JP2000022460A - Audio power amplifier - Google Patents

Audio power amplifier

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JP2000022460A
JP2000022460A JP10184120A JP18412098A JP2000022460A JP 2000022460 A JP2000022460 A JP 2000022460A JP 10184120 A JP10184120 A JP 10184120A JP 18412098 A JP18412098 A JP 18412098A JP 2000022460 A JP2000022460 A JP 2000022460A
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JP
Japan
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power amplifier
input voltage
output
signal
switching signal
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Pending
Application number
JP10184120A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Maeda
正利 前田
Toshihiko Takanashi
寿彦 高梨
Ritsuji Takeshita
律司 竹下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a loss inside a device and to permit remarkable miniaturization by amplifying the input voltage of a power amplifier part in an AB class push-pull output system having an amplified frequency band sufficiently higher than an audible frequency band at high speed with the signal of a frequency higher than double audible frequency bands. SOLUTION: An amplitude detecting circuit 21 performs working processing to an input voltage Vin into fully rectified waveform VA. A switching signal VF is the rectangular clock signal of a frequency sufficiently higher than the frequency band of the input voltage Vin more than double. An amplitude modulating signal VM is superimposed on the input voltage Vin by an adder circuit 24 and a synthetic signal VP for amplifying the input voltage Vin at high speed with the switching signal is generated. A speaker SP is driven by the valid output of a waveform similar to the input voltage Vin but an output voltage Vout of the power amplifier part 1 is amplified at high speed by the switching signal VF. Thus, the period for the output voltage Vout to stay near an intermediate potential (Vcc/2 or Vee) is remarkably shortened.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオパワー
アンプ、さらにはAB級プッシュプル出力方式のオーデ
ィオパワーアンプに適用して有効な技術に関するもので
あって、たとえばカーオーディオ用パワーアンプ(車載
用パワーアンプ)に利用して有効な技術に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an audio power amplifier and, more particularly, to a technology effective when applied to an audio power amplifier of an AB class push-pull output system. Amplifier) that is effective for the technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】オーディオパワーアンプ、とくにカーオ
ーディオ用のパワーアンプでは高出力仕様に加えて装置
の小形化に対する要求が強い。
2. Description of the Related Art In audio power amplifiers, especially power amplifiers for car audio, there is a strong demand for downsizing of devices in addition to high output specifications.

【0003】そこで、従来においては、高出力化仕様に
ついてはAB級プッシュプル出力方式とBTL駆動方式
の採用により、装置の小型化については回路部分のIC
(半導体集積回路)化により、それぞれ対応してきた
(たとえば、ラジオ技術社発行「基礎トランジスタアン
プ設計法」24〜255ページ:AB級方式のオーディ
オ・パワーアンプを参照)。
[0003] Therefore, conventionally, an AB class push-pull output system and a BTL drive system have been adopted for a high output specification.
(Semiconductor integrated circuits), respectively (for example, see “Basic Transistor Amplifier Design Method” published by Radio Engineering Co., Ltd., pp. 24-255: Class AB Audio Power Amplifier).

【0004】図13は、AB級プッシュプル出力方式の
オーディオパワーアンプの概略構成を示す。
FIG. 13 shows a schematic configuration of an audio power amplifier of a class AB push-pull output system.

【0005】同図に示すパワーアンプでは、AB級プッ
シュプル出力段11をなすパワートランジスタ(npn
バイポーラトランジスタ)Q1,Q2と、このパワート
ランジスタQ1,Q2のバイアスおよび駆動を担う前段
ドライバ回路12とにより、パワーアンプ部1が構成さ
れている。
In the power amplifier shown in FIG. 1, a power transistor (npn) constituting a class AB push-pull output stage 11 is provided.
The power amplifier unit 1 is composed of bipolar transistors (Q1 and Q2) and a pre-stage driver circuit 12 for biasing and driving the power transistors Q1 and Q2.

【0006】出力段11のトランジスタQ1とQ2は正
電源電位Vccと負電源電位Veeの間で直列に接続さ
れ、その中間接続点(いわゆるノード)が出力として取
り出され、この出力(Vout)が外部負荷であるスピ
ーカSPに接続されるようになっている。
The transistors Q1 and Q2 of the output stage 11 are connected in series between a positive power supply potential Vcc and a negative power supply potential Vee, and an intermediate connection point (a so-called node) is taken out as an output, and this output (Vout) is externally supplied. The speaker SP is connected to a load.

【0007】正電源電位Vcc側のトランジスタQ1は
正電源電位Vccから出力電流(吐き出し電流)Isを
通電し、負電源電位Vee側のトランジスタQ2は負電
源電位Veeから出力電流(吸い込み電流)Idを通電
する。この2つのトランジスタQ1,Q2の通電動作を
入力電圧Vinに応じて相補的に線形制御することによ
り、その入力電圧Vinに応じた出力電圧Voutが生
成されてスピーカSPに印加される。
The transistor Q1 on the positive power supply potential Vcc side supplies an output current (sink current) Is from the positive power supply potential Vcc, and the transistor Q2 on the negative power supply potential Vee generates an output current (sink current) Id from the negative power supply potential Vee. Turn on electricity. The energizing operation of the two transistors Q1 and Q2 is complementarily linearly controlled according to the input voltage Vin, so that an output voltage Vout corresponding to the input voltage Vin is generated and applied to the speaker SP.

【0008】この場合、上記パワーアンプ部1は、図示
を省略する電圧負帰還により定電圧出力モードで動作さ
せられ、スピーカSPに流れる出力電流Ioの大小にか
かわらず、入力電圧Vinに対して一定の線形比例関係
にある電圧Voutを出力する。
In this case, the power amplifier section 1 is operated in a constant voltage output mode by voltage negative feedback (not shown), and is constant with respect to the input voltage Vin regardless of the magnitude of the output current Io flowing through the speaker SP. Are output in a linear proportional relationship.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
However, it has been clarified by the present inventors that the above-described technology has the following problems.

【0010】すなわち、上述したAB級出力方式のオー
ディオパワーアンプでは、出力段11の2つのトランジ
スタQ1,Q2の通電動作が相補的に線形制御されるこ
とにより、入力電圧Vinに応じた出力電圧Voutが
生成されるが、その出力電圧Voutと電源電圧Vcc
−0,0−Veeとの差分はトランジスタQ1,Q2に
て消費される。
That is, in the audio power amplifier of the class AB output system described above, the energizing operation of the two transistors Q1 and Q2 of the output stage 11 is linearly controlled in a complementary manner, so that the output voltage Vout according to the input voltage Vin. Is generated, the output voltage Vout and the power supply voltage Vcc
The difference from -0,0-Vee is consumed by transistors Q1 and Q2.

【0011】たとえば、図13において、出力電圧Vo
utが正負いずれかの電源電位VccまたはVee側に
振り切れる飽和状態では、トランジスタQ1またはQ2
のいずれかがカットオフ状態となることにより、トラン
ジスタQ1,Q2での内部損失はほぼゼロにすることが
できる。また、出力電圧Voutをゼロ(接地電位:G
ND)とする場合は、トランジスタQ1,Q2を共にカ
ットオフ状態にすることができるため、この場合もトラ
ンジスタQ1,Q2での内部損失をほぼゼロにすること
ができる。
For example, in FIG. 13, the output voltage Vo
In a saturated state where ut swings to the positive or negative power supply potential Vcc or Vee side, the transistor Q1 or Q2
Is cut off, the internal loss in the transistors Q1 and Q2 can be reduced to almost zero. Further, the output voltage Vout is reduced to zero (ground potential: G
In the case of (ND), both the transistors Q1 and Q2 can be cut off, and in this case also, the internal loss in the transistors Q1 and Q2 can be made substantially zero.

