JPH06204754A

JPH06204754A - 増幅装置

Info

Publication number: JPH06204754A
Application number: JP5247045A
Authority: JP
Inventors: Ian Douglas Jay; イアン・ダグラス・ジェイ; Paul Edward Buck; ポール・エドワード・バック
Original assignee: Delco Electronics LLC
Current assignee: Delco Electronics LLC
Priority date: 1992-10-01
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 1994-07-22
Also published as: EP0590706A1

Abstract

(57)【要約】【目的】増幅システムの動作を制御する改善された装
置を与え、切換え中の過渡ノイズを実質的に最小化し得
るミュート機能をオーディオ増幅システムにおいて提供
する。【構成】ミュート指令（１８）の受取りと同時にシス
テムのダイナミック出力が低減され、その後ダミー入力
信号（１２）がシステム出力（２２）に接続され、オー
ディオ入力信号（１０）がシステム出力から遮断されて
演奏モードからミュート・モードへの平滑な遷移を提供
して、遷移状態の間の過渡ノイズを最小限に抑える、シ
ステムの出力に接続されるオーディオ入力信号を常に維
持するオーディオ・システムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、増幅システムの動作の
制御法および増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ミュート（弱音）機能を備えた典型的な
オーディオ・システムが図１に示される。図示されたシ
ステムにおいて、ミュート動作は、出力増幅器２０の入
力を信号入力段１４とダミー入力段１２との間に切換え
ることにより行われる。増幅器がミュート・モードにあ
る時、信号が出力へ送られないように信号入力段１４が
不動作状態にされる間、ダミー入力段１２は動作状態に
される。増幅器が演奏モードにある時、ダミー入力段１
２が不動作状態にされ音響信号が出力へ送られる間、信
号入力段１４は動作状態にされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ミュート・モードから
演奏モードへの遷移、および演奏モードからミュート・
モードへの遷移は、論理回路１７を介して接続された線
１８における指令に応答して２つの異なる入力段１２お
よび１４間の切換えスイッチ回路１６により行われる。
入力信号の瞬時振幅とミュート／演奏遷移指令との間に
補正がない増幅器においては、ミュートから演奏状態へ
の遷移が生じる時に入力信号は非ゼロ・レベルにあり得
る。遷移点における非ゼロ入力電圧は、出力電圧におけ
る急激な変化により増幅器の出力に「ポップ」を生じ
る。高い入力振幅におけるミュート・モードから演奏モ
ードへの切換え時に、「ポップ」は増幅器のスルーレー
トが許す速さでゼロ出力からクリッピング状態への変化
により生じる。同じ効果は、演奏モードからミュート・
モードへの遷移中に生じる。

【０００４】図２に示されるシステムは、ゼロ交差検出
器１９を用いて入力信号の瞬時振幅とミュートから演奏
への遷移の瞬間との間の補正を加える。ゼロ交差検出器
１９が瞬時入力信号がゼロ・レベルにあることを検出す
ると、ミュートから演奏への遷移はスイッチ回路１６の
動作により生じ得る。これは、オーディオ増幅器の出力
における「ポップ」を低減する。しかし、入力信号がゼ
ロ付近の範囲内にある時をゼロ交差検出器が検出するた
め、「ポップ」は依然としてゼロ交差検出器の検出窓に
より規定されるレベルでオーディオ増幅器の出力に生じ
る。

【０００５】本発明は、増幅システムの動作を制御する
改善された方法と改善された増幅装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の一特徴によれ
ば、特許請求の範囲の項１に記載される如き増幅システ
ムの動作を制御する方法が提供される。本発明の別の特
徴によれば、特許請求の範囲の項５に規定される如き増
幅装置が提供される。オーディオ・システムの出力増幅
器のダイナミック・レンジ低減を用いることにより、切
換え中の過渡ノイズを実質的に最小化し得るミュート機
能をオーディオ増幅システムにおいて提供することがで
きる。ミュート回路におけるゼロ交差検出の必要が除か
れることが望ましい。

