JP2010045726A - Signal amplification apparatus and signal processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号増幅装置及び信号処理方法に係り、所定のクロックで変調処理を行う信号処理装置、その様な信号処理装置で利用可能な信号処理方法に関する。 The present invention relates to a signal amplification device and a signal processing method, and more particularly to a signal processing device that performs modulation processing with a predetermined clock, and a signal processing method that can be used in such a signal processing device.
昨今、AV(Audio Visual)機器におけるシステムのデジタル化が進んでいる。ノイズによる信号劣化やバラつき問題の発生しやすいアナログ回路よりも、それら問題が発生せず、集積化もしやすいデジタル回路が好まれるからである。 In recent years, the digitization of systems in AV (Audio Visual) devices is progressing. This is because a digital circuit that does not cause such problems and is easy to be integrated is preferred to an analog circuit that easily causes signal degradation and variation problems due to noise.
テレビの音声回路やオーディオ機器においてもその流れは例外ではない。音の入り口では、HDMI(High-Definition Multimedia Interface)といったデジタル信号を扱う規格が広く採用され、音の出口では、厳密にはデジタル回路ではないが、クロックを必要とするD級アンプが用いられている。D級アンプは、いわゆるアナログアンプと異なり、パルス状の波形の密度や幅をもってして信号を表現し、電力増幅を行う。 The flow is not an exception in television audio circuits and audio equipment. At the entrance of the sound, a standard for handling digital signals such as HDMI (High-Definition Multimedia Interface) is widely adopted, and at the exit of the sound, although not strictly a digital circuit, a class D amplifier that requires a clock is used. Yes. Unlike a so-called analog amplifier, a class D amplifier expresses a signal with the density and width of a pulse waveform and performs power amplification.
言うまでも無く、クロックを必要とする回路は、クロックが停止してしまうと動作しない。D級アンプについて述べると、D級アンプに供給されるクロック(以下、「オーディオクロック」と呼ぶ)が不安定になれば音質の劣化につながる。また、アナログ入力タイプのD級アンプであれば、オーディオクロックが一瞬でも停止すれば、アンプが発振する可能性がある。さらに、クロックの停止により、例えば図16に示すように、負荷に対してDC電圧がかかる形でパルスが固定されてしまった場合、負荷に大電流が流れて負荷の破壊、さらにD級アンプの中の電力増幅回路の破壊につながる虞がある。 Needless to say, a circuit that requires a clock does not operate if the clock stops. As for the class D amplifier, if the clock (hereinafter referred to as “audio clock”) supplied to the class D amplifier becomes unstable, the sound quality is deteriorated. Further, in the case of an analog input type class D amplifier, if the audio clock stops even for a moment, the amplifier may oscillate. Furthermore, when the pulse is fixed due to the DC voltage applied to the load due to the stop of the clock, for example, as shown in FIG. 16, a large current flows through the load and the load is destroyed. There is a risk of damage to the power amplifier circuit inside.
例えば、システムの簡易化のために、HDMIレシーバーから出力されるクロックを、直接アンプのオーディオクロックとして用いる構成がある。この場合、ユーザーがHDMIケーブルを抜いただけで、オーディオクロックが停止してしまう場合があり、上述の課題の発生が容易に想像される。 For example, in order to simplify the system, there is a configuration in which a clock output from an HDMI receiver is directly used as an audio clock of an amplifier. In this case, the audio clock may stop when the user simply disconnects the HDMI cable, and the above-described problem is easily imagined.
その様な状況に対応する技術として以下のようなパルス変調型電力増幅器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、クロックと入力信号を入力として入力信号をパルス列に変換するパルス変調器と、前記クロックの停止を検出してクロック停止時にクロック正常時と異なる信号を出力するクロック検出回路と、前記パルス変調器が出力する前記パルス列と前記クロック検出回路の出力を入力とする出力制御回路と、前記出力制御回路が出力する出力パルス列に応じてスイッチングする出力回路とを備え、前記出力制御回路は、前記クロック検出回路が出力する前記クロック正常時と異なる信号に応じて、前記出力回路のスイッチングを停止させるように制御する。
ところで、特許文献1に開示の技術では、クロックの停止に対応しようとしているが、クロック周期が間延びしたような場合には対応できないという課題があった。なぜなら、クロック周期が間延びしたような場合であっても、同じDuty50%のクロックであれば、それを積分して得られるレベルも同じであるため、クロック検出回路はクロックを「正常」と判断してしまい、保護動作を行わない場合があるからである。一方、パルス変調回路は、クロックが間延びしたときに発振する可能性がある。その場合、出力回路はOFFされておらず(保護動作が行われていない)、通常動作をしているので、異音の発生はもちろんのこと、出力回路の破壊につながる虞もあった。より具体的には、以下のような課題があった。
(1)クロックが停止した場合、ただちに保護動作を行うべきであるが、クロックの停止からクロック検出回路がクロック停止を検出するまでの間に、多少の時間がある。その間、負荷(スピーカ)には大電流が流れるので、出力回路が故障してしまう可能性が残る。
(2)クロック停止時、出力回路の出力は、瞬時に出力回路がオフされる(ハイインピーダンス(Hi−Z)出力になる)構成となっており、ユーザーにとって不快なポップノイズが発生する。クロックの停止が頻繁に発生するシステムにおいては、到底許容できない。
By the way, in the technique disclosed in
(1) When the clock stops, the protection operation should be performed immediately, but there is some time between the clock stop and the clock detection circuit detecting the clock stop. Meanwhile, since a large current flows through the load (speaker), there is a possibility that the output circuit will fail.
(2) When the clock is stopped, the output of the output circuit is configured such that the output circuit is instantaneously turned off (high impedance (Hi-Z) output), and unpleasant pop noise is generated for the user. In a system where clock stops frequently occur, it is far from acceptable.
本発明の目的は、このような状況に鑑みなされたものであって、その目的は、クロックの入力に異常が生じたときにD級アンプの回路保護を実現する技術を提供することにある。また、別の観点では、クロックの入力に異常が生じたときにポップ音などの雑音が出力されてしまうことを防止する技術を提供することにある。 An object of the present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a technique for realizing circuit protection of a class D amplifier when an abnormality occurs in clock input. Another object of the present invention is to provide a technique for preventing a noise such as a pop sound from being output when an abnormality occurs in clock input.
