专利名称：音频信号放大设备和失真校正方法
技术领域：
本发明涉及音频信号放大装置和失真校正方法，并且可应用于例如用于放大从外部提供的音频信号和将该放大的信号传送到外部扬声器的音频装置。
背景技术：
已经广泛使用了用于放大从外部光盘(CD)播放器等提供的音频信号并将所放大的信号传送到外部扬声器以便根据来自扬声器的音频信号发声的音频装置。
在此，通常，在扬声器中，从音频装置提供的放大的音频信号、即电信号流向音圈，以便生成磁力和使膜片振动。然而，按照线圈的一般属性，当电信号流向音圈时，会产生反电动势。
因此，在音频装置中，存在这样的问题，即由于来自扬声器的反电动势，在提供给扬声器的放大的音频信号中生成失真，并且从扬声器发出的声音的质量变差了。
因此，在音频装置中，已经提出了一种其中采用降低流向扬声器的音圈的电流中的失真分量的负反馈系统的低失真扬声器装置(例如，参见日本专利申请公开1987-120198[图4，第1-2页])。
发明内容
然而，在具有这种结构的音频装置中，在地和扬声器间连接用于电流检测的电阻。因此，噪声从音频装置中的电源电路等中悄悄产生，并且所谓的再生电流有时会流向用于电流检测的电阻。
在这种情况下，在音频装置中，不能通过再生电流的影响来仅仅正确地检测流向扬声器的电流。因此，不能正确地提取由于反电动势而产生的失真分量，并且不能完全消除由反电动势产生的失真。存在从扬声器发生的声音的质量变差的问题。
鉴于上述情形，期望提供一种音频信号放大装置和失真校正方法，其中能提高从扬声器发出的声音质量。
根据本发明的实施例，由放大器放大音频信号，并生成放大的音频信号。在将由放大器放大的音频信号提供给扬声器之前，检测受扬声器的影响而在其上叠加了失真分量的音频信号的电流波形。基于电流波形和音频信号的信号波形间的差值，计算失真分量。将由于失真分量添加到音频信号上而得到的加法结果提供给放大器。
因此，在不受到寄生噪声(noise sneak)的影响的情况下，能正确地仅仅计算出由于扬声器的影响而叠加在放大的音频信号上的失真分量，并且能抵消由于扬声器的影响而生成的失真分量和添加到音频信号上的失真分量。由此，能从扬声器中如实地发出根据音频信号的声音。
另外，根据本发明的实施例，它是一种音频信号放大装置，其用于经分别由多个声道中的每一个声道共用的地线，将通过分别放大多个声道上的音频信号而获得的多个放大的音频信号传送到每一声道的扬声器。提供了用于放大用于每个声道的音频信号并且生成放大的音频信号的放大器，在放大器和每个声道的扬声器间提供的、用于当将放大的音频信号从该放大器传送到该扬声器时分别检测受该扬声器的影响和经由地线来自其他声道的影响而在其上叠加了失真分量的放大音频信号的电流波形的电流检测部，用于基于电流波形和用于每个声道的音频信号的信号波形间的差值来计算失真分量的失真分量计算部，以及用于将由于失真分量添加到用于每一声道的音频信号上而得到的加法结果提供给放大器的失真分量相加部。
因此，能正确地仅仅计算出由于扬声器的影响和经由地线来自其他声道的影响而叠加在放大的音频信号上的失真分量，并且能抵消先前增加到音频信号上的失真分量和由扬声器的影响以及来自其他声道的影响而生成的失真分量。由此，能从扬声器中如实地发出根据音频信号的声音。
在附图中图1是表示根据第一实施例的音频装置的结构的示意电路图；图2是表示扬声器的结构的示意截面图；图3是表示扬声器的阻抗特性的示意图；图4A至4F是表示信号波形的示意波形图；图5A和5B是表示在没有失真校正的情况下的频率特性的示意波形图；图6A和6B是表示在具有失真校正的情况下的频率特性的示意波形图；图7是表示在第一实施例中的失真系数的特性的示意波形图；图8A和8B是用于说明来自其他电路的再生电流的影响的示意电路图；图9A和9B是用于说明干扰的影响的示意电路图；图10是表示根据第二实施例的音频装置的结构的示意电路图；图11A和11B是用于说明来自其他声道的漏电流的影响的示意电路图；图12是表示声道隔离(channel separation)特性的示意波形图；图13是表示在第二实施例中的失真系数的特性的示意波形图；以及图14A和14B是用于说明电流检测电阻的连接部分的示意电路图。
