CN101512896A - 数字放大器装置 - Google Patents

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Abstract

为了抑制高频段再现性能的劣化和放大效率的降低，对来自用于接收所设定的接收频率的广播波的调谐器(107)的输入信号，进行放大的数字放大器(装置)，包括：频带分割单元(102)，将输入信号分割为多个频带；高频用脉宽调制单元(103a)和低频用脉宽调制单元(103b)，对频带分割单元(102)所分割出的各个频带的输入信号，以脉宽调制方式进行调制；开关频率控制单元(101)，获得调谐器(107)的接收频率，分别控制高频用脉宽调制单元(103a)中的开关频率(fsa)和低频用脉宽调制单元(103b)中的开关频率(fsb)；以及高频用放大单元(104a)和低频用放大单元(104b)，对由高频用脉宽调制单元(103a)和低频用脉宽调制单元(103b)进行脉宽调制后的输入信号，分别进行放大。

Description

数字放大器装置
技术领域
本发明涉及以D类放大方式至少对来自调谐器的输入信号进行放大的数字放大器装置。
背景技术
例如，如图1所示，以往的这种数字放大器装置(以下简称为“数字放大器”)10由脉宽调制单元11、放大单元12以及低通滤波器(Low Pass Filter，以下简称为“LPF”)13构成。
在图1中，脉宽调制单元11对来自与天线14连接的调谐器15的输入信号，以脉宽调制方式进行调制。
放大单元12通过开关动作(switching)，放大由脉宽调制单元11进行了脉宽调制的输出信号。
LPF13去除由于开关动作所产生的高频率，将输出信号输出到与数字放大器10连接的扬声器16。
但是，在以往的这种数字放大器10中，开关频率在调谐器15的接收频带内时，有可能开关频率成为噪声(以下称为“开关噪声”)，引起调谐器15的接收不良情况。
为了解决这样的接收不良情况，以往，已知有如图2所示的、具备了SW频率控制单元21的数字放大器20，所述SW频率控制单元21基于从调谐器15获得的调谐检测信号，对开关频率进行可变控制(例如，参照专利文献1)。
[专利文献1]日本特开2004-363771号公报
发明内容
本发明需要解决的问题
然而，在上述以往的数字放大器20中，为了避免调谐器15的接收不良情况，只好采用将开关频率设定到不对接收频率造成影响的频带的方法。
因此，以往的数字放大器20有如下的问题，在将开关频率设定为不对接收频率造成影响的低的频率时，从扬声器16输出的高频段的再现性能劣化。
另外，以往的数字放大器20还有如下的问题，在将开关频率设定为不对接收频率造成影响的高的频率时，导致作为放大装置的放大效率降低。
本发明的目的是提供数字放大器，它能够消除起因于开关噪声的调谐器的接收不良情况，并能够抑制高频段再现性能的劣化以及放大效率的降低。
解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明的数字放大器装置为，对来自用于接收所设定的接收频率的广播波的调谐器的输入信号进行放大的数字放大器装置，该数字放大器装置包括：频带分割单元，将输入信号分割为多个频带；脉宽调制单元，对频带分割单元所分割出的各个频带的输入信号，以脉宽调制方式进行调制；开关频率控制单元，获得调谐器的接收频率，分别控制所述脉宽调制单元中的开关频率；以及放大单元，对由脉宽调制单元进行脉宽调制后的输入信号，分别进行放大。
本发明的有益效果
根据本发明，能够将输入信号分离为低频段和高频段，并且对于输入信号的低频部分，将调谐器动作时的开关频率设定为不对接收频率造成影响的低的频率，而对于输入信号的高频部分，将其设定为不对接收频率造成影响的高的频率。通过以这样的方式设定开关频率，相对于以低频率对输入信号的全频带进行开关动作的情况，仅对低频部分降低开关频率，从而能够抑制高频部分的再现性能的劣化。而且，相对于以高频率对输入信号的全频带进行开关动作的情况，能够将低频部分的开关频率设定得较低、能够提高放大效率。
附图说明
图1是表示以往的数字放大器的结构的方框图。
