KR20060126578A - 필터회로 및 그를 이용한 재생장치 - Google Patents

Abstract

스피커로 재생할 수 없는 저음 부분을 차단한다. OP 앰프(A1), 콘덴서(C2), 콘덴서(C3)는 대역통과 특성의 신호를 반전시킨 신호를 출력한다. 스위치(S3)는 저항으로서 동작함과 동시에, OP 앰프(A1)로부터 출력된 신호를 반전시킨다. OP 앰프(A2)와 콘덴서(C6)는 저역통과 특성의 신호를 출력한다. 또, 저역통과 특성의 신호는, 스위치(S4)와 콘덴서(C4)를 통해 OP 앰프(A1)에 귀환된다. OP 앰프(A3)와 저항(1)으로부터 저항(R4)과 콘덴서(C7)는 입력신호로부터 저항통과 특성의 신호의 성분과 대역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 입력 신호중 고역통과 특성의 신호를 추출한다.

Description

필터회로 및 그를 이용한 재생장치{FILTER CIRCUIT AND REPRODUCTION DEVICE USING THE SAME}

본 발명은, 필터기술에 관한 것으로, 특히 고역의 주파수 대역의 신호를 통과시키는 필터회로 및 그를 이용한 재생장치에 관한 것이다.

근년, 액정 텔레비전 수상기, 플라즈마 디스플레이 텔레비전 수상기 등이, CRT 텔레비전 수상기에 치환하는 형으로 등장하고 있다. 이러한 텔레비전 수상기 의 출현에 의해 텔레비전 수상기의 대화면, 박형화에 박차가 가해지고 있다. 이러한 상황 중, 텔레비전 수상기에 탑재되는 스피커에 대해 인클로저(enclosure)의 크기나 탑재 위치의 제약이 커지고 있고, 특히 인클로저는 작아지는 경향에 있다. 일반적으로 스피커의 인클로저가 작아지면, 풍부한 저음의 재생이나 현장감의 재현이 곤란해진다. 그 결과, 스피커나 액정 텔레비전 수상기를 제조하는 제조자는, 박형화, 소형화를 하는 반면, 재생해야 할 음질을 저하시킨 스피커를 제조하지 않을 수 없고, 한편, 스피커나 액정 텔레비전 수상기를 사용하는 사용자는, 낮은 음질의 음성을 듣지 않을 수 없었다(예를 들면, 비특허문헌 1 참조.).

비특허 문헌 1: 사에키 다몬(佐伯 多門) 감수, 「신판 스피커 & 인클로저 백과」, 성문당 신광사(誠文堂 新光社), 1999년 5월, p.27

본 발명자는 이러한 상황하에서, 이하의 과제를 인식하기에 이르렀다. 인클로저 용량이 작은 스피커는, 전술과 같이 소정의 주파수보다 낮은 음성의 재생이 곤란하다(이하, 스피커로 재생할 수 있는 주파수를 「재생 가능 주파수」라 한다). 종래는, 소정의 주파수보다 낮은 음성을 재생하기 위해, 그 이외의 주파수 대역보다 큰 증폭률로 증폭했었다. 증폭하기 위해 스피커의 전단에 설치한 프리앰프는, 매우 낮은 주파수 영역의 신호까지 증폭하여, 스피커의 구동에 따른 저음 왜곡도 증폭되어 버린다. 그 결과, 스피커로 재생되는 음성의 음질이 더 저하한다. 그래서 발명자는, 스피커로 재생되는 음성의 음질에 착안하여, 스피커로 재생이 곤란한 소정의 주파수보다 낮은 음성을 차단하여 버리는 착상에 이르렀다.

또, 인클로저 용량이 작은 스피커에서는, 일반적으로 스피커에 부수되는 프리앰프 등의 재생장치의 소형화도 요구된다. 전술의 스피커의 재생 가능 주파수보다 낮은 주파수의 신호를 제거하기 위해 고역통과 필터를 설치하는 경우에, 고역통과 필터에도 소형화, 특히 IC화가 요구된다. IC화에 적합한 필터의 하나가 스위치드 캐패시터(switched capacitor) 등가회로를 사용한 필터인데, 해당 필터를 통과한 신호의 주파수가 스위치드 캐패시터 등가회로의 샘플링 주파수와 비교하여 어느 정도 높아지면, 샘플링 주파수의 영향에 의해 신호에 왜곡이 생기기 때문에, 해당 필터를 통과한 신호의 품질이 저하한다.

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 인클로저 용량이 작은 스피커로 재생할 수 없는 주파수대의 신호를 차단하기 위한 필터회로 및 그를 이용한 재생장치의 제공에 있다.

본 발명의 한 형태는, 필터회로이다. 이 회로는, 처리 대상의 신호를 입력하는 입력부와, 입력한 신호를 필터에 통과시켜, 입력한 신호중 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 추출하는 제1 추출부와, 입력한 신호로부터, 추출한 저역통과 특성의 신호의 성분과 추출한 대역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 입력한 신호중 고역통과 특성의 신호를 추출하는 제2 추출부를 구비한다. 이 회로에서, 제1 추출부는, 필터에 포함된 저항을 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성하고, 또한 해당 샘플링 주파수는, 후단에 설치한 스피커의 재생 가능 주파수보다 높은 주파수로 설정되어 있고, 필터는, 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수에서 차단되어야 할 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 추출하도록 설정되어 있고, 제2 추출부는, 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호에 의거하여, 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 고역통과 특성의 신호를 추출해도 된다.

「스피커의 재생 가능 주파수」는, 스피커가 양호한 음질로 재생할 수 있는 주파수이고, 그 한계는, 스피커의 출력이 작아지는 쪽의 주파수 중, 낮은 주파수인 「스피커의 재생한계 주파수」에 의해 특정된다.

이상의 회로에 의해, 바이-쿼드(Bi-quad)형 필터에 스위치드 캐패시터 등가회로를 사용하고 있기 때문에 소형화가 가능하고, 스위치드 캐패시터 등가회로를 포함한 바이-쿼드형 필터에서 대역통과 특성의 신호와 저역통과 특성의 신호를 추출하고 있기 때문에, 스위치드 캐패시터 등가회로에서의 샘플링에 의한 왜곡의 영향을 받지 않고, 또 차단해야 할 주파수를 스피커의 재생 가능 주파수 근방으로서 설정하고 있기 때문에, 재생된 음성에 대한 왜곡의 영향을 억압할 수 있다.

제1 추출부에서의 필터는, 바이-쿼드형 필터이어도 된다. 제1 추출부의 바이-쿼드형 필터는, 입력한 신호를 통과시키는 제1 스위치드 캐패시터 등가회로와, 제1 스위치드 캐패시터 등가회로를 통과한 신호로부터 대역통과 특성의 신호를 추출하는 제1 OP 앰프(operational amplifier)와, 추출한 대역통과 특성의 신호를 통과시키는 제2 스위치드 캐패시터 등가회로와, 제2 스위치드 캐패시터 등가회로를 통과한 신호로부터 저역통과 특성의 신호를 추출하는 제2 OP 앰프와, 추출한 저역통과 특성의 신호를 통과시키고, 또한 통과한 신호를 제1 OP 앰프로 귀환시키는 제3 스위치드 캐패시터 등가회로를 구비하고, 제3 스위치드 캐패시터 등가회로는, 제1 스위치드 캐패시터 등가회로와 제2 스위치드 캐패시터 등가회로가 통과한 신호의 위상을 반전시키는 경우에, 통과한 신호의 위상을 반전시키지 않도록 구성되어 있고, 제1 스위치드 캐패시터 등가회로와 제2 스위치드 캐패시터 등가회로가 통과한 신호의 위상을 반전시키지 않는 경우에, 통과한 신호의 위상을 반전시키도록 구성되어도 된다.