具体实施例方式
将参考附图，描述本发明的优选实施例。
(1)第一实施例(1-1)音频装置的结构参考图1，根据第一实施例的音频装置1作为所谓的音频放大器进行操作，用于放大从音频信号源3、诸如光盘(CD)播放器提供的音频信号S1，并将所放大的信号提供给扬声器2。由此，从扬声器2发出根据音频信号S1的声音。
在此，如图2中的截面图所示，扬声器2具有圆锥形膜片21。经由具有可弯曲性的树脂材料制成的边缘31，将膜片21固定在以几乎钵状形状的框架22的前外周部中。膜片21能在到框架22的前后方向中自由地移动(振动)。
在框架22中，将分别以几乎盘状形状的顶板23、磁铁24和背板25固定到背面，并设置杆状磁轭(pole yoke)26以便从背板25的中心部分向前向方向中凸出。由于杆状磁轭26穿过磁铁24，并且在磁铁24和顶板23间形成磁隙27，从而形成磁路。
由几乎圆柱形的金属材料制成音圈架(voice coil bobbin)28，它由阻尼器30同轴支撑并且固定到膜片21的后中心部分。盘绕音圈29以便使其位于磁隙27中。音圈29连接到经由引线(未示出)固定到框架22上的连接端(未示出)，并且从音频装置1提供具有交变波形(alternative wave)的输出音频信号S4。
即，在扬声器2中，根据来自音频装置1的输出音频信号S4的电流流向音圈29，以便生成根据输出音频信号S4的电流的电动势。此时，在扬声器2中，在到其他部件、诸如框架22的前向方向中，由于电动势而在一个主体中振动膜片21、音圈架28和音圈29。能通过振动周围空气，而产生根据输出音频信号S4的声音。
随便说一下，在扬声器2中，如图3所示，根据音圈29的属性，阻抗根据频率发生改变。阻抗在低谐振频率时取最大值。如果频率从低谐振频率增加，则阻抗降低并且取最小值，即，额定阻抗。当频率进一步增加时，阻抗逐渐增加。
此外，在扬声器2中，当输出音频信号S4流向音圈29时，由于线圈的一般属性，在音圈29中生成反电动势。由于反电动势而使得输出音频信号S4的电流波形失真，并且发出的声音的质量变差了。
因此，在音频装置1(图1)中，由功率放大器12放大音频信号S1，并且通过失真校正电路10校正由于扬声器2的音圈29的影响而引起的失真。
失真校正电路10首先通过失真分量加法器11，从音频信号S1中减去失真分量信号S6(稍后将描述其细节)以便生成加法(add)音频信号S2，并将其提供给功率放大器12。
功率放大器12按预定放大系数放大加法音频信号S2以便生成放大的音频信号S3，并将所放大的音频信号S3提供给失真校正电路10中的电流检测电阻13。
电流检测电阻13是几乎不具有电抗分量的非感应电阻。电流检测电阻13稍微衰减从功率放大器12提供的放大的音频信号S3，并将所衰减的信号作为输出音频信号S4传送给扬声器2。此时，在电流检测电阻13中，在所放大的音频信号S3和输出音频信号S4间引起电势差，以便能够基于该电势差，检测放大的音频信号S3和输出音频信号S4中的电流值的大小。注意到，由于电流检测电阻13是非感应电阻，所以两端间的电势差仅与流向电流检测电阻13的电流的大小有关。
就此而言，在电流检测电阻13中，选择比较小的电阻值，诸如0.1Ω，以便最小地抑制由电流检测电阻13引起的放大音频信号S3的功率损耗。
在此，因为失真分量信号S6在初始状态中为“0”，加法音频信号S2变成几乎与音频信号S1相同的波形。然而，所放大的音频信号S3和输出音频信号S4由于在扬声器2的音圈29中生成的所述反电动势的影响而变为失真波形。实际上，例如，当音频信号S1是如图4A所示的方波时，放大的音频信号S3和输出音频信号S4变成音频信号S1(图4A)的失真波形，如图4B和4C所示。
