JP2006033796A - Ａｌｃ付き増幅装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話機等の音声の入出力機能を有するモバイル型電子機器に好適なＡＬＣを有する増幅装置において、アタック動作時とリカバリ動作時の両方で自然な聴感を得ることができるとともに、頻繁なアタック動作とリカバリ動作の繰り返しをさけること。
【解決手段】第１所定時間Ｔ１毎にアタックタイミングＴａを出力するアタック用カウンタ５０と、第２所定時間Ｔ２毎（Ｔ１＜Ｔ２）にリカバリタイミングＴｒを出力するリカバリ用カウンタ７０とをそれぞれ設ける。これにより、増幅利得を下げるアタック動作が、増幅利得を上げるリカバリ動作より速く行われるから、アタック動作時とリカバリ動作時の両方で自然な聴感を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可変利得増幅器の利得を制御して、増幅器の出力レベルを所定値にコントロールする自動利得制御回路（以下、ＡＬＣ；Automatic Level Controller）を有する増幅装置に関する。

従来から、可変利得増幅回路の利得を、その出力信号のレベルが一定になるように制御する自動利得制御回路がよく知られている。これらの自動利得制御回路は、出力信号レベルと基準レベルとを比較して、出力信号レベルが基準レベルよりも高いときに利得を下げるように動作し、出力信号レベルが基準レベルよりも低いときに利得を上げるように動作する。利得の上げ、下げは、所定時間（フレーム期間）毎に実施することで安定した利得制御を行うようにしている（特許文献１）。
特開２００３−１７３２１１号公報

従来の自動利得制御回路では、出力信号レベルが基準レベルを上下するときに増幅器の利得もそれに連れて増減される。その増幅器利得の増減が頻繁に行われても、データ通信回路などでは信号レベルを一定に制御できればよい。このことから、従来の自動利得制御回路におけるフレーム期間は、ノイズなどによる誤動作を防止するように決定されており、できるだけ短い期間であることが望まれている。

しかし、音声信号を対象として、出力信号レベルを所定レベルに自動制御するＡＬＣを有する増幅装置では、事情が異なる。まず、出力信号レベルが基準レベルを上下するたびに利得を制御すると、その利得変更に連れて出力信号レベルが変更されるから、聴感上不自然な音声信号になってしまう。

また、増幅利得を上げる動作（即ち、リカバリ動作）と増幅利得を下げる動作（即ち、アタック動作）が同じ時間間隔（フレーム期間）で行われると、やはり聴感上不自然な音声信号が出力されることになってしまう。

例えば、アタック動作においては、制御の時間間隔が長いと、無音時から急に音声が入力されたときに利得が大きくなっているから、出力信号のレベルが大きくなりすぎるし、さらに出力信号波形が歪んでしまい、その状態がしばらく続くことになる。したがって、利得制御の時間間隔は短い方が聴感上自然である。

一方、リカバリ動作では、制御の時間間隔を短かくすると、音声入力がとぎれるたびに利得が高くなり、ノイズが増幅されてしまうから、非常に聞きづらい音声信号になってしまう。また、リカバリ動作では、制御の時間間隔をあまり長くすると、音声入力が急に小さくなった時に、なかなか聞こえないことになる。したがって、ある程度、制御の時間間隔を長くすることが聴感上自然である。

そこで、本発明は、携帯電話機等の音声の入出力機能を有するモバイル型電子機器に好適なＡＬＣを有する増幅装置において、アタック動作時とリカバリ動作時の両方で自然な聴感を得ることができるとともに、アタック動作とリカバリ動作の頻繁な繰り返しを避けることができる増幅装置を提供することを目的とする。

