JPS6165699A

JPS6165699A - 電力増幅装置

Info

Publication number: JPS6165699A
Application number: JP18634084A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Iso; 佳実磯; Toshifumi Shibuya; 渋谷　敏文; Harushige Nakagaki; 中垣　春重; Masafumi Nakamura; 雅文中村; Nobutaka Amada; 信孝尼田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-09-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1986-04-04

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】〔発明の和事分野〕本発明は音響用富力増幅器置に関するもので、特ｒ、ス
ピーカインピーダンスの熱変動による出力音圧の非直線
性を補償するのに好適な音響用富力増幅装置に関するも
のである。

〔発明の背景〕

一般に、音響用富力増幅器は、その負荷であるスピーカ
に対して定電圧駆動する構成となっており、入力信号レ
ベルに比例した出力′ζ流をスピーカに供給する。

一方、スピーカの出力音圧レベルは、印加された電圧に
ではなく、ボイスコイルに加れる電流に比例する。

スピーカインピーダンスが一定であれば、電力増幅器の
入力レベルに対するスピーカの出力音圧レベルの直線性
は保たれる。しかし、周知の通り、スピーカインピーダ
ンスはボイスコイルの発熱状態によ１て変動する。

すなわち、入力信号レベルが増大するに従って、ボイス
コイルでの抵抗損失による発熱量が増力ａし、その温間
が上昇してインピーダンスが上昇する。インピーダンス
が上昇すると、ボイスコイルに流れる電流が減少するた
め、スピーカの出力音圧レベルは入力電圧に比例しな（
なる。

このため、大信号の後に小信号が入力きれた場合、大信
号によってスピーカのボイスコイルに大量の熱が発生し
てインピーダンスが上昇シているので、その直後の小信
号の音圧レベルが低下するという間頌が生じる。

この問題の解決手段として、種々の手法が提案されてい
る。その一つの方法として、増幅器を定電流駆動方式と
して、スピーカを定電流駆動する手法がある。

この方法では、ボイスコイルの発熱に伴う抵抗値の変化
とは無関係に、スピーカ音圧の直線性を保つことは可能
である。しかし、スピーカインピーダンスが周波数によ
って異なるので、スピーカ音圧の周波数特性を平坦化す
るには、ｇｔ流特性にスピーカインピーダンスと相補な
周波数特性を持たせる必要がある。

しかも、スピーカインピーダンスの周波数特性がそれぞ
れスピーカによって異なるので、定電流の周波数特性は
任意に変更できるものでなければならないという欠点が
ある。

また、上記のように周波数特性を任意ｒ２更可能とし、
スピーカごとに９１周波数レベルを調整するのは容易で
はなく、結局、この方式を採用するためには接続される
スピーカを限定するか、もしくは個々のスピーカに増幅
器を内蔵させる必要があり一般的ではない。

仙の方法として、特開昭５６−８０９０９ＶＣ開示され
ている方法がある。矛１図はこの方法を実施する回路構
成のブロック図である。

才１図において、１は久方端子、２はプリアンプ、６は
メイアンプ、４はスピーカ、８は利得制御回路、９は制
御久方端子、１ｏは電圧補償回路、１）は抵抗１４より
なる電流検出器、１２は抵抗１５とコンデンサ１６とよ
りなる積分回路、１３は直流増幅器である。

前記電圧補償回路１ｏは、メイアンプ３の出方直流動作
電圧ｅ。が入力信号ｅｐのレベルおよヒ周囲温度の変化
によって変動すムのを防ぎ、一定の電圧Ｖｏになるよう
に動作する回路で、例えば直流負帰還による補償回路な
どで構成されている。

前記積分回路１２は、電流検出器１）の出方電圧の、入
力信号による交流会を遮断して直流成分だけを検出する
ものである。前記直流増幅器１３は、積分回路１２の出
方を利得制御回路８を動作させるのに必要なレベルまで
増幅するものである。

