CN105264770A - 数字放大器、三值信号输出方法以及扬声器 - Google Patents

数字放大器、三值信号输出方法以及扬声器 Download PDF

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Abstract

一种数字放大器在三值的输出时，使噪声降低。在数字放大器(1)中，与正极有关的三值驱动器(18a)以及三值驱动器(18b)分别进行相互反转的三值信号的输出，通过正极与负极的差动输出而执行三值的输出。

Description

数字放大器、三值信号输出方法以及扬声器
技术领域
本发明涉及处理数字信号的数字放大器、三值信号输出方法、以及具有该数字放大器的扬声器。
背景技术
以往，已知基于输入而输出二值或者三值的信号的数字放大器(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-303372号公报
发明内容
此处，在数字放大器中，设想进行三值信号的输出。由此，与输出二值信号的数字放大器相比，能够期待低耗电动作。在该情况下，存在欲尽量使伴随于三值的输出而产生的噪声降低的需求。
本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于，提供在三值的输出时使噪声降低的数字放大器、三值输出方法以及扬声器。
为了达成上述目的，本发明的数字放大器的特征在于，与正极有关的信号输出电路以及与负极有关的信号输出电路分别进行相互反转的三值信号的输出，通过正极与负极的差动输出而执行三值的输出。
另外，本发明的特征在于，从前段的电路将表示三值的信号输入至与上述正极有关的信号输出电路，并且，使该表示三值的信号分流、反转而后输入至与上述负极有关的信号输出电路，与上述正极有关的信号输出电路以及与负极有关的信号输出电路分别基于各自的输入而进行相互反转的三值信号的输出。
另外，本发明的特征在于，与上述正极有关的信号输出电路以及与上述负极有关的信号输出电路分别具备：电源，其具有3种电位的输出；3个开关，它们与各电源连接；以及开关控制电路，其基于来自上述前段的电路的输入而驱动各上述开关，通过由上述开关控制电路对各上述开关的切换而执行三值信号的输出。
另外，本发明的特征在于，设置有在由上述开关控制电路对3个上述开关的切换时，使得上述开关均断开的期间。
另外，为了达成上述目的，本发明的三值信号输出方法的特征在于，与正极有关的信号输出电路以及与负极有关的信号输出电路分别进行相互反转的信号的输出，通过正极与负极的差动输出而执行三值的输出。
另外，本发明的特征在于，从前段的电路将表示三值的信号输入至与上述正极有关的信号输出电路，并且，使该表示三值的信号分流、反转而后输入至与上述负极有关的信号输出电路，与上述正极有关的信号输出电路以及与上述负极有关的信号输出电路分别基于各自的输入而进行相互反转的三值信号的输出。
另外，本发明的特征在于，与上述正极有关的信号输出电路以及与上述负极有关的信号输出电路分别具备：电源，其具有3种电位的输出；3个开关，它们与各上述电源连接；以及开关控制电路，其基于来自上述前段的电路的输入而驱动各上述开关，通过由上述开关控制电路对各上述开关的驱动而进行三值信号的输出。
另外，本发明的特征在于，上述开关控制电路在3个上述开关的切换时，在使得上述开关均处于断开状态之后执行切换。
另外，为了达成上述目的，本发明的扬声器是与多个通道对应的扬声器，其特征在于，按每个通道具有数字放大器，在该数字放大器中，与正极有关的信号输出电路以及与负极有关的信号输出电路分别进行相互反转的三值信号的输出，通过正极与负极的差动输出而执行三值的输出。