また、その増幅装置を装備した電子機器と話者や聴取者との距離に応じて、増幅度やアタック動作、リカバリ動作の動作条件を調整可能にして、自然な聴感を得ることができる増幅装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、利得制御信号に応じて増幅利得が決められる可変利得増幅器で入力信号を増幅して所定レベルの出力信号を出力するための増幅装置に関する。この増幅装置は、前記出力信号のレベルを、アタック基準レベルと比較し、そのアタック基準比較結果信号に基づいてアタック信号を出力し、且つ前記出力信号レベルを、前記アタック基準レベルとは異なるレベルのリカバリ基準レベルと比較し、そのリカバリ基準比較結果信号に基づいてリカバリ信号を出力するウインド形比較回路と、第１所定時間毎にアタックタイミング信号を出力するアタックタイミング信号生成部と、前記第１所定時間よりも長い第２所定時間毎にリカバリタイミング信号を出力するリカバリタイミング信号生成部と、前記アタック信号が出力されているときに前記アタックタイミング信号の発生に応じて前記増幅利得を第１所定利得だけ小さくするための利得減少信号を発生し、且つ前記リカバリ信号が出力されているときに前記リカバリタイミング信号の発生に応じて前記増幅利得を第２所定利得だけ小さくするための利得増加信号を発生する動作判定回路を備えて、前記利得減少信号もしくは前記利得増加信号に基づいて前記可変利得増幅器の増幅利得を低下もしくは上昇するとともに、前記利得減少信号及び前記利得増加信号が出力されないときには前記増幅利得を維持する。

この態様によれば、ウインド形比較回路を用いることで、増幅利得を下げるアタック動作も増幅利得を上げるリカバリ動作も行わない、利得維持される出力信号領域が確保することができ、頻繁な利得変化を抑制し、音声聴感上の不自然感を低減することができる。
また、第１所定時間毎にアタックタイミングを出力し、第１所定時間より長い第２所定時間毎にリカバリタイミングを生成するため、増幅利得を下げるアタック動作が、増幅利得を上げるリカバリ動作より速く行われることになり、アタック動作時とリカバリ動作時の両方で自然な聴感を得ることができる。

前記アタック信号は、前記アタック基準比較結果信号が保持されるとともに前記アタックタイミング信号と同時期に出力されるアタックリセット信号によりリセットされ、前記リカバリ信号は、前記リカバリ基準比較結果信号が保持されるとともに前記リカバリタイミング信号と同時期に出力されるリカバリリセット信号によりリセットされてもよい。

前記リカバリ基準比較結果信号は、前記出力信号レベルが出力信号中心レベルより上方向に第１所定電圧だけ高い第１リカバリ基準レベルと下方向に第１所定電圧だけ低い第２リカバリ基準レベルとの間にあるときに出力され、前記アタック基準比較結果信号は、前記出力信号レベルが前記第１リカバリ基準レベルより第２所定電圧だけ高い第１アタック基準レベルを超えるとき及び前記出力信号レベルが前記第２リカバリ基準レベルより第２所定電圧だけ低い第２アタック基準レベルを下回るときに出力されてもよい。

前記アタックタイミング信号生成部の前記第１所定時間及び前記リカバリタイミング信号生成部の前記第２所定時間のそれぞれは、外部から与えられる設定値に基づいて変更可能に設定されてもよい。

増幅装置は、前記第１所定時間及び前記第２所定時間として外部から与えられる設定値を書き換え可能に記憶する設定回路を有し、この設定回路に記憶された設定値に基づいて前記第１所定時間及び前記第２所定時間を、前記アタックタイミング信号生成部及び前記リカバリタイミング信号生成部にそれぞれ設定してもよい。
この設定回路に記憶された設定値にしたがって、第１、第２所定時間を個別に且つ任意に変更することにより、増幅装置の実際の使用状態においても聴感を調整することができる。

アタックタイミング信号生成部およびリカバリタイミング信号生成部は、それぞれ、外部から入力されるクロックを、第１、第２所定時間に対応した数だけカウントするカウンタ回路であってもよい。

前記可変利得増幅器は、増幅度を決める抵抗器の抵抗値を切り替える抵抗切替形であり、増幅利得の制御は、利得制御信号に応じて前記抵抗値をスイッチ群により複数段に切り替えることにより行ってもよい。
入力抵抗もしくは帰還抵抗の抵抗値を切り替える抵抗切替形の可変利得増幅器を用いて、アナログ線形制御することにより、良好な歪み特性を得ることができる。

増幅装置は、前記利得減少信号及び前記利得増加信号に基づいて前記利得制御信号を形成して前記可変利得増幅器に供給するデコーダをさらに備え、前記デコーダにおける前記利得制御信号の上限値及び下限値を、外部から与えられる設定値に基づいて変更可能に設定してもよい。
この場合、利得制御信号の上限値及び下限値を、この増幅装置を用いた携帯機器と話者や聴取者との距離など、実際の使用状況に応じて、任意に調整することが可能になる。

