JP5099699B2 - Pulse width position modulation signal generator - Google Patents

Pulse width position modulation signal generator Download PDF

Info

Publication number
JP5099699B2
JP5099699B2 JP2008129062A JP2008129062A JP5099699B2 JP 5099699 B2 JP5099699 B2 JP 5099699B2 JP 2008129062 A JP2008129062 A JP 2008129062A JP 2008129062 A JP2008129062 A JP 2008129062A JP 5099699 B2 JP5099699 B2 JP 5099699B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse width
signal
pulse
modulation
width position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008129062A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009278477A (en
Inventor
昭彦 米谷
Original Assignee
国立大学法人 名古屋工業大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人 名古屋工業大学 filed Critical 国立大学法人 名古屋工業大学
Priority to JP2008129062A priority Critical patent/JP5099699B2/en
Publication of JP2009278477A publication Critical patent/JP2009278477A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5099699B2 publication Critical patent/JP5099699B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Description

本発明は、フルデジタル・オーディオアンプやパワーエレクトロニクスなどに用いられるパルス幅変調に関するものである。   The present invention relates to pulse width modulation used in full digital audio amplifiers, power electronics, and the like.

フルデジタル・オーディオアンプにおいては、スイッチングアンプへの入力信号であるパルス幅変調信号をデジタル回路によって生成している。その回路はクロックにより駆動されるので、パルス幅の分解能はそのクロックの周期によって決まってしまう。パルス周期は他の要件で決められてしまうので、パルス幅変調に高い分解能を持たせるためには高い周波数のクロックが必要となる。しかし、現実にはあまり高い周波数のクロックを用いることができないので、パルス幅変調にあまり高い分解能を持たせることができなかった。特許文献1においてはパルス幅変調の分解能を倍にする技術が提案されているが、更なる高い分解能が望まれている。
特開2006−54815号公報
In a full digital audio amplifier, a pulse width modulation signal that is an input signal to a switching amplifier is generated by a digital circuit. Since the circuit is driven by a clock, the resolution of the pulse width is determined by the period of the clock. Since the pulse period is determined by other requirements, a high frequency clock is required to provide high resolution for pulse width modulation. However, since a clock with a very high frequency cannot be used in reality, the pulse width modulation cannot have a very high resolution. Patent Document 1 proposes a technique for doubling the resolution of pulse width modulation, but higher resolution is desired.
JP 2006-54815 A

解決しようとする課題は、与えられたクロック周波数とパルス周期に対して、パルス幅変調の分解能を向上させることである。   The problem to be solved is to improve the resolution of pulse width modulation for a given clock frequency and pulse period.

課題を解決するための手段として、パルスの幅のみではなくパルス周期の中でのパルスの位置も変調を行うことにより、変調の分解能を向上させる。その際、パルスの面積の観点からは分解能の向上はできないが、パルス幅変調信号に対して2次以上のフィルタを掛けた評価基準においては、パルスの位置を変えることによりフィルタ出力の値が変わり、分解能を向上させることができる。フルデジタル・オーディオアンプにおいては、パルス幅変調信号に対して2次以上のノイズ・シェーピング・フィルタを用いて出力誤差をフィードバックする場合、量子化ノイズを低減させることができる。   As means for solving the problem, the resolution of modulation is improved by modulating not only the width of the pulse but also the position of the pulse in the pulse period. At that time, the resolution cannot be improved from the viewpoint of the area of the pulse. However, in the evaluation standard in which the second-order or higher filter is applied to the pulse width modulation signal, the filter output value is changed by changing the pulse position. , Resolution can be improved. In a full digital audio amplifier, quantization noise can be reduced when an output error is fed back to a pulse width modulation signal using a second or higher order noise shaping filter.

