CN103733642B - 驱动电路 - Google Patents

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Abstract

作为本发明的一个实施方式，提供一种驱动电路，其特征在于，对上述驱动电路输入包括表示0的值的三值信号，将驱动两个驱动元件的两个二值信号按照上述两个二值信号所表示的值之差与被输入的上述三值信号所表示的值对应的方式输出，在被输入的上述三值信号的值表示0的情况下，被输出的上述两个二值信号的组合根据被输入的上述三值信号的输入的履历来决定。驱动电路包括存储根据被输入的三值信号的输入的履历而反转的标志值的存储器，也可以根据上述标志来决定被输出的上述两个二值信号的组合。

Description

驱动电路
技术领域
本发明涉及用三值信号对驱动元件进行驱动的驱动电路等。特别是本发明能够很好地应用于使用将数字信号直接转换成模拟声音的数字扬声器装置的数字音响系统、以及在其应用中通过三值信号来驱动数字扬声器的驱动电路。
背景技术
作为将数字信号直接转换成模拟声音的数字模拟转换装置，在WO2007/135928A1中被提案。下面，将在WO2007/135928A1中所提案的、输入数字声音信号并输出多个数字信号的电路；和使用通过上述多个数字信号被驱动的多个绕组（单元）将数字信号直接转换成模拟声音的系统称作数字音响系统。
与用模拟电信号驱动扬声器的模拟音响系统相比，这种数字音响系统除了具有系统的消耗电力小的特点之外，由于使用多个扬声器或多个驱动单元（绕组等），因此，与现有的使用一个扬声器或者单一的驱动单元的模拟音响系统相比，能够以低电压输出大的声压。
在WO2007/135928A1中所提案的数字音响系统包括：通过ΔΣ调制器和失配整形滤波器电路输出多个数字信号的电路；和驱动通过上述多个数字信号被驱动的多个绕组（单元），由此将模拟声音直接转换的数字扬声器装置。
图1表示，通过ΔΣ调制器和后置滤波器电路输出多个数字信号的电路；和包括多个扬声器驱动元件的数字扬声器装置的系统形态的现有例。1bit的数字输入信号（101）被输入到ΔΣ调制器（102）中，在ΔΣ调制器（102）中转换为n bits（n比特）的多个数字信号（103）。n bits的多个数字信号在格式化电路（104）中被转换为m bits（m比特）的温度计编码（105）后，在后置滤波器（106）中转换成被失配整形的k个数字信号（107）。特征在于，s个扬声器驱动电路（108）根据上述数字选择信号利用0、+1和-1三值被控制。
在日本特开2010-028783号公报中表示了驱动电路的现有例，根据数字选择信号利用0、+1和-1三值对驱动元件进行驱动。
在WO2007/135928A1中所提案的数字音响系统中，上述后置滤波器通过失配整形法除去因驱动多个绕组（单元）时产生问题的多个绕组（单元）之间的制造差异所引起的噪声。
如以上那样，在数字音响系统中，要求根据数字选择信号利用0、+1和-1三值对驱动元件进行驱动。多个驱动元件各自的特性差异与绕组（单元）之间的制造差异同样，能够通过基于后置滤波器的失配整形法将其除去，但是存在不能除去依赖于驱动0、+1和-1三值信号的驱动元件的转变方向的差异所引起的噪声。
专利文献1：WO2007/135928A1
专利文献2：日本特开2010-028783号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如以上所说明的那样，在构建使用通过由数字声音信号生成的多个数字信号被驱动的多个绕组构成的数字音响系统的数字音响系统的情况下，特别是根据多个驱动元件的数字选择信号利用0、+1和-1三值进行控制的情况下，存在不能抑制因依赖于驱动元件的转变方向的脉冲幅度的差异而产生的噪音这样的课题。为了避免0、+1和-1的三值信号间的差异，必须要设法使各信号脉冲的面积相同，同时不会导致电路规模的增大。
用于解决课题的方法
本发明提供一种结构，在根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件的数字音响系统中，使依赖驱动元件的转变方向的脉冲幅度的差异一定，由此使0、+1和-1三值的信号间脉冲幅度的差异均匀化。
