JPH0715266A - オーディオ増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トーンコントロール機能を持つオーディオ増
幅装置であって、比較的安価に実現することができ、そ
の振幅−周波数応答特性が音量に対してステップ状では
なく滑らかに応答し、良好な音の再生が実現されるよう
なオーディオ増幅装置を提供する。 【構成】 本発明によれば、音量依存型のトーンコント
ロール機能を持つオーディオ増幅装置であって、安価に
製造することができ且つオーディオ信号を殆ど歪ませる
ことがないオーディオ増幅装置が提供される。本増幅装
置の信号路にはフィルタ装置と、利得を連続的に制御す
ることが可能な増幅段とが設けられる。上記フィルタ装
置は低音量でのトーンコントロールを決定し、この場
合、低音及び（多分）高音が中域音に対して大幅に増幅
される。音量が増加した場合は、上記増幅段がトーンコ
ントロールを補償するようにする。この目的のため、上
記増幅段には低音と中域音との間の周波数範囲内に極を
持つような線形な帰還路が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音量依存型のトーンコン
トロール手段を持つオーディオ増幅装置に関する。

【０００２】更に上述すると、本発明は上記のようなオ
ーディオ増幅装置であって、信号路中に、振幅−周波数
応答特性が低音と中域音との間の周波数範囲内にローパ
ス勾配を持つフィルタ装置と、増幅段とを有し、帰還路
が該増幅段の出力端子と入力端子との間に設けられてい
るようなオーディオ増幅装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】上記のような増幅装置は、例えば特開昭
61-158205号公報から既知である。この増幅装置は、例
えばテレビジョン装置、ラジオ装置、携帯型ＣＤプレー
ヤ或いは携帯型カセットテーププレーヤ等に組み込むこ
とができ、「ダイナミック低音ブースト」と呼ばれてい
る。この増幅装置は、低音量時に４００Ｈｚ程度までの
低音及び（多分）４ｋＨｚ程度からの高音をこれら周波
数範囲の間の中域音よりも相当程度大きく増幅すること
により、全音量範囲にわたり音質を維持する。

【０００４】図１は上述した既知の増幅装置を示してい
る。この増幅装置において、フィルタ装置２は増幅器３
に結合され、該増幅器はスピーカ４と検出装置５とに結
合されている。フィルタ装置２の振幅−周波数応答特性
はスイッチング信号Ｓｄにより２つの固定された特性の
間で切り換えることができる。検出装置５の出力端子は
上記信号Ｓｄを出力し、該信号はスピーカ４に供給され
る増幅器３の出力信号の振幅に依存するようになってい
る。

【０００５】上記振幅が所定の値を超えると、信号Ｓｄ
はフィルタ装置２を該装置が略平坦な振幅−周波数応答
特性を呈するように調整する。この状態においては、上
記増幅装置は全ての音を等しい程度に増幅する。一方、
前記振幅が前記所定値以下になると、信号Ｓｄはフィル
タ装置２を中域音が減衰されるような振幅−周波数応答
特性を有するように調整する。この状態においては、上
記既知の増幅装置は低音及び高音の両方を相対的に大き
く増幅する。

【０００６】しかしながら、上述した既知の増幅装置は
以下のような欠点を有している。

【０００７】第１に、上記装置は音量依存型のトーンコ
ントロール（音質制御）を実現するために比較的多量の
部品を必要とする。実際には、特に検出装置５が前記公
開公報の実施例に示されたものよりも多数のより高価な
部品を有する場合がある。かくして、この既知の増幅装
置の比較的高い価格が当該装置を低価格の消費者向け電
子機器に使用するのを不適にしている。

【０００８】第２に、音質制御が音量に対してステップ
状に調整されてしまう。例えば、上述した既知の増幅装
置の振幅−周波数応答特性は２つの特性しか有していな
い。かくして、各音量に対する最適の特性からのずれは
相当に大きなものとなる。更に、僅かな音量の変化でも
振幅−周波数応答特性が他の特性へと急激に遷移する結
果となる場合がある。このことは高忠実音声再生をそこ
ねる。特に、音量が上記の遷移領域付近で瞬間的に叉は
連続して変動する場合は、妨害的な音響効果が生じるよ
うなことになる。