図1にパルス変調出力信号の波形の例を示す。パルス幅変調器は後述するように正および負のパルスを出力できるものを用いており、クロックのタイミング(図1における破線)に同期してパルスは立ち上がったり立ち下がったりする。パルス幅変調器は指定されたパルス幅およびパルス位置のパルスを出力する。パルス幅変調は対称パルス幅変調を基準としており、パルスの位置は従来の対称パルス幅変調におけるパルスの中心から出力パルスがどれだけずれているかを意味し、パルスが進んでいる場合を正、遅れている場合を負とする。パルス幅とパルス位置はクロック周期を単位として指定する。したがって、パルス幅が奇数である場合は、パルス位置は1/2の奇数倍になる。図においては負のパルスを記載していないが、負のパルスも存在し、その場合、パルス幅は負の数で表現する。   FIG. 1 shows an example of the waveform of a pulse modulation output signal. As will be described later, a pulse width modulator that can output positive and negative pulses is used, and the pulse rises or falls in synchronization with the clock timing (broken line in FIG. 1). The pulse width modulator outputs a pulse having a specified pulse width and pulse position. Pulse width modulation is based on symmetric pulse width modulation, and the position of the pulse means how much the output pulse deviates from the center of the pulse in the conventional symmetric pulse width modulation. If it is negative. The pulse width and pulse position are specified in units of clock cycles. Therefore, when the pulse width is an odd number, the pulse position is an odd multiple of 1/2. Although a negative pulse is not shown in the figure, there is a negative pulse, and in this case, the pulse width is expressed by a negative number.

このような、パルスの幅および位置に対して変調を掛けることをパルス幅位置変調と呼び、パルス幅位置変調された信号をパルス幅位置変調信号と呼ぶ。   Such modulation of the pulse width and position is called pulse width position modulation, and a pulse width position modulated signal is called a pulse width position modulation signal.

正および負のパルス幅位置変調信号は、二つのパルス幅変調器を用いて生成することができる。図2に二つのパルス幅変調器21,22を用いたパルス幅位置変調信号の生成器の例を示す。二つのパルス幅変調器21,22の出力の差がパルス幅位置変調信号として出力される。図2においては、二つのパルス幅変調信号w1(t)とw2(t)の減算が行なわれているが、これは信号処理として減算してもよいが、フルデジタル・オーディオアンプなどにおいては図3に示すように差動信号により負荷を駆動するので、パルス幅変調信号w1(t)とw2(t)に対して差動信号を出力信号と考えることができる。   The positive and negative pulse width position modulated signals can be generated using two pulse width modulators. FIG. 2 shows an example of a pulse width position modulation signal generator using two pulse width modulators 21 and 22. The difference between the outputs of the two pulse width modulators 21 and 22 is output as a pulse width position modulation signal. In FIG. 2, two pulse width modulation signals w1 (t) and w2 (t) are subtracted, but this may be subtracted as signal processing. Since the load is driven by the differential signal as shown in FIG. 3, the differential signal can be considered as the output signal with respect to the pulse width modulation signals w1 (t) and w2 (t).

図5は、二つのパルス幅変調信号w1(t)およびw2(t)とパルス幅位置変調信号w(t)との関係の例を表したものである。y1およびy2は二つのパルス幅変調器への入力信号であり、正、負、零の整数値を取る。y1またはy2の値が零であるときはデューティー比50%のパルス幅変調信号が生成される。y1とy2の値が等しいときは、w1(t)とw2(t)が同じ信号となり、その結果パルス幅位置変調信号はゼロのまま一定となる。二つのパルス幅変調器への入力をy1およびy2、パルス幅位置変調信号のパルス幅をy、パルス位置をpとすると、それらの間には次の関係がある。
(数1)
y=y1−y2
(数2)
p=(y1+y2)/2
このように、パルスの幅と位置を変化させることにより、パルス幅位置変調信号により多くのバリエーションを持たせることができるが、実際にはパルス幅位置変調信号の低域周波数領域(フルデジタル・オーディオアンプの場合においては可聴領域)における量子化誤差の影響を低減させる必要がある。そのために、パルスの位置をずらしたことによる影響をフィードバック補償する必要がある。
FIG. 5 shows an example of the relationship between the two pulse width modulation signals w1 (t) and w2 (t) and the pulse width position modulation signal w (t). y1 and y2 are input signals to the two pulse width modulators and take integer values of positive, negative, and zero. When the value of y1 or y2 is zero, a pulse width modulation signal with a duty ratio of 50% is generated. When the values of y1 and y2 are equal, w1 (t) and w2 (t) are the same signal, and as a result, the pulse width position modulation signal remains constant at zero. When the inputs to the two pulse width modulators are y1 and y2, the pulse width of the pulse width position modulation signal is y, and the pulse position is p, the following relationship exists.
(Equation 1)
y = y1-y2
(Equation 2)
p = (y1 + y2) / 2
In this way, by changing the width and position of the pulse, the pulse width position modulation signal can have many variations. However, in practice, the low frequency region of the pulse width position modulation signal (full digital audio) In the case of an amplifier, it is necessary to reduce the influence of the quantization error in the audible region). Therefore, it is necessary to feedback compensate for the effect of shifting the pulse position.