作为本发明的一个实施方式，提供一种驱动电路，其特征在于，对上述驱动电路输入包括表示0的值的三值信号，将驱动两个驱动元件的两个二值信号按照上述两个二值信号所表示的值之差与被输入的上述三值信号所表示的值对应的方式输出，在被输入的上述三值信号的值表示0的情况下，被输出的上述两个二值信号的组合根据被输入的上述三值信号的输入的履历来决定。
作为本发明的一个实施方式，提供一种驱动电路的工作方法，其特征在于，对上述驱动电路输入包括表示0的值的三值信号，将驱动两个驱动元件的两个二值信号按照上述两个二值信号所表示的值之差与被输入的上述三值信号所表示的值对应的方式输出，在被输入的上述三值信号的值表示0的情况下，被输出的上述两个二值信号的组合根据被输入的上述三值信号的输入的履历来决定。
发明效果
根据本发明，能够抑制用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件时各信号之间的脉冲幅度的差异。特别是能够构建通过由数字声音信号生成的多个数字信号被驱动的多个绕组组成的数字音响系统，并且能够抑制根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件时的各信号之间的脉冲幅度的差异。由此，能够再现在充分利用数字音响系统本来的低消耗电力特性的同时控制噪音的高音质的音响。
附图说明
图1是根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件的数字音响系统的现有例的驱动电路的一例图。
图2是本发明的第1实施例的根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的结构图。
图3是用来说明本发明的第1实施例的数字音响系统的驱动电路用逻辑电路的工作的流程图。
图4a是根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的现有例的驱动工作波形的一例图。
图4b是本发明的第1实施例的根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的驱动工作波形的一例图。
图4c是本发明的第1实施例的根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的驱动工作波形的另外一例图。
图4d是本发明的第1实施例的根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的驱动工作波形的其他一例图。
图5a是根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的现有例的驱动工作波形和驱动电流波形的一例图。
图5b是本发明的第1实施例的根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的驱动工作波形和驱动电流波形。
图6是本发明的第2实施例的根据数字选择信号利用0、+1和-1三值来驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的结构图。
图7是用来说明本发明的第2实施例的数字音响系统的驱动电路用逻辑电路的工作的流程图。
图8是本发明的第3实施例的根据数字选择信号利用0、+1和-1三值来驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的结构图。
图9是本发明的第4实施例的根据数字选择信号利用0、+1和-1三值来驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的结构图。
图10是本发明的第5实施例的根据数字选择信号利用0、+1和-1三值来驱动多个驱动元件的数字音响系统的驱动电路的结构图。
具体实施方式
下面，将用来实施本发明的方式作为多个实施例说明。此外，本发明并不限于这些实施例。本发明也能在这些实施例中添加各种变形来实施。