【０００７】望ましい実施態様において、演奏からミュ
ートへの切換え信号が受取られると、出力増幅器のダイ
ナミック・レンジは全ダイナミック・レンジから無視し
得るダイナミック・レンジへ低減される。この遷移は、
小さいけれどもゼロでない時間に起生し、出力信号の急
速なフェード・アウトを生じる。出力信号の急速なフェ
ード・アウトの直後に、出力増幅器に対する入力が信号
入力段からダミー入力段へ切換えられて、遷移の間に生
じ得る出力信号における最大変化を制限し、かつミュー
トから演奏への切換えと関連する過渡ノイズを有効に最
小化する。

【０００８】信号がミュート・モードと演奏モード間の
切換えのため受取られると、出力増幅器のダイナミック
・レンジは最小レベルに維持される。出力増幅器への入
力は、ダミー入力段から信号入力段へ切換えられる。そ
の時、出力増幅器のダイナミック・レンジは無視し得る
レンジから完全レンジへ連続勾配を呈して、ダミー入力
段と信号入力段間の切換えの直後に出力信号の急速なフ
ェード・インを生じる。

【０００９】別の実施態様においては、ダミー入力段
と、オーディオ入力信号を受取る信号入力段と、一方が
ダミー入力段と他方が信号入力段と接続された２つの入
力を持つスイッチ回路とからなるオーディオ増幅器が提
供される。このスイッチ回路は、ダミー入力段の切換え
出力への接続と、信号入力段の切換え出力への接続との
間で有効に切換わる。ダイナミック・レンジ・コントロ
ーラを含む出力増幅器は、スイッチ回路の出力に接続さ
れる。ランプおよびタイミング回路は、ミュート指令に
応答して出力増幅器のダイナミック・レンジ制御を低下
させ、次いでダミー入力段を出力増幅器に接続しかつ出
力増幅器から信号入力段を絶縁するようスイッチ回路を
制御する。本発明の一実施態様について、添付図面に関
して以下に例示としてのみ記述する。

【００１０】

【実施例】図３において、ラジオにおけるミュート機能
を操作する方法の実施例は、ステップ２４においてミュ
ート信号を待機し、ステップ２６においてミュート信号
の受取りと同時に、勾配状に出力増幅器のダイナミック
出力を最小量即ちゼロに調整するステップを含む。ステ
ップ２８は、信号の流れを切換え、信号入力段を出力増
幅器から絶縁し、ダミー入力段を出力増幅器に接続し
て、ダミー入力信号を出力増幅器へ送ってシステムをミ
ュートするようにする。

【００１１】増幅器がミュート・モードにある時、本シ
ステムは、ステップ３０においてミュート・モードを遮
断する演奏信号を待機する。ミュート・モードが遮断さ
れるべきことを示す演奏信号が一旦受取られると、ステ
ップ３２が信号の流れを切換えてダミー入力段を出力増
幅器から絶縁し、かつ信号入力段を出力増幅器に接続し
て、信号を信号入力段から出力増幅器へ送るようにす
る。入力段からの信号が出力増幅器に接続された後、ス
テップ３４は勾配状に全振幅まで出力増幅器のダイナミ
ック出力を増加させ、システムに対して正常な演奏モー
ドを結果として生じる。

【００１２】図４において、図示された装置の実施例
は、処理されて線２２でシステムから出力されるべきオ
ーディオ信号を表わす線１０における入力信号に接続さ
れる。線１０における信号は信号入力段１４に入り、こ
の入力段はスイッチ回路１６の１つの入力に接続されて
いる。スイッチ回路１６の第２の入力はダミー入力段１
２に接続され、この入力段はオーディオ信号を生じずミ
ュート・モードの間システムを沈黙させる。スイッチ回
路１６は制御回路３６により制御され、この制御回路
は、第１のモードにおいて信号入力段がスイッチ回路１
６の出力と接続され、第２のモードにおいてダミー入力
段がスイッチ回路１６の出力に接続されるように、スイ
ッチ回路１６の切換えを制御する。

【００１３】スイッチ回路１６は、例えば、位相外で動
作する２つの送信ゲートを含む。演奏モードにおいて
は、第１の送信ゲートは信号入力段１４を増幅器２０に
接続し、第２の送信ゲートはダミー入力段１２を出力増
幅器２０から絶縁する。反対に、ミュート・モードにお
いては、第２の送信ゲートはダミー入力段１２と出力増
幅器２０に接続するが第１の送信ゲートは信号入力段１
４を出力増幅器２０から絶縁する。