【0012】しかし、出力電圧Voutが電源電位Vc
cまたはVeeとゼロ電位(GND)のいずれからも離
れた中間電位(たとえばVcc/2またはVee/2付
近)となる場合は、その出力電圧Voutと電源電位V
ccまたはVeeとの間の差分(Vcc−Voutまた
はVout−Vee)がトランジスタQ1,Q2の内部
損失として消費されることになる。
However, the output voltage Vout is lower than the power supply potential Vc.
When the potential becomes an intermediate potential (for example, near Vcc / 2 or Vee / 2) apart from c or Vee and zero potential (GND), its output voltage Vout and power supply potential V
The difference between Vcc and Vee (Vcc-Vout or Vout-Vee) is consumed as the internal loss of transistors Q1 and Q2.

【0013】図14は、AB級パワーアンプの出力電圧
(V)と内部損失(W)の関係をグラフで示したもので
あるが、同図に示すように、パワーアンプの内部損失
(W)は出力電圧VoutがVcc/2またはVee/
2となるところで最大(Wmax)となる。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the output voltage (V) and the internal loss (W) of the class AB power amplifier. As shown in FIG. 14, the internal loss (W) of the power amplifier is shown. Means that the output voltage Vout is Vcc / 2 or Vee /
It becomes maximum (Wmax) where it becomes 2.

【0014】この内部損失は最終的に発熱として現れ
る。したがって、この種のオーディオパワーアンプで
は、その内部損失による発熱を逃すための放熱対策が不
可欠である。この放熱を円滑に行わせるためには、十分
な吸熱容積と放熱面積を持つ大型のヒートシンクが必要
となるが、このヒートシンクが、装置としてのオーディ
オパワーアンプの小型化を阻んできた。とくに、最近の
IC化されたオーディオパワーアンプでは、装置の大部
分がヒートシンクで占められるほどになっている。した
がって、装置の小型化をはかる上で、ヒートシンクの小
型化は不可欠である。
This internal loss finally appears as heat generation. Therefore, in this type of audio power amplifier, it is indispensable to take measures to dissipate heat generated by internal loss. In order to smoothly perform the heat radiation, a large heat sink having a sufficient heat absorption volume and heat radiation area is required, but this heat sink has prevented the audio power amplifier as a device from being downsized. In particular, in recent audio power amplifiers in the form of ICs, heat sinks occupy most of the devices. Therefore, miniaturization of the heat sink is indispensable for miniaturization of the device.

【0015】しかし、ヒートシンクの放熱性能はそのサ
イズに大きく依存し、その小型化はそのまま放熱性能の
低下となる。放熱性能が確保できなければ内部損失を減
らすしかないが、内部損失を減らすためにはパワーアン
プの出力定格を大幅に縮小しなければならなくなるとい
う背反が生じる。
However, the heat radiation performance of the heat sink greatly depends on its size, and its miniaturization directly lowers the heat radiation performance. If the heat radiation performance cannot be secured, the only way to reduce the internal loss is to reduce the internal loss. However, in order to reduce the internal loss, the output rating of the power amplifier must be greatly reduced.

【0016】他方、ヒートシンクを小型化する方法とし
て、たとえば送風ファンやペルチェ素子などの能動的な
冷却手段の併用が考えられるが、この場合は、冷却のた
めの電力消費が新たに必要となることに加えて、その冷
却手段の電力消費に伴う発熱の処理対策も新たに必要に
なるなど、根本的な解決には到らない。
On the other hand, as a method of reducing the size of the heat sink, it is conceivable to use active cooling means such as a blower fan or a Peltier element, but in this case, power consumption for cooling is newly required. In addition, there is no need for a new measure to deal with the heat generated by the power consumption of the cooling means.

【0017】以上のように、上述した従来のオーディオ
パワーアンプでは、パワーアンプ部での内部損失が装置
の小型化をはかる上で大きな阻害要因となっていた。
As described above, in the above-described conventional audio power amplifier, the internal loss in the power amplifier section has been a great obstacle to downsizing the device.

【0018】本発明の目的は、それほど大きな出力低下
を招くことなく、オーディオパワーアンプの内部損失を
低減させて装置の大幅な小型化を可能にする、という技
術を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a technique capable of reducing the internal loss of an audio power amplifier and significantly reducing the size of the device without causing a significant decrease in output.

【0019】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
The above and other objects and features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0021】すなわち、第1の手段は、可聴周波数帯域
よりも十分に高い増幅周波数帯域を有するAB級プッシ
ュプル出力方式のパワーアンプ部と、このパワーアンプ
部の増幅周波数帯域内であって可聴周波数帯域の2倍以
上の周波数のスイッチング信号で上記パワーアンプ部の
入力電圧を高速振幅させる信号処理手段とを備えるとい
うものである(第1発明)。
That is, the first means is a class AB push-pull output type power amplifier having an amplification frequency band sufficiently higher than the audio frequency band, and an audio frequency within the amplification frequency band of the power amplifier. Signal processing means for causing the input voltage of the power amplifier to swing at high speed with a switching signal having a frequency twice or more the bandwidth (first invention).

【0022】第2の手段は、矩形波状のスイッチング信
号でパワーアンプ部の入力電圧を高速振幅させる信号処
理手段とを備えるというものである(第2発明)。
The second means is provided with a signal processing means for causing the input voltage of the power amplifier to oscillate at a high speed with a rectangular-wave-like switching signal (second invention).

【0023】第3の手段は、正弦波状のスイッチング信
号でパワーアンプ部の入力電圧を高速振幅させる信号処
理手段とを備えるというものである(第3発明)。
The third means is provided with a signal processing means for causing the input voltage of the power amplifier to oscillate at a high speed with a sine wave switching signal (third invention).

【0024】第4の手段は、パワーアンプ部の出力電圧
が電源電位と基準電位の中間点に近づくほど高速振幅の
幅が大きくなるような可変制御を行う信号処理手段を備
えるというものである(第4発明)。
The fourth means is provided with a signal processing means for performing variable control such that the width of the high-speed amplitude increases as the output voltage of the power amplifier unit approaches the midpoint between the power supply potential and the reference potential ( 4th invention).

【0025】第5の手段は、パワーアンプ部の出力電圧
がそのダイナミックレンジの両端に近づくほど高速振幅
の幅が小さくなるような可変制御を行う信号処理手段を
備えるというものである(第5発明)。
The fifth means is provided with signal processing means for performing variable control such that the width of the high-speed amplitude becomes smaller as the output voltage of the power amplifier section approaches both ends of the dynamic range (the fifth invention). ).