将放大的音频信号S3和输出音频信号S4提供给差动放大器14。差动放大器14计算放大的音频信号S3和输出音频信号S4间的差值，以便按预定放大系数放大它们，并生成电流检测信号S5(图4D)，其表示流向电流检测电阻13的电流波形(即，放大的音频信号S3和输出音频信号4中的电流波形)，并且还将此信号传送给失真分量运算单元15。
就此而论，差动放大器14进行放大，以便使电流检测信号S5的信号电平变为几乎等于音频信号S1的信号电平。
失真分量运算单元15计算电流检测信号S5和不包括失真分量的初始音频信号S1间的差值，以便仅提取包括在放大的音频信号S3和输出音频信号S4中的失真分量，并将其作为失真分量信号S6(图4E)传送到失真分量加法器11。
在此，失真分量信号S6对应于这样的信号，通过该信号，仅提取由来自扬声器2的反电动势生成的失真分量。即，失真校正电路10基于所放大的音频信号S3和输出音频信号S4间的电势差，检测包括在输出音频信号S4中的失真分量。
如上所述，失真分量加法器11从不包括失真分量的初始音频信号S1中推导出该失真分量信号S6。即，失真分量加法器11使失真分量信号S6的相位反相，并将其加到音频信号S1上，以便生成其中以反相相位增加了失真分量的加法音频信号S2(图4F)，并将其传送到功率放大器12。
响应于此，功率放大器12照原样放大其中以反相相位添加了失真分量的加法音频信号S2，以便生成放大的音频信号S3，并将输出音频信号S4经电流检测电阻13传送到扬声器2。
此时，在放大的音频信号S3和输出音频信号S4中，尽管如上所述由于扬声器2的音圈29中生成的反电动势而使波形失真，但是通过先前增加的具有反相相位的失真分量信号S6，抵消了由于反电动势而引起的失真分量。因此，放大的音频信号S3和输出音频信号S4几乎不包括失真分量，并且被校正成几乎等于原始音频信号S1的波形。
用这种方式，在音频装置1中，经电流检测电阻13、差动放大器14、失真分量运算单元15和失真分量加法器11组成的系统，执行电流负反馈。因此，能将被校正成几乎等于初始音频信号S1的波形的输出音频信号S4提供给扬声器2的音圈29，而与来自音圈29的反电动势的影响无关。因此，能从扬声器2中如实地发出基于音频信号S1的高质量声音。
(1-2)操作和影响根据上述结构，在音频装置1中的失真校正电路10中，在功率放大器12和扬声器2之间提供电流检测电阻13。失真校正电路10通过电流检测电路13和差动放大器14检测提供给扬声器2的输出音频信号S4的电流波形，作为电流检测信号S5，并计算电流检测信号S5和音频信号S1间的差值以提取失真分量信号S6，并将失真分量信号S6以反相相位加到初始音频信号S1上。
因此，通过失真校正电路10，对音频信号S1执行电流负反馈，以便能抵消由于扬声器2的音圈29中产生的反电动势而产生的输出音频信号S4的失真分量。因此，失真校正电路10能将不包括失真分量的输出音频信号S4提供给扬声器2。
将具有几乎与不包括失真分量的初始音频信号S1相同的信号波形的输出音频信号S4的电流提供给音圈29。因此，扬声器2能根据初始音频信号S1如实地发出声音。
注意到，失真校正电路10对音频信号S1执行电流负反馈。因此，即使在输出音频信号S4中生成任何失真，或即使失真不出现，也能够根据初始音频信号S1的信号波形如实地校正输出音频信号S4。
此外，失真校正电路10总是对音频信号S1执行电流负反馈。因此，每当在输出音频信号S4中生成任何失真时，考虑到失真分量，能对音频信号S1立即执行校正。因此，能一直从扬声器2发出高质量声音。
