JPH11501191A - オーディオ増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 オーディオ増幅器(20)は、供給されるオーディオ信号を制御する回路(300)を有する。この回路(300)は、オーディオ信号のある高周波数レンジをオーディオ信号の残りに比べて付加的に増幅する増幅器を有する。この付加的増幅は、オーディオ信号の振幅が限界値を越えたときに一回行われる。付加的増幅は、短時間だけ行われる。この発明に係るオーディオ増幅器は、短時間にオーディオ信号の高周波数のピークを付加的に増幅する。その結果、これらのピークの立ち上がりおよび立ち下がりは、短時間に大きくなる。これは、特にポップミュージックにおいて優れた効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】 オーディオ増幅器 この発明は、オーディオ信号を制御する回路を有するオーディオ増幅器に関す るものである。このようなオーディオ増幅器は、オーディオ装置やテレビジョン のような再生システムに用いられている。オーディオ信号を制御する回路は、例 えば、Philips Semiconductors社製のＴＥＡ６３３０Ｔタイプの集積回路を用い て構成された前置増幅器を有する。この公知の前置増幅器は、可設定伝達特性を 持っている。このオーディオ増幅器のユーザは、その伝達特性を調整することに よって、音量、ベースおよびトレブルの調節レンジを自由に制御することができ る。この公知のオーディオ増幅器において、ユーザによる設定は、オーディオ増 幅器に入力されるオーディオ信号に応じて適合させるものではない。 この発明の目的は、新たな心理音響学上の効果が得られるように、オーディオ 信号を制御するオーディオ増幅器を提供しようとするものである。 この目的を達成するため、この発明は、オーディオ信号を制御する回路を有す るオーディオ増幅器において、前記回路は、オーディオ信号の振幅が限界値を越 えたとき、多くともある時間の間、オーディオ信号のある高周波数レンジをオー ディオ信号の残りのレンジに比べて付加的に増幅する増幅手段を有することを特 徴とするものである。これらの手段は、短時間に付加的に増幅されるオーディオ 信号に高周波数のピークを生じさせることになる。これは、短時間に増幅された これらのピークの立ち上がりおよび立ち下がりをもたらすことになる。その結果 、ユーザはオーディオ信号が大きなインパクトをもつ心理音響学上の効果を体験 することになる。これは、特にポップミュージックにおいて優れた効果がある。 いわゆるダイナミックエクスパンダを持つオーディオ増幅器は、それ自体公知 である。これらのダイナミックエクスパンダは、オーディオ信号を、それが大き な振幅を持つ時に付加的に増幅する。しかしながら、これらは短時間ではなく、 連続的に増幅することにより、オーディオ信号の全ての周波数スペクトルにわた って付加的に増幅している。 この発明に係るオーディオ増幅器の一実施例では、上記の高周波数レンジは２ ＫＨｚ以上の周波数のオーディオ信号成分を含むことを特徴とするものである。 この発明に係るオーディオ増幅器の一実施例では、前記増幅手段は、前記高周 波数レンジを前記残りのレンジに比べて６ｄＢまで付加的に増幅するよう構成さ れていることを特徴とするものである。 この発明に係るオーディオ増幅器の一実施例では、前記増幅手段により前記高 周波数レンジを付加的に増幅する時間を５ｍｓにしたことを特徴とするものであ る。 所期の心理音響学上の効果は、これらの実施例によって得ることができる。 さらに、この発明は、再生システム、オーディオ信号を制御する回路、および オーディオ信号を制御する方法に関するものである。 この発明の上述した特徴および他の特徴を、以下実施例につき説明する。 図１は、オーディオ増幅器を有する再生システムを示す図である。 図２は、オーディオ増幅器内のオーディオ信号を制御する回路の第１実施例の 詳細図である。 図３は、オーディオ増幅器内のオーディオ信号を制御する回路の第２実施例の 詳細図である。 