【0026】上述した手段によれば、AB級オーディオ
パワーアンプがその出力動作に伴って生じる内部損失の
最大値を大幅に低減させることができ、したがってその
内部損失による発熱も大幅に低減させることができる。
According to the above-described means, the maximum value of the internal loss caused by the output operation of the class AB audio power amplifier can be greatly reduced, and the heat generation due to the internal loss can also be greatly reduced. it can.

【0027】これにより、それほど大きな出力低下を招
くことなく、オーディオパワーアンプの内部損失を低減
させて装置の大幅な小型化を可能にする、という目的が
達成される。
As a result, the object of reducing the internal loss of the audio power amplifier and enabling a significant reduction in the size of the device can be achieved without causing a significant reduction in output.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様を
図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。
In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

【0030】図1は本発明の技術が適用されたオーディ
オパワーアンプの第1の実施態様を示す。
FIG. 1 shows a first embodiment of an audio power amplifier to which the technique of the present invention is applied.

【0031】同図に示すオーディオパワーアンプは、パ
ワー増幅の主要部をなすパワーアンプ部1に加えて、こ
のパワーアンプ部1の増幅周波数帯域内であって可聴周
波数帯域の2倍以上の周波数のスイッチング信号VFで
上記パワーアンプ部1の入力電圧Vinを高速振幅させ
る信号処理回路2が設けられている。
The audio power amplifier shown in FIG. 1 has a power amplifier 1 which is a main part of power amplification, and has a frequency within the amplification frequency band of the power amplifier 1 and more than twice the audible frequency band. There is provided a signal processing circuit 2 for causing the input voltage Vin of the power amplifier section 1 to have a high-speed amplitude with the switching signal VF.

【0032】パワーアンプ部1は出力段11と前段ドラ
イバ回路12により構成されている。出力段11は、正
電源電位Vccと負電源電位Veeの間で直列に接続さ
れた第1および第2のnpnパワーバイポーラトランジ
スタQ1,Q2によるシングルエンド型プッシュプル回
路により構成されている。
The power amplifier 1 comprises an output stage 11 and a preceding driver circuit 12. The output stage 11 includes a single-ended push-pull circuit including first and second npn power bipolar transistors Q1 and Q2 connected in series between a positive power supply potential Vcc and a negative power supply potential Vee.

【0033】このパワーアンプ部1の出力電圧Vout
は、上記トランジスタQ1,Q2のノード(中間接続
点)から取り出され、負荷であるスピーカSPに印加さ
れるようになっている。この出力電圧Voutの印加に
より、スピーカSPには、トランジスタQ1および/ま
たはQ2を経て通電される駆動電流Io(Io=Is−
Id)が流れる。
The output voltage Vout of the power amplifier 1
Is extracted from a node (intermediate connection point) of the transistors Q1 and Q2, and is applied to a speaker SP as a load. By applying the output voltage Vout, a drive current Io (Io = Is−) applied to the speaker SP through the transistor Q1 and / or Q2.
Id) flows.

【0034】前段ドライバ回路12は、出力段11のト
ランジスタQ1,Q2をAB級動作させるようなバイア
スおよび駆動回路を有する。このパワーアンプ部1は、
可聴周波数帯域(〜約20kHz)よりも十分に高い周
波数帯域(40kHz〜)を有するように構成されてい
るが、この程度の周波数特性は通常のトランジスタ(I
C化されたものを含む)を使った回路で容易に得ること
ができる。
The pre-stage driver circuit 12 has a bias and drive circuit for operating the transistors Q1 and Q2 of the output stage 11 in class AB operation. This power amplifier section 1
Although it is configured to have a frequency band (40 kHz or more) sufficiently higher than the audible frequency band (about 20 kHz), the frequency characteristics of this level are equal to those of a normal transistor (I
(Including those converted into C) can be easily obtained.

【0035】信号処理回路2は、可聴周波数帯域の2倍
以上の周波数のスイッチング信号VFを発生する発振回
路22、オーディオパワーアンプの入力電圧Vinの絶
対値を線形検出(全波検波)する振幅検波回路21、上
記スイッチング信号VFを上記振幅検波回路21の出力
信号VAに応じた利得で伝達するVCA(可変利得アン
プ)23、およびこのVCA23の出力VMを上記入力
電圧Vinに加算重畳させる加算回路24により構成さ
れている。
The signal processing circuit 2 includes an oscillation circuit 22 for generating a switching signal VF having a frequency of twice or more the audible frequency band, and an amplitude detection for linearly detecting (full-wave detection) the absolute value of the input voltage Vin of the audio power amplifier. A circuit 21, a VCA (variable gain amplifier) 23 for transmitting the switching signal VF with a gain corresponding to the output signal VA of the amplitude detection circuit 21, and an addition circuit 24 for adding and superimposing the output VM of the VCA 23 on the input voltage Vin. It consists of.

【0036】スイッチング信号VFとして、この実施態
様ではデューティ50%の矩形波が使用されている。こ
のスイッチング信号VFの周波数を可聴周波数の2倍以
上とするのは、このスイッチング信号VFの周波数を中
心にして生じる側波帯が可聴周波数帯域に被らないよう
にするためである。
In this embodiment, a rectangular wave having a duty of 50% is used as the switching signal VF. The frequency of the switching signal VF is set to be twice or more the audio frequency in order to prevent a sideband generated around the frequency of the switching signal VF from covering the audio frequency band.

【0037】次に、動作について説明する。Next, the operation will be described.

【0038】図2は、図1に示したパワーアンプの要部
における動作波形チャートを示す。図1および図2にお
いて、まず、入力信号Vinは、振幅検波回路21によ
り、その絶対値が線形検出されて全波整流波形(VA)
に加工処理される。スイッチング信号VFは、上記入力
信号Vinの周波数帯域に対して十分に高い(2倍以
上)周波数の矩形クロック信号であって、VCA23に
より、上記振幅検波回路21の出力信号VAを包絡線と
するような振幅変調がかけられる。この振幅変調信号V
Mを加算回路24にて上記入力信号Vinに重畳させる
ことにより、その入力信号Vinを上記スイッチング信
号VFで高速振幅させた合成信号VPを生成することが
できる。この合成信号VPがパワーアンプ部1に入力さ
れてパワー増幅される。
FIG. 2 shows an operation waveform chart of a main part of the power amplifier shown in FIG. 1 and 2, first, an absolute value of an input signal Vin is linearly detected by an amplitude detection circuit 21 to obtain a full-wave rectified waveform (VA).
Is processed. The switching signal VF is a rectangular clock signal having a frequency sufficiently higher (twice or more) than the frequency band of the input signal Vin, and the output signal VA of the amplitude detection circuit 21 is set as an envelope by the VCA 23. Amplitude modulation is applied. This amplitude modulation signal V
By superimposing M on the input signal Vin by the adder circuit 24, it is possible to generate a composite signal VP in which the input signal Vin is made to have a high-speed amplitude by the switching signal VF. The synthesized signal VP is input to the power amplifier 1 and power-amplified.

