JPH0748618B2 - 歪抑圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、音響信号を増幅回路によつて増幅して音響化
する音響装置に関連して実施される歪抑圧回路に関し、
もつと詳しくは、前記増幅回路に過大な電圧を有する音
響信号が入力されて音響信号のクリツプが生じて、いわ
ゆる音割れを生じることを防ぐようにした歪抑圧回路に
関する。

背景技術 典型的な先行技術は、第６図に示されている。音響信号
はライン１から入力され、トランジスタ２を備えた減衰
回路３に与えられ、この減衰回路３からの出力は増幅回
路４によつて増幅され、ライン５からスピーカに与えら
れる。音割れを防止するために、ライン５からの音響信
号は、直流化回路６に与えられ、この直流化回路６にお
いてライン５からの音響信号はカツプリングコンデンサ
を介して整流および平滑され、ライン７に直流信号が導
出される。この直流信号は、ライン７を介してトランジ
スタ２のベースに与えられる。このトランジスタ２は、
音響信号が音割れを生じるレベルを超えたとき、導通し
て歪の発生を防ぐ。

このような第６図に示された先行技術では、トランジス
タ２が導通および遮断を行い、したがつて音声信号の減
衰量すなわち利得を連続的に変化して制御するものでは
ない。したがつて音楽などを聴取している際に、フアフ
アと体が中に浮いているような感じに聞こえ、聴感上の
違和感が大きく、実用上、満足のゆくものではない。

他の先行技術は、第７図に示されている。ライン８から
音響信号は、電子ボリウムなどと呼ばれる直流電圧制御
増幅回路９に与えられ、ここで利得が制御された音響信
号は、ライン10から増幅回路11に与えられて増幅され、
ライン12からスピーカに与えられる。電圧制御増幅回路
９からライン10に導出される音響信号はまた、制御回路
13に与えられ、ここでライン10の音響信号が、音割れを
生じる予め定めた弁別レベルを超えたとき、電圧制御増
幅回路９の利得を連続的に低下して制御することができ
る。

発明が解決すべき問題点 このような第７図に示されている先行技術の新たな問題
は、増幅回路11の特性にばらつきがあり、この増幅回路
11の利得が大きすぎると、音割れを防ぐことができず、
歪の抑圧を行うことができなくなる。

本発明の目的は、聴感上の違和感を生じることなく、ま
た音響信号を増幅するための増幅回路の特性に依存する
ことなく、確実に音割れの防止を行うことができるよう
にした歪抑圧回路を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、増幅回路からの音響信号をカツプリングコン
デンサを介して整流・平滑して直流信号を出力する直流
化回路と、 直流化回路の出力と予め定めた弁別レベルとの差を表す
信号を導出するレベル弁別回路と、 増幅回路の前に設けられ、レベル弁別回路からの出力に
応答し、音響信号を増幅または減衰させ、前記差が大き
いほど利得低下する手段とを含むことを特徴とする歪抑
圧回路である。

好ましい実施態様では、前記レベル弁別回路は、単電源
用演算増幅回路を用いて実現されることを特徴とする。

また好ましい実施態様では、前記レベル弁別回路の弁別
レベルは、音響信号を増幅する増幅回路を電力付勢する
電源の出力電圧を、分圧抵抗によつて分圧して得ること
を特徴とする。

作用 本発明に従えば、音響信号を直流化回路によつて直流レ
ベルに変換し、その直流化回路の出力と予め定めた弁別
レベルとの差を求め、この差に応じて減衰回路または増
幅回路の利得を低下するようにしたので、聴感上の違和
感をなくすことができるようになる。

また直流化回路が、増幅回路からの音響信号を直流化す
るようにし、したがつてこの増幅回路の利得にばらつき
があつても、その増幅回路の前段に設けられている利得
変化手段の利得を変化させて、音割れの防止を確実に行
うことができるようになる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の全体のブロツク図であ
る。ラジオ受信機または磁気媒体再生装置などの音響信
号発生回路20からの左（Ｌ）チヤネルの音響信号はライ
ン21から、また右（Ｒ）チヤネルの音響信号はライン22
から、ステレオ再生のために導出され、バツフア回路2
3,24を介して、電子ボリウムなどと呼ばれている電圧制
御増幅回路25に与えられる。電圧制御増幅回路25は入力
端子26,27を有し、その入力端子27に与えられる電圧に
対応して、ＬチヤネルおよびＲチヤネルの音響信号の利
得を連動して変化し、その変化後のＬチヤネルおよびＲ
チヤネルの音響信号をライン28,29にそれぞれ導出す
る。ライン28,29からの音響信号は、フエーダ30に与え
られる。