在此，在仅使用功率放大器12而不使用失真校正电路10的传统音频装置(未示出)中，电压和电流的频率特性如图5A和5B所示。在传统的音频位置中，在音频频带(约20Hz-20KHz)中，尽管对于电压而言，增益和相位几乎是平直的并且表示良好的特性(图5A)，但对于电流而言，增益和相位根据频率大大地改变(图5B)。在这种情况下，扬声器2相对于流向音圈29的电流，生成电磁力。因此，将根据电流的频率特性发出的声音的频率特性变差了；因此，降低了声音质量。
相反，根据本发明的第一实施例的音频装置1中的失真校正电路10通过电流检测电阻13和差动放大器14检测真正流向扬声器2的电流波形，作为电流检测信号S5，并且基于电流检测信号S5，通过电流负反馈，通过与输入音频信号S1相匹配，来校正输出音频信号S4的信号波形。
因此，在本发明的第一实施例的音频装置1中，如图6A和6B所示，尽管对于电压而言，干扰了增益和相位的特性(图6A)，但对于电流而言，音频频带中的增益和相位的特性变得几乎平直；因此，它变为良好的频率特性(图6B)。因此，在音频装置1中，能从扬声器2发出良好质量的声音。
另外，如图7所示，将在通过本发明的第一实施例的音频装置1中的失真校正电路10校正失真分量的情况下电压(V)和电流(I)的失真系数的特性与在传统的音频装置中未校正失真分量的情形相比，在音频装置1中，尽管通过失真校正电路10使电压(V)的总谐波失真(THD)(在下文中，THD简单地称为失真系数)增加(即，变差了)，但电流(I)的失真系数减小了并得到了改善。即，在音频装置1中，改善了从扬声器2发出的声音的质量特性，并且能显著地改善声音质量。
另一方面，假定在由于来自其他电路、诸如电源电路的电流的影响而经由地生成再生电流IT的情况下，例如，在如图8A所示电流检测电阻13在接地侧连接到音频装置40的情况下，尽管经由失真分量加法器(未示出)执行了电流反馈，但由于来自其他电路(未示出)的再生电流IT的影响，点P1中的电势由于地线上的阻抗ZG而改变了，并且电压eo受到再生电流IT的影响。
此时，在音频装置40中，电压eo不同于电流检测电阻13的两端处的电势差。因此，不能正确地计算由于扬声器2的音圈29中生成的反电动势而引起的失真分量。因此，不能适当地校正流向扬声器2的信号电流IS的失真。
相反，在本发明的第一实施例的音频装置1中，如图8B所示，由于在功率放大器12和扬声器2之间连接电流检测电阻13(即，在信号线侧)，所以表示电流检测信号S5的电势的电压eo不受再生电流IT的影响。
因此，音频装置1能通过电流检测信号S5，正确地检测电流检测电阻13的两端间的电势差。因此，在没有受到再生电流IT的影响的情况下，能高质量地计算失真分量，并且能适当地校正输出音频信号S4中生成的失真。
另外，假定在受到由于电磁波等引起的在电流检测电阻13的两端的干扰影响的情形下，例如，如图9A所示，在音频装置40的情况下，作为电流检测电阻13的两端处的信号波形G1和G2，由于干扰，同样电平的干扰噪声分量N1和N2分别叠加在音频信号上。
在这种情况下，在音频装置40中，因为接地侧的阻抗低，所以音频信号的噪声分量N2变为小于噪声分量N1。因此，作为信号波形G3，当通过差动放大器14计算差值时，使作为噪声分量N1和N2间的差值的噪声分量N3叠加在电压eo上；因此，不能正确地检测出电流检测电阻13的两端间的电势差。
另一方面，在本发明的实施例的音频装置1中，如图9B所示，当在电流检测电阻13的两端处受到干扰影响时，电流检测电阻13的两端处的阻抗几乎相等。因此，作为信号波形G11和G12，分别叠加在流向电流检测电阻13的两端的放大的音频信号S3和输出音频信号S4上的噪声分量N11和N12的大小变为几乎相等。
为此，在音频装置1中，如信号波形G13中所示，当通过差动放大器14计算差值时，噪声分量几乎不叠加到电压eo上。因此，在音频装置1中，能正确地检测出电流检测电阻13的两端间的电势差，以及高精度地计算失真分量。因此，能适当地校正在输出音频信号S4中生成的失真。