【0039】これにより、パワーアンプ部1の出力電圧
Voutには、その入力電圧VPと同じく、上記スイッ
チング信号VFによる高速振幅波形がそのまま現れる
が、負荷であるスピーカSPは、その出力電圧Vout
の時間平均分に相当する有効出力電圧で駆動される。こ
の有効出力電圧の波形は、上記スイッチング信号VFに
よる高速振幅変化分がスピーカSPの応答特性などによ
る時間平均化により相殺された波形であって、元の入力
電圧Vinの波形に相似対応する。
As a result, the output voltage Vout of the power amplifier unit 1 has the high-speed amplitude waveform due to the switching signal VF as it is like the input voltage VP, but the speaker SP as the load has the output voltage Vout.
Is driven with an effective output voltage corresponding to the time average of the above. The waveform of the effective output voltage is a waveform in which the high-speed amplitude change due to the switching signal VF has been canceled out by time averaging due to the response characteristics of the speaker SP, and corresponds to the waveform of the original input voltage Vin.

【0040】ここで注目すべきことは、スピーカSPは
入力電圧Vinと相似波形の有効出力で駆動されるが、
パワーアンプ部1の出力電圧Voutは上記スイッチン
グ信号VFで高速振幅させられることである。これによ
り、その出力電圧Voutが中間電位(Vcc/2また
はVee/2)付近に滞在する期間は大幅に短くなる。
この中間電位(Vcc/2またはVee/2)は、前述
したように、パワーアンプ部1の内部損失が最大(Wm
ax)となるところであるが、上記出力電圧Vout
は、その内部損失が最大となる期間が最短となるような
波形で推移する。これにより、パワーアンプ部1での内
部損失が大幅に低減されるようになる。
It should be noted here that the speaker SP is driven by an effective output having a waveform similar to the input voltage Vin.
The output voltage Vout of the power amplifier unit 1 is caused to have a high-speed amplitude by the switching signal VF. As a result, the period during which the output voltage Vout stays near the intermediate potential (Vcc / 2 or Vee / 2) is significantly reduced.
As described above, this intermediate potential (Vcc / 2 or Vee / 2) has the maximum internal loss of the power amplifier unit 1 (Wm / 2).
ax), but the output voltage Vout
Changes in a waveform such that the period during which the internal loss is maximum is the shortest. Thereby, the internal loss in the power amplifier unit 1 is greatly reduced.

【0041】図3は、上述したオーディオパワーアンプ
の有効出力電圧(V)と内部損失(W)の関係をグラフ
で示す。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the effective output voltage (V) of the above-described audio power amplifier and the internal loss (W).

【0042】この場合の有効出力電圧Vmoutは、上
述したように、スイッチング信号VFによって高速振幅
変化させられる出力電圧Voutと実質的に同じ負荷駆
動パワーを有する。
In this case, the effective output voltage Vmout has substantially the same load driving power as the output voltage Vout whose amplitude is changed at a high speed by the switching signal VF, as described above.

【0043】出力電圧Voutがそのまま有効出力電圧
Vmoutとなる従来のパワーアンプでは、同図(A)
に示すように、その有効出力電圧Vmout(=Vou
t)が中間電位(Vcc/2およびVee/2)となる
ときに内部損失が最大ピークとなる。
In the conventional power amplifier in which the output voltage Vout becomes the effective output voltage Vmout as it is, FIG.
, The effective output voltage Vmout (= Vou)
When t) becomes the intermediate potential (Vcc / 2 and Vee / 2), the internal loss reaches the maximum peak.

【0044】しかし、上述した本発明のパワーアンプで
は、同図(B)に示すように、パワーアンプの出力電圧
Voutが内部損失の大きな中間電位に滞在する期間が
短くなることにより、有効出力電圧Vmoutが中間電
位Vcc/2またはVee/2となる付近ではむしろ損
失が低下し、理論的にはほぼゼロにまで低下する。少な
くとも、中間電位Vcc/2またはVee/2にて最大
となる内部損失のピークは解消される。
However, in the above-described power amplifier of the present invention, as shown in FIG. 3B, the period during which the output voltage Vout of the power amplifier stays at the intermediate potential where internal loss is large is shortened, so that the effective output voltage is reduced. In the vicinity of the point where Vmout becomes the intermediate potential Vcc / 2 or Vee / 2, the loss decreases rather, and theoretically drops to almost zero. At least, the peak of the internal loss which is maximum at the intermediate potential Vcc / 2 or Vee / 2 is eliminated.

【0045】これにより、AB級オーディオパワーアン
プがその出力動作に伴って生じる内部損失を大幅に低減
させることができる。これに伴い、その内部損失による
発熱も大幅に低減させてることができる。この発熱低減
により放熱設計が容易となって大型のヒートシンクが不
要になる。これにより、それほど大きな出力低下を招く
ことなく、オーディオパワーアンプの内部損失を低減さ
せて装置を大幅に小型化することができる。
As a result, it is possible to greatly reduce the internal loss caused by the output operation of the class AB audio power amplifier. Accordingly, heat generation due to the internal loss can be significantly reduced. Due to this reduction in heat generation, heat radiation design becomes easy, and a large heat sink becomes unnecessary. As a result, the internal loss of the audio power amplifier can be reduced and the size of the device can be significantly reduced without causing a significant decrease in output.

【0046】上述した実施態様では、矩形波状のスイッ
チング信号VFでパワーアンプ部1の入力電圧Vinを
高速振幅させる構成としたが、正弦波状のスイッチング
信号でパワーアンプ部の入力電圧Vinを高速振幅させ
る構成であってもよい。
In the embodiment described above, the input voltage Vin of the power amplifier 1 is made to have a high-speed amplitude by the rectangular-wave switching signal VF. However, the input voltage Vin of the power amplifier is made to have a high-speed amplitude by the sine-wave switching signal. It may be a configuration.

【0047】この場合、図3の(C)に示すように、有
効出力電圧Vmoutが中間電位Vcc/2またはVe
e/2となる付近での内部損失の低減効果は若干低下す
るが、それでも、その内部損失の最大ピークを大きく崩
す効果は十分にあり、少なくとも、(A)に示す従来の
場合に比べれば、内部損失の大幅な低減効果を得ること
ができる。
In this case, as shown in FIG. 3C, the effective output voltage Vmout is changed to the intermediate potential Vcc / 2 or Ve.
Although the effect of reducing the internal loss near e / 2 is slightly reduced, the effect of significantly breaking the maximum peak of the internal loss is sufficient, and at least compared to the conventional case shown in FIG. A significant effect of reducing internal loss can be obtained.

【0048】さらに、正弦波状のスイッチング信号は理
論的に高調波を伴わず、これにより高調波による広帯域
ノイズの発生を抑えることができるという利点も得られ
る。
Further, the sine-wave-like switching signal does not theoretically involve harmonics, thereby providing an advantage that generation of broadband noise due to harmonics can be suppressed.

【0049】図4は本発明の第2の実施態様によるオー
ディオパワーアンプの要部を示す。同図に示すパワーア
ンプは、入力信号Vinを正相と逆相に位相分割するバ
ッファ回路13と、負荷であるスピーカSPをBTL駆
動する第1および第2のパワーアンプ部1A,1Bとに
加えて、パワーアンプ部1A,1Bの増幅周波数帯域内
であって可聴周波数帯域の2倍以上の周波数のスイッチ
ング信号VFで上記パワーアンプ部1の入力電圧Vin
を高速振幅させる信号処理回路2が設けられている。
FIG. 4 shows a main part of an audio power amplifier according to a second embodiment of the present invention. The power amplifier shown in FIG. 1 includes a buffer circuit 13 that divides an input signal Vin into a positive phase and a negative phase, and first and second power amplifier units 1A and 1B that drive a speaker SP, which is a load, by BTL. The input voltage Vin of the power amplifier unit 1 is supplied by a switching signal VF having a frequency within the amplification frequency band of the power amplifier units 1A and 1B and more than twice the audible frequency band.
Is provided at a high speed.