第２図は、自動車31の簡略化した平面図である。自動車
31の車室32には、その前部の左右にスピーカFL1,FR1が
それぞれ配置され、後部の左右にスピーカRL1,RR1がそ
れぞれ配置され、こうして合計４つのスピーカを用いて
ステレオ再生を行うことができる。

フエーダ30は、これらのスピーカFL1,FR1,RL1,RR1にお
いて、それぞれ再生されるべき音響信号FL,FR,RL,RRを
導出して、バツフア33〜36を介して増幅回路37〜40にそ
れぞれ与える。増幅回路37〜40の出力は、スピーカFL1,
FR1,RL1,RR1にそれぞれ与えられて、音響信号が制御さ
れる。

増幅回路37〜40に過大なレベルを有する音響信号が入力
されてクリツプを生じ、音割れが発生することを防ぐた
めに、本発明が実施される。増幅回路37〜40の出力は、
直流化回路41,42に与えられる。一方の直流化回路41
は、カツプリング回路43,44と、それらの出力が与えら
れる整流・平滑回路45とを有する。カツプリング回路43
には、前左スピーカFL1に与えられるべき音響信号が与
えられ、またもう１つのカツプリング回路44には、前右
スピーカFR1に与えられるべき音響信号が与えられる。
これらのカツプリング回路43,44は、カツプリングコン
デンサC1,C2と、抵抗R1,R2とをそれぞれ有している。カ
ツプリング回路43,44の出力は、ライン46を介して整流
・平滑回路45に与えられる。この整流・平滑回路45は、
ダイオードD1,D3と、コンデンサC5と、抵抗R5とを有
し、コンデンサC1,C2とともに倍電圧整流を行つて平滑
し、これによつて前左および前右スピーカFL1,FR1の音
響信号のレベルの和に対応したレベルを有する直流電圧
をライン47に導出する。

もう１つの直流化回路42は、前述の直流化回路41に類似
した構成を有し、後左スピーカRL1と後右スピーカRR1と
に与えられるべき音響信号は、カツプリング回路48,49
にそれぞれ与えられ、これらのカツプリング回路48,49
の和の出力は、ライン50から整流・平滑回路51に与えら
れる。カツプリング回路48,49は、コンデンサC3,C4と、
抵抗R3,R4とをそれぞれ含み、また整流・平滑回路51は
ダイオードD2,D4と、コンデンサC6と、抵抗R5とを有
し、倍電圧整流を行つて平滑する。整流・平滑回路51の
直流出力は、ライン52に導出される。

ライン47,52からの直流電圧は、ダイオードD5,D6を介し
てライン53に与えられる。これによつてライン53には、
ライン47,52の出力電圧レベルのうち、大きい方のレベ
ルが導出される。

直流化回路41,42において、時定数R1・C1,R2・C2,R3・C
3,R4・C4は、アタツクタイムτＡを設定し、また時定数
R5・C5,R6・C6は、リリースタイムτＲを設定してお
り、聴感上、アタツクタイムτＡは２〜3msecに定めら
れ、またリリースタイムτＲは200msec〜2secに定めら
れる。この直流化回路41,42では倍電圧整流が行われ、
したがつてライン47,52に導出される直流電圧を高くす
ることができ、聴感上、好ましい結果が得られたけれど
も、その他の構成によつて整流を行うようにしてもよ
い。