另外，本发明的特征在于，按每个通道具有线圈，与1个通道对应的上述数字放大器所具有的与上述正极有关的信号输出电路的输出、以及与上述负极有关的信号输出电路的输出，差动输出至与该1个通道对应的上述线圈。
发明的效果
根据本发明，在三值的输出时能够降低噪声。
附图说明
图1是表示具备现有的数字放大器的扬声器的图。
图2是表示现有的D类驱动器的图。
图3是表示现有的D类驱动器中的输入输出、以及各开关的动作的时序图。
图4是表示在与现有的正极、负极的D类驱动器的差动输出的关系下、这些驱动器各自的输出的时序图。
图5是表示在现有的数字放大器中，假定了理想的驱动器的情况下的各种输出的信号成分的波形和频谱的一例的图。
图6是表示在现有的数字放大器中，考虑了性能偏差的驱动器中的各种输出的信号成分的波形和频谱的一例的图。
图7是表示具备本实施方式所涉及的数字放大器的数字扬声器的图。
图8是表示三值驱动器结构的图。
图9是表示三值驱动器所具备的各开关的接通/断开的状态与输出的关系的图。
图10是表示在对于三值驱动器所具备的开关控制电路的输入与三值驱动器的输出的关系下各开关的动作的时序图。
图11是更详细地表示三值驱动器的结构的图。
图12是表示在对于三值驱动器所具备的开关控制电路的输入与三值驱动器的输出的关系下各MOS晶体管的动作的时序图。
图13是表示在与正极、负极的三值驱动器的差动输出的关系下这些驱动器各自的输出状态的时序图。
图14是表示在数字放大器中，假定了理想的驱动器的情况下的各种输出的信号成分的波形和频谱的一例的图。
图15是表示在数字放大器中，考虑了性能偏差的驱动器中的各种输出的信号成分的波形和频谱的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，对现有的数字放大器的结构进行说明，对现有的数字放大器的课题、尤其是输出三值的数字放大器的课题进行说明。
图1是表示具备现有的输出三值的数字放大器Q1的扬声器SP的电路结构的一例的图。
如图1所示，扬声器SP构成为包括：过采样电路Q2；调制电路Q3；数字放大器Q1，其具有与正极有关的D类驱动器Q4以及与负极有关的D类驱动器Q5；低通滤波器Q6、Q7，它们设置为与各驱动器对应；以及扬声器主体Q8。
过采样电路Q2基于来自音频装置等的音频信号的输入且以规定的采样周期生成规定音调的声音信号，并将其输出至调制电路Q3。
调制电路Q3基于来自过采样电路Q2的输入而进行Δ∑调制、量化等的信号处理，并将表示二值的信号分别输出至D类驱动器Q4、Q5。调制电路Q3如后所述，以通过D类驱动器Q4、Q5的差动输出而实现三值的输出的方式对各驱动器在适当的定时输出表示适当的二值的信号。作为调制电路Q3，存在使用PWM、Δ∑调制(包括PWM)的电路等。
图2的(A)是表示D类驱动器Q4的电路结构的一例的图，图2的(B)是简化且示意性地示出D类驱动器Q4的电路结构的图。
D类驱动器Q4具备：开关Q9，其具有作为电压控制开关而发挥功能的pMOS晶体管；开关Q10，其具有作为电压控制开关而发挥功能的nMOS晶体管；以及开关控制电路Q11(例如栅极驱动器)，其基于来自调制电路Q3的输入而驱动这些开关Q9、Q10，通过开关Q9、Q10的接通/断开的组合而作为实现了二值信号的输出的电路。
在图2中，与开关Q9有关的电源电压VH和与开关Q10有关的电源电压VL为VH>VL。另外，虽然根据所使用的晶体管的种类，施加于栅极/源极之间的控制电压的条件不同，但在作为电压控制开关而发挥功能这一点上却无差异。
图3是表示在对于开关控制电路Q11的输入与D类驱动器Q4的输出的关系下开关Q9以及开关Q10的动作的时序图。