【００１４】制御回路３６は下記の如く動作する。線１
８は、ミュート／演奏制御線であり、典型的にはマイク
ロプロセッサ・コントローラであるシステム・コントロ
ーラ（図示せず）により制御される。線３８は、出力増
幅器２０に対するダイナミック・レンジ制御線である。
出力増幅器２０としての使用に適する多くの出力増幅器
が、予め定めたレベルにバイアスされる時、出力増幅器
の最大ダイナミック・レンジ出力をこの予め定めたレベ
ルに制限する制御ノードを含む（例えば、存在する幾つ
かの増幅回路は、過熱温度が上昇するに伴い、出力増幅
器の振動を低減する制御ノードを有する。高すぎる温度
に達するならば、出力の振動はゼロまで低減され
る。）。線３８は、増幅器２０の出力のダイナミック・
レンジを制御するノードに接続され、線３８における信
号レベルが出力増幅器２０のダイナミック・レンジを制
御する。

【００１５】システムが演奏モードにある時、線３８
は、出力増幅器２０の正常な演奏のダイナミック・レン
ジ・レベルを最大化するようセットされる。例えば、典
型的な車両のオーディオ・システムでは、オーディオ信
号は供給値の半分、即ち略々７ボルトのＡＣ接地を持
ち、ゼロと供給電圧、即ち０〜１４ボルト間で最大ダイ
ナミック振動を有する。

【００１６】ミュート信号が線１８で受取られると、制
御回路３６は最初に線３８上の信号を低減（降下）させ
て増幅器２０の出力におけるＡＣ接地を強制する。線３
８における信号が低下すると、増幅器２０からの信号出
力の振動即ちダイナミック・レンジが低減され、最後に
は実質的にゼロになる。

【００１７】制御回路３６が線３８における信号を低減
した後、この回路はスイッチ回路１６に対して切換え制
御信号を出力し、この回路がこれに応答して信号入力段
１４を増幅器２０から遮断し、かつダミー入力段１２を
増幅器２０に接続して線２２に減衰された出力を提供す
る。ミュート・モードの間、制御回路３６は線３８にお
ける信号を維持して増幅器２０の出力をＡＣ接地に強制
する。

【００１８】ミュート・モードから演奏モードへ戻すた
めには、制御回路３６は、増幅器出力をＡＣ接地に維持
しながらスイッチ回路１６を制御してダミー入力段１２
を出力増幅器２０から遮断しかつ信号入力段１４を出力
増幅器２０に接続する。制御回路３６は、次に、線３８
における信号を増幅器２０に対する最大所要ダイナミッ
ク・レンジ設定に増大させて、線２２におけるオーディ
オ出力信号のミュートから全出力状態への過渡的な増加
を生じ、ミュートおよび演奏モード間の遷移と関連する
「ポップ」即ち不快な音の可能性を実質的に除去する。

【００１９】制御回路３６は、以下に述べる諸機能を実
行するため、アナログ回路、ディジタルおよびアナログ
回路の組合わせ、あるいはマイクロプロセッサ制御とア
ナログ回路の組合わせの形態とすることができる。例え
ば、マイクロプロセッサはランプ・ダウン回路をトリガ
ーし、次いでミュート・モードを生じるためスイッチ回
路１６をトリガーし、また反対に、スイッチ回路１６を
トリガーした後ランプ・アップ回路をトリガーして演奏
モードへ戻るように構成することが可能である。

【００２０】図５において、制御回路３６の一実施例が
示される。演奏モードにおいては、線１８における信号
はトランジスタ６２をオフ状態に維持するハイの状態に
保持される。トランジスタ６２がオフになると、電流ソ
ース６４がトランジスタ８２、８４および８６を順方向
バイアスし、これがトランジスタ６６、６８および７
０、７２により形成される電流ミラーをオンにする。電
流ミラーは、抵抗８８、９２を介してトランジスタ９
４、９６により形成される電流ソースから駆動される。

