JP2015201729A - ミキサー回路、オーディオ信号処理回路、オーディオ信号のミキシング方法、それを用いた車載用オーディオ装置、オーディオコンポーネント装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズ成分を低減する。
【解決手段】２つのオーディオ信号をミキシングするミキサー回路が提供される。第１Ｄ／Ａコンバータ１４ｍは、第１デジタルオーディオ信号Ｄ１を第１アナログオーディオ信号Ｓ１に変換する。反転器２０１は、第２デジタルオーディオ信号Ｄ２の極性を反転し、第３デジタルオーディオ信号Ｄ３を生成する。第２Ｄ／Ａコンバータ１４ｓは、第３デジタルオーディオ信号Ｄ３を第２アナログオーディオ信号Ｓ２に変換する。出力段２０２は、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第２アナログオーディオ信号Ｓ２を逆極性で加算する。
【選択図】図３

Description

本発明は、２つのオーディオ信号をミキシングするミキサー回路に関する。

ＣＤプレイヤ、オーディオアンプ、カーステレオあるいは携帯型ラジオや携帯型のオーディオプレイヤに例示されるように、オーディオ信号を再生する機能を備えたオーディオシステムが広く普及している。図１は、一般的なオーディオシステムの構成を示すブロック図である。

オーディオシステム１００１は、音源１００２、１００３、アナログアンプ１００４、Ａ／Ｄコンバータ１０１０、ＤＳＰ（Digital Signal ProcessorあるいはDigital Sound Processor）１０１２、Ｄ／Ａコンバータ１０１４、アナログアンプ１００６、パワーアンプ１００８、電気音響変換素子１００９を備える。

アナログ音源１００２は、ＣＤプレイヤ、シリコンオーディオプレイヤ、携帯電話端末などであり、アナログオーディオ信号を出力する。アナログアンプ１００４は、アナログ音源１００２からのアナログオーディオ信号を増幅し、後段のＡ／Ｄコンバータ１０１０の入力レンジにマッチさせる。またデジタル音源１００３はＣＤプレイヤ、シリコンオーディオプレイヤ、携帯電話端末であり、デジタル形式のオーディオ信号を出力する。ＤＳＰ１０１２は、前段のＡ／Ｄコンバータ１０１０からのデジタルオーディオ信号、またはデジタル音源１００３からのデジタルオーディオ信号を受け、所定のデジタル信号処理を施す。ＤＳＰ１０１２による信号処理としては、イコライジング、バスブースト、トレブルブースト、ステレオ−モノラル変換、デジタルボリウム制御などが例示される。

Ｄ／Ａコンバータ１０１４は、ＤＳＰ１０１２による処理を受けたデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換する。アナログアンプ１００６はたとえばアナログボリウム回路であり、Ｄ／Ａコンバータ１０１４の出力信号をボリウム値に応じた利得で増幅する。パワーアンプ１００８は、アナログアンプ１００６の出力を増幅し、電気音響変換素子１００９であるスピーカやヘッドホンを駆動する。

こうしたオーディオシステム１００１において、異なる複数の音源１００２、１００３からのオーディオ信号をミキシングして再生する場合がある。たとえば車載用オーディオシステムでは、メインとなる音源（たとえばＣＤプレイヤやテレビ）からのオーディオ信号を再生中に、カーナビの案内音声をミキシングして再生する場合がある。

図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明者が検討したミキサー回路のブロック図である。
図２（ａ）のミキサー回路１２００ａは、デジタル加算器１２０２によってデジタル領域で２つのオーディオ信号Ｄ１、Ｄ２をミキシングし、ミキシング後のオーディオ信号Ｄ３をＤ／Ａコンバータ１０１４によりアナログオーディオ信号に変換する。

図２（ｂ）のミキサー回路１２００ｂは、アナログ領域で２つのオーディオ信号をミキシングする。Ｄ／Ａコンバータ１０１４＿１、１０１４＿２は、デジタルオーディオ信号Ｄ１、Ｄ２をアナログオーディオ信号Ｓ１、Ｓ２に変換する。加算アンプ１２０４は、２つのアナログオーディオ信号Ｓ１、Ｓ２を加算する。

図２（ｃ）のミキサー回路１２００ｃも、図２（ｂ）と同様に、アナログ領域で２つのオーディオ信号をミキシングする。反転アンプ１２０６は、Ｄ／Ａコンバータ１０１４＿２の出力信号Ｓ２を反転する。減算アンプ１２０８は、オーディオ信号Ｓ１から反転アンプ１２０６の出力信号Ｓ３を減算する。