在图2所示的电路结构下，当向开关控制电路Q11的输入显示为低电平(低电平)时，通过使开关Q9的pMOS晶体管的栅极截止而将开关Q9断开，并且，通过使开关Q10的nMOS晶体管的栅极导通而将开关Q10接通。由此，从D类驱动器Q4输出低电平的信号(二值信号)。另一方面，当向开关控制电路Q11的输入显示为高电平(高电平)时，将开关Q9接通，并且，将开关Q10断开，由此，从D类驱动器Q4输出高电平的信号(二值信号)。
此外，关于开关Q9、Q10的接通/断开的切换，不能瞬间地切换开关Q9、Q10的接通/断开。据此，为了避免双方的开关Q9、Q10同时接通而导致电源短路的危险，设置有在这些开关Q9、Q10的接通/断开的切换时，使得双方的开关Q9、Q10断开的死区时间DT(deadtime)(参照图3)。
此外，D类驱动器Q5的结构与D类驱动器Q4的结构相同，省略使用附图的详细说明。
另外，在图2的例子中，D类驱动器Q4通过pMOS晶体管与nMOS晶体管这两个晶体管而实现了二值的输出，但是，存在例如通过2个nMOS晶体管而实现二值的输出等的各种各样的电路结构。
数字放大器Q1通过与正极有关的D类驱动器Q4以及与负极有关的D类驱动器Q5的差动输出而实现三值的输出。即，与数字放大器Q1有关的三值的输出电路，以将2个二值的D类驱动器作为差动输出并进行了正负组合的电路结构的方式实现。
图4是表示在与D类驱动器Q4、Q5的差动输出的关系下这些驱动器各自的输出状态的时序图，图4的(A)示出D类驱动器Q4的输出，图4的(B)示出D类驱动器Q5的输出，图4的(C)示出这些驱动器的差动输出。图4的(D)示出与差动输出有关的共模(commonmode:共同模式)。
以下，使用图4对基于数字放大器Q1的三值的输出进行详细叙述。
如图4的(C)所示，当将通过D类驱动器Q4、Q5的差动输出而实现的三值分别表述为值“1”、值“0”以及值“-1”时，当与正极有关的D类驱动器Q4的输出为高电平、且与负极有关的D类驱动器Q5的输出为低电平时，进行值“1”的输出。另外，当D类驱动器Q4/Q5的输出为低电平/高电平时，进行值“-1”的输出，另外，当D类驱动器Q4/Q5的输出为低电平/低电平或者高电平/高电平时，进行值“0”的输出。另外，在电平为0时，电流不向负载流动，能够实现输出截止的状态。
此外，如图4的(D)所示，产生与D类驱动器Q4的输出与D类驱动器Q5的输出之和的1/2对应的共模噪声。
D类驱动器Q4、Q5的输出经由低通滤波器Q6、Q7并被差动输出至扬声器主体Q8的线圈(未图示)。伴随着对于线圈的差动输出，卷绕有线圈的线圈架进行驱动，支承于线圈架的振动板产生振动，将声音输出。
以上说明的输出三值的数字放大器Q1的显著特征之一为，与二值的数字放大器相比，能够进行更低耗电的动作。三值的数字放大器Q1还存在采用与二值的数字放大器相比，输出中所含有的量化噪声的等级较小、将扬声器与放大器直接连结的无滤波器的使用方法的情况。近年来，为了进一步提高数字放大器的特征即低耗电性能的技术的开发有所进步，三值的调制被认为是提高低消耗性能的有效方式之一。
另一方面，在将二值的输出电路组合而成的现有技术的三值的数字放大器Q1中，存在如下课题，即，输出中产生较大的共模噪声，因共模而引起的噪声辐射增大。
尤其是为了在车载环境等的对噪声有严格限制的环境下使用，存在如下课题，即，因用于抑制辐射噪声的滤波器、屏蔽件等而使得应对噪声的成本增加，从而要求实现不会产生由共模引起的噪声辐射的三值数字放大器。
详细而言，如图4的(D)所示，在现有技术中，将二值的驱动器组合而实现三值的输出，在各二值驱动器的输出中分别存在与理想的三值输出(均衡输出的三值)的差异，含有非常大的共模噪声。
图5及图6示出在现有技术的三值的数字放大器Q1中，使1kHz的正弦波再生时的音频信号频带附近的信号成分的波形与频谱的一例。
图5是假定了理想的驱动器的情况，图6是考虑了各驱动器的性能偏差的情况。