图2是表示用于避免以往的调谐器的接收不良情况的数字放大器的结构的方框图。
图3是表示本发明实施方式1的数字放大器的内部结构以及其周边结构的方框图。
图4是表示本发明实施方式1的数字放大器的开关频率控制单元的处理的流程图。
图5是表示本发明实施方式1的数字放大器的开关频率控制单元所保持的表的图。
图6是本发明实施方式1的数字放大器的频带分割单元的HPF(高通滤波器)的输出波形图。
图7是本发明实施方式1的数字放大器的高频用脉宽调制单元的输出波形图。
图8是本发明实施方式1的数字放大器的高频用放大单元的输出波形图。
图9是本发明实施方式1的数字放大器的高频用LPF的输出波形图。
图10是本发明实施方式1的数字放大器的频带分割单元的LPF的输出波形图。
图11是本发明实施方式1的数字放大器的低频用脉宽调制单元的输出波形图。
图12是本发明实施方式1的数字放大器的低频用放大单元的输出波形图。
图13是本发明实施方式1的数字放大器的低频用LPF的输出波形图。
图14是表示本发明实施方式2的数字放大器的内部结构以及其周边结构的方框图。
图15是表示本发明实施方式2的数字放大器的开关频率控制单元、截止频率控制单元以及开关频率同步单元的处理的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式的数字放大器。另外，在各个图中，对具有相同的结构或功能的结构要素和相应部分附加相同的标号，不重复进行说明。
(实施方式1)
图3是表示本发明实施方式1的数字放大器的内部结构以及其周边结构的方框图。
如图3所示，本例的数字放大器100与调谐器107、用于再现高频段的扬声器108a和用于再现低频段的扬声器108b连接，所述调谐器107与天线106连接。
在图3中，调谐器107通过天线106接收例如由用户指定的信道(频率)的广播波，并将对接收信号进行解调而获得的信号以及表示当前的接收频率fo的信息(以下，简称为“接收频率信息”)输出到数字放大器100。
本例的数字放大器100包括：开关频率控制单元101、频带分割单元102、高频用脉宽调制单元103a、低频用脉宽调制单元103b、高频用放大单元104a、低频用放大单元104b、高频用LPF105a以及低频用LPF105b。
开关频率控制单元101基于来自调谐器107的接收频率信息，决定高频段侧的开关频率fsa以及低频段侧的开关频率fsb，并将其通知给高频用脉宽调制单元103a以及低频用脉宽调制单元103b。参照图4在后面说明该开关频率控制单元101的详细处理。
频带分割单元102包括：高通滤波器(High Pass Filter，以下简称为HPF)102a，使来自调谐器107的输出信号的高频分量通过；以及LPF102b，使来自调谐器107的输出信号的低频分量通过。
高频用脉宽调制单元103a以由开关频率控制单元101指定的高频段侧的开关频率fsa动作，对频带分割单元102的HPF102a的输出信号，进行脉宽调制。
高频用放大单元104a对高频用脉宽调制单元103a的输出信号，进行D类放大。
高频用LPF105a为了去除由于开关动作产生的高频率，使高频用放大单元104a的输出信号中所包含的低频分量通过。高频用LPF105a的输出信号被输出到用于再现高频段的扬声器108a。
用于再现高频段的扬声器108a基于输入信号，输出高频段的音响。
另一方面，低频用脉宽调制单元103b以由开关频率控制单元101指定的低频段侧的开关频率fsb动作，对频带分割单元102的LPF102b的输出信号，进行脉宽调制。
低频用放大单元104b对低频用脉宽调制单元103b的输出信号，进行D类放大。
低频用LPF105b为了去除由于开关动作产生的高频率，使低频用放大单元104b的输出信号中所包含的低频分量通过。低频用LPF105b的输出信号被输出到用于再现低频段的扬声器108b。
用于再现低频段的扬声器108b基于输入信号，输出低频段的音响。
下面，使用图4所示的流程图，说明本例的数字放大器100的开关频率控制单元101的处理。
在图4中，处理开始后，开关频率控制单元101从调谐器107获得接收频率信息(步骤ST201)。