제1 추출부에서의 샘플링 주파수의 기준이 되어야 할 스피커의 재생 가능 주파수는, 스피커의 인클로저 용적에 따라 결정되고, 바이-쿼드형 필터는, 스피커의 인클로저 용적이 작아지면, 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 차단해야 할 주파수를 높게하도록 설정되어도 된다.

본 발명의 다른 형태도, 필터회로이다. 이 회로는, 처리 대상의 신호를 입력하는 입력부와, 입력한 신호를 1차 불완전 적분기에 통과시켜, 입력한 신호중 저역통과 특성의 신호를 추출하는 제1 추출부와, 입력한 신호로부터, 추출한 저역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 입력한 신호중 고역통과 특성의 신호를 추출하는 제2 추출부를 구비한다. 이 회로에서, 제1 추출부는, 1차 불완전 적분기에 포함된 저항을 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성하고, 또한 해당 샘플링 주파수는, 후단에 설치한 스피커의 재생 가능 주파수보다 높은 주파수로 설정되어 있고, 1차 불완전 적분기는, 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수에서 차단되어야 할 저역통과 특성의 신호를 추출하도록 설정되어 있고, 제2 추출부는, 저역통과 특성의 신호에 의거하여, 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 고역통과 특성의 신호를 추출해도 된다.

이상의 회로에 의해, 1차 불완전 적분기에 스위치드 캐패시터 등가회로를 사용하고 있기 때문에 소형화가 가능하고, 스위치드 캐패시터 등가회로를 포함한 1차 불완전 적분기로 저역통과 특성의 신호를 추출하고 있기 때문에, 스위치드 캐패시터 등가회로에서의 샘플링에 의한 왜곡의 영향을 받지 않고, 또 차단해야 할 주파수를 스피커의 재생 가능 주파수 근방으로서 설정하고 있기 때문에, 재생된 음성에 대한 왜곡의 영향을 억압할 수 있다.

제1 추출부가 차단해야 할 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수를 제어하는 제어부를 더 구비해도 된다. 사용자로부터, 제1 추출부가 차단해야 할 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수에 관한 지시를 접수하는 접수부와, 접수한 지시를 디지털 데이터 워드로 변환하는 변환부를 더 구비하고, 제어부는, 변환한 디지털 데이터 워드에 의거하여, 제1 추출부가 차단해야 할 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수를 제어해도 된다.

본 발명의 또 다른 형태도, 필터회로이다. 이 회로는, 하나 이상의 1차 고역통과 필터와 하나 이상의 2차 고역통과 필터를 구비한다. 이 회로에서, 2차 고역통과 필터는, 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 추출하고, 추출한 저역통과 특성의 신호의 성분과 추출한 대역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 고역통과 특성의 신호를 추출하고 있고, 또한 2차 고역통과 필터는, 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성된 저항을 포함하고 있고, 1차 고역통과 필터는, 1차 불완전 적분기에 의해 저역통과 특성의 신호를 추출하고, 추출한 저성통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 고역통과 특성의 신호를 추출하고 있고, 또한 1차 고역통과 필터는, 1차 불완전 적분기에 포함된 저항을 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성되고, 하나 이상의 1차 고역통과 필터와 하나 이상의 2차 고역통과 필터에서 설정되어야 할 샘플링 주파수는, 후단에 설치한 스피커의 재생 가능 주파수보다 높은 주파수로 설정되어 있고, 하나 이상의 1차 고역통과 필터와 하나 이상의 2차 고역통과 필터는, 직렬로 접속되어 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 고역통과 특성의 신호를 추출해도 된다. 2차 고역통과 필터는, 바이-쿼드형 필터를 포함해도 된다.

본 발명의 또 다른 형태는, 재생장치이다. 이 장치는, 처리 대상의 신호를 입력하는 입력부와, 입력한 신호로부터, 후단의 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 고역통과 특성의 신호를 추출하는 고역 추출부와, 추출한 고역통과 특성의 신호를 증폭하는 증폭부와, 증폭한 신호를 음성신호로서 재생하는 스피커를 구비한다. 이 장치에서, 고역 추출부는, 입력한 신호를 필터에 통과시켜 입력한 신호중 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 추출하는 제1 추출부와, 입력한 신호로부터, 추출한 저역통과 특성의 신호의 성분과 추출한 대역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 입력한 신호중 고역통과 특성의 신호를 추출하는 제2 추출부를 구비하고, 제1 추출부는, 필터에 포함된 저항을 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성하고, 또한 해당 샘플링 주파수는, 스피커의 재생 가능 주파수보다 높은 주파수로 설정되어 있고, 필터는, 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수에서 차단되어야 할 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 추출하도록 설정되어 있고, 제2 추출부는, 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호에 의거하여, 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 고역통과 특성의 신호를 추출해도 된다.

또, 이상의 구성 요소의 임의의 조합, 본 발명의 표현을 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 변환한 것도 또, 본 발명의 형태로서 유효하다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 인클로저 용량이 작은 스피커로 재생할 수 없는 주파수대의 신호를 차단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 음성출력 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1의 등화회로의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.

도 3은 도 1의 등화회로의 구성을 나타내는 도면이다.

도 4는 도 1의 전단 저역통과 필터와 후단 저역통과 필터에서의 위상 시프트에 대한 주파수 특성이다.

도 5(a)-(c)는, 등화회로의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예 2에 관한 제1 고역 추출부의 구성을 나타내는 도면이다.

도 7(a)-(b)는, 도 6의 P10으로부터 P16에서의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.

도 8은 단일 콘(cone) 전대역 스피커의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시예 3에 관한 제1 고역 추출부의 구성을 나타내는 도면이다.

도 10은 도 9의 1차 고역통과 필터의 구성을 나타내는 도면이다.

도 11은 본 발명의 실시예 4에 관한 음성출력 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

*부호의 설명*

10 : 재생회로 12 : 등화회로

14 : 증폭부 16 : 스피커

20 : 저주파 성분 제거부 22 : 고역 추출부

24 : 저역 추출부 26 : 증폭부

28 : 합성부 30 : 버퍼

32 : 버퍼 34 : 버퍼

40 : 전단 저역통과 필터 42 : 합성부

44 : 고역통과 필터 46 : 후단 저역통과 필터

50 : 제어부 60 : 1차 고역통과 필터

62 : 2차 고역통과 필터 66 : 앰프

68 : 앰프 70 : 앰프

72 : 제1 스피커 74 : 제2 스피커

100 : 음성출력 장치 110 : 음성출력 장치

A1∼A5 : OP 앰프 C1∼C10 : 콘덴서

S1∼S6 : 스위치 R1∼R8 : 저항

F1∼F2 : 필터

(실시예 1)

본 발명을 구체적으로 설명하기 전에, 개요를 서술한다. 본 발명의 실시예 1은, 박형의 텔레비전 수상기로 음성을 재생하는 음성재생 장치에 관한 것이다. 또, 박형의 텔레비전 수상장치의 형상의 제약상, 음성재생 장치에 포함된 스피커의 인클로저는 작은 것으로 하고, 그 결과, 재생한계 주파수는 높아진다. 본 실시예에 관한 음성재생 장치는, 저음의 음질의 향상을 목적으로 하기 때문에, 재생한계 주파수보다 낮은 주파수의 신호도 어느 정도의 음압으로 출력할 필요가 있는데, 그 반면, 저음영역 중의 저주파수 영역에 포함된 저음 왜곡의 음압은 억압되는 편이 바람직하다. 이상의 과제를 해결하기 위해, 음성재생 장치는, 등화회로를 포함한다. 등화회로는 전술의 기술적 과제를 해결함과 동시에, 보컬 대역으로의 영향 및 딥을 저감하는 것을 목적으로 하여, 이하와 같이 동작한다. 스테레오 출력에 대응한 복수의 신호를 입력하고, 입력한 복수의 신호의 저음영역을 제거한다. 이것에 의해, 저음 왜곡을 방지한다. 저음 왜곡을 제거한 복수의 신호는, 고역 추출부와 저역 추출부에 양쪽 모두 입력된다.