特開２００５−１１７４８９号公報 特開２００５−２１７７１０号公報 特開２００４−２２２０７７号公報 特開２００５−２１７４９６号公報 特開平１１−７５２８７号公報 特開２０１２−１３３２５２号公報

本発明者は、図１（ａ）〜（ｃ）のミキサー回路について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図１に示すオーディオシステムでは、電源ラインやグランドライン、基準電圧ラインに発生するノイズが、Ｄ／Ａコンバータ１０１４のＳ／Ｎ比を低下させる。図２（ａ）〜（ｃ）には、各信号の波形が模式的に示される。各Ｄ／Ａコンバータ１０１４においてノイズＮが発生するものとする。

図２（ａ）のミキサー回路１２００ａでは、Ｄ／Ａコンバータ１０１４で発生したノイズＮがそのまま出力される。図２（ｂ）、（ｃ）のミキサー回路１２００ｂ、１２００ｃにおいて、２つのＤ／Ａコンバータ１０１４＿１、１０１４＿２に同相のノイズＮが混入したとする。この場合、それらが最終的に同相で加算されることになるため、ノイズＮの振幅は図２（ａ）の２倍となる。

このように、図２（ａ）〜（ｃ）のミキサー回路１２００には、Ｓ／Ｎ比に改善の余地がある。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ノイズ成分を低減することが可能なミキサー回路の提供にある。

本発明のある態様は、２つのオーディオ信号をミキシングするミキサー回路に関する。ミキサー回路は、第１デジタルオーディオ信号を第１アナログオーディオ信号に変換する第１Ｄ／Ａコンバータと、第２デジタルオーディオ信号の極性を反転し、第３デジタルオーディオ信号を生成する反転器と、第３デジタルオーディオ信号を第２アナログオーディオ信号に変換する第２Ｄ／Ａコンバータと、第１アナログオーディオ信号と第２アナログオーディオ信号を逆極性で加算する出力段と、を備える。

この態様によると、第１Ｄ／Ａコンバータの出力と第２Ｄ／Ａコンバータの出力とに同相ノイズが混入した場合に、それらを逆相で重ね合わせることによりキャンセルすることができ、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。

減算回路は、非反転型の減算回路であってもよい。

減算回路は、第１演算増幅器と、直列に接続された第１抵抗および第２抵抗を含み、その一端に第１アナログオーディオ信号と第２アナログオーディオ信号の一方を受け、その他端に基準電圧を受け、第１抵抗と第２抵抗の接続点が第１演算増幅器の非反転入力端子と接続される分圧回路と、第１演算増幅器の出力端子とその反転入力端子の間に設けられた第３抵抗と、一端に第１アナログオーディオ信号と第２アナログオーディオ信号の他方が入力され、他端が第１演算増幅器の反転入力端子と接続された第４抵抗と、を含んでもよい。

出力段は、第１アナログオーディオ信号と第２アナログオーディオ信号の一方を反転し、第３アナログオーディオ信号を生成する反転アンプと、第１アナログオーディオ信号と第２アナログオーディオ信号の他方と第３アナログオーディオ信号を加算する加算回路と、を含んでもよい。

加算回路は、反転型の加算回路であってもよい。

加算回路は、非反転入力端子に基準電圧が入力された第２演算増幅器と、一端に第１アナログオーディオ信号および第２アナログオーディオ信号の他方が入力され、他端が第２演算増幅器の反転入力端子と接続された第５抵抗と、一端に第３アナログオーディオ信号が入力され、他端が第２演算増幅器の反転入力端子と接続された第６抵抗と、第２演算増幅器の出力端子とその反転入力端子の間に設けられた第７抵抗と、を含んでもよい。

反転アンプは、非反転入力端子に基準電圧が入力された第３演算増幅器と、一端に第１アナログオーディオ信号と第２アナログオーディオ信号の一方が入力され、他端が第３演算増幅器の反転入力端子と接続された第８抵抗と、第３演算増幅器の出力端子とその反転入力端子の間に設けられた第９抵抗と、を含んでもよい。