図5にフィードバック補償の様子を示す。パルス幅変調器21および22は、後段の減算器とともにパルス幅位置変調器を構成するものである。入力信号u[k]は、その低周波成分がパルス幅位置変調信号w(t)の低周波成分の目標値となる高分解能のPCM信号である。補償器3は、入力信号u[k]および二つのパルス幅変調器21および22への入力信号を入力し、パルス幅位置変調器に対するスカラーの指令信号z[k]を出力する。符号器1では、入力された指令信号z[k]に対して誤差が少なくパルス幅位置変調信号を出力できる二つのパルス幅変調器への指令信号y1[k]およびy2[k]の組み合わせを出力する。   FIG. 5 shows the state of feedback compensation. The pulse width modulators 21 and 22 constitute a pulse width position modulator together with a subsequent subtractor. The input signal u [k] is a high-resolution PCM signal whose low frequency component becomes the target value of the low frequency component of the pulse width position modulation signal w (t). The compensator 3 inputs the input signal u [k] and the input signals to the two pulse width modulators 21 and 22, and outputs a scalar command signal z [k] for the pulse width position modulator. In the encoder 1, a combination of command signals y1 [k] and y2 [k] to two pulse width modulators that can output a pulse width position modulation signal with little error with respect to the input command signal z [k]. Output.

補償器3は、パルス幅位置変調における量子化誤差を含めた誤差をフィードバック補償して、パルス幅位置変調信号w(t)の低周波成分を入力信号u[k]の低周波成分に追従させるように設計されなければならない。図6に補償器3の設計方法の考え方を示す。図6は設計方法の考え方を示すものであり、実際の補償器3の構成を表すものではない。パルス幅位置変調信号w(t)に対して、パルス幅およびパルス位置の効果を考慮するために、連続時間信号として入力信号u[k]を零次ホールドに掛けた信号と比較し、その差の信号に対して積分やローエンファシス特性を持つ連続時間フィルタに通し、その出力をサンプルして補償成分を算出し、もとの入力信号と加算して指令信号z[k]を生成する。このようにして、過去に出力したパルス幅位置変調信号に対するフィードバック補償を行う。しかし、実際には連続時間の補償器を実現するのは得策ではないので、それを離散時間化する。すると、補償器3、符号器1、パルス幅位置変調器2の組み合わせは図7に示すように実現することができる。図中のパラメータは、サンプリング周期をTとしたとき、   The compensator 3 feedback compensates for an error including a quantization error in the pulse width position modulation so that the low frequency component of the pulse width position modulation signal w (t) follows the low frequency component of the input signal u [k]. Must be designed to be FIG. 6 shows the concept of the design method of the compensator 3. FIG. 6 shows the concept of the design method, and does not represent the actual configuration of the compensator 3. In order to consider the effect of the pulse width and pulse position on the pulse width position modulation signal w (t), the input signal u [k] is compared as a continuous time signal with a signal multiplied by zero-order hold, and the difference The signal is passed through a continuous time filter having integration and low emphasis characteristics, the output is sampled to calculate a compensation component, and added to the original input signal to generate a command signal z [k]. In this way, feedback compensation is performed on the pulse width position modulation signal output in the past. However, in practice, it is not a good idea to implement a continuous-time compensator. Then, the combination of the compensator 3, the encoder 1, and the pulse width position modulator 2 can be realized as shown in FIG. The parameters in the figure are as follows:

であり、e(y1)およびe(y2)は同じスカラーを引数とするベクトル関数であり、次式のように算出できる。 E (y1) and e (y2) are vector functions having the same scalar as an argument, and can be calculated as the following equation.

ただし、w1(y1,t)は、パルス幅変調器21に信号y1が入力されたときの出力信号w1(t)である。 However, w1 (y1, t) is an output signal w1 (t) when the signal y1 is input to the pulse width modulator 21.

