CN102893518B

CN102893518B - 放大装置

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Publication number: CN102893518B
Application number: CN201180023931.8A
Authority: CN
Inventors: 尾崎诚吾; 助川林太郎
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: EP2571161A4; EP2571161B1; EP2571161A1; WO2011142139A1; JP5914842B2; US20130034250A1; CN102893518A; JPWO2011142139A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够降低输出信号的失真，而且能够降低功率效率的恶化的放大装置。为了控制电压可变电源（12），具备根据输入信号的简易包络线制作电压控制信号的电源电压控制部（11），电源电压控制部（11）包括：斜率比较处理部（112），计算电压控制信号的制作所需的斜率；总和延迟时间计算部（113），计算通过斜率比较处理产生的点间延迟时间的总和；以及电压控制信号制作部（114），以使控制电压可变电源（12）的电压控制信号所形成的波形成为反映了所选择出的斜率或者转换速率和延迟时间的总和的波形的方式，制作电压控制信号，其中，在调整为通过放大器部（14）对输入信号进行放大的定时之后，将电压控制信号输出到电压可变电源（12）。

Description

放大装置

技术领域

本发明涉及对输入的信号的功率进行放大的放大装置，特别涉及进行信号的功率放大级中的供给电源的电源电压控制的放大装置。

背景技术

以往，存在如下技术：为了跟随向放大装置的输入信号来使向功率放大级供给的电源电压值增减，并实现降低重叠于输出信号的噪声和改善电源的功率效率，将电压可变电源用作放大装置的电源。

通过向功率放大级供给的电源电压跟随输入信号电平而增减，由此在输入信号是小的信号的情况下，能够使功率放大级的电源电压降低至被放大的信号不失真的程度的振幅的电压值，所以能够降低放大装置的输出信号上重叠的噪声，并能够改善电源的功率效率。

在考虑了车载用的放大装置的情况下，由于放大装置的设置场所、电池的容量有限，所以期望小型轻量化、低功耗化。如果放大装置的功率效率变高，则能够使无效的功率的散热所需的散热器等部件小型化或者削减该部件，并且能够抑制放大装置的功耗。因此，特别是对于车载用的放大装置，装置的功率效率高是大的优点。

作为以往的电压可变电源，公开了电压源供给跟随输入基准被放大的绝对值的第1驱动电压分量的结构（例如参照专利文献1）。

另外，公开了构成为如下的功率放大器：数字缓冲器保存表示事先决定的时间间隔的输入信号的复制，包络分析器分析输入信号被缓冲的间隔，经过事先决定的时间间隔，决定适合于放大器的供给信号轮廓（例如参照专利文献2）。

专利文献1：日本特表2007－508731号公报

专利文献2：日本特表2007－511187号公报

发明内容

但是，在以往的放大装置中，有以下的问题。

即，在专利文献1记载的结构中，根据针对对输入信号的绝对值进行了常数倍而得到的值相加固定净空（headroom）而得到的值来控制电源电压，但在预先将固定净空设定得较低的情况下，在输入信号急剧变化时，功率放大级的电源电压无法跟随输入信号的变化，在功率放大级的输出信号中发生失真。另外，在设想输入信号的急剧的变化而预先将固定净空设定得较高的情况下，存在电源的功率效率恶化这样的问题。

另外，如专利文献2的记载，在根据电压可变电源的固定转换速率（slewrate）生成供给电压信号并控制了功率放大级的电源电压的情况下，在由于负载电流变动而电压可变电源的转换速率发生了变化时，如果电压可变电源的转换速率变化为低的值，则存在如下问题：电压可变电源的输出电压不能完全响应于供给电压信号，在功率放大级的输出信号中会发生失真。

因此，本发明是为了解决以往的问题而完成的，其第1目的在于提供一种放大装置，在能够跟随输入信号来控制电源电压的放大装置中，无需考虑上述固定净空，而且，即使电压可变电源的转换速率发生变化，也能够进行与其对应的控制，从而与以往相比，能够降低输出信号的失真，能够降低功率效率的恶化。

或者，本发明是为了解决以往的问题而完成的，其第2目的在于提供一种放大装置，在能够跟随输入信号来控制电源电压的放大装置中，通过使对电源电压相加的净空跟随输入信号而变动，从而能够降低功率效率的恶化。

