JP3857154B2 - Pulse code modulation signal regeneration device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス符号変調信号(PCM信号)をパルス密度変調(PDM変調)した後、スイッチングにより電力増幅してアナログ信号として再生するパルス符号変調信号再生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スイッチング出力型のPCM信号再生装置は、通常のアナログ回路を用いることなくPCM(Pulse Code Modulation )信号をD/A変換しつつスピーカ等の装置を駆動することができるという優れたものである。
【0003】
上記スイッチング出力型のPCM信号再生装置では、図5に示すように、PCM信号がPDM変調器51に入力される。このPCM信号は、図6(a)に示すように、最大値62をもつアナログ信号である。
【0004】
上記PDM変調器51は、入力されたPCM信号を、HIGH/LOWの2値に高速に変化する信号で表現するPDM(Pulse Density Modulator)信号に変換して、スイッチング出力段52に出力する。また、スイッチング出力段52は、入力されたPDM信号に基づいて電力スイッチングを行う。このとき、定電圧電源53は、図6(b)(c)に示すように、定電圧63・63で示される一定不変の電圧をスイッチング出力段52に供給する。なお、図6(b)は、スイッチング出力段52から出力される上記定電圧63とスイッチング出力段52からの出力信号成分との関係を示す一方、図6(c)は、スイッチング出力段52から出力される上記定電圧63とスイッチング出力段52からの出力ノイズ成分との関係を示す。
【0005】
ここで、PDM変調器51及びスイッチング出力段52を1つの系55として見たときに、PCM信号の入力信号最大値62は定電圧63に対してフル振幅ではないものとしておく。また、系55のゲインGを0.5としたときの出力信号成分は、図6(b)に示すように、出力信号最大値64を有するものとして表される。さらに、供給電源電圧の大きさに伴って発生するノイズ成分は、図6(c)に示すように、ノイズ最大値66を有するものとして表される。
【0006】
一方、図5に示すように、ローパスフィルタ(以下、「LPF」と記す)54は、スイッチング出力段52から出力されたスイッチング信号の高周波成分を取り除く。さらに、LPF54を通ったオーディオ信号は、図示しないスピーカ等の装置にて音となり出力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のダイナミックレンジ制御回路におけるスイッチング出力型のパワーアンプは、一般にアナログアンプと比較してダイナミックレンジが小さく効率が悪いという問題点を有している。
【0008】
この問題を解決するために、PDM変調器51を改良することによって効率を上げるには、使用素子として高価な部品を使う必要がある。したがって、安価に、アナログ並みのダイナミックレンジを得るのは非常に困難である。
【0009】
また、効率をデジタル的に上げるために、例えば、図7及び図8(a)(b)(c)に示すように、バッファ71に格納された所定期間又は所定信号単位から、入力信号の入力信号最大値80を最大値検出器72にて検出し、この最大値検出器72の出力に応じてPCM信号を、乗算器73にて係数αを掛けることにより、所定量増加した乗算後信号81をPDM変調器51に入力することが可能である。そして、これによって、スイッチング出力段52の出力として、図8(b)(c)に示すように、前記定電圧63と同じ電圧82にて前記出力信号最大値64よりも振幅の大きな出力信号最大値83の出力信号を得ることにより、信号対ノイズ比(以降、「S/N比」という。)を改善できるように見える。
【0010】
しかしながら、この方法は、元信号である入力されたPCM信号のレベルを本来再現されるべき信号のレベル以上に単に上げているだけであり、元信号を忠実に表現したものとは言えない。
【0011】
もちろん、単に定電圧電源53からの供給電圧を上げただけでは、図8(c)に示すノイズ最大値85も同時に増加し、ノイズレベルを上げることになり、S/N比の改善は無い。
【0012】
また別の問題として、定電圧電源53にて定電圧63を供給して大電力かつ高速にスイッチングする上記のスイッチング出力型のパワーアンプは、消費電力が非常に大きいということも挙げられる。
【0013】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、ダイナミックレンジを最大限に使用し、パルス符号変調信号を忠実に再現しつつ、S/N比を改善するとともに、消費電力を低減し得るスイッチング出力型のパルス符号変調信号再生装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明のパルス符号変調信号再生装置は、上記課題を解決するために、入力されたパルス符号変調信号をパルス密度変調するパルス密度変調手段と、上記パルス密度変調手段からの出力信号に基づいてスイッチングにより電力増幅を行うスイッチング出力手段とを備え、上記スイッチング出力手段からの出力をアナログ信号として再生するパルス符号変調信号再生装置において、入力されたパルス符号変調信号の所定期間単位又は所定信号単位からの最大値を求める最大値検出手段と、上記最大値検出手段にて求めた最大値に係数を掛け合わせて、上記パルス密度変調手段の入力レンジを目一杯使用するような乗算後最大値を出力して、上記乗算後最大値を上記パルス密度変調手段に入力するダイナミックレンジ可変手段と、上記ダイナミックレンジ可変手段での上記係数に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更する可変電圧電源手段とを備えていることを特徴としている。
【0015】
上記の発明によれば、ダイナミックレンジ可変手段は、最大値検出手段にて求めた最大値に係数を掛け合わせて、パルス密度変調手段の入力レンジを目一杯使用するような乗算後最大値を出力して、乗算後最大値をパルス密度変調手段に入力する。また、このダイナミックレンジ可変手段での係数に応じて、可変電圧電源手段は、スイッチング出力手段への供給電圧を変更する。
【0016】
したがって、例えば、ダイナミックレンジ可変手段は、最大値検出手段にて求めた最大値に応じて、該ダイナミックレンジ可変手段のレンジの最大となるようにパルス符号変調信号を所定量変更することができる。そして、このダイナミックレンジ可変手段にて拡大した信号最大値における該拡大倍率に反比例する供給電圧を可変電圧電源手段からスイッチング出力手段に与える。これにより、スイッチング出力手段から従来と同じ最大値の信号を出力することができる。
【0017】
一方、このとき、可変電圧電源手段からスイッチング出力手段に供給する供給電圧は従来よりも小さいので、この供給電圧に伴うノイズも小さくなる。このことは、入力されたパルス符号変調信号に対するノイズの比つまりS/N比が小さくなることを示す。
【0018】