此外，在音频装置1中，即使连接音频装置1和扬声器2的电缆受到干扰等的影响，并且噪声叠加在输出音频信号S4上，也可以通过失真校正电路10仅提取不同于初始音频信号S1的失真分量，并且能校正在输出音频信号S4中生成的失真分量。因此，能从扬声器2发出如实地再现音频信号S1的声音，而与干扰的影响无关。
根据上述结构，在音频装置1的失真校正电路10中，在功率放大器12和扬声器2之间提供电流检测电阻13。通过电流检测电阻13和差动放大器14，计算失真分量，并且将其以反相相位增加到初始音频信号S1上。因此，抵消由于在扬声器2的音圈29中出现的反电动势而生成的输出音频信号S4中的失真，并且能使输出音频信号S4被校正为等于不具有失真的输入音频信号S1的信号波形。因此，能显著地改善扬声器2的声音质量。
(2)第二实施例(2-1)音频装置的结构参考图10，其中，将相同的附图标记添加到图1中的相应部件上，根据第二实施例的音频装置60是例如便携式光盘(CD)播放器。音频装置60分别通过功率放大器72R和72L，放大在从形成CD再现部的音频信号源63R和63L提供的左右两个声道上的音频信号S11R和S11L，并且经三级连接器(tripolar connector)62，将所放大的信号传送到传送到耳机61。由此，分别从耳机61中的右声单元77R和左声单元77L发出左右声。
与音频装置1(图1)相比，音频装置60除具有对应于失真校正电路10的用于左右两个声道的失真校正电路70R和70L，以及通过共用地线76C的三芯电缆76连接在对应于扬声器2的耳机61中的右声单元77R和左声单元77L的方面外，具有共同的结构。
在此，三芯电缆76通过右信号线76R，连接失真校正电路70R和右声单元77R，以及通过左信号线76L，连接失真校正电路70L和左声单元77L，并且由右信号线76R和左信号线76L共用地线76C。
音频装置60中的失真校正电路70R(右(R)声道)通过失真分量加法器71，从音频信号S11R中推导出失真分量信号S16R，以生成加法音频信号S12R，并且将其提供给功率放大器72R，这与音频装置1(图1)中的上述失真校正电路10R类似。
功率放大器72R放大加法音频信号S12R，以生成放大的音频信号S13R，这与功率放大器12(图1)类似，并将其提供给电流检测电阻73R。
电流检测电阻73R是非感应电阻。电流检测电阻73R稍微衰减从功率放大器72R提供的放大的音频信号S3以便生成输出音频信号S14R，并且经由三级连接器62和耳机61的三芯电缆76，将其提供给右声单元77R。
此时，失真校正电路70R通过电流检测电阻73R和差动放大器74R检测将传送到右声单元77R的输出音频信号S14R的电流波形，作为电流检测信号S15R，计算电流检测信号S15R和音频信号S11R间的差值，以便提取失真分量信号S16R，并且通过失真分量加法器71R，将失真分量以反相相位增加到初始音频信号S11R上。
因此，在音频装置60中，能通过失真校正电路70R，预先校正由于在右声单元77R的音圈78R中生成的反电动势而引起的输出音频信号S14R中的失真。因此，能使被校正成几乎等于初始音频信号S11R的信号波形的输出音频信号S14R流向右声单元77R的音圈78R。由此，能从右声单元77R发出如实地根据音频信号S11R的声音。
注意到，就音频装置60中的失真校正电路70L(左(L)声道)而言，与失真校正电路70R(右声道)类似，能使被校正成几乎等于初始音频信号S11L的信号波形的输出音频信号S14L流向左声单元77L的音圈78L。由此，能从左声单元77L发出如实地根据声音信号S11L的声音。