【００２１】トランジスタ７２がオンになると、抵抗９
８により常にオフに保持されたトランジスタ１００が順
方向バイアスされて、抵抗１０８を介してトランジスタ
１１０のベースをローの状態にプルし、この場合電流ソ
ース１０２からの電流がグラウンドへ切換えられる。こ
の場合、トランジスタ１１０はオフとなり、送信ゲート
１２２をオンに維持して信号入力段１４が増幅器２０に
接続されるようにする。（トランジスタ１０４および抵
抗１０６は、トランジスタ１１０のベースに対するバイ
アス要素を形成する。）同様に、トランジスタ８６は、
抵抗９０、９２を介して電流ソース・トランジスタ９
４、９６により駆動されるトランジスタ７４、７６、７
８、８０をオンにする。トランジスタ８０は、抵抗１１
２、１１４、１１６を介してトランジスタ１１８を順方
向バイアスする。この状態では、トランジスタ１１８は
オンとなり送信ゲート１２０をオフに維持し、これがダ
ミー入力信号を出力増幅器２０から絶縁する。

【００２２】トランジスタ７８がオンに維持される間、
これはトランジスタ６０を順方向バイアスし、このトラ
ンジスタがトランジスタ５８を介して電流をミラーし、
このトランジスタが更に電流ソース４６から全電流を引
張る。トランジスタ５８が電流ソース４６から電流を引
張ると、トランジスタ４８が導通状態になることを阻止
され、この状態がトランジスタ５０、５４をオフに維持
する。トランジスタ５０および５４がオフになると、ト
ランジスタ４４がオフとなり、出力増幅器２０を制御す
る線３８がプル・アップ抵抗４０、４２により供給電圧
（１４ボルト）に維持される。

【００２３】線１８におけるミュート制御信号がローに
なると、トランジスタ６２は導通状態となりトランジス
タ８２、８４、８６、およびトランジスタ６６、６８、
７０、７２、７４、７６、７８、８０をオフにする。ト
ランジスタ７８がオフになると、トランジスタ５８およ
び６０がオフとなり、電流ソース４６がトランジスタ４
８の駆動を開始する。トランジスタ４８がトランジスタ
５４を順方向バイアスして抵抗５６に電流を流れさせ、
この電流が抵抗５２を介してトランジスタ５０において
ミラーされる。トランジスタ５０が導通すると、トラン
ジスタ４４がオフ状態から順方向バイアス状態に切換わ
り、線３８における信号を１４ボルトから７ボルトへ低
下させ、更に増幅器２０のダイナミック振動を制限す
る。

【００２４】線３８の電圧レベルは、線１８のリニア関
数である。線１８における信号の低下を生じるため、１
つのＲＣネットワーク（図示せず）がコントローラと線
１８間に接続される。線３８における電圧が低下した
後、トランジスタ１００がオフとなり、この場合トラン
ジスタ１０４が順方向バイアスされて、その時抵抗１０
８を経て順方向バイアスされるトランジスタ１１０のベ
ースに高い電圧を維持し、送信ゲート１２２をオフに
し、信号入力段１４を出力増幅器２０から絶縁する。ほ
とんど同時に、トランジスタ１１８が不動作状態にさ
れ、送信ゲート１２０をオンにしてダミー入力段１２を
出力増幅器２０に接続する。この回路はその時ミュート
・モードにある。

【００２５】図６は、演奏モードからミュート・モード
への遷移状態における線３８における信号と、トランジ
スタ１１０、１１８の両端の電圧を示している。線１３
０は、時間ｔ₁において線３８の電圧がＡＣ接地電圧に
達するまで降下することを示す。線３８の電圧が降下し
た後、線１３４により示されるトランジスタ１１８の両
端の電圧はローからハイになり、送信ゲート１２０をオ
ンにし、ダミー入力段１２を出力増幅器２０に接続す
る。ダミー入力段１２が出力増幅器２０に接続された直
後に、トランジスタ１１０の両端の電圧はハイからロー
となり、送信ゲート１２２をオフにし、信号入力段１４
を出力増幅器２０から遮断する。開ループ増幅回路から
のノイズの多い出力の遷移を避けるために、ダミー入力
段１２および信号入力段１４が共にこの遷移状態にある
短い期間接続されることは重要である。線１３３は線１
８における入力信号を表わし、線１８が２ボルトと３ボ
ルト間の範囲内にある時、線１３０、１３３は共に線１
８、３８における信号レベル間のリニア関係を示す。