【0050】ここで使用する信号処理回路2は、振幅検
波回路21、発振回路22、VCA23、第1および第
2の加算回路24A,24B、レベル検出回路25、減
算回路26により構成されている。
The signal processing circuit 2 used here comprises an amplitude detection circuit 21, an oscillation circuit 22, a VCA 23, first and second addition circuits 24A and 24B, a level detection circuit 25, and a subtraction circuit 26.

【0051】振幅検波回路21は、オーディオパワーア
ンプの入力電圧Vinの絶対値を線形検出する。発振回
路22は、可聴周波数帯域の2倍以上の周波数のスイッ
チング信号VFを発生する。VCA23は、上記スイッ
チング信号VFを上記振幅検波回路21の出力信号VA
に応じた利得で伝達する。加算回路24A,24Bはそ
れぞれ、VCA23の出力VMを入力電圧+Vin,−
Vinに加算重畳させる。レベル検出回路25は一定し
きい値Vh以上の電圧を線形検出する回路であって、上
記入力電圧Vinの絶対値波形(VA)から一定しきい
値Vh以上の電圧波形(VE)を切り出す。
The amplitude detection circuit 21 linearly detects the absolute value of the input voltage Vin of the audio power amplifier. The oscillating circuit 22 generates a switching signal VF having a frequency of twice or more the audible frequency band. The VCA 23 converts the switching signal VF into an output signal VA of the amplitude detection circuit 21.
Is transmitted with a gain according to. The adders 24A and 24B respectively output the output VM of the VCA 23 to the input voltages + Vin and -Vin.
It is superimposed on Vin. The level detection circuit 25 is a circuit that linearly detects a voltage equal to or higher than a predetermined threshold Vh, and cuts out a voltage waveform (VE) equal to or higher than the predetermined threshold Vh from the absolute value waveform (VA) of the input voltage Vin.

【0052】図5は、図4のアンプで使用される検出回
路(21,25)の特性を示す。
FIG. 5 shows the characteristics of the detection circuits (21, 25) used in the amplifier of FIG.

【0053】同図において、(A)は振幅検波回路21
の入出力特性を示したものであって、入力電圧の絶対値
に線形比例する電圧を出力する。(B)はレベル検出回
路25の入出力特性を示したものであって、入力電圧が
あらかじめ設定されたしきい値Vhを越えた場合に、そ
のしきい値Vh以上の入力電圧に線形比例する電圧を出
力する。
In the figure, (A) shows an amplitude detection circuit 21.
And outputs a voltage linearly proportional to the absolute value of the input voltage. (B) shows the input / output characteristics of the level detection circuit 25. When the input voltage exceeds a predetermined threshold value Vh, the input voltage is linearly proportional to the input voltage not less than the threshold value Vh. Output voltage.

【0054】この場合、上記しきい値Vhは、パワーア
ンプ部1A,1Bの出力電圧VoutがVcc/2また
はVee/2の中間電位となるような入力電圧に相当す
るように設定されている。
In this case, the threshold value Vh is set so as to correspond to an input voltage at which the output voltage Vout of the power amplifier units 1A and 1B becomes an intermediate potential of Vcc / 2 or Vee / 2.

【0055】図6は、図4および図5にて示した回路の
要部における動作波形チャートを示す。
FIG. 6 shows an operation waveform chart of a main part of the circuit shown in FIGS.

【0056】図4〜図6において、まず、振幅検波回路
21により、入力信号Vinの絶対値波形いわゆる全波
整流波形(VA)が検出される。これとともに、レベル
検出回路25により、上記入力信号Vinから一定のし
きい値Vh以上の電圧波形(VE)が線形検出される。
4 to 6, first, the amplitude detection circuit 21 detects an absolute value waveform of the input signal Vin, that is, a so-called full-wave rectified waveform (VA). At the same time, the level detection circuit 25 linearly detects a voltage waveform (VE) that is equal to or greater than a predetermined threshold value Vh from the input signal Vin.

【0057】この振幅検波回路21の出力信号VAとレ
ベル検出回路25の出力信号VEを減算回路26にて減
算合成(VA−VE)すると、入力信号Vinが基準電
位0(GND)に対してプラス側の中間電位(+Vh)
になったとき、またはマイナス側の中間電位(−Vh)
になったときに、最大電圧をとるようなレベル検出出力
信号VHが得られる。
When the output signal VA of the amplitude detection circuit 21 and the output signal VE of the level detection circuit 25 are subtracted and synthesized (VA-VE) by the subtraction circuit 26, the input signal Vin is positive with respect to the reference potential 0 (GND). Side intermediate potential (+ Vh)
, Or the negative potential (-Vh)
, A level detection output signal VH that takes the maximum voltage is obtained.

【0058】このレベル検出出力信号VHでVCA23
の伝達利得を可変制御させることにより、スイッチング
信号VFは、パワーアンプ部1A,1Bの出力電圧Vo
utが中間電位(Vcc/2またはVee/2)となる
ときに最大振幅となるように振幅変調される(VM)。
With this level detection output signal VH, VCA 23
The switching signal VF is variably controlled so that the switching signal VF becomes the output voltage Vo of the power amplifier units 1A and 1B.
When ut becomes the intermediate potential (Vcc / 2 or Vee / 2), the amplitude is modulated (VM) so as to have the maximum amplitude.

【0059】この振幅変調信号VMは、加算回路24
A,24Bにてそれぞれ、バッファ回路13の位相分割
出力(+Vin,−Vin)に加算重畳される。そし
て、この加算重畳された合成信号+VP,−VPがパワ
ーアンプ部1A,1Bにてそれぞれにパワー増幅されて
スピーカSPに印加される。
The amplitude modulation signal VM is supplied to an adder 24
A and 24B add and superimpose on the phase division output (+ Vin, -Vin) of the buffer circuit 13, respectively. Then, the added and superimposed synthesized signals + VP and -VP are power-amplified by the power amplifiers 1A and 1B, respectively, and applied to the speaker SP.

【0060】これにより、パワーアンプ部1A,1Bの
出力電圧+Vout,−Voutは入力電圧Vinに対
して次のように推移するようになる。
As a result, the output voltages + Vout, -Vout of the power amplifier sections 1A, 1B change as follows with respect to the input voltage Vin.

【0061】まず、パワーアンプ部1A,1Bの出力電
圧+Vout,−Voutはスイッチング信号VFによ
って高速振幅させられるが、この高速振幅の幅は、パワ
ーアンプ部1A,1Bの有効出力電圧Vmoutが、そ
のパワーアンプ部1A,1Bの最大内部損失点(Vcc
/2またはVee/2)に近づくほど拡大する。これに
より、出力電圧Voutが中間電位(Vcc/2または
Vee/2)付近に滞在する期間が大幅に短くなって、
パワーアンプ部1A,1Bでの内部損失が大幅に低減さ
れる。
First, the output voltages + Vout and -Vout of the power amplifiers 1A and 1B are made to have a high-speed amplitude by the switching signal VF. The width of the high-speed amplitude is determined by the effective output voltage Vmout of the power amplifiers 1A and 1B. Maximum internal loss point (Vcc) of power amplifier sections 1A and 1B
/ 2 or Vee / 2). As a result, the period during which the output voltage Vout stays near the intermediate potential (Vcc / 2 or Vee / 2) is significantly reduced,
The internal loss in the power amplifier units 1A and 1B is greatly reduced.

