特開 2024-44232 電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024044232

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】電子機器

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/42 20060101AFI20240326BHJP

【ＦＩ】

H03F1/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022149642

(22)【出願日】2022-09-21

(71)【出願人】

【識別番号】720009479

【氏名又は名称】オンキヨー株式会社

(72)【発明者】

【氏名】和田 浩

【テーマコード（参考）】

5J500

【Ｆターム（参考）】

5J500AA02

5J500AC61

5J500AC93

5J500AF10

5J500AH25

5J500AH42

5J500AK01

5J500AK12

5J500AK18

5J500AK34

5J500AK47

5J500AK48

5J500AM08

5J500AM21

5J500AM23

5J500AS05

5J500AS15

5J500AT01

(57)【要約】

【課題】周波数特性の悪化を防ぐ手段を提供すること。
【解決手段】回路１０１は、正負電源で動作し、非反転入力端子と反転入力端子とを有する増幅回路１０２と、片電源で動作し、増幅回路１０２によって増幅された信号をＵＳＢインターフェース回路に入力するＡＤＣ入力回路１０３と、片電源で動作し、ＡＤＣ入力回路１０３からの信号が入力される、ＵＳＢインターフェース回路１０４と、ＵＳＢインターフェース回路が動作する片電源の中点電圧を、所定のバイアス電圧に調整する電圧調整回路１０５と、を備える。電圧調整回路１０５は、所定のバイアス電圧として、ＵＳＢインターフェース回路１０４が動作する片電源の中点電圧を、中点電圧に増幅回路１０２のゲインの逆数をかけた電圧に調整し、所定のバイアス電圧は、増幅回路１０２の信号が入力される非反転入力端子とは別の反転入力端子に入力される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正負電源で動作し、非反転入力端子と反転入力端子とを有する増幅回路と、
片電源で動作し、前記増幅回路によって増幅された信号をデジタルインターフェース回路に入力する入力回路と、
片電源で動作し、前記入力回路からの信号が入力される、前記デジタルインターフェース回路と、
前記デジタルインターフェース回路が動作する片電源の中点電圧を、所定のバイアス電圧に調整する電圧調整回路と、を備え、
前記電圧調整回路は、所定のバイアス電圧として、前記中点電圧を、前記中点電圧に前記増幅回路のゲインの逆数をかけた電圧に調整し、
前記所定のバイアス電圧は、前記増幅回路の信号が入力されるいずれかの端子とは別の端子に入力されることを特徴とする電子機器。

【請求項2】

前記電圧調整回路は、
非反転入力端子と、反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、２つの抵抗と、を有し、
一方の前記抵抗は、前記オペアンプの前記反転入力端子に接続され、
他方の前記抵抗は、前記オペアンプの前記反転入力端子と前記一方の抵抗との間と、前記オペアンプの前記出力端子と、に接続され、
一方の前記抵抗を介して、前記中点電圧が、前記オペアンプの前記反転入力端子に入力され、
前記オペアンプの前記非反転入力端子は、グラウンドに接続され、
前記所定のバイアス電圧は、前記オペアンプからの出力電圧であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記２つの抵抗の抵抗値は、前記他方の抵抗の抵抗値を、前記一方の抵抗の抵抗値で割った値が、前記増幅回路のゲインの絶対値の逆数となるように、設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記増幅回路は、
前記非反転入力端子と、前記反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、
２つの抵抗と、を有し、
前記オペアンプの前記反転入力端子と前記オペアンプの前記出力端子との間に、前記２つの抵抗のうちの一方の前記抵抗が接続され、
前記一方の抵抗と前記オペアンプの前記反転入力端子との間に、前記２つの抵抗のうちの他方の前記抵抗の一端が接続され、
前記オペアンプの前記非反転入力端子に信号が入力され、
前記他方の抵抗の他端から前記所定のバイアス電圧が入力されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。

【請求項5】

正負電源で動作する増幅回路と、
正負電源で動作し、前記増幅回路によって増幅された信号をデジタルインターフェース回路に入力し、非反転入力端子と反転入力端子とを有する入力回路と、
片電源で動作し、前記入力回路からの信号が入力される、前記デジタルインターフェース回路と、
前記デジタルインターフェース回路が動作する片電源の中点電圧を、所定のバイアス電圧に調整する電圧調整回路と、を備え、
前記電圧調整回路は、所定のバイアス電圧として、前記中点電圧を、前記中点電圧に前記入力回路のゲインの逆数をかけた電圧に調整し、
前記所定のバイアス電圧は、前記入力回路の信号が入力されるいずれかの端子とは別の端子に入力されることを特徴とする電子機器。

【請求項6】

前記電圧調整回路は、２つの抵抗を有し、
一方の前記抵抗の一端は、前記中点電圧に接続され、
前記所定のバイアス電圧は、前記一方の抵抗と前記他方の抵抗の接続点から取り出されることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。

【請求項7】

前記２つの抵抗の抵抗値は、前記一方の抵抗の抵抗値を、前記他方の抵抗の抵抗値で割った値が、前記入力回路のゲインの逆数となるように、設定されていることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。

