JPS60246111A - 片電源用スピ−カ駆動装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明Ｌ１スピーカ駆動装置に係り、特に可搬減の音響
機器に好適な片電源用のスピーカ駆動装置に関する。

〔発明の背景〕

一般に可搬型の音響機器（ラジカセ、カーステレオ）に
用いられる小型のスピーカなどでは、再生音の低域周波
数成分のレベルが他の周波数成分のそれに比較して低い
という特性を持っている。

従来、この特性を改善して、スピーカの再生音の周波数
特性が高域のみならず低域においてもほぼ平坦な特性と
なる様に、スピーカを駆動する駆動装置の側に、原信号
に含まれる低域周波数成分の振幅を特に増幅するための
片電源用のブースト回路を設けることが実用化されてい
る。

第１図はこのような従来の片電源用のスピーカ駆動装置
を示す回路図である１、同図において、入力端子１から
出力端子２に至る回路部分が片電源用の低域ブースト回
路部を構成している。かかる片電源用低域ブースト回路
Ａは一般にスピーカ５を駆動するパワーアンプ４の前段
に設けられる。

該片電源用低域ブースト回路部において、ＡＩはオペア
ンプ（演算項＃Ａ器）、３は電源端子、６はブースト量
を決める可変抵抗器、７はコンデンサ、８は抵抗器、９
はオペアンプを片電源で働かすための抵抗器である。

この低域ブースト回路Ａを用いると、スピーカ駆動電圧
の周波数特性は第２図（＆）に２いて１０かう１０′へ
と移行し、スピーカの音圧周波数特性は１１から１１′
へと移行して低音再生の周波数範囲が拡大される。なお
、図中のｆｔはターンオーバ周波数である。

しかしながら、第２図（ｂ）　Ｋ示す様に１電圧レベル
の低い小出力時における周波ａ特性１０′に２いてＫ（
ｄＢ）の低域ブー２トを実施した場合、それがそのまま
電圧レベルの高い大出力時に移行すると、周波数特性１
０″　に見られるよつに、Ｋ（ｄＢ）だけブーストされ
ている低域がパワーアンプ４の飽和電圧レベル１４に先
に達してしまう。

これに対して、低域を除く帯域の電圧レベルはこの時、
Ｋ（ｄＢ）の余裕を残し、それ以上の電圧レベルには達
し得ない。このため、Ｋ（ｄＢ）だけダイナミックレン
ジが減少するといり欠点かわる。

たとえば、１０ｄの低域ブーストを実施するものとする
と、１０Ｗのパワーアンプを用いても飽和が生じないパ
ワー値は１０　ｄＢ／）余裕を残す都合からＩＷになシ
、著しく非効率である。このため、逆に低域ブースト量
を大きくすることが難しくなシ、従って低音再生の周波
数範囲の拡大効果も不十分になるという欠点があった。

また、先に出願した特願昭５８−１２６１７０に見られ
る様に、ダイナミックレンジを減少させないために低域
ブースト量を入力信号によｐ連続可変させる回路は、片
電源用としてはなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した従来技術の欠点を除去するためにな
されたものであシ、本発明の目的は、スピーカを駆動す
るパワーアンプのダイナミックレンジを損なうことなし
に、低音再生の周波数範囲の拡大を可能にし六可搬瓜の
音響機器に好適な片電源用のスピーカ駆動装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明による片電源用のスピ
ーカ駆動装置は、低域の入力信号レベルを用いて、低域
ブースト回路の交流ゲインを変化させると共に、直流帰
還回路を設けて直流ゲインを一定にすることＫよシ、入
力信号レベルの大小に応じて低域のブースト量を自動的
に可変するようにした点に特徴がある。

〔発明の実施例〕

次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

ｔＪ３図り本発明の一実施例を示す回路図である。

図において、１，２．４および５は第１図と同−物又は
同等物を示す。また、Ａ′は低域ブースト回路を示す。

この回路Ａ′が従来の低域ブースト回路人と異なる所は
、オペアンプＡ、の帰還回路に、電圧制御抵抗器（以下
、ＶＣＲと略す）２７と、抵抗２８．２９およびコンデ
ンサ３０からなる直流フィードバック回路が設けられて
いる点である。

