JPH05176387A - スピーカ駆動回路 - Google Patents
スピーカ駆動回路Info
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- JPH05176387A JPH05176387A JP4153630A JP15363092A JPH05176387A JP H05176387 A JPH05176387 A JP H05176387A JP 4153630 A JP4153630 A JP 4153630A JP 15363092 A JP15363092 A JP 15363092A JP H05176387 A JPH05176387 A JP H05176387A
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Abstract
タルオーディオ信号を、ΔΣ変調回路2でΔΣ変調して
2値のPDM信号に変換する。このPDM信号が“1”
であるとき、スイッチング回路3が電源の出力電流をス
ピーカ4のボイスコイル5に流す。また、PDM信号が
“0”であるとき、スイッチング回路3が電源の出力電
流をボイスコイル5に流さない。このような電力供給に
より、スピーカ4の振動板6を駆動し、音声を再生す
る。スイッチング回路3は、ボイスコイル5に流れる電
流の方向を変化させるスイッチング回路3’に代えても
よい。 【効果】 D/A変換の必要がなくなり、アナログ信号
用の増幅器等を設けなくてもよい。それゆえ、簡単な構
成で安定してスピーカを駆動することができる。
Description
信号によりボイスコイルに印加する電圧をスイッチング
することでスピーカを駆動するスピーカ駆動回路に関す
るものである。
ーカで再生する際、まず、ディジタルオーディオ信号
は、ディジタルローパスフィルタを介してディジタル/
アナログ変換回路(以降、D/A変換回路と称する)で
アナログオーディオ信号に変換される。次いで、そのア
ナログオーディオ信号は、アナログローパスフィルタを
介して可変利得の増幅回路で増幅され、スピーカのボイ
スコイルに入力される。
ヨークおよびプレート等によって形成される磁気回路中
の磁気ギャップに常時直流磁界が発生している。このた
め、その直流磁界と交わるようにして挿入されているボ
イスコイルに上記のアナログオーディオ信号が入力され
ると、振動板がファラデーの左手の法則によって発生す
る力で駆動される。
駆動方法では、ディ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ためのD/A変換回路が必要不
可欠である。このため、満足しうるアナログ信号を得る
には、D/A変換回路の前段にオーバーサンプリング方
式のディジタルローパスフィルタを設けるとともに、D
/A変換回路の後段に高次のアナログフィルタを設けな
ければならない。
D/A変換されたアナログ信号を増幅回路によって増幅
する必要があるが、この増幅の際、増幅回路から多量の
熱が発生し、他の回路の動作を不安定にさせたり、消費
電力を増大させるといった問題がある。
のであって、ディジタルにて信号の処理を行うようにし
て、簡単な構成で安定して動作するスピーカ駆動回路を
提供することを目的としている。
路は、上記の課題を解決するために、以下のように構成
されていることを特徴としている。
ボイスコイルに電力を供給する電源と、ディジタルオー
ディオ信号をΔΣ変調するΔΣ変調回路と、ΔΣ変調を
経たディジタルオーディオ信号により電源の出力をスイ
ッチングしてスピーカのボイスコイルへの電流供給を制
御する2値用スイッチとを備えている。
スピーカ駆動回路において、ΔΣ変調されたディジタル
オーディオ信号を3値のパルス密度変調信号に変換する
3値パルス密度変調回路を備え、上記の2値用スイッチ
に代えて、3値のパルス密度変調信号により電源の出力
をスイッチングしてスピーカのボイスコイルへの電流供
給を制御する第1の3値用スイッチを備えている。
上記のスピーカ駆動回路において、3値パルス密度変調
回路に代えて、ΔΣ変調されたディジタルオーディオ信
号を3値のパルス幅変調信号に変換する3値パルス幅変
調回路を備える一方、第1の3値用スイッチに代えて、
3値のパルス幅変調信号により電源の出力をスイッチン
グしてスピーカのボイスコイルへの電流供給を制御する
第2の3値用スイッチを備えている。
上記の各スピーカ駆動回路において、電源の出力電圧が
可変となるようになされている。
スコイルに電力を供給する電源と、ΔΣ変調回路により
ディジタルオーディオ信号がΔΣ変調され、このΔΣ変
