JP2019201304A

JP2019201304A - オーディオ信号の反射電流防止回路

Info

Publication number: JP2019201304A
Application number: JP2018094296A
Authority: JP
Inventors: 上條雄二; Yuji Kamijo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2019-11-21

Abstract

【課題】CDプレーヤー等は低インピーダンス出力、その受け側の音量調整するアンプ等は高インピーダンス入力であるが、低インピーダンス側へ反射電流を生じ、音質の歪み感をもたらしやすい。【解決手段】反射電流が音の歪み感をもたらす原因は、入力部R2に反射電流3が通る為である。そこで、音声信号に影響なく反射電流が入力部を通りにくい回路を設ける。その回路形成は、トランスコイルL1、L2と抵抗器R3により形成する。音声信号は、トランスコイルの中間端子5から入力することによる差動接続により相互作用でインダクタンスが打ち消されるため、音声信号は周波数特性に影響なく出力可能である。反射電流3は、R2,R3を通ろうとしてもL1、L2の両端に生じる自己インダクタンスによって電流発生を抑えられる。【選択図】図２

Description

オーディオ機器におけるCDプレーヤー等の音楽ソース出力側と、その入力側のボリュームやプリアンプの間では、低インピーダンス出力、高インピーダンス入力とすることで、適合性や音質に都合が良く一般的である。
しかし、低インピーダンス出力、高インピーダンス入力の間で音声信号伝送で生じる反射電流によるノイズが音質に影響するため、高インピーダンスは限定され、適合性や音質の向上を阻む要因となる。

低インピーダンス出力で高インピーダンス入力は、音量調整や音声出力の分配が小電流で扱えるため、電力損失が小さく音声信号の電圧低下の影響が殆ど無く伝送されやすい利点がある。

高インピーダンス入力側での音質改善の一般的対策として、高インピーダンス受けとなるボリュームの高品質化や接点の無い電子ボリュームまたは、バッファアンプによる音質改善がある。

低インピーダンス出力、高インピーダンス入力の間の反射電流の対策については、高インピーダンスの上限を低めにするに止まる。
しかし、なるべく高インピーダンス入力で受けた方が小電流で対応できるため回路の負担やボリューム接点の電流を少なくでき音質に有利である。

その他、低インピーダンス出力、高インピーダンス入力はアンプとスピーカーでも発生し、低音共振と高域でのボイスコイルのインピーダンス上昇に対応できる手段として差動接続トランス回路がある。

特願2014-137313

低インピーダンス出力から高インピーダンス入力に伝送する音声信号が、低インピーダンス側へ反射電流を生じ、音質の歪み感をもたらしやすい。
その歪み感を緩和するには、必要以上に入力インピーダンスを上げずに20kΩ程度が一般的であるが、抜本的対策とは言えない。

また、入力インピーダンスが高い方が、前段の回路電力負担や電源リップルを小さくできるため、入力インピーダンス50kΩ〜100kΩの機器の存在意義も高音質や効率的に有用である。

反射電流が音の歪み感をもたらす原因は、入力部R2に反射電流が通る為である。
そこで、音声信号に影響なく反射電流が入力部を通りにくい反射電流防止回路を設ける。
その回路形成は、トランスコイルL1、L2と抵抗器R3により形成する。

音声信号は、トランスコイルL1,L2同巻き方向の中間端子5から入力し、L1,L2は逆向き電流となる。
そのような差動接続による相互作用でインダクタンスが打ち消されるため、音声信号は周波数特性に影響せず出力可能である。

反射電流3は、高インピーダンス入力R2および抵抗器R3を通ろうとするがL1、L2の両端に生じる自己インダクタンスによって反射電流が抑えられる。

ボリュームR2の減衰前の音声信号に最も反射電流が生じるので、ここでの対策が効果的である。
音楽ソース出力R1からの信号は、トランスコイルL1,L2,R3,R2で形成される高インピーダンス回路で受けるが、差動接続のコイルは周波数特性に影響なく音声信号を出力できる。