符号器1においては、指令信号z[k]に対して適切なパルス幅変調器への指令信号y1[k]およびy2[k]の組み合わせを出力する。符号器1の設計は次のように行う。まず、許容するすべてのy1およびy2の組み合わせ(許容集合と呼ぶ)を定義しておく。そして、許容集合の各要素に対して、その値がパルス幅位置変調器に入力された際の1ステップ後の補償信号v[k]に対する影響量をすべて調べておく。そして、1ステップ後の補償信号v[k+1]の絶対値がなるべく小さくなるy1およびy2の組み合わせを探し出し、それらの値を出力する。妥当なy1およびy2の組み合わせを探し出す方法としては、指令信号z[k]を引数としたテーブルを用いる。テーブルの他の実現方法としては探索木を用いる方法があり、これはランダムロジックにより符号器1を実現する場合に向いている。   The encoder 1 outputs a combination of command signals y1 [k] and y2 [k] to an appropriate pulse width modulator with respect to the command signal z [k]. The encoder 1 is designed as follows. First, all permitted combinations of y1 and y2 (referred to as an allowable set) are defined. Then, for each element of the allowable set, all the influence amounts on the compensation signal v [k] after one step when the value is input to the pulse width position modulator are examined. Then, a combination of y1 and y2 in which the absolute value of the compensation signal v [k + 1] after one step becomes as small as possible is found and those values are output. As a method of searching for an appropriate combination of y1 and y2, a table using the command signal z [k] as an argument is used. Another implementation method of the table is a method using a search tree, which is suitable when the encoder 1 is realized by random logic.

以上、パルス幅位置変調器として二つのパルス幅変調器により実現した例を示したが、そのような形態でなくても良く、一つのパルス幅変調器に対して、その出力パルスの幅とパルス位置を変調できるようにしたものであっても良い。
In the above, an example realized by two pulse width modulators as a pulse width position modulator has been shown. However, such a configuration is not necessary, and for one pulse width modulator, the width of the output pulse and the pulse It is also possible to modulate the position.

本発明第1の実施の形態は図8に構成を示すフルデジタル・オーディオアンプにおけるパルス幅位置変調の応用である。図8には示されていないが、パルス幅位置変調信号出力に対して図3に示すようにスイッチングアンプとローパスフィルタを介してスピーカを駆動する。   The first embodiment of the present invention is an application of pulse width position modulation in a full digital audio amplifier having the configuration shown in FIG. Although not shown in FIG. 8, the speaker is driven through a switching amplifier and a low-pass filter as shown in FIG. 3 for the output of the pulse width position modulation signal.

信号s[i]はサンプリング周波数44.1kHzで高分解能なPCM信号であり、パルス幅位置変調信号の低周波成分を信号s[i]に追従させることがこの装置の目的となる。オーバーサンプラ6は信号のサンプリング周波数を44.1kHzからその16倍の705.6kHzに変換する。すなわち、信号u[k]はサンプリング周波数705.6kHzの高分解能な信号である。補償器3はパルス幅位置変調の量子化誤差や信号歪を補償するものであり、パルス幅位置変調に対する指令信号z[k]を出力する。補償器3に関しては詳細を後述する。指令信号z[k]はサンプリング周波数705.6kHzのPCM信号である。符号器1は指令信号z[k]に対して適切なパルス幅位置変調器2への指令値y1[k]およびy2[k]を生成する。パルス幅位置変調器2は理論的には図9に示すような構造になっており、指令値y1[k]およびy2[k]は二つのパルス幅変調器21および22への指令値となっている。回路的にはパルス幅位置変調器2は図3に示す構造になっている。 The signal s [i] is a high-resolution PCM signal with a sampling frequency of 44.1 kHz, and the purpose of this apparatus is to cause the low-frequency component of the pulse width position modulation signal to follow the signal s [i]. The oversampler 6 converts the sampling frequency of the signal from 44.1 kHz to 705.6 kHz which is 16 times the sampling frequency. That is, the signal u [k] is a high-resolution signal with a sampling frequency of 705.6 kHz. The compensator 3 compensates for a pulse width position modulation quantization error and signal distortion, and outputs a command signal z [k] for the pulse width position modulation. Details of the compensator 3 will be described later. The command signal z [k] is a PCM signal with a sampling frequency of 705.6 kHz. The encoder 1 generates command values y1 [k] and y2 [k] to the appropriate pulse width position modulator 2 for the command signal z [k]. The pulse width position modulator 2 theoretically has a structure as shown in FIG. 9, and the command values y1 [k] and y2 [k] are command values to the two pulse width modulators 21 and 22. ing. In terms of circuit, the pulse width position modulator 2 has a structure shown in FIG.