为了达成上述第1目的，本发明具有如下结构：一种放大装置，对输入到本装置的输入声音信号进行放大而进行声音输出，具备：信号延迟处理部，使所述输入声音信号延迟规定时间而输出；放大器部，对从所述信号延迟处理部输出的信号进行放大；电压可变电源，向所述放大器部供给电源；包络线制作部，根据所述输入声音信号计算所述输入声音信号的包络线；以及电源电压控制部，根据所述包络线制作部制作出的所述包络线，向所述电压可变电源输出电源电压控制信号而控制所述电压可变电源的输出电压，所述电源电压控制部存储所述电压可变电源的转换速率，在所述包络线的斜率是正的情况下，进行将所述电源控制信号的斜率设定为所述包络线的斜率或者所述电压可变电源的转换速率中的小的一方来制作所述电源控制信号的电源控制信号制作处理，并将所述电源电压控制信号输出到所述电压可变电源。

或者，为了达成上述第2目的，本发明具有如下结构：一种放大装置，对输入到本装置的输入声音信号进行放大而进行声音输出，具备：信号延迟处理部，使所述输入声音信号延迟规定时间而输出；放大器部，对从所述信号延迟处理部输出的信号进行放大；电压可变电源，向所述放大器部供给电源；包络线制作部，根据所述输入声音信号计算所述输入声音信号的包络线；以及电源电压控制部，根据所述包络线制作部制作出的所述包络线，向所述电压可变电源输出电源电压控制信号而控制所述电压可变电源的输出电压，所述电源电压控制部根据所述包络线的信号电平设定净空，将所设定的净空相加到所述包络线的信号电平而制作所述电源控制信号，并将所述电源电压控制信号输出到所述电压可变电源。

根据本发明，无需考虑从电压可变电源向功率放大级供给的电源电压中设置的固定净空，并且，即使由于负载电流变动等而电压可变电源的转换速率发生变化的情况下，也能够实现可靠地跟随了输入信号的电源电压的控制，所以能够提供如下放大装置：能够降低重叠于输出信号的噪声，与以往相比能够降低输出信号的失真，能够提高功率效率。

或者，根据本发明，即使在输入声音信号的振幅从0附近的状态急剧地振幅变大的情况下，从放大装置输出的声音信号也不会失真，并且，输入声音信号越大，越能够使对电源电压相加的净空比以往降低，所以能够提供如下放大装置：能够降低重叠于输出信号的噪声，能够提高功率效率。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的信号跟随电源放大装置的框图。

图2是本发明的实施方式1中的信号延迟处理部13的流程图。

图3是本发明的实施方式1中的简易包络线制作部10的流程图。

图4是示出本发明的实施方式1中的简易包络线的例子的图。

图5是本发明的实施方式1中的斜率比较处理部112的流程图。

图6是示出本发明的实施方式1中的简易包络线的点间的斜率与点间延迟时间的例子的图。

图7是本发明的实施方式1中的总和延迟时间计算部113的流程图。

图8是本发明的实施方式1中的电压控制信号制作部114的流程图。

图9是示出本发明的实施方式1中的电压控制信号的例子的图。

图10是本发明的实施方式2中的信号跟随电源放大装置的框图。

图11是本发明的实施方式2中的净空计算处理部212的流程图。

图12是本发明的实施方式2中的电压控制信号制作部213的流程图。

图13是示出本发明的实施方式2中的电压控制信号的例子的图。

（符号说明）

1：放大装置；2：音频装置；3：扬声器；4：直流电源；10：简易包络线制作部；11、21：电源电压控制部；12：电压可变电源；13：信号延迟处理部；14：放大器部；112：斜率比较处理部；113：总和延迟时间计算部；114、223：电压控制信号制作部；212：净空计算处理部；141：PWM变换部；142：栅极驱动器；143：半桥电路；144：低通滤波器。

具体实施方式

（实施方式1）

以下，参照附图，说明本发明的实施方式中的放大装置。

图1是示出本发明的实施方式中的放大装置的各功能的框图。

在图1中，放大装置1与输出线路电平程度的电平的声音信号的音频装置2连接。

从音频装置2输出的声音信号作为放大装置1的输入声音信号而输入，通过放大装置1进行功率放大并输出到扬声器3。扬声器3将从放大装置1供给的、功率放大后的输入声音信号变换为声音而进行放音。