この結果、音量が小さい信号でも、従来からのダイナミックレンジを最大限使用することができ、S/N比を改善することが可能となる。また、ダイナミックレンジ可変手段での変更量に応じてスイッチング出力手段への供給電圧を変化させることにより、パルス符号変調信号を忠実に再生することができる。さらに、スイッチング出力手段への供給電圧は全体的に低く済むため、消費電力を低く抑えることが可能となる。
【0019】
したがって、ダイナミックレンジを最大限に使用し、パルス符号変調信号を忠実に再現しつつ、S/N比を改善するとともに、消費電力を低減し得るスイッチング出力型のパルス符号変調信号再生装置を提供することができる。
【0020】
また、本発明のパルス符号変調信号再生装置は、上記のパルス符号変調信号再生装置において、再生時には、前記可変電圧電源手段に対して、上記ダイナミックレンジ可変手段での変更量に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更させる一方、再生停止時には、前記可変電圧電源手段に対して、前記スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる再生/停止制御手段を備えていることを特徴としている。
【0021】
上記の発明によれば、再生/停止制御手段は、再生時には、前記可変電圧電源手段に対して、上記ダイナミックレンジ可変手段での変更量に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更させる。この結果、再生時には、前記発明と同じ作用・機能を得ることができる。
【0022】
一方、再生/停止制御手段は、再生停止時には、可変電圧電源手段に対して、スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる。したがって、スイッチング出力手段の出力は0となり、最終的なアナログ信号も0となる。
【0023】
この結果、再生停止時の消費電力削減を図ることができ、また、装置の電源立ち上げ時等に発生するノイズのミュート手段としても効果を発揮する。
【0024】
また、本発明のパルス符号変調信号再生装置は、入力されたパルス符号変調信号をパルス密度変調するパルス密度変調手段と、上記パルス密度変調手段からの出力信号に基づいてスイッチングにより電力増幅を行うスイッチング出力手段とを備え、上記スイッチング出力手段からの出力をアナログ信号として再生するパルス符号変調信号再生装置において、入力されたパルス符号変調信号の所定期間単位又は所定信号単位からの最大値を求める最大値検出手段と、上記最大値検出手段にて求めた最大値に応じて、上記パルス符号変調信号を所定量変更して上記パルス密度変調手段に入力するダイナミックレンジ可変手段と、上記ダイナミックレンジ可変手段での変更量に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更する可変電圧電源手段とを備えていると共に、入力されたパルス符号変調信号のレベルにより該パルス符号変調信号が無音であることを検出するとともに、該パルス符号変調信号が無音であることを検出したときには、前記スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる無音検出調整手段を備えていることを特徴としている。
【0025】
上記の発明によれば、無音検出手段は、入力されたパルス符号変調信号のレベルにより該パルス符号変調信号が無音であることを検出するとともに、該パルス符号変調信号が無音であることを検出したときには、スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる。したがって、スイッチング出力手段の出力は0となり、最終的なアナログ信号も0となる。
【0026】
この結果、再生停止時や、再生信号が無音時の消費電力削減を図ることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1及び図2に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0028】
本実施の形態のデジタルアンプ等に用いられるスイッチング出力型のパルス符号変調信号(以下、「PCM(Pulse Code Modulation )信号」と記す)再生装置は、通常のアナログ回路を用いることなくPCM信号をD/A変換しつつ、スピーカ等の再生装置を駆動することができるという優れたものである。
【0029】
本実施の形態のスイッチング出力型のPCM信号再生装置10は、図1に示すように、バッファ1と、最大値検出手段としての最大値検出器2と、ダイナミックレンジ可変手段としての乗算器3と、パルス密度変調手段としてのパルス密度変調器(以下、「PDM(Pulse Density Modulator) 変調器」と記す)4と、スイッチング出力手段としてのスイッチング出力段5と、可変電圧電源手段としての可変電圧電源部6と、低域フィルタ(以下、「LPF(Low-Pass filter )」と記す)7を有している。
【0030】
上記バッファ1は、入力PCM信号の所定期間単位又は所定信号単位を一時的に蓄積し、最大値検出器2の出力が得られるまでの間、この入力PCM信号を保持するものである。上記所定期間単位とは、例えば、数クロック単位である。また、所定信号単位とは、例えば、入力PCM信号の数周期分である。
【0031】
上記最大値検出器2は、バッファ1にて蓄積された入力PCM信号の所定期間単位又は所定信号単位から、図2(a)に示すように、入力PCM信号の入力信号最大値12を求める。なお、上記入力PCM信号はデジタル信号であるが、説明を分かり易くするため、アナログ信号として記載している。
【0032】
上記乗算器3は、最大値検出器2の出力に応じて入力PCM信号に所定係数αを掛け合せる。したがって、その出力は、図2(a)に示すように、乗算後最大値13を有する拡大された入力PCM信号として表される。なお、乗算器3にて掛け合わされる係数αは、乗算後最大値13が、PDM変調器4の入力レンジを目一杯使用するように設定される。
【0033】
上記PDM変調器4は、乗算後最大値13を有する上記乗算器3の出力信号を、HIGH/LOWの2値に高速に変化させることによって、元の信号を表現するPDM信号に変換する。
【0034】
上記スイッチング出力段5は、例えば、トランジスタからなっており、ベース側には、PDM変調器4の出力が印加される一方、コレクタ側には、可変電圧電源部6から供給される供給電源電圧14が印加されるようになっている。これによって、スイッチング出力段5は、上述したようなハーフブリッジ回路等の電力変換回路によりスイッチング関数に基づいてD級増幅する。なお、本実施の形態では、上記の供給電源電圧14は、後述するように、可変電圧電源部6に設けられた図示しない定電圧電源から供給される定電源電圧を所定倍したものとなっている。したがって、可変電圧電源部6では、この定電源電圧が可変されるものとなっている。
【0035】
一方、上記可変電圧電源部6は、最大値検出器2の出力に応じて図示しない定電圧電源から供給される定電源電圧に所定の係数(1/α)を掛けた図2(a)(b)に示す供給電源電圧14・14をスイッチング出力段5に供給する。
【0036】