고역 추출부에서는, 재생한계 주파수 이상의 성분의 신호를 추출한다. 즉, 등화회로에서 보정할 필요가 없는 신호를 추출한다. 한편, 저역 추출부는, 등화회로에서 증폭해야 할 저음영역의 신호를 추출한다. 그때, 고주파수측의 보컬 대역에 영향을 주지 않는 차단 주파수와 감쇠 경도로 설정된 급준한 특성의 필터를 사용한다. 또, 딥의 저감, 즉 고역 추출부로부터의 출력신호와의 위상차를 작게 하기 위해, 필요로 되는 감쇠 경도에 대응한 필터 차수의 필터를 사용하지 않고, 그들보다 낮은 필터 차수의 두개의 필터(이하, 「제1 저역통과 필터」 와 「제2 저역통과 필터」라 한다)를 사용한다(이하, 이들의 필터 차수를 「제1 필터 차수」 와 「제2 필터 차수」라 하고, 여기서, 제1 필터 차수는 제2 필터 차수보다 작은 것으로 한다). 또, 제1 저역통과 필터에는, 저역 추출부에서의 차단 주파수보다 낮은 차단 주파수를 설정하고, 제2 저역통과 필터에는, 저역 추출부에서의 차단 주파수보다 높은 차단 주파수를 설정한다.

이러한 구성에서, 저역 추출부에서는, 입력한 신호에 대해, 제1 저역통과 필 터를 통과시키고 나서, 제2 저역통과 필터를 통과시킨다. 또, 저역 추출부에서는, 회로 규모의 삭감을 목적으로 하여, 입력한 신호를 합성하여 전술의 처리를 행한다. 저역 추출부의 출력신호는 증폭된 후에, 고역 추출부의 복수의 출력신호에 합성되어, 스피커로부터 출력된다.

도 1은 실시예 1에 관한 음성출력 장치(100)의 구성을 나타낸다. 음성출력 장치(100)는, 재생회로(10), 등화회로(12), 증폭부(14), 스피커(16)를 포함한다. 또, 음성출력 장치(100)는, 그 자체 단독으로 음악을 재생 가능한 콤팩트 디스크 플레이어 등의 음악재생 장치이어도 되고, 텔레비전 수상장치에 포함되어 음성을 재생해도 된다.

재생회로(10)는, 소정의 데이터를 바탕으로 음성을 재생한다. 예를 들면, 텔레비전 수상장치에서는, 수신한 데이터에 포함된 음성 데이터를 추출하고, 해당 음성 데이터를 전기신호로서 출력한다. 또한, 콤팩트 디스크 플레이어에서는, 콤팩트 디스크에 기록된 음악 데이터를 픽업하고, 해당 음악 데이터를 전기신호로서 출력한다. 도면 중에서 출력되는 신호는, 하나의 신호선을 전송하도록 나타나 있는데, 이에 한하지 않고, 스테레오 재생하기 위해 우측의 음성과 좌측의 음성을 따로 한 두개의 신호이어도 된다.

스피커(16)는, 사용자가 들을 수 있도록 음성을 최종적으로 출력한다. 여기서는, 설명의 간략화를 위해, 스피커(16)의 재생한계 주파수를 100Hz로 한다. 일반적으로, 스피커(16)는, 재생한계 주파수보다 큰 주파수의 신호를 어느 정도의 음압에 의해 출력 가능하지만, 한편, 재생한계 주파수 이하의 주파수(이하,「저음영역 」이라 한다)의 신호를 출력할 때의 음압은, 주파수의 저하와 함께 급격히 저하한다. 또, 스피커(16)의 전단에는, 신호를 증폭하기 위한 증폭부(14)가 설치되어 있다. 또한 도면 중에서는, 하나의 스피커(16)를 나타내고 있는데, 여기서는, 스테레오 재생에 대응한 두 개의 스피커(16)와 저음 재생에 대응한 하나의 스피커(16)의 조합에 의해, 구성되어 있는 것으로 한다.

등화회로(12)는, 음성출력 장치(100)에서의 저음재생 능력을 향상시키기 위해, 스피커(16)에서 재생되어야 할 저음영역의 신호의 음압을 높게 한다. 그 때문에, 등화회로(12)는, 미리 저음영역의 신호를 증폭한다. 즉, 스피커(16)의 주파수 특성과 반대의 주파수 특성을 신호에 준다. 그러나, 10Hz 정도로 출현하는 저음 왜곡을 저감하기 위해, 저음 왜곡이 출현해야 할 주파수(이하, 「초저음 영역」이라 한다)의 성분의 신호는, 증폭하지 않는다. 또, 저음영역에서 증폭해야 할 주파수 대역폭을 「저음재생 대역」이라 한다. 여기서, 저음의 음질을 높이기 위해서는, 저음재생 대역이 넓을수록 좋다. 또한, 등화회로(12)는, 저음영역의 신호를 증폭하는데, 보컬 대역의 신호로 주는 영향을 저감하도록 동작한다.

도 2는 등화회로(12)의 주파수 특성을 나타낸다. 도면 중의 실선이 등화회로(12)에 의한 주파수 특성이다. 한편, 그림 중의 점선은, 후술하는 등화회로(12)의 구성을 가지지 않는 등화기에 의한 주파수 특성이다. 여기서, 「P1」은 「재생한계 주파수」이고, 「R1」은 「보컬 대역」이고, 「R2」는 「저음영역」이고, 「R3」는 「초저음 영역」이고, 「R4」와「R5」는 「저음재생 대역」이다. 또, 도 2에 나타난 등화회로(12)의 특성은, 등화회로(12)의 구성을 설명한 후에 서술한다.

도 3은 등화회로(12)의 구성을 나타낸다. 등화회로(12)는, 저주파 성분 제거부(20)라 총칭되는 제1 저주파 성분 제거부(20a), 제2 저주파 성분 제거부(20b), 고역 추출부(22)라 총칭되는 제1 고역 추출부(22a), 제2 고역 추출부(22b), 저역 추출부(24), 증폭부(26), 합성부(28)라 총칭되는 제1 합성부(28a), 제2 합성부(28b), 버퍼(30), 버퍼(32), 버퍼(34), 제어부(50)를 포함한다. 또한, 저역 추출부(24)는, 전단 저역통과 필터(40)로 총칭되는 제1 전단 저역통과 필터(40a), 제2 전단 저역통과 필터(40b), 합성부(42), 고역통과 필터(44), 후단 저역통과 필터(46)를 포함한다. 여기서, 등화회로(12)에는 스테레오 재생하기 위해 재생회로(10)로부터 우측의 음성신호와 좌측의 음성신호가 입력되는 것으로 한다.