本発明のさらに別の態様は、第１オーディオ信号と第２オーディオ信号をミキシングするミキサー回路に関する。このミキサー回路は、第１デジタルオーディオ信号を第１アナログオーディオ信号に変換する第１Ｄ／Ａコンバータと、第２デジタルオーディオ信号を第２アナログオーディオ信号に変換する第２Ｄ／Ａコンバータと、第１アナログオーディオ信号および第２アナログオーディオ信号を加算もしくは減算する出力段と、を備える。第１Ｄ／Ａコンバータにおいて、第１アナログオーディオ信号に第１ノイズ成分が重畳され、第２Ｄ／Ａコンバータにおいて、第２アナログオーディオ信号に第１ノイズ成分と同相の第２ノイズ成分が重畳され、ミキサー回路は、（i）出力段の出力信号に含まれる第１オーディオ信号と第２オーディオ信号が同一極性となり、（ii）出力段の出力信号に含まれる第１ノイズ成分と第２ノイズ成分が逆極性となるように構成される。

この態様によると、第１Ｄ／Ａコンバータの出力と第２Ｄ／Ａコンバータの出力と混入する同相の第１ノイズ成分および第２ノイズ成分を逆相で重ね合わせることによりキャンセルすることができ、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。

本発明の別の態様は、オーディオ信号処理回路に関する。オーディオ信号処理回路は、上述のいずれかの態様のミキサー回路を備える。

オーディオ信号処理回路は、入力された複数のデジタルオーディオ信号それぞれに、デジタル信号処理を施し、第１デジタルオーディオ信号、第２デジタルオーディオ信号としてミキサー回路に出力するデジタルシグナルプロセッサをさらに備えてもよい。

ある態様のオーディオ信号処理回路は、ミキサー回路の第１Ｄ／Ａコンバータの後段に設けられ、第１アナログオーディオ信号にボリウム設定値に応じたゲインを乗算する第１アナログボリウム回路と、ミキサー回路の第２Ｄ／Ａコンバータの後段に設けられ、第２アナログオーディオ信号にボリウム設定値に応じたゲインを乗算する第２アナログボリウム回路と、をさらに備えてもよい。

オーディオ信号処理回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
回路を１つのＩＣとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

本発明の別の態様は車載用オーディオ装置に関する。車載用オーディオ装置は上述のいずれかのオーディオ信号処理回路を備える。

本発明の別の態様はオーディオコンポーネント装置に関する。オーディオコンポーネント装置は上述のいずれかのオーディオ信号処理回路を備える。

本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は上述のいずれかのオーディオ信号処理回路を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係るオーディオ信号処理回路によれば、アナログアンプを、デジタル信号処理部と一体集積化しつつ、音質の劣化を抑制することができる。

一般的なオーディオシステムの構成を示すブロック図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明者が検討したミキサー回路のブロック図である。 第１の実施の形態に係るミキサー回路のブロック図である。 図３のミキサー回路の動作波形図である。 第２の実施の形態に係るミキサー回路のブロック図である。 図５のミキサー回路の動作波形図である。 ミキサー回路を備えるオーディオシステムのブロック図である。 車載用オーディオ装置の斜視図である。 図９（ａ）〜（ｃ）は、電子機器、オーディオコンポーネント装置の外観図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

（第１の実施の形態）
図３は、第１の実施の形態に係るミキサー回路２００のブロック図である。
ミキサー回路２００は、２つのオーディオ信号をミキシングする。ミキサー回路２００は、第１Ｄ／Ａコンバータ１４ｍ、第２Ｄ／Ａコンバータ１４ｓ、反転器２０１、出力段２０２を備える。

第１Ｄ／Ａコンバータ１４ｍは、第１デジタルオーディオ信号Ｄ１を第１アナログオーディオ信号Ｓ１に変換する。反転器２０１は、第２デジタルオーディオ信号Ｄ２の極性を反転し、第３デジタルオーディオ信号Ｄ３を生成する。第２Ｄ／Ａコンバータ１４ｓは、第３デジタルオーディオ信号Ｄ３を第２アナログオーディオ信号Ｓ２に変換する。

出力段２０２は、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第２アナログオーディオ信号Ｓ２を逆極性で加算する。本実施の形態において出力段２０２は、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第２アナログオーディオ信号Ｓ２の一方（本実施の形態ではＳ１）から他方（本実施の形態ではＳ２）を減算する減算回路である。