ここで、上述したように、乗算後最大値13は、PDM変調器4の入力レンジに対して目一杯の振幅の信号であるとともに、PDM変調器4の出力は可変電圧電源部6によりスイッチングされるものである。したがって、PDM変調器4+スイッチング出力段5の構成を1つの系8として見たときのゲインをG=0.5としたとき、系8における出力信号最大値15は、図2(a)に示すようになる。これは、従来技術として挙げた前記図6に示すスイッチング出力段52の出力信号である図6(b)に示す出力信号最大値64と同じ振幅である。
【0037】
さらに、図2(c)に示すように、供給電源電圧16の大きさに伴って発生するノイズ成分17は、供給電源電圧16が従来技術において図6(c)に示す供給電源電圧63と比較して小さい。このため、このノイズ成分のノイズ最大値17は、従来技術において図6(c)に示す同ノイズ成分のノイズ最大値66と比較して小さくなっている。
【0038】
すなわち、従来技術において図6(b)(c)から求まるS/N比=(出力信号最大値64/ノイズ最大値66)と本実施の形態のS/N比=(出力信号最大値15/ノイズ最大値17)とを比較した時、本実施の形態では、S/N比が改善されていることが見て取れる。また、このとき、信号成分は従来技術と本実施の形態とで全く同じである。
【0039】
最後に、LPF7は、スイッチング出力段5から出力されたスイッチング信号の高周波成分を取り除く。このLPF7を通ったオーディオ信号は、図示しないスピーカ等の装置で音となり出力される。
【0040】
このように、本実施の形態のPCM信号再生装置10では、乗算器3は、最大値検出器2にて求めた入力信号最大値12に応じて、該乗算器3のダイナミックレンジの最大となるように入力PCM信号を所定量変更することができる。そして、この変更されたPCM信号をPDM変調器4に入力する。また、この乗算器3での変更量に応じて、可変電圧電源部6は、スイッチング出力段5への供給電圧を変更する。
【0041】
したがって、例えば、乗算器3にてα倍に拡大した乗算後最大値13における該拡大倍率αに反比例する1/αの供給電源電圧14を可変電圧電源部6からスイッチング出力段5に与える。これにより、スイッチング出力段5から従来と同じ出力信号最大値15の信号を出力することができる。
【0042】
一方、このとき、可変電圧電源部6からスイッチング出力段5に供給する供給電源電圧14は従来よりも小さいので、この供給電源電圧14に伴うノイズ最大値17も小さくなる。このことは、入力されたPCM信号に対するノイズの比つまりS/N比が小さくなることを示す。
【0043】
この結果、音量が小さい信号でも、従来からのダイナミックレンジを最大限使用することができ、S/N比を改善することが可能となる。また、乗算器3での変更量に応じてスイッチング出力段5への供給電源電圧14を変化させることにより、PCM信号を忠実に再生することができる。さらに、スイッチング出力段5への供給電源電圧14は全体的に低く済むため、消費電力を低く抑えることが可能となる。
【0044】
したがって、ダイナミックレンジを最大限に使用し、PCM信号を忠実に再現しつつ、S/N比を改善するとともに、消費電力を低減し得るスイッチング出力型のPCM信号再生装置10を提供することができる。
【0045】
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図3に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0046】
本実施の形態のPCM信号再生装置20は、図3に示すように、再生/停止制御手段としての再生/停止制御部21を備えており、この再生/停止制御部21は、最大値検出器2に対して、現在、システムがPCM信号を再生中であるか否かの情報である、再生/停止制御信号を送る。この再生/停止制御信号が再生中を表す場合、バッファ1〜LPF7は、前記実施の形態1において説明した働きと全く同様の働きをする。
【0047】
一方、再生/停止制御部21からの再生/停止制御信号が停止中を表す場合には、最大値検出器2は可変電圧電源部6に対して、係数1/α=0、すなわち電源供給停止信号を出す。この時、乗算器3に対して出す係数αは意味をなさず、したがって、係数αは任意の値でよい。
【0048】
電源供給停止信号を受け取った可変電圧電源部6は、スイッチング出力段5への電源供給を断つ。これにより、電源投入直後やPCM信号の再生停止中におけるスイッチング出力段5の出力は、完全に0となる。したがって、LPF7を通り、さらに図示しないスピーカ等の装置で出力された音は、完全な無音となる。
【0049】
このように、本実施の形態のPCM信号再生装置20では、再生/停止制御部21は、再生時には、可変電圧電源部6に対して、乗算器3での変更量に応じて、スイッチング出力段5への前記供給電源電圧14を変更させる。この結果、再生時には、前記実施の形態1と同じ作用・機能を得ることができる。
【0050】
一方、再生/停止制御部21は、再生停止時には、可変電圧電源部6に対して、スイッチング出力段5への供給電源電圧14を0にさせる。したがって、スイッチング出力段5の出力は0となり、最終的なアナログ信号も0となる。
【0051】
この結果、再生停止時の消費電力削減を図ることができ、また、PCM信号再生装置20の電源立ち上げ時等に発生するノイズのミュート手段としても効果を発揮する。
【0052】
〔実施の形態3〕
本発明の他の実施の形態について図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1及び実施の形態2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0053】
本実施の形態のPCM信号再生装置30は、図4に示すように、無音検出手段としての無音検出器31を備えており、この無音検出器31は、入力PCM信号のレベルが所定の値以下であるときに、無音であるとして、最大値検出器2に対して無音検出信号を送る。
【0054】
無音検出器31が無音を検出しない場合、バッファ1〜LPF7は、前記実施の形態1において説明した働きと全く同様の働きをする。一方、無音検出器31が無音を検出した場合、最大値検出器2は可変電圧電源部6に対して、係数1/α=0、すなわち電源供給停止信号を出す。この時、乗算器3に対して出す係数αは意味をなさず、したがって、係数αは任意の値でよい。
【0055】
電源供給停止信号を受け取った可変電圧電源部6は、スイッチング出力段5への電源供給を断つ。これにより、無音時におけるスイッチング出力段5の出力は、完全に0となる。したがって、LPF7を通り、さらに図示しないスピーカ等の装置で出力された音は、完全な無音となる。
【0056】
このように、本実施の形態のPCM信号再生装置30では、無音検出器31は、入力されたPCM信号のレベルにより該入力PCM信号が無音であることを検出するとともに、該入力PCM信号が無音であることを検出したときには、スイッチング出力段5への前記供給電源電圧14を0にさせる。したがって、スイッチング出力段5の出力は0となり、最終的なアナログ信号も0となる。
【0057】
この結果、再生停止時や、再生信号が無音時の消費電力削減を図ることができる。
【0058】
【発明の効果】