在图5及图6中，图5及图6的(A)示出正极的D类驱动器Q4的输出的波形，图5及图6的(B)示出负极的D类驱动器Q5的输出的波形，图5及图6的(C)示出各驱动器单体的输出(从低通滤波器通过之后)的波形，图5及图6的(D)示出与各驱动器的差动输出的波形以及共模噪声有关的波形。另外，图5及图6的(E)是示出驱动器单体的输出的频谱的图，图5及图6的(F)是示出与各驱动器的差动输出的频谱、以及共模噪声有关的频谱的图。
如图5及图6所示，当关注各驱动器的单体的驱动器输出时，可知含有非常大的共模噪声成分。另外，可知，共模噪声一直到音频频带都含有成分，难以实现基于滤波器的成分分离。因此，尤其是面向高功率的音频的应用、面向车载等的对噪声辐射有严格限制的环境的应用较难，在应用的情况下，伴随着将到达扬声器的连接电缆的屏蔽件、用于除去共模噪声的滤波器插入等的成本高的噪声应对。在现有技术中，原理上对于共模噪声的存在束手无策，通过驱动器性能的改善不能降低共模噪声。
如以上说明，将二值的输出电路组合而成的现有技术的三值的数字放大器Q1中存在如下课题，在输出中产生大的共模噪声，因共模而引起的噪声辐射增大。为了在车载环境等的对噪声有严格限制的环境下使用，存在如下问题，即，需要采取基于用于抑制辐射噪声的滤波器、屏蔽件等的噪声应对，会导致成本增加，从而提出如下课题，即，实现不会因共模而产生噪声辐射的三值的数字放大器。
根据以上说明，本实施方式所涉及的数字放大器1凭借以下结构并以如下方式进行动作，降低了由共模引起的噪声辐射。
图7是表示应用了本实施方式所涉及的数字放大器1的数字扬声器10的电路结构的图。
数字扬声器10具备扬声器主体11。扬声器主体11具备线圈架(未图示)、以及支承于该线圈架的振动板(未图示)，通过基于线圈架的驱动的振动板的振动而将声音输出。
本实施方式所涉及的数字扬声器10是与6个通道对应的扬声器，在线圈架设置有与各通道对应的6层的线圈C1～C6。线圈C1～C6例如在线圈架的周向上重叠设置而成为多层，另外，例如在线圈架的轴向上按每一层隔开间隔设置。
如图7所示，数字扬声器10构成为包括：过采样电路15；多值调制电路16；代码转换电路17(前段的电路)；数字放大器1，其按每个通道设置；以及低通滤波器19，其与各数字放大器1所具有的三值驱动器18a、18b对应设置。
过采样电路15基于来自音频装置等的音频信号的输入且以规定的采样周期而生成规定音调的声音信号，并将其输出至多值调制电路16。
多值调制电路16基于来自过采样电路15的输入而进行Δ∑调制、量化等的规定的信号处理，生成与6个通道相应的多值声音信号，并输出至代码转换电路17。
代码转换电路17基于从多值调制电路16输入的与6个通道相应的多值声音信号而生成与6个通道相应的表示三值的信号，并经由6个端口P1～P6而分别输出至按每个通道设置的6个数字放大器1。
代码转换电路17(前段的电路)安装有将多值的标量(scalar)输出分配于三值的并联输出的功能，适当地生成与6个通道相应的表示三值的信号并在适当的定时从各端口P1～P6输出，以使得最终线圈C1～C6分别适当地进行驱动。
如图7所示，数字放大器1分别具备与正极有关的三值驱动器18a(与正极有关的信号输出电路)、以及与负极有关的三值驱动器18b(与负极有关的信号输出电路)。
并且，将从代码转换电路17输出的表示三值的信号输入至与正极有关的三值驱动器18a并且分流、且通过反转电路20而使其反转(取反)，并输入至与负极有关的三值驱动器18b。
即，在相同定时将相互反转(相互取反)的表示三值的信号分别输入至与正极有关的三值驱动器18a、以及与负极有关的三值驱动器18b。
图8是示意性地表示与正极有关的三值驱动器18a的结构的图。图9是表示三值驱动器18a所具备的各开关(后述)的状态与该驱动器的输出的关系的图，图9的(A)通过电路图来表示上述关系，图9的(B)通过表来表示上述关系。