出力段２０２は、非反転型の減算回路であり、第１演算増幅器ＯＡ１、第１抵抗Ｒ１〜第４抵抗Ｒ４を含む。
分圧回路２０４は、直列に接続された第１抵抗Ｒ１および第２抵抗Ｒ２を含む。分圧回路２０４の一端には、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第２アナログオーディオ信号Ｓ２の一方（本実施の形態ではＳ１）が入力され、その他端には基準電圧Ｖ_ＲＥＦが入力される。第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の接続点は、第１演算増幅器ＯＡ１の非反転入力端子（＋）と接続される。第３抵抗Ｒ３は、第１演算増幅器ＯＡ１の出力端子ＯＵＴとその反転入力端子（−）の間に設けられる。第４抵抗Ｒ４の一端には、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第２アナログオーディオ信号Ｓ２の他方（本実施の形態ではＳ２）が入力され、他端は第１演算増幅器ＯＡ１の反転入力端子（−）と接続される。

この出力段２０２によって、第１アナログオーディオ信号Ｓ１から第２アナログオーディオ信号Ｓ２が減算される。

以上がミキサー回路２００の構成である。続いてその動作を説明する。
図４は、図３のミキサー回路２００の動作波形図である。図４には上から順に、電源電圧Ｖ_ＤＤ、第１デジタルオーディオ信号Ｄ１、第２デジタルオーディオ信号Ｄ２、第３デジタルオーディオ信号Ｄ３、第１アナログオーディオ信号Ｓ１、第２アナログオーディオ信号Ｓ２、出力信号Ｓ_ＯＵＴが示される。ここでは理解の容易と説明の簡潔化のため、第１デジタルオーディオ信号Ｄ１と第２デジタルオーディオ信号Ｄ２が同じ波形を有するものとする。

たとえば電源電圧Ｖ_ＤＤにノイズＮが発生したとする。このノイズＮが第１Ｄ／Ａコンバータ１４ｍ、第２Ｄ／Ａコンバータ１４ｓに混入すると、それぞれの出力である第１アナログオーディオ信号Ｓ１、第２アナログオーディオ信号Ｓ２に、同相ノイズＮｍ、Ｎｓとして現れる。

出力段２０２によって、第１アナログオーディオ信号Ｓ１から第２アナログオーディオ信号Ｓ２が減算される。これにより、もとの第１デジタルオーディオ信号Ｄ１と第２デジタルオーディオ信号Ｄ２が同相で加算されることになる。このとき、ノイズ成分Ｎｍ、Ｎｓは逆相で加算されるため、キャンセルすることができる。これにより、ミキサー回路２００のＳ／Ｎ比を改善することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係るミキサー回路２００ａのブロック図である。ミキサー回路２００ａは、図３のミキサー回路２００と同様に、２つのオーディオ信号をミキシングする。ミキサー回路２００ａは、第１Ｄ／Ａコンバータ１４ｍ、第２Ｄ／Ａコンバータ１４ｓ、反転器２０１、出力段２０２ａを備える。
第１Ｄ／Ａコンバータ１４ｍ、第２Ｄ／Ａコンバータ１４ｓ、反転器２０１については第１の実施の形態と同様である。

出力段２０２ａは、反転アンプ２１０および加算回路２２０を含む。反転アンプ２１０は、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第２アナログオーディオ信号Ｓ２の一方（本実施の形態ではＳ２）を反転し、第３アナログオーディオ信号Ｓ３を生成する。加算回路２２０は、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第２アナログオーディオ信号Ｓ２の他方（本実施の形態ではＳ１）と第３アナログオーディオ信号Ｓ３を加算する。

加算回路２２０は、反転型の加算回路２２０である。加算回路２２０は、第２演算増幅器ＯＡ２、第５抵抗Ｒ５〜第７抵抗Ｒ７を備える。第２演算増幅器ＯＡ２の非反転入力端子（＋）には基準電圧Ｖ_ＲＥＦが入力される。第５抵抗Ｒ５の一端には第１アナログオーディオ信号Ｓ１が入力され、他端は第２演算増幅器ＯＡ２の反転入力端子（−）と接続される。第６抵抗Ｒ６の一端には第３アナログオーディオ信号Ｓ３が入力され、他端は第２演算増幅器ＯＡ２の反転入力端子（−）と接続される。第７抵抗Ｒ７は、第２演算増幅器ＯＡ２の出力端子ＯＵＴとその反転入力端子（−）の間に設けられる。

この加算回路２２０によって、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第２アナログオーディオ信号Ｓ２を加算できる。

