特許 6997478 アンプ装置、オーディオ装置、及びアンプ装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-21

(45)【発行日】2022-01-17

(54)【発明の名称】アンプ装置、オーディオ装置、及びアンプ装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04R 3/00 20060101AFI20220107BHJP

   H03F 1/26 20060101ALI20220107BHJP

   H03F 3/22 20060101ALI20220107BHJP

【ＦＩ】

H04R3/00 310

H03F1/26

H03F3/22

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021072785

(22)【出願日】2021-04-22

【審査請求日】2021-04-26

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】517199385

【氏名又は名称】有限会社森山銘木

(74)【代理人】

【識別番号】100114627

【弁理士】

【氏名又は名称】有吉 修一朗

(74)【代理人】

【識別番号】100182501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 靖之

(74)【代理人】

【識別番号】100175271

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 宣圭

(74)【代理人】

【識別番号】100190975

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 聡子

(72)【発明者】

【氏名】町田 和明

【審査官】工藤 一光

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１６３５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２２４８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－７２１４６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｆ１／００－３／７２

Ｈ０３Ｇ１／００－１１／０８

Ｈ０４Ｒ３／００－３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

増幅素子と、
該増幅素子からの出力信号が入力される一次巻線、及び前記出力信号を所定の出力レベルに変換した音声信号を負荷に対して出力する二次巻線を有するトランスと、
前記増幅素子に電力を供給する電源に接続される電源端子と、
所定の定電位に接続される定電位端子と、
前記電源端子、及び前記定電位端子との間に接続され、ダイオードとコンデンサが並列に設けられた逆起電圧ショート回路と、を備える
アンプ装置。

【請求項2】

前記定電位端子の電位は、前記電源端子に対する入力電圧の絶対値よりも所定に低く、
前記ダイオードのカソード端子が前記電源端子側、アノード端子が前記定電位端子側に接続され、
前記コンデンサの正端子が前記電源端子側、負端子が前記定電位端子側に接続された
請求項１に記載のアンプ装置。

【請求項3】

前記定電位端子における定電位がアース電位である
請求項１または請求項２に記載のアンプ装置。

【請求項4】

スピーカーと、
増幅素子からの出力信号が入力される一次巻線及び前記出力信号を所定の出力レベルに変換した音声信号を前記スピーカーに対して出力する二次巻線を有するトランス、増幅素子に電力を供給する電源からの電源回路が接続された電源端子、該電源端子への入力電圧の絶対値よりも所定に低い定電位である定電位端子、前記電源端子及び前記定電位端子との間に接続されダイオードとコンデンサが並列に設けられた逆起電圧ショート回路を有するアンプ装置と、を備える
オーディオ装置。

【請求項5】

増幅素子に電力を供給する電源からの電源回路が接続された電源端子と、該電源端子への入力電圧の絶対値よりも所定に低い定電位である定電位端子と、前記電源端子、及び前記定電位端子との間に接続された逆起電圧ショート回路を有するアンプ装置の制御方法において、
前記アンプ装置に含まれる前記増幅素子からの出力信号をトランスの一次巻線に入力し、該一次巻線に入力された前記出力信号を前記トランスの二次巻線で所定の出力レベルに変換した音声信号を負荷に出力する際に、前記負荷で発生し、前記トランスの二次巻線から一次巻線を介して前記電源端子に入力された逆起電圧による逆起電流を、前記電源端子から前記定電位端子の方向に向けて流すステップ、及び定電位端子から前記電源端子の方向に向けて流すステップを繰り返し、前記逆起電圧を前記逆起電圧ショート回路内でショート状態とする
アンプ装置の制御方法。

【請求項6】

前記逆起電圧ショート回路はダイオードとコンデンサが並列に設けられており、
前記電源端子に印加される前記逆起電圧が正電位の場合には、前記逆起電流を前記電源端子から前記コンデンサを通じて前記定電位端子に向けて流し、
前記電源端子に印加される前記逆起電圧が負電位の場合には、前記逆起電流を前記定電位端子から前記ダイオードを通じて前記電源端子に向けて流す、
請求項５に記載のアンプ装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンプ装置、オーディオ装置、及びアンプ装置の制御方法に関する。詳しくは、逆起電圧の発生を抑え、音質を向上させることができるアンプ装置、オーディオ装置、及びアンプ装置の制御方法に係るものである。

【背景技術】

【0002】

オーディオ装置は、家庭用音響機器、車載用音響機器等において普及するとともに、パーソナルコンピュータ、携帯電話等のモバイル端末にも広く採用されている。また、近年では、人間の耳に聞こえない可聴域外の周波数帯の音情報を入れたハイレゾリューション音源が注目されており、これらハイレゾリューション音源に対応したスピーカー装置の開発も盛んに行われている。