【請求項8】

前記入力回路は、
非反転入力端子と、反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、
３つの抵抗と、を有し、
前記オペアンプの前記反転入力端子と前記オペアンプの前記出力端子とが接続され、
前記３つの抵抗のうちの第１抵抗の一端は、前記オペアンプの前記反転入力端子と前記オペアンプの前記出力端子との間に接続され、
前記３つの抵抗のうちの第２抵抗の一端は、前記オペアンプの前記反転入力端子と前記オペアンプの前記出力端子との間に接続され、
前記第２抵抗の他端は、前記第１抵抗の他端に接続され、
前記３つの抵抗のうちの第３抵抗の一端は、前記第１抵抗及び前記第２抵抗の他端に接続され、
前記第３抵抗の他端から、前記第１抵抗を介して、前記オペアンプの前記反転入力端子に信号が入力され、
前記所定のバイアス電圧は、前記オペアンプの前記非反転入力端子に入力されることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、デジタルインターフェースを備える電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器の中には、ＵＳＢ規格に従った音声信号のやり取りを行うため、オーディオＵＳＢインターフェース回路を備えるものがある（例えば、特許文献１参照。）。オーディオＵＳＢインターフェース回路は、デジタル回路であり、通常、正電源だけの片電源で動作する。このため、オーディオＵＳＢインターフェース回路が、音声信号等の正負波形を扱う場合、音声信号の中点（センター）電圧を作り出す必要がある。この場合、通常、電源電圧の半分の直流電圧を中点電圧として、オーディオＵＳＢインターフェース回路が、正負方向の波形である音声波形を取り扱えるようにしている。このため、オーディオＵＳＢインターフェース回路の前段回路が、正負電源で動作する場合、中点電圧が、グラウンドレベルとなり、音声信号を直結できない。従って、直流カットコンデンサが挿入され、直流カットコンデンサによって直流電圧がカットされることにより、中点電圧が、前段・後段それぞれの回路で合わされ、後述する後段のＡＤＣ入力回路への音声波形伝送を可能としている。

【0003】

図５（ａ）は、前段の正負電源で動作する回路からの出力波形である。図５（ｂ）は、後段の片電源（正電源）で動作する回路からの出力波形である。上述のように、両回路において、中点電圧が異なっている。

【0004】

上述のＡＤＣ入力回路は、前段回路からのアナログ信号をオーディオＵＳＢインターフェース回路に入力する入力回路であり、プリアンプとして機能する。

【0005】

しかしながら、直流をカットするための直流カットコンデンサは、容量によっては、低域周波数がカットされるため、周波数特性が悪化する。例えば、後述する電子聴診器等の主として、１００Ｈｚ以下の低域が必要とされる装置では不利であり、改善が必要な場合がある。

【0006】

上述の電子聴診器は、マイク等のセンサにより電子的に心音等の音を採取し、採取した音を増幅し、増幅した音を医師等に聴取させる装置である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７－２５７７３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述したように、オーディオＵＳＢインターフェース回路等のデジタルインターフェースを備える電子機器において、低域周波数がカットされ、周波数特性が悪化するという問題があった。

【0009】

本発明の目的は、周波数特性の悪化を防ぐ手段を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

第１の発明の電子機器は、正負電源で動作し、非反転入力端子と反転入力端子とを有する増幅回路と、片電源で動作し、前記増幅回路によって増幅された信号をデジタルインターフェース回路に入力する入力回路と、片電源で動作し、前記入力回路からの信号が入力される、前記デジタルインターフェース回路と、前記デジタルインターフェース回路が動作する片電源の中点電圧を、所定のバイアス電圧に調整する電圧調整回路と、を備え、前記電圧調整回路は、所定のバイアス電圧として、前記中点電圧を、前記中点電圧に前記増幅回路のゲインの逆数をかけた電圧に調整し、前記所定のバイアス電圧は、前記増幅回路の信号が入力されるいずれかの端子とは別の端子に入力されることを特徴とする。

【0011】

本発明では、電圧調整回路は、所定のバイアス電圧として、デジタルインターフェース回路が動作する片電源の中点電圧を、中点電圧に増幅回路のゲインの逆数をかけた電圧に調整する。そして、所定のバイアス電圧は、増幅回路の信号が入力されるいずれかの端子とは別の端子に入力される。このため、増幅回路のゼロ信号レベルが、デジタルインターフェース回路の中点電圧となり、入力回路のゼロ信号レベルも、デジタルインターフェース回路の中点電圧であるため、増幅回路と入力回路とのゼロ信号レベルが一致する。これにより、増幅回路と入力回路との間にコンデンサを用いる必要がなく、低域周波数がカットされることがないため、周波数特性が悪化することがない。

【0012】

第２の発明の電子機器は、第１の発明の電子機器において、前記電圧調整回路は、非反転入力端子と、反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、２つの抵抗と、を有し、一方の前記抵抗は、前記オペアンプの前記反転入力端子に接続され、他方の前記抵抗は、前記オペアンプの前記反転入力端子と前記一方の抵抗との間と、前記オペアンプの前記出力端子と、に接続され、一方の前記抵抗を介して、前記中点電圧が、前記オペアンプの前記反転入力端子に入力され、前記オペアンプの前記非反転入力端子は、グラウンドに接続され、前記所定のバイアス電圧は、前記オペアンプからの出力電圧であることを特徴とする。

【0013】

本発明では、オペアンプと、２つの抵抗と、を有する電圧調整回路は、反転増幅回路を構成する。従って、２つの抵抗の抵抗値（定数）によって、反転増幅回路のゲインを設定することができる。このため、反転増幅回路のゲインが、増幅回路のゲインの絶対値の逆数となるように、２つの抵抗の抵抗値（定数）を選択することで、電圧調整回路により、所定のバイアス電圧に調整することができる。

【0014】

第３の発明の電子機器は、第２の発明の電子機器において、前記２つの抵抗の抵抗値は、前記他方の抵抗の抵抗値を、前記一方の抵抗の抵抗値で割った値が、前記増幅回路のゲインの絶対値の逆数となるように、設定されていることを特徴とする。