저주파 성분 제거부(20)는, 저음 왜곡을 저감하기 위해, 입력한 음성신호로부터 초저음 영역을 감쇠시킨 신호를 출력한다. 여기서는, 스피커(16)로 재생해야 할 최저의 주파수를 차단 주파수로 설정한 1차의 고역통과 필터를 사용한다.

고역 추출부(22)는, 저주파 성분 제거부(20)로부터 출력된 신호로부터, 재생한계 주파수 이상의 주파수 성분의 신호를 추출한다. 즉, 스피커(16)에서 문제없이 재생할 수 있는 주파수 영역의 신호로서, 기본적으로 처리 대상으로 하지 않는 신호를 추출한다. 여기서는, 재생한계 주파수를 차단 주파수로 설정한 2차 고역통과 필터를 사용한다.

전단 저역통과 필터(40)와 후단 저역통과 필터(46)는, 저주파 성분 제거부(20)로부터 출력된 신호로부터, 고역 추출부(22)에서 추출한 신호 이외의 성분을 추출한다. 해당 신호가, 스피커(16)에서의 저음재생 능력을 향상시키기 위해 증폭 된다. 또, 전단 저역통과 필터(40)와 후단 저역통과 필터(46)를 포함한 저역 추출부(24)로서의 차단 주파수(이하,「분리용 차단 주파수」라 한다)는, 재생한계 주파수와 보컬 대역에 의거하여 특정되어야 하고, 최종적으로 등화회로(12)로부터 출력되는 신호의 주파수 특성이 도 2의 실선이 되도록 결정된다. 여기서는, 실험결과 등에 의해, 미리 적당한 분리용 차단 주파수가 설정되어 있는 것으로 한다. 또한, 분리용 차단 주파수와 아울러 저역 추출부(24)의 감쇠 경도는, 저역 추출부(24)로부터 출력된 신호가, 고역 추출부(22)로부터 출력된 신호에 영향을 미치지 않도록 특정되어야 하고, 여기서는, 해당 감쇠 경도 및 그에 대응한 저역투과 필터의 필터 차수(이하, 「최종 필터 차수」라 한다)는, 미리 실험결과 등에 의해 설정되어 있는 것으로 한다.

전단 저역통과 필터(40)의 차단 주파수는, 분리용 차단 주파수보다 낮은 차단 주파수로 설정하고, 후단 저역통과 필터(46)의 차단 주파수는, 분리용 차단 주파수보다 높은 차단 주파수로 설정한다. 여기서는, 분리용 차단 주파수를 「재생한계 주파수보다 높은 주파수」로 설정하고 있기 때문에, 전단 저역통과 필터(40)의 차단 주파수를 「재생한계 주파수」로 설정한다. 한편, 전단 저역통과 필터(40)의 필터 차수는, 최종 필터 차수보다 작은 제1 필터 차수로 설정하고, 후단 저역통과 필터(46)의 필터 차수는, 최종 필터 차수보다 작은 제2 필터 차수로 설정한다. 또한, 제1 필터 차수는, 제2 필터 차수보다 작고, 또한 제1 필터 차수와 제2 필터 차수의 합이 최종 필터 차수가 되도록 설정된다. 여기서는, 필요로 되는 최종 필터 차수의 「5차」를 만족시키기 위해, 제1 필터 차수를 「2」로, 제2 필터 차수를 「 3」으로 설정한다. 또, 저주파 성분 제거부(20)의 차단 주파수를 낮게, 저역 추출부(24)의 분리용 차단 주파수를 높게 설정하면, 저음재생 대역을 넓게 할 수 있다.

저주파 성분 제거부(20)로부터 출력된 신호는, 전단 저역통과 필터(40), 후단 저역통과 필터(46)의 순으로 통과한다. 또, 합성부(42)는, 전단 저역통과 필터(40)의 출력을 합성한다. 이는 저음은 음상 정위(音像 正位)가 중앙에 오기 때문에, 가산한 상태에서 신호처리를 행해도 문제없기 때문이다. 고역통과 필터(44)는, 합성부(42)에서 합성한 신호에 직류성분이 포함되는 경우가 있어, 해당 직류성분을 제거한다. 여기서는, 저주파 성분 제거부(20)와 마찬가지로, 스피커(16)에서 재생해야 할 최저의 주파수를 차단 주파수로 설정한 1차의 고역통과 필터를 사용한다.

증폭부(26)는, 저역 추출부(24)로부터 출력된 신호를 증폭한다. 합성부(28)는, 고역 추출부(22)로부터 출력된 신호와, 증폭부(26)로부터 출력된 신호를 합성한다. 버퍼(30)는, 제1 합성부(28a)에서 합성된 신호를 버퍼링하고, 버퍼(32)는, 증폭부(26)에서 증폭된 신호를 버퍼링하고, 버퍼(34)는, 제2 합성부(28b)에서 합성된 신호를 버퍼링한다. 최종적으로, 좌측의 출력으로서 버퍼(30)로부터, 우측의 출력으로서 버퍼(34)로부터, 저음의 출력으로서 버퍼(32)로부터 신호가 출력된다.

제어부(50)는, 도시하지 않은 입력 인터페이스를 통해, 사용자로부터 고역 추출부(22), 전단 저역통과 필터(40), 고역통과 필터(44), 후단 저역통과 필터(46)의 차단 주파수, Q값, 게인 등의 고역 추출부(22)나 저역 추출부(24)에서 추출되어야 할 신호의 특성에 관한 지시를 접수한다. 또 제어부(50)는, 해당 지시를 소정의 디지털 데이터 워드로 변환하고 나서, 해당 디지털 데이터 워드에 의거하여 고역 추출부(22), 전단 저역통과 필터(40), 고역통과 필터(44), 후단 저역통과 필터(46)의 설정을 전자적으로 제어한다.

도 4는 전단 저역통과 필터(40)와 후단 저역통과 필터(46)에서의 위상 시프트에 대한 주파수 특성이다. 여기서는, 설명을 용이하게 하기 위해, 전단 저역통과 필터(40)에 대응한 필터의 차수를 「1차」, 후단 저역통과 필터(46)에 대응한 필터의 차수를 「2차」라 한 경우의 위상특성을 실선으로 나타낸다. 한편, 고차의 필터를「3차」라 한 경우의 위상특성을 점선으로 나타낸다. 또한, 도면 중의 주파수 「f0」은, 3차 필터의 차단 주파수이고, 주파수 「f1」은, 전단 저역통과 필터(40)에 대응한 1차 필터의 차단 주파수이고, 주파수 「f2」는, 후단 저역통과 필터(46)에 대응한 2차 필터의 차단 주파수이다. 도시와 같이, 차단 주파수가 다른 필터 차수가 낮은 필터를 조합함으로써, 위상 시프트를 작게 할 수 있다. 또, 필터의 조합에서, 필터 차수가 낮은 쪽의 필터의 차단 주파수를 보다 낮게 하면, 낮은 주파수에서의 위상 시프트를 더 작게 할 수 있다. 한편, 높은 주파수에서의 위상 시프트는 커지지만, 도 2에 나타낸 바와 같이 보컬 대역에 걸친 높은 주파수에서는, 저역 추출부(24)로부터의 출력 게인이 작아지기 때문에, 그러한 위상 시프트의 영향은 작다.