此外，虽然省略了图示，但与负极有关的三值驱动器18b的结构与三值驱动器18a的结构相同。
如图8所示，三值驱动器18a具备：电源，其具有3种电位(电源电压VH、VM、VL)的输出；3个开关SW1、SW2及SW3，它们与各电源连接；以及开关控制电路22(例如栅极驱动器)，其基于来自代码转换电路17的输入而驱动各开关SW1、SW2及SW3。
此处，电源电压VL<VM<VL，理想情况下，VM为VL与VH的中间电位，VM＝(VL+VH)/2。另外，作为具体的电源电压，能够将VH设为正的电源电压、将VL设为负的电源电压(VL＝-VH)、且将VM设为0V(GND)，或者将VL设为0V(GND)、且设为VM＝VH/2而仅使用正电源，能够根据用途而选择适当的电路结构。
三值驱动器18a通过由开关控制电路22对各开关SW1、SW2以及SW3的切换而执行三值信号的输出。
详细而言，如图9的(A)、图9的(B)所示，若所输入的表示三值的信号的取值能够为值“1”、值“-1”以及值“0”，则在输入为值“1”的情况下，仅将开关SW1接通而输出高电平的信号，在输入为值“-1”的情况下，仅将开关SW2接通而输出低电平的信号，在输入为值“0”的情况下，仅将开关SW3接通而输出中间电平的信号。若将所有开关断开，则输出处于高阻抗的状态。
图10是表示在对于三值驱动器18a所具备的开关控制电路22的输入与三值驱动器18a的输出的关系下，三值驱动器18a所具备的各开关SW1、SW2、SW3的动作的时序图。
在图8所示的电路结构下，当向开关控制电路22的输入显示为值“1”时，仅将开关SW1接通，由此从三值驱动器18a输出高电平的信号。另外，当向开关控制电路22的输入显示为值“-1”时，仅将开关SW2接通而输出低电平的信号。另外，当向开关控制电路22的输入显示为值“0”时，仅将开关SW3接通而输出中间电平的信号。
此处，在实际的电路中，能够实现的开关的响应时间有限。因此，为了避免2个开关同时接通而导致短路，在各开关SW1、SW2及SW3的切换时需要时间的余裕。因此，如图10所示，开关控制电路22在各开关SW1、SW2及SW3的切换时，经过所有开关处于断开的状态(输出为高阻抗的状态)的死区时间DT而后执行开关的切换。即，开关控制电路22对于输入的值“1”、“-1”以及“0”，仅将对应的1处位置的开关接通并将其它开关断开，由此能够实现三值的驱动状态，但在要使状态变化时，以从暂时历经将所有开关都断开的状态向接下来的状态转移的方式控制开关。
图11是更详细地表示与正极有关的三值驱动器18a的电路结构的图。此外，与负极有关的三值驱动器18b的电路结构与三值驱动器18a相同。
如图11所示，开关SW1由pMOS晶体管(以下，称为“FET1”。)构成。另外，开关SW2由nMOS晶体管(以下，称为“FET2”。)构成。
另外，开关SW3由与电源电压VM的电源连接的pMOS晶体管(以下，称为“FET3”。)、以及与该FET3连接的nMOS晶体管(以下，称为“FET4”。)构成。即，通过图2的(A)与图11的比较而明确可知，三值驱动器18a形成为在二值的D类驱动器中追加有用于驱动中间电平的FET3以及FET4的电路结构。
此处，三值驱动器18a的输出电压Vout在从电源电压VL至VH的范围内变化，有时变为VM<Vout，有时变为VM>Vout。因此，在两种情况下，都需要可靠地构成能够将开关SW3接通/断开的电压控制开关。据此，将pMOS晶体管的FET3与nMOS晶体管的FET4组合而构成开关SW3。即，在1个MOS晶体管中，仅凭单方的偏置条件无法实现截止状态，据此，将2个方向不同(正向偏置的方向不同)的MOS晶体管组合而构成开关SW3。由此，不管VM<Vout还是VM>Vout，都能够可靠地执行开关SW3的接通/断开。