増幅装置は、前記利得制御信号の上限値及び下限値として外部から与えられる設定値を書き換え可能に記憶する設定回路をさらに有し、この設定回路に記憶された設定値に基づいて前記利得制御信号の上限値及び下限値を、前記デコーダに設定してもよい。

本発明の別の態様は、電子機器に関する。この電子機器は、音声出力部と、前記音声出力部にアナログのオーディオ信号を出力する上述の増幅装置と、を備える。
音声出力部は、スピーカやヘッドホン、イヤホンなどを含む。この態様によれば、音声出力部から聴覚上不自然な音が発生するのを防止することができる。

本発明によれば、ウインド形比較回路を用いることで、増幅利得を下げるアタック動作も増幅利得を上げるリカバリ動作も行わない、利得維持される出力信号領域が確保されるから、頻繁な利得変化が抑制され、音声聴感上の不自然感を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る増幅装置について、図を参照して説明する。本発明の増幅装置は、ＡＬＣ機能を有しており、携帯電話機など音声の入出力機能を有するモバイル型電子機器に好適に使用される。この増幅装置では、ＡＬＣのアタック動作時とリカバリ動作時の両方で自然な聴感を得るとともに、頻繁なアタック動作とリカバリ動作の繰り返しを避ける。また、本発明の増幅装置を装備した電子機器と話者や聴取者との距離に応じて、増幅度やアタック動作、リカバリ動作の条件を調整可能にして、自然な聴感を得る。

図１は、本発明の実施の形態に係る増幅装置の構成を示す図である。図２は、図１の可変利得増幅器１０の構成例を示す図である。また、図３は、図１のウインド形比較回路３０の構成例を示す図である。

図８は、増幅装置１００を搭載した電子機器の構成を示すブロック図である。図８の電子機器２００は、たとえば携帯電話端末であって、スピーカやイヤホンなどの音声出力手段を備える。電子機器２００は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｓｅｓｓｏｒ）２１０、Ｄ／Ａコンバータ２１２、スピーカ２１４、通信処理部２１６を含む。通信処理部２１６は、アンテナやアンプ、復調器などを含み、アンテナから受信した通信信号を復調し、デジタルの音声データに復元する。ＤＳＰ２１０は、デジタルの音声データにさまざまな信号処理をほどこし、Ｄ／Ａコンバータ２１２に出力する。Ｄ／Ａコンバータ２１２は、デジタルデータをアナログの音声信号に変換する。増幅装置１００は、アナログのオーディオ信号Ｓｉｎを増幅し、所定レベルの出力信号Ｓｏｕｔとして出力する。スピーカ２１４は、出力信号Ｓｏｕｔにより駆動され、ユーザの耳に音声信号を出力する。

図１の増幅装置１００は、可変利得増幅器１０、デコーダ２０、ウインド形比較回路３０、保持回路４０、アタック用カウンタ５０、保持回路６０、リカバリ用カウンタ７０、動作判定回路８０、設定回路９０を含む。
可変利得増幅器１０は、入力信号Ｓｉｎを増幅利得ＧＡに応じて増幅して所定レベルの出力信号Ｓｏｕｔを出力する。以下、この実施の形態では、音声信号を取り扱うものとして説明する。増幅利得ＧＡは、デコーダ２０から供給される利得制御信号Ｓｇａに応じて決められる。

可変利得増幅器１０の構成例が図２に示されている。図２において、オペアンプ１１の反転入力端子（−）に複数の入力抵抗器１２ａ〜１２ｄを直列に接続し、入力抵抗器１２ａ〜１２ｃに個別にオンやオフが選択されるスイッチ１３ａ〜１３ｃがそれぞれ並列に接続されている。オペアンプ１１の反転入力端子（−）と出力端子との間に複数の帰還抵抗器１４ａ〜１４ｄを直列に接続し、帰還抵抗器１４ｂ〜１４ｄに利得制御信号Ｓｇａに応じて個別にオンやオフが選択されるスイッチ１５ａ〜１５ｃがそれぞれ並列に接続されている。オペアンプ１１の非反転入力端子（＋）は、グランドなどの基準電位に接続される。

この可変利得増幅器１０は、増幅利得ＧＡが可変の反転増幅器であり、増幅利得ＧＡは利得制御信号Ｓｇａに応じて抵抗値をスイッチ群により複数段に切り替えてアナログ線形制御して、良好な歪み特性を得る。