图2表示本发明的第1实施例的电路结构。驱动晶体管的驱动电路（201）与被上述驱动电路（201）驱动的一组源极侧驱动晶体管（202）和汲极（sink、漏极）侧驱动晶体管（203）通过负载绕组（204）桥接。另外，在用0、+1和-1三值驱动的驱动电路的前段连接有逻辑电路（205）和存储器（206）。由此，根据被输入逻辑电路（205）中的三值信号的履历，调制对于上述被桥接的驱动电路输出的两支驱动信号（A和/A）的组合。特征在于，特别是上述输入信号为0时，作为上述两支驱动信号（A和/A），按照时间序列相互输出｛0、0｝和｛1、1｝两种组合。
下面，三值信号是0、+1和-1的数值组合。此外，0、+1和-1是举例，可以是任意值的组合。另外，以下，驱动信号是0与1的数值组合，但也可以与三值信号同样是任意值的组合。
特别是三值信号为0、+1、-1，二值信号为0和1，由此，能够使两个二值信号之差与三值信号对应。即，0－0＝0、1－1＝0、1－0＝+1、0－1＝-1。
图3表示基于在本发明的第1实施例所涉及的图2所示的逻辑电路（205）中运行的算法的流程图。在本实施例中输入的信号（IN）为+1或-1的情况下，对于两支驱动信号（A和/A）的输出分别为｛1、0｝和｛0、1｝。由此，1－0＝+1，0－1＝-1。另外，将存储器所存储的标志的值（标志值）反转，例如，如果现在的标志值为0，则下一个标志值为1，如果现在的标志值为1，则下一个标志值为0。在所输入的信号（IN）为0的情况下，根据存储器所存储的标志值，对于两支驱动信号（A和/A）输出｛0、0｝和｛1、1｝两种组合。由此，0－0＝0，1－1＝0。
图4a表示根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动的驱动电路的现有例的信号波形。在所输入的信号（IN）为+1或-1的情况下，对两支驱动信号（A和/A）分别输出｛1、0｝和｛0、1｝，在所输入的信号（IN）为0的情况下，总是对两支驱动信号（A和/A）输出｛0、0｝。
图4b表示根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动的驱动电路的第1实施例的信号波形。在所输入的信号（IN）为+1或-1的情况下，对两支驱动信号（A和/A）分别输出｛1、0｝和｛0、1｝，在所输入的信号（IN）为0的情况下，对两支驱动信号（A和/A）输出｛0、0｝或｛1、1｝。
在图4b的例子中，在图3所示的流程图中，当所输入的信号（IN）为+1或-1时，并且前一个输入的信号（IN）为0的情况下，将存储器存储的标志值反转。当所输入的信号（IN）为0时，根据存储器所存储的标志值，对两支驱动信号（A和/A）输出｛0、0｝和｛1、1｝两种组合。
图4c表示根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动的驱动电路的第1实施例的其他的信号波形。在所输入的信号（IN）为+1或-1的情况下，对两支驱动信号（A和/A）分别输出｛1、0｝和｛0、1｝，在所输入的信号（IN）为0的情况下，对两支驱动信号（A和/A）输出｛0、0｝或｛1、1｝。
在图4c的例子中，在图3所示的流程图中，当所输入的信号（IN）为+1或-1时，将存储器存储的标志值反转。当所输入的信号（IN）为0时，根据存储器存储的标志值，对两支驱动信号（A和/A）输出｛0、0｝和｛1、1｝两种组合。
在图4d的例子中，在图3所示的流程图中，当所输入的信号（IN）为+1或-1时，并且前一个输入的信号（IN）为0的情况下，将保存在存储器［0］中的标志值反转，同时，根据存储器［0］的内容将作为存储器［1］而存储的标志值反转。在所输入的信号（IN）为0的情况下，根据作为存储器［1］而存储的标志值，对两支驱动信号（A和/A）输出｛0、0｝与｛1、1｝两种组合。
根据本发明，如图2所示，在用0、+1以及-1三值驱动的驱动电路的前段连接有逻辑电路与存储器，根据被输入到逻辑电路中的0、+1和-1三值的信号的履历，调制对上述被桥接的驱动电路输出的两支驱动信号（A和/A）的组合。由此，在上述输入信号为0时，作为上述两支驱动信号（A和/A），能够按照时间序列相互使用｛0、0｝和｛1、1｝两种组合。