(2-2)操作和效果根据上述结构，在音频装置60(图10)中的失真校正电路70R和70L中，与根据第一实施例的音频装置10(图1)中的失真校正电路10类似，分别在功率放大器72R和72L与右声单元77R和左声单元77L之间提供电流检测电阻73R和73L。失真校正电路70R和70L通过电流检测电阻73R和73L以及差动放大器74R和74，检测将提供给右声单元77R和左声单元77L的输出音频信号S14R和S14L的电流波形，分别作为电流检测信号S15R和S15L，计算电流检测信号S15R和S15L与音频信号S11R和S11L间的差值以便提取失真分量信号S16R和S16L，并且将失真分量信号S16R和S16L分别以反相相位增加到初始音频信号S11R和S11L上。由此，执行了所谓的电流负反馈。
由此，分别通过失真校正电路70R和70L，对音频信号S11R和S11L执行负反馈，以便能抵消由于在右声单元77R的音圈78R和左声单元77L的音圈78L中生成的反电动势而引起的输出音频信号S14R和S14L中的失真。由此，能将几乎不包括失真分量的输出音频信号S14R和S14L提供给右声单元77R和左声单元77L。
在右声单元77R和左声单元77L中，将具有几乎等于不包括失真分量的初始音频信号S11R和S11L的信号波形的输出音频信号S14R和S14L分别提供给音圈78R和78L。因此，能发出如实地根据初始音频信号S11R和S11L的高质量声音。
此外，与失真校正电路10类似，失真校正电路70R和70L分别对音频信号S11R和S11L执行电流负反馈。因此，即使在输出音频信号S11R和S11中生成任何失真，或即使失真未发生，在它们的信号波形分别等于初始音频信号S11R和S11L的情况下，也能将输出音频信号S14R和S14L提供给右声单元77R和左声单元77L。
此外，将考虑由于共用地线76C而引起的到其他声道的漏电流的影响。在仅具有功率放大器72R和72L以及其中不校正失真分量的音频装置80中，如图11A所示，例如，当将音频信号S11R从音频信号源63R仅提供给左声道时，地线76C具有阻抗ZC，并且地线76C的分支点P2处的电势将不为“0”。因此，信号电流IS的漏电流IL流向用于左声道的左声单元77L，并且从左声单元77L稍微发出右声道上的声音；因此，所谓的声道隔离变得更糟。
另一方面，如图11B所示，在本发明的第二实施例的音频装置60的情况下，当将音频信号S11R从音频信号源63R仅提供给右声道时，与音频装置80的情形类似，由于地线76C上的阻抗ZC的影响，分支点P2处的电势不为“0”。因此，信号电流IS的漏电流IL流向用于左声道的左声单元77L。
然而，在音频装置60中，通过用于左声道的失真校正电路70L校正输出音频信号S14L的信号波形，以便调整到初始音频信号S11L的信号波形。因此，将右声道上的信号电流IS的漏电流IL检测为失真分量，并且能将其中以反相相位增加了失真分量的输出音频信号S14L提供给左声单元77L。
因此，在音频装置60中，能通过由用于左声道的失真校正电路70L生成的输出音频信号S14L，抵消漏电流分量。因此，当从左声单元77L传送左声道上的声音时，能防止叠加和提供由于来自左声道的漏电流IL而引起的声音，并且能改善声道隔离。
另外，在音频装置60中，同样对于从左声道到右声道的漏电流而言，与从右声道到左声道的漏电流IL类似，能类似地将其检测为失真分量并能进行校正。此外，能将互漏电流检测为失真分量，并且能同时在右声道和左声道中进行校正。因此，能在左右两个声道上改善声道隔离。
在此，在音频装置80的情形(不具有失真校正)和本发明的第二实施例的音频装置60的情形(具有失真校正)中的声道隔离的测量结果如图12所示。参考图12，关于从右声道(R)到左声道(L)的情形以及从左声道(L)到右声道(R)的情形，在具有失真校正的情况下，与不具有失真校正的情形相比，使声道隔离改善了约30dB。这表明能分别从右声单元77R和左声单元77L(图10)发出高质量声音。
关于这一点，参考图12，在具有失真校正的情况下，在由于从右声道(R)到左声道(L)的漏电流而导致的输出电平和由于从左声道(L)到右声道(R)的漏电流而导致的输出电平之间，生成微小差异。然而，估计到它是由测量误差引起的。