【０００９】第３に、既知の増幅装置においては、スイ
ッチング信号Ｓｄが音量の変化に応答する速度と、この
スイッチング信号における歪んだオーディオ信号の抑圧
との間の妥協点を見つけなければならない。上記の速度
が低すぎる場合は、音質制御が音量を追うのが耳で分か
るようになる。また、前記抑圧が不十分な場合は、上記
既知の増幅装置の出力信号は大幅に歪んだものとなる。
なお、上記スイッチング信号中の歪んだオーディオ信号
は当該増幅装置の出力端子に直接に叉は混合により到達
してしまう。

【００１０】上記の妥協は、歪んだオーディオ信号が増
幅段の出力端子から入力端子への非線形な帰還路におい
て発生されるという既知の事実から避けることはできな
い。これらのオーディオ信号を抑圧すると、制御信号
（スイッチング信号）の応答速度は減少する。かくし
て、上記既知の増幅装置は付加的な歪と妨害的な音響効
果との両方が無いような出力信号を出力することはでき
ない。

【００１１】

【発明の目的及び概要】本発明の目的とするところは、
本明細書の冒頭で述べたようなオーディオ増幅装置であ
って、比較的廉価に実現することができ、その振幅−周
波数応答特性が音量に対してステップ状ではなくて滑ら
かに応答し、良好な音の再生が実現されるようなオーデ
ィオ増幅装置を提供することにある。

【００１２】従って、本発明によるオーディオ増幅装置
は、前記増幅段の利得が連続的に制御可能なものであ
り、前記帰還路が前記周波数範囲内叉は該周波数範囲の
近傍に極を持つ略線形な伝達特性を持つことを特徴とし
ている。

【００１３】本発明は、利得が増加した場合に前記増幅
段自体が前記フィルタ装置によるトーンコントロールを
補償し、従って当該オーディオ増幅装置は全体として略
平坦な振幅−周波数応答特性を示すという認識に基づい
ている。

【００１４】本発明の構成においては、低利得係数の場
合は前記帰還路の存在は増幅段の伝達特性に殆ど影響を
与えることはなく、かくして増幅段の振幅−周波数応答
特性は略平坦である。この状況においては、フィルタ装
置がトーンコントロールを実質的に決定することにな
る。しかしながら、高い利得係数の場合は前記線形帰還
路がかなりの程度まで増幅段の伝達特性を決めることに
なる。当該オーディオ増幅装置の略平坦な振幅−周波数
応答特性を得るには、前記増幅段の振幅−周波数応答特
性が前記フィルタ装置の特性と略逆でなければならな
い。このため、前記帰還路の伝達特性は冒頭で述べた周
波数範囲内叉は同周波数範囲の近傍に極を持つ。

【００１５】本発明の前記構成においては、増幅段の利
得が連続的に制御可能であるから、振幅−周波数応答特
性は音量の調整に対してステップ状になることなく変化
する。増幅段及び帰還路の係数等を適切に選択すれば、
上記特性の各音量に対する最適の特性に対するズレを低
減することができる。

【００１６】実質的に線形な前記帰還路のため、トーン
コントロールの音量依存性が歪を招来することは殆どな
い。更に、このトーンコントロール自体は信号振幅の関
数としては連続的に応答することはない。結果として、
妨害的な音響効果を防止することができる。前記振幅−
周波数応答特性は、音量設定が変化された場合にのみ変
化する。本発明は、オーディオ増幅装置の入力信号の平
均振幅は合理的な程度に一定であるという事実を利用し
ている。即ち、音量の設定が、実際の音量の充分に信頼
のおける目安となる。

【００１７】本発明によるオーディオ増幅装置の価格は
比較的低いものとなる。前記帰還路は少量の低価格の受
動部品のみを有するものとすることができる。これによ
り、音量依存型のトーンコントロールを備える小型スク
リーンカラーテレビジョン装置等を低価格にする際の障
害が除かれた。