도 5(a)-(c)는, 등화회로(12)의 주파수 특성을 나타낸다. 도 5(a)는 도 3의「P10」에서의 주파수 특성, 즉 고역 추출부(22)의 출력신호의 주파수 특성을 나타낸다. 또한, 도 5(b)는 도 3의 「P11」에서의 주파수 특성, 즉 증폭부(26)의 출력신호의 주파수 특성을 나타낸다. 도 5(c)는 도 3의「P12」에서의 주파수 특성, 즉 버퍼(30)의 출력신호의 주파수 특성을 나타낸다. 도시와 같이, 도 5(c)는 도 5(a)와 도 5(b)를 합성한 형으로 얻어지고 있다. 그 결과, 도 5(b)와 같이 초저음 영역의 게인이 작고, 저음재생 대역이 넓어진다. 또한, 도 5(a)와 도 5(c)의 비교로부터 명백하듯이, 보컬 대역으로의 영향이 적고, 딥도 작다. 또, 도 5(c)와 동일한 주파수 특성이, 도 2에 실선으로 나타나 있다. 점선의 주파수 특성과 비교하여, 초저음 영역의 게인이 작고, 저음재생 대역이 넓고, 보컬 대역으로의 영향도 작고, 딥도 작아져 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 증폭 대상의 신호를 분리하기 위한 저역통과 필터를 필터 차수가 낮은 복수의 필터를 조합하여 구성하기 때문에, 증폭 대상이 되지 않는 신호로부터의 위상차가 작아지고, 딥이 작아진다. 또한, 초저음 영역을 제거하기 위한 고역통과 필터와, 증폭 대상의 신호를 분리하기 위한 저역통과 필터에 의해 구성하기 때문에, 저음재생 대역을 넓게 할 수 있다. 또한, 증폭 대상의 신호를 분리하기 위한 저역통과 필터를 감쇠 경도가 큰 필터로 구성하기 때문에, 보컬 대역으로의 영향을 작게 할 수 있다. 또한, 저음영역에 관한 처리는, 합성한 신호에 대해 행하기 때문에, 회로 규모를 삭감 가능하다.

(실시예 2)

본 발명의 실시예 2는, 실시예 1의 등화회로에서 사용되는 고역통과 필터에 관한 것이다. 실시예 1에서도 설명한 바와 같이 스피커의 인클로저가 작아지면, 재생한계 주파수가 높아진다. 그 결과, 재생한계 주파수보다 낮은 주파수의 신호는 저음이 왜곡되어, 스피커로부터 재생되는 음성의 음질을 저하시킨다. 그래서 본 실 시예는, 스피커의 재생한계 주파수보다 낮은 주파수의 신호를 차단하는 고역통과 필터에 관한 것이다.

또, 인클로저 용량이 작은 스피커에서는, 일반적으로 스피커에 부수되는 프리앰프 등의 재생장치의 소형화, 즉 고역통과 필터의 소형화, IC화가 요구된다. IC화에 적합한 필터의 하나가 스위치드 캐패시터 등가회로를 사용한 필터이다. 그러나, 스위치드 캐패시터 등가회로의 샘플링 주파수와 비교하여 어느 정도 높은 주파수의 신호에는, 샘플링 주파수의 영향에 의해 왜곡이 생기기 때문에, 스위치드 캐패시터 등가회로를 그대로 고역통과 필터로서 사용하면 출력된 신호에 왜곡이 생긴다.

그래서 본 실시예는, 스위치드 캐패시터 등가회로를 바이-쿼드형 필터의 저항으로서 내장하고, 바이-쿼드형 필터에 의해 입력한 신호로부터 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 추출하고, 또 추출한 이들 신호를 입력한 신호로부터 감하여 입력한 신호의 고역통과 특성의 신호를 추출한다. 스위치드 캐패시터 등가회로로부터 출력되는 신호는, 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호에 대응하기 때문에, 샘플링 주파수보다 어느 정도 주파수가 낮아, 샘플링에 의한 신호의 왜곡을 억압할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예 2에 관한 제1 고역 추출부(22a)의 구성을 나타낸다. 제1 고역 추출부(22a)는, 필터(F1), OP 앰프(A1)부터 OP 앰프(A3), 콘덴서(C1)부터 콘덴서(C7), 스위치(S1)부터 스위치(S4), 저항(R1)부터 저항(R4)를 포함한다.

여기서는, 제1 고역 추출부(22a)의 처리 내용을 이하에 나타내는 식에 의거 하여 설명한다. 2차 고역통과 필터의 전달함수는, 입력신호를 Vin, 출력신호를 Vout로 하면, 다음과 같이 나타난다.

여기서, a와 b는 소정의 정수이다. 이를 변형하면, 다음과 같이 나타난다.

즉, 2차 고역통과 필터의 전달함수는, 제1 항목의 입력신호, 제2 항목의 대역통과 필터의 출력신호, 즉 대역통과 특성의 신호, 제3 항목의 저역통과 필터의 출력신호, 즉 저역통과 특성의 신호에 의해 나타나고, 대역통과 특성의 신호와 저역통과 특성의 신호를 입력신호로부터 감함으로써, 고역통과 특성의 신호가 얻어진다. 제1 고역 추출부(22a)는 이러한 처리를 행하고 있고, 그들의 대응을 도 7(a)-(b)에 의거하여 설명한다. 도 7(a)-(b)는, 도 6의 P10으로부터 P16에서의 주파수 특성을 나타낸다. 도 7(a)는 도 6의 P10에서의 신호이고, 입력신호 그대로의 주파수 특성이다. 여기서는 설명의 간략화를 위해, 입력신호는 소정의 주파수의 범위에서 게인이 일정한 것으로 나타냈지만, 예를 들면 소정의 주파수로 게인이 증대하고 있거나, 감소하고 있는 특성이어도 된다.

도 7(b)는 도 6의 P12에서의 신호를 반전시킨 신호의 주파수 특성이다. 도시 와 같이, 도 7(b)는 대역통과 특성의 신호이기 때문에, 도 6의 P12에서의 신호는, 대역통과 특성의 신호를 반전시킨 신호라고 할 수 있다. 도 7(c)는, 도 6의 P14에서의 신호이고, 저역통과 특성의 신호의 주파수 특성이다. 이들 신호 중, OP 앰프(A3)의 비반전 입력단자의 전단에서 P10의 신호와 P12의 신호가 합성되고, 합성된 신호가 OP 앰프(A3)의 비반전 입력단자에 입력되고, OP 앰프(A3)의 반전 입력단자에 P14의 신호가 입력된다. 그 결과, OP 앰프(A3)로부터의 출력신호, 즉 P16의 신호는, 입력신호로부터, 대역통과 특성의 신호와 저역통과 특성의 신호를 감한 신호가 얻어진다. 도 7(d)에 P16에서의 신호의 주파수 특성을 나타낸다. 도시와 같이, 도 7(d)는, 고역통과 특성의 신호의 주파수 특성을 나타낸다. 또, 도 7(b)부터 도 7(d)에서, 전술의 재생한계 주파수를 P1으로서 나타내었다. 제1 고역 추출부(22a)의 차단 주파수와 P1의 관계를 도시와 같이 설정한 이유에 대해서는, 후술한다.