反射電流3に対しては、L1,L2は１つのコイルとしてのインダクタンスが生じ、反射電流が通過しにくい。
このような反射電流防止回路4により歪み感の少ない音質が確保できる。

また、L1,L2巻き数比およびR3抵抗値の設定により、入力インピーダンスR2の適合度が広くでき10kΩ〜100kΩ対応としても平坦な周波数特性が維持され、音量や音質に影響しにくい。

実施の形態における低インピーダンス出力機器と高インピーダンス入力機器の間の反射電流を示す概念図。実施の形態における低インピーダンス出力機器と高インピーダンス入力機器の間の反射電流防止回路を示す。一実施例における低インピーダンス出力機器と高インピーダンス入力機器の間の反射電流防止回路を示す。

図1に示すように、低インピーダンス出力R1から高インピーダンス入力R2で音声信号を受けてから、信号レベル調整をボリュームで行うので、減衰前での反射電流防止が効果的である。

図2に示す反射電流防止回路4におけるL1,L2は既存の小型100V用EIコア電源トランスでも適応できる。
トランス容量は小さ過ぎると周波数特性に影響がでるので大きくても良いが、基板用1.5VA程度、巻き線比1:1〜10:1程度でも利用できる。

一般に、CDプレーヤーの出力インピーダンス150Ω、入力側10KΩ以上推奨でプリアンプの入力インピーダンス20KΩ程度が一般的と思われる。

反射電流防止回路4への音声電流は、トランスコイル中間端子から入力されL1,L2は逆向き電流となる差動接続の為、コイルインダクタンスは打ち消されインピーダンスが生じにくく周波数特性に影響がでにくい。

入力インピーダンスR2の20kΩに対応することにおいて、R3抵抗値を増す程、L1の電流が減り、L2のインピーダンスが生じ周波数特性に変化が現れるため、R2を超えないR3の抵抗値が良好である。

入力インピーダンスR2が高い方が、R3の抵抗値を上げられCDプレーヤーの出力R1の負担が減り音質に有効である。
R3の抵抗値をある程度下げて周波数特性に影響しないとしても、10KΩ以上推奨を下回ると消費電力が増し過ぎ、出力側R1の回路の負担や電源リップルを増すことによる音質低下要因を増すことになる。

R3の抵抗値をなるべく上げた方が良いので、その方法として、トランスコイルL1の巻き数を多くすることでR3の抵抗値を上げることができ、L2にインピーダンスを生じさせずに済み、周波数特性に影響しない設定も可能である。

図3の実施例は、反射電流防止回路以後のプリアンプ等の入力インピーダンスが低くても、CDプレーヤー等の出力の負担を抑えられる回路であり、プリアンプ等の入力インピーダンス10kΩ〜100kΩの範囲であっても周波数特性や音質、音量を良好に設定可能である。

R3の抵抗値を上げることで反射電流防止回路の入力インピーダンスを上げられるが、L1の出力電流も減り平坦な周波数特性が維持できなくなるので、R3の抵抗値を上げるに伴いL2の巻き数を多くすることで平坦な周波数特性が維持できる。
100V用電源トランス端子の電圧比で100V:12Vとし、R3抵抗値160kΩとした。

1. オーディオ信号出力機器
2. オーディオ信号入力機器
3. 反射電流方向を示す
4. 反射電流防止回路
5. トランスコイル中間端子
R1. 低インピーダンス出力
R2. 高インピーダンス入力
R3. 抵抗器

Claims

トランスコイル中間端子の両側L1,L2において、オーディオ信号入力を中間端子5とし、出力をL2端子、抵抗器R3をL1端子に接続することによるオーディオ信号の反射電流防止回路。
トランスコイルL1:L2の巻き線比および抵抗器R3の抵抗値の設定によって、低インピーダンス出力に対する高インピーダンス入力の適応性を高める請求項1記載のオーディオ信号の反射電流防止回路。