接着，开关频率控制单元101基于从调谐器107获得的接收频率信息，决定不对调谐器107的接收频率造成影响的高的高频段侧开关频率fsa，将决定出的高频段侧开关频率fsa通知给高频用脉宽调制单元103a(步骤ST202)。
另外，开关频率控制单元101基于来自调谐器107的接收频率信息，决定不对调谐器107的接收频率造成影响的低的低频段侧开关频率fsb，将决定出的低频段侧开关频率fsb通知给低频用脉宽调制单元103b(步骤ST203)。
这里，不对接收频率造成影响的、高频段侧的开关频率fsa以及低频段侧的开关频率fsb是如下的频率：这些频率fsa、fsb以及其n分之m(n和m为整数)的频率不与当前的接收频率fo重叠，而且频率fsa、fsb以及其n分之m的频率的拍频噪声(beat noise)不对音频频带(20Hz～20kHz)造成影响。
例如，在调谐器107的接收频率fo为930kHz的情况下，将高频段侧的开关频率fsa设定为384kHz，并将低频段侧的开关频率fsb设定为低于接收频率fo的96kHz。
通过这样设定高频段侧的开关频率fsa以及低频段侧的开关频率fsb，能够抑制开关噪声对调谐器107造成的影响。
这样的能够抑制对调谐器107的影响的高频段侧的开关频率fsa以及低频段侧的开关频率fsb的组合，基于接收频率fo被预先设定。
在本例的数字放大器100中，开关频率控制单元101保持着表T，如图5所示，该表T中，使接收频率fo与高频段侧的开关频率fsa和低频段侧的开关频率fsb的组合，一一关联对应。
然后，在图4的步骤ST202和步骤ST203中，开关频率控制单元101选择与来自调谐器107的接收频率信息所示的接收频率fo关联对应的、高频段侧的开关频率fsa以及低频段侧的开关频率fsb的组合，并将开关频率fsa和开关频率fsb通知给高频用脉宽调制单元103a和低频用脉宽调制单元103b。
在上述结构的数字放大器100中，通过频带分割单元102的HPF102a和LPF102b，将调谐器107的接收信号分割为高频分量和低频分量。
高频用脉宽调制单元103a以开关频率控制单元101所决定的开关频率fsa，对频带分割单元102的HPF102a所分割出的高频段侧的信号(参照图6)，进行脉宽调制。
高频用放大单元104a通过开关动作，放大由高频用脉宽调制单元103a进行脉宽调制后的输出信号(参照图7)。
高频用LPF105a从由高频用放大单元104a放大后的信号(参照图8)中，去除由于开关动作产生的高频率而进行解调，并将解调出的信号(参照图9)输出到用于再现高频段的扬声器108a。
另一方面，低频用脉宽调制单元103b以由开关频率控制单元101决定的、与开关频率fsa不同的开关频率fsb，对频带分割单元102的LPF102b所分割出的低频段侧的信号(参照图10)进行脉宽调制。
低频用放大单元104b通过开关动作，放大由低频用脉宽调制单元103b进行脉宽调制后的输出信号(参照图11)。
低频用LPF105b从由低频用放大单元104b放大后的信号(参照图12)中，去除由于开关动作产生的高频率而进行解调，并将解调出的信号(参照图13)输出到用于再现低频段的扬声器108b。
由此，在本例的数字放大器100中，对于调谐器107的接收信号的高频段侧，以不对调谐器107的接收频率fo造成影响的高的开关频率fsa进行开关动作，从而能够抑制再现性能的劣化，而对于低频段侧，以不对接收频率fo造成影响的低的开关频率fsb进行开关动作，从而能够提高放大效率。
另外，在以上的说明中，说明了通过频带分割单元102将调谐器107的接收信号分割为二，即分割为高频段和低频段的例子，但通过频带分割单元102分割的频带分割数也可以是3以上。
另外，在以上的说明中，开关频率控制单元101使用如图5所示的表T，决定开关频率fsa和开关频率fsb。但是，并不只限于此，开关频率控制单元101也可以通过如下的方法求开关频率fsa和开关频率fsb，也就是说，将接收频率fo设为变量，保持用于求开关频率fsa和开关频率fsb的算式，在接收来自调谐器107的接收频率信息后，将接收频率fo代入这些算式。
(实施方式2)
图14是表示本发明实施方式2的数字放大器的内部结构以及其周边结构的方框图。