調された2値(0,1)のディジタルオーディオ信号に
より2値用スイッチが動作して、電源の出力がスイッチ
ングされる。この結果、スピーカのボイスコイルに流れ
る電流が変化し、スピーカの振動板がアナログオーディ
オ信号に比例して駆動される。このとき、振動板が音響
的なローパスフィルタとしての役割を果たし、2値の信
号がアナログオーディオ信号として再生される。
たディジタルオーディオ信号によりボイスコイルに流れ
る電流をON・OFFさせるものである場合、2値信号
の“0”により電流がOFFされ、2値信号の“1”に
より電流がONされる。また、2値用スイッチが、ΔΣ
変調されたディジタルオーディオ信号によりボイスコイ
ルに流れる電流の方向を切り換えるものである場合、2
値信号の“0”により電流が正の方向に流され、2値信
号の“1”により電流が負の方向に流される。
値パルス密度変調回路により得られた3値(+1,0,
−1)のPDM(パルス密度変調)信号により第1の3
値用スイッチが動作して、電源の出力がスイッチングさ
れる。このとき、PDM信号が+1のとき、ボイスコイ
ルには電源の正極性の出力電圧が印加され電流が流れ
る。また、PDM信号が0のとき、ボイスコイルには電
流が流れない。さらに、PDM信号が−1のとき、ボイ
スコイルには電源の負極性の出力電圧が印加され電流が
流れる。このスピーカ駆動回路でも、前記のスピーカ駆
動回路と同様、スピーカの振動板が音響的なローパスフ
ィルタとしての役割を果たし、3値の信号がアナログオ
ーディオ信号として再生される。
コイルに電力が供給されると、振幅が0に近いアナログ
信号に対するPDM信号は“0”の頻度が高く、電力効
率の高いディジタル/アナログ変換駆動が行われること
になる。
幅変調回路により得られた3値(+1,0,−1)のP
WM(パルス幅変調)信号により第2の3値用スイッチ
が動作して、電源の出力がスイッチングされる。このス
ピーカ駆動回路でも、第2のスピーカ駆動回路と同様、
PWM信号の3値に応じてボイスコイル流れる電流が制
御される。それゆえ、振幅が0に近いアナログ信号に対
するPWM信号は“0”の頻度が高く、電力効率の高い
ディジタル/アナログ変換駆動が行われることになる。
または第3のスピーカ駆動回路において電源の出力電圧
が変化可能になっているので、ボイスコイル流れる電流
量を変化させることができる。このため、音響変換にお
ける再生音の音量を調節することができる。
図1ないし図4に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。
に示すように、ディジタルローパスフィルタ(図中、L
PF)1と、ΔΣ変調回路2と、スイッチング回路3と
を備えている。
しノイズ成分を高い周波数域の方へ追いやるために、高
いサンプリング周波数によりディジタルオーディオ信号
をオーバーサンプリングするフィルタである。
ィルタ1を経たディジタルオーディオ信号を2値の1ビ
ットPDM(パルス密度変調)信号に変換するようにな
っている。このΔΣ変調回路2は、帰還回路の次数を高
めるほど帯域内の量子化ノイズを多く低減する特性を有
している。
信号によって定電圧をスイッチングして、スピーカ4の
ボイスコイル5に電流を流し、振動板6を駆動するよう
になっている。
に、スイッチ7と電源8とからなっている。
ピーカ4のボイスコイル5に電力を供給するようになっ
ている。
点7a・7bを有しており、接点7aが電源8の正極出
力端子に接続され、接点7bが電源8の負極出力端子に
接続されている。また、スイッチ7の出力側の端子と接
点7bとの間には、ボイスコイル5が直列に接続されて
いる。
PDM信号により接点7a・7bの接続が切り換えられ
るようになっている。すなわち、2値PDM信号が
“1”のとき、接点7aが接続され、2値PDM信号が
“0”のとき、接点7bが接続されるようになってい
る。なお、上記のスイッチ7は、実際の回路において
は、FETやサイリスタを用いた高速動作可能な電子ス
イッチにより構成される。
されたディジタルオーディオ信号は、ディジタルローパ
スフィルタ1でオーバーサンプリングされた後、ΔΣ変
調回路2でΔΣ変調され、ノイズシェーピングされる。
この結果、ディジタルオーディオ信号は、図4に示すよ
うに、原アナログオーディオ信号の振幅の大きさに応じ
たパルス密度の2値PDM信号になる。
8の出力電流はスイッチ7の接点7aを介してボイスコ
イル5に流される。また、2値PDM信号が“0”のと
き、ボイスコイル5がスイッチ7の接点7bで短絡され
ることにより、電源8の電流はボイスコイル5に流され
ない。
ングされた電流が流れると、スピーカ4が音響的なロー