図１に戻る。ウインド形比較回路３０は出力信号Ｓｏｕｔのレベルを、アタック基準レベルと比較し、その結果得られるアタック基準比較結果信号Ｓａｔｔに基づいてアタック信号Ｓａｔｔｈを出力する。また、出力信号Ｓｏｕｔのレベルを、アタック基準レベルとは異なるレベルのリカバリ基準レベルと比較し、その結果得られるリカバリ基準比較結果信号Ｓｒｅｃに基づいてリカバリ信号Ｓｒｅｃｈを出力する。

本明細書において、アタック（あるいはアタック動作）は増幅利得ＧＡを下げる（ＤＯＷＮ）ように動作することを言い、リカバリ（あるいはリカバリ動作）は増幅利得ＧＡを上げる（ＵＰ）ように動作することを言う。

ウインド形比較回路３０の構成例が図３に示されており、また比較に使用される各基準レベルの関係が図４に示されている。

図４において、出力信号中心レベルＶｂは入力信号Ｓｉｎが零、すなわち無音状態の時の出力信号Ｓｏｕｔのレベルである。リカバリ基準比較信号Ｓｒｅｃを生成するために、出力信号中心レベルＶｂより第１所定電圧ΔＶ１だけ高い第１リカバリ基準レベルＶｒｅｃ１と、出力信号中心レベルＶｂより第１所定電圧ΔＶ１だけ低い第２リカバリ基準レベルＶｒｅｃ２が設定される。また、アタック基準比較結果信号Ｓａｔｔを生成するために、第１リカバリ基準レベルＶｒｅｃ１より第２所定電圧ΔＶ２だけ高い第１アタック基準レベルＶａｔｔ１と、第２リカバリ基準レベルＶｒｅｃ２より第２所定電圧ΔＶ２だけ低い第２アタック基準レベルＶａｔｔ２が設定される。

図３の比較器３１〜３４は出力信号Ｓｏｕｔのレベルと各基準レベルＶａｔｔ１、Ｖｒｅｃ１、Ｖｒｅｃ２、Ｖａｔｔ２とをそれぞれ比較する。なお、比較器３１、比較器３２では出力信号Ｓｏｕｔが＋入力端子に入力されているのに対して、比較器３３、比較器３４では出力信号Ｓｏｕｔが−入力端子に入力されている。比較器３１の出力と比較器３４の出力とをオア回路３５に入力して、アタック基準比較結果信号Ｓａｔｔを得る。また、比較器３２の出力と比較器３３の出力とをオア回路３６に入力して、リカバリ基準比較結果信号Ｓｒｅｃを得る。

これにより、リカバリ基準比較結果信号Ｓｒｅｃは、出力信号レベルが出力信号中心レベルＶｂより上方向に第１所定電圧ΔＶ１だけ高い第１リカバリ基準レベルＶｒｅｃ１と下方向に第１所定電圧ΔＶ１だけ低い第２リカバリ基準レベルＶｒｅｃ２との間にあるときに出力される。このリカバリ基準比較結果信号Ｓｒｅｃは‘Ｌ’レベルである。

アタック基準比較結果信号Ｓａｔｔは、出力信号レベルが第１リカバリ基準レベルＶｒｅｃ１より第２所定電圧ΔＶ２だけ高い第１アタック基準レベルＶａｔｔ１を超えるとき及び出力信号レベルが第２リカバリ基準レベルＶｒｅｃ２より第２所定電圧ΔＶ２だけ低い第２アタック基準レベルＶａｔｔ２を下回るときに出力される。このアタック基準比較結果信号Ｓａｔｔは‘Ｈ’レベルである。

出力信号Ｓｏｕｔのレベルが、基準レベルＶａｔｔ１と基準レベルＶｒｅｃ１との間及び基準レベルＶａｔｔ２と基準レベルＶｒｅｃ２との間にあるときには、リカバリ基準比較結果信号Ｓｒｅｃもアタック基準比較結果信号Ｓａｔｔも出力されない。
また、各基準レベルＶａｔｔ１、Ｖｒｅｃ１、Ｖｒｅｃ２、Ｖａｔｔ２及び第１，第２所定電圧ΔＶ１、ΔＶ２は外部から入力される設定値に応じてそれらの大きさを必要に応じて変更することができる。