本発明に係る装置は、信号増幅装置に関する。この信号増幅装置は、基準クロックをもとに入力信号を変調する変調手段と、変調された入力信号を増幅して出力する増幅手段と、ソースクロックを取得して、当該ソースクロックをもとに前記変調手段で利用する前記基準クロックを生成するとともに、取得した前記ソースクロックと生成した前記基準クロックの同期状態を出力する位相同期手段と、前記増幅手段の動作を前記位相同期手段の同期状態に応じて制御する出力制御手段と、を備える。
また、前記出力制御手段は、前記位相同期手段の前記同期状態がアンロックとなったときに前記増幅手段をオフしてもよい。
また、前記変調手段は、前記位相同期手段の前記同期状態がアンロックとなったときに、前記出力制御手段が前記増幅手段をオフする前に、ノイズ低減処理を行ってもよい。
また、前記位相同期手段がアンロック状態となったときに所定のタイマ時間でタイマ動作を開始し、前記タイマ時間に達したときに、前記出力制御手段に対して前記増幅手段をオフする制御信号を出力するタイマ手段を備えてもよい。
また、前記位相同期手段の前記同期状態がアンロックとなったときに、前記出力制御手段が前記増幅手段をオフする前に、前記変調手段に入力される入力信号の信号レベルを下げるレベル調整処理を行うレベル調整手段を備えてもよい。
また、前記位相同期手段は、前記同期状態として、アンロックのおそれのある警告状態を出力し、前記変調手段は、前記警告状態に応じてノイズ低減処理を行ってもよい。
また、前記位相同期手段は、前記同期状態として、アンロックのおそれのある警告状態を出力し、前記レベル調整手段は、前記警告状態に応じてレベル調整処理を行ってもよい。
また、前記位相同期手段は、同期可能な周波数帯域を有し、アンロック状態であっても当該周波数帯域の前記基準クロックを出力してもよい。
また、前記位相同期手段は、同期可能な周波数帯域を有し、アンロック状態のときに当該周波数帯域に近い周波数の前記基準クロックを出力してもよい。
本発明に係る方法は、信号処理方法に関する。この信号処理方法は、基準クロックをもとに入力信号を変調する変調工程と、変調された入力信号を増幅して出力する増幅工程と、当該ソースクロックをもとに、位相同期処理により前記基準クロックを生成する基準クロック生成工程と、前記ソースクロックと生成した前記基準クロックの同期状態を出力する同期状態出力工程と、前記増幅工程の動作を前記位相同期処理の同期状態に応じて制御する出力制御工程と、を備える。
また、前記出力制御工程は、前記同期状態出力工程において出力された前記同期状態がアンロックであるときに前記増幅工程の動作による出力をオフにしてもよい。
また、前記変調工程は、前記同期状態出力工程において出力された前記同期状態がアンロックであるときに、前記増幅工程の動作による出力をオフにする動作の前に、ノイズ低減処理を行ってもよい。
また、前記同期状態出力工程において出力された前記同期状態がアンロックとなったときに、所定のタイマ時間でタイマ動作を開始し、前記タイマ時間に達したときに、前記増幅工程の動作をオフにする信号を出力するタイマ動作工程を備えてもよい。
また、前記同期状態出力工程において出力された前記同期状態がアンロックであるときに、前記増幅工程の動作による出力をオフにする動作の前に、前記変調工程に入力される入力信号の信号レベルを下げるレベル調整処理を行うレベル調整工程を備えてもよい。
また、前記同期状態出力工程は、前記同期状態としてアンロックのおそれのある警告状態を出力し、前記変調工程は、前記警告状態に応じてノイズ低減処理を行ってもよい。
また、前記同期状態出力工程は、前記同期状態として、アンロックのおそれのある警告状態を出力し、前記レベル調整工程は、前記警告状態に応じてレベル調整処理を行ってもよい。
また、前記同期状態出力工程は、同期可能な周波数帯域を有し、アンロック状態であっても当該周波数帯域の前記基準クロックを出力してもよい。
また、前記同期状態出力工程は、アンロック状態のときに出力する前記基準クロックの周波数に上限及び下限を設けてもよい。
The apparatus according to the present invention relates to a signal amplifying apparatus. The signal amplifying apparatus includes a modulating unit that modulates an input signal based on a reference clock, an amplifying unit that amplifies and outputs the modulated input signal, a source clock, and a source clock based on the source clock. A phase synchronization unit that generates the reference clock used by the modulation unit and outputs a synchronization state of the acquired source clock and the generated reference clock; and an operation of the amplification unit is set to the synchronization state of the phase synchronization unit. Output control means for controlling accordingly.
The output control unit may turn off the amplification unit when the synchronization state of the phase synchronization unit is unlocked.
The modulation means may perform noise reduction processing before the output control means turns off the amplification means when the synchronization state of the phase synchronization means is unlocked.
Also, a control signal for starting a timer operation with a predetermined timer time when the phase synchronization means is unlocked and turning off the amplification means with respect to the output control means when the timer time is reached May be provided with timer means for outputting.
In addition, when the synchronization state of the phase synchronization means is unlocked, the level adjustment process for lowering the signal level of the input signal input to the modulation means before the output control means turns off the amplification means You may provide the level adjustment means to perform.
The phase synchronization unit may output a warning state that may be unlocked as the synchronization state, and the modulation unit may perform noise reduction processing according to the warning state.
Further, the phase synchronization unit may output a warning state that may be unlocked as the synchronization state, and the level adjustment unit may perform a level adjustment process according to the warning state.
The phase synchronization means may have a synchronizable frequency band, and may output the reference clock in the frequency band even in an unlocked state.
The phase synchronization means may have a frequency band that can be synchronized and may output the reference clock having a frequency close to the frequency band in an unlocked state.
The method according to the present invention relates to a signal processing method. The signal processing method includes a modulation step of modulating an input signal based on a reference clock, an amplification step of amplifying and outputting the modulated input signal, and a phase synchronization process based on the source clock. A reference clock generation step for generating a clock, a synchronization state output step for outputting the synchronization state of the generated reference clock with the source clock, and an output for controlling the operation of the amplification step according to the synchronization state of the phase synchronization processing A control step.
Further, the output control step may turn off the output by the operation of the amplification step when the synchronization state output in the synchronization state output step is unlocked.
In the modulation step, when the synchronization state output in the synchronization state output step is unlocked, noise reduction processing may be performed before the operation of turning off the output due to the operation of the amplification step. Good.
In addition, when the synchronization state output in the synchronization state output step is unlocked, the timer operation starts with a predetermined timer time, and when the timer time is reached, the amplification step operation is turned off. There may be provided a timer operation step for outputting a signal to be used.
In addition, when the synchronization state output in the synchronization state output step is unlocked, the signal level of the input signal input to the modulation step before the operation of turning off the output due to the operation of the amplification step There may be provided a level adjustment process for performing a level adjustment process for lowering.
The synchronization state output step may output a warning state that may be unlocked as the synchronization state, and the modulation step may perform noise reduction processing according to the warning state.
The synchronization state output step may output a warning state that may be unlocked as the synchronization state, and the level adjustment step may perform a level adjustment process according to the warning state.
Further, the synchronization state output step may have a frequency band that can be synchronized, and may output the reference clock of the frequency band even in an unlocked state.
In the synchronization state output step, an upper limit and a lower limit may be provided for the frequency of the reference clock output in the unlock state.
本発明によれば、クロックの入力に異常が生じたときにD級アンプの回路保護を実現する技術を提供できる。また、別の観点では、クロックの入力に異常が生じたときにポップ音などの雑音が出力されてしまうことを防止する技術を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which implement | achieves circuit protection of a class-D amplifier when abnormality in clock input arises can be provided. Further, from another viewpoint, it is possible to provide a technique for preventing a noise such as a pop sound from being output when an abnormality occurs in the clock input.
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、単に「実施形態」という)を、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態では、D級アンプの保護回路としてPLL(Phase-locked loop)回路を設け、PLL回路においてアンロック状態が生じたときに、保護処理を実行することで、異音出力の防止及びD級アンプの回路故障を防止する。 Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “embodiment”) will be specifically described with reference to the drawings. In the present embodiment, a PLL (Phase-locked loop) circuit is provided as a protection circuit for the class D amplifier, and when an unlocked state occurs in the PLL circuit, the protection process is executed to prevent abnormal noise output and D Class circuit amplifier circuit failure is prevented.
<第1の実施形態>
本実施形態の概要を説明する。従来のD級アンプにあっては、クロックそのものに対してLPF(Low Pass Filter)をかけ、その出力レベルを見ることでクロックの停止が検出されていた。しかしながら、それでは、クロック周期が間延びした場合にクロックの不具合を検出できず、結果、パルス変調回路の発振や、それに伴う異音、最悪の場合、出力回路の故障につながる虞があった。そこで本実施形態では、ソースクロックの停止だけでなく、ソースクロック周期の間延びも検出すべく、PLL回路のアンロック信号をクロック不安定状態/停止状態の検出信号として利用している。以下、詳細に説明する。
<First Embodiment>
An outline of the present embodiment will be described. In a conventional class D amplifier, a clock stop is detected by applying an LPF (Low Pass Filter) to the clock itself and checking its output level. However, in this case, when the clock cycle is extended, it is not possible to detect a clock failure. As a result, there is a possibility that the pulse modulation circuit oscillates, accompanying noise, and in the worst case, the output circuit may fail. Therefore, in this embodiment, in order to detect not only the stop of the source clock but also the extension of the source clock period, the unlock signal of the PLL circuit is used as a detection signal of the clock unstable state / stop state. Details will be described below.