反転アンプ２１０は、第３演算増幅器ＯＡ３、第８抵抗Ｒ８、第９抵抗Ｒ９を備える。第３演算増幅器ＯＡ３の非反転入力端子（＋）には基準電圧Ｖ_ＲＥＦが入力される。第８抵抗Ｒ８の一端には第２アナログオーディオ信号Ｓ２が入力され、他端は第３演算増幅器ＯＡ３の反転入力端子（−）と接続される。第９抵抗Ｒ９は、第３演算増幅器ＯＡ３の出力端子ＯＵＴとその反転入力端子（−）の間に設けられる。

以上がミキサー回路２００ａの構成である。続いてその動作を説明する。
図６は、図５のミキサー回路２００ａの動作波形図である。図６には上から順に、電源電圧Ｖ_ＤＤ、第１デジタルオーディオ信号Ｄ１、第２デジタルオーディオ信号Ｄ２、第３デジタルオーディオ信号Ｄ３、第１アナログオーディオ信号Ｓ１、第２アナログオーディオ信号Ｓ２、第３アナログオーディオ信号Ｓ３、出力信号Ｓ_ＯＵＴが示される。ここでは理解の容易と説明の簡潔化のため、第１デジタルオーディオ信号Ｄ１と第２デジタルオーディオ信号Ｄ２が同じ波形を有するものとする。

電源電圧Ｖ_ＤＤにノイズＮが発生したとする。このノイズＮが第１Ｄ／Ａコンバータ１４ｍ、第２Ｄ／Ａコンバータ１４ｓに混入すると、それぞれの出力である第１アナログオーディオ信号Ｓ１、第２アナログオーディオ信号Ｓ２に、同相ノイズＮｍ、Ｎｓとして現れる。第３アナログオーディオ信号Ｓ３に含まれるノイズ成分＃Ｎｓは、ノイズＮｍと逆相になる。

出力段２０２ａによって、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第３アナログオーディオ信号Ｓ３が加算され、反転増幅される。これにより、もとの第１デジタルオーディオ信号Ｄ１と第２デジタルオーディオ信号Ｄ２が同相で加算されることになる。このとき、逆相のノイズ成分Ｎｍと＃Ｎｓが加算されるため、キャンセルすることができる。これにより、ミキサー回路２００ａのＳ／Ｎ比を改善することができる。

（技術的思想）
第１の実施の形態および第２の実施の形態から、ミキサー回路のＳ／Ｎ比を改善可能な以下の技術的思想を導くことができる。ミキサー回路２００は、少なくとも、第１Ｄ／Ａコンバータ１４ｍと、第２Ｄ／Ａコンバータ１４ｓと、出力段２０２を備える。第１Ｄ／Ａコンバータ１４ｍにおいて、第１アナログオーディオ信号Ｓ１に第１ノイズ成分Ｎｍが重畳され、第２Ｄ／Ａコンバータ１４ｓにおいて、第２アナログオーディオ信号Ｓ２に第１ノイズ成分Ｎｍと同相の第２ノイズ成分Ｎｓが重畳される。ミキサー回路２００は、（i）出力段２０２の出力信号Ｓ_ＯＵＴに含まれる第１オーディオ信号と第２オーディオ信号が同一極性となり、（ii）出力段２０２の出力信号に含まれる第１ノイズ成分Ｎｓと第２ノイズ成分Ｎｍが逆極性となるように構成される。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（第１変形例）
第１の実施の形態（図３）のミキサー回路２００において、第１抵抗Ｒ１側に第２アナログオーディオ信号Ｓ２を入力し、第４抵抗Ｒ４側に第１アナログオーディオ信号Ｓ１を入力してもよい。言い換えれば、出力段２０２は、第１アナログオーディオ信号Ｓ１と第２アナログオーディオ信号Ｓ２の一方Ｓ２から他方Ｓ１を減算するよう構成されてもよい。

（第２変形例）
また第２の実施の形態（図５）のミキサー回路２００ａにおいて反転アンプ２１０は、第１アナログオーディオ信号Ｓ１を反転して、第３アナログオーディオ信号Ｓ３を生成してもよい。この場合、加算回路２２０は、第２アナログオーディオ信号Ｓ２と第３アナログオーディオ信号Ｓ３を加算すればよい。