パスフィルタの役割を果たすことで、アナログ信号に比
例した駆動力が得られる。これにより、2値PDM信号
でスイッチングされた電流をスピーカ4に入力するだけ
でアナログオーディオ信号を再生することができる。
スピーカ駆動回路では、ボイスコイル5に流される電流
を2値PDM信号でON・OFFすることにより、ディ
ジタルオーディオ信号の再生が可能になり、増幅器等を
設ける必要がなくなる。
スイッチング回路3をスイッチング回路3’に代えた他
の構成について説明する。
に、スイッチ9と電源8とからなっている。2値用スイ
ッチとしてのスイッチ9は、2極双投型のスイッチであ
り、前記第1の実施例におけるスイッチ7と同様、高速
動作が可能な電子スイッチにより構成されている。この
スイッチ9は、接点9a〜9cを有しており、接点9a
・9cが電源8の正極出力端子に接続され、接点9bが
電源8の負極出力端子に接続されている。また、スイッ
チ9の出力側の2個の端子の間には、ボイスコイル5が
直列に接続されている。
変調回路2から出力される2値PDM信号により接点9
a〜9cの接続が切り換えられるようになっている。す
なわち、2値PDM信号が“1”のとき、接点9a・9
bが図中実線にて示すように出力側の端子に接続され、
2値PDM信号が“0”のとき、接点9b・9cが図中
二点鎖線にて示すように出力側の端子に接続されるよう
になっている。
出力される2値PDM信号が“1”のとき、電源8の出
力電流はスイッチ9の接点9a・9bを介してボイスコ
イル5中をA方向に流される。また、2値PDM信号が
“0”のとき、電源8の出力電流はスイッチ9の接点9
b・9cを介してボイスコイル5中をB方向に流され
る。
えたスピーカ駆動回路の場合と同様、2値PDM信号
は、スピーカ4によりアナログオーディオ信号に変換さ
れ、音声として再生される。
たスピーカ駆動回路では、ボイスコイル5に流される電
流の方向を2値PDM信号で切り換えることにより、デ
ィジタルオーディオ信号の再生が可能になり、増幅器等
を設ける必要がなくなる。
駆動力は、スピーカ4に印加される電圧すなわち電源8
の出力電圧に比例している。したがって、その電圧の値
を変化させることによって、再生音の音量を調節するこ
とができる。
て図5ないし図7に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。
5に示すように、アナログオーディオ信号源11と、A
/D変換回路(図中、A/D)12と、ディジタルロー
パスフィルタ(図中、LPF)13とを備えるととも
に、ディジタル信号処理回路14と、ディジタルローパ
スフィルタ(図中、LPF)15、ΔΣ変調回路16、
3値PDM回路(図中、PDM)17およびスイッチン
グ回路18を有するスピーカ駆動回路を備えている。
オ信号源11から出力されるアナログオーディオ信号
を、サンプリング周波数48kHzおよび量子化ビット
数16ビットでディジタルオーディオ信号に変換するよ
うになっている。ディジタル処理回路14は、A/D変
換回路12からディジタルローパスフィルタ13を介し
て転送されてきたディジタルオーディオ信号に、伝送、
記憶、ディジタルイコライジング等の処理を施すように
なっている。
ば、高次の非巡回型(FIR型)ディジタルフィルタに
より構成されており、ディジタルオーディオ信号におけ
る通過帯域外の成分を減衰させ、オーバーサンプリング
を行うようになっている。
の実施例におけるΔΣ変調回路2(図1参照)と同様の
機能を有する回路である。このΔΣ変調回路16は、デ
ィジタルローパスフィルタ15を経たディジタルオーデ
ィオ信号を2値の1ビットPDM信号に変換し、ディジ
タルオーディオ信号を振幅から時間軸の形態に変換して
データ圧縮するようになっている。
路17は、ΔΣ変調回路16を経た2値のPDM信号を
(+1,0,−1)の3値のパルス密度変調信号(以
降、3値PDM信号と称する)に変換するようになって
いる。
質を備えている。
がプラス側に大きい場合は、“+1”の頻度が多い。
が0に近い場合は、“0”の頻度が多い。
がマイナス側に大きい場合は、“−1”の頻度が多い。
信号に応じてスイッチングして、スピーカ19に供給す
る電流を発生するようになっており、電源20とスイッ
チ(図中、SW)21とからなっている。電源20は、
可変出力の直流電源であり、スピーカ4のボイスコイル
5に電力を供給するようになっている。第1の3値用ス
イッチとしてのスイッチ21は、前記第1の実施例のス
イッチング回路3・3’と同様、高速動作可能な電子ス
イッチにより構成されている。
型のスイッチであり、接点21a〜21fを有してい