本発明のパルス符号変調信号再生装置は、以上のように、入力されたパルス符号変調信号の所定期間単位又は所定信号単位からの最大値を求める最大値検出手段と、上記最大値検出手段にて求めた最大値に係数を掛け合わせて、上記パルス密度変調手段の入力レンジを目一杯使用するような乗算後最大値を出力して、上記乗算後最大値を上記パルス密度変調手段に入力するダイナミックレンジ可変手段と、上記ダイナミックレンジ可変手段での上記係数に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更する可変電圧電源手段とを備えているものである。
【0059】
それゆえ、例えば、ダイナミックレンジ可変手段にて拡大した信号最大値に反比例する供給電圧を可変電圧電源手段からスイッチング出力手段に与える。これにより、スイッチング出力手段から従来と同じ最大値の信号を出力することができる。
【0060】
一方、このとき、可変電圧電源手段からスイッチング出力手段に供給する供給電圧は従来よりも小さいので、この供給電圧に伴うノイズも小さくなる。このことは、入力されたパルス符号変調信号に対するノイズの比つまりS/N比が小さくなることを示す。
【0061】
この結果、音量が小さい信号でも、従来からのダイナミックレンジを最大限使用することができ、S/N比を改善することが可能となる。また、ダイナミックレンジ可変手段での変更量に応じてスイッチング出力手段への供給電圧を変化させることにより、パルス符号変調信号を忠実に再生することができる。さらに、スイッチング出力手段への供給電圧は全体的に低く済むため、消費電力を低く抑えることが可能となる。
【0062】
したがって、ダイナミックレンジを最大限に使用し、パルス符号変調信号を忠実に再現しつつ、S/N比を改善するとともに、消費電力を低減し得るスイッチング出力型のパルス符号変調信号再生装置を提供することができるという効果を奏する。
【0063】
また、本発明のパルス符号変調信号再生装置は、上記のパルス符号変調信号再生装置において、再生時には、前記可変電圧電源手段に対して、上記ダイナミックレンジ可変手段での変更量に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更させる一方、再生停止時には、前記可変電圧電源手段に対して、前記スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる再生/停止制御手段を備えているものである。
【0064】
それゆえ、再生/停止制御手段は、再生時には、前記可変電圧電源手段に対して、上記ダイナミックレンジ可変手段での変更量に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更させる。この結果、再生時には、前記発明と同じ作用・機能を得ることができる。
【0065】
一方、再生/停止制御手段は、再生停止時には、可変電圧電源手段に対して、スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる。したがって、スイッチング出力手段の出力は0となり、最終的なアナログ信号も0となる。
【0066】
この結果、再生停止時の消費電力削減を図ることができ、また、装置の電源立ち上げ時等に発生するノイズのミュート手段としても効果を発揮するという効果を奏する。
【0067】
また、本発明のパルス符号変調信号再生装置は、入力されたパルス符号変調信号の所定期間単位又は所定信号単位からの最大値を求める最大値検出手段と、上記最大値検出手段にて求めた最大値に応じて、上記パルス符号変調信号を所定量変更して上記パルス密度変調手段に入力するダイナミックレンジ可変手段と、上記ダイナミックレンジ可変手段での変更量に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更する可変電圧電源手段とを備えていると共に、入力されたパルス符号変調信号のレベルにより該パルス符号変調信号が無音であることを検出するとともに、該パルス符号変調信号が無音であることを検出したときには、前記スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる無音検出調整手段を備えているものである。
【0068】
それゆえ、無音検出手段は、入力されたパルス符号変調信号のレベルにより該パルス符号変調信号が無音であることを検出するとともに、該パルス符号変調信号が無音であることを検出したときには、スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる。したがって、スイッチング出力手段の出力は0となり、最終的なアナログ信号も0となる。
【0069】
この結果、再生停止時や、再生信号が無音時の消費電力削減を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるPCM信号再生装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図2】(a)は上記PCM信号再生装置における入力信号最大値と乗算器の乗算後最大値との関係を示す対比図、(b)は可変電圧電源部からの供給電源電圧とスイッチング出力段の出力信号最大値との関係を示す対比図、(c)は可変電圧電源部からの供給電源電圧とノイズ最大値との関係を示す対比図である。
【図3】本発明におけるPCM信号再生装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図4】本発明におけるPCM信号再生装置のさらに他の実施の形態を示すブロック図である。
【図5】従来のPCM信号再生装置を示すブロック図である。
【図6】(a)は上記PCM信号再生装置における入力信号最大値を示す波形図、(b)は定電圧電源からの供給電源電圧とスイッチング出力段の出力信号最大値との関係を示す対比図、(c)は定電圧電源からの供給電源電圧とノイズ最大値との関係を示す対比図である。
【図7】比較例のPCM信号再生装置を示すブロック図である。
【図8】(a)は上記PCM信号再生装置における入力信号最大値と乗算器の乗算後最大値との関係を示す対比図、(b)は定電圧電源からの供給電源電圧とスイッチング出力段の出力信号最大値との関係を示す対比図、(c)は定電圧電源からの供給電源電圧とノイズ最大値との関係を示す対比図である。
【符号の説明】
1 バッファ
2 最大値検出器(最大値検出手段)
3 乗算器(ダイナミックレンジ可変手段)
4 PDM変調器(パルス密度変調手段)
5 スイッチング出力段(スイッチング出力手段)
6 可変電圧電源部(可変電圧電源手段)
7 LPF
10 PCM信号再生装置(パルス符号変調信号再生装置)
12 入力信号最大値
13 乗算後最大値
14 供給電源電圧
15 出力信号最大値
17 ノイズ成分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pulse code modulation signal reproducing apparatus that performs pulse density modulation (PDM modulation) on a pulse code modulation signal (PCM signal) and then amplifies the power by switching to reproduce it as an analog signal.