図４は、このような回路によって制御されたオーディオ信号の波形を示す図で ある。 図において、同様の素子は、同じ参照番号で示す。 図１は、再生システム１００を示すものである。この再生システム１００は、 例えば、家や車に設置されるオーディオ装置、携帯用オーディオ装置やテレビジ ョンである。この再生システムは、オーディオ増幅器２０と、このオーディオ増 幅器２０にオーディオ信号を供給する少なくとも一つのオーディオ源７０と、前 記オーディオ増幅器で増幅されたオーディオ信号を音響再生する一つまたは複数 個のスピーカ９０とを有する。オーディオ源７０は、例えば、ラジオやテレビジ ョン信号の受信機、カセットプレーヤ、コンパクトディスクプレーヤ（ＣＤ）や デジタルコンパクトカセットプレーヤ（ＤＤＣ）である。オーディオ増幅器２０ は、オーディオ信号を制御する回路３０を有し、この回路は、オーディオ信号の 瞬時値が一定の限界値を越えるときに、オーディオ信号の高周波数レンジを短時 間付加的に増幅する回路３００と、前置増幅段４０とを有する。オーディオ増幅 器２０は、さらに、出力増幅段５０を有する。出力増幅段５０は、固定の利得を 持っている。この出力増幅段５０は、例えば、Philips Semiconductors社製のＴ ＤＡ１５５５Ｑタイプの集積回路を用いて構成することができる。前置増幅段４ ０は、Philips Semiconductors社製のＴＥＡ６３３０Ｔタイプの集積回路を用い て構成することができる。この集積回路は、３つのパラメータを適合させること によって設定できる伝達特性を持っている。これらのパラメータは、周波数レン ジ全体にわたる利得をある数のｄＢステップで適合させる音量調整、周波数スペ クトルの低音における利得をある数のｄＢステップで相対的に増幅または減衰さ せるベース調整、および周波数スペクトルの高音における利得をある数のｄＢの ステップで相対的に増幅または減衰させるトレブル調整である。さらに、再生シ ステムは、例えば、プログラム制御タイプの制御回路１１０を有する。この制御 回路１１０は、例えば、ユーザによってコントロールパネル１３０を経て入力さ れる動作命令に従って音量、ベースおよびトレブル調整を設定するＩ²Ｃバスに よって前記増幅段４０に結合する。回路３００のセッティングは、コントロール パネル１３０によって調節することもできる。 図２は、オーディオ信号の瞬時値が一定の限界値を越えたときに、オーディオ 信号のある高周波数レンジをある短時間の間、付加的に増幅する回路３００の第 １実施例を示すものである。この回路は、一つのオーディオチャンネルについて 示している。この回路は、オーディオ源７０からのオーディオ信号を受ける信号 入力端子３０１を有する。この信号入力端子は、抵抗Ｒ１の一端に接続する。抵 抗Ｒ１の他端は、抵抗Ｒ２の一端に接続し、この抵抗Ｒ２の他端をグランドに接 続する。さらに、抵抗Ｒ１は、コンデンサＣ１の一体に接続する。コンデンサＣ １の他端は、一方ではグランドに接続された抵抗Ｒ３に、他方ではバッファ増幅 器Ａ１の入力端子に接続する。バッファ増幅器Ａ１の出力端子は、コンデンサＣ ２の一端に接続し、このコンデンサＣ２の他端を集積回路ＩＣのピンに接続する 。この集積回路は、Philips Semiconductors社製のＮＥ５７２を用いる。図面は 、集積回路ＩＣの関連するピン９，１０，１１，１２，１３，１４を示している 。コンデンサＣ２は集積回路ＩＣのピン９に接続する。バッファ増幅器Ａ１の出 力端子は、さらに抵抗Ｒ４の一端に接続する。この抵抗Ｒ４の他端は、コンデン サＣ３の一端に接続する。このコンデンサＣ３の他端は、集積回路ＩＣのピン１ ３に接続する。集積回路ＩＣのピン１２とグランドとの間には、第４のコンデン サＣ４を接続する。集積回路ＩＣのピン１４とグランドとの間には、第５のコン デンサＣ５を接続する。回路３００は、さらに抵抗Ｒ５を有し、その一端を集積 回路ＩＣのピン１１に接続し、他端を正の供給電圧Ｖｃｃに接続する。この抵抗 Ｒ５の一端は、さらに増幅器Ａ２の反転入力端子に接続すると共に、抵抗Ｒ６の 一端に接続する。