才１図において、スピーカ４に直列に接続された電流検
出器１）でスピーカ電流を検出し、積分回路１２および
直流増幅器１３を介して利得制御回路８の制御入力端子
９に入力する。

この制御入力端子９の入力が一定レベル以上のと芦は、
利得制御回路８を利得ＯｄＢで動作させ、制御入力端子
９０入力レベルが低下すると、利得制御回路８の利得を
増加させることにより、スピーカ４のボイスコイルの発
熱によるインピーダンス変動があっても、スピーカ４の
音圧の直線性を補償している。

スピーカ４を流れる電流ｉｐの直流成分は、スピーカ４
のインピーダンス弘に逆比例する。すなわち、スピーカ
４への供給電力によってボイスコイルが発熱し、その温
度が上昇してインピーダンスＲ，Ｌが大きくなると、ス
ピーカ電流ｉＬの直流成分は減少する。その反対に、供
給電力が減少すると、インピーダンスＲＬが小さくなっ
て、スピーカ電流ｉＬの直流成分は増大する。

従って、積分回路１２の出力は、スピーカのインピーダ
ンスＲＬの変化に対応しており、直流増幅器１３を以上
の如＜ｍｉすることによって、そのインピーダンスＲＬ
の熱による変動が補償されることになる。

積分回路１２の時定数をスピーカ４の時定数より小さく
し、かつ、利得制御回路８の利得特性を電流検出器１）
の出力特性と相補な特性となるように設計することによ
り、熱時定数の異なるスピーカに対しても入力信号に対
するスピーカ音圧の直線性を向上することができる。

ところが、上記の如く動作するこの方式も、接続される
スピーカの初期インピーダンスが一定であれば、スピー
カの互換件はあるが、通常のスピーカインピーダンスは
４Ω〜１０Ω桿度の範囲でばらついており、４Ωのスピ
ーカに対しても１０Ωのスピーカに対しても制御系を正
しく動作させようとすると、直流増幅器１３の利得制御
を行うなど調整が必要となる。

また、スピーカインピーダンス検出用の電流を流すため
、電圧補償回路１０が必要であり、回路が複雑なうえ、
電流検出器１）としての抵抗１４を小さく選ぶと、直流
増幅器１３のオフセット仕様が厳しくなり、大きく選ぶ
と抵抗の損失が増し効率がおちるという欠点も有してい
る。

〔発明の目的〕

本発明は前述の欠点を除去するためになされたもので、
その目的は、いかなるインピーダンスのスピーカに対し
ても、無調整でボイスコイルの熱変動による°スピーカ
インピーダンス変動を検出し、音圧レベルの直線性を保
つ晋纒用電力増幅装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

前記の目的を達成するために本発明は、信号再生に先立
って、スピーカインピーダンスに応じて増幅器利得が一
定となるように自動初期設定し、信号再生時にはスピー
カインピーダンスの変動による音圧レベルの直線性を補
償するように増幅器の利得を制御するように構成１．た
点に特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。才
２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

第２図において、１０１は信号源、１０２は差動増幅器
１０６、抵抗１０７．１０８よりなる富力増幅器、１５
２は信号スイッチ、１０９は前記富力増幅器１０２の出
力の直流成分を漏断する容量、１０３はスピーカ、１）
０はスピーカ１０３に微小直流電流を供給する定電流源
である。また、抵抗１）１と、ｇ量１）２は、スピーカ
端子の直流雪圧を検出するローパスフィルタを構成シテ
イル。

１０４は上記定電流源１）０、抵抗１）２とからなるス
ピーカ１０３のインピーダンス検出回路、１２１〜１２
４は比較器であり、定電流源１）５と抵抗１２９）−に
よって決定された比較電圧の供給を受けている。

１４）〜１４４は抵抗であり、それぞれ電力増幅器１０
２の利得可変用スイッチングトランジスタ１３１〜１３
４のベースに接続されている。抵抗１３６〜１３９は抵
抗１０８、抵抗１０７とともに差動増幅器１０６の帰還
抵抗となっている。