パルス幅変調器21および22は64レベルのパルス幅変調器であるが、それらへの指令値y1[k]およびy2[k]はそのうちの61レベルが許容されている。その結果、パルス幅位置変調器2は、パルス幅に関しては121レベルの分解能を持つことになる。パルス幅変調器21および22のクロックはキャリア周波数352.8kHzの128倍の45.1584MHzであり、制御周波数は705.6 kHz、パルス幅位置変調器2の出力信号のキャリア周波数も705.6 kHzである。   The pulse width modulators 21 and 22 are 64 level pulse width modulators, and the command values y1 [k] and y2 [k] to them are allowed to be 61 levels. As a result, the pulse width position modulator 2 has a resolution of 121 levels with respect to the pulse width. The clock of the pulse width modulators 21 and 22 is 45.1584 MHz which is 128 times the carrier frequency 352.8 kHz, the control frequency is 705.6 kHz, and the carrier frequency of the output signal of the pulse width position modulator 2 is also 705.6 kHz.

補償器3の構造を図9に示す。ノイズ・シェーピング・フィルタを形成するA,b,cは、伝達関数が   The structure of the compensator 3 is shown in FIG. A, b, and c forming the noise shaping filter have a transfer function

となるように設定されている。また、非線形関数ベクトル35a,35bは、ノイズ・シェーピング・フィルタの状態変数表現に対して零次ホールドを仮定して連続時関係に変換した連続時間状態変数表現のフィルタを用いて数5により算出したものである。 フィードフォワード補償要素7は、特許公開2006−54800公報に記載の3次関数であり、パルス幅位置変調による高調波歪を低減するものである。 It is set to become. The nonlinear function vectors 35a and 35b are calculated by Equation 5 using a continuous-time state variable expression filter obtained by converting the state variable expression of the noise shaping filter into a continuous-time relationship assuming a zero-order hold. Is. The feedforward compensation element 7 is a cubic function described in Japanese Patent Application Publication No. 2006-54800, and reduces harmonic distortion due to pulse width position modulation.

パルス位置のシフト量は最大で5クロック(−5≦p≦5)とした。そしてパルス幅位置変調の指令信号z[k]に対して512レベルの量子化を行い、それぞれのレベルにおいて1ステップ後の補償信号v[k+1]の絶対値が最も小さくなるy1とy2の組み合わせを予め計算しておいてテーブルとして参照するようにしている。指令信号z[k]が再量子化されているので、最適なy1とy2の組み合わせを求めることはできないが、ほぼ最適(準最適)なy1とy2の組み合わせを求めることができ、この場合においては準最適であることは量子化ノイズ低減に対してあまり影響をもたらさない。   The maximum shift amount of the pulse position is 5 clocks (−5 ≦ p ≦ 5). The 512-level quantization is performed on the pulse width position modulation command signal z [k], and a combination of y1 and y2 that minimizes the absolute value of the compensation signal v [k + 1] after one step at each level is obtained. It is calculated in advance and referred to as a table. Since the command signal z [k] has been requantized, an optimal combination of y1 and y2 cannot be obtained, but an almost optimal (suboptimal) combination of y1 and y2 can be obtained. Suboptimal has little impact on quantization noise reduction.

パルス幅位置変調の効果を次に示す。まず、従来の対称パルス幅変調を行った場合のパルス幅変調信号における低周波数域のスペクトルを図10に示す。パルス幅変調のクロックを同じ45.1584MHzとしたので、分解能は64レベルである。入力信号は4.13 kHzと5.51kHzのツートーン信号であり、最大振幅を0.7としている。   The effect of the pulse width position modulation is as follows. First, FIG. 10 shows a spectrum in a low frequency region in a pulse width modulation signal when conventional symmetric pulse width modulation is performed. Since the same pulse width modulation clock is 45.1584 MHz, the resolution is 64 levels. The input signal is a 4.13 kHz and 5.51 kHz two-tone signal with a maximum amplitude of 0.7.