另外，放大装置1和音频装置2与供给为了使它们动作而所需的功率的直流电源4连接。但是，为了使各装置动作而所需的电源不限于直流电源，也可以与各装置的特性相配地适当使用交流电源。

另外，将音频装置2和放大装置1合起来称为音频输出装置，并且将音频输出装置和扬声器3合起来称为音频系统装置。

放大装置1包括作为包络线制作部的简易包络线制作部10、电源电压控制部11、电压可变电源12、信号延迟处理部13、作为功率放大级的放大器部14。

如果声音信号从音频装置2输入到放大装置1，则输入声音信号被输入到信号延迟处理部13。

信号延迟处理部13将输入到放大装置1的输入声音信号按照每规定采样期间保持规定时间的期间，并且向简易包络线制作部10送出规定采样期间的输入声音信号。

另外，信号延迟处理部13在从详细内容后述的电源电压控制部11输入了作为规定的控制信号的定时（timing）信号的定时，将信号延迟处理部13中保持的规定采样期间的输入声音信号送出到放大器部14。即，从输入声音信号输入到信号延迟处理部13至输入定时信号为止的时间相当于上述规定时间。

简易包络线制作部10根据从信号延迟处理部13输入的规定采样期间的输入声音信号，制作后述的简易包络线，并将表示所制作出的简易包络线的信息（简易包络线信息）送出到电源电压控制部11。

电源电压控制部11根据从简易包络线制作部10输入的简易包络线信息，制作电压控制信号，并控制电压可变电源12的输出电压。

电压可变电源12是根据从电源电压控制部11输入的电压控制信号来使输出电压可变为任意的电压值的电源，将与电压控制信号对应的输出电压值的功率（电源）供给到放大器部14。

放大器部14是D级放大器，针对从信号延迟处理部13输入的规定采样期间的输入声音信号，使用从电压可变电源12供给的功率以放大度A进行放大，并输出到与放大装置1连接的扬声器3。

此处，电源电压控制部11能够通过数字信号处理器、微控制器等实现。另外，对于简易包络线制作部10、信号延迟处理部13，也能够通过数字信号处理器、微控制器等实现。

因此，电源电压控制部11、包络线制作部10、以及信号延迟处理部13中的至少2个以上也可以通过1个数字信号处理器、微控制器等实现。

关于如以上那样构成的放大装置1，说明其详细的动作。

如果声音信号从音频装置2输入到放大装置1，则输入声音信号输入到信号延迟处理部13。

参照图2的流程图，说明信号延迟处理部13的处理。

信号延迟处理部13将所输入的输入声音信号，按照每规定采样期间，在缓冲器电路中保持规定时间并且进行复制，并将所复制出的规定采样期间的输入声音信号送出到简易包络线制作部10（步骤S201）。

规定采样期间是指，用例如以频率44.1kHz进行采样而得到的数字声音信号的N个量来定义的期间。其中，N是整数。

另外，信号延迟处理部13当从电源电压控制部11输入了定时信号（详细后述）时，将所保持的规定采样期间的输入声音信号送出到放大器部14（步骤S202）。

这以后，按照输入声音信号的2个路径、和调整2个路径的信号的定时的处理的顺序进行说明。第1个信号的路径依次是信号延迟处理部13、放大器部14、扬声器3。第2个信号的路径依次是信号延迟处理部13、简易包络线制作部10、电源电压控制部11、电压可变电源12。

首先，参照图1的框图，说明第1个信号的路径。

从信号延迟处理部13输入的规定采样期间的输入声音信号输入到放大器部14。

放大器部14包括PWM变换部141、栅极驱动器142、半桥电路143、低通滤波器144。

在PWM变换部141中，将所输入的规定采样期间的输入声音信号变换为PWM信号而输出。作为PWM变换的方式，已知Δ∑变换方式、三角波比较方式等，在本实施方式中，也可以应用这些方式中的任意一种方式。

从PWM变换部141输出的PWM信号输入到栅极驱动器142。

栅极驱动器142在所输入的PWM信号中插入死区时间（deadtime），并且制作将PWM信号的电位偏移到能够驱动半桥电路143的高侧和低侧的高速开关元件143a和143b的程度的驱动信号，并送出到半桥电路143。