る。接点21a・21fは電源20の正極出力端子に接
続され、接点21c・21dは電源20の負極出力端子
に接続されている。また、接点21b・21eはともに
解放状態におかれる一方、スイッチ21の出力側の2個
の端子は、それぞれスピーカ19の正極入力端子と負極
入力端子とに接続されている。この正極入力端子と負極
入力端子との間には図示しないボイスコイルが直列に接
続されている。
記の3値PDM信号により接点21a〜21fのボイス
コイルへの接続が切り換えられるようになっている。す
なわち、3値PDM信号が“+1”のとき接点21a・
21dがボイスコイルに接続され、3値PDM信号が
“0”のとき接点21b・21eがボイスコイルに接続
され、3値PDM信号が“−1”のとき接点21c・2
1fがボイスコイルに接続されるようになっている。
フィルタ15を経たディジタルオーディオ信号は、ΔΣ
変調回路16でΔΣ変調されてノイズシェーピングされ
た結果2値になり、さらに3値PDM回路17によりパ
ルス密度変調される。この結果、ディジタルオーディオ
信号は、図7に示すように、原アナログオーディオ信号
の振幅の大きさに応じたパルス幅の3値PDM信号にな
る。
されると、3値PDM信号に応じてスイッチ21が切り
換えられる。3値PDM信号が“+1”のときスピーカ
19のボイスコイルには正方向の電流が流れる。また、
3値PDM信号が“0”のときボイスコイルには電流が
流れない。さらに、3値PDM信号が“−1”のとき、
ボイスコイルには負方向の電流が流れる。
ーディオ信号に比例した駆動力が発生し、スピーカ19
により音声が再生される。このとき、スピーカ19の再
生帯域の上限が振動系により可聴帯域以下に制限される
ように設定されていれば、従来のD/A変換回路を備え
た構成におけるD/A変換後のローパスフィルタの役割
をスピーカ19の振動系が果たすことになる。したがっ
て、電気回路としてのアナログローパスフィルタを省略
することができ、3値PDM信号によりスイッチングさ
れた電流をスピーカ19に入力するだけでアナログオー
ディオ信号を再生することができる。
DM信号により、スイッチング回路18を制御する例に
ついて説明したが、パルス幅変調された3値のPWM信
号によっても同様に音声を再生することができる。この
場合、図5における3値PDM回路17をパルス幅変調
回路としての3値PWM回路(図中、PWM)22に置
き換えればよい。なお、スイッチ21は、第2の3値用
スイッチとしても機能するので、3値PDM回路17を
備えた構成と3値PWM回路22を備えた構成とで共用
することができる。
ては、前記第1の実施例と同様、電源20の出力電圧を
変化させることにより、再生音の音量を調節することが
できる。さらに、3値信号の性質により、原アナログオ
ーディオ信号が0の場合、3値信号の値も0となり、入
力信号のないときはスピーカ19により電力が消費され
ることがなく、2値信号に比べて効率のよい駆動が可能
になる。
路は、スピーカのボイスコイルに電力を供給する電源
と、ディジタルオーディオ信号をΔΣ変調するΔΣ変調
回路と、ΔΣ変調を経たディジタルオーディオ信号によ
り電源の出力をスイッチングしてスピーカのボイスコイ
ルへの電流供給を制御する2値用スイッチとを備えた構
成である。
を2値のPDM信号で制御することでディジタルオーデ
ィオ信号の再生が可能になり、ディジタルオーディオ信
号をD/A変換する構成のように増幅器等を設ける必要
がなくなる。それゆえ、この構成のスピーカ駆動回路に
よれば、簡単な構成で安定してスピーカを駆動すること
ができるという効果を奏する。
スピーカ駆動回路において、ΔΣ変調されたディジタル
オーディオ信号を3値のパルス密度変調信号に変換する
3値パルス密度変調回路を備え、上記の2値用スイッチ
に代えて、3値のパルス密度変調信号により電源の出力
をスイッチングしてスピーカのボイスコイルへの電流供
給を制御する3値用スイッチとを備えている構成であ
る。
を3値のPDM信号で制御することでディジタルオーデ
ィオ信号の再生が可能になり、前記のスピーカ駆動回路
と同様、増幅器等を設ける必要がなくなる。また、3値
のPDM信号を用いることにより、アナログオーディオ
信号が0となる場合には、ボイスコイルに電流が流され
なくなり、消費電力を低減させることができる。それゆ
え、この構成のスピーカ駆動回路によれば、簡単な構成
で安定かつ効率良くスピーカを駆動することができると
いう効果を奏する。
上記の他のスピーカ駆動回路において、3値パルス密度
変調回路に代えて、ΔΣ変調されたディジタルオーディ
オ信号を3値のパルス幅変調信号に変換する3値パルス