図1は、本実施形態に係る音声出力装置110の概略構成を示す機能ブロック図である。この音声出力装置110は、例えば、テレビ受像装置などに搭載される。音声出力装置110は、アナログ信号又はPCM(Pulse Code Modulation)信号のオーディオ信号S_Aを入力信号とするD級アンプ120と、スピーカSPと、PLL回路160を備えている。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the
D級アンプ120は、PDM(Pulse Density Modulation)処理によるΔΣ変調処理を行うとともに、差動駆動によりスピーカSPを駆動する。D級アンプ120は、パルス変調回路130と、出力制御回路140と、増幅回路150(ハイサイド増幅回路150a、ローサイド増幅回路150b)とを備える。なお、変調方式としてPWM(Pulse Width Modulation)処理が用いられてもよい。
The
パルス変調回路130は、入力されたオーディオ信号S_Aに対してPDM変調による△Σ変調処理を施し、出力制御回路140に変調オーディオ信号S_Amとして出力する。なお、変調プロセス及び構成については一般的なPWM処理又はPDM処理の技術であり、ここでは説明を省略する。また、PDM処理のために、PLL回路160から基準クロックとして機能するオーディオクロックCLK_Aを取得する。
The
図2は、PLL回路160の概略構成を示す機能ブロック図である。PLL回路160は、位相比較器161と、ループフィルタ162と、VCO163と、第1の分周器164と、第2の分周器165と、アンロック検出器166とを備えている。このPLL回路160は、一般的なPLL処理により所望の周波数の信号を出力する回路である。位相比較器161は、2信号間の位相差を比較して差信号を発生する。ここでは、外部から基準信号として入力されたソースクロックCLK_Sと第2の分周器165から帰還した信号とを比較する。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the
ループフィルタ162は、上述の差信号の交流成分を除去し直流成分のみを出力する。VCO163は、ループフィルタ162の出力の大きさに応じた周波数の発振信号を第1及び第2の分周器164、165へ出力する。図3は、VCO163のV−F特性を示した図である。
The
第1の分周器164は、VCO163から出力された発振信号を所定倍数に分周して出力する。同様に、第2の分周器165は、VCO163から出力された発振信号を所定倍数に分周して位相比較器161に帰還信号として出力する。そして、差信号がゼロとなるようにVCO163の出力がフィードバック制御される。
The
また、アンロック検出器166は、当該PLL回路160が適切に同期できているか否か、つまりロック状態にあるか否かを判断する。アンロックの検出法については、公知の検出方法が適用でき、具体的には以下の1)〜3)の方法が例示できる。
1)位相比較器161の出力を取得して急峻なソースクロックCLK_Sの変化を検出する方法; この方法は、誤差信号が急に大きくなったときにアンロック状態になったと判断する方法である。ソースクロックCLK_Sの周波数がゆっくりと変化する場合、本当にロックレンジを外れるまでアンロック信号S_ULが出力されないという特徴がある。
2)ループフィルタ162の出力電圧を基準電圧と比較する方法; ソースクロックCLK_Sの変化速度に依存せず、比較的簡単にアンロック状態を検出することができるという特徴がある。
3)VCO163の出力周波数を基準クロックと比較する方法; この方法では、VCO163の出力(またはその分周信号)を別途用意された固定周波数のクリスタル発振回路などの周波数と比較する。この方法は、絶対信頼できる基準クロックを別途設ける必要があり、また、誤差信号の積分値を見るため応答性がよくないとう特徴があるが、ソースクロックCLK_Sの変化速度に依存せずアンロックを検出できるという利点がある。
上記のいずれかの方法またはそれら方法を適宜組み合わせて利用することで、所望のアンロック検出精度を実現できる。当然に上記以外の検出方法が用いられてもよい。そして、アンロック検出器166は、ロック状態及びアンロック状態を示すアンロック信号S_ULを出力する。本実施形態では、アンロック信号S_ULは、出力制御回路140へ出力される。また、ロック状態のとき、アンロック信号S_ULはロー出力となり、アンロック状態のときハイ出力となる。
The
1) A method of detecting an abrupt change in the source clock CLK_S by acquiring the output of the
2) A method of comparing the output voltage of the
3) A method of comparing the output frequency of the
By using any one of the above methods or a combination of these methods as appropriate, desired unlock detection accuracy can be realized. Of course, detection methods other than those described above may be used. Then, the
出力制御回路140は、ハイサイド制御回路140aと、ローサイド制御回路140bと、インバータ143とを備える。また、出力制御回路140は、パルス変調回路130から変調オーディオ信号S_Amを入力する音声信号入力部148と、PLL回路160からアンロック信号S_ULを入力する制御信号入力部149を備える。
The
変調オーディオ信号S_Amは、ハイサイド制御回路140aに入力されるとともに、インバータ143を介してローサイド制御回路140bに反転入力される。また、アンロック信号S_ULは、ハイサイド制御回路140aとローサイド制御回路140bに入力される。
The modulated audio signal S_Am is input to the high
ハイサイド制御回路140aは、NAND回路141aとNOR回路142aとを並列に配置して備えている。より具体的には、NAND回路141aの一方の入力端子には変調オーディオ信号S_Amが入力し他方の入力端子にはアンロック信号S_ULが反転入力する。また、NOR回路142aの一方の入力端子には変調オーディオ信号S_Amが入力し、他方の入力端子にはアンロック信号S_ULが入力する。そして、NAND回路141aとNOR回路142aの出力は、いずれも各ロジックに応じてハイサイド増幅回路150aへ出力される。
The high
ローサイド制御回路140bは、ハイサイド制御回路140aと同様の回路構成を有し、NAND回路141bとNOR回路142bとを並列に配置して備えている。より具体的には、NAND回路141bの一方の入力端子にはインバータ143で反転後の変調オーディオ信号S_Amが入力し他方の入力端子にはアンロック信号S_ULが反転入力する。また、NOR回路142bの一方の入力端子にはインバータ143で反転後の変調オーディオ信号S_Amが入力し、他方の入力端子にはアンロック信号S_ULが入力する。そして、NAND回路141bとNOR回路142bの出力は、いずれも各ロジックに応じてローサイド増幅回路150bへ出力される。
The low
ハイサイド増幅回路150aは、PチャネルFET151aとNチャネルFET152aとを備えている。PチャネルFET151aとNチャネルFET152aはプラス電源電位(+VDD)からマイナス電源電位(−VDD)へ直列に接続されている。具体的には、PチャネルFET151aのソース端子がプラス電源電位(+VDD)に接続され、ドレイン端子が、NチャネルFET152aのドレイン端子に接続点T1で接続されている。また、ゲート端子は、NAND回路141aの出力部に接続されている。NチャネルFET152aのソース端子はマイナス電源電位(−VDD)に接続され、ゲート端子はNOR回路142aの出力部に接続されている。そして接続点T1は、インダクタンスL1とキャパシタC1で構成されるLPFを介してスピーカSPの一方の端子に接続される。なお、ここでは、マイナス電源電位(−VDD)は、グランド電位Gである。
The high
ローサイド増幅回路150bは、ハイサイド増幅回路150aと同様の構成を有しており、PチャネルFET151bとNチャネルFET152bとを備えている。PチャネルFET151bとNチャネルFET152bはプラス電源電位(+VDD)からマイナス電源電位(−VDD)へ直列に接続されている。具体的には、PチャネルFET151bのソース端子がプラス電源電位(+VDD)に接続され、ドレイン端子がNチャネルFET152bのドレイン端子に接続点T2で接続されている。また、ゲート端子はNAND回路141bの出力部に接続されている。NチャネルFET152bのソース端子はマイナス電源電位(−VDD)に接続され、ゲート端子はNOR回路142bの出力部に接続されている。そして接続点T2は、インダクタンスL2とキャパシタC2で構成されるLPFを介してスピーカSPの他方の端子に接続される。なお、ここでは、マイナス電源電位(−VDD)は、グランド電位Gである。
The low
以上の構成による動作について、図4のタイミングチャートに基づいて説明する。ここでは、ソースクロックCLK_S、オーディオクロックCLK_A、アンロック信号S_UL、ハイサイド増幅回路150aの出力、ローサイド増幅回路150bの出力について示している。また、図4(a)は、ソースクロックCLK_Sが停止したケースを示しており、図4(b)はソースクロックCLK_Sの周波数が小さくなり間延びしたケースを示している。
The operation of the above configuration will be described based on the timing chart of FIG. Here, the source clock CLK_S, the audio clock CLK_A, the unlock signal S_UL, the output of the high
図4(a)及び(b)に示すように、時間T10〜T11の期間において、ソースクロックCLK_Sが正常に入力されている。そして、図4(a)では時間T11においてソースクロックCLK_Sの入力がなくなり、PLL回路160へ入力されるソースクロックCLK_Sはロー出力のままとなる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the source clock CLK_S is normally input during the period of time T10 to T11. In FIG. 4A, the source clock CLK_S is not input at time T11, and the source clock CLK_S input to the
すると、PLL回路160は、ロック可能とする周波数レンジ(ロックレンジ)を有するので、ソースクロックCLK_Sの入力停止後、ロックできなくなると(時間T12)、つまり、アンロック検出器166がアンロック状態を検出すると、アンロック信号S_ULをハイ出力する。
Then, since the
また、図4(b)に示すように、時間T11でソースクロックCLK_Sの周期が長くなったりして不安定になり、時間T12でロックレンジから外れ、そのタイミングでPLL回路160はアンロック信号S_ULをハイ出力する。
Further, as shown in FIG. 4B, the period of the source clock CLK_S becomes unstable at time T11 and becomes unstable, and the clock signal goes out of the lock range at time T12. At that timing, the
これによって、図4(a)及び(b)のいずれも、時間T12以降、アンロック信号S_ULが入力される各NAND回路141a、141bの出力はハイになり、その結果、ハイサイド増幅回路150aのPチャネルFET151aとローサイド増幅回路150bのPチャネルFET151bはオフとなる。同様にアンロック信号S_ULが入力されるNOR回路142a、142bの出力がローとなる。その結果、ハイサイド増幅回路150aのNチャネルFET152aとローサイド増幅回路150bのNチャネルFET152bがオフとなる。これによって、ハイサイド増幅回路150aとローサイド増幅回路150bはともにハイインピーダンス(Hi−Z)になる。