[0002]
[Prior art]
The switching output type PCM signal reproducing apparatus is excellent in that a device such as a speaker can be driven while D / A converting a PCM (Pulse Code Modulation) signal without using a normal analog circuit.
[0003]
In the switching output type PCM signal reproducing apparatus, the PCM signal is input to the
[0004]
The
[0005]
Here, when the
[0006]
On the other hand, as shown in FIG. 5, a low-pass filter (hereinafter referred to as “LPF”) 54 removes a high-frequency component of the switching signal output from the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the switching output type power amplifier in the conventional dynamic range control circuit generally has a problem that the dynamic range is smaller and the efficiency is lower than that of the analog amplifier.
[0008]
In order to solve this problem, in order to increase the efficiency by improving the
[0009]
In order to increase efficiency digitally, for example, as shown in FIGS. 7 and 8A, 8B, and 8C, input signals are input from a predetermined period or a predetermined signal unit stored in the
[0010]
However, this method merely raises the level of the input PCM signal, which is the original signal, to be higher than the level of the signal to be originally reproduced, and cannot be said to faithfully represent the original signal.
[0011]
Of course, simply increasing the supply voltage from the constant
[0012]
Another problem is that the above-described switching output type power amplifier that supplies a
[0013]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems. The object of the present invention is to improve the S / N ratio while faithfully reproducing the pulse code modulation signal by using the maximum dynamic range. Another object of the present invention is to provide a switching output type pulse code modulation signal reproducing apparatus capable of reducing power consumption.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a pulse code modulation signal reproducing apparatus of the present invention performs switching based on pulse density modulation means for pulse density modulation of an input pulse code modulation signal and an output signal from the pulse density modulation means. And a switching output means for amplifying the power of the pulse code modulation signal reproducing apparatus for reproducing the output from the switching output means as an analog signal, from a predetermined period unit or a predetermined signal unit of the input pulse code modulation signal. The maximum value detection means for obtaining the maximum value and the maximum value obtained by the maximum value detection means Multiplication factor The above pulse density modulation Means input range The Outputs the maximum value after multiplication that can be used as much as possible. do it , The maximum value after multiplication above Dynamic range variable means for inputting to the pulse density modulation means, and the dynamic range variable means Above coefficient Variable voltage power supply means for changing the supply voltage to the switching output means according to The It is a feature.