图5a表示根据数字选择信号利用0、+1和-1三值驱动的驱动电路的现有例的输入信号波形与在被驱动的绕组中流通的电流。在所输入的信号（IN）为+1或-1的情况下，对两支驱动信号（A和/A）分别输出｛1、0｝和｛0、1｝，在所输入的信号（IN）为0的情况下，始终对两支驱动信号（A和/A）输出｛0、0｝。根据所输入的信号（IN）是否为+1、0或-1，在被驱动的绕组中流通的电流变为+1、0或-1。
在图5a所示的现有例中，在被驱动的绕组中流通的电流从0变为+1或者从0变为-1的转变时刻（501a）的两支驱动信号（A和/A）总是从0变为1。同样，在被驱动的绕组中流通的电流从+1变为0或者从-1变为0的转变时刻（502a）的两支驱动信号（A和/A）总是从1变为0。
像这样，在电流开始在被驱动的绕组中流通的转变时刻（501a）与结束的转变时刻（502a），驱动电路进行相同的开关动作。因此，例如，如果被两支驱动信号（A和/A）驱动的驱动晶体管的特性，在驱动信号（A和/A）从0向1转变的情况下与从1向0转变的情况下不同，则产生在被驱动的绕组中流通的电流的脉冲幅度变成与理想的脉冲幅度不同的幅度，被调制这样的问题。
另一方面，图5b表示根据数字选择信号利用0、+1以及-1三值驱动的驱动电路的本发明的实施例中的输入信号波形与在被驱动的绕组中流通的电流。在所输入的信号（IN）为+1或-1的情况下，对两支驱动信号（A和/A）分别输出｛1、0｝与｛0、1｝，在所输入的信号（IN）为0的情况下，对两支驱动信号（A和/A）交替地输出｛0、0｝或者｛1、1｝。此时，根据所输入的信号（IN）是否为+1、0和-1其中的任一个，在被驱动的绕组中流通的电流变为+1、0或-1。
在图5b所示的本发明的实施例中，在被驱动的绕组中流通的电流从0变为+1或者从0变为-1的转变时刻（502a）的两支驱动信号（A和/A）的动作，在从0变为1时与从1变为0时均会发生。同样，当在被驱动的绕组中流通的电流从+1变为0或者从-1变为0的转变时刻（502b）的两支驱动信号（A和/A）的动作，也在从0变为1时和从1变为0时均发生。
像这样，在被驱动的绕组中电流开始流通的转变时刻（501b）与结束的转变时刻（502b）的驱动电路的开关动作并不固定，所以，即使由两支驱动信号（A和/A）而被驱动的驱动晶体管的特性在从0向1转变的情况下和从1向0转变的情况下不同，在被驱动的绕组中流通的电流的差异也被均匀化。
图6表示本发明的第2实施例。驱动晶体管的驱动电路（601）、被上述驱动电路驱动的一组源极侧驱动晶体管（602）和汲极侧驱动晶体管（603）通过负载绕组（604）桥接。在用0、+1和-1三值驱动的驱动电路的前段连接有：逻辑电路（605）、对作为输入信号为0时的驱动信号（A和/A）的输出的组合的｛0、0｝和｛1、1｝的频度计数的计数器电路（607）。根据被输入逻辑电路中的0、+1和-1三值的信号与上述计数器的值，调制对上述桥接的驱动电路输出的两支驱动信号（A和/A）的组合。另外，如第1实施例中所示那样使用存储器，也对应于存储器的状态，能够调制上述驱动信号的组合（A和/A）。特别是在上述输入信号为0时，作为上述两支驱动信号（A和/A），按照时间序列相互均等地使用｛0、0｝和｛1、1｝两种组合。
在图7中对在本发明的第2实施例中的图6的逻辑电路（605）中运行的算法进行说明。在本实施例中，在所输入的信号（IN）为+1或-1的情况下，将两支驱动信号（A和/A）分别作为｛1、0｝和｛0、1｝输出。在所输入的信号（IN）为0的情况下，根据对驱动信号（A和/A）的｛0、0｝和｛1、1｝两种组合进行计数的计数器的值，输出从｛0、0｝和｛1、1｝两种组合中选择的值并更新计数器。