Accordingly, in both of FIGS. 4A and 4B, after time T12, the outputs of the
以上、本実施形態によると、例えば、ソースクロックCLK_Sが突然に不安定状態や停止状態になってPLL回路160のロックレンジから外れた場合に、PLL回路160がいわゆるフリーラン状態に陥るまでの間のわずかな時間であるが、オーディオクロックCLK_Aは比較的正常時に近い周波数に保たれることができる。つまりオーディオクロックCLK_Aは、D級アンプにとって最適の状態ではないものの停止することはないため、パルス変調回路130はしばらくの間、比較的正常時に近い状態で継続して動作する。つまり、パルス変調回路130は発振状態に陥りにくい。また、PLL回路160が完全にフリーラン状態に陥り、クロック周期が間延びした状態になっても、パルス変調回路130は動いているため、発振状態にさえ陥っていなければ、負荷に対してDC電圧をかける状態にはならない。PLL回路160がアンロック状態になると、PLL回路160からはアンロック状態を示すアンロック信号S_ULがハイ出力される。この信号に基づいて、パルス変調回路130が発振などの異常状態に陥る前に、出力制御回路140が増幅回路150をオフすることで、D級アンプ120は破壊されることなくオフ状態となる。
As described above, according to the present embodiment, for example, when the source clock CLK_S suddenly becomes unstable or stopped and goes out of the lock range of the
<第2の実施形態>
本実施形態では、PLL回路をクロックの不安定状態/停止状態を検出回路として使用するとともに、クロックの不安定状態/停止状態になった後、つまり、アンロック状態になった後、正常な周波数に近い周波数でオーディオクロックが動作する期間を利用してパルス変調回路において、パルス制御によるポップノイズ発生防止処理がなされる。以下、詳細に説明する。
<Second Embodiment>
In the present embodiment, the PLL circuit uses the unstable / stopped state of the clock as the detection circuit, and after entering the unstable / stopped state of the clock, that is, after entering the unlocked state, the normal frequency In the pulse modulation circuit, a pop noise generation prevention process by pulse control is performed using a period in which the audio clock operates at a frequency close to. Details will be described below.
図5は、本実施形態に係る音声出力装置210の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の音声出力装置210は第1の実施形態の音声出力装置110と類似の構成であるので、同一構成については同一符号を付して説明を適宜省略し、異なる構成及び動作について説明する。
FIG. 5 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the
第1の実施形態と異なる部分は、PLL回路260のアンロック信号S_ULの出力先が、D級アンプ220において、出力制御回路140ではなく、パルス変調回路230としている構成にある。PLL回路260の構成は第1の実施形態のPLL回路160と同一である。そして、出力制御回路140の制御信号入力部149には、アンロック信号S_ULの代わりに、パルス変調回路230から出力されるパルス制御処理完了信号PF1が入力される。
The difference from the first embodiment is that the output destination of the unlock signal S_UL of the
具体的な動作について、図6のタイミングチャートをもとに説明する。本実施の形態では、ソースクロックCLK_Sが停止したケースについて説明するが、当然に、第1の実施形態と同様にソースクロックCLK_Sが不安定になったときでも適用できる。 A specific operation will be described based on the timing chart of FIG. In this embodiment, the case where the source clock CLK_S is stopped will be described. However, as a matter of course, the present invention can also be applied when the source clock CLK_S becomes unstable as in the first embodiment.
時間T20〜T21の間は、ソースクロックCLK_Sは正常にPLL回路260に入力されている。そして、時間T21において、PLL回路260にソースクロックCLK_Sの入力がなくなる。すると、PLL回路260はロック状態を維持する制御ができなくなり、時間T22でアンロック検出器166がアンロック信号S_ULをハイ出力する。すると、パルス変調回路230は、時間T22〜T23の所定期間において、ポップノイズ発生防止処理を施す。ポップノイズ発生防止処理とは、例えば、パルス変調回路230がPDM処理を行う回路であれば、パルスの幅を小さくしたり、パルス周期を徐々に拡げる処理を行ったりする。
During the time T20 to T21, the source clock CLK_S is normally input to the
図7は、ポップノイズ発生防止処理を有するパルス変調回路230の機能ブロック図であり、図8は、ポップノイズ発生防止処理のタイミングチャートである。ここで、△Σ変調処理について簡単に説明し、つづいてポップノイズ発生防止処理を説明する。パルス変調回路230は、入力信号#10(オーディオ信号S_A)を△Σ変調する。そして、後段に配された増幅回路150が、△Σ変調信号を増幅して、スピーカSPなどの負荷を差動駆動する。入力信号#10は、アナログ信号であってもよいし、PCM信号などのデジタル信号であってもよい。なお、ここでは出力制御回路140の図示を省略している。
FIG. 7 is a functional block diagram of the
パルス変調回路230は、積分回路1110、量子化回路1120、パルス幅調整回路1130、セレクタ1140、遅延回路1150、消音制御回路1200、パルス密度測定回路1300、及び遷移パルス生成回路1400とを備えている。
The
積分回路1110には、入力信号#10の値から遅延スイッチング信号#60の値を減算した差分値が入力される。積分回路1110は、この差分値からなる差分値信号#20を積分する。積分信号#30、すなわち、積分回路1110より出力される積分値は、量子化回路1120に供給される。
The
量子化回路1120は、積分信号#30の値を閾値Thと比較することによって、増幅回路150を駆動するための正負のスイッチング信号#41及び#42を生成する。正負のスイッチング信号#41及び#42は、増幅回路150のスイッチング素子を制御するためのデジタル信号であり、正のスイッチング信号#41のパルス密度(スイッチング信号#41の値が「1」になる、単位時間あたりの回数)と負のスイッチング信号#42のパルス密度との差が、入力信号#10の値に略比例するパルス密度変調信号である。
The
より具体的には、正のスイッチング信号#41は、積分信号#30の値が閾値Th>0より大きいとき論理値「1」を、そうでないとき論理値「0」を取るデジタル信号であり、負のスイッチング信号#42は、積分信号#30の値が負の閾値−Thより小さいとき「1」を、そうでないとき論理値「0」を取るデジタル信号である。量子化回路1120は、閾値Thを変更可能に構成されており、この閾値Thは、消音制御回路1200によって決定される。
More specifically, the positive
量子化回路1120は、積分回路1110により積分値を量子化するものであり、動作クロック毎に「1」又は「0」のいずれか一方の値を出力する。すなわち、量子化回路1120により生成されるスイッチング信号#41及び#42は、動作クロックに相当するパルス幅をもつ単位パルスにより構成される。量子化回路1120が2回連続して「1」を出力すれば、2動作クロック幅のスイッチングバルス(2つの単位パルスからなるパルス)が得られ、量子化回路1120が3回連続して「1」を出力すれば、3動作クロック幅のスイッチングパルス(3つの単位パルスからなるパルス)が得られることになる。
The
なお、増幅回路150を駆動するためのスイッチング信号としては、2値のデジタル信号、3値のデジタル信号、あるいは、それらの組み合わせなど、上記のものに限らず、増幅回路150の構成に応じた各種デジタル信号を利用し得る。例えば、増幅回路150が片ブリッジ型増幅回路である場合には、積分信号#30の値が閾値Th>0より大きいとき値「1」を、そうでないとき値「0」を取るスイッチング信号を用いてもよい。
Note that the switching signal for driving the
パルス幅調整回路1130は、正負それぞれのスイッチング信号#41及び#42を構成するスイッチングパルスのパルス幅が下限パルス幅Wを下回らないよう、正負それぞれのスイッチングパルスのパルス幅を拡幅する。言い換えれば、スイッチング信号#41の値が連続して「1」となる時間が下限値Wを下回らないように、スイッチング信号#41の値を補正する(負のスイッチングパルス#42についても同様)。パルス幅調整回路1130は、後述するように、下限パルス幅Wを変更可能に構成されており、この下限パルス幅Wは、消音制御回路1200によって決定される。
The pulse
パルス幅調整回路1130にて得られた正負のスイッチング信号#51及び#52は、セレクタ1140を介して、増幅回路150と遅延回路1150とに供給される。遅延回路1150は、正のスイッチング信号#51と負のスイッチング信号#52との差分値を、N動作クロック遅延する。正のスイッチング信号#51と負のスイッチング信号#52との差分値を遅延して得られた遅延スイッチング信号#60は、上述した積分回路1100に帰還される。
The positive and negative
正のスイッチング信号#51により増幅回路150(ハイサイド増幅回路150a)を駆動して得られる出力信号#71は、LPF1170によって平滑化され、平滑化された出力信号#81が負荷(スピーカSP)のプラス側端子に入力される。一方、負のスイッチング信号#52により増幅回路150(ローサイド増幅回路150b)を駆動して得られる出力信号#72は、LPF1170によって平滑化され、平滑化された出力信号#82が負荷(スピーカSP)のマイナス端子に入力される。
The
以上のように、パルス変調回路230は、増幅回路150を駆動するスイッチングパルスのパルス幅を拡幅するパルス幅調整回路1130を備えているので、例えば、パルス幅調整回路1130の下限パルス幅を動作クロックの数倍に設定することにより、増幅回路150のスイッチング頻度を数分の1に低下させることができる。これにより、増幅回路150における発熱や不要輻射を抑えることができる。
As described above, since the
しかしながら、スイッチングパルスのパルス幅の下限が制限されたことによって、△Σ変調処理における量子化誤差は大きくなり、△Σ変調処理を停止する際に発生する量子化誤差に伴うポップ音も大きくなる。 However, since the lower limit of the pulse width of the switching pulse is limited, the quantization error in the ΔΣ modulation process increases, and the pop sound accompanying the quantization error generated when the ΔΣ modulation process is stopped also increases.