リカバリ基準比較結果信号Ｓｒｅｃとアタック基準比較結果信号Ｓａｔｔは、出力信号中心レベルＶｂより上側の比較器３１、３２のみで構成することもできる。この場合には、比較器３３、３４、オア回路３５、３６を省略できる。

再び図１に戻って、説明する。アタック用カウンタ５０は、入力されるクロックＣＬＫをカウントし、設定されている第１所定時間Ｔ１毎にアタックタイミング信号Ｔａ及びアタックリセット信号Ｒａを同時期に出力する。また、リカバリ用カウンタ７０は、入力されるクロックＣＬＫをカウントし、第１所定時間Ｔ１より長い第２所定時間Ｔ２毎（Ｔ１＜Ｔ２）にリカバリタイミング信号Ｔｒ及びリカバリリセット信号Ｒｒを同時期に出力する。アタック用カウンタ５０、リカバリ用カウンタ７０は、それぞれ第１、第２所定時間を計測してアタックタイミング信号Ｔａおよびリカバリタイミング信号Ｔｒを生成できればよく、カウンタ回路以外で構成してもよい。

保持回路４０は、アタック基準比較結果信号Ｓａｔｔが入力され、そのピーク値を保持してアタック信号Ｓａｔｔｈを出力し、アタックリセット信号Ｒａが入力される毎にリセットする。また、保持回路６０は、リカバリ基準比較結果信号Ｓｒｅｃが入力され、そのピーク値を保持してリカバリ信号Ｓｒｅｃを出力し、リカバリリセット信号Ｒｒが入力される毎にリセットする。

動作判定回路８０は、アタック信号Ｓａｔｔｈが出力されているときにアタックタイミング信号Ｔａの発生に応じて増幅利得ＧＡを第１所定利得だけ小さくするための利得減少信号ＤＯＷＮを発生し、また、リカバリ信号Ｓｒｅｃｈが出力されているときにリカバリタイミング信号Ｔｒの発生に応じて増幅利得ＧＡを第２所定利得だけ小さくするための利得増加信号ＵＰを発生する。

この第１所定利得や第２所定利得は、音声出力信号Ｓｏｕｔが聴感上自然に変化するように、所定デシベル（例えば、１ｄＢ）単位にすることがよい。利得の設定は、図２の入力抵抗器１２、帰還抵抗器１４により行うことができる。

また、アタック用カウンタ５０、リカバリ用カウンタ７０から出力されるタイミング信号Ｔａ、Ｔｒ及びリセット信号Ｒａ、Ｒｒは、アタック信号Ｓａｔｔｈやリカバリ信号Ｓｒｅｃｈが動作判定回路８０で判定された直後に、保持回路４０や保持回路６０をリセットできればよいから、同時期は同時でもよいし、また少し時間差があってもよい。

ここで、アタック用カウンタ５０の第１所定時間Ｔ１（アタックタイミング信号Ｔａの期間）と、リカバリ用カウンタ７０の第２所定時間Ｔ２（リカバリタイミング信号Ｔｒの期間）は、ＡＬＣを有する増幅装置でのアタック動作時やリカバリ動作時における自然な聴感を得るために、非常に重要である。

自然な聴感を得るために、本発明では、増幅利得を下げるアタック動作が、増幅利得を上げるリカバリ動作より速く行われるように、アタック用カウンタ５０の第１所定時間Ｔ１を短くし、リカバリ用カウンタ７０の第２所定時間Ｔ２を長くしている（Ｔ１＜Ｔ２）。

例えば、アタック動作が約０．８ｍｓ／ｄＢ（即ち、０．８ｍｓで１ｄＢ変化させる）に対してリカバリ動作を約８ｍｓ／ｄＢ乃至１６０ｍｓ／ｄＢとすることができる。標準的な設定は、アタック動作が約０．８ｍｓ／ｄＢで、リカバリ動作が約８０ｍｓ／ｄＢにすることがよい。即ち、この場合には、リカバリ動作の時間間隔Ｔ２は、アタック動作の時間間隔Ｔ１の１００倍程度にする。

また、このアタック動作及びリカバリ動作は、外部から与えられる設定値に基づいて変更可能に設定されるものであり、例示すれば、アタック動作としては、０．０５ｍｓ／ｄＢ〜０．８ｍｓ／ｄＢ〜６．４ｍｓ／ｄＢの程度の範囲で、リカバリ動作としては、５ｍｓ／ｄＢ〜８０ｍｓ／ｄＢ〜６４０ｍｓ／ｄＢの程度の範囲で、変更可能に設定することがよい。