【００１８】本発明によるオーディオ増幅装置の第１の
好ましい実施例は、前記帰還路と前記増幅段とが負の帰
還ループを形成し、前記帰還路の振幅−周波数応答特性
がローパス勾配を有していることを特徴としている。負
の帰還ループによれば、増幅段による歪が一層低減され
るという利点が得られる。また、前記ローパス勾配は、
特に前記フィルタ装置の通過帯域内にある音の場合に、
増幅段の利得を減少させる。

【００１９】本発明によるオーディオ増幅装置の第２の
好ましい実施例は、前記帰還路と前記増幅段とが正の帰
還ループを形成し、前記帰還路の振幅−周波数応答特性
がハイパス勾配を有していることを特徴としている。正
の帰還ループによれば、当該オーディオ増幅装置の最大
利得係数が負の帰還ループの場合よりも大きくなるとい
う利点が得られる。また、上記ハイパス勾配は、特に前
記フィルタ装置の通過帯域外の音の場合に、増幅段の利
得を増加させる。本質的に、この実施例は負帰還の２重
性質的な場合である。

【００２０】上記実施例は、正の帰還に通常伴うような
歪及び発振等の欠点が重要な役を果たすことがないとい
う認識に基づくものである。正の帰還は、通常、利得を
増加する程度に応じて増幅段の線形性及び安定性を減少
させる。本発明においては、フィルタ装置による減衰を
補償するには利得の僅かな増加しか必要とされない。更
に、帰還路が設けられる上記増幅段は、通常、線形性の
少しの減少があまり重要とならない程度に既にリニアで
ある。

【００２１】多くの場合、増幅段は負帰還を含んでい
る。正の帰還ループにおけるループ利得が１より小さい
ままである場合は、この正の帰還は上記負帰還の効果の
一部のみしか減少させることがない。このように、負帰
還は存続し、充分な低歪が保証されると共に発振が起き
ることはない。

【００２２】本発明によるオーディオ増幅装置の他の実
施例は、前記帰還路に抵抗とコンデンサとの直列接続が
含まれていることを特徴としている。帰還路におけるこ
れらの素子によれば、増幅段は高音量において前記フィ
ルタ装置のローパス特性を大幅に補償することができ
る。また、上記コンデンサは低音を遮断するので、これ
ら低音に対する増幅段の利得は中域音及び高音に対する
よりも小さい。また、上記直列抵抗は正の帰還ループに
おけるループ利得が周波数の増加に伴い増加し続けない
ようにする。

【００２３】本発明によるオーディオ増幅装置の更に他
の実施例は、本明細書の冒頭で述べたフィルタ装置が前
記増幅段に先行することを特徴としている。この構成に
よれば、本発明によるオーディオ増幅装置における歪を
可能な限り小さく維持することが可能である。当該増幅
装置の入力信号が減衰された場合は、出力信号中の歪成
分は歪んでいない出力信号に対して減少する。本実施例
によれば、当該増幅装置がフィルタ装置及び帰還路を有
していないとした場合におけるのと略同一の歪となる。

【００２４】本発明によるオーディオ増幅装置の更に他
の実施例は、前記フィルタ装置の出力端子が前記増幅段
の入力端子に結合されていることを特徴としている。こ
の構成は、フィルタ装置と増幅段の入力端子との間にバ
ッファ段を含まない簡単な実施例である。更に、この構
成においては、正の帰還ループにおけるループ利得も決
定するようなフィルタ装置の複素出力インピーダンスを
利用することにより帰還路における部品の経済性が得ら
れる。

【００２５】本発明によるオーディオ増幅装置の更に他
の実施例は、前記フィルタ装置が、当該フィルタ装置の
入力端子と出力端子との間に介挿された第１の抵抗と、
一端が当該フィルタ装置の前記出力端子に結合されると
共に他端がコンデンサの一端に接続された第２の抵抗
と、他端が接地点に結合された上記コンデンサと、前記
第２の抵抗と前記コンデンサとの接続点とスイッチ素子
の一端との間に介挿された第３の抵抗と、当該フィルタ
装置の前記入力端子と前記スイッチ素子の前記一端との
間に介挿された第４の抵抗とを少なくとも有し、前記ス
イッチ素子の他端が接地点に結合されていることを特徴
としている。

