JP2001515694A - Ｐｗｍ増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 比較器及び積分器を有するＰＷＭ増幅器は、例えばオーディオ信号を増幅するのに公知である。公知のＰＷＭ増幅器は、最大限に実施可能なループ利得が低いということを欠点の１つとして有している。従来のＰＷＭ増幅器の不都合を克服するために、本発明は、このフィードバックループにおいてＰＷＭ増幅器（Ａ２）に第２積分器（ＯＰＡＭＰ２３，２２）を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】 ＰＷＭ増幅器 技術分野 本発明は、パルス幅変調(PWM:pulse width modulation)増幅器に関する。ＰＷ Ｍ増幅器は、Ｄ級増幅器とも呼ばれ、例えばオーディオ信号を増幅するのに用い られる。 背景技術 この型のＰＷＭ増幅器は、米国特許公報第US-A-4,504,793号から公知である。 本発明は、積分器及び比較器を有するこのような増幅器を開示する。 この回路の欠点は、安定の要件により、最大限に達成可能なループ利得は低く 、例えば１ｋＨｚの入力信号及び３３０ｋＨｚのスイッチ周波数で４０ｄＢであ る。結果的に、歪み数及びＰＳＲＲ(power supply reaction ratio)がそれほど 満足いくものではない。その上、発振器が回路の入力部に直接結合され、この発 振器によって作り出されるオーディオ帯域内のノイズがこの入力信号に加えられ てしまう。広域なダイナミックレンジを達成するために、最小量のノイズを作り 出す発振器を用いなければならない。この構成は例えばソニー製ＴＡ−Ｎ８８、 オーディオ電力増幅器に用いられる。 この回路の更なる欠点は、スイッチ周波数が入力信号に依存することである。 発明の開示 本発明の目的は、とりわけ、上述の欠点を持たないＰＷＭ増幅器を提供するこ とである。本発明の第１の特徴は、請求項１に記載のＰＷＭ増幅器を供給する。 出力段階の歪み及び発振器のノイズ寄与が減少するＰＷＭ増幅器は、フィード バックループに高次積分を施すことで実現する。 本発明の第２の特徴に従い、ＰＷＭ増幅器は請求項２に記載の特徴を持つ。 本発明の第３、４及び５の特徴は、請求項３、４及び５にぞれぞれ記載の受信 器、マルチメディア装置及び情報読み取り装置を供給する。 本発明のこれら及び他の性質は、以下に記載される実施例を参照して説明され 、明らかとなるであろう。 図面の簡単な説明 第１図は、先行技術に従うＰＷＭ増幅器の２つの実施例を示す。 第２図は、本発明のＰＷＭ増幅器の実施例を示す。 発明を実施するための最良の形態 第１ａ図は、Ｄ級増幅器Ａに関する公知の回路図を示す。第１オペアンプＯＰ ＡＭＰ１は、コンデンサＣを持つ積分器及び抵抗Ｒ１及びＲ２を持つ加算器とし て配され、第２オペアンプＯＰＡＭＰ２は、比較器として配される。積分器ＯＰ ＡＭＰ１の入力部に抵抗Ｒ１を介して方形波発生器ＳＷＧを用いることにより三 角波電圧がこの積分器の出力部に生成される。入力信号Ｓｉは、抵抗Ｒ２を通っ てこの三角波電圧に重ね合わせられ、この複合信号は０と比較される。次いで、 ＰＷＭ信号は比較器ＯＰＡＭＰ２の出力部に現れる。この信号は出力部Ｏで電力 を供給しなければならない一組の電力スイッチＳＷを駆動させる。これらスイッ チから、フィードバック抵抗Ｒ_fは、組立体の利得を固定ずる入力部に結合され る。前記出力部は、インダクタンスＬ１及びＬ２と、静電容量Ｃ０１及びＣ０２ とを有するフィルタを介してスピーカＬＳに結合される。 第１ｂ図もまたＤ級増幅器Ａ’の公知の自己発振バージョンを示す。このセッ トアップにおいて、比較器ＯＰＡＭＰ２’、抵抗Ｒ３及びＲ４は、ヒステリシス を有し、入力部での方形波発生器は不要となる。これによって、簡単なやり方（ ＦＭ変調を起こすこと）で広いダイナミックレンジを実現する。このＦＭスイン グ(FM swing)は、むしろ大きくなり、スイッチ周波数を所定のレンジ内に保つた めに、最大変調深さを制限しなければならない。 最大限に実現可能なループ利得は、第１ａ図の標準構成の利得と等しいので、 この場合も、歪み数及びＰＳＳＲはそれ程満足いくものではない。対応する素子 は、対応する参照番号を有している。 第２図は、本発明に係るＰＷＭ増幅器Ａ２の実施例を示す。当該図に第１ａ図 の標準構成が示されるが、オペアンプＯＰＡＭＰ２３及び静電容量Ｃ２２の形式 の追加の積分器によるループフィルタの延長部を持つ。このやり方において、よ り高いループ利得が周波数スペクトルの低い部分で実現可能となる。例えば１ｋ Ｈｚの入力信号、且つ３３０ｋＨｚのスイッチ周波数で、７６ｄＢのループ利得 が実現可能となる。これは満足のいく歪み数と満足のいくＰＳＳＲとなる。 これは、オペアンプＯＰＡＭＰ１及び積分器２の出力部を加え、積分時間定数 を適切に選択することで実現可能である。 勿論、フィルタの次数は更に増加するが、次数当たりの利得は減少する。一次 よりも高い次数を持つフィルタを用いるとき、不安定性がオーバードライブの場 合に起こることを防ぐべきである。これは追加の積分器を増幅制限回路に供給す ることで実現される。 方形波発生器ＳＷＧ２が最終の積分器ＯＰＡＭＰ２２に結合されるので、発生 器ＳＷＧ２から生じる回路Ａ２の入力部Ｉでのノイズは、先行する積分器の利得 により補償される。発生器に課されるノイズに関する要件は、これによって厳し くなくなるであろう。 第１ｂ図の標準構成が追加の積分器によって拡張されたときでも、これは関連 する良好なＴＨＤ（全体の高次歪み）(total harmonic distortion)及びＰＳＲ Ｒ(power supply reaction ratio)を持って、オーディオ帯域における増加した ループ利得となり、ＦＭスイングを減少させる可能性を作り出す。両方の標準構 成に対する高次ループフィルタは、従ってかなりの拡張となる。 本発明に係るＰＷＭ増幅器が本発明の範囲から逸脱することなく従属する点の 全ての種類に適応可能であることは当業者には明白である。 本発明に係るＰＷＭ増幅器は、例えば、オーディオ信号受信器、マルチメディ ア装置及び／又は情報読み取り装置にも用いられてもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．比較器と積分器とを有するＰＷＭ増幅器であり、当該ＰＷＭ増幅器がフィー ドバックループを有するＰＷＭ増幅器において、前記ＰＷＭ増幅器が前記フィ ードバックループに組み込まれる第２積分器を有することを特徴とするＰＷＭ 増幅器。 ２．前記第２積分器の出力部は前記比較器の入力部に結合され、第１積分器の出 力部は前記比較器の他の入力部に結合されることを特徴とする請求項１に記載 のＰＷＭ増幅器。 ３．請求項１に記載のＰＷＭ増幅器を含むオーディオ信号受信器。 ４．請求項１に記載のＰＷＭ増幅器を含むマルチメディア装置。 ５．請求項１に記載のＰＷＭ増幅器を含む情報読み取り装置。