デコーダ２０は、動作判定回路８０からの利得減少信号ＤＯＷＮと利得増加信号ＵＰを受けて、それらの入力毎に、利得制御信号Ｓｇａを変更して可変利得増幅器１０の増幅利得ＧＡを調整する。このデコーダ２０は、利得制御信号Ｓｇａの上限値及び下限値を、外部から与えられる設定値に基づいて変更可能に設定する。

設定回路９０は、デコーダ２０の利得制御信号Ｓｇａの上限値及び下限値や、アタック用カウンタ５０の第１所定時間Ｔ１、リカバリ用カウンタ７０の第２所定時間Ｔ２、ウインド形比較回路３０の各基準レベルを設定するための設定値を、外部から入力される設定値にしたがって、内蔵されるレジスタなどに書換可能に記憶する。

この設定回路９０に記憶された設定値にしたがって、第１所定時間Ｔ１、第２所定時間Ｔ２を個別に且つ任意に変更して、増幅装置１００の実際の使用状態においても聴感を調整可能にする。また、利得制御信号Ｓｇａの上限値及び下限値も、この増幅装置１００を用いた電子機器２００のスピーカ２１４とユーザとの距離など、実際の使用状況に応じて、任意に調整することが可能になる。

以上のように構成される本発明の増幅装置の動作を、図５の動作状態図、図６の動作タイミングチャート、及び図７に示す増幅装置１００の状態遷移図を参照して説明する。

図５に示すように、アタック信号Ｓａｔｔｈが‘Ｈ’レベルの時は利得制御は‘アタック’状態であり、リカバリ信号Ｓｒｅｃｈが‘Ｌ’レベルの時は利得制御は‘リカバリ’状態である。また、アタック信号Ｓａｔｔｈが‘Ｌ’レベルでリカバリ信号Ｓｒｅｃｈが‘Ｈ’レベルの時は、利得制御は‘維持’状態である。これらの状態は、図７において、維持状態Ｓ１０、アタック状態Ｓ１２、リカバリ状態Ｓ１４示される。

図６のタイミングチャートを参照する。図６（ａ）は、出力信号Ｓｏｕｔを、同図（ｂ）は、アタック基準比較結果信号Ｓａｔｔを、同図（ｃ）は、アタックタイミング信号Ｔａおよびアタックリセット信号Ｒａを、同図（ｄ）は、利得減少信号ＤＯＷＮを、同図（ｅ）は、リカバリ信号Ｓｒｅｃｈを、同図（ｆ）は、リカバリタイミング信号Ｔｒ及びリカバリリセット信号Ｒｒを、同図（ｇ）は、利得増加信号ＵＰを、同図（ｈ）は、利得制御の状態を示している。

図６（ｃ）（ｆ）のように、アタック用カウンタ５０からはアタックタイミング信号Ｔａとアタックリセット信号Ｒａが第１所定時間Ｔ１毎に発生され、リカバリ用カウンタ７０からはリカバリタイミング信号Ｔｒとリカバリリセット信号Ｒｒが第２所定時間Ｔ２毎に発生されている。

時刻ｔ１までは、アタック信号Ｓａｔｔｈが‘Ｌ’レベルでリカバリ信号Ｓｒｅｃｈが‘Ｈ’レベルであるから利得制御動作は‘維持’状態にある。この時刻ｔ１までの間にアタックタイミング信号Ｔａやアタックリセット信号Ｒａが発生しても‘維持’状態は変わらない。

時刻ｔ１に至って、アタック信号Ｓａｔｔｈが‘Ｈ’レベルになると、利得制御動作は‘維持’状態から‘アタック’状態に遷移する。‘アタック’状態に遷移した後、アタックタイミング信号Ｔａの発生時にアタック動作を行い、増幅利得ＧＡを１段階減少させる。‘アタック’状態にある間は、アタックタイミング信号Ｔａの発生毎に増幅利得ＧＡを１段階減少させる。

時刻ｔ２に至って、アタック信号Ｓａｔｔｈが‘Ｌ’レベルになり、リカバリ信号Ｓｒｅｃｈが‘Ｈ’レベルであるから、利得制御動作は再び‘維持’状態になる。なお、時刻ｔ３′で出力信号Ｓｏｕｔのレベルは維持領域に入るが、リカバリ信号Ｓｒｅｃｈが‘Ｈ’レベルに保持されているので時刻ｔ３までは‘維持’状態が継続する。