【0003】

オーディオ装置の中でも、アンプ装置（増幅器）は忠実な再生音質の向上のため、従来から回路構成、回路素子、使用部品の材質等について様々な改良が進められおり、近年ではデジタル技術の発達により、アンプ装置に使用される増幅素子としてトランジスタや集積回路（ＩＣ）が広く採用されている。一方で、このようなデジタル技術が発達する状況においても、増幅素子としての真空管を用いたアンプ装置（以下、「真空管アンプ」という。）は、聴感上優れた再生音質が得られるため、多くの音楽愛好家に支持され、現在もその製造が世界的に続けられている。

【0004】

図１２には、特許文献１に開示がされている一般的な真空管アンプの回路構成図の一部を示す。アンプ装置の出力回路１００は、再生装置（ＣＤプレーヤー、ＤＶＤプレヤー等）から出力される音声信号を増幅する増幅素子としての真空管アンプ１０１、真空管アンプ１０１の出力側には一次巻線、及び二次巻線を有する出力トランス１０２から主に構成され、真空管アンプ１０１の入力側には図示しない高域通過フィルタ、及び該高域通過フィルタを制御する図示しない制御装置を備えている。

【0005】

また、出力回路１００には真空管アンプ１０１に電力を給電する電源回路１０３が接続されている。電源回路１０３は、図１２に示すように、ＡＣ１００Ｖ電源から給電された電流を変換し、電源トランス１０４で昇圧したのちに平滑回路１０５で平滑化されて、これによって得られた直流高電圧（Ｂ電源）が出力トランス１０２の一次側に供給される。以上のような構成において、真空管アンプ１０１で増幅された音声信号は、出力トランス１０２の二次側に接続された音声出力装置であるスピーカー装置（図示しない）を通じて音波として外部に放出される。

【0006】

ところで、スピーカー装置は、一般的にヨーク、磁石、プレート及びセンターポール等の磁気回路と、ボイスコイル、振動板、及びフレーム等の振動体から構成されている。そして、スピーカー装置に接続されているアンプからの入力信号に基づいて、磁石により作られた磁界の中のボイスコイルに流れる電流の変化によりボイスコイルが軸方向に振動し、更に、このボイスコイルにつながっている振動板が振動することで、音波を外部に放射するものとなっている。

【0007】

ボイスコイルに音声信号が入力されると、磁場の中でコイルが振動し振動板を振動させる。その時、同時に磁場の中でボイスコイルが振動する（フレミングの右手の法則・左手の法則が同時に起きる。）ことにより発電が起こる。この発電により生じた電圧（電流）を一般的に逆起電圧（逆起電流）とよぶ。逆起電圧はスピーカー装置からアンプ方向に向かって逆流する性質を有しており、出力トランスの二次側から一次側に入力され、Ｂ端子とアース間を通り、さらに電源トランスの二次側を通り、トランスコアの一次側にトランス巻線比に比例して電源トランスの一次側へと入力される。そして、逆起電圧はボイスコイルに流れる電流波形と重なることで音声信号を濁し、結果としてスピーカー装置の音質に大きな影響を及ぼす。

【0008】

逆起電圧は、ボイスコイルの空間における磁場の強さと、ボイスコイルの振動する速度に正比例して発生し、アースに交流信号として入力されることから、アースに大きな電位の歪みを生じさせる。そのため、従来ではアンプ設計において基本とされてきたアースによる０Ｖの基本回路設計の考えは、実際には０Ｖが実現しておらず、アースの電位は逆起電圧により常に変動しており、音声信号の忠実な再生の妨げになっている。

【0009】

即ち、この逆起電圧により、図１２の出力回路１００内において０Ｖ設計がされている接地点において電圧変位（Ｂ電源のプラスと０Ｖの間に交流波形として出ている）を常に発生させることになる。そのため、正確な音声信号（信号電圧）を出力することが不可能となり、スピーカー装置からの音質に影響を与える要因となっている。

【0010】

さらに、図１２において出力回路１００に入力された逆起電圧は、電源回路１０３にも入力される。電源回路１０３に入力された逆起電圧は平滑回路１０５を通り、電源トランス１０４において所定に減衰されてＡＣ１００Ｖ電源に入力される（なお、減衰幅は電源トランスの一次側と二次側のコイルの巻数により異なる）。ＡＣ１００Ｖ電源に入力された逆起電圧は、電源トランス１０４で昇圧された後に平滑回路１０５を通り、再度出力回路１００へと入力される。また、ＡＣ１００Ｖ電源に複数のアンプ装置を接続する場合には、一方のアンプ装置に入力された逆起電圧がＡＣ１００Ｖ電源を介して他方のアンプ装置にも入力されることになり、一方のアンプ装置からの出力信号だけでなく、他方のアンプ装置の出力信号にも影響を及ぼすことになる。

【0011】

このようなスピーカー装置の音質劣化を引き起こす逆起電圧を低減するために、例えば特許文献２には、逆起電圧に相当する信号をスピーカー回路に正帰還、或いは負帰還する帰還回路を設けることで逆起電圧を補正し、音質を改善するオーディオ装置が開示されている。