도 6으로 되돌아간다. 도 6의 스위치(S1)부터 스위치(S4)는, 사각으로 둘러싼 「1」과 「2」가 번갈아 선택된다. 즉, 타이밍의 오차를 무시하면, 어느 타이밍에서 스위치(S1)부터 스위치(S4)의「1」이 온(ON)이 되고,「2」가 오프(OFF)가 된다. 다른 타이밍에서는 스위치(S1)부터 스위치(S4)의「2」가 온(ON)이 되고,「1」이 오프(OFF)가 된다. 콘덴서(C1), 콘덴서(C5), 콘덴서(C4)를 낀 두 개의「1」과 「2」의 조합, 즉, 스위치(S1)와 스위치(S2)의 조합, 스위치(S4)와 스위치(S2)의 조합, 스위치(S3)는 각각 콘덴서를 포함하여 스위치드 캐패시터 등가회로를 구성한다. 스위치(S1)와 콘덴서(C1)와 스위치(S2)의 조합으로 구성되는 스위치드 캐패시터 등가회로의 경우, 스위치(S1)와 스위치(S2)의 「1」과 「2」를 절환하기 위한 샘플링 주기를 T로 하면, 스위치드 캐패시터 등가회로에 의한 등가의 저항(Reff)은, 다음과 같이 나타난다.

다른 스위치드 캐패시터 등가회로에서도 같은 관계가 성립하고, 각각이 저항으로서 동작한다. 스위치(S1)와 콘덴서(C1)와 스위치(S2)의 조합은, 저항으로서 동작함과 동시에, 입력한 신호의 위상을 반전한다. OP 앰프(A1), 콘덴서(C2), 콘덴서(C3)는 대역통과 필터를 구성하고, P12에서의 출력신호는, 전술과 같이 대역통과 특성의 신호를 반전시킨 신호가 된다. 스위치(S3)는, 저항으로서 동작함과 동시에, OP 앰프(A1)로부터 출력된 신호를 반전시킨다. OP 앰프(A2)와 콘덴서(C6)는 저역통과 필터를 구성하고, P14에서의 출력신호는 전술과 같이 저역통과 특성의 신호가 된다. 또, 저역통과 특성의 신호는, 스위치(S4)와 콘덴서(C4)를 통해 OP 앰프(A1)로 귀환된다.

이상의 구성으로부터 도면 중의 필터(F1)는, 바이-쿼드형 필터를 구성하여, 대역통과 특성의 신호를 반전시킨 신호와 저역통과 특성의 신호를 출력하도록 동작한다. 여기서, 샘플링 주기(T)의 역수의 샘플링 주파수는, 도시하지 않은 스피커(16)의 재생한계 주파수(P1)보다 높은 주파수로 설정되어 있다. 일반적으로, 샘플링 주파수보다 어느 정도 낮은 주파수의 신호가 아니면, 출력된 신호에 샘플링에 의한 왜곡이 생기기 때문이다. 또 필터(F1)의 각 구성요소는, 재생한계 주파수 P1 근방의 주파수에서 차단되어야 할 대역통과 특성의 신호를 반전시킨 신호와 저역통과 특성의 신호를 추출하도록 설정되어 있는 것으로 한다.

스위치(S1)와 스위치(S2)의 조합과 스위치(S3)에서는,「1」과「2」의 조합이 서로 동일하지만, 이들과 비교하여, 스위치(S2)와 스위치(S4)의 조합에서의「1」과 「2」의 조합이 반대로 되어 있다. 즉, 스위치(S1)와 스위치(S2)의 조합과 스위치(S3)에서는, 신호의 위상을 반전하고 있는데 대해, 스위치(S2)와 스위치(S4)의 조합에서는, 신호의 위상을 반전하고 있지 않다. 이러한 구성에 의해, 통상의 바이-쿼드형 필터에서는, 입력신호로부터 대역통과 특성의 신호와 저역통과 특성의 신호를 추출하기 위해 3개의 OP 앰프를 필요로 하지만, 여기서는 2개의 OP 앰프로 구성되어 있다. 또, 스위치(S1)와 스위치(S2)의 조합과 스위치(S3)가, 신호의 위상을 반전하지 않고, 스위치(S2)와 스위치(S4)의 조합이, 신호의 위상을 반전해도 된다.

OP 앰프(A3)와, 저항(R1)부터 저항(R4)과, 콘덴서(C7)는, 전술과 같이, 입력신호로부터, 저역통과 특성의 신호의 성분과 대역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 입력 신호중 고역통과 특성의 신호를 추출한다. 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호는 재생한계 주파수(P1) 근방의 주파수에서 차단되어 있기 때문에, 고역통과 특성의 신호는, 재생한계 주파수(P1) 이상의 신호가 된다.

또, 도 3과 마찬가지로, 제1 고역 추출부(22a)의 내부 혹은 외부에 제어부(50)를 구비해도 된다. 제어부(50)는, 도시하지 않은 입력 인터페이스를 통해, 사용자로부터 제1 고역 추출부(22a)에 의해 차단해야 할 재생한계 주파수 근방의 주파수나 샘플링 주파수에 관한 지시를 접수한다. 또, 해당 지시를 소정의 디지털 데 이터 워드로 변환하고 나서, 해당 디지털 데이터 워드에 의거하여 제1 고역 추출부(22a)의 설정을 전자적으로 제어한다.

여기서, 제1 고역 추출부(22a)가 차단해야 할 주파수는, 예를 들면 100Hz 근방에 결정된다. 이는 스피커(16)의 재생한계 주파수를 고려하여 설정되어 있는데, 스피커(16)의 재생한계 주파수에 대해, 스피커 특성의 일례에 의거하여 설명한다. 도 8은 단일 콘(cone) 전대역 스피커의 주파수 특성을 나타낸다. 도 8은 가로축이 주파수를 나타내고, 세로축이 리스폰스(response)를 나타내고 있는데, 도시와 같이 주파수가 100Hz보다 작아지면, 리스폰스가 급격히 저하하고 있다. 또, 리스폰스란, 기준축상 1m인 점에서의 음압 레벨을 주파수에 대응하여 연속한 곡선이 되도록 측정한 값이다. 또한, 상기의 경우에 100Hz보다 낮은 주파수 대역에서, 스피커(16)의 기계계의 왜곡이 증대한다. 그 때문에, 본 실시예에서는, 이러한 주파수 대역을 고역통과 필터에서 차단한다.

스피커(16)의 재생한계 주파수(f0)는, 스피커(16)의 인클로저 용적(V), 스피커(16)의 실행 진동 반경(a), 진동계의 등가 질량(mo), 소정의 정수(

)에 의해 이하와 같이 결정된다.

즉, 재생한계 주파수(f0)는, 스피커(16)의 실행 진동 반경(a)이 커지는 경우, 스피커(16)의 인클로저 용적(V)이 작아지는 경우, 진동계의 등가질량(mo)이 작 아지는 경우에 커진다. 또한, 재생한계 주파수(f0)가 커지면, 제1 고역 추출부(22a)가 차단해야 할 주파수도 크게 한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 스피커로 재생해야 할 신호중, 스피커가 재생할 수 없는 주파수대의 부분을 미리 고역통과 필터에서 차단해 두기 때문에, 스피커에서 생길 가능성이 있는 왜곡을 저감할 수 있다. 또한, 스위치드 캐패시터 등가회로를 사용하기 때문에, 필터의 소형이 용이하고, 또 스위치드 캐패시터 등가회로를 바이-쿼드형 필터의 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호의 추출에 사용하기 때문에, 샘플링에 의거하는 고역통과 특성의 신호에서의 왜곡을 저감할 수 있다. 또한, 스피커로 재생하는 음성의 음질을 향상할 수 있다.

(실시예 3)

본 발명의 실시예 3은, 실시예 2와 마찬가지로 고역통과 필터에 관한 것이다. 실시예 2에서는, 2차 고역통과 필터를 설명하였다. 여기서는, 1차 고역통과 필터, 또 1차의 고역통과 필터와 2차 고역통과 필터를 임의로 조합한 소정의 고차 고역통과 필터에 관한 것이다.