根据第2实施例，在被驱动的绕组中电流开始流通的转变时刻和流通结束的转变时刻以及驱动电路的开关动作并不固定，所以，即使通过两支驱动信号（A和/A）被驱动的驱动晶体管的特性在驱动信号（A和/A）从0向1转变的情况下与从1向0转变的情况下不同，在被驱动的绕组中流通的电流的差异也被均匀化。并且，所输入的信号（IN）为0的情况下的驱动信号（A和/A）的｛0、0｝和｛1、1｝两种组合变得均匀，所以，从电流在绕组中流通的状态（+1或-1）向电流不在绕组中流通的状态转变的差异也被均匀化。
在第2实施例中，为了使所输入的信号（IN）为0的情况下的驱动信号（A和/A）的｛0、0｝和｛1、1｝两种组合均匀，为了对驱动信号（A和/A）的｛0、0｝和｛1、1｝两种组合进行计数而设置了计数器，也可以用对｛0、0｝和｛1、1｝两种组合的出现频度进行积分的积分电路来代替计数器。
在驱动信号为双值的情况下，0在时间序列用｛0、1｝或者｛1、0｝表现，+1用｛1、1｝表现，-1用｛0、0｝表现。表现0的组合｛0、1｝、｛1、0｝的转变数均相同，所以，保证了在-1至+1之间表现的线性，因此，具有容易取得在被驱动的绕组中电流开始流通的转变时刻和流通结束的转变时刻以及驱动电路的开关动作的平衡这样的优点。但是，在表现0时，经常发生开关动作，所以，在驱动扬声器的应用中，存在小信号时的耗电增加这样的问题。
图8表示本发明的第3实施例。在本实施例中，表示在输入信号（IN）是1或0二值信号时，附加转换成+1、0、-1三值信号的电路的情况的电路结构。在被桥接的利用0和+1以及-1三值驱动的驱动电路（805）的前段连接有加法电路（801）、传递函数H的环形滤波器（802）、将环形滤波器的输出量子化为0和+1以及-1的量子化器（803），将来自上述量子化器的0和+1以及-1的信号反馈到上述加法器，从而由二值信号获得0和+1以及-1的信号。在量子化器（803）的输出为0的情况下，与第1、第2实施例同样，由驱动电路（805）输出用于输出0的信号组合。
根据第3实施例，利用环形滤波器与量子化器将被输入的二值信号转换成三值，从而能够使表现0时的开关动作最小化，抑制小信号时消耗电流的增加。所输入的二值信号的-1至+1之间表现的线性得到保证，所以，即使转换成三值的驱动信号也容易保持线性，根据环形滤波器的传递函数能够调整-1、0、+1的频度。通过驱动电路的两支驱动信号（A和/A）而被驱动的驱动晶体管的特性，即使在驱动信号（A和/A）从0向1转变的情况下与从1向0转变的情况下不同，也能使在被驱动的绕组中流通的电流的差异均匀化，也能够将所输入的信号（IN）为0的情况下的驱动信号（A和/A）的｛0、0｝和｛1、1｝两种组合均匀地调整，所以，当从在绕组中流通电流的状态（+1或-1）向在绕组中不流通电流的状态转变的差异也被均匀化。
图9表示本发明的第4实施例。在本实施例中表示输入信号（IN）为1或0二值信号的情况下，添加转换成+1、0、-1三值信号的电路时的电路结构。在被桥接的用0和+1以及-1三值驱动的驱动电路（905）的前段连接有加法电路（901）、传递函数H的环形滤波器（902）、将环形滤波器的输出量子化为0、+1和-1的量子化器（903），将来自与上述量子化器连接的驱动电路（905）的0、+1和-1的信号反馈到上述计算器，从而由二值信号获得0、+1和-1的信号。在量子化器（903）的输出为0的情况下，与第1和第2实施例同样，由驱动电路（905）输出用于输出0的信号的组合。
在第4实施例中，将驱动电路（905）的输出反馈到积分器。利用这种构造进行控制，能够使包括因驱动电路（905）的晶体管特性的差异所产生的时间误差和流通的电流差异的影响在内，转换为三值的输出信号与-1、+1的输入信号之间的误差缩小。
图10表示本发明的第5实施例。在图10中，表示输入信号（IN）为0信号的情况下作为输出转换为｛1、1｝或者｛0、0｝的驱动信号的本实施例的电路的电路结构。在该电路中包括：检测输入信号的0的检测电路（1001）、加法电路（1002）、和对来自加法电路（1002）的输出信号积分的积分电路（1003），与将积分电路的输出（X）量子化为-1或者+1的量子化器（1004）连接，将量子化器（1004）的输出（Y）对上述加法电路（1002）进行反馈（1005）。另外，还包括根据量子化器（1004）的输出的符号，作为驱动信号（1007）输出｛0、0｝或者｛1、1｝的驱动电路（1006）。但是，上述反馈与积分动作仅在检测电路检测出输入为0值时进行。