【００２６】この好ましい実施例におけるフィルタ装置
によれば、使用者が上記スイッチ素子を動作させること
により振幅−周波数応答特性を制御することができる。
このスイッチ素子が非導通状態の場合は、ローパス勾配
は該素子が導通状態の場合よりも広い周波数範囲にわた
り延在する。この実施例によれば、上記スイッチ素子を
操作することにより前記ローパス勾配を対称的に伸長叉
は圧縮することができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図２及び図３を参
照して詳細に説明する。なお、図３は、前述した既知の
増幅装置の構成を示す図１に対応させてある。

【００２８】図２は本発明によるオーディオ増幅装置１
１を含むテレビジョン装置６を示している。当該テレビ
ジョン装置６は、入力端子７に供給された選択された変
調搬送波からベースバンドのビデオ及びオーディオ信号
を得るための装置８を有している。この装置８は、２つ
の異なる装置、即ち表示管１０を制御するためのビデオ
信号増幅器９と、スピーカ１２を制御するためのオーデ
ィオ増幅装置１１とに結合されている。オーディオ増幅
装置１１の伝達特性は操作ユニット１３により調整する
ことができる。この操作ユニット１３は、例えば、遠隔
制御ユニットから信号を受信する受信機であり、各制御
信号を前記装置８、増幅器９及び増幅装置１１へ供給す
る。

【００２９】図３は、上記オーディオ増幅装置１１の一
実施例を示している。なお、この装置においては、本発
明を理解するのに重要ではない部品、例えば直流バイア
ス用の部品等、は省略してある。

【００３０】図３において、前記装置８から出力された
ベースバンドオーディオ信号は入力端子１９に供給され
る。この入力端子１９からの信号路はフィルタ装置２０
と、出力端子３２及び３３を持つ増幅段３０とを順次含
んでいる。前記スピーカ１２はこれらの出力端子に結合
され、増幅段３０はこれら端子の間に双極出力信号を供
給する。

【００３１】上記増幅段３０の利得係数は、端子３９に
印加される電圧により連続的に制御可能である。なお、
この増幅段３０は、例えばTDA7056Aなる形式の集積回路
である。フィルタ装置２０のローパス勾配は端子２９の
制御信号により調整することができ、該信号は例えば遠
隔制御ユニット上の「ラウドネス」キー叉は「バス・ブ
ースト」キー等から作成される。上記端子２９及び３９
の各信号は前記操作ユニット１３から供給される。

【００３２】図３はフィルタ装置２０の具体例も示して
いる。この場合、端子２９上の制御信号に応じてトラン
ジスタ２７はオン叉はオフされる。ここで、トランジス
タ２７がオンした場合は抵抗２１、２２及び２３と、コ
ンデンサ２５とが前記ローパス勾配の位置及び長さを決
定する。一方、トランジスタ２７がオフした場合は抵抗
２４もローパス特性に影響する。何故なら、抵抗２４を
介して流れる電流が出力信号に貢献するからである。

【００３３】上記抵抗２１、２２、２３及び２４並びに
コンデンサ２５の各値は、例えば６．８ｋオーム、１．
８ｋオーム、１．８ｋオーム及び３．３ｋオーム並びに
２２０ナノファラドである。この場合前記ローパス勾配
は、トランジスタ２７がオンしている場合は約５００Ｈ
ｚから８００Ｈｚまで延在し、同トランジスタ２７がオ
フしている場合は約２００Ｈｚから１．１ｋＨｚまで延
在する。かくして、長い方のローパス勾配は短い方のロ
ーパス勾配と重なる。