ライン53からの直流電圧の信号は、レベル弁別回路54に
おける単電源用演算増幅回路Q1の非反転入力端子55a
に、抵抗R10,R12によつて分圧されて与えられる。演算
増幅回路Q1の反転入力端子55bには、分圧抵抗R7,R8およ
び可変抵抗器R19によつて分圧された電圧が、ライン56
から抵抗R9を介して弁別レベルとして与えられる。抵抗
R7は、ライン57を介して直流電源58に接続される。この
電源58は、音響信号発生回路20、電圧制御増幅回路25、
フエーダ30、増幅回路37〜40およびその他の電気回路を
電力付勢しており、したがつて演算増幅回路Q1に与えら
れる弁別レベルは、電源58の電圧に依存して変化する。

このレベル弁別回路54では、 R9＝R10＝R11＝R12 ……（１） したがつて、演算増幅回路Q1からライン60に導出される
電圧V01は、演算増幅回路Q1の非反転入力端子55aに入力
される電圧をＶ（＋）とし、反転入力端子55bに入力さ
れる弁別レベルをＶ（−）とするとき、その演算動作を
第２式で示されるように行う。

V01＝Ｖ（＋）−Ｖ（−） ……（２） 演算増幅回路Q1は、単電源用演算増幅回路であり、した
がつて非反転入力端子55aに与えられる電圧Ｖ（＋）が
反転入力端子55bに与えられる弁別レベルＶ（−）以下
であるとき、ライン60の電圧V01は零である。もしも演
算増幅回路Q1が両電源用演算増幅回路であるとすれば、
非反転入力端子55aに与えられる電圧Ｖ（＋）が反転入
力端子55bに与えられる弁別レベル（−）以下であると
き、出力ライン60には0.2〜0.4V程度の残留電圧が出力
され、後続の回路の誤動作を生じる恐れがあるけれど
も、上述の実施例では演算増幅回路Q1は単電源用であ
り、そのような問題を解決している。

スピーカFL1,FR1,RL1,RR1からの音響出力を調整するた
めに、電圧制御増幅回路25の入力端子26には、可変抵抗
器61が接続され、手動によつてブラシ62が変位調整され
る。演算制御回路63では、可変抵抗器61のブラシ62から
の出力は抵抗R16,R15によつて分圧され、演算増幅回路Q
2の非反転入力端子64に与えられる。演算増幅回路Q2の
反転入力端子65には、レベル弁別回路54からの出力がラ
イン60および抵抗R13を経て与えられる。この演算増幅
回路Q2には、抵抗R14が接続される。演算増幅回路Q2の
出力端子66からの出力は、ライン67を介して電圧制御増
幅回路25の入力端子27に与えられる。演算増幅回路Q2の
出力端子66の電圧V0は、可変抵抗器61のブラシ62から導
出される電圧VCと、レベル弁別回路54からの出力電圧V0
1との差である。

V0＝VC−V01 ……（３） なお、レベル弁別回路54内のコンデンサC7、および演算
制御回路63内のコンデンサC8は、ノイズ吸収用である。
演算制御回路63の演算増幅回路Q2は、レベル弁別回路54
に用いられている演算増幅回路Q1と同様な理由によつ
て、単電源用演算増幅回路である。

第３図を参照して、第１図および第２図に示された実施
例の動作を説明する。音響信号発生回路20のライン21,2
2に第３図（１）で示されるような音響信号が導出さ
れ、その車室32における前後の音響レベルがフエーダ30
によつて異なるように調整され、したがつて直流化回路
41,42のライン47,52に第３図（２）の参照符Ｖ（＋）１
およびＶ（＋）２が導出された場合を想定する。レベル
弁別回路54の弁別レベルは、第３図（２）において参照
符Ｖ（−）で示されており、この弁別レベルは聴感上か
ら適宜定められる値である。第３図（２）では、 Ｖ（＋）１＜Ｖ（＋）２ ……（４） であり、したがつてライン53には、第３図（３）で示さ
れるように大きい方の直流出力Ｖ（＋）２が導出され
る。

レベル弁別回路54によつて、ライン60には、第３図
（４）で示される大きい方の直流レベルＶ（＋）２と弁
別レベルＶ（−）との差V01が導出される。可変抵抗器6
1のブラシ62によつて第３図（５）で示される電圧VCが
導出されているとき、演算制御回路63の演算増幅回路Q2
の出力端子66からライン67を介して電圧制御増幅回路25
の入力端子27には、第３図（６）で示される電圧V0が導
出される。