接着，在音频装置80(不具有失真校正)和本发明的第二实施例的音频装置60(具有失真校正)中的失真系数特性的测量结果如图13所示。参考这个图13，在具有失真校正的情况下，与不具有失真校正的情形相比，在左右两个声道上，降低了失真系数。这表明通过失真校正改善了从右声单元77R和左声单元77L(图10)发出的声音质量。
另一方面，对于如图14A所示的音频装置90，如果电流检测电阻93与共用的接地侧相连，则左右两个声道上的信号电流流向电流检测电阻93。因此，不能独立地检测分别流向左声道和右声道的电流的波形。即，不能高精度地提取失真分量，并且不能适当地校正失真分量。
相反，如图14B所示，在本发明的第二实施例的音频装置60中，电流检测电阻73R和73L分别连接在功率放大器72R和72L与右声单元77R和左声单元77L之间(即利用信号线侧)。因此，能通过电流检测电阻73R和73L，单独地检测分别流向左声道和右声道的电流的波形，并且能高精度地提取左声道和右声道上的每个失真分量，而且能适当地校正失真分量。
根据上述结构，在音频装置60(图10)中的失真校正电路70R和70L中，分别在功率放大器72R和72L与右声单元77R和左声单元77L之间提供电流检测电阻73R和73L。通过电流检测电阻73R和73L以及差动放大器74R和74L，计算左右声道每一个上的失真分量，并且分别将失真分量以反相相位增加到初始音频信号S11R和S11L上。由此，抵消分别以反相相位增加到音频信号S11R和S11L上的失真分量、以及由在右声单元77R的音圈78R和左声单元77L的音圈78L中生成的反电动势与来自其他声道的漏电流而引起的输出音频信号S14R和S14L中的失真分量。因此，能使输出音频信号S14R和S14L校正到等于初始音频信号S11R和S11L的信号波形。由此，能改善从右声单元77R和左声单元77L发出的声音的声道隔离；因此，能改善声音质量。
(3)其他实施例在上述第一实施例中，已经论及了通过电流检测电阻13和差动放大器14检测流向扬声器2的电流的波形的情形。然而，本发明不仅仅局限于此，而且可以通过例如电磁线圈检测流向扬声器2的电流的波形。关于第二实施例也与此类似。
另外，在上述第二实施例中，已经论及了在具有左右两个声道以及共用地线76C的音频装置60中，分别提取左右两个声道上的失真分量，以及分别校正失真分量的情形。然而，本发明不仅仅局限于此，而且在由任何多个声道共用地线的音频装置、诸如具有实现例如环绕系统的四个声道并且由四个声道共用地线的音频装置中，可以单独地提取每一声道上的失真分量，并且可以分别校正失真分量。
另外，在上述第一实施例中，已经论及了将输出音频信号S4提供给锥形扬声器2的情形。然而，本发明不仅仅局限于此，而是可以将输出音频信号S4提供给具有包括音圈的另一系统的扬声器、诸如圆顶形扬声器，或是具有将使所提供的输出音频信号S4的电流波形失真的各种系统的扬声器。
另外，在上述第一和第二实施例中，已经论及了将本发明应用于作为音频放大器进行操作的音频装置1和作为便携式CD播放器的音频装置60的情形。然而，本发明不仅仅局限于此，而是可以应用于具有用于放大从预定音频信号源提供的音频信号并将其提供给扬声器、耳机等的音频信号放大器电路的各种电子设备，所述电路诸如为在电视接收机中内置的音频电路部、以及个人计算机、蜂窝电话等中的音频电路部。
另外，在上述实施例中，已经论及了用作音频信号放大装置的音频装置1具有用作放大器的功率放大器12、用作电流检测部的电流检测电阻13和差动放大器14、用作失真分量计算部的失真分量运算单元15、以及用作失真分量相加部的失真分量加法器11。然而，本发明不仅仅局限于此，而是音频信号放大装置可以包括具有其他各种电路结构的放大器、电流检测部、失真分量计算部和失真分量相加部。