【0012】

具体的には、逆起電圧を正帰還させる場合には、逆起電圧を入力信号に対して増加（スピーカー装置の振動板を押す、または引く力が加算）させるように補正することで、正帰還が無い場合よりも振動板の動きがスムーズになる。一方、逆起電圧を負帰還させる場合には、逆起電圧を入力信号に対して減少（スピーカー装置の振動板の動きを抑制）させるように補正することで、負帰還が無い場合よりも振動板は動き難くなる。このように、帰還条件を任意に設定して逆起電圧を補正することで、逆起電圧に起因する音質の歪みを防止することができるものとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【文献】特開２００３－１６３５４８号公報

【文献】特開平１０－２２４８８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

しかしながら、特許文献２に記載の技術においては、ボイスコイルから発生する逆起電圧を検出して、その電圧に応じて補正値を設定するものであるため、逆起電圧を検出するための検出回路が別途必要となる。また、特許文献２は検出された逆起電圧に対して補正値を設定してアンプ回路からスピーカー回路に出力する出力電圧を補正しているに過ぎず、増幅素子から出力される出力電圧と分離して逆起電圧そのものを抑制するという考えについては何ら開示がされていない。

【0015】

以上のように、従来の技術においては逆起電圧の存在は把握されていても、アンプ回路内の出力電圧と、スピーカー装置からアンプ回路内に流れる交流電圧である逆起電圧をそれぞれ分離したうえで、逆起電圧のみを抑制するという考えについては何れの文献にも開示がされていない。

【0016】

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、逆起電圧の発生を抑え、音質を向上させることができるアンプ装置、オーディオ装置、及びアンプ装置の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

前記の目的を達成するために、本発明のアンプ装置は、増幅素子と、該増幅素子からの出力信号が入力される一次巻線、及び前記出力信号の出力レベルを所定に変換した音声信号を負荷に対して出力する二次巻線を有するトランスと、前記増幅素子に電力を供給する電源に接続される電源端子と、所定の定電位に接続される定電位端子と、前記電源端子、及び前記定電位端子との間に接続され、ダイオードとコンデンサが並列に設けられた逆起電圧ショート回路とを備える。

【0018】

ここで、アンプ装置が、増幅素子を備えることにより、アンプ装置内の回路に入力された音声信号は増幅素子を通じて増幅されて、負荷であるスピーカー装置に出力することができる。

【0019】

また、増幅素子からの出力信号が入力される一次巻線、及び出力信号の出力レベルを所定に変換した音声信号を負荷に対して出力する二次巻線を有する出力トランスを備えることにより、増幅素子で増幅された出力信号の電圧を所定に変換し、負荷であるスピーカー装置に音声信号として出力することができる。

【0020】

また、増幅素子に電力を供給する電源に接続される電源端子を備えることにより、電源から供給される電力を、電源端子を通じて増幅素子に常時供給することができる。

【0021】

また、電源端子、及び所定の定電位に接続される定電位端子との間に、ダイオードとコンデンサが並列に設けられた逆起電圧ショート回路を備えることにより、逆起電圧による逆起電流はコンデンサ、或いはダイオードにおいて逆起電流のみをショートさせて消去することができる。

【0022】

即ち、Ｂ端子において、逆起電圧が交流のマイナス電位となった場合には、逆起電流はアースからダイオードを通りＢ端子に流れてショート状態となる。一方、Ｂ端子において、逆起電圧が交流のプラス電位となった場合には、ダイオードと並列に設けられたコンデンサにより、逆起電流はアースの０Ｖに流れてショート状態となる。

【0023】

従って、逆起電圧が交流のマイナス電位、及び交流のプラス電位の両方において逆起電圧ショート回路のダイオード又はコンデンサを通り逆起電流はショート状態となり、ボイスコイルにおける逆起電圧の発生を防止することができる。以上のことから、アンプ回路、及びスピーカー装置への逆起電圧の影響を無くすことができるため、音声信号が忠実で雑音のない音波をスピーカー装置から出力することが可能となるため、スピーカー装置の音質の向上を図ることができる。

【0024】

このように、逆起電圧として正負の電位が電源端子に入力されても、逆起電流は逆起電圧ショート回路内を流れてコンデンサ、及びダイオードによりショート状態となる。そして逆起電流は出力トランスの一次側から二次側へと出力される際に、一次巻線と二次巻線の巻線比によってさらに低減される。従って、アンプ装置から出力される出力信号の逆起電圧（逆起電流）による影響を最小限に抑制することができる。

【0025】

前記の目的を達成するために、本発明のオーディオ装置は、スピーカー装置と、増幅素子からの出力信号が入力される一次巻線及び前記出力信号の出力レベルを所定に変換した音声信号を前記スピーカー装置に対して出力する二次巻線を有するトランス、増幅素子に電力を供給する電源からの電源回路が接続された電源端子、該電源端子への入力電圧の絶対値よりも所定に低い定電位である定電位端子、前記電源端子及び前記定電位端子との間に接続され、ダイオードとコンデンサが並列に設けられた逆起電圧ショート回路を有するアンプ装置とを備える。

【0026】

ここで、オーディオ装置がスピーカー装置を備えることにより、アンプ装置内の増幅素子で増幅された出力信号が音声信号としてスピーカー装置に入力され、スピーカー装置に入力された音声信号が音波となって外部に向けて放射させることができる。