图12是在对于开关控制电路22的输入与三值驱动器18a的输出的关系下示出FET1、FET2、FET3以及FET4的动作的时序图。
如图12所示，开关控制电路22在输入显示为值“1”的情况下，仅使FET1处于导通状态，由此输出高电平的信号。另外，开关控制电路22在输入显示为值“-1”的情况下，仅使FET2处于导通状态，由此输出低电平的信号。另外，开关控制电路22在输入显示为值“0”的情况下，以使FET3以及FET4处于导通状态的方式控制栅极电压。由此，输出中间电平的信号。
另外，如图12所示，在各MOS晶体管的切换时，设置使得所有MOS晶体管都处于截止的状态(高阻抗状态)的死区时间DT，由此，防止各MOS晶体管同时导通而使得直通电流流动。
此外，图11、图12示出由pMOS晶体管构成图8中的开关SW1，由nMOS晶体管构成开关SW2，且由pMOS晶体管和nMOS晶体管的组合构成开关SW3的情况下的电路结构的一例。然而，电路结构无需局限于此，只要是能够将图8的基本结构具体化的电路结构就能够任意地设计。
例如，也能够由在通常的二值驱动器中经常使用的、nMOS/nMOS的电路结构而构成开关SW1、SW2，还能够取代MOS晶体管而利用其它元件。若是能够达成作为双向开关的目的的电路，开关SW3的结构也无需局限于图11的例子。
并且，数字放大器1通过与正极有关的三值驱动器18a和与负极有关的三值驱动器18b的差动输出而实现三值的输出。
图13是在与三值驱动器18a、18b的差动输出的关系下示出这些驱动器各自的输出状态的时序图，图13的(A)示出三值驱动器18a的输出，图13的(B)示出三值驱动器18b的输出，图13的(C)示出这些驱动器的差动输出。图13的(D)示出与差动输出有关的共模。
以下，使用图13对基于数字放大器1的三值的输出进行详细叙述。
如图13的(A)以及图13的(B)所示，从三值驱动器18a、18b输出的三值信号形成为相互反转的关系。如使用图7说明的那样，这是通过如下结构而实现的，即，对与正极有关的三值驱动器18a以及与负极有关的三值驱动器18b分别在同一定时从代码转换电路17输入相互反转的表示三值的信号。
如图13的(A)、图13的(B)所示，与三值驱动器18a的输出同步地进行三值驱动器18b的输出。并且，在三值驱动器18a的输出为高电平的情况下，对应的三值驱动器18b的输出是高电平反转后的低电平，反之，在三值驱动器18a的输出为低电平的情况下，对应的三值驱动器18b的输出是低电平反转后的高电平。另外，在三值驱动器18a的输出为中间电平的情况下，三值驱动器18b的输出也是中间电平。
并且，如图13的(C)所示，若将通过三值驱动器18a、18b的差动输出而实现的三值分别表述为值“1”、值“0”以及值“-1”，则在与正极有关的三值驱动器18a的输出为高电平、且与对应的负极有关的三值驱动器18b的输出为低电平的情况下，进行值“1”的输出。另外，在与正极有关的三值驱动器18a的输出为低电平、且与对应的负极有关的三值驱动器18b的输出为高电平的情况下，进行值“-1”的输出。另外，在三值驱动器18a、18b的双方的输出为中间电平的情况下，进行值“0”的输出。
如上，在本实施方式中，与正极有关的三值驱动器18a(与正极有关的信号输出电路)以及与负极有关的三值驱动器18b(与负极有关的信号输出电路)分别进行相互反转的三值信号的输出，通过正极与负极的差动输出而实现三值的输出。
三值驱动器18a、18b的输出经由低通滤波器19而被差动输出至扬声器主体11的线圈。伴随着对于线圈的差动输出，卷绕有线圈的线圈架进行驱动，支承于线圈架的振动板产生振动，将声音输出。