抵抗Ｒ６の他端は、増幅器Ａ２の出力端子に接続する。抵抗Ｒ ７の一端は、集積回路ＩＣのピン１０に接続する。抵抗Ｒ７の他端は、増幅器Ａ ２の非反転入力端子に接続すると共に、コンデンサＣ６の一端に接続する。コン デンサＣ６の他端はグランドに接続する。 増幅器Ａ１の出力端子は、ダイオードＤ１のアノードに接続する。このダイオ ードのカソードは、コンデンサＣ８の一端に接続する。コンデンサＣ８の他端は グランドに接続する。ダイオードＤ１のカソードは、さらに、比較器Ａ３の非反 転入力端子に接続する。この比較器の反転入力端子は、正の供給電圧Ｖｃｃと負 の供給電圧−Ｖｃｃとの間に接続した可変抵抗Ｒ９に接続する。比較器Ａ３の出 力端子は、ダイオードＤ２のアノードに接続する。このダイオードのカソードは 、抵抗Ｒ１０の一端に接続する。抵抗Ｒ１０の他端は、コンデンサＣ９の一端に 接続する。コンデンサＣ９の他端はグランドに接続する。さらに、抵抗Ｒ１０の 他端は、トランジスタＴ１のベースに接続する。このトランジスタのエミッタは 、グランドに接続し、コレクタは集積回路ＩＣのピン１４に接続する。 増幅器Ａ２の出力端子は、さらにスイッチＳ１の一端に接続する。スイッチＳ １の他端は、抵抗Ｒ１１の一端に接続する。抵抗Ｒ１１の他端は、増幅器Ａ４の 反転入力端子に接続する。増幅器Ａ４の非反転入力端子は、グランドに接続する 。増幅器Ａ４の反転入力端子は、さらに抵抗Ｒ１２の一端に接続する。抵抗Ｒ１ ２の他端は、増幅器Ａ４の出力端子に接続する。増幅器Ａ４の出力端子は、さら に抵抗Ｒ１３の一端に接続する。抵抗Ｒ１３の他端は、信号出力端子３０２に接 続する。この出力端子を経て、回路３００で制御された信号を前置増幅段４０に 供給する。信号出力端子は、さらに抵抗Ｒ１４の一端に接続する。抵抗Ｒ１４の 他端は、信号入力端子３０１に接続する。 集積回路ＩＣ，コンデンサＣ１〜Ｃ６，抵抗Ｒ３〜Ｒ７および増幅器Ａ１，Ａ ２は、ダイナミックレンジエクスパンダ３２０を構成する。このダイナミックレ ンジエクスパンダは、データハンドブックＩＣ０１ａ”Semiconductors for Rad io and Audio Systems,BB112 to TDA1554Q”,Philips Semiconductors社 1992 の第１５２頁の図４に示されているように接続する。ダイナミックレンジエクス パンダ３２０は、オーディオ信号の振幅が大きいときは、そのオーディオ信号を 付加的に増幅し、オーディオ信号の振幅が小さいときは、そのオーディオ信号を それよりも小さく増幅する。コンデンサＣ１および抵抗Ｒ３の値は、ほぼ２ｋＨ ｚのカット−オフ周波数を持つハイパスフィルタを形成するように選ぶ。コンデ ンサＣ４およびＣ５の値は、それぞれ１５ｎＦおよび１５０ｎＦとする。これに より、ダイナミックレンジエクスパンダ３２０の動作開始時間および解除時間を 、それぞれ０．１５ｍｓおよび１．５ｍｓとする。抵抗Ｒ６の値は、３５ｋΩと する。これにより、信号のピークを、ダイナミックレンジエクスパンダによって ほぼ６ｄＢまで増幅する。ダイナミックレンジエクスパンダ３２０を構成するそ の他の素子の値は、上記のデータハンドブックの第１５２頁の図４に示されてい るように選ぶ。 コンデンサＣ８，Ｃ９、抵抗Ｒ９，Ｒ１０、ダイオードＤ１，Ｄ２、トランジ スタＴ１および比較器Ａ３は、検出回路３４０を構成する。ダイオードＤ１は、 コンデンサＣ８とともに整流回路を構成する。抵抗Ｒ９は、比較器Ａ３の反転入 力端子に可設定電圧を印加するようにする。ダイオードＤ２は整流器である。コ ンデンサＣ９は充電用のもので、その充電時間は、抵抗Ｒ１０とともに決定され る。トランジスタＴ１は、集積回路ＩＣのピン１４をグランドに短絡させる。 抵抗Ｒ１１，Ｒ１２および増幅器Ａ４は、増幅器Ａ２を補償するインバータと してのインバータ回路３６０を構成する。抵抗Ｒ１３およびＲ１４は、互いに同 じ値を有するもので、信号入力端子３０１からの信号とインバータ３６０からの 信号とをミキシングするために、それらの抵抗を結合する必要がある。