【0027】

そして、スピーカー装置を構成するボイスコイルの運動に起因する逆起電圧がトランスを介してアンプ装置内に入力された場合に、逆起電圧による逆起電流は電源端子と定電位端子との間に設けられた逆起電圧ショート回路内に導かれる。

【0028】

従って、アンプ装置内の回路からスピーカー装置に向けて出力される音声信号の逆起電圧による影響を抑制し、アンプ装置からスピーカー装置に向けて正確な音声信号を出力することができる。その結果、音声信号が忠実で雑音のない音波をスピーカー装置から出力することが可能となるため、スピーカー装置の音質向上を図ることができる。

【0029】

前記の目的を達成するために、本発明のアンプ装置の制御方法は、増幅素子に電力を供給する電源からの電源回路が接続された電源端子と、該電源端子への入力電圧の絶対値よりも所定に低い定電位である定電位端子と、前記電源端子、及び前記定電位端子との間に接続された逆起電圧ショート回路を有するアンプ装置の制御方法において、前記アンプ装置に含まれる前記増幅素子からの出力信号をトランスの一次巻線に入力し、該一次巻線に入力された前記出力信号を前記トランスの二次巻線で所定の出力レベルに変換した音声信号を負荷に出力する際に、前記負荷で発生し、前記トランスの二次巻線から一次巻線を介して前記電源端子に入力された逆起電圧による逆起電流を、前記電源端子から前記定電位端子の方向に向けて流すステップ、及び定電位端子から前記電源端子の方向に向けて流すステップを繰り返し、前記逆起電圧を前記逆起電圧ショート回路内でショート状態とする。

【0030】

ここで、負荷で発生し、トランスの二次巻線から一次巻線を介して電源端子に入力された逆起電圧による逆起電流を、電源端子から定電位端子の方向に向けて流すステップ、及び定電位端子から電源端子の方向に向けて流すステップを繰り返すことにより、負荷で発生した逆起電圧による逆起電流が逆起電圧ショート回路内を連続的に流れることで逆起電圧が抑制される。

【0031】

即ち、逆起電圧が交流のマイナス電位、及び交流のプラス電位の両方において逆起電圧ショート回路を通り逆起電流はショート状態となり、ボイスコイルにおける逆起電圧の発生を防止することができる。以上のことから、スピーカー駆動用の音声信号には逆起電流の影響を全く与えないため、音声信号が忠実で雑音のない音波をスピーカー装置から出力することが可能となり、スピーカー装置の音質の向上を図ることができる。

【0032】

また、電源端子に印加される逆起電圧が正電位の場合には、逆起電流が電源端子からコンデンサを通じて定電位端子に向けて流すステップを有することにより、入力される逆起電圧が正電位であるとき、電源端子から定電位端子に向けてコンデンサを介して逆起電流が流れる。このとき、コンデンサは直流電流を遮断し、交流電流のみを流すため、アンプ装置の回路内を流れる電流のうち交流電流である逆起電流のみが定電位端子に向けて流れる。従って、電源端子から定電位端子に向けて高電流が流れることを防止し、アンプ装置の回路全体が短絡することを防止できる。

【0033】

また、電源端子に印加される逆起電圧が負電位の場合には、逆起電流が定電位端子からダイオードを通じて電源端子に向けて流すステップを有することにより、電源端子よりも相対的に高電位となる定電位端子から電源端子に向けて逆起電流が流れ、このとき逆起電流はダイオードによりショート状態となり逆起電圧が抑制される。

【0034】

以上のように、アンプ回路内を流れる電圧のうちから交流電圧である逆起電圧のみを取り出し、係る逆起電圧による逆起電流を逆起電圧ショート回路内に流すことで逆起電流をショートさせることで、増幅素子から出力される出力電圧の逆起電圧による影響を最小限として、負荷から出力される音声信号の歪み等を防止することができる。

【発明の効果】

【0035】

本発明に係るアンプ装置、オーディオ装置、及びアンプ装置の制御方法は逆起電圧の発生を抑え、音質を向上させることができるものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るオーディオ装置の概略図である。