【0062】これと同時に、パワーアンプ部1A,2B
の有効出力電圧Vmoutが、そのパワーアンプ部1
A,1Bの出力ダイナミックレンジの両端(Vcc側ま
たはVee側)に近づくほど、上記高速振幅の幅が小さ
くなる。これにより、パワーアンプ部1A,1Bの有効
出力電圧Vmoutをパワーアンプ部1A,1Bの出力
ダイナミックレンジいっぱいにまで拡大することができ
るようになる。つまり、パワーアンプ部1A,1Bの内
部損失を低く抑えながら、その有効出力を増大させるこ
とができる。
At the same time, the power amplifier units 1A, 2B
Is effective output voltage Vmout of the power amplifier 1
The width of the high-speed amplitude becomes smaller as it approaches both ends (Vcc side or Vee side) of the output dynamic ranges of A and 1B. Thus, the effective output voltage Vmout of the power amplifier units 1A and 1B can be expanded to the full output dynamic range of the power amplifier units 1A and 1B. That is, the effective output can be increased while the internal loss of the power amplifier units 1A and 1B is kept low.

【0063】図7は小振幅出力時の出力電圧波形と内部
損失の関係を示す。
FIG. 7 shows the relationship between the output voltage waveform at the time of small amplitude output and the internal loss.

【0064】同図において、まず、従来のAB級オーデ
ィオパワーアンプの内部損失Pd1(W)は、負荷(ス
ピーカ)のインピーダンスをRLとすると、次式(1)
で求められる。
In the figure, first, the internal loss Pd1 (W) of the conventional class AB audio power amplifier is given by the following equation (1) when the impedance of the load (speaker) is RL.
Is required.

【0065】 Pd1(W)=アンプ残り電圧(V)×出力電流(A) =(Vcc−x1)×x1/RL ・・・(1) 次に、本発明のAB級オーディオパワーアンプでの内部
損失Pd2(W)は、上記スイッチング信号VFがデュ
ーティ比50%の矩形波だとすると、出力電圧が2x1
(V)と0(V)を同時間ずつ交互に繰り返すことか
ら、次のようになる。
Pd1 (W) = amplifier remaining voltage (V) × output current (A) = (Vcc−x1) × x1 / RL (1) Next, the inside of the class AB audio power amplifier of the present invention. If the switching signal VF is a rectangular wave with a duty ratio of 50%, the output voltage is 2 × 1
Since (V) and 0 (V) are alternately repeated for the same time, the following is obtained.

【0066】Pd2(W)=出力電圧2x1時の内部損失
/2+出力電圧0時の内部損失/2 ここで、出力電圧2x1時の内部損失は(Vcc−2x
1)×2x1/RL、出力電圧0時の内部損失は(Vc
c−0)×0/RLだから、内部損失Pd2(W)は、
次式(2)で与えられる。
Pd2 (W) = Internal loss at output voltage 2 × 1/2 + Internal loss at output voltage 0/2 Here, the internal loss at output voltage 2 × 1 is (Vcc−2x
1) × 2 × 1 / RL, the internal loss when the output voltage is 0 is (Vc
c−0) × 0 / RL, the internal loss Pd2 (W) is
It is given by the following equation (2).

【0067】 Pd2(W)=(Vcc−2x1)×2x1/2RL ・・・(2) 図8は大振幅出力時の出力電圧波形と内部損失の関係を
示す。
Pd 2 (W) = (Vcc−2 × 1) × 2 × 1/2 RL (2) FIG. 8 shows the relationship between the output voltage waveform at the time of large amplitude output and the internal loss.

【0068】同図において、まず、従来のAB級オーデ
ィオパワーアンプの内部損失Pd1(W)は、上述した
小振幅時の場合と同じく、上記式(1)で与えられる。
In the figure, first, the internal loss Pd1 (W) of the conventional class AB audio power amplifier is given by the above equation (1) as in the case of the small amplitude described above.

【0069】本発明のAB級オーディオパワーアンプの
内部損失Pd3(W)は、上記スイッチング信号VFが
デューティ比50%の矩形波だとすると、出力電圧が2
x2−Vcc(V)とVcc(V)を同時間ずつ交互に
繰り返すことから、次のようになる。
The internal loss Pd3 (W) of the class AB audio power amplifier of the present invention is such that the output voltage is 2 when the switching signal VF is a rectangular wave having a duty ratio of 50%.
Since x2-Vcc (V) and Vcc (V) are alternately repeated for the same time, the following is obtained.

【0070】Pd3(W)=2x2−Vcc時の内部損失
/2+Vcc時の内部損失/2 ここで、出力電圧2x2−Vcc時の内部損失は{Vc
c−(2x2−Vcc)}×(2x2−Vcc)/R
L、出力電圧Vcc時の内部損失は(Vcc−Vcc)
×Vcc/RLだから、内部損失Pd3(W)は、次式
(3)で与えられる。
Pd3 (W) = Internal loss at 2 × 2-Vcc / 2 + Internal loss at Vcc / 2 where the internal loss at output voltage 2 × 2-Vcc is ΔVc
c− (2 × 2-Vcc)} × (2 × 2-Vcc) / R
L, internal loss at output voltage Vcc is (Vcc-Vcc)
Since it is × Vcc / RL, the internal loss Pd3 (W) is given by the following equation (3).

【0071】 Pd3(W)=(Vcc−x2)×(2x2−Vcc)/RL ・・・(3) 図9は本発明の第3の実施態様によるオーディオパワー
アンプの要部を示す。同図に示すパワーアンプは、図1
に示したパワーアンプの機能を別の構成で実現させるよ
うにしたものであって、可聴周波数帯域の2倍以上の周
波数の矩形波状スイッチング信号VFを発生する発振回
路22と、そのスイッチング信号VFで入力電圧Vin
を断続させるスイッチング回路27とにより構成されて
いる。
Pd3 (W) = (Vcc−x2) × (2 × 2−Vcc) / RL (3) FIG. 9 shows a main part of an audio power amplifier according to the third embodiment of the present invention. The power amplifier shown in FIG.
And an oscillating circuit 22 for generating a rectangular-wave switching signal VF having a frequency of twice or more the audible frequency band, and the switching signal VF. Input voltage Vin
And a switching circuit 27 for interrupting the switching.

【0072】図10は、図9に示した回路の要部におけ
る動作波形チャートを示す。
FIG. 10 shows an operation waveform chart of a main part of the circuit shown in FIG.

【0073】図9および図10において、入力電圧Vi
nを矩形波状スイッチング信号VFで断続させると、図
1に示したものと同様に、パワーアンプ部1の入力電圧
Vinを矩形波状のスイッチング信号VFで高速振幅さ
せたのと同等の合成信号VPを得ることができる。
In FIGS. 9 and 10, the input voltage Vi
When n is intermittently switched by the rectangular-wave switching signal VF, a synthesized signal VP equivalent to the case where the input voltage Vin of the power amplifier unit 1 is rapidly amplitude-tuned by the rectangular-wave switching signal VF is obtained in the same manner as shown in FIG. Obtainable.