１５０はマイクロコンピュータなどで構成される制御回
路であり、上記比較器１２１〜１２４の出力信号とセッ
ト・リセットフリツブフロンプ１５３の出力信号とを入
力とし、電圧制御形定電Ｒ，’Ｒ１）５ノＩＩＩ　？Ｉ
１．　値ヲ決定すルＤ／Ａ　ｆ重器１５１　ニ制御出力
を供給するとともに、上記の信号スイッチ１５２および
フリップフロップ１５３を制御している。

１０５は利得制御装置で、上記の抵抗１２６〜１２９゜
１３６〜１３９．１４）〜１４４．定電流源１）５．比
較器１２１〜１２４．トランジスタ１３１〜１３４）制
御回路１５０．　Ｄ／Ａ　変換器１５１などにより精成
されている。１５４は利得設定起動端子である。次に、
上記第２図の構成からなる本発明の一実施例動作を、第
３図に示すマイクロコンピータで構成された制御回路１
５０のフローチャートを使って説明する。

インピーダンス不明のスピーカ１０３が接続され、霊力
増幅装置のパワースイッチ（図示すず）がオンされる。

パワースイッチオン後または電力増幅装置に設けた利得
設定スイッチ（図示せず）が挿入されると、利得設定端
子１５４にトリガパルスが入力され、フリップフロップ
１５５がセットサれる。したがって、その出力はＨ”に
なる。

ここで制御回路１５０は、第３図ステップ■で利得設定
期間と判断し、ステップ■で信号スイッチ１５２を接地
側に切換える。

次にステップ■でＤ／Ａ　ｇＥ：換器１５１に出力する
制御出力としてのディジタル値をイニシャライズし、ス
テップ■で、比較器１２４〜１２１の出力が、例えば”
００１）”であるかを判別する。

”００１）　”でないときは、ステップ■で６００１）
″より大か小かを判別し、大のとぎはステップ■で制御
出力を一定量下げ、小のときはステップので一定量上げ
る。Ｄ／Ａ変換器の制御入力が下がれば、定電流源１）
５の入力は下がり電流値は小さくなる。

上記ステップ■０■または同■■ののループを数層くり
返し、比較器１２４〜１２１の出力が“００１）”にな
れば、ステップ■でフリップ７０ツブ１５３ヘリセツト
パルスを送り、利得設定を終了する。

以上のよ５Ｆ、本発明によれば、接続されるスピーカイ
ンピーダンスの値にかかわらず、可変利得電力増幅器の
利得を一定にし、かつ、インピーダンス検出感度の初期
設定を行うことができる。この後ステップ■で信号スイ
ッチ１５２を信号源１０１側へ戻し、信号再生モードに
移も信号再生モードでは、再生信号圧よるスピーカイン
ピーダンスの変化を検出する。インピーダンス検出感度
１０４は定電流源１）０によりスピーカ１０３に微小な
直流電流Ｉ。を流し、スピーカのインピーダンス（ＺＬ
　）に比例した電圧Ｖ、ｌ−Ｉ。

・Ｚｔ、を抵抗１）１と容ｔ１）２から成るローパスフ
ィルタで検出する。容ｔ１０９は直流電流１゜が電力増
幅器１０２へ流入しないようにするために設けたもので
ある。

次に、利得制御装置１０５では、インピーダンス検出電
圧Ｖ。を受けて該インピーダンス検出電圧と定電流源１
）５及び抵抗１２６〜１２９で重み付けされた比較電圧
とを比較器１２１〜１２４でそれぞれ比較する。インピ
ーダンスＺＬが事前１ｃ　設定した値より大きくなるに
したがって比較器１２３゜１２４は順次上の電圧を出力
する。

これにより、トランジスタ１３３．　１３４が順次オン
し、抵抗１３８．１３９が順次接地され、富力増幅器１
０２の利得が増加する。すなわち、インピーダンスＺＬ
が大ぎ（なるにしたがって電力増幅器１０２の利得が段
階的に増加する。このため、インピーダンスＺＬ、の増
加に伴なう音圧レベルの減少を利得の増大によって補う
ことができる。