도 9는 본 발명의 실시예 3에 관한 제1 고역 추출부(22a)의 구성을 나타낸다. 제1 고역 추출부(22a)는, 1차 고역통과 필터(60), 2차 고역통과 필터(62)를 포함한다. 2차 고역통과 필터(62)는, 실시예 2의 제1 고역 추출부(22a)와 동등의 구성을 갖고 있기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

1차 고역통과 필터(60)는, 2차 고역통과 필터(62)와 마찬가지로 고역통과 필터이지만, 필터의 차수가 1차로 되어 있다. 그 결과, 제1 고역 추출부(22a)는, 3차 고역통과 필터로 되어 있다. 이와 같이, 2차 고역통과 필터와 1차 고역통과 필터를 임의의 개수 직렬로 접속하여, 임의의 차수의 고역통과 필터를 실현 가능하다.

도 10은 1차 고역통과 필터(60)의 구성을 나타낸다. 1차 고역통과 필터(60)는, 필터(F2), OP 앰프(A4), OP 앰프(A5), 콘덴서(C8)부터 콘덴서(C10), 스위치(S5), 스위치(S6), 저항(R5)부터 저항(R8)을 포함한다.

필터(F2)는, 스위치(S5), 스위치(S6), 콘덴서(C10), OP 앰프(A4)로 구성된 1차 불완전 적분기이고, 저역통과 필터로서 동작한다. 즉 필터(F2)는, 입력한 신호의 저역통과 특성의 신호를 반전시킨 신호를 출력한다. 여기서 필터(F2)는, 1차 불완전 적분기에 포함된 저항을 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치(S5), 스위치(S6)에 의해 구성되어 있다. 또한, 샘플링 주파수는, 도시하지 않은 스피커(16)의 재생한계 주파수보다 높은 주파수로 설정되어 있다. 또, 필터(F2)가 추출하는 저역통과 특성의 신호를 반전시킨 신호는, 스피커(16)의 재생한계 주파수 근방의 주파수에서 차단되어 있다.

OP 앰프(A5), 저항(R5)부터 저항(R8)은, 입력한 신호로부터 저역통과 특성의 신호의 성분을 감한 신호, 즉 입력한 신호의 고역통과 특성의 신호를 추출한다. 최종적으로, 1차 고역통과 필터(60)는, 스피커(16)의 재생한계 주파수 이상의 고역통과 특성의 신호를 추출한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 스위치드 캐패시터 등가회로를 사용하기 때문에 필터의 소형이 용이하고, 또 스위치드 캐패시터 등가회로를 1차 불완전 적분기의 저역통과 특성의 신호의 추출에 사용하기 때문에, 샘플링에 의거하는 고역통과 특 성의 신호에서의 왜곡을 저감할 수 있다. 또, 1차 필터와 2차 필터를 임의로 조합함으로써, 소정 차수의 필터를 실현 가능하다.

(실시예 4)

본 발명의 실시예 4는, 실시예 2와 3에서 설명한 고역통과 필터를 적용한 디바이딩 네트워크(dividing network) 회로에 관한 것이다. 디바이딩 네트워크 회로는, 스피커로 재생해야 할 신호를 복수의 주파수 대역으로 분할하고, 복수의 주파수 대역에 대응시킨 전용의 스피커를 복수 구비한다. 스피커로 재생해야 할 신호는, 필터에 의해 각각의 주파수 대역의 신호로 변환되는데, 그때의 고역통과 필터에 실시예 2와 3에서 설명한 고역통과 필터를 사용한다.

도 11은 본 발명의 실시예 4에 관한 음성출력 장치(110)의 구성을 나타낸다. 음성출력 장치(110)는, 앰프(66), 고역 추출부(22), 저역 추출부(24), 앰프(68), 앰프(70), 제1 스피커(72), 제2 스피커(74)를 포함한다.

앰프(66)는, 재생해야 할 신호를 증폭한다. 고역 추출부(22)는, 증폭한 신호중 고음부분의 신호를 추출한다. 그 때문에, 실시예 2와 3에서 설명했던 바와 같은 고역통과 필터에 의해, 해당하는 신호를 추출한다. 그때, 전술과 같이, 고역 추출부(22)가 차단해야 할 주파수는, 100Hz 정도로 설정되어 있다. 고역 추출부(22)에서 추출된 신호는, 앰프(68)에서 증폭되고, 제1 스피커(72)에서 재생된다. 한편, 저역 추출부(24)는, 증폭한 신호중 중저음 부분의 신호를 추출한다. 그 때문에, 저역통과 필터에 의해, 해당하는 신호를 추출한다. 저역 추출부(24)에서 추출된 신호는, 앰프(70)에서 증폭되고, 제2 스피커(74)에서 재생된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 고역통과 필터를 대역분할 구동을 행하는 디바이딩 네트워크 회로에도 적용 가능하다.

이상, 본 발명을 실시예를 바탕으로 설명하였다. 실시예는 예시이고, 그들의 각 구성요소나 각 처리 프로세스의 조합에 여러 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 바이다.

실시예 1에서, 저역 추출부(24)는, 고역통과 필터(44)와 후단 저역통과 필터(46)의 순으로 배열하여 구성되어 있다. 그러나, 이에 한하지 않고 예를 들면, 후단 저역통과 필터(46)와 고역통과 필터(44)의 순으로 배열해도 되고, 또한, 같은 특성을 가진 밴드패스 필터에 의해 구성되어도 된다. 본 변형예에 의하면, 다른 회로구성으로 같은 특성이 얻어진다. 즉, 희망하는 특성이 얻어지면 된다.

실시예 1에서, 등화회로(12)는, 복수의 신호를 입력하여 복수의 신호를 출력한다. 그러나, 이에 한하지 않고 예를 들면, 하나의 신호를 입력하여 하나의 신호를 출력해도 된다. 이 경우는, 저주파 성분 제거부(20), 고역 추출부(22), 전단 저역통과 필터(40), 합성부(28)는 각각 하나의 구성요소를 포함하면 된다. 또한, 합성부(42)는 없어도 된다. 본 변형예에 의하면, 회로 구성을 더 작게 할 수 있다. 즉, 음성을 스테레오 재생할지, 모노럴 재생할지에 따라, 그에 적합한 구성이면 된다.

실시예 2에서, 필터(F1)는, 바이-쿼드형 필터인 것으로 하고 있다. 그러나 이에 한하지 않고 예를 들면, 필터(F1)는, 바이-쿼드형 필터 이외의 필터이어도 된다. 본 변형예에 의하면, 여러 필터를 사용할 수 있다. 즉, 필터(F1)는, 대역통과 특성의 신호를 반전시킨 신호와 저역통과 특성의 신호를 출력하면 된다.

실시예 1부터 실시예 4를 임의로 조합한 실시예도 유효하다. 본 변형예에 의하면, 실시예 1부터 실시예 4를 임의로 조합한 효과가 얻어진다.

인클로저 용량이 작은 스피커로 재생할 수 없는 주파수대의 신호를 차단할 수 있다.