并且，在本实施方式中，具备通过单体而能够输出三值的三值驱动器18a、18b，由此实现了抑制成为噪声辐射的原因的共模而不使之输出的三值输出的数字放大器1。即，实现了如下低消耗的三值输出的数字放大器，即，通过抑制噪声的产生的主要因素本身而削减屏蔽件等的噪声应对的成本，适合于针对辐射有严格限制的车载环境下的音频播放。
详细而言，如本实施方式所涉及的数字放大器1那样，在通过与正极有关的三值驱动器18a的输出、与相对于该输出反转的与负极有关的三值驱动器18b的输出的差动输出而实现三值的输出的结构的情况下，如图11的(D)所示，在理想的状态下，共模为0。由此，共模噪声得以抑制。
图14及图15示出了在本实施方式所涉及的数字放大器1中使1kHz的正弦波再生时的音频信号频带附近的信号成分的波形与频谱的一例。
图14是假定了理想的三值驱动器的情况，图15是考虑了各三值驱动器的性能偏差的情况。
在图14及图15中，图14及图15的(A)示出正极的三值驱动器18a的输出的波形，图14及图15的(B)示出负极的三值驱动器18b的输出的波形，图14及图15的(C)示出三值驱动器单体的输出(从低通滤波器通过之后)的波形，图14及图15的(D)示出与各三值驱动器的差动输出的波形、以及共模噪声有关的波形。另外，图14及图15的(E)是示出三值驱动器单体的输出的频谱的图，图14及图15的(F)是示出与各三值驱动器的差动输出的频谱、以及共模噪声有关的频谱的图。
如图14所示，根据本实施方式可知，原理上，各正极、负极的三值驱动器18a、18b中含有完整的音频信号，三值驱动器输出单体的S/N良好。能够理解，噪声成分被实施了噪声整形(noiseshaping)，在音频频带，该噪声成分的等级非常小。并且，在本实施方式所涉及的电路结构中，正极、负极的三值驱动器的输出构成相互反转的输出，因此，原理上，在全信号频带中共模变为“0”(除了直流分量)。由此，共模噪声得以抑制。
另外，如图15所示，现实中，因三值驱动器单体的失真、各三值驱动器的性能差异等而产生与理想的输出之间的差异，因此，共模噪声并未完全变为0。然而，通过输出中间电位而能够进行均衡的动作，由此，与现有技术相比，能够充分减小噪声等级。
例如，在三值的驱动电路中采用MOS晶体管的情况下，作为依赖于MOS晶体管的栅极的性能而使得共模噪声恶化的主要原因，能够想到因正负的脉冲振幅的差异、脉冲边沿的上升沿与下降沿的特性差异、死区时间DT而引起的噪声等，但是，均能够通过三值驱动器性能的改善而使其接近理想的三值驱动的波形，由此能够实现抑制共模的产生这样的改善。正确地供给电源电压VL、VM以及VH，实现高电平侧与低电平侧的MOS晶体管(FET1与FET2)的导通阻抗的差异的最小化、以及减小包括MOS晶体管、布线等在内的导通阻抗，由此能够实现以中间电平为中心的正与负的信号振幅的差异停留于较小差异的设计。对于脉冲边沿的上升沿与下降沿的特性差异、死区时间DT的影响，通过使用高速的装置等，能够减小对于脉冲波形的相对的影响度。
如以上说明，本实施方式所涉及的数字放大器1中，与正极有关的三值驱动器18a(与正极有关的信号输出电路)、以及与负极有关的三值驱动器18b(与负极有关的信号输出电路)分别进行相互反转的三值信号的输出，通过正极与负极的差动输出而执行三值的输出。
根据该结构，如上所述，与输出三值的数字放大器Q1相比，能够实现与共模有关的噪声的降低。
另外，本实施方式所涉及的数字放大器1从前段的电路即代码转换电路17将表示三值的信号输入至与正极有关的三值驱动器18b，并且，使该表示三值的信号分流、反转而后输入至与负极有关的三值驱动器18b。并且，三值驱动器18a、18b分别基于各自的输入而进行相互反转的三值信号的输出。
根据该结构，对于与正极、负极有关的三值驱动器18a、18b输出的三值信号，能够适当地设为相互反转的关系。