半桥电路143包括：高侧高速开关元件143a，配置于高电位电源侧并从电压可变电源12供给得到正侧电压；以及低侧高速开关元件143b，配置于低电位电源（或者接地）侧并从电压可变电源12供给得到负侧电压。

半桥电路143按照从栅极驱动器142输入的驱动信号进行基于由正侧电压值和负侧电压值决定的电压振幅的开关动作，并制作输出PWM信号。作为高速开关元件，例如使用MOS场效应晶体管等。

针对通过半桥电路143的开关动作而制作出的输出PWM信号，在低通滤波器144中实施滤波，由此从输出PWM信号变换为模拟声音信号而输出到扬声器3。

接下来，说明第2个信号的路径。在第2个信号的路径中，如果输入声音信号从信号延迟处理部13输入到简易包络线制作部10，则在简易包络线制作部10中进行以下的处理。

参照图3的流程图，说明简易包络线制作部10中的处理动作。

简易包络线制作部10针对从信号延迟处理部13输入的规定采样期间的输入声音信号，制作简易包络线。关于包络线的制作方法，已公开了最大值保持法、利用LPF的带宽限制法等几个方法，但在此以通过简易的方法制作的简易包络线为例子而提示并进行说明。

另外，在以下的简易包络线制作部10的处理的说明中，将x、N、n处理为整数，将x处理为时刻。进而，设为以下而进行说明：将输入声音信号的各数字信号设为时刻x的数据f（x），将所制作出的简易包络线的各数字信号设为时刻x的数据g（x），将由连续的N点的数据构成的规定采样期间设为1帧，并将各帧作为从输入顺序第n个帧而进行处理。

简易包络线制作部10针对所输入的规定采样期间的输入声音信号，判断第n帧的处理中的x是否为（n－1）N<x≦nN（步骤S301），在x是（n－1）N<x≦nN的情况下，计算输入声音信号f（x）的绝对值|f（x）|（步骤S302）。

于是，比较计算出的|f（x）|和对其前一个值|f（x－1）|乘以系数a而得到的值（步骤S303），并将大的一方的值作为简易包络线g（x）（步骤S304、S305）。然后，更新x（步骤S306）。

此处，系数a是用于决定简易包络线g（x）的下降的斜率的值，根据在电压可变电源12中负载电流最小时的输出电压的下降的转换速率来决定。

通过步骤S303、S304、S305的操作，在输入声音信号f（x）的上升中始终选择|f（x）|，所以简易包络线g（x）沿着输入声音信号f（x）上升。

另外，在输入声音信号f（x）的下降中，在输入声音信号f（x）的下降的斜率大于系数a的情况下，简易包络线g（x）按照系数a下降，在输入声音信号f（x）的下降的斜率小于系数a的情况下，简易包络线g（x）沿着输入声音信号f（x）下降。

此处，图4示出制作出的简易包络线的一个例子。另外，对于用离散的数字信号的连续集合来表示的波形，在图4中，为方便起见，图示为把离散的数字信号连起来的模拟波形。

如上所述，通过对所输入的规定采样期间的输入声音信号进行处理，简易包络线制作部10能够得到形成图4所示的简易包络线g（x）所示那样的、上升时沿着|f（x）|上升、下降时按照系数a下降的波形的数字信号。

另外，简易包络线如图6所示由离散的数字信号的连续集合构成。将该各数字信号定义为点（dot）。依据连续的2个点的电压值（纵轴）和根据在计算简易包络线时使用的点间的周期的倒数计算出的时间值（横轴），用“电压值/时间值”的式计算出点间的斜率。

由简易包络线制作部10制作出的形成简易包络线g（x）的数字信号（简易包络线信息）送出到电源电压控制部11。

电源电压控制部11根据从简易包络线制作部10输入的简易包络线信息，如以下说明那样制作电压控制信号，并向电压可变电源12送出所制作出的电压控制信号。

如图1所示，电源电压控制部11包括斜率比较处理部112、总和延迟时间计算部113、以及电压控制信号制作部114，从简易包络线制作部10输入的简易包络线首先输入到斜率比较处理部112。

参照图5的流程图，说明斜率比较处理部112的处理。

斜率比较处理部112首先计算由形成所输入的简易包络线的各数字信号所定义的点的点间的斜率（步骤S501）。

根据前后的点的电压轴与时间轴上的坐标值，求出点间的斜率。此处，如果所计算出的斜率不是正，则将所计算出的斜率送出到电压控制信号制作部114（步骤S502、步骤506、步骤508）。