次に、奇数クロックのパルス幅を許す擬似対称パルス幅変調を行った場合のパルス幅変調信号における低周波数域のスペクトルを図11に示す。パルス幅変調の分解能は128レベルとなる。高域における量子化ノイズは対称パルス幅変調の場合に比べて約6dB低減されていることが判る。   Next, FIG. 11 shows a spectrum in a low frequency region in a pulse width modulation signal when pseudo-symmetric pulse width modulation that allows a pulse width of an odd number of clocks is performed. The resolution of pulse width modulation is 128 levels. It can be seen that the quantization noise in the high band is reduced by about 6 dB compared to the case of symmetric pulse width modulation.

本発明第1の実施の形態におけるパルス幅位置変調を用いたときのパルス幅位置変調信号における低周波数域のスペクトルを図12に示す。高域における量子化ノイズは対称パルス幅変調を用いた場合に比べて約9dB、奇数パルス幅を許容する擬似対称パルス幅変調を用いた場合に比べて約3dB低減できていることが判る。   FIG. 12 shows the spectrum in the low frequency region of the pulse width position modulation signal when the pulse width position modulation is used in the first embodiment of the present invention. It can be seen that the quantization noise in the high band can be reduced by about 9 dB as compared with the case where symmetric pulse width modulation is used, and by about 3 dB as compared with the case where pseudo symmetric pulse width modulation which allows an odd pulse width is used.

さらに、本発明第1の実施の形態におけるパルス幅位置変調を用い、入力信号のレベルを下げた場合のパルス幅位置変調信号における低周波数域のスペクトルを図13に示す。高域における量子化ノイズはさらに約5dB低減されており、対称パルス幅変調を用いた場合に比べて約14dB、奇数パルス幅を許容する擬似対称パルス幅変調を用いた場合に比べて約8dB低減できている。このように、パルス幅位置変調を導入したことによる量子化ノイズの低減の度合いは信号レベルに依存する。その理由は、パルス幅が細いときはパルスの位置をシフトさせることによる影響が小さいので高い分解能を実現できるが、パルス幅が広いときにはパルスをシフトさせる影響が大きく、パルスを1クロックだけシフトする効果がパルス幅を1クロック変化させる効果に近くなってしまうので、パルスシフトによる分解能の向上が期待できなくなる。このような現象の度合いは、ノイズ・シェーピング・フィルタの伝達関数である数6の設定によって変化する。   Further, FIG. 13 shows a spectrum in the low frequency region of the pulse width position modulation signal when the pulse width position modulation in the first embodiment of the present invention is used and the level of the input signal is lowered. The quantization noise in the high band is further reduced by about 5 dB, about 14 dB compared to the case using symmetric pulse width modulation, and about 8 dB reduced compared to the case using pseudo symmetric pulse width modulation that allows an odd pulse width. is made of. Thus, the degree of reduction in quantization noise due to the introduction of pulse width position modulation depends on the signal level. The reason is that when the pulse width is narrow, the effect of shifting the position of the pulse is small, so high resolution can be realized, but when the pulse width is wide, the effect of shifting the pulse is large, and the effect of shifting the pulse by one clock. However, it becomes close to the effect of changing the pulse width by one clock, so that it is impossible to expect improvement in resolution by pulse shift. The degree of such a phenomenon varies depending on the setting of Expression 6, which is a transfer function of the noise shaping filter.

本発明第1の実施の形態においては、符号化器1をテーブルとして実現していたが、他の実現方法を用いてもよく、最適な指令値y1[k]およびy2[k]の組み合わせとなる指令信号z[k]の領域の境界値をすべて記憶しておき、それらの値と指令信号z[k]の値を比較することで最適な指令値y1[k]およびy2[k]を算出するようにしても良い。   In the first embodiment of the present invention, the encoder 1 is implemented as a table, but other implementation methods may be used, and combinations of optimum command values y1 [k] and y2 [k] All the boundary values of the area of the command signal z [k] are stored, and the optimum command values y1 [k] and y2 [k] are obtained by comparing these values with the value of the command signal z [k]. It may be calculated.

本発明第1の実施の形態においては、パルス幅位置変調器として二つのパルス幅変調器を用いて差動信号を出力とする構造のものを用いていたが、差動信号を用いずに、非差動のパルス幅位置変調器を用いても良い。   In the first embodiment of the present invention, a structure that uses two pulse width modulators to output a differential signal as a pulse width position modulator is used, but without using a differential signal, A non-differential pulse width position modulator may be used.