時刻ｔ３に至って、リカバリ信号Ｓｒｅｃｈが‘Ｌ’レベルになると、利得制御動作は‘維持’状態から‘リカバリ’状態に遷移する。‘リカバリ’状態に遷移した後、リカバリタイミング信号Ｔｒの発生時にリカバリ動作を行い増幅利得ＧＡを１段階増加させる。‘リカバリ’状態にある間は、リカバリタイミング信号Ｔｒの発生毎に増幅利得ＧＡを１段階増加させる。

時刻ｔ４に至って、リカバリ信号Ｓｒｅｃｈが‘Ｈ’レベルになり、アタック信号Ｓａｔｔｈが‘Ｌ’レベルであるから、利得制御動作は再び‘維持’状態になる。

以上のように、本実施の形態に係る増幅装置１００によれば、ウインド形比較回路３０を用いることで、増幅利得ＧＡを下げるアタック動作も増幅利得を上げるリカバリ動作も行わない、利得維持される出力信号領域が確保することができ、頻繁な利得変化を抑制し、音声聴感上の不自然感を低減することができる。
また、第１所定時間Ｔ１毎にアタックタイミング信号Ｔａを出力し、第１所定時間Ｔ１より長い第２所定時間Ｔ２毎にリカバリタイミング信号Ｔｒを生成するため、増幅利得ＧＡを下げるアタック動作が、増幅利得を上げるリカバリ動作より速く行われることになり、アタック動作時とリカバリ動作時の両方で自然な聴感を得ることができる。

また、図６では示していないが、出力信号Ｓｏｕｔのレベルが急激に大きくなった場合には、その直後のアタックタイミング信号Ｔａ、リカバリタイミング信号Ｔｒの発生時刻で直ちに、‘リカバリ’状態から‘アタック’状態に、‘維持’状態から‘アタック’状態に、‘リカバリ’状態から‘維持’状態に、それぞれ遷移する。逆に、出力信号Ｓｏｕｔのレベルが急激に小さくなった場合には、時刻ｔ３′の例で説明したように、それ以前のアタック基準比較結果信号Ｓａｔｔやリカバリ基準比較結果信号Ｓｒｅｃが保持されているので、その保持状態に基づいて利得制御が行われた後に、状態を遷移する。

この出力信号Ｓｏｕｔが急激に大きくなった場合と小さくなった場合とで、処理を異ならせていることにより、アタック動作は速やかに行い、一方リカバリ動作はアタック動作より遅く行って、聴感をよくするという考え方に合致している。

上記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合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。

実施の形態において、電子機器２００は携帯電話端末の場合について説明したが、これには限定されず、音声情報が記録されたディスクなどから、デジタルデータを読み出し再生するＣＤプレイヤやＭＤプレイヤ、その他のシリコンオーディオなどであってもよい。

本発明の実施の形態に係る増幅装置の構成を示す図である。 図１の可変利得増幅器の構成例を示す図である。 図１のウインド形比較回路の構成例を示す図である。 ウインド比較回路に使用される各基準レベルの関係を示す図である。 利得制御動作の状態を示す図である。 図６（ａ）〜（ｈ）は、図１の増幅装置の動作タイミングチャートである。 図１の増幅装置の状態遷移を示す図である。 増幅装置を搭載した電子機器の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 可変利得増幅器、 １１ オペアンプ、 １２ 入力抵抗器、 １３ スイッチ、 １４ 帰還抵抗器、 １５ スイッチ、 ２０ デコーダ、 ３０ ウインド形比較回路、 ３１ 比較器、 ３２ 比較器、 ３３ 比較器、 ３４ 比較器、 ３５ オア回路、 ３６ オア回路、 ４０ 保持回路、 ５０ アタック用カウンタ、 ６０ 保持回路、 ７０ リカバリ用カウンタ、 ８０ 動作判定回路、 ９０ 設定回路、 １００ 増幅装置、 ２００ 電子機器、 ２１０ ＤＳＰ、 ２１２ Ｄ／Ａコンバータ、 ２１４ スピーカ、 ２１６ 通信処理部、 Ｔ１ 第１所定時間、 Ｔ２ 第２所定時間。

Claims (10)