幅変調回路を備えている構成である。
を3値のPWM信号で制御することでディジタルオーデ
ィオ信号の再生が可能になり、前記のスピーカ駆動回路
と同様、増幅器等を設ける必要がなくなるとともに、ア
ナログオーディオ信号が0となる場合にボイスコイルに
電流が流されなくなり、消費電力を低減させることがで
きる。それゆえ、この構成のスピーカ駆動回路によって
も、簡単な構成で安定かつ効率良くスピーカを駆動する
ことができるという効果を奏する。
上記の各スピーカ駆動回路において、電源の出力電圧が
可変となるようになされているので、電源の出力電圧を
変化させることにより、再生音の音量を調節することが
できるという効果を奏する。
の概略構成を示すブロック図である。
回路の構成を示す回路図である。
ング回路の構成を示す回路図である。
値PDM信号と原アナログオーディオ信号との関係を示
す波形図である。
の概略構成を示すブロック図である。
回路に含まれるスイッチの構成を示す回路図である。
値PDM信号と原アナログオーディオ信号との関係を示
す波形図である。
Claims (4)
- 【請求項1】スピーカのボイスコイルに電力を供給する
電源と、ディジタルオーディオ信号をΔΣ変調するΔΣ
変調回路と、ΔΣ変調されたディジタルオーディオ信号
により電源の出力をスイッチングしてスピーカのボイス
コイルへの電流供給を制御する2値用スイッチとを備え
ていることを特徴とするスピーカ駆動回路。 - 【請求項2】スピーカのボイスコイルに電力を供給する
電源と、ディジタルオーディオ信号をΔΣ変調するΔΣ
変調回路と、ΔΣ変調されたディジタルオーディオ信号
を3値のパルス密度変調信号に変換する3値パルス密度
変調回路と、3値のパルス密度変調信号により電源の出
力をスイッチングしてスピーカのボイスコイルへの電流
供給を制御する第1の3値用スイッチとを備えているこ
とを特徴とするスピーカ駆動回路。 - 【請求項3】スピーカのボイスコイルに電力を供給する
電源と、ディジタルオーディオ信号をΔΣ変調するΔΣ
変調回路と、ΔΣ変調されたディジタルオーディオ信号
を3値のパルス幅変調信号に変換する3値パルス幅変調
回路と、3値のパルス幅変調信号により電源の出力をス
イッチングしてスピーカのボイスコイルへの電流供給を
制御する第2の3値用スイッチとを備えていることを特
徴とするスピーカ駆動回路。 - 【請求項4】電源は、出力電圧が可変となるようになさ
れていることを特徴とする請求項1、請求項2または請
求項3に記載のスピーカ駆動回路。
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
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US07/920,888 US5592559A (en) | 1991-08-02 | 1992-07-28 | Speaker driving circuit |
EP92113022A EP0525777B1 (en) | 1991-08-02 | 1992-07-30 | Speaker driving circuit |
DE69201365T DE69201365T2 (de) | 1991-08-02 | 1992-07-30 | Lautsprecher-Steuerschaltkreis. |
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JP3-193982 | 1991-08-02 | ||
JP19770991 | 1991-08-07 | ||
JP3-197709 | 1991-08-07 | ||
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2828543B2 JP2828543B2 (ja) | 1998-11-25 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4153630A Expired - Lifetime JP2828543B2 (ja) | 1991-08-02 | 1992-06-12 | スピーカ駆動回路 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5592559A (ja) |
EP (1) | EP0525777B1 (ja) |
JP (1) | JP2828543B2 (ja) |
DE (1) | DE69201365T2 (ja) |
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