【0074】図11は本発明の第3の実施態様によるオ
ーディオパワーアンプの要部を示す。同図に示すパワー
アンプは、可聴周波数帯域の2倍以上の周波数の正弦波
状スイッチング信号VFを発生する発振回路22と、そ
のスイッチング信号VFの全波形部分がプラス側(また
はマイナス側)にくるようなレベルシフトを行う直流バ
イアス回路221と、プラス側にレベルシフトされた正
弦波状スイッチング信号VFで入力信号Vinを掛け算
処理する乗算回路28とにより、正弦波状のスイッチン
グ信号VFで高速振幅させられる合成信号VPをパワー
アンプ部1に入力させるようにしている。
FIG. 11 shows a main part of an audio power amplifier according to a third embodiment of the present invention. The power amplifier shown in the figure has an oscillation circuit 22 for generating a sine-wave-like switching signal VF having a frequency of twice or more the audible frequency band, and the entire waveform portion of the switching signal VF is on the plus side (or minus side). DC bias circuit 221 that performs an appropriate level shift, and a multiplying circuit 28 that multiplies the input signal Vin by a sine wave switching signal VF that is level shifted to the plus side, and a synthesized signal that can be quickly amplified by the sine wave switching signal VF. VP is input to the power amplifier 1.

【0075】図12は、図11に示した回路の要部にお
ける動作波形チャートを示す。
FIG. 12 shows an operation waveform chart of a main part of the circuit shown in FIG.

【0076】図11および図12において、プラス側に
バイアスされた正弦波状スイッチング信号VFで入力電
圧Vinを掛け算処理すると、パワーアンプ部の入力電
圧Vinを正弦波状のスイッチング信号VFで高速振幅
させたのと同等の合成信号VPを得ることができる。
In FIGS. 11 and 12, when the input voltage Vin is multiplied by the sine wave switching signal VF biased to the plus side, the input voltage Vin of the power amplifier section is made to have a high-speed amplitude by the sine wave switching signal VF. Can be obtained.

【0077】以上説明したように、本願発明の第1の発
明は、可聴周波数帯域(〜20kHz)よりも十分に高
い増幅周波数帯域を有するAB級プッシュプル出力方式
のパワーアンプ部(1,1A,1B)と、このパワーア
ンプ部の増幅周波数帯域内であって可聴周波数帯域の2
倍以上の周波数(40kHz〜)のスイッチング信号
(VF)で上記パワーアンプ部の入力電圧(Vin)を
高速振幅させる信号処理手段(2)とを備えたものであ
り、これにより、それほど大きな出力低下を招くことな
く、オーディオパワーアンプの内部損失を低減させて装
置の大幅な小型化を可能にすることができる。
As described above, the first invention of the present invention is a class AB push-pull output type power amplifier unit (1, 1A, 1) having an amplification frequency band sufficiently higher than the audible frequency band (up to 20 kHz). 1B) and 2 of the audible frequency band within the amplification frequency band of the power amplifier section.
Signal processing means (2) for causing the input voltage (Vin) of the power amplifier section to swing at a high speed with a switching signal (VF) having a frequency (40 kHz or more) which is twice or more times. The internal loss of the audio power amplifier can be reduced and the device can be significantly reduced in size without inducing.

【0078】第2の発明は、第1の発明において、矩形
波状のスイッチング信号(VF)でパワーアンプ部
(1,1A,1B)の入力電圧(Vin)を高速振幅さ
せる信号処理手段(2)とを備えたものであり、これに
より、パワーアンプの内部損失を効果的に低減させるこ
とができる。
According to a second aspect, in the first aspect, the signal processing means (2) for causing the input voltage (Vin) of the power amplifier section (1, 1A, 1B) to have a high-speed amplitude by the rectangular-wave-like switching signal (VF). This makes it possible to effectively reduce the internal loss of the power amplifier.

【0079】第3の発明は、第1または第2の発明にお
いて、正弦波状のスイッチング信号(VF)でパワーア
ンプ部(1,1A,1B)の入力電圧(Vin)を高速
振幅させる信号処理手段(2)とを備えたものであり、
これにより、これにより高調波による広帯域ノイズの発
生を抑えることができる。
According to a third aspect, in the first or second aspect, the signal processing means for causing the input voltage (Vin) of the power amplifier section (1, 1A, 1B) to have a high-speed amplitude with a sine-wave-like switching signal (VF). (2)
As a result, it is possible to suppress the occurrence of broadband noise due to harmonics.

【0080】第4の発明は、第1から第3のいずれかの
発明において、パワーアンプ部(1,1A,1B)の出
力電圧(Vout)が電源電位(VccまたはVee)
と基準電位(GND)の中間点(Vcc/2またはVe
e/2)に近づくほど高速振幅の幅が大きくなるような
可変制御を行う信号処理手段(2)を備えたものであ
り、これにより、上記出力電圧が上記中間点にきたとき
の内部損失のピークを大幅に低減させることができる。
In a fourth aspect based on any one of the first to third aspects, the output voltage (Vout) of the power amplifier section (1, 1A, 1B) is equal to the power supply potential (Vcc or Vee).
And the intermediate point (Vcc / 2 or Ve) between the reference potential (GND)
e / 2), a signal processing means (2) for performing variable control such that the width of the high-speed amplitude becomes larger as it approaches (e / 2), whereby the internal loss when the output voltage reaches the intermediate point is reduced. Peaks can be significantly reduced.

【0081】第5の発明は、第1から第4のいずれかの
発明において、パワーアンプ部(1,1A,1B)の出
力電圧(Vout)がそのダイナミックレンジの両端
(Vcc,Vee)に近づくほど高速振幅の幅が小さく
なるような可変制御を行う信号処理手段(2)を備えた
ものであり、これにより、パワーアンプ部の実効的な出
力ダイナミックレンジを拡大することができる。
According to a fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the output voltage (Vout) of the power amplifier section (1, 1A, 1B) approaches both ends (Vcc, Vee) of the dynamic range. The signal processing means (2) for performing variable control such that the width of the high-speed amplitude becomes smaller as the power amplifier section becomes smaller can be provided.

【0082】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.

【0083】たとえば、入力電圧のスイッチング処理
は、マイクロプロセッサによるデジタル信号処理手段に
より行わせることもできる。また、パワーアンプ部1は
出力素子としてMOSトランジスタを用いてもよい。
For example, the switching processing of the input voltage can be performed by digital signal processing means by a microprocessor. The power amplifier unit 1 may use a MOS transistor as an output element.

【0084】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるカー
オーディオ用オーディオパワーアンプに適用した場合に
ついて説明したが、それに限定されるものではなく、た
とえば一般の据置型オーディオ機器にも適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is applied to an audio power amplifier for car audio, which is the field of application as the background, has been described. However, the present invention is not limited to this. It can also be applied to general stationary audio equipment.