[0015]
According to the above invention, the dynamic range variable means is set to the maximum value obtained by the maximum value detecting means. Multiplication factor Pulse density modulation Means input range The Outputs the maximum value after multiplication that can be used as much as possible. do it , The maximum value after multiplication Input to the pulse density modulation means. Also, with this dynamic range variable means coefficient In response, the variable voltage power supply means changes the supply voltage to the switching output means.
[0016]
Therefore, for example, the dynamic range varying means can change the pulse code modulation signal by a predetermined amount so as to be the maximum of the range of the dynamic range varying means, according to the maximum value obtained by the maximum value detecting means. Then, a supply voltage inversely proportional to the magnification at the maximum signal value expanded by the dynamic range variable means is supplied from the variable voltage power supply means to the switching output means. Thereby, the signal of the same maximum value as before can be output from the switching output means.
[0017]
On the other hand, at this time, since the supply voltage supplied from the variable voltage power supply means to the switching output means is smaller than that of the conventional one, the noise accompanying this supply voltage is also reduced. This indicates that the ratio of noise to the inputted pulse code modulation signal, that is, the S / N ratio becomes small.
[0018]
As a result, the conventional dynamic range can be used to the maximum even with a low-volume signal, and the S / N ratio can be improved. Further, the pulse code modulation signal can be faithfully reproduced by changing the supply voltage to the switching output means in accordance with the amount of change in the dynamic range variable means. Furthermore, since the supply voltage to the switching output means can be low as a whole, it is possible to keep power consumption low.
[0019]
Accordingly, there is provided a switching output type pulse code modulation signal reproducing apparatus that can maximize the dynamic range, faithfully reproduce the pulse code modulation signal, improve the S / N ratio, and reduce power consumption. be able to.
[0020]
Further, the pulse code modulation signal reproducing device of the present invention is the above pulse code modulation signal reproducing device in which the switching is performed with respect to the variable voltage power source means according to the amount of change in the dynamic range variable means during reproduction. While the supply voltage to the output means is changed, a regeneration / stop control means for making the supply voltage to the switching output means zero is provided for the variable voltage power supply means when the regeneration is stopped. .
[0021]
According to the above invention, the reproduction / stop control means causes the variable voltage power supply means to change the supply voltage to the switching output means in accordance with the amount of change in the dynamic range variable means during reproduction. . As a result, at the time of reproduction, the same operation / function as the above-described invention can be obtained.
[0022]
On the other hand, the regeneration / stop control means causes the variable voltage power supply means to set the supply voltage to the switching output means to 0 when the regeneration is stopped. Therefore, the output of the switching output means is 0, and the final analog signal is also 0.
[0023]
As a result, it is possible to reduce power consumption when playback is stopped, and it is also effective as a means for muting noise generated when the apparatus is powered on.
[0024]
Further, the pulse code modulation signal reproducing apparatus of the present invention is An output from the switching output means, comprising: pulse density modulation means for pulse density modulating the input pulse code modulation signal; and switching output means for performing power amplification by switching based on an output signal from the pulse density modulation means. As an analog signal In the pulse code modulation signal reproducing device, Maximum value detection means for obtaining a maximum value from a predetermined period unit or a predetermined signal unit of the input pulse code modulation signal, and a predetermined amount of the pulse code modulation signal according to the maximum value obtained by the maximum value detection means Dynamic range variable means that changes and inputs the pulse density modulation means, and variable voltage power supply means that changes the supply voltage to the switching output means according to the amount of change in the dynamic range variable means. With When it is detected that the pulse code modulation signal is silent based on the level of the input pulse code modulation signal, and when it is detected that the pulse code modulation signal is silent, the voltage supplied to the switching output means is set to 0. It is characterized by including silent detection adjusting means.
[0025]
According to the above invention, the silence detection means detects that the pulse code modulation signal is silent based on the level of the input pulse code modulation signal, and detects that the pulse code modulation signal is silent. Sometimes, the supply voltage to the switching output means is made zero. Therefore, the output of the switching output means is 0, and the final analog signal is also 0.
[0026]
As a result, power consumption can be reduced when playback is stopped or when the playback signal is silent.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
[0028]
A switching output type pulse code modulation signal (hereinafter referred to as “PCM (Pulse Code Modulation) signal”) reproducing apparatus used in the digital amplifier or the like of the present embodiment reproduces a PCM signal without using a normal analog circuit. It is excellent that a playback device such as a speaker can be driven while performing A / A conversion.