在第5实施例中，将量子化器（1004）的输出反馈到加法器（1002）。根据这种结构，按照所输入的信号为0时的驱动信号变成｛0、0｝或者｛1、1｝的频度相同的方式进行反馈控制。由此，即使由驱动电路的两支驱动信号（A和/A）驱动的驱动晶体管的特性在驱动信号（A和/A）从0向1转变的情况下与从1向0转变的情况下不同，也能使在被驱动的绕组中流通的电流的差异被均匀化，能够均匀地调整所输入的信号（IN）为0的情况下的驱动信号（A和/A）的｛0、0｝和｛1、1｝两种组合。因此，当从在绕组中流通电流的状态（+1或-1）向在绕组中不流通电流的状态转变的差异被均匀化。同时，输入信号为0时驱动信号的共用模式电压也变为一定（固定），所以，共用模式电压原本的EMI的辐射和噪音等也得到抑制。
如以上所述，在构建通过由数字声音信号生成的多个数字信号被驱动的多个绕组组成的数字音响系统的情况下，特别是根据多个驱动元件的数字选择信号利用0、+1和-1三值进行控制的情况下，存在不能抑制三值信号之间的差异这样的问题，在驱动电路的前段连接适当的逻辑电路，在输入信号为0时作为上述两支驱动信号（A和/A）按照时间序列相互均等地使用｛0、0｝和｛1、1｝两种组合，从而能够使因驱动电路的转变方向的不均一而引起的0、+1和-1三值信号之间的差异被均匀化，由此解决了上述问题。同时，输入信号为0时驱动信号的共用模式电压也变为一定，所以，共用模式电压原本的EMI的辐射和噪音的发生等也得到抑制。
本发明的一个效果如下所述。即，在构建通过多个数字信号被驱动的多个绕组组成的数字音响系统的情况下，特别是在根据数字选择信号利用0、+1和-1三值来控制多个驱动元件的情况下发挥效果。另外，在数字音响系统以外的应用中，在根据数字选择信号利用0、+1和-1三值来控制多个执行元件和绕组、多个驱动元件的情况下，也能够获得同样的效果。

Claims (7)

1.一种驱动电路，其特征在于：
对所述驱动电路输入包括表示0的值的三值信号，将驱动两个驱动元件的两个二值信号按照所述两个二值信号所表示的值之差与被输入的所述三值信号所表示的值对应的方式输出，
在被输入的所述三值信号的值表示0的情况下，被输出的所述两个二值信号的组合根据被输入的所述三值信号的输入的履历来决定。
2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：
包括存储器，所述存储器中存储根据被输入的所述三值信号的输入的履历而反转的标志值，根据所述标志决定被输出的所述两个二值信号的组合。
3.如权利要求2所述的驱动电路，其特征在于：
在被输入表示0的值的三值信号后，当被输入表示0以外的值的三值信号时，使所述标志反转。
4.如权利要求2所述的驱动电路，其特征在于：
当被输入表示0以外的值的三值信号时，使所述标志反转。
5.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：
包括存储器，所述存储器中存储：在被输入表示0的值的三值信号后，当被输入表示0以外的三值信号时进行反转的第1标志；和第2标志，并且所述第2标志根据所述第1标志进行反转，
根据第2标志决定被输出的所述两个二值信号的组合。
6.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：
还包括计数器，其对当被输入表示0以外的值的三值信号时被输出的所述两个二值信号的值的组合中的一方的输出次数进行计数，
根据所述计数器的值决定被输出的所述两个二值信号的组合。
7.一种驱动电路的工作方法，其特征在于：
对所述驱动电路输入包括表示0的值的三值信号，将驱动两个驱动元件的两个二值信号按照所述两个二值信号所表示的值之差与被输入的所述三值信号所表示的值对应的方式输出，
在被输入的所述三值信号的值表示0的情况下，被输出的所述两个二值信号的组合根据被输入的所述三值信号的输入的履历来决定。
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