【0015】

本発明では、２つの抵抗の抵抗値は、他方の抵抗の抵抗値を、一方の抵抗の抵抗値で割った値が、増幅回路のゲインの絶対値の逆数となるように、設定されている。このため、電圧調整回路によって、デジタルインターフェース回路が動作する片電源の中点電圧に、増幅回路のゲインの逆数をかけた電圧に調整することができる。

【0016】

第４の発明の電子機器は、第１の発明の電子機器において、前記増幅回路は、前記非反転入力端子と、前記反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、２つの抵抗と、を有し、前記オペアンプの前記反転入力端子と前記オペアンプの前記出力端子との間に、前記２つの抵抗のうちの一方の前記抵抗が接続され、前記一方の抵抗と前記オペアンプの前記反転入力端子との間に、前記２つの抵抗のうちの他方の前記抵抗の一端が接続され、前記オペアンプの前記非反転入力端子に信号が入力され、前記他方の抵抗の他端から前記所定のバイアス電圧が入力されることを特徴とする。

【0017】

本発明では、増幅回路のゲインは、他方の抵抗の抵抗値を、一方の抵抗の抵抗値で割った値（増幅回路のゲイン＝他方の抵抗の抵抗値／一方の抵抗の抵抗値）である。このため、増幅回路のゲインの逆数は、一方の抵抗の抵抗値を、他方の抵抗の抵抗値で割った値となるため、この値を用いて、所定のバイアス電圧に調整することができる。

【0018】

第５の発明の電子機器は、正負電源で動作する増幅回路と、正負電源で動作し、前記増幅回路によって増幅された信号をデジタルインターフェース回路に入力し、非反転入力端子と反転入力端子とを有する入力回路と、片電源で動作し、前記入力回路からの信号が入力される、前記デジタルインターフェース回路と、前記デジタルインターフェース回路が動作する片電源の中点電圧を、所定のバイアス電圧に調整する電圧調整回路と、を備え、前記電圧調整回路は、所定のバイアス電圧として、前記中点電圧を、前記中点電圧に前記入力回路のゲインの逆数をかけた電圧に調整し、前記所定のバイアス電圧は、前記入力回路の信号が入力されるいずれかの端子とは別の端子に入力されることを特徴とする。

【0019】

本発明では、電圧調整回路は、所定のバイアス電圧として、デジタルインターフェース回路が動作する片電源の中点電圧を、中点電圧に入力回路のゲインの逆数をかけた電圧に調整する。そして、所定のバイアス電圧は、入力回路の信号が入力されるいずれかの端子とは別の端子に入力される。このため、入力回路のゼロ信号レベルが、デジタルインターフェース回路の中点電圧となり、デジタルインターフェース回路のゼロ信号レベルも、中点電圧であるため、入力回路とデジタルインターフェース回路とのゼロ信号レベルが一致する。これにより、入力回路とデジタルインターフェース回路との間にコンデンサを用いる必要がなく、低域周波数がカットされることがないため、周波数特性が悪化することがない。

【0020】

第６の発明の電子機器は、第５の発明の電子機器において、前記電圧調整回路は、２つの抵抗を有し、一方の前記抵抗の一端は、前記中点電圧に接続され、他方の前記抵抗は、前記一方の抵抗の他端とグランウンドとの間に接続され、前記所定のバイアス電圧は、前記一方の抵抗と前記他方の抵抗の接続点から取り出されることを特徴とする。

【0021】

本発明では、２つの抵抗を有する電圧調整回路は、電圧分圧回路を構成する。従って、２つの抵抗の抵抗値（定数）によって、バイアス電圧を設定することができる。このため、入力回路のゲインの逆数となるように、２つの抵抗の抵抗値（定数）を選択することで、電圧調整回路により、所定のバイアス電圧に調整することができる。

【0022】

第７の発明の電子機器は、第６の発明の電子機器において、前記２つの抵抗の抵抗値は、前記一方の抵抗の抵抗値を、前記他方の抵抗の抵抗値で割った値が、前記入力回路のゲインの逆数となるように、設定されていることを特徴とする。

【0023】

本発明では、２つの抵抗の抵抗値は、一方の抵抗の抵抗値を、他方の抵抗の抵抗値で割った値が、入力回路のゲインの逆数となるように、設定されている。このため、電圧調整回路によって、デジタルインターフェース回路が動作する片電源の中点電圧に、入力回路のゲインの逆数をかけた電圧に調整することができる。

【0024】

第８の発明の電子機器は、第５の発明の電子機器において、前記入力回路は、非反転入力端子と、反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、３つの抵抗と、を有し、前記オペアンプの前記反転入力端子と前記オペアンプの前記出力端子とが接続され、前記３つの抵抗のうちの第１抵抗の一端は、前記オペアンプの前記反転入力端子と前記オペアンプの前記出力端子との間に接続され、前記３つの抵抗のうちの第２抵抗の一端は、前記オペアンプの前記反転入力端子と前記オペアンプの前記出力端子との間に接続され、前記第２抵抗の他端は、前記第１抵抗の他端に接続され、前記３つの抵抗のうちの第３抵抗の一端は、前記第１抵抗及び前記第２抵抗の他端に接続され、前記第３抵抗の他端から、前記第１抵抗を介して、前記オペアンプの前記反転入力端子に信号が入力され、前記所定のバイアス電圧は、前記オペアンプの前記非反転入力端子に入力されることを特徴とする。