該回路Ａ′のブースト量Ｋ（ｄＢ）は、次の（１）式で
決定される。

ここに、Ｒｘｌ１ＶＣＲ２７の抵抗値、Ｒは抵抗器８の
抵抗値である。

上記（１）式において、ＶＣＲ２７の相対抵抗値＆′に
’　＝２０　ｌｏｇｌ　Ｏ− とおいて、低域ブースト量にとＶＣＲ２７の相対抵抗値
に′との関係をグ２７で図示すると、第４図のよりにな
る。第４図かられかるように、低域ブースト量にはに′
が大きくなると大きくなる。

また、該相対抵抗値に′は、片電源用の場合、ｆＪＳ５
図に示されているよりに、直流制御電圧ＶｋＫより単調
に減少する。

以上のことから、低域ブースト量にはＶＣＲ２７に印加
される制御電圧竜によって連続的に変化し、その変化の
様子は制御電圧ηが犬きくなると、低域ブースト量には
小さくなり、逆に、　Ｖｋｄ＞１小さくなると、Ｋは大
きくなることがわかる。

次に、Ｂ、ＣおよびＤは前記ＶＣＲ２７の制御電圧を発
生する回路を構成しており、ＢＦｉアクティブローパス
フィルタ、Ｃは両波！Ｉ流流路路Ｄは積分回路である。

アクティブ−！−パスフィルタＢは、オペ′ｒングＡ！
、コンデンサ１５，１６ｊ、−よび抵抗器１７　、１８
から構成されておＦ）　、１２　ｄＢｌｏｃｔ　のアク
ティブａ　−ハ、Ｘ　フィルタが形成されている。この
ローパスフィルタのカットオフ周波数は、通常低域ブー
スト回路Ａ′のターンオーバ周波数に合わせるように各
回路定数が設定されている。

両波整流回路Ｃは、主にオペアンプＡ３、およびダイオ
ード１９．２０によって構成されている。

ま九、積分回路りは、主にオペアンプ＾、抵抗器２４ｊ
？よびコンデンサ２３により構成されている。

該積分回路りにおける積分時定数は、抵抗器２４の抵抗
値とコンデンサ２３の静電容量との積にょシ決定される
。

なお、前記回路Ｂ、ＣおよびＤにおける３ａ。

３ｂおよび３ｃは、それぞれオペアンプＡ４　Ｈ４およ
び丸の電算端子であり、抵抗器９ａ　、９ｂおよび９ｃ
は、それぞれオペアンプＡ、、Ａ３ｊ？よび＾を片電源
で働かすだめの抵抗器である。

次に、上記した構成を有する本実施例の動作を詳細に説
明する。

まず、入力端子１より入力された原信号は、２つの経路
に分けられ、一方は低域ブースト回路Ａ′に１他方はア
クティブローパスフィルタＢに入力スル。アクティブロ
ーパスフィルタＢに入力した原信号は、該フィルタＢに
よって、低周波数帯域が抽出され、高域はカットされる
。なお、このフィルタＢのカットオフ周波数は、前述の
よつに１通常、低域ブースト回路Ａ′のクー／オーバ周
波数に合わされている。

アクティブローパスフィルタＢによってろ波された低域
入力信号成分は、両波整流回路Ｃに入力し、整流される
。整流された信号は、その後、積分回路ＤＫ大入力れ、
積分されろう 前記アクティブローパスフィルタＢ、　両［１ｔ回路Ｃ
および積分回路りからなるＶＣＲ２７の制御電圧発生手
段において、抵抗器２１、定電圧源２２．２６およびダ
イオード２５を挿入していない時の入出力特性は、！８
６図の一点鎖線３１に示すようＫなる。ここに１人力信
号振幅が零でも正の制御電圧ηが発生しているの紘、オ
ペアンプ九による積分回路を片電源で働がしているため
でちる。