如果所计算出的斜率是正，则从数据表中选择与点间的电压轴的差分值和在高位点的电压值时流过负载的电流值对应的、电压可变电源12的转换速率（步骤S503）。

此处，数据表由点间电压差分值、高位点电压值时的负载电流值、以及与该2个值对应的电压可变电源12的转换速率构成，预先保存于斜率比较处理部112。接下来，对根据简易包络线计算出的斜率和所选择出的电压可变电源12的转换速率进行比较（步骤S504）。

在转换速率这一方不小的情况下，选择所计算出的斜率，将该值送出到电压控制信号制作部114（步骤S506、步骤508）。

在转换速率这一方小的情况下，选择转换速率（步骤S505），计算出所计算出的斜率与转换速率在时间轴方向的差分值即点间延迟时间，并将该信息送出到总和延迟时间计算部113（步骤S507），将转换速率送出到电压控制信号制作部114（步骤S508）。

此处，通过下述步骤计算点间延迟时间（参照图6）。首先，从数据表中选择与2个点的电压轴差分值和高位点的电压值时的负载电流值对应的、电压可变电源12的转换速率。

接下来，计算将2个点的低位点作为基准而电压值进展至高位点时的、简易包络线的点间的斜率与电压可变电源12的转换速率在时间轴方向进展时的差分。在本实施方式中，将该差分定义为点间延迟时间。

在简易包络线的点间的斜率跟所选择出的电压可变电源12的转换速率相比较而大的情况下，发生该点间延迟时间。

例如，在从图6所示那样的简易包络线g（x）的电压值低的一方起依次考虑了电压值d、电压值c、电压值a、电压值b的点的情况下，如以下那样求出点间延迟时间。

即，从数据表中，选择和电压值d与电压值c的点间电压差（电压值c－电压值d）以及对负载施加了高位点的电压值（在该情况下电压值c是高位点的电压值）时的负载电流对应的转换速率Sc，比较所选择出的转换速率Sc和电压值d与电压值c的点间的斜率Gc。在该情况下，所选择出的转换速率Sc这一方大，所以不发生点间延迟时间。

另外，从数据表中，选择和电压值c与电压值a的点间电压差（电压值a－电压值c）以及对负载施加了高位点的电压值（在该情况下电压值a是高位点的电压值）时的负载电流对应的转换速率Sa，比较所选择出的转换速率Sa和电压值c与电压值a的点间的斜率Ga。在该情况下，所选择出的转换速率Sa这一方小，所以发生点间延迟时间T1。

同样地，从数据表中，选择和电压值a与电压值b的点间电压差（电压值b－电压值a）以及对负载施加了高位点的电压值（在该情况下电压值b是高位点的电压值）时的负载电流对应的转换速率Sb，比较所选择出的转换速率Sb和电压值a与电压值b的点间的斜率Gb。在该情况下，也是所选择出的转换速率Sb这一方小，所以发生点间延迟时间T2。

规定采样期间中的总和延迟时间是该点间延迟时间的总和。在图6中，是仅在电压值c与电压值a的点之间、电压值a与电压值b的点之间发生了延迟时间的情况，将“T1+T2”计算为总和延迟时间。

对规定采样期间内的输入声音信号的各点，进行上述斜率比较处理部112的处理。

输入了点间延迟时间的信息的总和延迟时间计算部113进行以下的处理。

参照图7的流程图，说明总和延迟时间计算部113的处理。

总和延迟时间计算部113保持从斜率比较处理部112输入的点间延迟时间，计算规定采样期间中的各点间延迟时间的总和（步骤S701）。然后，将所计算出的总和延迟时间送出到电压控制信号制作部114（步骤S702）。

另外，在从斜率比较处理部112接收到点间的斜率、转换速率的电压控制信号制作部114中，进行以下的处理。

参照图8的流程图，说明电压控制信号制作部114的处理。

电压控制信号制作部114根据从斜率比较处理部112输入的点间的斜率、或者电压可变电源12的转换速率，制作无延迟电压控制信号（步骤S801）。

接下来，从无延迟电压控制信号的开始点起，删除从总和延迟时间计算部113输入的总和延迟时间量的无延迟电压控制信号，由此制作电压控制信号（步骤S802）。

然后，向信号延迟处理部13送出定时信号，从送出定时信号起延迟外部延迟时间量，将电压控制信号送出到电压可变电源12（步骤S803）。外部延迟时间是指，由PWM变换器141和栅极驱动器142产生的延迟时间的幅度。