【0085】[0085]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0086】すなわち、それほど大きな出力低下を招く
ことなく、オーディオパワーアンプの内部損失を低減さ
せて装置の大幅な小型化を可能にする、という効果が得
られる。
That is, there is obtained an effect that the internal loss of the audio power amplifier is reduced and the size of the device can be significantly reduced without causing a great decrease in output.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の技術が適用されたオーディオパワーア
ンプの第1の実施態様を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an audio power amplifier to which the technique of the present invention is applied.

【図2】図1に示したパワーアンプの要部における動作
波形チャート。
FIG. 2 is an operation waveform chart of a main part of the power amplifier shown in FIG.

【図3】オーディオパワーアンプの有効出力電圧と内部
損失の関係を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between an effective output voltage of an audio power amplifier and an internal loss.

【図4】本発明の第2の実施態様によるオーディオパワ
ーアンプの要部を示す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a main part of an audio power amplifier according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4のアンプで使用される検出回路の特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram of a detection circuit used in the amplifier of FIG. 4;

【図6】図4および図5にて示したパワーアンプの要部
における動作波形チャート。
FIG. 6 is an operation waveform chart of a main part of the power amplifier shown in FIGS. 4 and 5;

【図7】小振幅出力時の出力電圧波形と内部損失の関係
を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an output voltage waveform at the time of small amplitude output and internal loss.

【図8】大振幅出力時の出力電圧波形と内部損失の関係
を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an output voltage waveform at the time of large amplitude output and internal loss.

【図9】本発明の第3の実施態様によるオーディオパワ
ーアンプの要部を示す回路図。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a main part of an audio power amplifier according to a third embodiment of the present invention.

【図10】図9に示した回路の要部における動作波形チ
ャート。
FIG. 10 is an operation waveform chart of a main part of the circuit shown in FIG. 9;

【図11】本発明の第3の実施態様によるオーディオパ
ワーアンプの要部を示す回路図。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a main part of an audio power amplifier according to a third embodiment of the present invention.

【図12】図11に示したパワーアンプの要部における
動作波形チャート。
12 is an operation waveform chart of a main part of the power amplifier shown in FIG. 11;

【図13】従来のオーディオパワーアンプの概略構成を
示す回路図。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a conventional audio power amplifier.

【図14】AB級パワーアンプの出力電圧と内部損失の
関係を示すグラフ。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the output voltage of a class AB power amplifier and internal loss.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パワーアンプ部 1A,1B パワーアンプ部 11 AB級出力段 12 前段ドライバ回路 13 位相分割回路 Vcc 正側電源電位 Vee 負側電源電位 Vin 入力電圧 Vout 出力電圧 Vmout 有効出力電圧 Q1,Q2 パワートランジスタ SP 負荷としてのスピーカ VF スイッチング信号 2 信号処理回路 21 振幅検波回路 22 発振回路 221 直流バイアス回路 23 VCA(可変利得アンプ) 24 加算回路 24A,24B 加算回路 25 レベル検出回路 26 減算回路 27 スイッチング回路 28 乗算回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power amplifier part 1A, 1B Power amplifier part 11 AB class output stage 12 Pre-stage driver circuit 13 Phase division circuit Vcc Positive power supply potential Vee Negative power supply potential Vin Input voltage Vout Output voltage Vmout Effective output voltage Q1, Q2 Power transistor SP load Speaker VF Switching signal 2 Signal processing circuit 21 Amplitude detection circuit 22 Oscillation circuit 221 DC bias circuit 23 VCA (variable gain amplifier) 24 Addition circuit 24A, 24B Addition circuit 25 Level detection circuit 26 Subtraction circuit 27 Switching circuit 28 Multiplication circuit

フロントページの続き (72)発明者 高梨 寿彦 埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地 日 立東部セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 竹下 律司 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 Fターム(参考) 5J092 AA02 AA17 AA26 AA41 AA63 CA36 CA92 FA03 HA02 HA39 KA01 KA17 KA26 KA32 KA48 KA53 KA55 KA62 MA20 MA23 SA05 TA01 TA02 TA06 UM00 VM07 VM19 Continuing on the front page (72) Inventor Toshihiko Takanashi 15 Asahidai, Moroyama-cho, Iruma-gun, Saitama, Japan Intra-East Semiconductor Co., Ltd. F-term in the Semiconductor Division of Hitachi, Ltd. (Reference) 5J092 AA02 AA17 AA26 AA41 AA63 CA36 CA92 FA03 HA02 HA39 KA01 KA17 KA26 KA32 KA48 KA53 KA55 KA62 MA20 MA23 SA05 TA01 TA02 TA06 UM00 VM07 VM19

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可聴周波数帯域よりも十分に高い増幅周
波数帯域を有するAB級プッシュプル出力方式のパワー
アンプ部と、このパワーアンプ部の増幅周波数帯域内で
あって可聴周波数帯域の2倍以上の周波数のスイッチン
グ信号で上記パワーアンプ部の入力電圧を高速振幅させ
る信号処理手段とを備えたことを特徴とするオーディオ
パワーアンプ。
1. A class AB push-pull output type power amplifier having an amplification frequency band sufficiently higher than an audio frequency band, and a power amplifier within the amplification frequency band of the power amplifier and having at least twice the audio frequency band. An audio power amplifier, comprising: signal processing means for causing the input voltage of the power amplifier section to swing at a high speed with a switching signal of a frequency.
【請求項2】 矩形波状のスイッチング信号でパワーア
ンプ部の入力電圧を高速振幅させる信号処理手段とを備
えたことを特徴とする請求項1に記載のオーディオパワ
ーアンプ。
2. The audio power amplifier according to claim 1, further comprising: signal processing means for causing the input voltage of the power amplifier to swing at a high speed with a rectangular-wave switching signal.
【請求項3】 正弦波状のスイッチング信号でパワーア
ンプ部の入力電圧を高速振幅させる信号処理手段とを備
えたことを特徴とする請求項1または2に記載のオーデ
ィオパワーアンプ。
3. The audio power amplifier according to claim 1, further comprising signal processing means for causing the input voltage of the power amplifier to oscillate at a high speed with a sine wave switching signal.
【請求項4】 パワーアンプ部の出力電圧が電源電位と
基準電位の中間点に近づくほど高速振幅の幅が大きくな
るような可変制御を行う信号処理手段を備えたことを特
徴とする請求項1から3のいずれかに記載にオーディオ
パワーアンプ。
4. A signal processing means for performing variable control such that the width of the high-speed amplitude increases as the output voltage of the power amplifier unit approaches an intermediate point between the power supply potential and the reference potential. 4. The audio power amplifier according to any one of items 1 to 3.
【請求項5】 パワーアンプ部の出力電圧がそのダイナ
ミックレンジの両端に近づくほど高速振幅の幅が小さく
なるような可変制御を行う信号処理手段を備えたことを
特徴とする請求項1から4のいずれかに記載にオーディ
オパワーアンプ。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising a signal processing unit for performing variable control such that the width of the high-speed amplitude decreases as the output voltage of the power amplifier unit approaches both ends of the dynamic range. Audio power amplifier as described in any.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006211647A (en) * 2004-12-28 2006-08-10 Yamaha Corp Pulse width modulation amplifier

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JP2006211647A (en) * 2004-12-28 2006-08-10 Yamaha Corp Pulse width modulation amplifier

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