しかし、ＶＣＲ２７の相対抵抗値Ｒｘ’は第５図に示す
様ＫＶｋ中Ｏｖがら変化しているので、第６図の特性３
１を有する制御電圧をそのままＶＣＲ２７に印加したの
では、相対抵抗値ＲＸ’の可変範囲を大きくとる仁とが
できず、結果的に低域ブースト回路Ａ′の制御範囲を大
きくすることができない。

したがって、この制御範囲を大きくするため、本実施例
ではレベルシフト回路を挿入することにより、第７図の
３１′の特性を得ている。このレベルシフト回路線、抵
抗器２１と定電圧源２２にょシ構成され、オペアンプ入
の反転入力端子に正の電圧を印加することによシ、オペ
アンプ潟の出力電圧（ｌＩＪ御電圧Ｖｋ）を減少させる
ものである。

また、ＶＣＲ２７にほぼ０■の制御電圧”Ｗを印加して
相対抵抗値Ｒｘ′を大きくすると、低域ブースト回路に
のブースト量が大きくなり、過大の信号がスピーカ５に
加わることになるので、スピーカの耐入力を考慮して最
大ブースト量を制限するため、オペアンプ潟の出力側に
ダイオード２５、定電圧源２６による９＜ツタ回路を設
け、制御電圧がの下限電圧を制限して、第６図の特性３
１″　で示した制御電圧ｋを得る。

各部の回路定数をｖ４整して低域入力信号成分がパワー
アンプ４の飽和電圧レベル１４に達した時、制御電圧Ｖ
ｋＡＥ　ＶＣＲ２７の相対抵抗値Ｒχ′がＯＫ十分近い
値になるのに必要な電圧（Ｖりになる様にすれば、パワ
ーアンプ４のダイナミックレンジを減少させることはな
い。

次に、第３図の低域ブースト回路Ａ′の動作について説
明する。第３図の低域ブースト回路Ａ′において、ＶＣ
Ｒ２７と並列に設けられた、抵抗器２８゜２９３よびコ
ンデ／す３０の回路はオペアンプＡ１に直流フィードバ
ックをかけるためのものである。

この回路がないと、直流ゲインは抵抗器８とＶＣＲ２７
の抵抗比で決まるため、制御電圧Ｗｏ％増加すると直流
ゲインも減少し、出力直流レベルが低下する。すなわち
、オペアンプＡ、の出力直流レベルは制御電圧泳に対し
て第７図の点線３２のような変化をするので、出力交流
信号のダイナミックレンジは減少する。

一方、本実施例のように抵抗器２８と２９により直流フ
ィードバックをかけると、直流ゲインは、抵抗器８と抵
抗器２８と２９の加算抵抗（ただし、ＶＣＲ２７の抵抗
値よシ十分小）との比できまｐ１出力直流レベルの制御
電圧前に対する変化は実線３２′の様に小さくできる。

また、コンデンサ３゜により交流成分はバイパスされる
ので、交流ゲイン（低域ブースト量）は変化を受けない
。

以上の動作をまとめると、スピーカ駆動電圧の周波数特
性は、′ｓ８図（、）に示したように、入力信号の電圧
レベルが高くなるにつれて、１２から１２′さらに１２
”　へと移行し、かかる周波数特性に見られる様に１低
域ブースト量が周波数特性１２のとき最大でちったもの
が、１２′のときは減少し、１２″　に至っては零Ｋま
で減じる。したがって、本実施例罠よれば、電圧レベル
の高いときにおいても、ダイナミックレンジの損失は発
生しない、。

他方、この七きのスピーカの出力音圧の周波数特性は、
Ｍ８図（ｂ）に示した様に１３から１３′さらに１３″
へと変化する。すなわち、音圧レベルの低い小出力時に
は、低域ブースト量が大きくなるに伴って、特性１３に
見られる様に音圧レベルの一定な領域が低周波数領域に
まで大きく拡大するが、音圧レベルが高くなるに従い、
低域ブースト量が減少してゆくので、音圧レベルの一定
な領域祉特性１３’、　１３”　に見られるように減少
してくるう しかし、この様にパワー出力の大小に応じて低音特性を
変化させても、人間の聴覚のラウドネス特性の故に、人
間の耳にはそれほど不自然には聞こえ汝い。これ杜、音
圧レベルが大きくなるに従って人間の低音感社それ以上
に増大するからであ以上説明した様に、本発明によれば
可搬型の音響機器に用いられるスピーカ駆動装置におい
て、低域ブースト量を低域入力信号レベルにより自動的
に変えることができる。し九がって、パワーアンプのダ
イナミックレンジを減少させることなく、大幅に再生周
波数範囲を低域の方へ拡大できるという効果がある。