【0025】

本発明では、入力回路のゲインは、第２抵抗の抵抗値を、第３抵抗の抵抗値で割った値（入力回路のゲイン＝第２抵抗の抵抗値／第３抵抗の抵抗値）である。このため、入力回路のゲインの逆数は、第３抵抗の抵抗値を、第２抵抗の抵抗値で割った値となるため、この値を用いて、所定のバイアス電圧に調整することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、デジタルインターフェース回路を備える電子機器において、周波数特性が悪化することがない。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の第１実施形態に係る回路を示す図である。

【図2】電圧調整回路を示す図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る回路を示す図である。

【図4】電圧調整回路を示す図である。

【図5】（ａ）は、前段の正負電源で動作する回路からの出力波形である。（ｂ）は、後段の片電源（正電源）で動作する回路からの出力波形である。

【図6】従来回路を示す図である。

【図7】従来回路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態について説明する。

【0029】

（従来回路）
まず、本発明の第１実施形態の前提となる従来回路について説明する。従来回路は、例えば、ピエゾ素子等のセンサによって心音等の聴診音を採取する、電子聴診器に用いられる。図６は、従来回路５０１を示す図である。従来回路５０１は、増幅回路５０２、ＡＤＣ入力回路５０３、ＵＳＢインターフェース回路５０４等を備える。

【0030】

増幅回路５０２は、２つのオペアンプＵ５０１、Ｕ５０２等を有する。オペアンプＵ５０１、Ｕ５０２は、正電源Ｖ＋、負電源Ｖ－で動作する。オペアンプＵ５０１、Ｕ５０２の非反転入力端子（正入力端子）には、アナログ信号が入力される。オペアンプＵ５０１、Ｕ５０２の反転入力端子（負入力端子）は、独立した２本の抵抗素子を介して、それぞれ、グラウンド及び出力端子に接続されている。なお、図６においては、アナログ信号の出力源を、電圧源Ｖ５０３で示している。従来回路５０１が電子聴診器に用いられる場合、ピエゾ素子等のセンサからのアナログ信号が、オペアンプＵ５０１、Ｕ５０２に入力される。

【0031】

オペアンプＵ５０１、Ｕ５０２は、アナログ信号を増幅する。オペアンプＵ５０１、Ｕ５０２が増幅したアナログ信号は、ＡＤＣ入力回路５０３に出力される。

【0032】

ＡＤＣ入力回路５０３は、オペアンプＵ５０３等を有する。オペアンプＵ５０３は、後段のＵＳＢインターフェース回路５０４が、片電源（正電源）で動作することにあわせて、片電源（正電源）ＶＡＤＣで動作するように、設計されている。オペアンプＵ５０３の反転入力端子（負入力端子）に、増幅回路５０２からのアナログ信号が入力される。

【0033】

ここで、増幅回路５０２からの出力Amp_OutとＡＤＣ入力回路５０３の入力Pre_Intとは、ゼロ信号レベルが異なるため、増幅回路５０２とＡＤＣ入力回路５０３とをそのまま接続すると、回路相互間に電流が流れて、正常動作しなくなる。すなわち、Amp_Outのゼロ信号レベルは、０Ｖ（ＧＮＤ（グラウンド））であり、Pre_Inのゼロ信号レベルは、２．５Ｖ（Ｖｃｏｍ（ＵＳＢインターフェース回路５０４の中点電圧））である。このため、増幅回路５０２とＡＤＣ入力回路５０３との間には、直流電圧をカットするためのコンデンサＣ５０６が設けられている。

【0034】

ＵＳＢインターフェース回路５０４（デジタルインターフェース回路）は、ＡＤＣ入力回路５０３からのアナログ信号を、デジタル信号にＡ／Ｄ変換し、出力する。なお、図６においては、ＵＳＢインターフェース回路５０４の内部にあるオペアンプＵ５０６が示されている。ＡＤＣ入力回路５０３とＵＳＢインターフェース回路５０４との間には、直流電圧をカットするためのコンデンサＣ５０４が設けられている。

【0035】

上述の直流電圧をカットするためのコンデンサＣ５０４、Ｃ５０６は、低域周波数をカットするため、周波数特性が悪化するという問題がある。

【0036】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回路１０１を示す図である。図１に示すように、回路１０１は、増幅回路１０２、ＡＤＣ入力回路１０３、ＵＳＢインターフェース回路１０４等を備える。回路１０１は、例えば、ピエゾ素子等のセンサによって心音等の聴診音を採取する、電子聴診器（電子機器）に用いられる。

【0037】

増幅回路１０２は、２つのオペアンプＵ１０１、Ｕ１０２等を有する。オペアンプＵ１０１、Ｕ１０２は、正負電源、すなわち、正電源Ｖ＋、負電源Ｖ－で動作する。オペアンプＵ１０１、Ｕ１０２は、非反転入力端子（正入力端子）と、反転入力端子（負入力端子）と、出力端子と、を有する。オペアンプＵ１０１、Ｕ１０２の非反転入力端子に、アナログ信号が入力される。回路１０１が電子聴診器に用いられる場合、ピエゾ素子等のセンサＶ１０３からのアナログ信号が、In経由でオペアンプＵ１０１、Ｕ１０２に入力される。

【0038】

オペアンプＵ１０１の反転入力端子と出力端子との間に、２つの抵抗Ｒ１０２、１０３のうちの抵抗Ｒ１０２（一方の抵抗）が接続されている。また、抵抗Ｒ１０２とオペアンプＵ１０１の反転入力端子との間に、抵抗Ｒ１０３（他方の抵抗）の一端が接続されている。

【0039】

オペアンプＵ１０２の反転入力端子と出力端子との間に、２つの抵抗Ｒ１０５、Ｒ１０６のうちの抵抗Ｒ１０６（一方の抵抗）が接続されている。また、抵抗Ｒ１０６とオペアンプＵ１０２の反転入力端子との間に、抵抗Ｒ１０５（他方の抵抗）の一端が接続されている。