【００３４】中音周波数領域においては、コンデンサ２
５は抵抗２１、２２、２３及び２４に対して小さなイン
ピーダンスを有している。この場合、コンデンサ２５は
実質的に短絡回路として振る舞う。この周波数領域にお
いては、フィルタ装置２０の伝送特性は抵抗２１と抵抗
２２との間の分圧により略決まる。そして、フィルタ装
置２０は前述した部品の各値においては中域音を約−１
４ｄＢ分抑圧する。

【００３５】一方、低音周波数領域においてはコンデン
サ２５は実質的に開放接続として振る舞う。この場合
は、フィルタ装置２０の伝達特性はトランジスタ２７の
状態に依存する。もしトランジスタ２７がオフ状態であ
る場合は、フィルタ装置２０は低音を減衰させない（抑
圧は０ｄＢ）。一方、トランジスタ２７がオン状態であ
る場合は、上記伝達特性は抵抗２１と、直列接続抵抗２
２及び２３との間の分圧に略等しくなる。かくして、フ
ィルタ装置２０は前述した部品の各値においては低域音
を約−９ｄＢ分抑圧する。

【００３６】この実施例においては、上述した各分圧に
よる高音の減衰を低減させるためにコンデンサ２６を追
加することができる。このコンデンサの値は例えば５．
６ナノファラドである。

【００３７】この実施例における出力端子３２からは増
幅段３０の入力端子３１に対し線形な帰還路５０があ
る。入力端子３１から出力端子３２への伝達特性は非反
転であるから、上記帰還路５０と増幅段３０とは正の帰
還ループを構成する。帰還路５０は、例えば６８ｋオー
ムの抵抗５１と３．３ナノファラドのコンデンサ５２と
の直列接続を有している。この場合、帰還路５０の伝達
特性は７００Ｈｚ付近に極を有し、該周波数はフィルタ
装置２０の前記ローパス勾配の周波数範囲内にある。７
００Ｈｚよりも大幅に低い周波数に対して、帰還路５０
の振幅−周波数応答特性はハイパス勾配を持つ。

【００３８】前記正帰還ループにおけるループ利得は、
増幅段３０による最大利得において約０．５である。も
っと低いループ利得においては、帰還路は入力端子３１
から出力端子３２への伝達特性に対しては実質的に何の
影響も持たない。この場合、振幅−周波数応答特性は略
平坦に維持される。一方、もっと大きな最大ループ利得
の場合は歪が許容できない程大きくなり、好ましくない
発振が起きる。図３の実施例においては、フィルタ装置
２０も上記ループ利得を決定する。該フィルタ装置の出
力インピーダンスと共に、出力端子３２と入力端子３１
との間の帰還路のインピーダンスは上記正帰還ループに
おいて分圧器を構成する。

【００３９】最小の音量設定時には、前記正帰還ループ
におけるループ利得は、増幅段３０の小さな利得係数の
ため「１」よりも大幅に小さい。この設定においては、
帰還路５０は入力端子３１から出力端子３２への伝達特
性に殆ど影響しない。即ち、振幅−周波数応答特性は略
平坦になる。この場合、振幅−周波数応答特性がローパ
ス勾配を持つフィルタ装置２０が音質制御を実質的に決
定する。

【００４０】最小音量から最大音量へと制御した場合、
ループ利得が増加するため、帰還路５０は入力端子３１
から出力端子３２への伝達特性に対し徐々に大きな影響
を持つようになる。高い音量へと制御した場合、当該オ
ーディオ増幅装置が低音及び（多分）更に高音を中域音
に対して増幅する係数は徐々に減少する。増幅段３０に
よる利得がその最大値に近づいた場合は、入力端子３１
から出力端子３２への振幅−周波数応答特性はフィルタ
装置２０の応答特性とは略反対になる。このように、図
３に示したオーディオ増幅装置１１の実施例は最大の音
量設定において略平坦な振幅−周波数応答特性を有す
る。

【００４１】本明細書に開示した本発明によれば、当業
者は本発明の主旨から逸脱しない範囲で種々の他の実施
例に想到することが可能となるであろう。例えば、前記
帰還路は必ずしも抵抗とコンデンサとの直列接続のみを
必要とすることはない。例えば、帰還路における上記各
要素の間にトランジスタ段を設けるようにしてもよい。