また、本発明のスピーカ駆動装置は片電源で駆動できる
ので、安価に製作できるといり効果がある。

また、本発明により実施される低域の周波数特性は、人
間の聴覚のラウドネス特性を考慮すると不自然さはなく
、十分実用可能である。

【図面の簡単な説明】

９Ｊ１図は従来のスピーカ駆動装置に用いられるブース
ト回路の一例を示した回路図、第２図（、）は従来のス
ピーカ駆動装置における周波数特性を低域ブーストを実
施した場合としない場合について示した特性図、第２図
（ｂ）は従来のスピーカ駆動装置において低域ブースト
を実施した場合における欠点を示すための周波数特性を
示した特性図、第３図は本発明の一実施例を示す回路図
、第４図は第３図におけるＶＣＲ２７の抵抗値・と低域
ブースト回路Ａ′の低域ブースト量の関係を示したグラ
フ、第５図はＶＣＲ２７における制御電圧■渚その抵抗
値との関係を示したグラフ、９１４６図はＶＣＲ２７に
印加される制御電圧凭と入力信号振幅の関係を示したグ
ラフ、第７図は、低域ブースト回路Ａ’における直流出
力レベルを直流フィードパンクを実施した場合としない
場合について示したグラフ、第８図（、）は本発明の一
実施例において周波数特性が電圧レベルと共に変化する
様子を示した特性図、第８図（ｂ）は同じく再生音の周
波数特性が音圧レベルと共に変化する様子を示した特性
図でおる。 １・・・入力端子、２・・・出力端子、３　＋　３　ａ
　％　３　ｂ　＋３ｃ・・・電源端子、４・・・パワー
アンプ、５・・・スピーカ、１２．１２’、１２’へ・
・スピーカ駆動電圧時ｈ、１３．１３’、１３”・・ス
ピーカ出力音圧特性、２７　・ＶＣＲ（電圧制御抵抗器
）、３１．３１’。 ３１”−ＶＯＲノ制御電圧、３２　、３２’・・・低域
ブースト回路の出力直流レベル、ＡＩｔ　ＡＩ＋人３．
Ａ４・・・オペアンプ（演算増幅器）　Ｎ　”・・・低
域ブースト回路 ｍ１図 第　２　図 第　３　図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍ信号の低域周波数成分を増幅してスピーカを駆
   動するスピーカ駆動装置において、電圧制御抵抗器を備
   えた交流ゲインを制御する帰還回路と、直流ゲインの変
   化を抑制する直流帰還回路とを有し、該電圧制御抵抗器
   の抵抗値の変化によりブースト量が変えられると共に片
   電源で駆動される低域ブースト回路と、入力信号の低域
   成分の振幅レベルに応じた制御信号を出力し、該制御信
   号によシ前記電圧制御抵抗器の抵抗値を制御する制御回
   路とを具備し、前記入力信号の振幅レベルが大きくなる
   につれて前記低域ブースト回路のブースト量が小さくな
   るようＫしたことを特徴とする片電源用スピーカ駆動装
   置。
2. （２）前記制御回路は、前記入力信号から低域成分を抽
   出する回路と、抽出した低域周波数成分を整流する整流
   回路と、該整流回路からの出力をレベルシフトして積分
   する回路と、レベルシフトされた積分回路からの出力を
   そのレベルの下限を制御してから制御電圧として前記電
   圧制御抵抗器に加えるリミッタ回路からなることを特徴
   とする特許許請求の範囲第１項又は第２項記載の片電源
   用スピーカ駆動装置。
3. （３）前記制御回路を構成する回路の少くとも一つを片
   電源で駆動するようにした仁とを特徴とする前記特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の片電源用スピーカ駆動
   装置。