【図2】本発明の第２の実施形態に係るオーディオ装置の概略図である。

【図3】計測器を用いて逆起電圧を計測している状態を示す概略図である。

【図4A】計測１におけるスピーカー装置３ａへの入力電圧の波形を示す図である（４Ｖ－１５Ｈｚ）。

【図4B】計測１におけるスピーカー装置３ａへの入力電圧の波形を示す図である（４Ｖ－２０Ｈｚ）。

【図4C】計測１におけるスピーカー装置３ａへの入力電圧の波形を示す図である（４Ｖ－４０Ｈｚ）。

【図4D】計測１におけるスピーカー装置３ａへの入力電圧の波形を示す図である（４Ｖ－８０Ｈｚ）。

【図4E】計測１におけるスピーカー装置３ａへの入力電圧の波形を示す図である（４Ｖ－１６０Ｈｚ）。

【図4F】計測１におけるスピーカー装置３ａへの入力電圧の波形を示す図である（４Ｖ－３２０Ｈｚ）。

【図5A】計測１における比較例でのスピーカー装置３ｂからの出力電圧の波形を示す図である（１５Ｈｚ）。

【図5B】計測１における比較例でのスピーカー装置３ｂからの出力電圧の波形を示す図である（２０Ｈｚ）。

【図5C】計測１における比較例でのスピーカー装置３ｂからの出力電圧の波形を示す図である（４０Ｈｚ）。

【図5D】計測１における比較例でのスピーカー装置３ｂからの出力電圧の波形を示す図である（８０Ｈｚ）。

【図5E】計測１における比較例でのスピーカー装置３ｂからの出力電圧の波形を示す図である（１６０Ｈｚ）。

【図5F】計測１における比較例でのスピーカー装置３ｂからの出力電圧の波形を示す図である（３２０Ｈｚ）。

【図6】周波数と逆起電圧の関係を示すグラフである。

【図7】４Ｖ－４０Ｈｚにおける実施例でのスピーカー装置３ｂからの出力電圧の波形を示す図である。

【図8】計測２におけるスピーカー装置３ｂへの入力電圧の波形を示す図である。

【図9】計測２におけるスピーカー装置３ａで発生する出力電圧の波形を示す図である。

【図10】計測２における比較例でのアンプ装置で計測された逆起電圧の波形を示す図である。

【図11】計測２における実施例でのアンプ装置で計測された逆起電圧の波形を示す図である。

【図12】従来技術を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。

【0038】

[第１の実施形態]
まず、本発明を適用した第１の実施形態に係るオーディオ装置１の概略を図１に示す。オーディオ装置１はアンプ装置２、及びスピーカー装置３から主に構成され、アンプ装置内には増幅素子としての真空管アンプ２１を一つ有する、所謂シングルアンプである。

【0039】

アンプ装置２は、前記した増幅素子としての真空管アンプ２１、真空管アンプ２１の出力側（プレート）に出力回路２６を介して接続された出力トランス２２、真空管アンプ２１に電力を給電する電源回路２７から構成されている。

【0040】

真空管アンプ２１は、カソード２１１、プレート２１２、及び３つのグリッド２１３からなる公知の５極管と同一の構成である。具体的には、カソード２１１には、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との並列回路の一端が接続されており、この並列回路の他端は接地されている。そして、第１のグリッドであるコントロールグリッド、第２のグリッドであるスクリーングリッド、第３のグリッドであるサプレッサーグリッドの３つのグリッドが設けられており、これら３つのグリッドが５極管の安定な増幅動作を実現している。

【0041】

ここで、必ずしも、真空管アンプ２１は５極管である必要はなく３極管から構成されていてもよい。

【0042】

出力トランス２２は一次側に一次巻線２２１が巻回され、二次側に二次巻線２２２が巻回されており、一次巻線２２１と二次巻線２２２の巻線比（本発明の実施形態においては一次側と二次側の巻線比を１５：１に設定されるが、これに限定されるものではない。）を変更することで、二次側に出力される出力電圧を変更することが可能となっている。

【0043】

出力トランス２２の一次巻線２２１の一端には真空管アンプ２１からの出力回路２６が接続され、出力トランス２２の二次巻線２２２にはスピーカー装置３が接続さている。そして、真空管アンプ２１から出力された出力電圧は、出力トランス２２の一次巻線２２１から二次巻線２２２に伝わるときに前記した巻線比に応じて出力電圧が変圧され、変圧後の出力電圧が音声信号としてスピーカー装置３に入力される。

【0044】

出力トランス２２の一次巻線２２１の他端には電源端子２３が接続されている。この電源端子２３には、真空管アンプ２１のプレート２１２に向けて電力を供給するための電源回路２７が接続されている。電源回路２７は、ＡＣ１００Ｖ電源から給電された電流を変換し、電源トランス２８で昇圧したのちに平滑回路２９で平滑化され、これによって得られた直流高電圧（Ｂ電源）は、出力トランス２２の一次側を経由して真空管アンプ２１のプレート２１２に供給される。

【0045】

出力トランス２２の二次側にはスピーカー装置３が接続されている。スピーカー装置３は主にフレーム、プレート、ヨーク、磁石、振動板、ボイスコイルから構成された外磁型の公知のダイナミックスピーカーである。

【0046】

スピーカー装置３は、ボイスコイルにアンプ装置２からの音声信号が入力されると、フレミングの左手の法則に基づき、ボイスコイルに駆動力（ローレンツ力）が作用し、振動板をスピーカー装置の軸方向に振動させ音波が放射される。このとき、ボイスコイル中にスピーカーの振動板を逆に振動させようとする逆起電圧が発生する。

【0047】

逆起電圧はスピーカー装置３から出力トランス２２の二次側から一次側に出力されるが、このとき一次巻線２２１と二次巻線２２２の巻線比による影響を受ける。即ち、本発明の実施形態においては、一次側と二次側の巻線比が１５：１に設定されているため、スピーカー装置３で発生した逆起電圧は、出力トランス２２の二次側から一次側に出力される際に一次側では二次側の１５倍の大きさに昇圧された状態でアンプ装置２の出力回路２６内に入力される。