此处，参照图9，说明由电压控制信号制作部114制作出的电压控制信号的例子。另外，对于用离散的数字信号的连续集合表示的波形，在图9中，为了方便起见，图示为把离散的数字信号连起来的模拟波形。

电压控制信号制作部114通过以下步骤制作电压控制信号。首先，对所输入的简易包络线的点间的斜率、或者电压可变电源12的转换速率连续地进行连接处理而制作无延迟电压控制信号。

无延迟电压控制信号在图中是由如下波形所示的信号，即，将电压控制信号和在电压控制信号的开始点的前面所连接的总和延迟时间“T1+T2”量合起来的波形。接下来，从无延迟电压控制信号的开始点起删除总和延迟时间“T1+T2”量的无延迟电压控制信号。这样，如图所示，制作出与规定采样期间相同的期间的电压控制信号。

在电压可变电源12中，将来自电压控制信号制作部114的电压控制信号的值作为电压目标值，输出正侧电源电压和负侧电源电压。

正侧电源电压被供给到位于放大器部14内的半桥电路143的配置在高电位电源侧的高侧高速开关元件143a。

负侧电源电压被供给到位于放大器部14内的半桥电路143的配置在低电位电源侧的低侧高速开关元件143b。

接下来，参照图1的框图，说明调整2个信号的路径的定时的处理。

信号延迟处理部13在从向简易包络线制作部10送出输入声音信号至从电压控制信号制作部114输入定时信号为止的期间，保持输入声音信号，由此延迟向放大器部14送出输入声音信号。

另外，在电压控制信号制作部114送出电压控制信号时，从送出定时信号起延迟PWM变换部141和栅极驱动器142中的延迟时间之和，即外部延迟时间量。

即，该信号延迟处理部13的延迟处理和电压控制信号制作部114在送出电压控制信号时进行的延迟处理作为如下时间的定时调整而发挥作用：直至输入声音信号在放大器部14内被进行处理而到达半桥电路143为止的时间；以及直至输入声音信号在电源电压控制部11中被进行处理并从电压可变电源12向半桥电路143供给功率为止的时间。

这样，由于从放大装置1的外部输入的声音信号（输入声音信号）输入到放大器部14的定时被得到调整，所以能够进行适当地跟随了输入声音信号的电平的变化的放大装置1的电源电压控制。

如上所述，本发明为了控制电压可变电源12，具备根据输入声音信号的简易包络线制作电压控制信号的电源电压控制部11，电源电压控制部11包括：斜率比较处理部112，计算电压控制信号的制作所需的斜率；总和延迟时间计算部113，计算通过斜率比较处理产生的点间延迟时间的总和；以及电压控制信号制作部114，以使控制电压可变电源12的电压控制信号所形成的波形成为反映了所选择出的斜率或者转换速率与延迟时间的总和的波形的方式，制作电压控制信号，其中，在调整为通过放大器部14对输入声音信号进行放大的定时之后，将电压控制信号输出到电压可变电源12。

由此，比较与电压可变电源12的负载电流对应的转换速率和输入声音信号的简易包络线的点间的斜率，使所选择出的斜率或者转换速率以及总和延迟时间如上所述反映到电压控制信号，从而即使电压可变电源12的负载电流发生变化，也能够使得对应于与该负载电流相配的转换速率，并将由电压控制信号控制的电压可变电源12的输出电压供给到放大器部14，从而在放大器部14中声音信号不会失真，并且能够将功率效率维持得较高。

（实施方式2）

以下，参照附图，说明本发明的实施方式2中的放大装置。

图10是示出本发明的实施方式2中的放大装置的各功能的框图。

在本实施方式中，代替实施方式1的电源电压控制部11而具有电源电压控制部21。另外，电源电压控制部21具有净空计算处理部212以及电压控制信号制作部213。其他结构与实施方式1相同，所以省略其结构以及动作的说明。以下，根据本实施方式的特征，说明本实施方式的结构、以及动作。