このようにして出力最大振幅レベルが規定された増幅回
路37〜40において、そのクリツプレベルを超える過大入
力が入つた際、スピーカFL1,FR1,RL1,RR1の音響がクリ
ツプして歪むことを防止するために、増幅回路37〜40か
らの音響信号を直流化回路41,42によつて直流信号に変
換し、その直流電圧がレベル弁別回路54において予め定
めた弁別レベルＶ（−）を超えた差だけを取出して、電
圧制御増幅回路25の利得を前記差が大きくなるにつれて
利得が低下するように制御し、これによつてできるだけ
瞬時的に大きな利得変化が生じることを抑制し、聴感上
の違和感が生じることを防いでいる。しかもこのような
実施例では、増幅回路37〜40の出力によつて電圧制御増
幅回路25の利得を制御しているので、増幅回路37〜40の
利得、したがつてクリツプレベルが増幅回路37〜40毎に
異なつていても、過大入力によつて音割れを生じて歪を
生じることが確実に防がれる。

上述の実施例ではまた、車室32の前に配置されているス
ピーカFL1,FR1の第１グループでは、共通の直流化回路4
1に増幅回路37,38の出力が与えられ、また車室32の後に
配置されているスピーカRL1,RR1の第２グループでは、
増幅回路39,40からの音響信号は直流化回路42に共通に
与えられている。直流化回路41,42からの出力は、ライ
ン47,52からダイオードD5,D6を経てライン53に与えら
れ、こうして直流化回路41,42の出力のうち、大きい方
のレベルがライン53に選択的に導出される。これによつ
て音割れ防止動作が上述のように達成される。

自動車31の車室32内の人がフエーダ30を操作して、
（ａ）前にある第１グループのスピーカFL1,FR1のみで
音響化を行い、このとき後の第２グループのスピーカRL
1,RR1から音響を出力しないようにした場合、（ｂ）お
よびその逆に、前の第１グループのスピーカFL1,FR1か
らは音響を出力せず、後の第２グループのスピーカRL1,
RR1からだけ音響を出力するようにした場合のいずれの
場合（ａ），（ｂ）においても、音割れ防止機能が達成
される。

この理由をさらに詳述すると、第１図のカツプリング回
路43,44において、増幅回路37の音響信号の出力レベル
をVFLとし、増幅回路38からの音響信号の出力レベルをV
FRとし、増幅回路37,38の出力インピーダンスＺを零と
し、カツプリング回路43,44の出力が接続されるライン4
6から整流・平滑回路45側を見たときのインピーダンス
をRinとし、このライン46の電圧レベルをVFとすると
き、第５式が成立する。

ここでR2Rinは、抵抗R2とインピーダンスRinの並列イ
ンピーダンスを表すものとする。

ここで、 Rin≫R1,R2 ……（６） とすると、第５式で示される信号レベルVFは、第７式に
示される値VF1となる。

ここで、 R1＝R2 ……（８） に定めると、第７式で示される値VF1は、第９式のVF2で
示される。

たとえば、 VFL＝VFR ……（10） であるとき、第９式から、ライン46の信号レベルVF3は
第11式で示されるとおりとなる。

したがつて、車室32の前の第１グループのスピーカFL1,
FR1からのみ音響出力が得られ、後の第２グループのス
ピーカRL1,RR1からは音響化が行われないようにフエー
ダ30を操作した場合であつても、第11式で示されるよう
にライン46の出力レベルとして、増幅回路37の音響出力
レベルVFLがライン46に得られることになる。そのた
め、このライン46の信号レベルVFLによつて電圧制御増
幅回路25の利得を制御して、増幅回路37,38に入力され
る音響信号がそれらの増幅回路37,38のクリツプレベル
に達しないように抑制することが可能であるという優れ
た効果が達成される。

同様なことは、車室32の前の第１グループのスピーカFL
1,FR1からの音響出力を零とし、後の第２グループのス
ピーカRL1,RR1からのみ音響を出力する場合において
も、音割れの防止動作が達成される。