[0029]
As shown in FIG. 1, a switching output type PCM
[0030]
The buffer 1 temporarily stores a predetermined period unit or a predetermined signal unit of the input PCM signal and holds the input PCM signal until the output of the
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
The PDM modulator 4 converts the output signal of the
[0034]
The switching
[0035]
On the other hand, the variable voltage
[0036]
Here, as described above, the multiplied
[0037]
Further, as shown in FIG. 2C, the
[0038]
That is, in the prior art, the S / N ratio obtained from FIGS. 6B and 6C = (maximum
[0039]
Finally, the
[0040]
As described above, in the PCM
[0041]
Therefore, for example, a 1 / α
[0042]
On the other hand, at this time, the supply
[0043]
As a result, the conventional dynamic range can be used to the maximum even with a low-volume signal, and the S / N ratio can be improved. Further, the PCM signal can be reproduced faithfully by changing the
[0044]
Therefore, it is possible to provide a switching output type PCM
[0045]
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals and explanation thereof is omitted.
[0046]
As shown in FIG. 3, the PCM
[0047]
On the other hand, when the reproduction / stop control signal from the reproduction /
[0048]
The variable voltage
[0049]
As described above, in the PCM
[0050]
On the other hand, the regeneration /
[0051]
As a result, it is possible to reduce power consumption when reproduction is stopped, and it is also effective as a means for muting noise generated when the PCM
[0052]
[Embodiment 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 and
[0053]
As shown in FIG. 4, the PCM
[0054]
When the
[0055]
The variable voltage
[0056]
As described above, in the PCM
[0057]
As a result, power consumption can be reduced when playback is stopped or when the playback signal is silent.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, the pulse code modulated signal reproducing apparatus of the present invention includes the maximum value detecting means for obtaining the maximum value from the predetermined period unit or the predetermined signal unit of the input pulse code modulated signal, and the maximum value detecting means. To the maximum value Multiplication factor The above pulse density modulation Means input range The Outputs the maximum value after multiplication that can be used as much as possible. do it , The maximum value after multiplication above Dynamic range variable means for inputting to the pulse density modulation means, and the dynamic range variable means Above coefficient And a variable voltage power supply means for changing the supply voltage to the switching output means.
[0059]
Therefore, for example, a supply voltage inversely proportional to the signal maximum value expanded by the dynamic range variable means is supplied from the variable voltage power supply means to the switching output means. Thereby, the signal of the same maximum value as before can be output from the switching output means.
[0060]
On the other hand, at this time, since the supply voltage supplied from the variable voltage power supply means to the switching output means is smaller than that of the conventional one, the noise accompanying this supply voltage is also reduced. This indicates that the ratio of noise to the inputted pulse code modulation signal, that is, the S / N ratio becomes small.
[0061]
As a result, the conventional dynamic range can be used to the maximum even with a low-volume signal, and the S / N ratio can be improved. Further, the pulse code modulation signal can be faithfully reproduced by changing the supply voltage to the switching output means in accordance with the amount of change in the dynamic range variable means. Furthermore, since the supply voltage to the switching output means can be low as a whole, it is possible to keep power consumption low.
[0062]
Accordingly, there is provided a switching output type pulse code modulation signal reproducing apparatus that can maximize the dynamic range, faithfully reproduce the pulse code modulation signal, improve the S / N ratio, and reduce power consumption. There is an effect that can be.
[0063]
Further, the pulse code modulation signal reproducing apparatus of the present invention is the above pulse code modulation signal reproducing apparatus in which the switching is performed with respect to the variable voltage power source means according to the change amount in the dynamic range variable means during reproduction. While changing the supply voltage to the output means, the regeneration / stop control means for making the variable voltage power supply means zero the supply voltage to the switching output means when the regeneration is stopped.
[0064]
Therefore, at the time of reproduction, the reproduction / stop control means causes the variable voltage power supply means to change the supply voltage to the switching output means according to the amount of change in the dynamic range variable means. As a result, at the time of reproduction, the same operation / function as the above-described invention can be obtained.
[0065]
On the other hand, the regeneration / stop control means causes the variable voltage power supply means to set the supply voltage to the switching output means to 0 when the regeneration is stopped. Therefore, the output of the switching output means is 0, and the final analog signal is also 0.
[0066]
As a result, it is possible to reduce the power consumption when playback is stopped, and to produce an effect that it is effective as a means for muting noise generated when the apparatus is powered on.
[0067]
Further, the pulse code modulation signal reproducing apparatus of the present invention is Maximum value detection means for obtaining a maximum value from a predetermined period unit or a predetermined signal unit of the input pulse code modulation signal, and a predetermined amount of the pulse code modulation signal according to the maximum value obtained by the maximum value detection means Dynamic range variable means that changes and inputs the pulse density modulation means, and variable voltage power supply means that changes the supply voltage to the switching output means according to the amount of change in the dynamic range variable means. With When it is detected that the pulse code modulation signal is silent based on the level of the input pulse code modulation signal, and when it is detected that the pulse code modulation signal is silent, the voltage supplied to the switching output means is set to 0. It is provided with silent detection adjustment means for making it.
[0068]
Therefore, the silence detection means detects that the pulse code modulation signal is silent based on the level of the input pulse code modulation signal, and when detecting that the pulse code modulation signal is silent, the switching output The supply voltage to the means is made zero. Therefore, the output of the switching output means is 0, and the final analog signal is also 0.
[0069]
As a result, it is possible to reduce power consumption when playback is stopped or when the playback signal is silent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a PCM signal reproducing apparatus according to the present invention.