【0048】

この逆起電圧は、前記したように、真空管アンプ２１からの出力信号と重なり信号波形に歪みを生じさせるとともに、出力回路２６内において０Ｖ設計がされている接地点において電圧変位を常に発生させることになる。その結果、スピーカー装置３からの音質にノイズを発生させる要因となっている。さらに、逆起電圧は、出力回路２６から電源回路２７に入力され、電源トランス２８で所定に減衰されてＡＣ１００Ｖ電源に入力される。そのため、共通のＡＣ１００Ｖ電源を利用して複数のアンプ装置を接続する場合には、他のアンプ装置にもＡＣ１００Ｖ電源を介して逆起電圧が入力され、出力信号に影響を及ぼすことになる。

【0049】

そこで、本発明においては、スピーカー装置３からアンプ装置２内に入力された逆起電圧のみを取り出して、取り出した逆起電圧による逆起電流を電位差の異なる端子間に接続された逆起電圧ショート回路２５内に流してショートさせることで、逆起電圧を抑制し、真空管アンプ２１から出力される音声信号の歪みを低減している。

【0050】

この逆起電圧ショート回路２５は、電源端子２３、及び接地される０Ｖ基準の定電位端子２４との間に接続されており、コンデンサＣ、及びダイオードＤが並列に設けられた回路構成となっている。コンデンサＣは、正端子が電源端子２３側、負端子が定電位端子２４側となるように設置され、ダイオードＤはカソード端子が電源端子２３側、アノード端子が定電位端子２４側となるように設置されている。

【0051】

ここで、必ずしも、定電位端子２４は接地されている必要はない。定電位端子２４は電源端子２３の電位の絶対値よりも所定に低い一定電位を有していればよい。

【0052】

なお、コンデンサＣの正端子が定電位端子２４側、負端子が電源端子２３側となるように設置され、ダイオードＤのカソード端子が定電位端子２４側、アノード端子が電源端子２３側となるように設置する場合には、電源端子２３から定電位端子２４に向けて逆起電流のみならず、アンプ装置２の回路内を流れる直流電流も含めて瞬時に大電流が流れてアンプ装置２内の回路が短絡する可能性がある。従って、アンプ装置２の回路保護という観点においては、電源端子２３から定電位端子２４の方向については、直流電流を通さないコンデンサＣを介して逆起電流のみを流すように構成する必要がある。

【0053】

次に、逆起電圧ショート回路２５内の機能について説明する。前記した通り、逆起電圧は交流電圧であるため、正電位と負電位が交互に電源端子２３に印加される。まず、電源端子２３に正電位が印加されると、電源端子２３の電位は、０Ｖ基準である定電位端子２４に比べて相対的に電位が高くなる。そのため、逆起電圧による逆起電流は電源端子２３から定電位端子２４に向けて流れる。

【0054】

このとき、逆起電流はコンデンサＣを通過することで、ショート状態とすることができる。そして、前記したように、コンデンサＣは交流電流のみを流すため、例えば真空管アンプ２１から出力された直流電流は遮断される。従って、逆起電圧ショート回路２５内に大電流が流れることを防止しつつ、逆起電流をショートさせることができる。

【0055】

一方、電源端子２３に負電位が印加されると、電源端子２３の電位は０Ｖ基準である定電位端子２４に比べて相対的に電位が低くなる。そのため、逆起電圧による逆起電流は定電位端子２４から電源端子２３に向けて流れることになる。このとき、逆起電流はダイオードＤを通過する際にショートされることで逆起電圧が抑制される。

【0056】

以上のように、アンプ装置２内に入力された逆起電圧による逆起電流は、真空管アンプ２１から出力される出力電圧とは分離されて、電源端子２３と定電位端子２４との間に形成された逆起電圧ショート回路２５内を流れることでショート状態とすることができる。そして、電圧値が抑制された逆起電圧は、例え二次側に出力されることがあったとしても、出力トランス２２の巻線比に応じて、出力トランス２２でさらに低減されることから、スピーカー装置３には逆起電圧は殆ど入力されないため、スピーカー装置３から放射される音質の歪みを抑制することができる。

【0057】

[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態に係るオーディオ装置１ａについて図２を用いて説明する。なお、以下の説明においては、第１の実施形態と共通する構成部分については図面上同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

【0058】

第２の実施形態に係るオーディオ装置１ａは、一対の真空管アンプ２１ａ、２１ｂから構成されたプッシュプルアンプである。この場合、出力トランス２２の一次巻線２２１の一端側に真空管アンプ２１ａの出力回路が接続され、他端側に真空管アンプ２１ｂの出力回路がそれぞれ接続されている。

【0059】

そして、出力トランス２２の一次巻線２２１の中点から引き出されたセンタータップにＢ電源からの電力供給回路が接続される電源端子２３が設けられ、係る電源端子２３から接地された定電位端子間に第１の実施形態と同様の構成で、逆起電圧ショート回路２５が接続されている。