以上の説明は、簡単のため、比較器の数は４個で、初期
設定は００１）”について行ったが、初期設定は”ｏｏ
ｏｏ”でも”０００１”でもよく、比較器の数は多いほ
どきめ細い制御が行なえるのはいうまでもない。また、
利得設定では比較器１２１〜１２４の比較電圧を変える
側圧ついて説明したが、定電流源１）００電流値を制御
しても同様の効果が得られろ。

第２図に示したインピーダンス検出回路１０４は、簡単
な定常流回路とローパスフィルタのみで構成でき、第１
図のようにスピーカにシリーズに抵抗を入れることなく
直接スピーカインピーダンスを検出できるので、検出精
度も上げることができる。

〔発明の効果〕以上の説明から明らかなように、本発明によれば、信号
再生に先立って、スピーカインピーダンスに応じて増幅
器利得が一定となるように自動初期設定し、偵号再生時
にはスピーカイン−ピーダンスの変動による音圧レベル
の直線性を補償するように増幅器の利得を制御するよう
に構成したから、接Ｆｇ、されろスピーカが変わって該
スピーカインピーダンスが変わっても、自動的に利得及
びインピーダンス検出感度の設定を行なうので、無調整
でボイスコイルの熱変動に起因する音圧レベルの非直線
性を補償でき、音響信号の忠実再生に多大の効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の音響用電力増幅装置の回路構成を示す
ブロック図。第２図は本発明の一実施例による回路構成
を示すブロック図。第３図はその動作を示すフローチャ
ートである。１０１・・・信号源、１０２・・・電力増幅器、１０３
・・・スピーカ、１０４・・・インピーダンス検出回路
、１０５・・・利得制御装置、１５２・・・信号スイッ
チ、１５０・・・制御回路、１５１・・・ンＡ変換器、
１）５・・・電圧制御形定電流回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）信号を通過もしくは遮断するためのスイッチと、
前記スイッチに接続された可変利得電力増幅器と、前記
可変利得電力増幅器に直流成分遮断用の容量を介して接
続されたスピーカと、前記スピーカに一定の直流電流を
供給する定電流回路、ならびに前記定電流回路および前
記スピーカの端子電圧を入力とするフィルタからなる該
スピーカのインピーダンス検出回路と、利得設定モード
および信号再生モードを選択するためのモード選択手段
と、前記モード選択手段から利得設定モードの選択信号
を受けたときは、前記スイッチを開いて利得設定動作を
行ない、この利得設定動作終了後は、前記モード選択手
段を信号再生モード側に反転して信号再生モードの選択
信号を発生させ、これに応答して前記スイッチを閉じ、
前記インピーダンス検出回路のインピーダンス検出電圧
を受けて、前記可変利得電力増幅器の利得を前記スピー
カのインピーダンスに対応させて増減する利得制御装置
とを具備したことを特徴とする電力増幅装置。
（２）利得制御装置は、インピーダンス検出回路からの
インピーダンス検出電圧と定電流源および多数の抵抗に
より決定された比較電圧とを比較する多数の比較器と、
前記各比較器の出力を入力とする制御回路と、前記制御
回路からの出力を受けて前記定電流源を制御するＤ／Ａ
変換器と、前記各比較器の出力側にベースを接続しコレ
クタをまとめて可変利得電力増幅器の入力側に接続した
多数のスイッチングトランジスタとで構成したことを特
徴とする前記特許請求の範囲第（１）項記載の電力増幅
装置。
（３）直流成分遮断用の容量とスピーカとの接続路に定
電流回路の出力側を接続したことを特徴とする前記特許
請求の範囲第（１）項記載の電力増幅装置。
（４）電力増幅装置のパワースイッチオンにより利得設
定モードを開始する前記特許請求の範囲第（１）項記載
の電力増幅装置。
（５）電力増幅装置に設けた利得設定スイッチオンによ
り利得設定モードを開始する前記特許請求の範囲第（１
）記載の電力増幅装置。