本発明第1の実施の形態においては、パルス幅位置変調器をフルデジタル・オーディオアンプに応用していたが、デジタル−アナログ変換器に応用してもよく、他の製品に応用しても良い。   In the first embodiment of the present invention, the pulse width position modulator is applied to a full digital audio amplifier. However, the pulse width position modulator may be applied to a digital-analog converter or may be applied to other products. .

本発明のパルス幅位置変調方式を用いると、従来のパルス幅変調方式に比べて高い分解能を持たせることができるので、例えばフルデジタル・オーディオアンプへの適用の場合においては、出力信号に含まれる量子化ノイズを低減させることができる。   When the pulse width position modulation method of the present invention is used, it is possible to provide a higher resolution than the conventional pulse width modulation method, so that it is included in the output signal in the case of application to a full digital audio amplifier, for example. Quantization noise can be reduced.

パルス幅位置変調信号の波形の例。An example of a waveform of a pulse width position modulation signal. 二つのパルス幅変調器により実現するパルス幅位置変調器の例を示すブロック図。The block diagram which shows the example of the pulse width position modulator implement | achieved by two pulse width modulators. フルデジタル・オーディオアンプにおけるパルス幅位置変調器の実現例を示すブロック図。The block diagram which shows the implementation example of the pulse width position modulator in a full digital audio amplifier. 図2に示すパルス幅位置変調器におけるパルス幅変調信号とパルス幅位置変調信号の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the pulse width modulation signal and pulse width position modulation signal in the pulse width position modulator shown in FIG. 補償器を含むパルス幅位置変調器の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of the pulse width position modulator containing a compensator. 補償器の設計手法を説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating the design method of a compensator. 補償器の構成を説明するブロック図。The block diagram explaining the structure of a compensator. パルス幅位置変調によるフルデジタル・オーディオアンプの構成例を説明するブロック図。The block diagram explaining the structural example of the full digital audio amplifier by pulse width position modulation. 本発明の第1の実施の形態を説明するブロック図。The block diagram explaining the 1st Embodiment of this invention. 従来の対称パルス幅変調を用いた場合のパルス幅変調信号のスペクトルの例。The example of the spectrum of the pulse width modulation signal at the time of using the conventional symmetrical pulse width modulation. 従来の擬似対称パルス幅変調を用いた場合のパルス幅変調信号のスペクトルの例。The example of the spectrum of the pulse width modulation signal at the time of using the conventional pseudo symmetric pulse width modulation. 本発明の第1の実施の形態における高レベル入力に対するパルス幅位置変調信号のスペクトルの例。The example of the spectrum of the pulse width position modulation signal with respect to the high level input in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における低レベル入力に対するパルス幅位置変調信号のスペクトルの例。。The example of the spectrum of the pulse width position modulation signal with respect to the low level input in the 1st Embodiment of this invention. .

符号の説明Explanation of symbols

1・・・符号器
2・・・パルス幅位置変調器
21,22・・・パルス幅変調器
3・・・補償器
31・・・遅延器
32・・・システム行列
33・・・出力ベクトル
34・・・入力ベクトル
35a,35b・・・非線形関数ベクトル
36・・・零次ホールド
37・・・サンプラ
38・・・積分器
41,42・・・スイッチング増幅器
5・・・スピーカ
6・・・オーバーサンプラ
7・・・フィードフォワード補償要素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Encoder 2 ... Pulse width position modulator 21, 22 ... Pulse width modulator 3 ... Compensator 31 ... Delay device 32 ... System matrix 33 ... Output vector 34 ... Input vector 35a, 35b ... Nonlinear function vector 36 ... Zero order hold 37 ... Sampler 38 ... Integrator 41,42 ... Switching amplifier 5 ... Speaker 6 ... Over Sampler 7 ... Feed forward compensation element

Claims (2)