そこで、パルス変調回路230は、ΔΣ変調処理を停止する際に発生する量子化誤差に伴うポップ音を低減するための構成として、消音制御回路1200、パルス密度測定回路1300、及び、遷移パルス生成回路1400を備えている。
Therefore, the
消音制御回路1200は、ΔΣ変調処理を停止する前に、パルス幅調整回路1130に下限パルス幅指示信号を供給し、下限パルス幅Wを逐次低下させる。これにより、△Σ変調における量子化誤差を低下させることができるので、ΔΣ変調処理を停止したときに発生するポップ音を小さくすることができる。
The
消音制御回路1200は、ΔΣ変調処理を停止する前に、量子化回路1120に閾値指示信号を供給し、閾値Thを逐次低下させる。これにより、ΔΣ変調処理における量子化誤差をさらに低下させることができるので、ΔΣ変調処理を停止したときに発生するポップ音がさらに小さくすることができる。
The
さらに、スイッチングパルスの下限パルス幅Wを1動作クロック相当まで低下させた後、パルス密度測定回路1300は、スイッチング信号#51のパルス密度を測定する。遷移パルス生成回路1400は、パルス密度測定回路1300により測定されたパルス密度を読み出し、読み出したスイッチング信号#51のパルス密度を初期パルス密度とする遷移信号#91及び#92を生成する。
Further, after lowering the lower limit pulse width W of the switching pulse to one operating clock, the pulse
遷移パルス生成回路1400は、遷移信号#91及び#92を構成する遷移パルスとして、1動作クロック相当のパルス幅を有する単位パルスを、そのパルス密度が逐次低下するようにタイミングを見計らって生成するように構成されている。これにより、スイッチングパルスのパルス幅を低下させることによって、負荷に対する印加電圧の直流成分を小さくしたのち,さらに、遷移パルスのパルス密度を低下させることによって、この直流成分をさらに小さくずることができる。これにより、遷移パルスの生成を停止した際に発生し得るポップ音を十分小さくすることができる。
The transition
(パルス変調回路の消音動作)
次に、消音制御回路1200の制御により実行される消音動作について、図8及び図9を参照してより詳細に説明する。
(Silence operation of pulse modulation circuit)
Next, the silencing operation executed under the control of the silencing
図8は、パルス変調回路230の消音動作を例示するタイミングチャートである。消音制御回路1200は、消音指令が与えられた時点(時間T0)、すなわち、消音指令信号の値が「0」から「1」に立ち上がった時点からの経過時間Tをカウントする。消音制御回路1200の制御により実行される消音動作の各工程は、以下に説明するように、経過時間Tが予め設定された時間T1、T2、T3、及びT4に達したごとを契機として実行される。
FIG. 8 is a timing chart illustrating the silencing operation of the
経過時間が「時間T1」に達すると、消音制御回路1200は、標準閾値Thより小さい閾値を示す閾値指示信号を、量子化回路1120に供給する。量子化回路1120は、この閾値指示信号の値に基づいて、閾値を標準閾値Thの3/4に低下させる。また同時に、消音制御回路1200は、標準下限パルス幅より小さいパルス幅を示す下限パルス幅指示信号を、パルス幅調整回路1130に供給する。パルス幅調整回路1130は、この下限パルス幅指示信号に基づいて、元々4動作クロック相当であった下限パルス幅を3動作クロック相当に低下させる。
When the elapsed time reaches “time T1”, the
経過時間が「時間T2」に達すると、消音制御回路1200は、さらに小さい閾値を示す閾値指示信号を、量子化回路1120に供給する。量子化回路1120は、この閾値指示信号の値に基づいて、閾値を標準閥値Thの2/4に低下させる。また同時に、消音制御回路1200は、さらに小さい下限パルス幅を示す下限パルス幅指示信号を、パルス幅調整回路1130に供給する。パルス幅調整回路1130は、この下限パルス幅指示信号に基づいて、下限パルス幅を2動作クロック相当に低下させる。
When the elapsed time reaches “time T2”, the
経過時間が「時間T3」に達すると、消音制御回路1200は、さらに小さい閾値を示す閾値指示信号を、量子化回路1120に供給する。量子化回路1120は、この閾値指示信号の値に基づいて、閾値を標準値Thの1/4に低下させる。また同時に、消音制御回路1200は、さらに小さい下限パルス幅を示すパルス幅制御信号を、パルス幅調整回路1130に供給する。パルス幅調整回路1130は、この下限パルス幅指示信号に基づいて、下限パルス幅を1動作クロック相当に低下させる。
When the elapsed time reaches “time T3”, the
また、消音制御回路1200は、経過時間が「時間T3」に達した時点で、パルス密度測定回路1300に供給するパルス密度測定指令信号の値を「0」から「1」に立ち上げる。パルス密度測定回路1300は、パルス密度測定指令信号の値が「1」に立ち上がった時点で、スイッチング信号#51を構成するパルス数(スイッチング信号#51の値が「1」になる回数)のカウントを開始する。
Further, the silencing
経過時間が「時間T4」に達すると、消音制御回路1200は、パルス密度測定回路1300に供給するパルス密度測定指令信号の値を「1」から「0」に立ち下げる.パルス密度測定回路1300は、パルス密度測定指令信号の値が「0」に立ち下がった時点で、パルス数のカウントを停止する。パルス密度測定回路1300によりカウントされたパルス数は、時間Tc=T4−T3(定数)当たりのパルス数すなわち、時間Tcを単位時間とする平均パルス密度である。
When the elapsed time reaches “time T4”, the
また、消音制御回路1200は、経過時間が74に達した時点で、遷移パルス生成回路1400に供給ずる遷移パルス生成指令信号の値を「0」から「1」に立ち上げる遷移パルス生成回路1400は、遷移パルス生成指令信号の値が「1」に立ち上がった時点で、パルス密度測定回路1300により測定された平均パルス密度を初期パルス密度とする遷移信号#91及び#92の生成を開始する。
Further, when the elapsed time reaches 74, the silencing
また、消音制御回路1200は、経過時間がT4に達した時点で、セレクタ1140に供給する出力パルス切替指令信号の値を「1」から「2」に変化させる。出力パルス切替指令信号の値が「2」になると、セレクタ1140は、増幅回路150に供給する信号を、スイッチング信号#51、#52から遷移信号#91及び#92に切り替える。
Further, the
その後、消音制御回路1200は、遷移信号#91及び#92のパルス密度が所定の値Dth以下になった時点で、出力パルス切替指令信号の値を「2」から「0」に変化させる。出力パルス切替指令信号の値が「0」に変化すると、セレクタ1140は、増幅回路150に供給する信号を、値が恒等的に「0」であるダミー信号に切り替える。これにより、増幅回路150にはパルスが一切入力されない状態となる。
Thereafter, the silencing
図9は、図8に示した消音動作の結果として得られる信号波形を例示する図である。同図において、パルスとして表現されている信号は、増幅回路150に入力される信号、すなわち、経過時間T4以前はスイッチング信号#51(実線)及び#52(点線)、経過時間T4以後は遷移信号#91(実線)及び#92(点線)を示す。また、曲線として表現されている信号は、平滑化された出力信号#81を示す。このようにして、パルス変調回路230におけるポップノイズ発生防止処理がなされる。なお、ここで説明したポップノイズ発生防止処理は例示でありこれに限る趣旨ではない。例えば、パルス幅を調整する処理(時間T0〜T4の処理)だけであってもよい。
FIG. 9 is a diagram illustrating a signal waveform obtained as a result of the silencing operation shown in FIG. In the figure, a signal expressed as a pulse is a signal input to the
そして、ポップノイズ発生防止処理が終了すると(図6の時間T23)、パルス変調回路230は、パルス制御処理完了信号PF1を出力制御回路140(制御信号入力部149)へハイ出力する。これによって、第1の実施形態と同様に、ハイサイド増幅回路150aとローサイド増幅回路150bがハイインピーダンス(Hi−Z)になる。
When the pop noise generation prevention process ends (time T23 in FIG. 6), the
以上、本実施形態によると、ソースクロックCLK_Sが不安定状態もしくは停止状態となっても、オーディオクロックCLK_Aが即座に停止することは無い。さらに、ソースクロックCLK_Sが不安定状態もしくは停止状態となってから、ごく短時間ではあるが、しばらくの間は、正常な周波数に近い周波数でオーディオクロックCLK_Aが動作する。このオーディオクロックCLK_Aが動いている時間を利用して、パルス変調回路230において、パルス制御によるポップノイズ発生防止処理を施すことができる。そして、その処理が終了したことを示すパルス制御処理完了信号PF1をもとに出力制御回路140が増幅回路150(ハイサイド増幅回路150a、ローサイド増幅回路150b)をオフすることで、ユーザーにとって不快なポップ音が発生してしまうこと無く、ソースクロックCLK_Sの不安定状態/停止状態に起因する増幅回路150の破壊を回避することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the source clock CLK_S becomes unstable or stopped, the audio clock CLK_A does not stop immediately. Further, the audio clock CLK_A operates at a frequency close to the normal frequency for a while after the source clock CLK_S becomes unstable or stopped for a very short time. Using the time during which the audio clock CLK_A is moving, the
<第3の実施形態>
本実施形態では、PLL回路をクロックの不安定状態/停止状態を検出回路として使用するとともに、クロックの不安定状態/停止状態になった後、つまり、アンロック状態になった後、正常な周波数に近い周波数でオーディオクロックが動作する期間を利用して、パルス変調回路より前段に配置されている信号処理回路において、PCM信号の制御によるポップノイズ発生防止処理を図る。以下、詳細に説明する。
<Third Embodiment>
In the present embodiment, the PLL circuit uses the unstable / stopped state of the clock as the detection circuit, and after entering the unstable / stopped state of the clock, that is, after entering the unlocked state, the normal frequency In a signal processing circuit arranged upstream of the pulse modulation circuit, a pop noise generation prevention process is controlled by controlling the PCM signal using a period in which the audio clock operates at a frequency close to. Details will be described below.
図10は、本実施形態に係る音声出力装置310の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の音声出力装置310は第1の実施形態の音声出力装置110と類似の構成であるので、同一構成については同一符号を付して説明を適宜省略し、異なる構成及び動作について説明する。
FIG. 10 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the
第1の実施形態と異なる部分は、PLL回路360からの出力が、D級アンプ320だけでなく、その前段でPCM信号処理を行うDSP(Digital Signal Processor)である信号処理回路370に対してもなされる。具体的には、アンロック信号S_ULは、PCM信号処理をする信号処理回路370へ出力される。信号処理回路370でPCM信号処理されたオーディオ信号S_Aは、DAC371を介してパルス変調回路330へ出力される。
The difference from the first embodiment is that the output from the
また、オーディオクロックについては、パルス変調回路330へ出力される第1のオーディオクロックCLK_A1と信号処理回路370へ出力される第2のオーディオクロックCLK_A2の2系統の出力先となっている。そして、信号処理回路370は、PLL回路360からソースクロックCLK_Sが不安定状態もしくは停止状態になった旨の信号であるアンロック信号S_ULのハイ出力を取得すると、PCM信号のアッテネートレベルを徐々に下げ、例えば最終的に−∞にするボリューム調整処理を行う。なお、目標とするボリュームレベルは−∞に限らず、30%であってもよく、特定のレベルに限定する趣旨ではない。そして、そのボリューム調整が終了すると、終了したことを示すPCM信号制御処理完了信号PF2を出力制御回路140(制御信号入力部149)に出力する。そして、出力制御回路140はその信号をもとにして、増幅回路150をオフする。
In addition, the audio clock is an output destination of two systems of the first audio clock CLK_A1 output to the
具体的な動作について、図11のタイミングチャートをもとに説明する。本実施の形態では、ソースクロックCLK_Sが停止したケースについて説明するが、当然に、第1の実施形態と同様にソースクロックCLK_Sが不安定になったときでも適用できる。 A specific operation will be described based on the timing chart of FIG. In this embodiment, the case where the source clock CLK_S is stopped will be described. However, as a matter of course, the present invention can also be applied when the source clock CLK_S becomes unstable as in the first embodiment.
時間T30〜T31の期間は、ソースクロックCLK_Sは正常にPLL回路360に入力されている。そして、時間T31において、PLL回路360にソースクロックCLK_Sの入力がなくなる。すると、PLL回路360はロック状態を維持する制御ができなくなり、第1及び第2のオーディオクロックCLK_A1、CLK_A2が徐々に間延びしていく。そして、時間T32でPLL回路360はロックすることができなくなり、アンロック検出器166がアンロック信号S_ULをハイ出力する。すると、信号処理回路370は、時間T32〜T33の期間でPCM信号のアッテネートレベルを下げるボリューム調整処理を行う。時間T33でボリューム調整処理が終了すると、信号処理回路370は出力制御回路140へPCM信号制御処理完了信号PF2を出力する。そして、そのPCM信号制御処理完了信号PF2をもとにして、増幅回路150はハイインピーダンス(Hi−Z)になりオフになる。
During the period of time T30 to T31, the source clock CLK_S is normally input to the
以上、本実施形態によると、ソースクロックCLK_Sが不安定状態もしくは停止状態となっても、即座にオーディオクロック(第1及び第2のオーディオクロックCLK_A1、CLK_A2)が停止することはない。そして、ソースクロックCLK_Sが不安定状態もしくは停止状態となってから、ごく短時間ではあるが、しばらくの間は、正常な周波数に近い周波数でオーディオクロックCLK_A(第1及び第2のオーディオクロックCLK_A1、CLK_A2)が動作している。このオーディオクロック(第1及び第2のオーディオクロックCLK_A1、CLK_A2)が動いている時間を利用して、信号処理回路370において、PCM信号の制御によるポップノイズ発生防止処理を図ることができる。そして、その処理が終了したことを示すPCM信号制御処理完了信号PF2をもとに出力制御回路140が増幅回路150をオフすることで、ユーザーにとって不快なポップ音を発生させること無く、ソースクロックCLK_Sの不安定状態/停止状態に起因する増幅回路150の破壊を回避することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the source clock CLK_S becomes unstable or stopped, the audio clock (the first and second audio clocks CLK_A1, CLK_A2) does not stop immediately. The audio clock CLK_A (the first and second audio clocks CLK_A1 and CLK_A1, the first and second audio clocks CLK_A1,. CLK_A2) is operating. By using the time during which the audio clocks (first and second audio clocks CLK_A1, CLK_A2) are moving, the
なお、本実施形態では、信号処理回路370とパルス変調回路330に供給される第1及び第2のオーディオクロックCLK_A1、CLK_A2は、同一のクロック周波数であったが、これに限る趣旨ではない。いずれにせよ、一つのPLL回路360から出力されることで、第1及び第2のオーディオクロックCLK_A1、CLK_A2間に同期性が保たれ、両回路の間にDAC371などがないデジタル信号で直結されている場合であっても、データの誤りなく伝送することができる。なお、DAC371がある場合は、第1及び第2のオーディオクロックCLK_A1、CLK_A2は異なるPLL回路から生成されたものでもよい。
In the present embodiment, the first and second audio clocks CLK_A1 and CLK_A2 supplied to the
<第4の実施の形態>
本実施形態では、上述した第2及び第3の実施形態を組み合わせた技術であり、PLL回路が同期できないアンロック状態になると、ボリューム調整処理とポップノイズ発生防止処理がなされる。図12は、本実施形態に係る音声出力装置410の概略構成を示す機能ブロック図である。この音声出力装置410は第3の実施形態の音声出力装置310と類似の構成であるので、同一構成については同一符号を付して説明を適宜省略し、異なる構成及び動作について説明する。
<Fourth embodiment>
In the present embodiment, the technique is a combination of the second and third embodiments described above. When the PLL circuit is in an unlocked state where synchronization is not possible, volume adjustment processing and pop noise generation prevention processing are performed. FIG. 12 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the
PLL回路460がアンロック状態となったときに、PLL回路460が出力するアンロック信号S_ULと、第1及び第2のオーディオクロックCLK_A1、CLK_A2の出力先は同一である。異なる点は、信号処理回路470におけるボリューム調整処理の終了を示すPCM信号制御処理完了信号PF3が、出力制御回路140ではなく、D級アンプ420のパルス変調回路430へ出力されることにある。さらに、PCM信号制御処理完了信号PF3を取得したパルス変調回路430は、第2の実施形態で示したようなポップノイズ発生防止処理を施し、その処理が終了すると、パルス制御処理完了信号PF4を出力制御回路140(制御信号入力部149)へハイ出力する。これによって、最終的にハイサイド増幅回路150aとローサイド増幅回路150bがハイインピーダンス(Hi−Z)になり、増幅回路150がオフする。
When the
具体的な動作について、図13のタイミングチャートをもとに説明する。本実施の形態では、ソースクロックCLK_Sが停止したケースについて説明するが、当然に、第1の実施形態と同様にソースクロックCLK_Sが不安定になったときでも適用できる。 A specific operation will be described based on the timing chart of FIG. In this embodiment, the case where the source clock CLK_S is stopped will be described. However, as a matter of course, the present invention can also be applied when the source clock CLK_S becomes unstable as in the first embodiment.
時間T40〜T41の期間は、ソースクロックCLK_Sは正常にPLL回路460に入力されている。そして、時間T41において、PLL回路460にソースクロックCLK_Sの入力がなくなる。すると、PLL回路460はロック状態を維持する制御ができなくなり、第1及び第2のオーディオクロックCLK_A1、CLK_A2が徐々に間延びしていく。そして、時間T42でPLL回路360はロックすることができなくなり、アンロック検出器166がアンロック信号S_ULをハイ出力する。すると、信号処理回路470は、時間T42〜T43の期間でPCM信号のアッテネートレベルを下げるボリューム調整処理を行う。時間T43でボリューム調整処理が終了すると、信号処理回路370はパルス変調回路430へPCM信号制御処理完了信号PF3を出力する。つづいて、パルス変調回路430は、時間T43〜T44の期間において、ポップノイズ発生防止処理を施し、その処理が終了すると出力制御回路140(制御信号入力部149)へハイ出力する。これによって、最終的にハイサイド増幅回路150aとローサイド増幅回路150bがハイインピーダンス(Hi−Z)になり、増幅回路150がオフする。
During the period from time T40 to T41, the source clock CLK_S is normally input to the
以上、本実施形態によると、ユーザーにとって不快なポップ音を発生させること無く、ソースクロックCLK_Sの不安定状態/停止状態に起因する増幅回路150の破壊を回避することができる。つまり、入力されるオーディオ信号がゼロレベルでなくとも、信号処理回路470にてオーディオ信号の不連続性に起因するポップ音をなくし、さらにD級アンプ420のパルス変調回路430でパルスの不連続性に起因するポップ音をなくすことにより、入力されるオーディオ信号が0レベルでなくとも、ユーザーにとって不快な非常に大きなポップ音を全く出すことなく、ソースクロックCLK_Sが停止した場合の過電流による増幅回路150の破壊を防ぐことができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to avoid the destruction of the
<第5の実施形態>
第1〜第4の実施形態におけるPLL回路260、360、460のアンロック検出器166からのアンロック信号S_ULの出力をハイ及びローの2段階で出力した。しかし、本実施形態では、ロックレンジから外れる前であっても、ソースクロックCLK_Sの変動状態を出力する。そして、出力先の各回路において、いち早く異音発生防止処理を行う。一般に、PLL回路260、360、460は、ソースクロックCLK_Sの周波数が変動しても、ある程度、ロックしたままソースクロックCLK_Sの周波数の変動に追従する。すなわちソースクロックCLK_Sが異常を起こしてから、それが本来追従すべき周波数変動から外れ、アンロックとなりアンロック信号S_ULを出力するまでの間に、どうしても時間差が発生する。上述の第1〜第4の実施形態(特に、第2〜第4の実施形態)における処理では、オーディオクロックCLK_Aが正常な周波数に近い状態であるほど、アンロック状態になりにくい。したがって、ソースクロックCLK_Sが正常であるか疑わしい状態になったときにいち早く上述の実施形態で示した処理を開始することにより、それら処理が始まる前や、処理の途中でオーディオクロックCLK_Aの周期が間延びしすぎて異音となる不具合を防ぐ。
<Fifth Embodiment>
The output of the unlock signal S_UL from the
より具体的には、例えば、アンロック検出器166は、その検出に用いる信号の一つとして位相比較器161で検出した差信号を用い、その差信号に応じた信号を出力する。そして、パルス変調回路230、330、430や信号処理回路370、470では、その信号に応じたポップノイズ発生防止処理を施す。図14は、アンロック検出器166に入力される差信号(位相差)とアンロック信号S_ULの出力レベルの関係を示した図である。位相差がD1より小さいときには、アンロック検出器166は、ロック領域であると判断して、ローレベル(「ゼロ」)を出力する。位相差がD1〜D5のときには、アンロックの虞がある警告領域として4段階のレベルの信号S_UL1〜4を出力し、位相差がD5以上のときは、完全にアンロック状態である旨を示す信号S_UL0を出力する。信号S_UL0が、上述のアンロック信号S_ULに相当する。例えば、第2の実施形態の構成及び動作に適用した場合、パルス変調回路230では、信号S_UL0がハイになっていなくとも、すなわち、アンロック信号状態になっていなくとも、信号S_UL3がハイになった時点で、図8における時間T0〜T5の動作を始める。
More specifically, for example, the
<第6の実施形態>
上述のように、ソースクロックCLK_Sの周波数が変動しても、PLL回路160は、ある程度、ロックしたままソースクロックCLK_Sの周波数の変動に追従する。しかし、予めソースクロックCLK_Sの変動が少ないことが分かっている場合、アンロック状態、すなわちフリーラン状態で出力されるオーディオクロックCLK_Aの上限及び下限を設けることで、上述した第1〜第4の実施形態におけるポップノイズ発生防止処理の途中でクロック周期が間延びしすぎて異音となる不具合を防ぐ。そのため、本実施形態では、PLL回路160のVCO163の電圧に上限及び下限を設けた。図15は、VCO163の電圧と出力周波数の関係を示した図である。図示のように、入力電圧がV1〜V2では、VCO163は、その入力電圧に応じて周波数f1〜f2を出力する。しかし、入力電圧がV1未満のときには周波数f1の信号を出力し、V2より大きいときには周波数f2の信号を出力する。上限及び下限の周波数f1、f2は、ロック状態の周波数又はそのような周波数に近い周波数である。これによって、アンロック(フリーラン)状態でも、ロック状態のオーディオクロックに近い周波数とすることができ、ポップノイズ発生防止処理の途中でクロック周期が間延びしすぎて異音となることを防止できる。
<Sixth Embodiment>
As described above, even if the frequency of the source clock CLK_S varies, the
<第7の実施形態>
図17は、本実施形態の音声出力装置1210の概略構成を示す機能ブロック図である。この音声出力装置1210は、第2の実施形態の音声出力装置210(図5参照)の変形例であり、異なる構成はタイマ回路290を追加した点にあり、同一の構成については同一符号を付し説明は省略し、以下、異なる構成及び動作について説明する。
<Seventh Embodiment>
FIG. 17 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the
音声出力装置1210のPLL回路260は、アンロック信号S_ULをパルス変調回路230とともにタイマ回路290へも出力する。そして、タイマ回路290は、出力制御回路140の制御信号入力部149に対して、パルス変調回路230から出力されるパルス制御処理完了信号PF1に代わってパルス制御処理完了時刻通知信号TM1を出力する。
The
より具体的には、音声出力装置1210のパルス変調回路230は、PLL回路260からアンロック信号S_ULを取得すると、図7〜9で説明したように、ポップノイズ防止処理として、変調処理におけるパルスの幅を小さくしたり、パルス周期を徐々に拡げるパルス幅制御処理を行う。そして、タイマ回路290には、パルス幅制御処理を行う期間として予め想定される処理時間がタイマ動作時間として記録されている。タイマ回路290は、PLL回路260からアンロック信号S_ULを取得するとタイマ動作を開始し、上記のタイマ動作時間となると、タイマ動作を停止するとともにパルス制御処理完了時刻通知信号TM1を出力制御回路140の制御信号入力部149に出力する。すると、パルス制御処理完了時刻通知信号TM1をもとに出力制御回路140が増幅回路150をオフする。このような構成及び動作によって、第2の実施形態と同様の効果が得られる。
More specifically, when the
<第8の実施形態>
図18は、本実施形態の音声出力装置1310の概略構成を示す機能ブロック図である。この音声出力装置1310は、第3の実施形態の音声出力装置310(図10参照)の変形例であり、異なる構成はタイマ回路390を追加した点にあり、同一の構成については同一符号を付し説明は省略し、以下、異なる構成及び動作について説明する。
<Eighth Embodiment>
FIG. 18 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the
第3の実施形態のPLL回路360は、アンロック信号S_ULを信号処理回路370へ出力し、信号処理回路370はアンロック信号S_ULを取得することで開始したボリューム処理を終了すると、PCM信号制御処理完了信号PF2を出力した。本実施形態の音声出力装置1310のPLL回路360は、アンロック信号S_ULを信号処理回路370とともに、タイマ回路390へも出力する。そして、第3の実施形態において信号処理回路370から出力されるPCM信号制御処理完了信号PF2の代わりに、タイマ回路390は、出力制御回路140の制御信号入力部149に対して、PCM信号制御処理時刻通知信号TM2を出力する。
The
より具体的には、信号処理回路370はアンロック信号S_ULを取得すると、第3の実施形態と同様に、PCM信号のアッテネートレベルを徐々に下げるボリューム調整処理を開始する。また、タイマ回路390には、上述のボリューム処理に必要と推定される処理時間がタイマ時間として記憶されている。そして、タイマ回路390は、アンロック信号S_ULを取得すると、上述のタイマ時間でタイマ動作を開始する。そして、タイマ回路390は、上述のタイマ時間になると、出力制御回路140の制御信号入力部149に対して、PCM信号制御処理時刻通知信号TM2を出力する。すると、PCM信号制御処理時刻通知信号TM2をもとに出力制御回路140が増幅回路150をオフする。このような構成及び動作によって、第3の実施形態と同様の効果が得られる。
More specifically, when the unlocking signal S_UL is acquired, the
<第9の実施形態>
図19は、本実施形態の音声出力装置1410の概略構成を示す機能ブロック図である。この音声出力装置1410は、第4の実施形態の音声出力装置410(図12参照)の変形例であり、異なる構成はタイマ回路490を追加した点にあり、同一の構成については同一符号を付し説明は省略し、以下、異なる構成及び動作について説明する。