【0040】

ここで、オペアンプＵ１０１のゲインの絶対値は、抵抗Ｒ１０２、Ｒ１０３の抵抗値が十分に大きい場合、抵抗Ｒ１０２の抵抗値を、抵抗Ｒ１０３の抵抗値で割った値（ゲイン≒Ｒ１０２／Ｒ１０３）である。また、オペアンプＵ１０２のゲインは、抵抗Ｒ１０５、Ｒ１０６の抵抗値が十分に大きい場合、抵抗Ｒ１０６の抵抗値を、抵抗Ｒ１０５の抵抗値で割った値（ゲイン≒Ｒ１０６／Ｒ１０５）である。抵抗Ｒ１０２の抵抗値と、抵抗Ｒ１０６の抵抗値とは、同一である。また、抵抗Ｒ１０３の抵抗値と、抵抗Ｒ１０５の抵抗値とは、同一である。従って、オペアンプＵ１０１のゲインと、オペアンプＵ１０２のゲインとは、同一である。

【0041】

例えば、増幅回路１０２における抵抗Ｒ１０２、Ｒ１０６の抵抗値は、１０ｋΩであり、抵抗Ｒ１０３、Ｒ１０５の抵抗値は、１．２ｋΩである。従って、オペアンプＵ１０１、Ｕ１０２のゲインは、１０ｋΩ／１．２ｋΩ＝８．３３・・・である。

【0042】

オペアンプＵ１０１、Ｕ１０２は、アナログ信号を増幅する。オペアンプＵ１０１、Ｕ１０２が増幅したアナログ信号は、ＡＤＣ入力回路１０３に出力される。

【0043】

ＡＤＣ入力回路１０３は、オペアンプＵ１０３等を有する。オペアンプＵ１０３は、後段のＵＳＢインターフェース回路１０４が、片電源（正電源）で動作することにあわせて、片電源（正電源）ＶＡＤＣで動作するように、設計されている。ＡＤＣ入力回路１０３とデジタルインターフェース回路１０４との動作電源の電圧は、同一である。オペアンプＵ１０３の反転入力端子（負入力端子）に、増幅回路１０２からのアナログ信号が入力される。

【0044】

ＵＳＢインターフェース回路１０４（デジタルインターフェース回路）は、ＡＤＣ入力回路１０３からのアナログ信号を、デジタル信号にＡ／Ｄ変換し、出力する。なお、図１においては、ＵＳＢインターフェース回路１０４の内部にあるオペアンプＵ１０６が示されている。

【0045】

回路１０１は、さらに、電圧調整回路１０５を備える。電圧調整回路１０５は、所定のバイアス電圧ＢＩＡＳとして、ＵＳＢインターフェース回路１０４が動作する片電源の中点電圧Ｖｃｏｍを、中点電圧ＶｃｏｍにオペアンプＵ１０１、Ｕ１０２（増幅回路１０２）のゲインの逆数をかけた電圧に調整する。上述したように、オペアンプＵ１０１、Ｕ１０２のゲインは、Ｒ１０２／Ｒ１０３（＝Ｒ１０６／Ｒ１０５）である。従って、電圧調整回路１０５は、中点電圧Ｖｃｏｍを、中点電圧ＶｃｏｍにオペアンプＵ１０１、Ｕ１０２のゲインの逆数Ｒ１０３／Ｒ１０２（＝Ｒ１０５／Ｒ１０６）をかけた電圧、すなわち、Ｖｃｏｍ×Ｒ１０３／Ｒ１０２（＝Ｖｃｏｍ×Ｒ１０５／Ｒ１０６）に調整する。

【0046】

図２は、電圧調整回路１０５を示す図である。図２に示すように、電圧調整回路１０５は、オペアンプＵ１０４、２つの抵抗Ｒ１１３、Ｒ１１６を有する。オペアンプＵ１０４は、非反転入力端子（正入力端子）と、反転入力端子（負入力端子）と、出力端子と、を有する。抵抗Ｒ１１６（一方の抵抗）は、反転入力端子に接続されている。抵抗Ｒ１１３（他方の抵抗）は、オペアンプＵ１０４の反転入力端子と抵抗Ｒ１１６の間と、オペアンプＵ１０４の出力端子と、に接続されている。オペアンプＵ１０４の非反転入力端子は、グラウンド（ＧＮＤ）に接続されている。上述の中点電圧Ｖｃｏｍは、抵抗Ｒ１１６を介して、オペアンプＵ１０４の反転入力端子に入力される。オペアンプＵ１０４の出力電圧が、バイアス電圧ＢＩＡＳである。

【0047】

オペアンプＵ１０４（電圧調整回路１０５）のゲインの絶対値は、抵抗Ｒ１１３の抵抗値を、抵抗Ｒ１１６の抵抗値で割った値（Ｒ１１３／Ｒ１１６）である。従って、オペアンプＵ１０４の出力電圧の絶対値は、Ｖｃｏｍ×（Ｒ１１３／Ｒ１１６）である。上述のように、増幅回路１０２（オペアンプＵ１０１、Ｕ１０２）のゲインは、８．３３・・・である。従って、抵抗Ｒ１１３の抵抗値、及び、抵抗Ｒ１１６の抵抗値は、Ｒ１１３／Ｒ１１６の値が、８．３３・・・の逆数、すなわち、１／８．３３・・・＝約０．１２となるように、設定されている。例えば、抵抗Ｒ１１３の抵抗値は、１．２ｋΩであり、抵抗Ｒ１１２の抵抗値は、１０ｋΩである。