【0060】

第２の実施形態に係るオーディオ装置１ａにおいても、第１の実施形態と同様に、スピーカー装置３から出力された逆起電圧は、出力トランス２２で昇圧された後にアンプ装置２の回路内に入力されるが、このとき、逆起電圧による逆起電流は逆起電圧ショート回路２５内においてコンデンサＣ、及びダイオードＤでショート状態とすることができる。

【0061】

次に、本発明に係る逆起電圧ショート回路２５による逆起電圧の抑制効果を確認するために、アンプ装置２の回路内に逆起電圧ショート回路２５を設けた場合（実施例）と、設けない場合（比較例）のそれぞれについての逆起電圧を計測した試験結果を示す。計測に用いたスピーカー装置、及び計測条件等は以下の通りである。なお、アンプ装置は、前記した第２の実施形態に係るプッシュプルアンプを使用しているが、シングルアンプについても同様の結果となる。

【0062】

＜スピーカー装置の仕様＞
メーカー名：ＧＯＴＯ ＵＮＩＴ
型式：ＳＧ―３８Ｗ
方式：３８ｃｍコーン型ウーファーユニット
再生周波数帯域：３０～６００Ｈｚ
最低共振周波数：２７Ｈｚ
出力音圧レベル：１１０ｄＢ
ミュージックパワー：３５Ｗ
＜計測器＞
メーカー名：日置電機
型式：ＨＩＯＫＩ８８６０
＜計測場所＞
福岡県工業技術センター機械電子研究所（福岡県北九州市八幡西区則松３－６－１）
＜計測日＞
計測１ ２０２１年２月１９日
計測２ ２０２１年４月８日

【0063】

＜計測１＞
計測１の計測方法は図３に示すように、同一のスピーカー装置３ａ、３ｂを二つ準備して振動板が相対するように重ね合わせてフレームのエッジ部分をボルトナットで接続したうえで、一方のスピーカー装置３ａの入出力端子にアンプ装置２を接続し、他方のスピーカー装置３ｂの入出力端子に計測器４を接続した。なお、アンプ装置２の出力トランスの一次側と二次側の巻線比は１５：１に設定されている。

【0064】

以上のような条件で、スピーカー装置３ａにアンプ装置２からの出力信号を入力してスピーカー装置３ａを作動させると、スピーカー装置３ａから放出される音波が空気を媒介してスピーカー装置３ｂに入力されるが、このときのスピーカー装置３ｂの振動により生じる電圧がスピーカー装置３ａから生じる逆起電圧とみなすことができる。

【0065】

図４Ａ乃至図４Ｆは出力トランス２２の二次側に入力された音声信号の電圧波形を示している。図４Ａ乃至図４Ｆに示す通り、本計測ではスピーカー装置３ａに４Ｖ－１５Ｈｚ、４Ｖ－２０Ｈｚ、４Ｖ－４０Ｈｚ、４Ｖ－８０Ｈｚ、４Ｖ－１６０Ｈｚ、４Ｖ－３２０Ｈｚの交流電圧が入力されている。

【0066】

まず、本発明の実施形態に係る逆起電圧ショート回路２５を設けない場合のスピーカー装置３ｂで計測される出力電圧の波形を図５Ａ乃至図５Ｆに、周波数毎の逆起電圧の変動を図６にそれぞれ示す。一般的に逆起電圧は、スピーカー装置３ａに入力された電圧（４Ｖ）と同程度の電圧が出力トランス２２の二次側に発生し、出力トランス２２の巻線比に応じて昇圧された後にアンプ装置２に入力される。そして図６から明らかなように、周波数帯域として４０Ｈｚ前後が最も逆起電圧が高くなり、周波数が大きくなると徐々に逆起電圧は低くなる特性がある。

【0067】

逆起電圧がアンプ装置２に入力される際、出力トランス２２の二次側に入力されて一次側から出力されるが、このとき逆起電圧は出力トランス２２の巻線比（１５：１）に応じて昇圧される。例えば図５Ｃに示す周波数４０Ｈｚの入力電圧の場合では、スピーカー装置３ａで生じた逆起電圧（約３．５～３．８Ｖ）は、出力トランス２２で約１５倍に昇圧（約６０Ｖ前後）されてアンプ装置２に入力されていると推定できる。

【0068】

一方、逆起電圧がアンプ装置２からスピーカー装置３ａに出力される場合には、出力トランス２２の一次側に入力されて二次側から出力されるが、このとき逆起電圧は出力トランス２２の巻線比に応じて１５分の１程度に減衰される。即ち、図５Ｃに示す通り、周波数４０Ｈｚの場合では、一次側で発生していると推定される約６０Ｖの逆起電圧は１５分の１程度である約４Ｖ前後に減衰されてスピーカー装置３ａに入力されていることがわかる。

【0069】

次に、本発明の実施形態に係る逆起電圧ショート回路２５をアンプ装置２内に設けた場合のスピーカー装置３ｂで計測される出力電圧の波形を示す図７に示す。なお、図７は、逆起電圧が最も高くなる周波数帯域である４０Ｈｚにおける計測結果を示す。