在本发明的实施方式2中的放大装置1中，与输入到放大装置1的输入声音信号的电平（包络线的信号电平）的增减对应地，使电压可变电源12向放大器部14施加（供给）的电源电压的值增减（在输入声音信号相对低的情况下，将电源电压设定得较低而施加，在输入声音信号相对高的情况下，将电源电压设定得较高而施加）。

但是，如果未考虑以下说明的“净空”，则从放大装置1输出的声音信号的振幅会变得大于电压可变电源12供给的电压值，从放大装置1输出的声音信号有可能会失真。

另外，从电压可变电源12输出的电源电压能够以何种程度跟随输入到电压可变电源12的电压控制信号，是由电压可变电源12的能力（电压可变电源的转换速率、可输出的最小电压等）决定的。

根据以上情况，需要使从电压可变电源12输出的电源电压相对从放大装置1输出的声音信号振幅具有余量。以下，将该余量度称为净空而进行说明。

如图11所示，电源电压控制部21包括净空计算处理部212以及电压控制信号制作部213，从简易包络线制作部10输入的简易包络线信息被输入到净空计算处理部212和电压控制信号制作部213。

参照图11的流程图，说明净空计算处理部212的处理。

在净空计算处理部212中，根据从简易包络线制作部10输入的各时刻x时的简易包络线g（x）、简易包络线g（x）可取的最大值gmax、以及净空的最大值H，将净空h（x）计算为h（x）=H×（1－g（x）/gmax）（步骤S1101）。

在本实施方式中，根据包络线的信号电平计算净空的处理是指，依照上述式计算净空h（x）的处理。

此处，简易包络线可取的最大值gmax是指，根据在将电压可变电源12输出的最大的电压值设为Vmax的情况下为了避免从放大装置1输出的输出声音信号成为Vmax以上的电压值而进行的控制、以及放大器部14的放大度A依照以下所示的计算式预先决定的值，用gmax=Vmax/A来表示。

另外，根据电压可变电源12可输出的最小的电压值Vmin，用H=Vmin/A来表示净空的最大值H。

净空计算处理部212将所计算出的净空h（x）送出到电压控制信号制作部213（步骤1102）。

接下来，参照图12的流程图，说明电压控制信号制作部213的处理。

电压控制信号制作部213将从简易包络线制作部10输入的简易包络线g（x）和从净空计算处理部212输入的净空h（x）进行相加而得到的值制作为电压控制信号k（x）（步骤S1201）。

然后，向信号延迟处理部13送出定时信号，从送出定时信号起延迟外部延迟时间量，将电压控制信号k（x）送出到电压可变电源12（步骤S1202）。外部延迟时间是指，由PWM变换器141和栅极驱动器142产生的延迟时间的幅度。

此处，参照图13，说明由电压控制信号制作部213制作出的电压控制信号的例子。另外，对于用离散的数字信号的连续集合表示的波形，在图13中，为方便起见，图示为把离散的数字信号连起来的模拟波形。

如图13所示，相对输入声音信号f（x），简易包络线g（x）在上升时沿着输入声音信号f（x）上升，在下降时依照系数a下降。

电压控制信号k（x）是针对该简易包络线g（x）进一步相加净空h（x）而得到的，如从上述的表示净空h（x）的式可知，例如在简易包络线g（x）是0的情况下，净空h（x）取最大值H，在简易包络线g（x）是0.3×gmax的情况下，净空h（x）成为0.7×H。

因此，如图13所示，在输入声音信号的电平是0的情况下，净空h（x）成为H，成为输入声音信号的电平变得比0越大时净空h（x）越从H变小那样的波形。

另外，在上述说明中，在设定与包络线的信号电平对应的净空时，根据使用了包络线的信号电平的计算结果设定了净空，但也可以以如下方式进行控制：将与包络线的信号电平对应的净空的大小（值或者表示值的信息）预先存储为数据表，在检测到包络线的信号电平时从该数据表中读出与“所检测出的包络线的信号电平”对应的净空的大小来设定净空。

如上所述，本发明为了控制电压可变电源12，具备根据输入声音信号的简易包络线制作电压控制信号的电源电压控制部21，电源电压控制部21包括：净空计算处理部212，计算电压控制信号的制作所需的净空；以及电压控制信号制作部213，制作控制电压可变电源12的电压控制信号，电压控制信号制作部213进行对简易包络线相加由净空计算处理部212根据简易包络线的信号电平计算出的净空的处理，并在调整为通过放大器部14对输入声音信号进行放大的定时之后，将电压控制信号输出到电压可变电源12。