【0048】

上述したように、オペアンプＵ１０４のゲインの絶対値は、例えば、０．１２であるから、オペアンプＵ１０４の出力電圧（バイアス電圧）ＢＩＡＳは、オペアンプＵ１０４の反転入力端子に印加されるため、－０．１２Ｖｃｏｍである。オペアンプＵ１０４の出力電圧（バイアス電圧）ＢＩＡＳは、増幅回路１０２のオペアンプＵ１０１、Ｕ１０２の反転入力端子、すなわち、アナログ信号が入力される非反転入力端子とは別の端子である反転入力端子に入力されるため、バイアス電圧ＢＩＡＳが負電圧なので、増幅回路１０２の出力は、８．３３・・・×０．１２Ｖｃｏｍ＝Ｖｃｏｍ分、正方向へ、信号ゼロレベルは、オフセットされる。

【0049】

上述したように、オペアンプＵ１０１、Ｕ１０２のゲインは、約８．３３であるから、８．３３×０．１２Ｖｃｏｍ≒Ｖｃｏｍとなる。これにより、Amp_OutとPre_Inとのゼロ信号レベルは、同じＶｃｏｍとなり、結合コンデンサ（図６におけるコンデンサＣ５０６）を用いることなく、直結することが可能となる。同様に、ＡＤＣ入力回路１０３とＵＳＢインターフェース回路１０４との間の結合コンデンサ（図６におけるＣ５０４）を用いる必要がない。

【0050】

以上説明したように、本実施形態では、電圧調整回路１０５は、所定のバイアス電圧ＢＩＡＳとして、デジタルインターフェース回路１０４が動作する片電源の中点電圧Ｖｃｏｍを、中点電圧Ｖｃｏｍに増幅回路１０２のゲインの逆数をかけた電圧に調整する。そして、所定のバイアス電圧ＢＩＡＳは、増幅回路１０２の信号が入力される非反転入力端子とは別の反転入力端子に入力される。このため、増幅回路１０２のゼロ信号レベルが、ＵＳＢインターフェース回路１０４の中点電圧Ｖｃｏｍとなり、ＡＤＣ入力回路１０３のゼロ信号レベルも、ＵＳＢインターフェース回路１０４の中点電圧Ｖｃｏｍであるため、増幅回路１０２とＡＤＣ入力回路１０３とのゼロ信号レベルが一致する。これにより、増幅回路１０２とＡＤＣ入力回路１０３との間にコンデンサを用いる必要がなく、低域周波数がカットされることがないため、周波数特性が悪化することがない。

【0051】

また、本実施形態では、オペアンプＵ１０４と、２つの抵抗Ｒ１１３、Ｒ１１６と、を有する電圧調整回路１０５は、反転増幅回路を構成する。従って、２つの抵抗Ｒ１１３、Ｒ１１６の抵抗値（定数）によって、反転増幅回路のゲインを設定することができる。このため、反転増幅回路のゲインが、増幅回路１０２のゲインの絶対値の逆数となるように、２つの抵抗Ｒ１１３、Ｒ１１６の抵抗値（定数）を選択することで、電圧調整回路１０５により、所定のバイアス電圧ＢＩＡＳに調整することができる。

【0052】

また、本実施形態では、２つの抵抗Ｒ１１３、Ｒ１１６の抵抗値は、抵抗Ｒ１１３の抵抗値を、抵抗Ｒ１１６の抵抗値で割った値が、増幅回路１０２のゲインの絶対値の逆数となるように、設定されている。このため、電圧調整回路１０５によって、デジタルインターフェース回路１０４が動作する片電源の中点電圧Ｖｃｏｍに、増幅回路１０２のゲインの逆数をかけた電圧に調整することができる。

【0053】

また、本実施形態では、増幅回路１０２のゲインは、抵抗Ｒ１０２（Ｒ１０６）、抵抗Ｒ１０３（Ｒ１０５）が十分に大きい場合、抵抗Ｒ１０２（Ｒ１０６）の抵抗値を、抵抗Ｒ１０３（Ｒ１０５）の抵抗値で割った値（増幅回路のゲイン≒Ｒ１０２／Ｒ１０３（Ｒ１０６／Ｒ１０５））である。このため、増幅回路１０２のゲインの逆数は、抵抗Ｒ１０３（Ｒ１０５）の抵抗値を、抵抗Ｒ１０２（Ｒ１０６）の抵抗値で割った値となるため、この値を用いて、所定のバイアス電圧に調整することができる。

【0054】

（従来回路）
まず、本発明の第２実施形態の前提となる従来回路について説明する。図７は、従来回路６０１を示す図である。従来回路６０１は、増幅回路６０２、ＡＤＣ入力回路６０３、ＵＳＢインターフェース回路６０４等を備える。以下、従来回路６０１と従来回路５０１との相違点を主に説明する。

【0055】

増幅回路６０２は、増幅回路５０２に相当し、ＡＤＣ入力回路６０３は、ＡＤＣ入力回路５０３に相当し、ＵＳＢインターフェース回路６０４は、ＵＳＢインターフェース回路５０４に相当する。ＡＤＣ入力回路５０３のオペアンプＵ５０３は、片電源で動作しているが、ＡＤＣ入力回路６０３のオペアンプＵ６０３は、正電源＋Ｖ、負電源－Ｖで動作している点が、従来回路５０１と従来回路６０１とで、異なる。このため、従来回路５０１では、増幅回路５０２とＡＤＣ入力回路５０３との間に、コンデンサＣ５０６が設けられているが、従来回路６０１では、増幅回路６０２とＡＤＣ入力回路６０３との間に、コンデンサは、設けられていない。