【００２６】ミュート・モードから演奏モードへ戻すこ
とが要求される時、増幅器に対する制御装置が線１８を
ハイの状態にし、これがトランジスタ６２をオフにし、
この時電流ソース６４がトランジスタ８２をオンに強制
する。トランジスタ９４、９６は、抵抗９２、８８、９
０を介して、トランジスタ８２、８４、８６を経て電流
を引張り、電流ソース・トランジスタ６６、６８、７
０、７２、７４、７６、７８、８０をオンにする。トラ
ンジスタ８０がオンになると、トランジスタ１１８は順
方向バイアス状態となり、送信ゲート１２０をオフにし
てダミー入力段１２を出力増幅器２０から遮断する。ト
ランジスタ７２がオンになると、トランジスタ１００は
順方向バイアス状態となり、トランジスタ１１０をオフ
に強制し、送信ゲート１２２をオンにし、信号入力段１
４を出力増幅器２０に接続する。

【００２７】次に、トランジスタ７８がオンになると、
トランジスタ６０はオンになり、これがトランジスタ５
８に流れる電流をミラーする。トランジスタ５８は、ト
ランジスタ４８に流れないように電流ソース４６から電
流を引張り、トランジスタ５０、５４、４４がオフにな
るようにする。トランジスタ４４がオフになると、線２
８における入力信号のリニア関数として、抵抗４０、４
２が線３８をプル・アップする。線３８における電圧レ
ベルは供給電圧（１４ボルト）まで上昇して、出力増幅
器２０のダイナミック・レンジを全出力にさせてシステ
ムを演奏モードにする。

【００２８】図７は、ミュート・モードから演奏モード
への遷移中トランジスタ１１０、１１８の両端の線３８
における信号を示す。線１４０は、時間ｔ₁においてハ
イとなるトランジスタ１１０両端における電圧を示し、
送信ゲート１２２をオンにして信号入力段１４を出力増
幅器２０に接続する。線１３８は、送信ゲート１２０を
オフにしかつダミー入力段１２を出力増幅器２０から遮
断する、ローになるトランジスタ１１８の両端の電圧を
示す。線１３６は、線３８における電圧を示し、この電
圧が７ボルトにおけるＡＣ接地から１４ボルトにおける
全レール電圧へ上昇してミュート・モードと演奏モード
間の平滑な遷移状態を生じ、ここで増幅器は全演奏モー
ドへ切換わる。線１３５は、線１８における信号レベル
を示している。

【００２９】図８は、ミュート・モードから演奏モード
へ、および演奏モードからミュート・モードへの遷移の
ための信号レベルを示す。カーブ１４２は、ミュート・
モードから演奏モードへの遷移中に部分１５０で上昇し
演奏モードからミュート・モードへの遷移中に部分１５
２で降下する線１８における信号レベルを表わす。線１
８の信号レベル１４２が上昇するに伴い、出力増幅器２
０のダイナミック出力レンジを示すエンベロープ１４４
が増加し、かつ出力増幅器２０の出力信号１４６のダイ
ナミック・レンジが増加する。同様に、線１８の信号レ
ベル１４２が低下するに伴い、出力増幅器２０のダイナ
ミック・レンジ出力を示すエンベロープ１４４は減少
し、かつ出力増幅器２０からの信号１４６出力のダイナ
ミック・レンジが減少する。信号１４８は、オーディオ
出力信号を表わす。

【００３０】上記の実施例は、信号入力段１４および増
幅器２０を通る唯１つの信号経路を示している。ステレ
オ音響システムにおいては、処理されるオーディオ情報
の２つのチャンネルに対して２つの信号経路が設けられ
る。このような事例では、情報の各チャンネルに１つず
つ２つのスイッチ回路１６と、２つの出力増幅器とがあ
る。図５の回路は、第２のスイッチ回路の制御のために
は、トランジスタ１１０、１１８と並列にトランジスタ
を増設することによってのみ変更されることを必要と
し、この第２の回路は第２のダミー入力段および第２の
出力増幅器と接続されることになる。この第２の出力増
幅器はまた、そのダイナミック・レンジが線３８により
制御されることになる。