パルス指令信号に応じたパルス幅とパルス位置を持つ矩形信号を出力するパルス幅位置変調器と、前記パルス幅位置変調器への前記パルス指令信号および前記パルス幅位置変調器の出力信号に対する目標信号である入力信号を入力し変調指令信号を出力する補償器と、前記指令信号を入力し前記パルス指令信号を出力する符号化器を持ち、出力可能な前記パルス指令信号の中には同一の前記パルス幅ではあるが異なる前記パルス位置を指定するものを含み、前記補償器は前記パルス位置の情報が異なる前記パルス指令信号に対しては前記パルス幅が同じであっても前記補償器の内部状態に対する影響が異なることを特徴とするパルス幅位置変調信号生成装置。 A pulse width position modulator for outputting a rectangular signal having a pulse width and a pulse position corresponding to the pulse command signal; and a target signal for the pulse command signal to the pulse width position modulator and an output signal of the pulse width position modulator A compensator that inputs an input signal and outputs a modulation command signal; and an encoder that inputs the command signal and outputs the pulse command signal. there is a pulse width but include those specifying the different said pulse positions, wherein the compensator internal state of the compensator be the pulse width is the same for the pulse command signal information of the pulse position is different An apparatus for generating a pulse width position modulation signal, wherein the influences on the pulse width are different. 前記パルス幅位置変調器は二つのパルス幅変調器を含み、前記パルス指令信号は前記二つのパルス幅変調器に対するそれぞれのパルス幅指令値からなることを特徴とする請求項1に記載のパルス幅位置変調信号生成装置。 The pulse width according to claim 1, wherein the pulse width position modulator includes two pulse width modulators, and the pulse command signal includes respective pulse width command values for the two pulse width modulators. Position modulation signal generator.
JP2008129062A 2008-05-16 2008-05-16 Pulse width position modulation signal generator Expired - Fee Related JP5099699B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008129062A JP5099699B2 (en) 2008-05-16 2008-05-16 Pulse width position modulation signal generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008129062A JP5099699B2 (en) 2008-05-16 2008-05-16 Pulse width position modulation signal generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009278477A JP2009278477A (en) 2009-11-26
JP5099699B2 true JP5099699B2 (en) 2012-12-19

Family

ID=41443466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008129062A Expired - Fee Related JP5099699B2 (en) 2008-05-16 2008-05-16 Pulse width position modulation signal generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5099699B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101038239B1 (en) 2010-05-27 2011-06-01 영남대학교 산학협력단 Apparatus and method of transmitting data in wireless visible light communication

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3894305B2 (en) * 2001-11-19 2007-03-22 ソニー株式会社 Power Amplifier
JP4444037B2 (en) * 2004-08-16 2010-03-31 昭彦 米谷 Digital pulse width modulation signal generator
JP4446344B2 (en) * 2004-08-16 2010-04-07 昭彦 米谷 Low distortion pulse width modulation signal generator
US20080308491A1 (en) * 2005-09-14 2008-12-18 Thomas Haring Electrolyte
US7138935B1 (en) * 2005-09-26 2006-11-21 Ess Technology, Inc. Low noise digital to signal interval converter with audio applications

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009278477A (en) 2009-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7058464B2 (en) Device and method for signal processing
US9362888B2 (en) Devices and methods for converting digital signals
JP4660778B2 (en) PWM signal generator, PWM signal generator, and digital amplifier
JP2006129366A (en) Pwm driver and class-d amplifier using the same
JP4649777B2 (en) Delta-sigma modulation apparatus and method, and digital signal processing apparatus and method
JP4444037B2 (en) Digital pulse width modulation signal generator
JP5099699B2 (en) Pulse width position modulation signal generator
KR100744885B1 (en) Pulse modulator and pulse modulation method
JP4446344B2 (en) Low distortion pulse width modulation signal generator
AU2004223010B2 (en) Digital pulse width controlled oscillation modulator
US6515608B1 (en) Digital-analog converter and method, and data interpolation device and method
US11764803B2 (en) D/A conversion device, method, storage medium, electronic musical instrument, and information processing apparatus
JP4072855B2 (en) Apparatus and method for sample rate conversion
JP2004032095A (en) Pulse width modulator
US10965307B2 (en) Signal processing apparatus, signal processing method, and program
JP2006313958A (en) Pwm signal generator, pwm signal generating apparatus, and digital amplifier
US7034726B2 (en) Data converter
JP6249204B2 (en) Pulse width modulation signal generator, full digital amplifier and digital-analog converter
JP3358728B2 (en) ΔΣ modulator
JP2003079134A (en) Switching power supply
JP4699300B2 (en) Oscillator
WO2020003745A1 (en) Audio device, audio reproduction method, and audio reproduction program
JP2874698B2 (en) Non-linear distortion compensator
WO2020175581A1 (en) Delta-sigma modulation apparatus and communication device
JPH04160821A (en) Pulse width modulator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110428

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20110518

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120327

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120521

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120911

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120919

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151005

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees