増幅器について、
以下その動作を説明する。まず、低周波増幅器の負荷ｚ
Ｌは第１図伽）に示す様な一般的なバスレフスピーカ−
の特性とする。また入カイの入力信号は周波数に関係な
く大きさが一定とする。

負荷ｚＬのインピータンスは、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３゜ＺＬ
により構成されるブリッジ回路２で検出され、差動増幅
器３へ入力される。この時負荷ｚＬのインピーダンスが
ブリッジ回路２の平衡インピーダンスＲｒｅｆ　より大
きい場合は、差動増幅器３の出カニの信号は、低周波増
幅器１の出カッ・の信号と同相になシ、抵抗Ｒ３を介し
て低周波増幅器１の反転入力口の帰還量を増加する様に
帰還されるため、負帰還となシ低周波増幅器の増幅率は
この低域補正の帰還が無い場合の増＠率Ｇｏよりも減少
シ負荷ｚＬのインピーダンスがブリッジ回路２の平衡イ
ンピーダンスＲｒｅｆ　より小さい場合は、差動増幅器
３の出カニの信号は、低周波増幅器１の出カバの信号と
逆相になシ抵抗Ｒ３を介して低周波増幅器１の反転入力
口の帰還量を減少する様に帰還されるため、正帰還とな
り低周波増幅器の増幅率はＧ□より増加するから、この
低周波増幅器の増幅率の周波数特性は第１図（Ｃ）に示
す様に、負荷スピーカーのインピーダンスがブリッジ回
路２の平衡インピータンスＲｒｅｆ　より大きくなる共
振周波数ｆｏ付近では増幅率はＧｏより減少し、負荷イ
ンピーダンスが平衡インピータンスＲｒｅｆより小さい
帯域では、負荷のインピーダンス特性に合わせて増幅率
はＧ□より増加する。但し第１図（Ｃ）の特性で負荷を
駆動した時の音圧出力は第１図（ｅ）の特性Ｃに示す様
に低域再生能力は理想的には反共振周波数ｆｕ″１１で
拡大できるが、ｆＱより高い周波数でピークを持ち平坦
にならないため、差動増幅器３に低域通過特性又は帯域
通過特性を持たせることで低電補正の帰還量の帯域制限
を行うことによって、低周波増幅器の増幅率の周波数特
性は第１図は）に示す様に、共振周波数ｆＱより高い周
波数でのピークはＪ・さくなシ、音圧出力は第１図（ｅ
）の特性ＢＫ示す様に、低域再生能力は理想的には反共
振周波数ｆｕまで拡大でき、比較的に平坦な音圧出力が
得られる。

また、正帰還により負荷を駆動しているため、低周波増
幅器の呂カインピーダンヌは負の値となりスピーカーの
制動能力も改善され、また、共振周波ｅｆＱでのゲイン
を減少させているため、スピーカーの大振幅時の歪の発
生を押さえている。

更に負荷インピータンスをブリッジ回路で検出している
ので、入力側での等止器による補正の必要が無く、多少
負荷のｆｏ、ｆｕ、Ｑが変化してもこれに追従した帰還
が得られるため、負荷の直流抵抗ＲＶ−ｆｏでのインピ
ーダンスの最大値がほぼ等しいヌピーカーンヌテムであ
れば各々の定数変更をしなくても平坦な音圧特性が得ら
れる。

以上の様に、第１図（ａ）の構成による低周波増幅器で
は、比較的簡単な回路構成で、低域再生能力の拡大、制
動能力の改善、及びスピーカーシステムの互換性の改善
を行うことができる。

以上本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第２図は本発明の第２の実施例における低周波増幅器の
重低音再生を示すものである。第２図において第１図と
同じ機能を有するものについては同じ付帯を付けて説明
は省略する。第２図（ａ）の４は、帰還量の帯域制限の
ための低域通過フィルターまたは帯域通過フィルターで
ある。

次に第２図（ａ）の構に構成された低周波増幅器につい
て以下その動作を説明する。低周波増幅器の負荷ＺＬの
特性は第２図（ｂ）に示す様な一般的なバヌレフスビー
カーの特性とし、低周波増幅器の入カホの入力信号は周
波数に関係なく大きさは一定とする。

まず、第２図（＆）の７の帯域通過フィルター又は低域
通過フィルターが無く、差動増幅器３も低域通過特性又
は帯域通過特性を持たない場合の低周波増幅器の増幅率
の周波数特性は第２図（Ｃ）に示す様に第１図（Ｃ）と
同じになる。次に、差動増幅器３に低域通過特性又は帯
域通過特性を持たせ、更に、第２図Ｇ＆）の７の帯域通
過フィルター又は低域過通フィルターが有る場合の低周
波増幅器の増幅率の周波数特性は第２図（切に示す様に
、第１図に）に比べてｆＱより高い周波数のピークが減
少しているため、音圧出力の周波数特性も第２図−）に
示す様に、第１図（ｅ）に比べてうねシが減少して平坦
性が改善される。