由此，通过跟随输入声音信号而使净空发生变动，从而在输入声音信号的振幅从0附近的状态急剧地振幅变大的情况下，电压控制信号k（x）相对输入声音信号有作为净空的最大值的H程度的余量，所以从电压可变电源12向放大器部14供给的电压值不会低于从放大器部14输出的声音信号的振幅，而且，输入声音信号的振幅变得比0越大，越能够使对电源电压相加的净空比以往降低，所以通过将利用电压控制信号控制的电压可变电源12的输出电压供给到放大器部14，由此在放大器部14中声音信号不会失真，并且能够将功率效率维持得较高。

产业上的可利用性

如以上那样，本发明的放大装置无需考虑在功率放大级的电源电压中设置的净空，即使在由于负载电流变动而电源的上升/下降的转换速率发生变化的情况下，也能够进行可靠地跟随了输入信号的电源电压控制，所以具有如下效果：与以往相比，能够降低输出信号的失真，能够提高放大装置的功率效率。本发明的放大装置与对输入的信号的功率进行放大的放大装置相关，特别是作为进行信号的功率放大级中的供给电源的电源电压控制的放大装置等是有用的。

另外，如以上那样，本发明的放大装置具有如下效果：通过跟随输入声音信号而使净空发生变动，即使在输入声音信号的振幅从0附近的状态急剧地振幅变大的情况下，从放大装置输出的声音信号也不会失真，而且，输入声音信号的振幅越大，越能够使对电源电压相加的净空比以往降低，能够提高放大装置的功率效率。本发明的放大装置与对输入的信号的功率进行放大的放大装置相关，特别是作为进行信号的功率放大级中的供给电源的电源电压控制的放大装置等是有用的。

Claims

1.一种放大装置，对输入到本装置的输入声音信号进行放大而进行声音输出，具备：

信号延迟处理部，使所述输入声音信号延迟规定时间而输出；

放大器部，对从所述信号延迟处理部输出的信号进行放大；

电压可变电源，向所述放大器部供给电源；

包络线制作部，根据所述输入声音信号计算所述输入声音信号的包络线；以及

电源电压控制部，根据所述包络线制作部制作出的所述包络线，向所述电压可变电源输出电源电压控制信号而控制所述电压可变电源的输出电压，

所述电源电压控制部存储所述电压可变电源的转换速率，在所述包络线的斜率是正的情况下，将所述电源电压控制信号的斜率设定为所述包络线的斜率或者所述电压可变电源的转换速率中的小的一方来进行制作所述电源电压控制信号的电源电压控制信号制作处理，并将所述电源电压控制信号输出到所述电压可变电源。

2.根据权利要求1所述的放大装置，其特征在于，

所述电源电压控制部在所述信号延迟处理部使所述输入声音信号延迟的规定时间内进行所述电源电压控制信号制作处理，在所述规定时间之后进行从所述电压可变电源向所述放大器部供给电源的控制。

3.一种放大装置，对输入到本装置的输入声音信号进行放大而进行声音输出，具备：

放大器部，对从所述信号延迟处理部输出的信号进行放大；

电压可变电源，向所述放大器部供给电源；

所述电源电压控制部根据所述包络线的信号电平设定净空，将所设定的净空相加到所述包络线的信号电平而制作所述电源电压控制信号，并将所述电源电压控制信号输出到所述电压可变电源。

4.根据权利要求3所述的放大装置，其特征在于，

从所述输入声音信号输入到所述包络线制作部至所述包络线制作部计算所述输入声音信号的包络线并且所述电源电压控制部将计算出的净空相加到所述包络线的信号电平而制作所述电源电压控制信号并将所述电源电压控制信号输出到所述电压可变电源为止的时间、和在所述信号延迟处理部使所述输入声音信号延迟的规定时间上相加外部延迟时间而得到的时间相等，

其中，所述外部延迟时间是所述放大器部中的延迟时间。

5.一种音频输出装置，具有：

音频装置，生成输入声音信号并输出；以及

权利要求1或者3所述的放大装置，输入所述输入声音信号。

6.一种音频系统装置，具有：

权利要求5所述的音频输出装置；以及

扬声器，输入从所述音频输出装置输出的所述声音输出。