另外，在本实施方式所涉及的数字放大器1中，正极、负极的三值驱动器18a、18b分别具备：电源，其具有3种电位的输出；3个开关SW1、SW2及SW3，它们与各电源连接；以及开关控制电路22，其基于输入而驱动各开关SW1、SW2及SW3，通过由开关控制电路22对各开关SW1、SW2及SW3的切换而执行三值信号的输出。
据此，利用各电源的电位差，而能够适当地实现基于三值驱动器18a、18b的三值信号的输出。
此外，上述实施方式只是表示本发明的一个方式而已，在本发明的范围内能够任意地变形及应用。
本实施方式所涉及的数字放大器1能够广泛应用于车载扬声器、搭载于音频装置的扬声器、其它通用的扬声器等的数字扬声器。
附图标记说明
1数字放大器
10数字扬声器
17代码转换电路(前段的电路)
18a三值驱动器(与正极有关的信号输出电路)
18b三值驱动器(与负极有关的信号输出电路)
20反转电路
22开关控制电路
SW1、SW2、SW3开关

Claims (10)

1.一种数字放大器，其特征在于，
与正极有关的信号输出电路以及与负极有关的信号输出电路分别进行相互反转的三值信号的输出，
通过正极与负极的差动输出而执行三值的输出。
2.根据权利要求1所述的数字放大器，其特征在于，
从前段的电路将表示三值的信号输入至与所述正极有关的信号输出电路，并且，使该表示三值的信号分流、反转而后输入至与所述负极有关的信号输出电路，
与所述正极有关的信号输出电路以及与所述负极有关的信号输出电路分别基于各自的输入而进行相互反转的三值信号的输出。
3.根据权利要求2所述的数字放大器，其特征在于，
与所述正极有关的信号输出电路以及与所述负极有关的信号输出电路分别具备：
电源，其具有3种电位的输出；与各电源连接的3个开关；以及开关控制电路，其基于来自所述前段的电路的输入而驱动各所述开关，通过由所述开关控制电路对各所述开关的切换而执行三值信号的输出。
4.根据权利要求3所述的数字放大器，其特征在于，
设置有在由所述开关控制电路对3个所述开关的切换时，使得所述开关均断开的期间。
5.一种三值信号输出方法，其特征在于，
与正极有关的信号输出电路以及与负极有关的信号输出电路分别进行相互反转的信号输出，通过正极与负极的差动输出而执行三值的输出。
6.根据权利要求5所述的三值信号输出方法，其特征在于，
从前段的电路将表示三值的信号输入至与所述正极有关的信号输出电路，并且，使该表示三值的信号分流、反转而后输入至与所述负极有关的信号输出电路，
与所述正极有关的信号输出电路以及与所述负极有关的信号输出电路分别基于各自的输入而进行相互反转的三值信号的输出。
7.根据权利要求6所述的三值信号输出方法，其特征在于，
与所述正极有关的信号输出电路以及与所述负极有关的信号输出电路分别具备：
电源，其具有3种电位的输出；与各所述电源连接的3个开关；以及开关控制电路，其基于来自所述前段的电路的输入而驱动各所述开关，
通过由所述开关控制电路对各所述开关的驱动而进行三值信号的输出。
8.根据权利要求7所述的三值信号输出方法，其特征在于，
所述开关控制电路在3个所述开关的切换时，在使得所述开关均处于断开状态之后执行切换。
9.一种扬声器，其与多个通道对应，所述扬声器的特征在于，
按每个通道具有数字放大器，在该数字放大器中，与正极有关的信号输出电路以及与负极有关的信号输出电路分别进行相互反转的三值信号的输出，通过正极与负极的差动输出而执行三值的输出。
10.根据权利要求9所述的扬声器，其特征在于，
按每个通道具有线圈，
与1个通道对应的所述数字放大器所具有的与所述正极有关的信号输出电路的输出、以及与所述负极有关的信号输出电路的输出，差动输出至与该1个通道对应的所述线圈。
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