日本テキサス・インスツルメンツ（日本TI）は2008年7月、携帯型機器向けのオーディオD級アンプ「TPA2016D2」を発表した。携帯電話機やパーソナルナビゲーション機器、ノート型パソコン、ポータブルDVDプレーヤなどの機器をターゲットとしたステレオアンプで、1チャンネル当たりの出力電力は1.7W（負荷が8Ωの場合）。プログラマブルなDRC（ダイナミックレンジ圧縮）機能を内蔵している点を最大の特徴とする。

　昨今の携帯型機器では、音楽や映画など、高いダイナミックレンジ環境で再生されることを前提とした音源を扱うものが増えてきている。しかし、そうした機器のスピーカ周りは、必ずしもそうした高いダイナミックレンジが得られる設計とはなっていない。音源の出力ピーク値ではなく、平均値を適切な音量で出力できるように設計される場合が多いのである。そのため、大音量の信号を出力する際には、波形がクリップして音割れが発生したりする。また、高いダイナミックレンジの音源を再生する場合、大振幅の信号で問題が生じないようにすると、小音量の信号は聞き取りが困難になる。

　TPA2016D2が備えるDRC機能は、こうした問題に対応するもので、出力音声のダイナミックレンジを携帯型機器向けの大きさに自動的に調整する。すなわち、スピーカの破壊や、音割れ、歪（ひずみ）につながるような大音量の信号に対しては振幅を下げる。逆に、携帯型機器のスピーカでは聞き取りが困難であったり、利用環境における騒音/雑音に埋もれてしまったりするような小音量の信号に対しては振幅を上げる。これらの振幅調整が自動的に行われる。結果として、平均音圧レベルが高くなり、高いダイナミックレンジの音声を携帯型機器でも聞き取りやすくすることができる（図1）。

　この処理を、システムが備えるDSPでデジタル信号処理によって行うことも可能だが、「その場合、DSPの処理性能の20％程度がこの処理に費やされてしまい、処理負荷として大き過ぎる」（日本TI）という。また、システムによっては、DSPを経由しない信号パスも存在するので、DSPを利用できないケースがあり得る。

　そこで、TPA2016D2では、この処理をアナログ信号処理で実現している。DRC処理の基本的な仕組みは、簡単に言えば、信号の振幅に応じて増幅度を変更するというものになる。一見、単純な仕組みにも思えるが、同社は「聴感上、不自然に感じられないよう処理するのは難しい」と説明する。この点は、処理をデジタルで行うかアナログで行うかにかかわらず困難なことで、「この機能の開発には3年ほど費やした」（日本TI）という。

　なお、小振幅信号が入力された場合には増幅機能が働くので、基板上で発生するノイズが増幅されてしまう可能性がある。この点については、閾（しきい）値以下の信号は増幅しないようにするノイズゲート機能が用意されている。閾値は1、4、10、20mVrmsの中から選択できる。「通常の音声は、これらの値より1桁程度大きいので、再生すべき信号がノイズとして判定されて問題が生じることはない」（日本TI）という。また、大振幅の信号については、振幅を検出して減衰機能が働くまでの間は大振幅のまま出力されることになるが、スピーカが破壊されるのは電流が一定時間以上流れた場合であり、0.1msの分解能で減衰機能が働くので問題にはならないという。

　このDRC機能の制御は、I²Cインターフェースによってパラメータの値を設定することで行う。ダイナミックレンジの圧縮比（2：1、4：1、8：1など）、増幅/減衰処理を行うのにかかる時間、ノイズゲート機能の閾値設定などが行える。同様に、ゲイン制御もI²Cインターフェースを用いて－28～30dBの範囲で設定できる。また、TPA2016D2の評価用モジュールとともに用いるGUI（graphical user interface）ベースのツールが用意されており、こうしたパラメータ設定は容易に行える。

　TPA2016D2の電源電圧は2.5V～5.5V、消費電流は3.7mA（電源電圧が3.6Vの場合の標準値）、パッケージは2.2mm×2.2mmのWCSP。すでに量産出荷中で、1000個購入時の単価は1.6米ドル。

（飴本 健）

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