（第３変形例）
実施の形態では、ミキシングされる２つのオーディオ信号が、いずれも音声情報を含む場合を説明したが本発明はそれには限定されない。すなわち、ひとつのデジタルオーディオ信号のみを再生する場合であっても、ミキシング機能を有効にしておき、一方の経路に再生したいデジタルオーディオ信号を、もう一方の経路に、情報を含まないつまり無音のデジタルオーディオ信号を入力することで、Ｄ／Ａコンバータ１４で生ずるノイズ成分を好適にキャンセルすることができる。

（第４変形例）
実施の形態では、オーディオ信号がシングルエンド形式であるものとして説明したが、本発明は差動形式のオーディオ信号にも適用可能である。

（用途）
続いてミキサー回路２００の具体的な用途を説明する。図７は、ミキサー回路２００を備えるオーディオシステム５００のブロック図である。図７では、理解の容易化のため、オーディオ信号をモノラルとして示すが、実際には各オーディオ信号はステレオであり、あるいはマルチチャンネルでありうる。また各オーディオ信号は、シングルエンド信号であってもよいし差動信号であってもよい。オーディオシステム５００は、音源２、オーディオ信号処理回路１００、パワーアンプ８、電気音響変換素子９を備える。

音源２は、ＣＤプレイヤ、ラジオチューナ、ポータブルオーディオデバイスなどであり、アナログまたはデジタルのオーディオ信号を生成する。

オーディオ信号処理回路１００は、音源２からのオーディオ信号を受け、さまざまな信号処理を行う。パワーアンプ８は、オーディオ信号処理回路１００の出力信号を増幅し、電気音響変換素子９を駆動する。電気音響変換素子９はスピーカやヘッドホンである。

オーディオ信号処理回路１００は、ひとつの半導体基板に一体集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）であり、複数の入力端子を有する。デジタル入力端子ＤＩＮには、ＣＤプレイヤやＤＶＤプレイヤからのデジタルオーディオ信号が入力される。アナログ入力端子ＡＩＮには、アナログオーディオ信号が入力される。

オーディオ信号処理回路１００は、Ａ／Ｄコンバータ１０、入力セレクタ１０２、アンプ１０４、デジタルシグナルプロセッサ１２、ミキサー回路２００、アンプ１０６、ポストフィルタ１０８、アナログボリウム回路１１０を備える。

入力セレクタ１０２は、複数のアナログオーディオ信号からひとつを選択する。アンプ１０４は、入力セレクタ１０２の出力信号を、Ａ／Ｄコンバータ１０の入力電圧レンジに適合するように増幅する。

Ａ／Ｄコンバータ１０は、入力セレクタ１０２の出力信号をデジタルオーディオ信号に変換し、デジタルシグナルプロセッサ１２に出力する。デジタル入力端子ＤＩＮに入力されるデジタルオーディオ信号はデジタルシグナルプロセッサ１２に直接入力される。

デジタルシグナルプロセッサ１２は、入力されたデジタルのオーディオ信号にさまざまな信号処理を施す。デジタルシグナルプロセッサ１２の信号処理は特に限定されないが、たとえば、デジタルボリウム回路、マルチバンドイコライザ、ラウドネス回路、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バスブースト回路等を備えてもよい。

デジタルシグナルプロセッサ１２は、メインのデジタルオーディオ信号Ｄ１に加えて、サブのデジタルオーディオ信号Ｄ２を出力する。たとえばメインのデジタルオーディオ信号Ｄ１は、ＣＤプレイヤやテレビの音声であり、サブのデジタルオーディオ信号Ｄ２は、ナビゲーションの音声案内である。ミキサー回路２００の構成および動作は上述した通りである。

なおミキサー回路２００のＤ／Ａコンバータ１４と出力段２０２の間には、アンプ１０６、ポストフィルタ１０８、アナログボリウム回路１１０が挿入される。アンプ１０６ｍは、Ｄ／Ａコンバータ１４の出力信号を増幅する。ポストフィルタ１０８はＤ／Ａコンバータ１４の出力をフィルタリングするローパスフィルタである。アナログボリウム回路１１０は、ポストフィルタ１０８の出力信号に、ボリウム設定値に応じたゲインを乗ずる。

出力段２０２は、アナログボリウム回路１１０ｍ、１１０ｓの出力を受け、それらを加算もしくは減算する。

このオーディオシステム５００において、アナログボリウム回路１１０ｍ、１１０ｓのボリウム設定値、つまりゲインは個別に設定可能である。ゲインに大きな差が存在すると、ノイズの効果は低下しうるが、現実的に使用されるボリウム設定値においては、十分な効果が得られる。