1. 利得制御信号に応じて増幅利得が決められる可変利得増幅器で入力信号を増幅して所定レベルの出力信号を出力するための増幅装置において、
   前記出力信号のレベルを、アタック基準レベルと比較し、そのアタック基準比較結果信号に基づいてアタック信号を出力し、且つ前記出力信号レベルを、前記アタック基準レベルとは異なるレベルのリカバリ基準レベルと比較し、そのリカバリ基準比較結果信号に基づいてリカバリ信号を出力するウインド形比較回路と、
   第１所定時間毎にアタックタイミング信号を出力するアタックタイミング信号生成部と、
   前記第１所定時間よりも長い第２所定時間毎にリカバリタイミング信号を出力するリカバリタイミング信号生成部と、
   前記アタック信号が出力されているときに前記アタックタイミング信号の発生に応じて前記増幅利得を第１所定利得だけ小さくするための利得減少信号を発生し、且つ前記リカバリ信号が出力されているときに前記リカバリタイミング信号の発生に応じて前記増幅利得を第２所定利得だけ小さくするための利得増加信号を発生する動作判定回路を備えて、
   前記利得減少信号もしくは前記利得増加信号に基づいて前記可変利得増幅器の増幅利得を低下もしくは上昇するとともに、前記利得減少信号及び前記利得増加信号が出力されないときには前記増幅利得を維持することを特徴とする、増幅装置。
2. 前記アタック信号は、前記アタック基準比較結果信号が保持されるとともに前記アタックタイミング信号と同時期に出力されるアタックリセット信号によりリセットされ、
   前記リカバリ信号は、前記リカバリ基準比較結果信号が保持されるとともに前記リカバリタイミング信号と同時期に出力されるリカバリリセット信号によりリセットされることを特徴とする、請求項１に記載の増幅装置。
3. 前記リカバリ基準比較結果信号は、前記出力信号レベルが出力信号中心レベルより上方向に第１所定電圧だけ高い第１リカバリ基準レベルと下方向に第１所定電圧だけ低い第２リカバリ基準レベルとの間にあるときに出力され、
   前記アタック基準比較結果信号は、前記出力信号レベルが前記第１リカバリ基準レベルより第２所定電圧だけ高い第１アタック基準レベルを超えるとき及び前記出力信号レベルが前記第２リカバリ基準レベルより第２所定電圧だけ低い第２アタック基準レベルを下回るときに出力されることを特徴とする、請求項２に記載の増幅装置。
4. 前記アタックタイミング信号生成部の前記第１所定時間及び前記リカバリタイミング信号生成部の前記第２所定時間のそれぞれは、外部から与えられる設定値に基づいて変更可能に設定されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の増幅装置。
5. 前記第１所定時間及び前記第２所定時間として外部から与えられる設定値を書き換え可能に記憶する設定回路を有し、この設定回路に記憶された設定値に基づいて前記第１所定時間及び前記第２所定時間を、前記アタックタイミング信号生成部及び前記リカバリタイミング信号生成部にそれぞれ設定することを特徴とする、請求項４に記載の増幅装置。
6. 前記アタックタイミング信号生成部および前記リカバリタイミング信号生成部は、それぞれ、外部から入力されるクロックを、前記第１、第２所定時間に対応した数だけカウントするカウンタ回路であることを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
7. 前記可変利得増幅器は増幅度を決める抵抗器の抵抗値を切り替える抵抗切替形であり、増幅利得の制御は利得制御信号に応じて前記抵抗値をスイッチ群により複数段に切り替えることにより行うことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の増幅装置。
8. 前記利得減少信号及び前記利得増加信号に基づいて前記利得制御信号を形成して前記可変利得増幅器に供給するデコーダを備え、前記デコーダにおける前記利得制御信号の上限値及び下限値を、外部から与えられる設定値に基づいて変更可能に設定することを特徴と
   する、請求項７に記載の増幅装置。
9. 前記利得制御信号の上限値及び下限値として外部から与えられる設定値を書き換え可能に記憶する設定回路を有し、この設定回路に記憶された設定値に基づいて前記利得制御信号の上限値及び下限値を、前記デコーダに設定することを特徴とする、請求項８に記載の増幅装置。
10. 音声出力部と、
    前記音声出力部にアナログのオーディオ信号を出力する請求項１乃至３のいずれかに記載の増幅装置と、
    を備えることを特徴とする電子機器。

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