如图14所示，本例的数字放大器200与实施方式1的数字放大器100相比较，不同点在于：具备开关频率控制单元201来代替开关频率控制单元101，以及具备频带分割单元202的HPF202a和LPF202b来代替频带分割单元102的HPF102a和LPF102b。
此外，本例的数字放大器200与实施方式1的数字放大器100相比较，不同点在于，还具备截止频率控制单元203和开关频率同步单元204。
另外，本例的数字放大器200与实施方式1的数字放大器100的、高频用脉宽调制单元103a和低频用脉宽调制单元103b、高频用放大单元104a和低频用放大单元104b、高频用LPF105a和低频用LPF105b分别具有相同的处理功能，因此省略其说明。
在图14中，开关频率控制单元201基于来自调谐器107的接收频率，决定高频段侧的开关频率fsa和低频段侧的开关频率fsc，将其提供给开关频率同步单元204。参照图15在后面说明该开关频率控制单元201的详细处理。
频带分割单元202的HPF202a使截止频率fc以上的频带通过，由截止频率控制单元203设定所述截止频率fc。
频带分割单元202的LPF202b使截止频率fc以下的频带通过，由截止频率控制单元203设定所述截止频率fc。
截止频率控制单元203基于来自调谐器107的接收频率fo，决定截止频率fc，分别对频带分割单元202的HPF202a和LPF202b，设定所决定的截止频率fc。
开关频率同步单元204对高频用脉宽调制单元103a，设定开关频率控制单元201所决定的高频段侧的开关频率fsa，并对低频用脉宽调制单元103b，设定开关频率控制单元201所决定的低频段侧的开关频率fsc。
此外，开关频率同步单元204取得高频用脉宽调制单元103a和低频用脉宽调制单元103b中的开关动作的同步。
下面，使用图15所示的流程图，说明本例的数字放大器200的开关频率控制单元201、截止频率控制单元203和开关频率同步单元204的处理。
在图15中，处理开始后，开关频率控制单元201和截止频率控制单元203从调谐器107获得接收频率信息(步骤ST1301)。
接着，截止频率控制单元203基于从调谐器107获得的接收频率信息，决定截止频率fc，分别对HPF202a和LPF202b，设定所决定的截止频率fc(步骤ST1302)。
然后，开关频率控制单元201基于从调谐器107获得的接收频率信息，决定不对调谐器107的接收频率造成影响的高的高频段侧开关频率fsa。
将开关频率控制单元201所决定的开关频率fsa传送到开关频率同步单元204，并通知给高频用脉宽调制单元103a(步骤ST1303)。
另外，开关频率控制单元201基于从调谐器107获得的接收频率信息，决定不对调谐器107的接收频率造成影响的低的开关频率fsc。
为了取得高频用脉宽调制单元103a与低频用脉宽调制单元103b的同步，这里所决定的开关频率fsc为开关频率fsa的整数分之一。
将这样决定的开关频率fsc传送到开关频率同步单元204，并通知给低频用脉宽调制单元103b(步骤ST1304)。
在上述的处理中，例如接收频率fo为1000kHz时，考虑到20次高谐波为止的影响，则低频段侧的开关频率fsc优选为50kHz以下。假设开关频率fsc的八分之一的频率为能够不损失音质地进行调制的语音频带，则能够使截止频率fc为6.25kHz。另外，接收频率fo为600kHz时，截止频率fc为3.75kHz。
另外，与实施方式1的数字放大器100的开关频率控制单元101同样地，可以参照预先保持的表T来决定开关频率fsa和fsc，也可以使用预先定义的算式来决定它们。
在上述结构的数字放大器200中，除了实施方式1的数字放大器100所获得的效果以外，通过由截止频率控制单元203调整截止频率fc，能够选择与接收频率fo对应的最合适的截止频率fc，从而能够抑制再现性能的劣化和放大效率的降低。
另外，在该数字放大器200中，通过开关频率同步单元204取得开关动作的同步，能够防止由于高频段侧和低频段侧的开关噪声的干扰而产生拍频，并成为可听频带内的噪声的情况。