【0070】

逆起電圧ショート回路２５を設けることで、スピーカー装置３ａで発生した逆起電圧は、逆起電圧ショート回路２５内でショートされた結果、アンプ装置２からスピーカー装置３ａに出力される際には出力トランス２２で１５分の１程度に減衰されて約３ｍＶ以内となり（即ち、アンプ装置２内では約３．０～４．５ｍＶ程度の逆起電圧が発生していると推定される）、比較例に対して１０００分の１程度まで抑制されていることが確認できる。

【0071】

＜計測２＞
計測２では、スピーカー装置から生じる逆起電圧がアンプ装置２内でどの程度の電圧となってアンプ回路内に入力されているかを確認するために、アンプ回路２内の電圧を直接計測した。計測の前提条件としては、図３と同じく同一のスピーカー装置３ａ、３ｂを二つ準備して振動板が相対するように重ね合わせてフレームのエッジ部分をボルトナットで結合した状態において、スピーカー装置３ｂに入力電圧を入力し、そのときのアンプ装置２内で計測される電圧を計測器により計測した。なお、アンプ装置２における電圧の計測点は、図２の回路図中のＰ－Ｂ間の電圧である。

【0072】

スピーカー装置３ｂに入力される入力電圧を図８、そのときのスピーカー装置３ａで計測される電圧を図９にそれぞれ示す。計測２では、スピーカー装置３ａで計測される電圧（即ち逆起電圧）が４Ｖとなるように、スピーカー装置３ｂに入力する電圧を調整した。なお、計測に用いた周波数帯域は４０Ｈｚである。以上の条件のもとで、スピーカー装置３ｂに電圧を入力したときのアンプ装置２内で計測される電圧波形を図１０、及び図１１に示す。なお図１０は本発明に係る逆起電圧ショート回路２５を設けない場合の電圧波形であり、図１１は本発明に係る逆起電圧ショート回路２５を設けた場合の電圧波形である。

【0073】

まず図１０に示すように、アンプ装置２内のＰ－Ｂ間には約６０Ｖ程度の電圧が発生している（なお、図１０の計測結果は出力方法の都合上、グラフの中心位置が若干上側にずれている。）。このとことは、スピーカー装置３ａで発生した４Ｖの逆起電圧が、出力トランス２２の一次側と二次側の巻線比に応じて約１５倍に昇圧された結果、６０Ｖ程度の電圧がアンプ装置２内に入力されるという計測１での推定値と合致する。

【0074】

また、逆起電圧ショート回路２５を設けた場合には、図１１に示すように、アンプ装置２内のＰ－Ｂ間で計測される逆起電圧は約４５ｍＶ程度に抑制されている。そして、アンプ装置２内の逆起電圧がスピーカー装置３ａに入力される際には、出力トランス２２の巻線比に応じて約１５分の１に減衰されることになる。即ち、出力トランス２２の一次側で発生した約４５ｍＶ程度の逆起電圧は、１５分の１である約３．０～４．５ｍＶ程度に減衰されてスピーカー装置３ａに入力されることになるが、この結果についても計測１の計測結果と合致することがわかる。

【0075】

以上の計測結果からも、本発明に係る逆起電圧ショート回路２５は逆起電圧を効率的に抑制し、スピーカー装置３から放射される音質向上に寄与していることが明らかであるといえる。

【0076】

以上のように、本発明を適用したアンプ装置、オーディオ装置、及びアンプ装置の制御方法は、逆起電圧の発生を抑え、音質を向上させることができるものとなっている。

【符号の説明】

【0077】

１、１ａ オーディオ装置
２ アンプ装置
２１、２１ａ、２１ｂ 真空管アンプ
２１１、２１１ａ、２１１ｂ カソード
２１２、２１２ａ、２１２ｂ プレート
２１３、２１３ａ、２１３ｂ グリッド
２２ 出力トランス
２２１ 一次巻線
２２２ 二次巻線
２３ 電源端子
２４ 定電位端子
２５ 逆起電圧ショート回路
２６ 出力回路
２７ 電源回路
２８ 電源トランス
２９ 平滑回路
３、３ａ、３ｂ スピーカー装置
４ 計測器
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ コンデンサ
Ｄ ダイオード
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗

【要約】

【課題】逆起電圧の発生を抑え、音質を向上させることができるアンプ装置、オーディオ装置、及びアンプ装置の制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】アンプ装置２は、出力トランス２２の一次側にある電源端子２３と接地された定電位端子２４の間に逆起電圧ショート回路２５を備えている。逆起電位ショート回路２５は、コンデンサＣとダイオードＤが並列に設けられている。アンプ装置１の回路内に入力された逆起電圧が正電位の場合には、電源端子２３から定電位端子２４に向けて逆起電流が流れ、このとき逆起電流はコンデンサＣによりショート状態となる。一方、入力された逆起電圧が負電位の場合には、定電位端子２４から電源端子２３に向けて逆起電流が流れ、このときダイオードＤによりショート状態となる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】