以上の様に、差動増幅器圧力とＲ３の間に、帯域通過フ
ィルター又は低域通過フィルターを接続することにより
、入力側の等什器を用いずに、音圧出力の平坦性を改善
することができる。

発明の効果 以上の様に、低周波増幅器の圧力とアーク間に直列に接
続した２本の抵抗と、負荷のアース側に直列に接続した
抵抗とによるブリッジ回路と、このブリッジ回路の圧力
に接続された差動増幅器と、差動増幅器出力と低周波増
幅器の反転入力間に接続される抵抗とによ多構成される
帰還回路と、差動増幅器圧力に接続した帯域通過フィル
ター又は低域通過フィルター、または前記差動増幅器に
低域通過特性を持たせることにより得られる帰還量の帯
域制限回路とを設けることにより、負荷のインピーダン
ス特性に追従して負荷の反共振周波数ｆｕでは正帰還で
駆動し、負荷の共振周波数では負帰還で駆動することに
よって、入力側の等什器などを必要とせずに、負荷のｆ
Ｑ、ｆｕ、Ｏが多少変化した場合でも、比較的平坦な音
圧出力で負荷の低域再生能力を理想的には反共振周波数
ｆｕまで拡大し、かつ負荷を負の呂カインピーダンスで
駆動しているので低域での制動能力を改善し、共振周波
数ｆＱで増幅率を下げることにより、大振幅による歪の
発生を押さえることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例における低周波増
幅器のブロック図、第１図（ロ）は本発明の第１の実施
例の低周波増幅器の負荷インピーダンス特性図、第１図
（Ｃ）　、　（ｄ）は増幅率の周波数特性図、第１図（
ｅ）は音圧出力の周波数特性図、第２図（ａ）は本発明
の第２の実施例における低周波増幅器のブロック図、第
２図（ｂ）は本発明の第２の実施例における低周波増幅
器の負荷インピーダンス特性図、第２図（Ｃ）　、　（
ｄ）は増幅率の周波数特性図、第２図（ｅ）は音圧出力
の周波数特性図、第３図（ａ）及びｔｊｌ！ｊ４図（ａ
）は従来の低周波増幅器のブロック図、第３図（Ｃ）。 第４図（Ｃ）及び第４図（ｄ）は増幅率の周波数特性図
、第３図（ｅ）及び第４図（ｅ）は音圧出力の周波数特
性図である。 １・・・・・低周波増幅器、２・・・・・・ブリッジ回
路、３・・・・・・差動増幅器、４・・・・・・帯域通
過フィルター又は低域通過フィルター、６，９・・・・
・・反転増幅器、７゜８・・・、・・等什器１，２、イ
・・・・・非反転入力、０山・・・反転入力、ハ・・・
・・・圧力、二・・・・・・帰還入力、ホ・・団・入力
端子、へ・・・・・・Ｒ○の入力、Ｒ□　、　ＲＮ　、
　ＲＳ　、　Ｒ５。 Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４・・・・・・抵抗、ｚＬ・・・・・・
負荷又は負荷インピーダンス、Ｒｒｅｆ　・・・・・・
ブリッジの平衡インピーダンス、Ｒｖ・・・・・・直流
抵抗、ｆＱ・・・・・・共振周波数、ｆｕ・・・・・・
反共振周波数、ｆ・・・・・・周波数、Ｇ・・・・・・
増幅率、Ｇｏ・・・・・・低域補正なしの増幅率、ＳＰ
Ｉ。 ・・・・・・音圧、Ｐ□・・・・・・低域補正なしの音
圧。 ｌ −〜−６１１１曽謹惟酪 イ ーｓ反 転入力 ｆ。 チ０ ｆ（８１） 〇−反転入力 バー　１）力 （Ｈｚ） ａｍｍｓ ＩＩ ｎ ７．８ １ｉｅｔＳｔ、２ ｕ 知

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）低周波増幅器の出力とアース間に直列に接続した
   ２本の抵抗と、前記低周波増幅器の出力に接続される負
   荷のアース側に直列に接続した抵抗とにより構成される
   ブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の出力に接続された
   差動増幅器と、前記差動増幅器の出力と低周波増幅器の
   反転入力との間に接続した抵抗とを備え、通常の電圧帰
   還とは別に、負荷のインピーダンスが前記ブリッジ回路
   の平衡インピーダンスより大きい場合は負帰還となり、
   小さい場合は正帰還となるような帰還ループを備えたこ
   とを特徴とする低周波増幅器。
2. （２）差動増幅器に低域通過特性又は帯域通過特性を持
   たせることにより、帰還回路で帰還量の帯域制限を行な
   うことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の低周波
   増幅器。
3. （３）差動増幅器の出力に接続された抵抗と、差動増幅
   器の出力との間に直列に接続された低域通過フィルター
   又は帯域通過フィルターを備え、帰還回路で帰還量の帯
   域制限を行なうことを特徴とした特許請求の範囲第１項
   記載の低周波増幅器。
4. （４）特許請求の範囲第２項と特許請求の範囲第３項に
   記載の構成を組合せて、帰還回路で帰還量の帯域制限を
   行なうことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の低
   周波増幅器。