図８は、車載用オーディオ装置の斜視図である。オーディオ信号処理回路１００およびパワーアンプ８は、オーディオヘッドユニット３００としてひとつの筐体に内蔵される。スピーカ９は、フロントドア、リアドアなどに埋め込まれる。オーディオヘッドユニット３００には、ＣＤプレイヤやＤＶＤプレイヤからのオーディオ信号が入力される。

オーディオシステム５００は、車載用オーディオ装置のみでなく、家庭用のホームオーディオシステムのオーディオコンポーネント装置に利用することもできる。あるいはオーディオシステム５００は、テレビ、デスクトップＰＣ、ノートＰＣ、タブレットＰＣ、携帯電話端末、デジタルカメラ、ポータブルオーディオプレイヤなどの電子機器に搭載することもできる。

図９（ａ）〜（ｃ）は、電子機器、オーディオコンポーネント装置の外観図である。図９（ａ）は電子機器の一例であるディスプレイ装置６００である。ディスプレイ装置６００は、筐体６０２、スピーカ９を備える。オーディオ信号処理回路１００は筐体に内蔵され、スピーカ９を駆動する。

図９（ｂ）はオーディオコンポ７００である。オーディオコンポ７００は、筐体７０２、スピーカ９を備える。オーディオ信号処理回路１００は筐体７０２に内蔵され、スピーカ９を駆動する。

図９（ｃ）は電子機器の一例である小型情報端末８００である。小型情報端末８００は、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレットＰＣ（Personal Computer）、オーディオプレイヤなどである。小型情報端末８００は、筐体８０２、スピーカ９、ディスプレイ８０４を備える。オーディオ信号処理回路１００は筐体８０２に内蔵され、スピーカ９を駆動する。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…オーディオシステム、２…音源、８…パワーアンプ、９…電気音響変換素子、１００…オーディオ信号処理回路、１０…Ａ／Ｄコンバータ、１２…デジタルシグナルプロセッサ、１４…Ｄ／Ａコンバータ、２００…ミキサー回路、１４ｍ…第１Ｄ／Ａコンバータ、１４ｓ…第２Ｄ／Ａコンバータ、２０１…反転器、２０２…出力段、２０４…分圧回路、２１０…反転アンプ、２２０…加算回路、５００…オーディオシステム、１０２…入力セレクタ、１０４，１０６…アンプ、１０８…ポストフィルタ、１１０…アナログボリウム回路、ＯＡ１…第１演算増幅器、ＯＡ２…第２演算増幅器、ＯＡ３…第３演算増幅器、Ｒ１…第１抵抗、Ｒ２…第２抵抗、Ｒ３…第３抵抗、Ｒ４…第４抵抗、Ｒ５…第５抵抗、Ｒ６…第６抵抗、Ｒ７…第７抵抗、Ｒ８…第８抵抗、Ｒ９…第９抵抗、Ｓ１…第１アナログオーディオ信号、Ｓ２…第２アナログオーディオ信号、Ｓ３…第３アナログオーディオ信号、Ｄ１…第１デジタルオーディオ信号、Ｄ２…第２デジタルオーディオ信号、Ｄ３…第３デジタルオーディオ信号。

Claims (19)