另外，在以上的说明中，说明了频带分割单元202对输入信号进行频带分割，分割为高频段和低频段的例子，即频带分割数为2的情况，但频带分割数也可以是3以上。
另外，在以上的说明中，截止频率控制单元203决定单一截止频率fc，但并不限于此，也可以对HPF202a和LPF202b，分别决定多个不同的截止频率。
2006年8月29日提交的日本专利申请第2006-232442号所包含的说明书、说明书附图以及说明书摘要的公开内容，全都引用于本申请。
工业实用性
本发明的数字放大器装置能够抑制高频段再现性能的劣化以及放大效率的降低，因此，作为以D类放大方式进行放大的数字放大器装置很有用。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.数字放大器装置，对来自用于接收所设定的接收频率的广播波的调谐器的输入信号进行放大，该数字放大器装置包括：
频带分割单元，将所述输入信号分割为多个频带；
脉宽调制单元，对所述频带分割单元所分割出的各个频带的输入信号，以脉宽调制方式进行调制；
开关频率控制单元，获得所述调谐器的接收频率，分别控制所述脉宽调制单元中的开关频率；以及
放大单元，对由所述脉宽调制单元进行脉宽调制后的输入信号，分别进行放大。
2.如权利要求1所述的数字放大器装置，
所述频带分割单元将所述输入信号分离为低频段和高频段，
所述开关频率控制单元对所述脉宽调制单元设定相对低的第一开关频率，用于所述频带分割单元所分割出的所述低频段侧的输入信号，并且设定相对高的第二开关频率，用于所述频带分割单元所分割出的高频段侧的输入信号。
3.如权利要求2所述的数字放大器装置，
所述第一开关频率和所述第二开关频率为，不对所述调谐器的接收频率造成影响的值。
4.如权利要求3所述的数字放大器装置，
所述第一开关频率和所述第二开关频率为，这两个开关频率以及各自的n分之m的频率不与所述调谐器的接收频率重叠、且所述两个开关频率以及各自的n分之m的频率的拍频噪声不对音频频带造成影响的频率，其中n和m为整数。
5.如权利要求1所述的数字放大器装置，还包括：
截止频率控制单元，基于来自所述调谐器的接收频率，控制所述频带分割单元的截止频率。
6.如权利要求1所述的数字放大器装置，还包括：
开关频率同步单元，设定对于由所述频带分割单元进行频带分割而获得的低频段侧的输入信号的开关频率，以使彼此之间成为整数倍或整数分之一的关系，从而取得开关动作的同步。

Claims (6)

1.数字放大器装置，对来自用于接收所设定的接收频率的广播波的调谐器的输入信号进行放大，该数字放大器装置包括：
频带分割单元，将所述输入信号分割为多个频带；
脉宽调制单元，对所述频带分割单元所分割出的各个频带的输入信号，以脉宽调制方式进行调制；
开关频率控制单元，获得所述调谐器的接收频率，分别控制所述脉宽调制单元中的开关频率；以及
放大单元，对由所述脉宽调制单元进行脉宽调制后的输入信号，分别进行放大。
2.如权利要求1所述的数字放大器装置，
所述频带分割单元将所述输入信号分离为低频段和高频段，
所述开关频率控制单元对所述脉宽调制单元设定相对低的第一开关频率，用于所述频带分割单元所分割出的所述低频段侧的输入信号，并且设定相对高的第二开关频率，用于所述频带分割单元所分割出的高频段侧的输入信号。
3.如权利要求2所述的数字放大器装置，
所述第一开关频率和所述第二开关频率为，不对所述调谐器的接收频率造成影响的值。
4.如权利要求3所述的数字放大器装置，
所述第一开关频率和所述第二开关频率为，这两个开关频率以及各自的n分之m的频率不与所述调谐器的接收频率重叠、且所述接收频率的拍频噪声不对音频频带造成影响的频率，其中n和m为整数。
5.如权利要求1所述的数字放大器装置，还包括：
截止频率控制单元，基于来自所述调谐器的接收频率，控制所述频带分割单元的截止频率。
6.如权利要求1所述的数字放大器装置，还包括：
开关频率同步单元，设定对于由所述频带分割单元进行频带分割而获得的低频段侧的输入信号的开关频率，以使彼此之间成为整数倍或整数分之一的关系，从而取得开关动作的同步。
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