<Ninth Embodiment>
FIG. 19 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the
第4の実施形態は、第2及び第3の実施形態を組み合わせた技術であり、PLL回路460が同期できないアンロック状態になると、ボリューム調整処理とポップノイズ発生防止処理がなされ、それら処理が終了すると、最終的に、パルス変調回路430が、パルス制御処理完了信号PF4を出力制御回路140(制御信号入力部149)へ出力し、増幅回路150がオフとなった。一方、本実施形態は、第7及び第8の実施形態を組み合わせた技術であり、音声出力装置1410のPLL回路460が同期できないアンロック状態になるとアンロック信号S_ULを信号処理回路470とタイマ回路490へ出力する。信号処理回路470は、第4の実施形態同様にボリューム調整処理を開始する。タイマ回路490は、ボリューム調整処理に必要と推定される時間を第1のタイマ時間として設定されており、さらに、ポップノイズ発生防止処理(パルス幅制御処理)に必要とされる時間が第2のタイマ時間として設定されている。タイマ回路490は、アンロック信号S_ULを取得すると、第1のタイマ時間によるタイマ動作を開始する。第1のタイマ時間になると、タイマ回路490は、パルス変調回路430へPCM信号制御処理時刻通知信号TM3を出力する。つづいて、PCM信号制御処理時刻通知信号TM3を取得したパルス変調回路430は、ポップノイズ発生防止処理を開始する。また、タイマ回路490は、第2のタイマ時間によるタイマ動作を開始する。そして、第2のタイマ時間になると、タイマ回路490は、制御信号入力部149に対して、PCM信号制御処理時刻通知信号TM4を出力する。すると、PCM信号制御処理時刻通知信号TM4をもとに出力制御回路140が増幅回路150をオフする。このような構成及び動作によって、第4の実施形態と同様の効果が得られる。
The fourth embodiment is a technique that combines the second and third embodiments. When the
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びそ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。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each of those components and combinations thereof, and such modifications are also within the scope of the present invention.
110、210、310、410、1210、1310、1410 音声出力装置
120、220、320、420 D級アンプ
130、230、330、430 パルス変調回路
140 出力制御回路
140a ハイサイド制御回路
140b ローサイド制御回路
141a、141b NAND回路
142a、142b NOR回路
148 音声信号入力部
149 制御信号入力部
150 増幅回路
150a ハイサイド増幅回路
150b ローサイド増幅回路
151a、151b PチャネルFET
152a、152b NチャネルFET
160、260、360、460 PLL回路
161 位相比較器
163 VCO
166 アンロック検出器
290、390、490 タイマ回路
110, 210, 310, 410, 1210, 1310, 1410
152a, 152b N-channel FET
160, 260, 360, 460
166
Claims (18)
変調された入力信号を増幅して出力する増幅手段と、
ソースクロックを取得して、当該ソースクロックをもとに前記変調手段で利用する前記基準クロックを生成するとともに、取得した前記ソースクロックと生成した前記基準クロックの同期状態を出力する位相同期手段と、
前記増幅手段の動作を前記位相同期手段の同期状態に応じて制御する出力制御手段と、
を備えることを特徴とする信号増幅装置。 Modulation means for modulating an input signal based on a reference clock;
Amplifying means for amplifying and outputting the modulated input signal;
A phase synchronization unit that obtains a source clock and generates the reference clock to be used by the modulation unit based on the source clock, and outputs a synchronization state of the acquired source clock and the generated reference clock;
Output control means for controlling the operation of the amplification means according to the synchronization state of the phase synchronization means;
A signal amplifying apparatus comprising:
前記変調手段は、前記警告状態に応じてノイズ低減処理を行うことを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の信号増幅装置。 The phase synchronization means outputs a warning state that may be unlocked as the synchronization state,
The signal amplifying apparatus according to claim 1, wherein the modulation unit performs noise reduction processing according to the warning state.
前記レベル調整手段は、前記警告状態に応じてレベル調整処理を行うことを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の信号増幅装置。 The phase synchronization means outputs a warning state that may be unlocked as the synchronization state,
6. The signal amplifying apparatus according to claim 1, wherein the level adjusting unit performs a level adjusting process according to the warning state.
変調された入力信号を増幅して出力する増幅工程と、
当該ソースクロックをもとに、位相同期処理により前記基準クロックを生成する基準クロック生成工程と、
前記ソースクロックと生成した前記基準クロックの同期状態を出力する同期状態出力工程と、
前記増幅工程の動作を前記位相同期処理の同期状態に応じて制御する出力制御工程と、
を備えることを特徴とする信号処理方法。 A modulation process for modulating an input signal based on a reference clock;
An amplification step of amplifying and outputting the modulated input signal;
A reference clock generating step for generating the reference clock by phase synchronization processing based on the source clock;
A synchronization state output step of outputting a synchronization state of the source clock and the generated reference clock;
An output control step of controlling the operation of the amplification step according to the synchronization state of the phase synchronization process;
A signal processing method comprising:
前記変調工程は、前記警告状態に応じてノイズ低減処理を行う
ことを特徴とする請求項11から14までのいずれかに記載の信号処理方法。 The synchronization state output step outputs a warning state that may be unlocked as the synchronization state,
The signal processing method according to claim 11, wherein the modulation step performs noise reduction processing according to the warning state.
前記レベル調整工程は、前記警告状態に応じてレベル調整処理を行う
ことを特徴とする請求項11から15までのいずれかに記載の信号処理方法。 The synchronization state output step outputs a warning state that may be unlocked as the synchronization state,
The signal processing method according to claim 11, wherein the level adjustment step performs level adjustment processing according to the warning state.
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