1. ２つのオーディオ信号をミキシングするミキサー回路であって、
   第１デジタルオーディオ信号を第１アナログオーディオ信号に変換する第１Ｄ／Ａコンバータと、
   第２デジタルオーディオ信号の極性を反転し、第３デジタルオーディオ信号を生成する反転器と、
   前記第３デジタルオーディオ信号を第２アナログオーディオ信号に変換する第２Ｄ／Ａコンバータと、
   前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号を逆極性で加算する出力段と、
   を備えることを特徴とするミキサー回路。
2. 前記出力段は、前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の一方から他方を減算する減算回路を含むことを特徴とする請求項１に記載のミキサー回路。
3. 前記減算回路は、非反転型の減算回路であることを特徴とする請求項２に記載のミキサー回路。
4. 前記減算回路は、
   第１演算増幅器と、
   直列に接続された第１抵抗および第２抵抗を含み、その一端に前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の一方を受け、その他端に基準電圧を受け、前記第１抵抗と前記第２抵抗の接続点が前記第１演算増幅器の非反転入力端子と接続される分圧回路と、
   前記第１演算増幅器の出力端子とその反転入力端子の間に設けられた第３抵抗と、
   一端に前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の他方が入力され、他端が前記第１演算増幅器の反転入力端子と接続された第４抵抗と、
   を含むことを特徴とする請求項２または３に記載のミキサー回路。
5. 前記出力段は、
   前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の一方を反転し、第３アナログオーディオ信号を生成する反転アンプと、
   前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の他方と前記第３アナログオーディオ信号を加算する加算回路と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のミキサー回路。
6. 前記加算回路は、反転型の加算回路であることを特徴とする請求項５に記載のミキサー回路。
7. 前記加算回路は、
   非反転入力端子に基準電圧が入力された第２演算増幅器と、
   一端に前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の前記他方が入力され、他端が前記第２演算増幅器の反転入力端子と接続された第５抵抗と、
   一端に前記第３アナログオーディオ信号が入力され、他端が前記第２演算増幅器の反転入力端子と接続された第６抵抗と、
   前記第２演算増幅器の出力端子とその反転入力端子の間に設けられた第７抵抗と、
   を含むことを特徴とする請求項５または６に記載のミキサー回路。
8. 前記反転アンプは、
   非反転入力端子に前記基準電圧が入力された第３演算増幅器と、
   一端に前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の前記一方が入力され、他端が前記第３演算増幅器の反転入力端子と接続された第８抵抗と、
   前記第３演算増幅器の出力端子とその反転入力端子の間に設けられた第９抵抗と、
   を含むことを特徴とする請求項７に記載のミキサー回路。
9. ２つのオーディオ信号をミキシングするミキサー回路であって、
   第１デジタルオーディオ信号を第１アナログオーディオ信号に変換する第１Ｄ／Ａコンバータと、
   第２デジタルオーディオ信号を第２アナログオーディオ信号に変換する第２Ｄ／Ａコンバータと、
   前記第１アナログオーディオ信号および前記第２アナログオーディオ信号を加算もしくは減算する出力段と、
   を備え、
   前記第１Ｄ／Ａコンバータにおいて、前記第１アナログオーディオ信号に第１ノイズ成分が重畳され、前記第２Ｄ／Ａコンバータにおいて、前記第２アナログオーディオ信号に前記第１ノイズ成分と同相の第２ノイズ成分が重畳され、
   前記ミキサー回路は、（i）前記出力段の出力信号に含まれる第１オーディオ信号と第２オーディオ信号が同一極性となり、（ii）前記出力段の出力信号に含まれる第１ノイズ成分と第２ノイズ成分が逆極性となるように構成されることを特徴とするミキサー回路。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のミキサー回路を備えることを特徴とするオーディオ信号処理回路。
11. 入力された複数のデジタルオーディオ信号それぞれにデジタル信号処理を施し、前記第１デジタルオーディオ信号、前記第２デジタルオーディオ信号として前記ミキサー回路に出力するデジタルシグナルプロセッサ
    をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のオーディオ信号処理回路。
12. 前記ミキサー回路の前記第１Ｄ／Ａコンバータの後段に設けられ、前記第１アナログオーディオ信号にボリウム設定値に応じたゲインを乗算する第１アナログボリウム回路と、
    前記ミキサー回路の前記第２Ｄ／Ａコンバータの後段に設けられ、前記第２アナログオーディオ信号にボリウム設定値に応じたゲインを乗算する第２アナログボリウム回路と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のオーディオ信号処理回路。
13. ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路。
14. 請求項１０から１３のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路を備えることを特徴とする車載用オーディオ装置。
15. 請求項１０から１３のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路を備えることを特徴とする電子機器。
16. 請求項１０から１３のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路を備えることを特徴とするオーディオコンポーネント装置。
17. ２つのオーディオ信号をミキシングする方法であって、
    第１Ｄ／Ａコンバータが第１デジタルオーディオ信号を第１アナログオーディオ信号に変換するステップと、
    第２デジタルオーディオ信号の極性を反転し、第３デジタルオーディオ信号を生成するステップと、
    第２Ｄ／Ａコンバータが前記第３デジタルオーディオ信号を第２アナログオーディオ信号に変換するステップと、
    前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号を逆極性で加算するステップと、
    を備えることを特徴とする方法。
18. 前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号を逆極性で加算するステップは、前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の一方から他方を減算することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号を逆極性で加算するステップは、
    前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の一方を反転し、第３アナログオーディオ信号を生成するステップと、
    前記第１アナログオーディオ信号と前記第２アナログオーディオ信号の他方と前記第３アナログオーディオ信号を加算するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。

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