【００４２】また、図３に示した帰還路は負帰還ループ
が得られるように出力端子３３と入力端子３１との間に
設けることも可能である。この場合は、帰還路の振幅−
周波数応答特性は好ましくはローパス勾配を持つように
する。このような帰還路の一例は、直列接続された２つ
の抵抗と、これらの接続点と接地点との間に設けたコン
デンサとの組み合わせである。

【００４３】図３に示したものとは対照的に、信号路中
の増幅段はフィルタ装置の前にあってもよい。他の例と
して、当業者であれば図３に示したフィルタ装置２０の
実施例の種々の変形例に想到することができるであろ
う。例えば、前記フィルタ装置は切り換え可能／不能叉
は制御可能／不能な受動フィルタ叉は能動フィルタを有
しても良い。

【００４４】なお、前述した実施例の各部品の値は一例
としてのみ示したものである。また、前記帰還路の極の
位置は任意に調整することができる。更に、前記増幅段
は例えば集積回路中に組み込まれた叉は集積化されてい
ない１以上のトランジスタ段を有するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、従来のオーディオ増幅装置の一例の
ブロック図、

【図２】 図２は、本発明によるオーディオ増幅装置が
適用されたテレビジョン装置の一例のブロック図、

【図３】 図３は、本発明によるオーディオ増幅装置の
一実施例の回路図である。

【符号の説明】 １９…入力端子、 ２０…フィルタ装置、３
０…増幅段、 ３１…入力端子、３２、３
３…出力端子、 ５０…帰還路。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音量依存型のトーンコントロール手段を
   持つオーディオ増幅装置であって、信号路中に、振幅−
   周波数応答特性が低音と中域音との間の周波数範囲内に
   ローパス勾配を持つフィルタ装置と、増幅段とを有し、
   帰還路が前記増幅段の出力端子と入力端子との間に設け
   られているようなオーディオ増幅装置において、 前記増幅段の利得は連続的に制御可能であり、前記帰還
   路は前記周波数範囲内叉は該周波数範囲の近傍に極を持
   つ略線形な伝達特性を持つことを特徴とするオーディオ
   増幅装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のオーディオ増幅装置に
   おいて、前記帰還路と前記増幅段とが正の帰還ループを
   形成し、前記帰還路の振幅−周波数応答特性がハイパス
   勾配を有していることを特徴とするオーディオ増幅装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のオーディオ増幅装置に
   おいて、前記帰還路には抵抗とコンデンサとの直列接続
   が含まれていることを特徴とするオーディオ増幅装置。
4. 【請求項４】 請求項１叉は請求項２に記載のオーディ
   オ増幅装置において、前記信号路中における前記フィル
   タ装置が前記増幅段に先行することを特徴とするオーデ
   ィオ増幅装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のオーディオ増幅装置に
   おいて、前記フィルタ装置の出力端子が前記増幅段の入
   力端子に結合されていることを特徴とするオーディオ増
   幅装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のオーディオ増幅装置に
   おいて、前記帰還路と前記増幅段とが負の帰還ループを
   形成し、前記帰還路の振幅−周波数応答特性がローパス
   勾配を有していることを特徴とするオーディオ増幅装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６の何れか一項に
   記載のオーディオ増幅装置において、前記フィルタ装置
   は、当該フィルタ装置の入力端子と出力端子との間に介
   挿された第１の抵抗と、一端が当該フィルタ装置の前記
   出力端子に結合されると共に他端がコンデンサの一端に
   接続された第２の抵抗と、他端が接地点に結合された上
   記コンデンサと、前記第２の抵抗と前記コンデンサとの
   接続点とスイッチ素子の一端との間に介挿された第３の
   抵抗と、当該フィルタ装置の前記入力端子と前記スイッ
   チ素子の前記一端との間に介挿された第４の抵抗とを少
   なくとも有し、前記スイッチ素子の他端が接地点に結合
   されていることを特徴とするオーディオ増幅装置。