Claims (13)

1. 처리 대상의 신호를 입력하는 입력부와,

   상기 입력한 신호를 필터에 통과시켜, 상기 입력한 신호중 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 추출하는 제1 추출부와,

   상기 입력한 신호로부터, 상기 추출한 저역통과 특성의 신호의 성분과 상기 추출한 대역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 상기 입력한 신호중 고역통과 특성의 신호를 추출하는 제2 추출부를 구비하고,

   상기 제1 추출부는, 상기 필터에 포함된 저항을 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성하고, 또한 해당 샘플링 주파수는, 후단에 설치한 스피커의 재생 가능 주파수보다 높은 주파수로 설정되어 있고, 상기 필터는, 상기 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수에서 차단되어야 할 상기 저역통과 특성의 신호와 상기 대역통과 특성의 신호를 추출하도록 설정되어 있고,

   상기 제2 추출부는, 상기 저역통과 특성의 신호와 상기 대역통과 특성의 신호에 의거하여, 상기 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 상기 고역통과 특성의 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 필터회로.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 추출부에서의 필터는, 바이-쿼드형 필터인 것을 특징으로 하는 필 터회로.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 제1 추출부의 상기 바이-쿼드형 필터는,

   상기 입력한 신호를 통과시키는 제1 스위치드 캐패시터 등가회로와,

   상기 제1 스위치드 캐패시터 등가회로를 통과한 신호로부터 상기 대역통과 특성의 신호를 추출하는 제1 OP 앰프와,

   상기 추출한 대역통과 특성의 신호를 통과시키는 제2 스위치드 캐패시터 등가회로와,

   상기 제2 스위치드 캐패시터 등가회로를 통과한 신호로부터 상기 저역통과 특성의 신호를 추출하는 제2 OP 앰프와,

   상기 추출한 저역통과 특성의 신호를 통과시키고, 또한 통과한 신호를 상기 제1 OP 앰프로 귀환시키는 제3 스위치드 캐패시터 등가회로를 구비하고,

   상기 제3 스위치드 캐패시터 등가회로는, 상기 제1 스위치드 캐패시터 등가회로와 상기 제2 스위치드 캐패시터 등가회로가 통과한 신호의 위상을 반전시키는 경우에, 통과한 신호의 위상을 반전시키지 않도록 구성되어 있고, 상기 제1 스위치드 캐패시터 등가회로와 상기 제2 스위치드 캐패시터 등가회로가 통과한 신호의 위상을 반전시키지 않는 경우에, 통과한 신호의 위상을 반전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터회로.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 제1 추출부에서의 상기 샘플링 주파수의 기준이 되어야 할 상기 스피커의 재생 가능 주파수는, 상기 스피커의 인클로저 용적에 따라 결정되고, 상기 바이-쿼드형 필터는, 상기 스피커의 인클로저 용적이 작아지면, 상기 저역통과 특성의 신호와 상기 대역통과 특성의 신호를 차단해야 할 주파수를 높게 하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 필터회로.
5. 처리 대상의 신호를 입력하는 입력부와,

   상기 입력한 신호를 1차 불완전 적분기에 통과시켜, 상기 입력한 신호중 저역통과 특성의 신호를 추출하는 제1 추출부와,

   상기 입력한 신호로부터, 상기 추출한 저역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 상기 입력한 신호중 고역통과 특성의 신호를 추출하는 제2 추출부를 구비하고,

   상기 제1 추출부는, 상기 1차 불완전 적분기에 포함된 저항을 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성하고, 또한 해당 샘플링 주파수는, 후단에 설치한 스피커의 재생 가능 주파수보다 높은 주파수로 설정되어 있고, 상기 1차 불완전 적분기는, 상기 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수에서 차단되어야 할 상기 저역통과 특성의 신호를 추출하도록 설정되어 있고,

   상기 제2 추출부는, 상기 저역통과 특성의 신호에 의거하여, 상기 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 상기 고역통과 특성의 신호를 추출하는 것을 특징으로 하 는 필터회로.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 추출부가 차단해야 할 상기 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수를 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터회로.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 제1 추출부가 차단해야 할 상기 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수를 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터회로.
8. 청구항 6에 있어서,

   사용자로부터, 상기 제1 추출부가 차단해야 할 상기 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수에 관한 지시를 접수하는 접수부와,

   상기 접수한 지시를 디지털 데이터 워드로 변환하는 변환부를 더 구비하고,

   상기 제어부는, 상기 변환한 디지털 데이터 워드에 의거하여, 상기 제1 추출부가 차단해야 할 상기 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 필터회로.
9. 청구항 7에 있어서,

   사용자로부터, 상기 제1 추출부가 차단해야 할 상기 스피커의 재생 가능 주 파수 근방의 주파수에 관한 지시를 접수하는 접수부와,

   상기 접수한 지시를 디지털 데이터 워드로 변환하는 변환부를 더 구비하고,

   상기 제어부는, 상기 변환한 디지털 데이터 워드에 의거하여, 상기 제1 추출부가 차단해야 할 상기 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 필터회로.
10. 하나 이상의 1차 고역통과 필터와 하나 이상의 2차 고역통과 필터를 구비하고,

    상기 2차 고역통과 필터는, 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 추출하고, 상기 추출한 저역통과 특성의 신호의 성분과 상기 추출한 대역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 고역통과 특성의 신호를 추출하고 있고, 또한 상기 2차 고역통과 필터는, 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성된 저항을 포함하고 있고,

    상기 1차 고역통과 필터는, 1차 불완전 적분기에 의해, 저역통과 특성의 신호를 추출하고, 상기 추출한 저역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 고역통과 특성의 신호를 추출하고 있고, 또한 상기 1차 고역통과 필터는, 상기 1차 불완전 적분기에 포함된 저항을 소정의 샘플링 주파수로 동작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성되고,

    상기 하나 이상의 1차 고역통과 필터와 상기 하나 이상의 2차 고역통과 필터에서 설정되어야 할 상기 샘플링 주파수는, 후단에 설치한 스피커의 재생 가능 주 파수보다 높은 주파수로 설정되어 있고, 상기 하나 이상의 1차 고역통과 필터와 상기 하나 이상의 2차 고역통과 필터는, 직렬로 접속되어, 상기 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 상기 고역통과 특성의 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 필터회로.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 2차 고역통과 필터는, 바이-쿼드형 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터회로.
12. 처리 대상의 신호를 입력하는 입력부와,

    상기 입력한 신호로부터, 후단의 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 고역통과 특성의 신호를 추출하는 고역 추출부와,

    상기 추출한 고역통과 특성의 신호를 증폭하는 증폭부와,

    상기 증폭한 신호를 음성신호로서 재생하는 스피커를 구비하고,

    상기 고역 추출부는, 상기 입력한 신호를 필터에 통과시켜, 상기 입력한 신호중 저역통과 특성의 신호와 대역통과 특성의 신호를 추출하는 제1 추출부와,

    상기 입력한 신호로부터, 상기 추출한 저역통과 특성의 신호의 성분과 상기 추출한 대역통과 특성의 신호의 성분을 감쇠시켜, 상기 입력한 신호중 고역통과 특성의 신호를 추출하는 제2 추출부를 구비하고,

    상기 제1 추출부는, 상기 필터에 포함된 저항을 소정의 샘플링 주파수로 동 작해야 할 스위치드 캐패시터 등가회로에 의해 구성하고, 또한 해당 샘플링 주파수는, 상기 스피커의 재생 가능 주파수보다 높은 주파수로 설정되어 있고, 상기 필터는, 상기 스피커의 재생 가능 주파수 근방의 주파수에서 차단되어야 할 상기 저역통과 특성의 신호와 상기 대역통과 특성의 신호를 추출하도록 설정되어 있고,

    상기 제2 추출부는, 상기 저역통과 특성의 신호와 상기 대역통과 특성의 신호에 의거하여, 상기 스피커의 재생 가능 주파수 이상의 상기 고역통과 특성의 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 재생장치.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 제1 추출부에서의 필터는, 바이-쿼드형 필터인 것을 특징으로 하는 재생장치.

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