抵抗Ｒ１ およびＲ２は、信号のレベルをＮＥ５７２の入力感度に適合させる。 以下、回路３００の動作について説明する。ユーザは、オーディオ信号の高周 波数のピークがある短時間の間に付加的に増幅されるのを望まない場合には、ス イッチＳ１を開放する（図示の状態）。その場合、信号入力端子３０１に供給さ れるオーディオ信号は、増幅されることなく信号出力端子３０２に供給される。 ユーザがスイッチＳ１を閉成すると、ダイナミックレンジエクスパンダ３２０で 付加的に増幅された高周波数の信号は、インバータ３６０を経て、信号入力端子 から直接到来する信号に加えられて、信号出力端子３０２に供給される。 ハイパスフィルタＣ１，Ｒ３は、２ｋＨｚ以上の周波数成分のみをダイナミッ クレンジエクスパンダ３２０に供給するように設ける。これらの周波数成分の振 幅が大きいと、それらの成分は集積回路ＩＣで付加的に増幅される。付加的に増 幅される周波数成分は、検出回路３４０に供給される。これら付加的に増幅され る成分の振幅が、可変抵抗Ｒ９によって設定した電圧を越えると、比較器Ａ３の 出力は、正の電圧となる。その結果、コンデンサＣ９は、ある時定数で充電され る。このことは、ある時間の後、トランジスタＴ１が導通を開始するように、そ のベース電圧が高くなることを意味する。したがって、集積回路ＩＣのピン１４ は、グランドに短絡される。これは、集積回路ＩＣにおいて、もはや高周波数成 分を付加的に増幅しないことになる。Ｃ９およびＲ１０の値は、付加的に増幅さ れるオーディオ信号の振幅が設定された電圧を越えた後、ほぼ５ｍｓ後にトラン ジスタＴ１が導通を開始するように適切に選ぶ。 ダイナミックレンジエクスパンダ３２０は、振幅が小さい高周波数の信号は付 加的に増幅しないように設定されている。 図３は、オーディオ増幅器に含まれ、オーディオ信号を制御する回路３００の 第２実施例の詳細を示すものである。ここでも、一つのオーディオチャンネルに ついて示している。この回路はコンデンサＣ２１を有し、このコンデンサの一端 を信号入力端子３０１に接続する。コンデンサＣ２１の他端は抵抗Ｒ２３の一端 に接続する。抵抗Ｒ２３の他端はグランドに接続する。さらに、コンデンサＣ２ １の他端は、抵抗Ｒ２１の一端に接続する。抵抗Ｒ２１の他端は、トランスコン ダクタンス増幅器Ａ５の反転入力端子に接続する。トランスコンダクタンス増幅 器の非反転入力端子は、グランドに接続する。反転入力端子は、さらに抵抗Ｒ２ ２の一端に接続し、この抵抗の他端をトランスコンダクタンス増幅器の出力端子 に接続する。信号入力端子３０１は、さらにコンデンサＣ２２の一端に接続する 。このコンデンサＣ２２の他端は、抵抗Ｒ２４の一端に接続する。抵抗Ｒ２４の 他端はグランドに接続する。コンデンサＣ２２の他端は、ダイオードＤ２１のア ノードにも接続する。ダイオードＤ２１のカソードは、抵抗Ｒ２５の一端に接続 する。抵抗Ｒ２５の他端は、コンデンサＣ２３の一端に接続する。コンデンサＣ ２３の他端はグランドに接続する。抵抗Ｒ２５の他端は、さらにトランスコンダ クタンス増幅器Ａ５の電源供給端子に接続する。トランスコンダクタンス増幅器 Ａ５の出力端子は、スイッチＳ２の一端に結合する。スイッチＳ２の他端は、抵 抗Ｒ２６の一端に接続する。抵抗Ｒ２６の他端は、信号出力端子３０２に接続す る。信号出力端子３０２は、さらに抵抗Ｒ２７の一端に接続する。この抵抗Ｒ２ ７の他端は、信号入力端子３０１に接続する。 抵抗Ｒ２３およびコンデンサＣ２１は、ほぼ２ｋＨｚのカット−オフ周波数を 持つハイパスフィルタを構成し、コンデンサＣ２２および抵抗Ｒ２４も同様に構 成する。抵抗Ｒ２１およびＲ２２は、トランスコンダクタンス増幅器Ａ５をセッ ティングするのに用いられる。抵抗Ｒ２６およびＲ２７は、互いに同じ値を有す るもので、信号入力端子３０１からの信号とトランスコンダクタンス増幅器Ａ５ からの信号とをミキシングするために、それらの抵抗を結合する。ダイオードＤ ２１，抵抗Ｒ２５およびコンデンサＣ２３は、トランスコンダクタンス増幅器が ある短時間の間に高周波数のピークを付加的に増幅するように設ける。 以下、この回路の動作を説明する。