2A is a comparison diagram showing a relationship between a maximum input signal value and a maximum value after multiplication of a multiplier in the PCM signal reproduction apparatus, and FIG. 2B is a supply power voltage and a switching output from a variable voltage power supply unit; FIG. 4C is a comparison diagram showing the relationship between the maximum output signal value of the stage and FIG. 4C is a comparison diagram showing the relationship between the power supply voltage supplied from the variable voltage power supply unit and the maximum noise value.
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the PCM signal reproducing apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing still another embodiment of the PCM signal reproducing apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional PCM signal reproducing apparatus.
6A is a waveform diagram showing the maximum input signal value in the PCM signal reproducing apparatus, and FIG. 6B is a comparison showing the relationship between the supply power voltage from the constant voltage power supply and the output signal maximum value of the switching output stage. FIG. 4C is a comparison diagram showing the relationship between the power supply voltage supplied from the constant voltage power supply and the maximum noise value.
FIG. 7 is a block diagram showing a PCM signal reproducing apparatus of a comparative example.
FIG. 8A is a comparison diagram showing the relationship between the maximum value of an input signal and the maximum value after multiplication of the multiplier in the PCM signal reproduction apparatus, and FIG. 8B is a supply power voltage from a constant voltage power supply and a switching output stage. FIG. 6C is a comparison diagram showing the relationship between the power supply voltage supplied from the constant voltage power supply and the maximum noise value.
[Explanation of symbols]
1 buffer
2 Maximum value detector (maximum value detection means)
3 Multiplier (dynamic range variable means)
4 PDM modulator (pulse density modulation means)
5 Switching output stage (switching output means)
6 Variable voltage power supply (variable voltage power supply means)
7 LPF
10 PCM signal regeneration device (pulse code modulation signal regeneration device)
12 Maximum input signal
13 Maximum value after multiplication
14 Supply voltage
15 Maximum output signal
17 Noise component
Claims (3)
入力されたパルス符号変調信号の所定期間単位又は所定信号単位からの最大値を求める最大値検出手段と、
上記最大値検出手段にて求めた最大値に係数を掛け合わせて、上記パルス密度変調手段の入力レンジを目一杯使用するような乗算後最大値を出力して、上記乗算後最大値を上記パルス密度変調手段に入力するダイナミックレンジ可変手段と、
上記ダイナミックレンジ可変手段での上記係数に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更する可変電圧電源手段とを備えていることを特徴とするパルス符号変調信号再生装置。An output from the switching output means, comprising: pulse density modulation means for pulse density modulating the input pulse code modulation signal; and switching output means for performing power amplification by switching based on an output signal from the pulse density modulation means. In a pulse code modulation signal reproducing apparatus for reproducing the signal as an analog signal,
A maximum value detecting means for obtaining a maximum value from a predetermined period unit or a predetermined signal unit of the input pulse code modulation signal;
The maximum value obtained by the maximum value detection means is multiplied by a coefficient to output a maximum value after multiplication that makes full use of the input range of the pulse density modulation means, and the maximum value after multiplication is set to the pulse Dynamic range variable means for input to the density modulation means;
Depending on the coefficient of the above dynamic range changing means, pulse code modulation signal reproducing apparatus characterized by comprising a variable voltage supply means for changing the supply voltage to the switching output means.
再生停止時には、前記可変電圧電源手段に対して、前記スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる再生/停止制御手段を備えていることを特徴とする請求項1記載のパルス符号変調信号再生装置。During reproduction, the variable voltage power supply means changes the supply voltage to the switching output means according to the change amount in the dynamic range variable means,
2. A pulse code modulation signal reproducing apparatus according to claim 1, further comprising a reproduction / stop control means for causing said variable voltage power supply means to make a supply voltage to said switching output means zero when reproduction is stopped. .
入力されたパルス符号変調信号の所定期間単位又は所定信号単位からの最大値を求める最大値検出手段と、
上記最大値検出手段にて求めた最大値に応じて、上記パルス符号変調信号を所定量変更して上記パルス密度変調手段に入力するダイナミックレンジ可変手段と、
上記ダイナミックレンジ可変手段での変更量に応じて、上記スイッチング出力手段への供給電圧を変更する可変電圧電源手段とを備えていると共に、
入力されたパルス符号変調信号のレベルにより該パルス符号変調信号が無音であることを検出するとともに、該パルス符号変調信号が無音であることを検出したときには、前記スイッチング出力手段への供給電圧を0にさせる無音検出調整手段を備えていることを特徴とするパルス符号変調信号再生装置。 An output from the switching output means, comprising: pulse density modulation means for pulse density modulating the input pulse code modulation signal; and switching output means for performing power amplification by switching based on an output signal from the pulse density modulation means. In a pulse code modulation signal reproducing apparatus for reproducing the signal as an analog signal,
A maximum value detecting means for obtaining a maximum value from a predetermined period unit or a predetermined signal unit of the input pulse code modulation signal;
Dynamic range variable means for changing the pulse code modulation signal by a predetermined amount and inputting it to the pulse density modulation means according to the maximum value obtained by the maximum value detection means,
A variable voltage power supply means for changing the supply voltage to the switching output means according to the amount of change in the dynamic range variable means;
When it is detected that the pulse code modulation signal is silent based on the level of the input pulse code modulation signal, and when it is detected that the pulse code modulation signal is silent, the voltage supplied to the switching output means is set to 0. A pulse code modulated signal reproducing apparatus comprising a silent detection adjusting means for making
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