【００３１】図５に示される回路の多くは別のマイクロ
コンピュータ制御により置換することもでき、これは信
号のタイミング、増幅器２０のダイナミック出力、およ
び入力信号とダミー信号との間での切換えを制御するこ
とになる。

【００３２】本願が優先順位を主張する米国特許出願第
９５４，９８９号、および本願に添付する要約における
開示を参考のため本文に援用する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ミュート機能を備えた従来技術のオーディオ増
幅器を示す図である。

【図２】ミュート機能を備えた従来技術のオーディオ増
幅器を示す図である。

【図３】ミュート機能を使用する方法の一実施例を示す
フローチャートである。

【図４】オーディオ増幅器の一実施例を示す概略図であ
る。

【図５】図４の装置に対する制御回路の一実施例を示す
回路図である。

【図６】図５の回路に対する制御信号を示すタイミング
図である。

【図７】図５の回路に対する制御信号を示すタイミング
図である。

【図８】図５の回路に対する種々の信号を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０オーディオ入力信号１２ダミー入力段１４信号入力段１６切換えスイッチ回路１７論理回路１８ミュート指令１９ゼロ交差検出器２０出力増幅器３６制御回路４６電流ソース６４電流ソース１０２電流ソース１２０送信ゲート

フロントページの続き (72)発明者ポール・エドワード・バックアメリカ合衆国インディアナ州46979，ロッシアヴィル，ウエスト・100・サウス 3046

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号出力段と出力増幅器とダミー入力段
とを含む増幅システムの動作を制御する方法において、
ミュート信号を受取り、該ミュート信号の受取りと同時
に前記出力増幅器のダイナミック出力を低減させ、該ダ
イナミック出力の低減後に前記ダミー入力段を前記出力
増幅器に接続し、前記信号入力段を前記出力増幅器から
遮断するステップを含む方法。
【請求項２】演奏信号を受取り、該演奏信号の受取り
と同時に前記信号入力段を前記出力増幅器に接続しかつ
前記ダミー入力段を前記出力増幅器から遮断し、前記信
号入力段を前記出力増幅器に接続した後に前記出力増幅
器のダイナミック出力を正常なダイナミック出力まで実
質的に増大するステップを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】前記出力増幅器のダイナミック出力が、
実質的に勾配状に減少および（または）増大される請求
項１または２に記載の方法。
【請求項４】オーディオ増幅システムに対して、ミュ
ート指令の受取りまで前記出力増幅器に接続されたオー
ディオ入力信号を維持するステップを含む請求項１乃至
３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】信号入力段（１０）と、ダミー入力段
（１２）と、出力に選択的に接続可能な第１および第２
の入力を有する制御可能なスイッチ回路（１６）とを設
け、前記第１の入力が前記ダミー入力段に接続され、前
記第２の入力が前記信号入力段に接続され、制御可能な
ダイナミック・レンジを含み、前記スイッチ回路の出力
に接続された出力増幅器（２０）を設け、ミュート信号
および演奏信号を受取る受信手段（１８）、ミュート信
号の受取りと同時に前記出力増幅器のダイナミック・レ
ンジを低減する調整手段、前記ミュート信号の受取りお
よび前記出力増幅器のダイナミック・レンジの低減の後
に、前記ダミー入力段を前記出力増幅器に接続するよ
う、かつ前記信号入力段を前記出力増幅器から遮断する
ように、前記スイッチ回路を制御するスイッチ・コント
ローラを含む制御回路（３６）を設けてなる増幅装置。
【請求項６】前記スイッチ・コントローラが、前記信
号入力段を前記出力増幅器に接続し、かつ前記ダミー入
力段を前記出力増幅器から遮断するように、演奏信号の
受取りと同時に前記スイッチ回路を制御し、前記調整手
段が、演奏信号の受取りと同時に、かつ前記信号入力段
の前記出力増幅器に対する接続の後に、出力増幅器のダ
イナミック・レンジを増大する請求項５記載の増幅装
置。
【請求項７】前記調整手段が、前記出力増幅器のダイ
ナミック・レンジを実質的に勾配状に低減および（また
は）増大する請求項５または６に記載の装置。