根据本发明的实施例，在不受到寄生噪声的影响的情况下，能正确地仅仅计算出由于扬声器的影响而叠加在放大的音频信号上的失真分量，并且能抵消由于扬声器的影响生成的失真分量和增加到音频信号上的失真分量。因此能从扬声器发出如实地根据音频信号的声音。因此，能实现能够改善从扬声器发出的声音的质量的音频信号放大装置和失真校正方法。
此外，根据本发明的实施例，能正确地仅仅计算出由于扬声器的影响和经由地线来自其他声道的影响而叠加在放大的音频信号上的失真分量，并且能抵消先前增加到音频信号上的失真分量和由扬声器的影响生成的失真分量。因此，能从扬声器发出如实地根据音频信号的声音。因此，能实现能够改善将从扬声器发出的声音的质量的音频信号放大装置。
尽管已经结合本发明的优选实施例进行了描述，但对本领域的技术人员来说，显然可以进行各种改变、修改、组合、子组合和替代，因此，旨在使所附权利要求书中涵盖落入本发明的真正精神和范围内的所有这些改变和修改。
本发明也可以用在具有音频信号放大器电路的各种电子设备中。
权利要求
1.一种音频信号放大设备，包括放大器，用于放大音频信号和生成放大的音频信号；在所述放大器和扬声器之间提供的电流检测装置，用于当将所述放大的音频信号从放大器传送到扬声器时，检测由于受扬声器的影响而在其上叠加了失真分量的所述放大的音频信号的电流波形；失真分量计算装置，用于基于所述电流波形和所述音频信号的信号波形间的差值，计算所述失真分量；以及失真分量相加装置，用于将由于所述失真分量增加到所述音频信号上而得到的加法结果提供给所述放大器。
2.如权利要求1所述的音频信号放大设备，其中，所述电流检测装置基于串联连接在所述放大器和所述扬声器之间的非感应电阻的两端的电势差，检测电流检测信号。
3.一种音频信号放大设备，用于经由分别由多个声道的每一个共用的地线，将通过分别放大多个声道上的音频信号而获得的多个放大的音频信号传送到所述每一声道的扬声器，该音频信号放大设备包括放大器，用于放大用于每个声道的所述音频信号，并生成所述放大的音频信号；在所述放大器和每个声道的扬声器之间提供的电流检测装置，用于当将所述放大的音频信号从放大器传送到扬声器时，分别检测由于受扬声器的影响和经由地线来自其他声道的影响而在其上叠加了失真分量的放大的音频信号的电流波形；失真分量计算装置，用于基于所述电流波形和用于每个声道的所述音频信号的信号波形间的差值，计算所述失真分量；以及失真校正装置，用于将由于所述失真分量增加到用于每一声道的所述音频信号上而得到的加法结果提供给所述放大器。
4.一种音频信号放大设备中的失真校正方法，所述设备通过放大器放大音频信号，并将所放大的信号传送到扬声器，该音频信号放大设备中的失真校正方法包括电流检测步骤，在将由所述放大器放大的所述音频信号提供给所述扬声器之前，检测由于受扬声器的影响而在其上叠加了失真分量的所述放大的音频信号的电流波形；失真分量计算步骤，基于所述电流波形和所述音频信号的信号波形间的差值，计算所述失真分量；以及失真分量相加步骤，将由于所述失真分量增加到所述音频信号上而得到的加法结果提供给所述放大器。
全文摘要
作为本发明的实施例，由功率放大器放大音频信号，并生成放大的音频信号。通过在功率放大器和扬声器间提供的电流检测电阻和差动放大器，当将放大的音频信号作为输出音频信号提供给扬声器时，将由于受扬声器的影响而在其上叠加了失真分量的放大的音频信号和输出音频信号的电流波形检测为电流检测信号。基于电流检测信号和音频信号间的差值，计算失真分量信号。并且，将通过失真分量加法器把失真分量信号增加到音频信号上而得到的加法结果提供给功率放大器。
文档编号H04R3/04GK1842223SQ20061006834
公开日2006年10月4日 申请日期2006年3月29日 优先权日2005年3月29日
发明者串田秀明, 斋藤浩 申请人:索尼株式会社