第４図は、本発明のさらに他の実施例の電気回路図であ
る。この実施例では、自動車31の車室32の前または後に
おいて左右の中央位置にウーハ68を配置して、いわゆる
3Dシステムを実現するものである。ウーハ68に与えられ
るバツフア69aから増幅回路69を介する音響信号は、左
右の音響信号がそれぞれ加算（＝Ｌ＋Ｒ）されて、直流
化回路72のカツプリング回路70に与えられ、さらに整流
・平滑回路71からダイオードD7を経て導出され、その直
流化回路72の出力はライン53に与えられる。直流化回路
72は、直流化回路41,42と同様な構成を有する。

本発明のさらに他の実施例として、ウーハ68に代えてサ
ラウンドシステムなどで用いられる音場コントロール信
号、たとえば左信号Ｌと右信号Ｒとの差の信号（Ｌ−
Ｒ），（Ｒ−Ｌ）などを直流化してライン53に与えるよ
うにして、同様に本発明を実施することができる。

第５図は、本発明のさらに他の実施例の電気回路図であ
る。この実施例では、自動車31の車室32に左右のスピー
カFL1,FR1のみを備えており、前述の実施例における後
のスピーカRL1,RR1に代えて、その車室32の後にウーハ6
8を備える。前述の実施例に対応する部分には、同一の
参照符を付す。このような実施例においても、フエーダ
30を操作して、車室32の前の第１グループのスピーカFL
1,FR1のみから音響を出力し、車室32の後の第２グルー
プのウーハ68からの音響信号を零とした場合、およびそ
の逆の場合においても、音割れ防止の動作を達成するこ
とができる。第５図の実施例に代えて、ウーハ68を車室
32の前に配置し、車室32の後に左右のスピーカRL1,RR1
を配置して3Dシステムを構成するようにしてもよい。

レベル弁別回路54における演算増幅回路Q1の非反転入力
端子55aに与えられる弁別レベルＶ（−）を設定するた
めの抵抗R7,R8,R19は、直流電源58に接続されており、
この直流電源58によつて本件音響装置の全体が電力付勢
されている。この電源58は、自動車31に搭載されてお
り、バツテリであり、たとえば10.5V〜16Vの範囲で大き
く変動し、これによつて増幅回路37〜40の音割れを生じ
るクリツプレベルもまた変動するけれども、上述のよう
に弁別レベルＶ（−）も電源58の電圧の変動に追従する
ので、最適な最大無歪出力を得ることが可能になるとい
う利点がある。

電圧制御回路25の利得を変化する代わりに、減衰回路の
減衰率、したがつて利得を変化するようにしてもよい。

効果 以上のように本発明によれば、聴感上の違和感を生じる
ことなしに、また増幅回路の利得のばらつきがあつて
も、確実に音割れによる歪の発生を防止することができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気回路図、第２図は自動
車31の車室32を簡略化して示す図、第３図は第１図およ
び第２図に示された実施例の動作を説明するための波形
図、第４図は本発明の他の実施例の電気回路図、第５図
は本発明のさらに他の実施例の電気回路図、第６図は先
行技術の電気回路図、第７図は他の先行技術の電気回路
図である。 20…音響信号発生回路、25…電圧制御増幅回路、30…フ
エーダ、37〜40…増幅回路、FL1,FR1,RL1,RR1…スピー
カ、41,42,72…直流化回路、43,44,48,49,70…カツプリ
ング回路、45,51,71……整流・平滑回路、54…レベル弁
別回路、63…演算制御回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】増幅回路からの音響信号をカツプリングコ
   ンデンサを介して整流・平滑して直流信号を出力する直
   流化回路と、 直流化回路の出力と予め定めた弁別レベルとの差を表す
   信号を導出するレベル弁別回路と、 増幅回路の前に設けられ、レベル弁別回路からの出力に
   応答し、音響信号を増幅または減衰させ、前記差が大き
   いほど利得低下する手段とを含むことを特徴とする歪抑
   圧回路。
2. 【請求項２】前記レベル弁別回路は、単電源用演算増幅
   回路を用いて実現されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の歪抑圧回路。
3. 【請求項３】前記レベル弁別回路の弁別レベルは、音響
   信号を増幅する増幅回路を電力付勢する電源の出力電圧
   を、分圧抵抗によつて分圧して得ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の歪抑圧回路。