【0056】

しかしながら、従来回路６０１において、ＡＤＣ入力回路６０３とＵＳＢインターフェース回路６０４との間に、コンデンサＣ６０４が必要なままである。ＡＤＣ入力回路６０３からの出力Pre_Outのゼロ信号レベルは、０Ｖ（グラウンド（ＧＮＤ））であり、ＵＳＢインターフェース回路６０４の入力Adc_Inのゼロ信号レベルは、２．５Ｖ（ＵＳＢインターフェース回路６０４の中点電圧）である。

【0057】

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る回路２０１を示す図である。図２に示すように、回路２０１は、増幅回路２０２、ＡＤＣ入力回路２０３、ＵＳＢインターフェース回路２０４等を備える。回路２０１は、例えば、ピエゾ素子等のセンサによって心音等の聴診音を採取する、電子聴診器（電子機器）に用いられる。

【0058】

増幅回路２０２は、２つのオペアンプＵ２０１、Ｕ２０２等を有する。オペアンプＵ２０１、Ｕ２０２は、正負電源、すなわち、正電源Ｖ＋、負電源Ｖ－で動作する。オペアンプＵ２０１、Ｕ２０２は、非反転入力端子（正入力端子）と、反転入力端子（負入力端子）と、出力端子と、を有する。オペアンプＵ２０１、Ｕ２０２の非反転入力端子に、アナログ信号が入力される。回路２０１が電子聴診器に用いられる場合、ピエゾ素子等のセンサＶ２０３からのアナログ信号が、In経由でオペアンプＵ２０１、Ｕ２０２に入力される。

【0059】

オペアンプＵ２０１の反転入力端子と出力端子との間に、２つの抵抗Ｒ２０２、２０３のうちの抵抗Ｒ２０２（一方の抵抗）が接続されている。また、抵抗Ｒ２０２とオペアンプＵ２０１の反転入力端子との間に、抵抗Ｒ２０３（他方の抵抗）の一端が接続されている。

【0060】

オペアンプＵ２０２の反転入力端子と出力端子との間に、２つの抵抗Ｒ２０５、Ｒ２０６のうちの抵抗Ｒ２０６（一方の抵抗）が接続されている。また、抵抗Ｒ２０６とオペアンプＵ２０２の反転入力端子との間に、抵抗Ｒ２０５（他方の抵抗）の一端が接続されている。

【0061】

オペアンプＵ２０１、Ｕ２０２は、アナログ信号を増幅する。オペアンプＵ２０１、Ｕ２０２が増幅したアナログ信号は、ＡＤＣ入力回路２０３に出力される。

【0062】

ＡＤＣ入力回路２０３は、オペアンプＵ２０３等を有する。オペアンプＵ２０３は、正負電源、すなわち、正電源Ｖ＋、負電源Ｖ－で動作する。オペアンプＵ２０３は、非反転入力端子（正入力端子）と、反転入力端子（負入力端子）と、出力端子と、を有する。オペアンプＵ２０３の反転入力端子とオペアンプＵ２０３の出力端子とは、接続されている。この間には、コンデンサＣ２０５が設けられている。３つの抵抗Ｒ２０９、Ｒ２１４、Ｒ２１５のうちの抵抗Ｒ２１４（第１抵抗）の一端は、オペアンプＵ２０３の反転入力端子とオペアンプＵ２０３の出力端子との間に接続されている。３つの抵抗Ｒ２０９、Ｒ２１４、Ｒ２１５のうちのＲ２１５（第２抵抗）の一端は、オペアンプＵ２０３の反転入力端子とオペアンプＵ２０３の出力端子との間に接続されている。抵抗Ｒ２１５の他端は、抵抗Ｒ２１４の他端に接続されている。３つの抵抗Ｒ２０９、Ｒ２１４、Ｒ２１５のうちの抵抗Ｒ２０９（第３抵抗）の一端は、抵抗Ｒ２１４及び抵抗Ｒ２１５の他端に接続されている。抵抗Ｒ２０９の他端から、抵抗２１４を介して、オペアンプＵ２０３の反転入力端子にアナログ信号が入力される。所定のバイアス電圧ＢＩＡＳは、オペアンプＵ２０３の非反転入力端子に入力される。抵抗Ｒ２１４とコンデンサＣ２０５とは、抵抗Ｒ２１５に並列接続されている。

【0063】

ここで、オペアンプＵ２０３のゲインの絶対値は、抵抗Ｒ２１５の抵抗値を、抵抗Ｒ２０９の抵抗値で割った値（ゲイン＝Ｒ２１５／Ｒ２０９）である。

【0064】

オペアンプＵ２０３は、アナログ信号を増幅する。オペアンプＵ２０３が増幅したアナログ信号は、ＵＳＢインターフェース回路２０４に出力される。

【0065】

ＵＳＢインターフェース回路２０４（デジタルインターフェース回路）は、ＡＤＣ入力回路２０３からのアナログ信号を、デジタル信号にＡ／Ｄ変換し、出力する。なお、図３においては、ＵＳＢインターフェース回路２０４の内部にあるオペアンプＵ２０６が示されている。

【0066】

回路２０１は、さらに、電圧調整回路２０５を備える。電圧調整回路２０５は、所定のバイアス電圧ＢＩＡＳとして、ＵＳＢインターフェース回路２０４が動作する片電源の中点電圧Ｖｃｏｍを、中点電圧ＶｃｏｍにオペアンプＵ２０３（ＡＤＣ入力回路２０３）のゲインの逆数をかけた電圧に調整する。上述したように、オペアンプＵ２０３のゲインは、Ｒ２１５／Ｒ２０９である。従って、電圧調整回路２０５は、中点電圧Ｖｃｏｍに、オペアンプＵ２０３のゲインの逆数Ｒ２０９／Ｒ２１５をかけた電圧、すなわち、Ｖｃｏｍ×Ｒ２０９／Ｒ２１５に調整する。