ユーザは、オーディオ信号の高周波数のピ ークがある短時間の間に付加的に増幅されるのを望まない場合には、スイッチＳ ２を開放する（図示の状態）。その場合、信号入力端子３０１に供給されるオー ディオ信号は、増幅されることなく信号出力端子３０２に供給される。ユーザが スイッチＳ２を閉成すると、トランスコンダクタンス増幅器で付加的に増幅され た高周波数の信号は、信号入力端子３０１から直接到来する信号に加えられて、 信号出力端子３０２に供給される。コンデンサＣ２１および抵抗Ｒ２３で構成さ れたハイパスフィルタは、オーディオ信号の高周波数成分のみを通過させてトラ ンスコンダクタンス増幅器Ａ５に供給する。大きな振幅を持つ高周波数の信号成 分が、信号入力端子に入力すると、ダイオードＤ２１から大きな振幅をもつ整流 された信号が得られる。したがって、抵抗Ｒ２５を通して比較的おおきな電流が 流れる。その結果、トランスコンダクタンス増幅器の利得が上昇する。これによ り、高周波数の信号がトランスコンダクタンス増幅器によって付加的に増幅され ることになる。コンデンサＣ２３の充電は、抵抗Ｒ２５における電圧降下をある 期間の後、減少させる。したがって、トランスコンダクタンス増幅器の利得は低 下し、信号の高周波数成分はもはや付加的に増幅されることはない。振幅が小さ い高周波数の信号は、トランスコンダクタンス増幅器Ａ５で付加的に増幅されな い。Ｒ２５およびＣ２３の値は、ほぼ５ｍｓ後に、高周波数成分がもはや付加的 に増幅されないように選ぶ。 図２に示した実施例においても、図３に示した実施例においても、各素子の値 は、ユーザによって設定できるので、高周波数のピークの時間も、高周波数のピ ークを付加的に増幅する利得も、付加的に増幅する信号の周波数も、ユーザ自身 において自由に設定できることきは勿論である。 図４は、回路３００によって制御されるサイン波形の信号を時間に対してプロ ットして示すものである。図４の上半分は、ほぼ４ｋＨｚの周波数を持つサイン 波形で、最初の２サイクルの間は限界値Ｖthを下回っており、その後の４サイク ルの間は限界値を越え、さらに最後の２サイクルの間は再び限界値Ｖthを下回っ ているサイン波形を示している。 図４の下半分は、回路３００によって処理されたオーディオ信号を示すもので ある。図４から明らかなように、信号が限界値Ｖthを越える瞬時に、その信号の ピークが付加的に増幅され、５ｍｓ後に、ピークはもはや付加的に増幅されない ことが分かる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．オーディオ信号を制御する回路を有するオーディオ増幅器において、前記回 路は、オーディオ信号の振幅が限界値を越えたとき、多くともある時間の間、オ ーディオ信号のある高周波数レンジをオーディオ信号の残りのレンジに比べて付 加的に増幅する増幅手段を有することを特徴とするオーディオ増幅器。 ２．請求項１記載のオーディオ増幅器において、前記高周波数レンジは、２ｋＨ ｚ以上の周波数を持つオーディオ信号成分を含むことを特徴とするオーディオ増 幅器。 ３．請求項１または２記載のオーディオ増幅器において、前記増幅手段は、前記 高周波数レンジを前記残りのレンジに比べて６ｄＢまで付加的に増幅することを 特徴とするオーディオ増幅器。 ４．請求項１，２または３記載のオーディオ増幅器において、前記増幅手段が前 記高周波数レンジを付加的に増幅する時間は、ほぼ５ｍｓであることを特徴とす るオーディオ増幅器。 ５．請求項１〜４のいずれか一項記載のオーディオ増幅器を有する再生システム 。 ６．オーディオ信号の振幅が限界値を越えたとき、多くともある時間の間、オー ディオ信号のある高周波数レンジをオーディオ信号の残りのレンジに比べて付加 的に増幅する増幅手段を有することを特徴とするオーディオ信号を制御する回路 。 ７．オーディオ信号の振幅が限界値を越えたとき、多くともある時間の間、オー ディオ信号のある高周波数レンジをオーディオ信号の残りのレンジに比べて付加 的に増幅することを特徴とするオーディオ信号を制御する方法。