【0067】

図４は、電圧調整回路２０５を示す図である。図４に示すように、電圧調整回路２０５は、２つの抵抗Ｒ２２０、Ｒ２２１を有する。抵抗Ｒ２２０（一方の抵抗）の一端は、中点電圧Ｖｃｏｍに接続されている。抵抗Ｒ２２１（他方の抵抗）は、抵抗Ｒ２２０の他端とグランウンド（ＧＮＤ）との間に接続されている。バイアス電圧ＢＩＡＳは、抵抗Ｒ２２０と抵抗Ｒ２２１の接続点から取り出される。

【0068】

電圧調整回路２０５のゲインは、抵抗Ｒ２２１の抵抗値を、抵抗Ｒ２２０の抵抗値で割った値（Ｒ２２１／Ｒ２２０）である。従って、電圧調整回路２０５の出力電圧は、Ｖｃｏｍ×（Ｒ２２１／Ｒ２２０）である。上述のように、ＡＤＣ入力回路２０３（オペアンプＵ２０３）のゲインは、Ｒ２１５／Ｒ２０９である。従って、抵抗Ｒ２２０の抵抗値、及び、抵抗Ｒ２２１の抵抗値は、Ｒ２２１／Ｒ２２０の値が、Ｒ２１５／Ｒ２０９の逆数となるように、設定されている。

【0069】

電圧調整回路２０５の出力電圧（バイアス電圧）ＢＩＡＳは、ＡＤＣ入力回路２０３のオペアンプＵ２０３の非反転入力端子、すなわち、アナログ信号が入力される反転入力端子とは別の端子である非反転入力端子に入力される。

【0070】

上述したように、オペアンプＵ２０３のゲインは、Ｒ２１５／Ｒ２０９であるから、（Ｒ２１５／Ｒ２０９）×（Ｒ２２１／Ｒ２２０（Ｒ２１５／Ｒ２０９の逆数））×Ｖｃｏｍ＝Ｖｃｏｍとなる。これにより、Pre_OutとAdc_Inとのゼロ信号レベルは、同じＶｃｏｍとなり、結合コンデンサ（図７におけるコンデンサＣ６０４）を用いることなく、直結することが可能となる。

【0071】

以上説明したように、本実施形態では、電圧調整回路２０５は、所定のバイアス電圧として、ＵＳＢインターフェース回路２０４が動作する片電源の中点電圧を、中点電圧にＡＤＣ入力回路２０３のゲインの逆数をかけた電圧に調整する。そして、所定のバイアス電圧は、ＡＤＣ入力回路２０３の信号が入力される反転入力端子とは別の非反転入力端子に入力される。このため、ＡＤＣ入力回路２０３のゼロ信号レベルが、ＵＳＢインターフェース回路２０４の中点電圧Ｖｃｏｍとなり、ＵＳＢインターフェース回路２０４のゼロ信号レベルも、中点電圧Ｖｃｏｍであるため、ＡＤＣ入力回路２０３とＵＳＢインターフェース回路２０４とのゼロ信号レベルが一致する。これにより、ＡＤＣ入力回路２０３とＵＳＢインターフェース回路２０４との間にコンデンサを用いる必要がなく、低域周波数がカットされることがないため、周波数特性が悪化することがない。

【0072】

また、本実施形態では、２つの抵抗Ｒ２２０、Ｒ２２１を有する電圧調整回路２０５は、電圧分圧回路を構成する。従って、２つの抵抗Ｒ２２０、Ｒ２２１の抵抗値（定数）によって、バイアス電圧を設定することができる。このため、ＡＤＣ入力回路２０３のゲインの逆数となるように、２つの抵抗Ｒ２２０、Ｒ２２１の抵抗値（定数）を選択することで、電圧調整回路２０５により、所定のバイアス電圧ＢＩＡＳに調整することができる。

【0073】

また、本実施形態では、２つの抵抗Ｒ２２０、Ｒ２２１の抵抗値は、抵抗Ｒ２２１の抵抗値を、抵抗Ｒ２２０の抵抗値で割った値が、ＡＤＣ入力回路２０３のゲインの逆数となるように、設定されている。このため、電圧調整回路２０５によって、ＵＳＢインターフェース回路２０４が動作する片電源の中点電圧Ｖｃｏｍを、中点電圧ＶｃｏｍにＡＤＣ入力回路２０３のゲインの逆数をかけた電圧に調整することができる。

【0074】

また、本実施形態では、ＡＤＣ入力回路２０３のゲインは、抵抗Ｒ２１５の抵抗値を、抵抗Ｒ２０９の抵抗値で割った値（入力回路のゲイン＝Ｒ２１５／抵抗Ｒ２０９の抵抗値）である。このため、ＡＤＣ入力回路２０３のゲインの逆数は、抵抗Ｒ２０９の抵抗値を、抵抗Ｒ２１５の抵抗値で割った値となるため、この値を用いて、所定のバイアス電圧に調整することができる。

【0075】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本発明は、デジタルインターフェースを備える電子機器に好適に採用され得る。

【符号の説明】

【0077】

１０１、２０１ 回路
１０２、２０２ 増幅回路
１０３、２０３ ＡＤＣ入力回路
１０４、２０４ ＵＳＢインターフェース回路（デジタルインターフェース回路）
１０５、２０５ 電圧調整回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】